Ciclo Construir em Caixilharias de Vidro Critérios de selecção de caixilharias Ordem dos Arquitectos Secção Regional Norte 2010-06-19 Engº Mecânico NAICI/DED Sumário >Segurança na utilização >Aspectos de desempenho térmico >Desempenho mecânico e funcional (outra sessão)
Caixilharia exterior
Caixilharia exterior
Exigências essenciais (DPC) Directiva dos Produtos da Construção >Resistência mecânica e estabilidade; >Segurança em caso de incêndio; >Higiene, saúde e protecção do ambiente; >Segurança na utilização; >Protecção contra o ruído; >Economia de energia e isolamento térmico.
Segurança na utilização (vidros e caixilhos) >Resistir às acções do vento >Vidros tem de resistir à rotura por choque térmico >Reduzir o risco de queda em altura (no caso de guardas e janelas em condições particulares) >Reduzir o risco de fermentos das pessoas por: colisão nos vidros, ferimento associada a queda de fragmentos de vidro (depende da dimensão dos fragmentos), corte nas suas arestas, escorregar anti-derrapante no caso de ser utilizado em pavimento; >Manobra das folhas e a sua limpeza em condições de segurança Segurança na utilização (vidros e caixilhos) >A segurança contra incêndio, minimizando o risco de propagação do fogo; >Protecção contra o arrombamento e vandalismo >A protecção contra armas de fogo e explosões >A arquitectura poderá resolver grande parte destes risquitos sem onerar as soluções de caixilharia.
Fachada-cortina Vidro de segurança: >Vidro destinado a minimizar o risco de ferimentos causados por fragmentos e que deve satisfazer aos seguintes requisitos: Resistir ao impacto sem quebrar, satisfazendo pelo menos à classe 3 de altura de queda da massa de impacto da norma EN 12600. Se o vidro quebrar no ensaio de impacto, os fragmentos do vidro não devem ser causa de ferimentos nas pessoas. Ou seja, os fragmentos gerados devem: o i) ser de pequena dimensão, satisfazendo aos critérios aplicáveis aos fragmentos do vidro temperado, EN 12150; o ii) devem ficar agregados sem cair satisfazendo no mínimo à classe 3B do ensaio de impacto da norma EN 12600.
Exemplos de vidros de segurança: >Vidros laminados: em caso de rotura, os fragmentos do vidro se mantêm aderentes ao intercalar sem cair, permitindo manter o vidro no local durante um certo período de tempo. EN ISO 12543-2. >Vidros temperados termicamente: em caso de rotura, os fragmentos são de pequena dimensão. EN 12150. >Vidro temperado 1,5 m 2,5 m de 12 mm (112 kg). A queda destes fragmentos salvaguarda ferimentos graves? >Os vidros duplos são vidros de segurança se ambas as folhas também forem de segurança. Exemplos de vidros que podem satisfazer aos requisitos de segurança: Também se considera que podem satisfazer aos requisitos de segurança: >O vidro aramado que dispõe de uma malha metálica que permite reter os fragmentos de vidro em caso de rotura, prevenindo o ferimento e também a queda de pessoas. >Para vidros até 1,1 m 1,1 m o vidro recozido com uma espessura de pelo menos 8 mm.
Risco de ferimentos causados por fragmentos de vidro Risco de ferimntos fragmentos Envidraçados situados em zonas onde seja possível a circulação de pessoas devem satisfazer aos requisitos de segurança para minimizar o risco de ferimento dos ocupantes no caso destes colidirem com o vidro Zonas de risco - fragmentos Risco de ferimentos fragmentos os envidraçados interiores ou exteriores situados em zonas comuns de edifícios de habitação ou de outros edifícios > Vidros situados na cobertura. > Podem ser excluídas as portas contendo folhas de vidro recozido com pelo menos 6 mm de espessura e com um dos lados do vidro não superior a 0,25 m e uma área de cada vidro não superior a 0,5 m2.
Vidros a adoptar - fragmentos Risco de ferimentos fragmentos >Deve ser aplicado vidro de segurança ou vidros que satisfaçam aos requisitos de segurança. >Caso contrário (ou em complemento), os envidraçados situados a menos de 0,8 m do pavimento devem ser protegidos com guardas ou similar. >Nos envidraçados das coberturas, para evitar a queda de fragmentos, deve ser aplicado apenas vidro laminado. No caso de ser aplicado um vidro duplo, o vidro laminado deve estar do lado interior. Também deve ser aplicado vidro laminado do lado exterior caso exista possibilidade de impacto desse lado. Aspectos complementares Risco de ferimentos fragmentos
Aspectos complementares Risco de ferimentos fragmentos Segurança contra choques visualização do vidro transparente visualização do vidro transparente Para minimizar o risco das pessoas colidirem com vidros transparentes estes devem ter motivos que evidenciem a sua presença, apesar dos envidraçados poderem resistir ao impacto das pessoas.
Zonas de risco visualização do vidro transparente > Carecem de identificação os vidros com cotas situadas a menos de 0,60 m do pavimento e a mais de 1,50 m do pavimento. > O vidro é visível quando satisfaz aos requisitos: Motivos opacos visualização do vidro transparente
Risco de queda em altura Risco de queda em altura O vidro contribui para minimizar o risco de queda em altura quando não se encontra protegido por uma guarda e satisfaz a uma das seguintes condições: > A zona inferior do envidraçado situa-se a menos de 1,1 m do pavimento, excluindo os envidraçados que confinam com varandas, corredores, terraços ou galerias, ou se situam no rés-do-chão ou nos quais a altura de queda seja inferior a 1,0 m. > Quando o envidraçado constitui um pavimento ou degraus de escada ou o preenchimento de uma guarda. Risco de queda em altura Vidros a adoptar > Devem satisfazer à classe 1B do ensaio de impacto de corpo mole da norma EN 12600, bem como ao ensaio de choque de corpo duro. > Vidros laminados > Vidro temperado que resista aos choques referidos, desde que exista uma protecção residual, ie, a existência de perfis situados pelo menos a 0,15 m, 0,45 m e 1,0 m do pavimento.
Segurança na limpeza Segurança na limpeza > Os vãos devem ser concebidos de forma a permitir a sua limpeza fácil e em condições de segurança a partir do interior, de uma superfície exterior estável (por exemplo, varandas, galerias, corredores) ou a serem facilmente desmontáveis. > Nos restantes casos devem ser previstos meios que permitam a pessoas especializadas realizar a limpeza em segurança. Limpeza de envidraçados a partir do interior Segurança na limpeza
Segurança na limpeza Segurança na limpeza Quando a limpeza é efectuada a partir do exterior e os envidraçados estão a mais de 6 m, o edifício deve dispor de pelo menos um dos seguintes meios: > uma plataforma de manutenção (por exemplo uma varanda ou uma pala), que terá uma largura mínima de 40 cm e uma altura de protecção de pelo menos 1,2 m de altura. > equipamento de acesso especial, por exemplo gôndolas, bailéus; > a limpeza pode ser efectuada com alpinistas, devendo contudo estar previstos pontos fixos de ancoragem no edifício que garantam a resistência adequada para esse trabalho especializado. Segurança na utilização das folhas móveis Segurança na utilização das folhas móveis > As folhas móveis devem ser concebidas e executadas de forma a permitir uma manobra fácil e em segurança e a não ser causa de acidentes > Forças de manobra limitadas (menos de 10 dan). > Os dispositivos de comando devem ser facilmente manobráveis e encontrar-se ao alcance dos ocupantes quando estes se encontram em pé, próximos da janela, tanto na operação de abertura como na de fecho da janela. > Quando os dispositivos de comando se encontram fora da zona de alcance dos ocupantes, será necessária a instalação de mecanismos de actuação à distância.
Zona de alcance Segurança na utilização das folhas móveis >Caso contrário prever meios de actuação à distância Localização dos manípulos Segurança na utilização das folhas móveis > Nas portas e janelas de sacada os dispositivos de operação devem situar-se entre 0,8 a 1,1 m do pavimento. > No caso de janelas que abram para o exterior a localização dos fechos deve permitir uma abertura e fecho em segurança, devendo ser evitada a existência de obstáculos e os dispositivos de fecho devem situar-se entre 1,3 a 1,5 m do pavimento. > As folhas móveis devem estar providas de apenas um manípulo para actuação do fecho. Em alguns casos poderá ser admissível a instalação de 2 fechos, como por exemplo nas folhas de ventilação, de viseira ou nas folhas não prioritárias das janelas de batente. Quando for necessária a actuação simultânea dos dois fechos para abrir a folha, estes devem estar a uma distância não superior a 0,8 m.
Impacto em folhas abertas Segurança na utilização das folhas móveis Quando as folhas móveis das portas e janelas ficam abertas com uma extensão superior a 10 cm face ao paramento e confinam com zonas de circulação, devem ser tomadas medidas destinadas a limitar o risco de colisão, nomeadamente: >a travessa inferior da folha móvel deve situar-se acima de 2,0 m de altura do pavimento na posição fixa de abertura; >deve ser restringida a zona de circulação junto da folha móvel, utilizando elementos de 1,1 m de altura, ou soluções arquitectónicas que protejam os ocupantes de colidir com as arestas da folha. Impacto em folhas abertas Segurança na utilização das folhas móveis
Resistência ao vento Segurança na utilização das folhas móveis
Choque Térmico Rotura vidro recozido devido ao Choque térmico Choque térmico Choque Térmico A rotura do vidro recozido devido ao fenómeno de choque térmico depende de: > Condições climáticas, radiação solar incidente na fachada, temperatura do ar, velocidade do vento. > Existência de fontes de calor nas zonas próximas do vidro. > Existência de sombras projectadas no envidraçado. > Natureza e constituição do vidro (vidro simples/vidro duplo, características espectofotómetricas de cada chapa de vidro, U). > Estado de acabamento dos bordos do vidro. > Natureza da gola do vidro e do contorno do vão. > Características dos dispositivos de protecção solar do vão ou de motivos decorativos.
Choque Térmico Vidros de elevada resistência ao choque térmico (VRCT) Para limitar o risco de rotura devido ao choque térmico devem ser aplicados vidros de elevada resistência ao choque térmico, por exemplo: vidro temperado termicamente vidro termoendurecido vidro temperado quimicamente vidro com baixo coeficiente de dilatação térmica (ex. Vidro borosilicato) Choque Térmico A apreciação do risco de rotura por choque térmico > métodos de cálculo, é determinada a diferença de temperatura no vidro, permitindo a análise do estado de tensão (NF P 78-201-1/A1) > tabelas com valores da absortância máxima a não exceder > exemplo de soluções para as quais é possível aplicar vidro recozido sem justificações complementares.
Situações especificas (VRCT) Choque Térmico > Sistemas VEC com vidros decalados > Vidros com a mesma face exposta ao ambiente interior e ao ambiente exterior > Sistemas aquecimento > Vidros pintados, motivos decorativos > Envidraçados situados em frente a paredes opacas > Folhas de correr ou guilhotina, estudar sobreposição das folhas abertas Apreciação do risco de rotura térmica: método de cálculo Choque Térmico > A temperatura do vidro é calculada para 3 locais: zona central do vidro com incidência directa da radiação solar zona central do vidro à sombra bordo do vidro situado na gola à sombra > A temperatura do vidro deve ser apreciada para condição de Inverno, Meia-estação e Verão > Devem ser consideradas as condições mais desfavoráveis para DT > Por defeito é considerada a aplicação de cortina interior preta
Análise do estado de tensão Choque Térmico Análise do estado de tensão PT vs FR Choque Térmico
Caso de estudo Choque Térmico Seria admissível um DT de 25,7 ºC. Protecções solares pelo interior de cor clara, será possível obter no vidro interior diferenças de temperatura (θ1-θ3) de cerca de 39ºC. Radiação solar Caso de estudo 900 800 700 IgobEnvidraçado IgobHor 600 (W/m2) 500 400 Choque Térmico 45.00 40.00 35.00 T3 - T exterior T4 - Tinterior T7 - Tsup. Interior vidro T2 - Gola vidro interior A T6 - Gola vidro interior B T1 - Sup. Exterior vidro A T5 - Sup. Exterior vidro B 200 Medições no Edifício Pertejo 300 100 0 02-03-2005 0:00 03-03-2005 0:00 04-03-2005 0:00 05-03-2005 0:00 06-03-2005 0:00 07-03-2005 0:00 08-03-2005 0:00 09-03-2005 0:00 Time 30.00 25.00 T(ºC) 20.00 15.00 10.00 5.00 0.00 03-03-2005 0:00 04-03-2005 0:00 05-03-2005 0:00 Armando 06-03-2005 Pinto 0:00 07-03-2005 0:00 08-03-2005 0:00 09-03-2005 0:00 time
Caso de estudo Choque Térmico 45.00 40.00 35.00 30.00 T7 - Tsup. Interior vidro Calc T Vidro int Temperatura no centro do vidro interior T(ºC) 25.00 20.00 15.00 10.00 5.00 03-03-2005 0:00 04-03-2005 0:00 05-03-2005 0:00 06-03-2005 0:00 07-03-2005 0:00 08-03-2005 0:00 09-03-2005 0:00 time Vidro temperado EN 12150 Heat soak > Na massa de vidro existem impurezas, nomeadamente sulfuretos de níquel (NiS). > Para minimizar o risco de rotura espontânea devido às inclusões de NiS, os vidros temperados devem ser submetidos ao tratamento/teste Heat Soak > Quando for requerido o teste Heat Soak, este deve ser realizado em todos os vidros fornecidos. > De acordo com a norma EN 14179-1 [30] é previsível uma rotura por cada 400 toneladas de vidro temperado com heat soak, bem como é referido que é impossível garantir a ausência de roturas devido aos NiS
Vidro temperado EN 12150 > Dado o teste Heat Soak encarecer o custo do vidro e as roturas causadas pelas inclusões de NiS poderem não ser muito expressivas (1,73% em 17760 paineis de vidros em 8 edifícios com problemas de NiS situados na Austrália), este é um teste que nem sempre é realizado. > Em função da utilização do vidro temperado deve o projectista avaliar a necessidade de realizar o teste Heat Soak. > Sendo sempre recomendável realizar o teste Heat Soak, este é imprescindível quando o vidro é utilizado em sistemas sem gola do vidro e nas situações em que a substituição do vidro seja complexa ou demorada, por exemplo em fachadas com vidros exteriores fixos pontualmente (VEFP) e em fachadas com vidros exteriores colados (VEC). Balanço térmico do edifício Ganhos/perdas pela envolvente exterior Ganhos pela iluminação Ganhos/perdas por infiltração de ar Ganhos por radiação solar Ganhos dos ocupantes Ganhos dos equipamentos Ganhos pela envolvente interior Espaço não condicionado
Transmissão de calor envidraçados Q (W)=Uw.Aw. T Q(W)=Aw.E.g.s Q(W)=ρcpV. T Q(kWh=0,024*A*U*GD Coeficiente de transmissão térmica do vidro - Ug
Transmissão de calor: condução Uw 7 6 VS - Vidro simples (Ug=5,8 W/m 2.K) VD1 - Vidro duplo, lâmina de ar 6 mm (Ug=3,3 W/m2.K) VD2 - Vidro duplo, lâmina de ar 16 mm, ε = 0,05 (Ug=1,5 W/m2.K) VS 5 VS U (W/m2K) 4 3 VS VD1 VD1 VD1 VD2 2 VD1 VD2 VD2 VD2 C/ 60 mm Isol. C/ 20 mm Isol. 1 I1 I2 I3 S/ Isol 0 PVC Madeira Alumínio com CT Alumínio Parede, Lim Max Regulamentar Tipo de caixilharia Parede dupla Uf corte térmico
Transmissão de calor: condução U wdn [W/m 2 K] Uwdn
Rccte Uwdn de Referência para cálculo de Ni e Nv Regulamentação Térmica
2,9W/m2K* Para 20º C Para 18º C 2530 2,9 W / m2k = 5,2W / m2. K 1416 2027 2,9 W / m2k = 6,0W / m2. K 987 Portaria publicada dia 8 de Junho 2010 - Reabilitação Dedução à colecta de IRS para equipamentos e obras que contribuam para a melhoria do comportamento térmico dos edifícios Medida 6b - Substituição de vãos envidraçados simples por vidros duplos com caixilharia de corte térmico. perfis de alumínio com corte térmico e vidro duplo Uw= 3,7 W/(m2.K) perfis de madeira e vidro duplo Uw=3,3 W/(m2.K) perfis de PVC e vidro duplo Uw=3,2 W/(m2.K) aplicação de uma segunda janela de alumínio com vidro simples Uw=3,1 também se encontra claramente incluída nesta medida pois dai resulta directamente o maior isolamento do edifício?
Ponte térmica contorno do vão Permeabilidade ao ar caixilharia Permeabilidade ao ar de caixilharia alumínio - valor médio da constante C (m 3 /h.m 2 ) Anos Nº janelas ensaiadas Janelas de Correr Janelas Giratórias 1975 a 1979 14 Correr - 10 Gir 0,81 0,23 1980 a 1989 23 Correr - 21 Gir 0,56 0,49 1990 a 2000 42 Correr - 54 Gir 0,52 0,21 1975 a 2000 79 Correr - 85 Gir 0,58 0,28 > janelas giratórios apresentam cerca de metade da permeabilidade ao ar das janelas de correr (C correr ~ 0,58 m 3 /hm 2 e C gir~ 0,28 m 3 /h.m 2 > Em média as janelas de batente pertencem à classe 3, enquanto as de correr pertencem à classe 2 V& = C n P.A w
RCCTE - QAI Ganhos solares Exterior Vidro Interior Radiação Solar Incidente Radiação Solar Reflectida Radiação Solar Transmitida Fracção da Radiação Solar Absorvida, Transmitida para o Exterior Fracção da Radiação Solar Absorvida, Transmitida para o Interior
Protecções solares - Protecções fixas: - palas, lâminas ( a 0,20); - vidros especiais: absorventes, reflectantes, espectralmente selectivos, angularmente selectivos, fotocromáticos, termocromáticos, electrocromáticos, etc (0,85 a 0,10) - películas reflectantes autocolantes - Protecções móveis: - persianas, portadas, cortinas, estores - Exteriores g 0,25 a 0,04 - Interiores g 0,69 a 0,30. Efeito sombreamento pala
Soluções de palas Dimensionamento palas
Requisito mínimo de qualidade protecção solar dos vãos envidraçados - OBRIGATÓRIO Regulamentação Témrica Informação complementar: 800 W/m2 Avidro=1 m2 g=0,5 (V3 inércia média) Ganhos de calor=400 W Avidro=3 m2 g=0,5 (V3 inércia média) Ganhos de calor=1200 W > De forma a minimizar o risco de sobreaquecimento o requisito de protecção solar deve ser agravado de forma proporcional à área envidraçada: g(quadroix.2) 0,15 Fo Ff g Aenv / Apav
Edifício - Inércia térmica Optimização Vãos envidraçados - escritórios
Soluções não tradicionais Optimização Vãos envidraçados
Tec. solares passivas - aquecimento 1000 900 800 N E S W 700 Fluxo solar incidente (W/m2) 600 500 400 300 200 100 0 4 6 8 10 12 14 16 18 20 Hora Solar 1000 N 900 E S W 800 700 Fluxo solar incidente (W/m2) 600 500 400 300 200 100 0 4 6 8 10 12 14 16 18 20 Hora Solar RGEU
Ciclo Construir em Caixilharias de Vidro Critérios de selecção de caixilharias Ordem dos Arquitectos Secção Regional Norte 2010-06-19 Engº Mecânico NAICI/DED