As fachadas de dupla pele e o ambiente acústico interior
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- Mauro Igrejas de Andrade
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1 paper ID: A082 /p.1 As fachadas de dupla pele e o ambiente acústico interior J. Patricio Laboratório Nacional de Engenharia Civil, Av Brasil 101, Lisboa, Portugal; jpatricio@lnec.pt RESUMO: Acusticamente as fachadas são um dos componentes mais importantes nos edifícios, na medida em criam um corte entre o campo sonoro existente no exterior e os locais onde se pretende usufruir de mais privacidade e sossego, ou seja nos compartimentos interiores. De entre os vários tipos de fachadas que se podem conceber, começam a surgir no mercado, seguindo princípios de arquitectura mais arrojada e objectivos tecnológicos de eficiência energética, as fachadas de dupla pele, designadas na terminologia inglesa por DSF Double Skin Façades. Embora a utilização deste tipo de fachadas tenha sido perspectivada para climas frios, a verdade é que estão a ser propostas, para outros tipos de ambientes climatéricos, como sejam os mediterrânicos, característicos dos Países do sul da Europa, especialmente em edifícios de comércio e serviços. Na presente comunicação, apresentam-se os resultados de algumas campanhas de avaliação do comportamento acústico deste tipo de fachadas e da sua influência no ambiente interior. KEYWORDS: Fachadas de dupla pele, Eficiência acústica; Conforto interior.
2 paper ID: A082 /p.2 1. INTRODUÇÃO As fachadas são um dos componentes mais importantes dos edifícios [1]. Efectivamente, estes elementos criam uma separação entre o campo sonoro do ambiente exterior e o campo sonoro estabelecido nos compartimentos interiores, nos quais o conforto, a tranquilidade, e acima de tudo, a qualidade de vida e de condições de trabalho é fundamental. De entre os vários tipos de fachadas projectadas pelos arquitectos, as de dupla pele estão a ter um incremento de utilização muito significativo nos edifícios de comércio e serviços. As fachadas de dupla pele, na gíria inglesa Double-Skin Façades (DSF) são uma solução mista de arquitectura e engenharia, desenvolvida no sentido de melhorar o conforto e a eficiência energética, relativamente às fachadas de vidro simples, tais como as fachadas cortina. A concepção corrente numa linha de aproximação holística aos sistemas energéticos dos edifícios considera as fachadas de dupla pele como um elemento de Fachada Integrada Avançada. Embora as DSF tivessem sido inicialmente concebidas para países com climas mais frios, no sentido de aproveitarem os ganhos solares correspondentes, a verdade é que estão a ser utilizadas, com alguma frequência, em países de climas temperados e quentes, podendo esta utilização resolver (ou não) problemas de carácter energético, mas potenciar algumas incongruências de natureza acústica. Neste sentido, começou-se a desenvolver estudo de eficácia destas novas soluções, nas várias componentes que interessam o conforto nos espaços interiores dos edifícios (térmica, iluminação, eficiência energética, ventilação, e acústica), em fachadas DSF construídas em edifícios de serviços, estudo este que se encontra integrado no projecto de investigação associado ao Annex 44, intitulado Performance characterization of glazed double-skin façades. Esta comunicação relata os primeiros resultados experimentais obtidos [2], no que respeita à componente acústica, e tece algumas considerações sobre a eficácia objectiva da proposição de soluções de DSF e o conforto acústico estabelecido no interior dos edifícios em análise. 2. DESCRIÇÃO DAS FACHADAS ANALISADAS As fachadas analisadas são de dois edifícios comerciais e de serviços, (doravante designados por Edifícios A e B), localizados em áreas da cidade de Lisboa, com significativa densidade de construção e com tráfego rodoviário com alguma magnitude. O Edifício A tem 11 pisos e a DSF desenvolve-se em 5 orientações (SE-SW-NW-N- E), incluindo um átrio central, enquanto que no Edifício B a DSF apenas existe nas duas orientações SE e NW. No caso do Edifício A, a DSF enquadra compartimento interior com volume elevado tipo Open space, no caso 605,88 m 3. No que respeita ao Edifício B, a DSF limita compartimentos interiores de menor dimensão, com volume da ordem de 66,7 m 3. Relativamente à configuração de cada uma das DSF, no Edifício A esta é constituída por dois panos de envidraçado simples, sendo o exterior em vidro temperado de 12 mm de espessura, e o interior de 10 mm de espessura, também temperado. Quanto à do Edifício B, é constituída por dois grupos de panos, sendo o envidraçado exterior de vidro simples, temperado, com 12 mm de espessura e o do pano interior, duplo de vidro temperado, com configuração mm.
3 V Congreso Iberoamericano de Acústica, FIA2006 paper ID: A082 /p.3 Nas Figs. 1 e 2 apresentam-se duas fotografias das caixas-de-ar entre os dois panos de envidraçado das fachadas em questão, as quais têm dimensão de cerca de 1 m. Refere-se que no Edifício A, a DSF é segmentada de 3 em 3 pisos, e no Edifício B, de piso a piso. Fig. 1 - Vista da caixa-de-ar (interior da dupla pele) do Edifício A Fig. 2 - Vista da caixa-de-ar (interior da dupla pele) do Edifício B 3. CAMPANHAS DE MEDIÇÃO Para avaliação da eficácia acústica das DSF e da sua inter-relação com os campos sonoros estabelecidos nos espaços interiores, foram realizadas campanhas de medição visando caracterizar o comportamento acústico a sons aéreos, dos vários elementos definidores da compartimentação de interesse, respectivamente:
4 paper ID: A082 /p.4 No Edifício A, foram feitas medições do isolamento sonoro da fachada global e dos panos envidraçados que constituem a dupla pele, ou seja entre o exterior e o interior e entre a cavidade e o interior do edifício. Não foram efectuadas medições entre os compartimentos interiores pelo facto de a compartimentação respectiva ser tipo Open space. No Edifício B, foram realizadas medições analogamente ao efectuado para o Edifício A, tendo-se também caracterizado o isolamento sonoro entre espaços interiores, a fim de avaliar a propagação sonora que ocorre pela via parasita definida pela caixa-de-ar quando as janelas dos compartimentos se encontram abertas, piorando as condições de conforto e tranquilidade exigidas. O isolamento sonoro, D 2m, n (diferença normalizada), dos elementos de fachada (componente opaca e translúcida) é caracterizado in situ de acordo com o preconizado pela norma EN ISO [3], usando a Eq. (1). A D2m,n L1,2 L2 10log A = 0 db (1) Nesta equação, L 1,2 é o nível de pressão sonora médio a 2 m da fachada, em db; L 2 nível de pressão sonora médio no compartimento de recepção, em db; A é a área de absorção sonora equivalente do espaço de recepção [4], em m 2 ; e A 0 a área de absorção sonora equivalente de referência (normalmente tomada igual a 10 m 2 ). No que respeita aos espaços interiores, o isolamento sonoro D n,w é determinado de forma análoga, usando a norma EN ISO [5], de acordo com a Eq. (2), e onde os termos expressos são formalmente idênticos aos da Eq.(1). D n,w = L L log A A 0 db (2) Relativamente a este tipo de edifícios (comerciais e de serviços) a legislação portuguesa [6] considera o valor do seguinte índice de isolamento para a fachada, D 2m,n,w, o qual é calculado de acordo com a metodologia exposta na norma EN [7]: Fachada: D 2m,n,w 30 db; Para a compartimentação interiores, não preconiza exigências de isolamento sonoro; todavia considera-se pertinente considerar, no mínimo, o valor de D n,w 30 db. Tendo em atenção que esta é exigência de utilização, ou seja a observar in situ (com campanhas de medição), considera-se que há conformidade legal quando o valor do índice medido, acrescido de uma tolerância de medição de 3 db, for maior ou igual à exigência referida. Na Fig. 3, apresenta-se uma fotografia das campanhas de medição efectuadas.
5 paper ID: A082 /p.5 Fig. 3 Medição do ruído no exterior 4. RESULTADOS Nas Figs. 4 e 5 apresentam-se os resultados obtidos na caracterização das duas DSF (Edifícios A e B). Pelo exposto, pode verificar-se que se encontram observadas as exigências legais. D2m,n [db] 50,0 45,0 40,0 35,0 30,0 25,0 20,0 15,0 10,0 5,0 0,0 D2m,n,w = 31 db Freq. [Hz] Fig. 4 Edifício A: Isolamento sonoro da DSF
6 paper ID: A082 /p.6 60,0 55,0 50,0 D2m,n [db] 45,0 40,0 35,0 30,0 25,0 D2m,n,w = 50 db 20, Freq. [Hz] Fig. 5 Edifício B: Isolamento sonoro da DSF Não sendo possível efectuar a comparação da eficácia do pano exterior de envidraçado da DSF em termos do parâmetro D 2m,n,w (não existe campo difuso entre os panos de envidraçado e uma noção de compartimento confinado da caixa de ar; apenas existem duas fronteiras bem definidas e paralelas entre si o que origina o estabelecimento de ondas estacionárias na cavidade), a solução adoptada para a análise correspondente foi recorrer ao isolamento sonoro efectivo, Eq. (3), determinada respectivamente por: R = L1 L2 db (3) Assim, na Fig. 6, apresenta-se o isolamento sonoro do envidraçado exterior, obtido pela subtracção dos campos sonoros, exterior e da cavidade, para os Edifícios A e B. O baixo valor encontrado, que se esperava ser de cerca de 35 db para o tipo de vidro usado, pode ser explicado pela existência de ressonâncias de cavidade que aumentam o valor do campo nela estabelecido. 40,0 35,0 30,0 25,0 R [db] 20,0 15,0 10,0 5,0 0,0 B: Rw = 24 db A: Rw = 20 db Freq. [Hz] Fig. 6 Isolamento sonoro do envidraçado exterior das DSF
7 paper ID: A082 /p.7 No que respeita à influência do canal da DSF no isolamento entre compartimentos interiores, quando as respectivas janelas estão abertas, situação que já foi possível de avaliar no Edifício B dado a existência de compartimentação bem definida, apresenta-se, na Fig. 7, a descrição dos isolamentos em causa: janelas fechada; uma janela aberta; e as janelas de ambos os compartimentos aberta. 30,0 25,0 Dn [db] 20,0 15,0 Duas janelas abertas: Dn,w = 24 db Uma janela aberta: Dn,w = 26 db 10,0 As duas janelas fechadas: Dn,w = 26 db Freq [Hz] Fig. 7 Isolamento sonoro entre compartimentos e influência da caixa-de-ar (Edifício B) Da Fig. 7, denota-se que o fraco isolamento existente entre os compartimentos, com as janelas fechadas, apenas 26 db (há passagem de energia sonora pelo tecto falso e porta interior) é responsável pela pequena alteração associada à passagem de janelas fechadas para janela aberta. Por outro lado, o isolamento entre as situações de uma janela aberta relativamente às duas fechadas não traz alterações dado o elevado índice de isolamento de cada uma das janelas usadas. 5. CONCLUSÕES Relativamente aos ensaios realizados e às conclusões possível de extrair pode referirse o seguinte: 1- No que respeita às verificações regulamentares as fachadas de dupla pele cumprem o disposto na legislação nacional (vd. Figs 4 e 5). No que respeita ao Edifício A o valor é substancialmente mais baixo do que o do Edifício B, dado o facto de, no primeiro, o espaço de recepção ser tipo Open space, exibindo portanto grande volume, o que distorce a determinação do parâmetro D 2m,n,w, ao passo que os do Edifício B têm volume próximos de compartimentos típicos de habitação, e onde é legítimo efectuar a
8 paper ID: A082 /p.8 normalização para a área de absorção sonora equivalente de 10 m 2. Por outro lado o Edifício B tem o paramento interior em vidro duplo. 2- Relativamente ao envidraçado do pano exterior (vd. Fig. 6), apesar de terem a mesma espessura, denota-se que o do Edifício A tem pior comportamento do que o do Edifício B. Tal situação deriva do facto de a caixa-de-ar do primeiro ser contínua, enquanto que no Edifício B ela é mais ou menos compartimentada ao nível dos pisos (vd. Fig. 2), o que vai originar maior dissipação de energia do campo sonoro (note-se que neste caso não houve correcção para A 0 ; o isolamento é efectivo). 3- Em relação à influência da propagação parasita de energia sonora pela caixa-de-ar e da sua influência nos isolamentos determinados entre os compartimentos adjacentes (vd. Fig. 7), verifica-se que há um decréscimo de 2 db na situação das duas janelas abertas (seria expectável que tal não se verificasse com apenas uma das janelas abertas em virtude do elevado isolamento proporcionado pelo sistema de envidraçado duplo do pano interior). Quanto à verificação regulamentar, ela não é obrigatória. No entanto entende-se que este valor de índice encontrado é relativamente baixo para o exercício de actividades de concentração e sossego. 4- No que respeita ao conforto acústico interior, realça-se o facto de que, apesar das DSF assegurarem na generalidade um bom isolamento relativamente ao ruído proveniente o exterior, o mesmo já não acontece entre os compartimentos interiores devido à transmissão parasita que pode ocorrer pela caixa-de-ar, acumulada à falta de eficácia dos tectos e pavimentos falsos comuns a esses compartimentos. Em suma, as fachadas de dupla pele (DSF) cumprem com alguma facilidade as exigências regulamentares em termos acústicos. Todavia, não deve ser descurada a influência do efeito da caixa-de-ar na propagação que ocorre por via parasita, aquando da abertura de janelas de compartimentos que tenham comunicação através dessa cavidade, e quando os compartimentos a proteger são de alguma privacidade. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS [1] Patrício, J. - Acústica nos Edifícios (Acoustics in Buildings). 2 nd Edition. Livraria Escolar, Lisboa, [2] Patrício, J.; Santos, A.; Matias, L.; et al. Ambiente em Edifícios Urbanos (Indoor Environment in Urban Buildings. LNEC, Lisboa, [3] EN ISO Acoustics. Measurement of sound insulation in buildings and of building elements. Part 5: Field measurements of airborne sound insulation of façade elements and façades. [4] EN ISO Acoustics. Measurement of sound insulation in buildings and of building elements. Part 4: Field measurements of airborne sound insulation between rooms. [5] EN 20354: Acoustics. Measurement of sound absorption in a reverberation room. [6] Building acoustics code. Portuguese Decree-law, 129/02, May, 11th. [7] EN ISO Acoustics. Rating of sound insulation in buildings and of building elements. Part : Airborne sound insulation;
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