TEMA: EDIFÍCIO, ESPAÇO URBANO E SUSTENTABILIDADE BALANÇO TÉRMICO DE JANELAS NA ESTAÇÃO DE AQUECIMENTO COEFICIENTE DE TRANSMISSÃO TÉRMICA EFICAZ DE CAIXILHARIA Armando Pinto Tel. 21 844 38 54, Fax. 21 844 30 24 email: apinto@lnec.pt Núcleo de Comportamento de Componentes - Departamento de Edifícios Laboratório Nacional de Engenharia Civil - Avenida do Brasil, 101 1700-066 Lisboa. RESUMO As janelas, ou vãos envidraçados, enquadram-se nas tecnologias solares passivas de ganho directo, sendo sem duvida a tecnologia solar passiva mais utilizada, possibilitando o aproveitamento directo da radiação solar para aquecimento e para iluminação. No entanto, além dos ganhos solares, na estação de aquecimento também ocorrem perdas de calor por condução nos seus componentes e por infiltrações de ar frio pelas juntas das janelas. Estas três formas de transmissão de calor nas janelas são caracterizadas por três parâmetros da qualidade térmica: coeficiente de transmissão térmica, permeabilidade ao ar e factor solar. Nesta comunicação apresenta-se uma proposta para um coeficiente que agrega os três parâmetros de qualidade térmica da caixilharia e que desta forma sirva de suporte a uma melhor comparação do desempenho de produtos e à selecção de caixilharia mais adequada para o edifício. Efectivamente, a apreciação do comportamento térmico das janelas na estação de aquecimento apenas com base no coeficiente de transmissão térmica não é suficiente dado as perdas de calor associadas às infiltrações de ar pelas janelas poderem ser uma parcela importante do balanço térmico da janela e do próprio edifício. Além disso, os ganhos solares pelos envidraçados podem compensar uma fracção importante das perdas de calor pelas janelas e, portanto, quando é possível aproveitar a radiação solar para aquecimento do ambiente interior essa parcela também deve ser considerada. 1. Introdução Nos edifícios solares passivos ou na construção bioclimática, um denominador comum são as grandes áreas envidraçadas, devido às potencialidades de conservação de energia associadas à iluminação natural e aos ganhos solares para aquecimento. No entanto, as janelas, ou os vãos envidraçados, são normalmente o elemento da envolvente com menor resistência térmica, podendo o seu coeficiente de transmissão térmica ser cerca de 6 vezes superior ao valor do coeficiente de transmissão térmica das paredes adjacentes. Dado o efeito de compensação dos ganhos solares através dos envidraçados, na Alemanha utilizam um coeficiente de transmissão térmica equivalente que entra em consideração com as perdas de calor por condução e os ganhos solares [8]. Além destes dois importantes fluxos de energia através dos envidraçados, também devem ser consideradas as trocas de calor relacionadas com as infiltrações de ar pelas juntas dos caixilhos. Estas infiltrações de ar, que são por natureza incontroláveis, são causadoras de perdas de calor excessivas, de correntes de ar frio desagradáveis, bem como afectam o bom funcionamento dos sistemas de ventilação. Efectivamente, contrariamente ao que é correntemente considerado, a utilização das frinchas das juntas das janelas como meio para admissão de ar não é adequada dado o caracter incontrolável das infiltrações, devendo optar-se por aberturas criteriosamente colocadas na envolvente, preferencialmente com dispositivos auto-reguláveis e antiretorno, de forma a assegurar caudais de ar novo adequados e controláveis, figura 1. Na figura 1 encontra-se representada a infiltração de ar pelas janelas e a admissão de ar pelas grelhas auto-reguláveis, assumindo uma diferença de coeficientes de pressão unitária e tendo por base a velocidade média do vento do ano climático de referência de Lisboa [10]. Na figura 2 pode-se observar a relação pressão-caudal de janelas com 1 m 2 de área pertencendo às classes A1, A2 e A3 [5] e de duas grelhas de admissão de ar auto-reguláveis para caudais de 15 m 3 /h e 30 m 3 /h. Nos pontos 2, 3 e 4 são apresentados métodos simplificados para estimar as três trocas de calor nas janelas. No ponto 5 é apresentado o método de cálculo do coeficiente de transmissão térmica eficaz da caixilharia 2. Transmissão de calor por condução A transmissão de calor através da caixilharia associada à diferença de temperatura entre os ambientes que esta separa, pode ser estimada simplificadamente recorrendo ao coeficiente de transmissão térmica da caixilharia (U ), eq. 2.1. Q & = U A T 2.1 cond Os valores de U podem ser encontrados em diversas publicações. Para os sistemas normalmente comercializados em Portugal os valores de U podem ser obtidos no documento [3], encontrando-se alguns valores no quadro 5.1.
3. Perdas de calor associadas à infiltração de ar Na estação de aquecimento apesar das janelas se encontrarem normalmente fechadas, devido às folgas e fendas existentes nas janelas ocorrem infiltrações de ar frio, podendo as perdas de calor associadas à infiltração de ar ser estimadas pela eq. 3.1. Q & = ρ c V& T 3.1 inf p O caudal de ar infiltrado através das juntas da caixilharia ( V & ) depende das folgas e das fendas existentes entre as várias peças que compõem a janela e da diferença de pressão entre o interior e o exterior. i) Permeabilidade ao ar da caixilharia Em termos gerais, a permeabilidade ao ar da caixilharia depende das folgas e das fendas existentes entre as várias peças que compõem a janela e, portanto, do tipo de movimento das folhas (correr, giratório, movimento composto, etc.), da série adoptada (pois a geometria dos perfis varia de série para série, bem como os respectivos perfis de vedação) e da qualidade da execução da janela. 1 Para as fendas típicas existentes nas juntas móveis das janelas, a permeabilidade ao ar pode ser expressa pela eq. 3.2. Os coeficientes K e n da eq. 3.2 podem ser determinados em ensaios laboratoriais realizados sobre protótipos de janelas [4 e 6]. ( P) n V & = K 3.2 Sendo a permeabilidade ao ar da caixilharia função essencialmente das juntas móveis, os resultados dos ensaios são expressos por unidade de comprimento da junta móvel (eq. 3.3) e, também, por unidade de área móvel (eq. 3.4). ( P) n ( P) n & / lmóvel = k 3.3 & / Amóvel = C 3.4 V V O expoente n nas equações anteriores, para as fendas típicas existentes nas janelas, tem valores normalmente compreendidos entre 0,5 (escoamento turbulento) e 1,0 (escoamento laminar, pequenas fendas). Nas rectas de classificação dos ensaios de permeabilidade ao ar das janelas [5 e 7] o expoente n toma o valor 2/3. As constantes k e C tomam os valores indicados no quadro 3.1 para as três classes de permeabilidade ao ar definidas no guia UEAtc [5] que são actualmente considerados e para as quatro classes da norma europeia [7] que futuramente serão utilizadas. Refere-se que na norma europeia o valor de k é ¼ do valor de C, o que corresponde a considerar uma relação de 4 metros de comprimento de junta móvel por unidade de área móvel da caixilharia. Quadro 3.1 - Valores dos coeficientes k e C que definem os limites das classes de permeabilidade ao ar UEAtc [5] EN 12207 [7] Classe k (m 3 /h.m) C (m 3 /hm 2 ) k (m 3 /h.m) C (m 3 /hm 2 ) 1 0,56 2,32 0,58 2,32 2 0,28 0,93 0,31 1,25 3 0,09 0,32 0,10 0,42 4 * * 0,03 0,14 Tendo-se verificado nos últimos anos uma melhoria do desempenho das séries de alumínio de diversos fabricantes nacionais, foi realizada uma avaliação das classes de permeabilidade ao ar de 164 protótipos ensaiados no LNEC entre 1975 até Março de 2000, quadro 3.2. Da análise dos resultados dessa amostra de janelas, verifica-se o seguinte: i) as janelas giratórios apresentam cerca de metade da permeabilidade ao ar das janelas de correr, sendo o valor médio da constante C para as janelas de correr ensaiadas de 0,58 m 3 /hm 2 e de apenas 0,28 m 3 /h.m 2 para as janelas giratórias; ii) cerca de 60% das janelas de correr ensaiadas pertencem à classe A2, enquanto 65% das janelas giratórias pertencem à classe A3, iii) cerca de 86% da totalidade dos protótipos ensaiados pertence no mínimo à classe A2. 2 1 Não se considera a permeabilidade ao ar da junta entre o aro da janela e o vão pois, tratando-se de uma junta fixa, admite-se que quando devidamente realizada será pouco permeável ao ar. 2 Apesar destes resultados poderem não ser representativos da permeabilidade ao ar de parte da caixilharia aplicada no edificado nacional, salienta-se que entre os protótipos ensaiados existem diversos caixilhos aplicados em edifícios de habitação social, escolas públicas, hospitais, etc e que, portanto, se trata de uma amostra relativamente abrangente.
Quadro 3.2 Permeabilidade ao ar de caixilharia de alumínio - valor médio da constante C em 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 Em janelas sem perfis de vedação, ou em janelas deficientemente executadas ou mantidas podem existir folgas e fendas significativas e, portanto, a permeabilidade ao ar pode ser excessiva (janela sem qualificação). Nesses casos, a constante C pode atingir valores da ordem de 10 m 3 /h.m 2. Em termos teóricos, se for admitida uma folga de apenas 0,5 mm por metro de junta móvel e escoamento laminar na fenda a constante C tem valores da ordem de 2,2 m 3 /h.m 2, enquanto se a largura da fenda for 1 mm a constante C tem valores da ordem de 18 m 3 /h.m 2. A aplicação de dispositivos de oclusão de baixa permeabilidade ao ar (C 2,2 m 3 /h.m 2 ), ou a aplicação de uma janela dupla, introduz uma perda de carga ao escoamento do ar, reduzindo ligeiramente as infiltrações de ar pela caixilharia simples. No entanto, a redução das infiltrações apenas é significativa quando a nova janela aplicada é de classe de permeabilidade igual ou superior à da janela existente. ii) Diferença de pressão Para avaliar o influência das perdas de calor associadas à infiltração de ar pela caixilharia é necessário estimar a diferença de pressão a que esta é sujeita. A diferença de pressão entre o interior e o exterior é causada pela acção do vento, pela diferença de temperatura entre o interior e exterior (efeito de chaminé) e pela acção de sistemas de ventilação mecânica. Admitindo a ausência de ventilação mecânica, a diferença de pressão é dada pela eq. 3.5. O valor da diferença de pressão associada à acção do vento ( P ) pode ser obtido pela eq. 3.6, enquanto o valor da diferença de pressão associada ao efeito de chaminé ( P s ) pode ser estimado pela eq. 3.7. P = P + P s 3.5 P = ρ 3.6 s o 2 ( δ δ ) v / 2 po pi ( H H ) ρ T / ( T T ) P = g, 3.7 LPN o o i o Contudo, o cálculo da diferença de pressão a que a caixilharia se encontra submetida é complexo, pois a diferença dos coeficientes de pressão e a diferença entre a linha de pressão neutra e a caixilharia (H-H LPN ) é função de múltiplos factores, tais como: velocidade e rumo do vento, forma do edifício, características de todas as aberturas existentes no edifício, compartimentação interior, etc. Para efeitos de cálculo simplificado das infiltrações associadas à acção do vento considera-se a diferença dos coeficiente de pressão interior e exterior unitária e a velocidade média do vento que é excedida em 50% do tempo. No quadro 3.3 é indicada a diferença de pressão a que a caixilharia é submetida considerando a velocidade média do vento correspondente às 4 classes de exposição [9], ver anexo I. Quadro 3.3 - Diferença de pressão associada à acção do vento Classe de Exposição 1 2 3 4 Velocidade média do vento (m/s) 3,6 4,0 5,6 6,9 Diferença de pressão (Pa) 7,8 10 19 29 A diferença de pressão entre o interior e o exterior associada ao efeito de chaminé pode ter valores de cerca de 15 Pa para edifícios com 28 m de altura, em situações extremas de diferença de temperatura de 23ºC e admitindo a existência de aberturas francas entre pisos. Tendo em conta a compartimentação típica dos edifícios, se for considerado apenas um piso e for admitida uma diferença de temperatura média na estação de aquecimento entre interior e exterior de 10ºC, nas janelas a diferença de pressão associada ao efeito térmico será da ordem de 0,5 Pa, pelo que é considerada desprezável face à diferença de pressão criada pela acção do vento. Considerando apenas a diferença de pressão criada pela acção do vento, as perdas de calor na estação de aquecimento associadas à infiltração de ar pela caixilharia podem ser calculadas pela eq. 3.8, sendo o coeficiente de transmissão térmica associado às infiltrações de ar (U inf ) dado pela eq. 3.9. No quadro 5.2 é indicado o valor de U inf para as quatro classes de exposição ao vento e para as diferentes classes de permeabilidade ao ar das janelas. Q & = U A T 3.8 U inf inf inf p ( P) n = ρ c C 3.9
4. Ganhos solares Na estação de aquecimento os ganhos solares através dos envidraçados promovem o aquecimento do ambiente interior e por isso podem reduzir as necessidades de aquecimento. No regulamento RCCTE [1] a redução das necessidades nominais de aquecimento podem ser determinadas pela eq. 4.1. Tendo por base a fórmula de cálculo das necessidades nominais especificas de aquecimento devidas aos envidraçados, pode-se definir um coeficiente de transmissão térmica equivalente para os ganhos solares (U gs ), eq. 4.2. No quadro 5.3 são apresentados alguns valores de U gs. Q = A g φ η f E 4.1 gs φ η f E = 4.2 0,024 GD U gs 5. Coeficiente de transmissão térmica eficaz da caixilharia Com base nos três modos de transmissão de calor através da caixilharia referidos, pode-se definir um coeficiente de transmissão térmica eficaz da caixilharia (U ef ) que agrega os efeitos da condução de calor, das infiltrações de ar e dos ganhos solares, eq. 5.1. U = U + U g U 5.1 ef inf gs No quadro 5.1 encontra-se indicado o coeficiente de transmissão térmica de referência de algumas soluções de janelas, considerando a janela simples (U ) e a situação em que a janela é protegida durante a noite (U dn ) com cortinas e com dispositivo de oclusão de baixa permeabilidade ao ar. No quadro 5.2 encontra-se indicado o coeficiente de transmissão térmica relacionado com as infiltrações de ar para as 4 classes de exposição ao vento, conforme se definiu em 3. No quadro 5.3 encontra-se indicado o coeficiente de transmissão térmica associado aos ganhos solares, conforme se definiu em 4. No cálculo de U gs admite-se um factor de utilização de ganhos solares (η) igual a 0,4 3 e um factor de obstrução (φ) igual a 0,7, os valores de f, E e GD são os indicados no regulamento RCCTE [1]. Quadro 5.1 - Coeficiente de transmissão térmica de caixilharia (W/m 2 K) Tipo de caixilharia U g U U dn Cortina Persiana Alumínio, vidro simples 5,8 6,3 5,1 4,0 Alumínio, vidro duplo 2,7 3,8 3,3 2,7 Alumínio, vidro baixa ε 1,5 2,8 2,5 2,2 Alumínio com corte térmico (U f =3,0 W/m 2 K), vidro duplo 2,7 3,0 2,7 2,3 Al. corte térmico (U f =3,0 W/m 2 K), vidro duplo baixa ε 1,5 2,1 2,0 1,7 PVC ou madeira (U f 2,0 W/m 2 K), vidro duplo 2,7 2,7 2,5 2,1 PVC ou madeira (U f 2,0 W/m 2 K), vidro duplo baixa ε 1,5 1,9 1,8 1,6 Quadro 5.2 - Transmissão de calor associada às infiltrações de ar pela caixilharia U inf (W/m 2 K) Classe Exposição 1 Exposição 2 Exposição 3 Exposição 4 A1 (UEAtc) 3,1 3,4 5,3 7,0 A2 (UEAtc) 1,2 1,4 2,1 2,8 A3 (UEAtc) 0,4 0,5 0,8 1,0 4 (EN 12207) 0,2 0,2 0,3 0,4 fenda de 0,5 mm 1,3 1,5 3,0 4,5 fenda de 1,0 mm 10,1 12,0 23,6 35,8 Nota: Valores a cheio correspondem a janelas com classe de permeabilidade ao ar seleccionada conforme indicado no anexo I. Quadro 5.3 - Transmissão de calor associada aos ganhos solares pela caixilharia U gs (W/m 2 K) Zona climática I1 I2 I3 Exposição S 11,7 7,3 5,1 Exposição SE/SW 8,2 5,1 3,6 3 Valor mínimo correspondente a edifícios de inércia térmica média
Com base na equação 5.1 e nos quadros anteriores é possível calcular U ef. Admita-se um edifício situado na zona climática I3 e com uma exposição ao vento correspondente à classe 3, no qual seria de exigir caixilharia com uma classe de permeabilidade ao ar A2 [5]. No quadro 5.4 são apresentados os valores de U ef considerando janelas com ganhos solares e janelas sem ganhos solares (s/ G.S.), tendo os valores U gs sido calculados para janelas expostas a Sul. Quadro 5.4 - Coeficiente de transmissão térmica eficaz da caixilharia (W/m 2 K) Tipo de caixilharia U U inf U gs U ef U ef Incolor cinza s/ G.S. a Alumínio, vidro simples (A3) 6,3 0,8 5,1 2,8 3,8 7,1 b Alumínio, vidro duplo (A1) 3,8 5,3 5,1 5,3 6,3 9,1 c Alumínio, vidro duplo (A2) 3,8 2,1 5,1 2,1 3,1 5,9 d Alumínio, vidro duplo (A3) 3,8 0,8 5,1 0,8 1,8 4,6 e PVC ou madeira, vidro duplo (A1) 2,7 5,3 5,1 4,2 5,2 8,0 f PVC ou madeira, vidro duplo (A2) 2,7 2,1 5,1 1,0 2,0 4,8 g PVC ou madeira, vidro duplo (A3) 2,7 0,8 5,1-0,3 0,7 3,5 h PVC, vidro duplo baixa ε (A2) 1,9 2,1 5,1 0,9 2,3 4,0 i PVC, vidro duplo baixa ε (A3) 1,9 0,8 5,1-0,4 1,0 2,7 j PVC ou madeira, vidro simples (folga 1mm) 4,9 23,6 5,1 24 25 29 Para o vidro incolor e cinza foram considerados respectivamente os seguintes factores solares: vidro simples 0,85 e 0,64; vidro duplo 0,75 e 0,54, vidro duplo baixa ε 0,61 e 0,34. Dos resultados obtidos várias conclusões se podem tirar, nomeadamente: i) As perdas de calor associadas à infiltração de ar podem ser bastante significativas quando a permeabilidade da caixilharia é superior à exigida para a sua exposição, conforme se constata da comparação da solução b com d, ou e com g. ii) A aplicação de janelas com permeabilidade ao ar menor que a recomendada permite melhorar substancialmente o desempenho térmico da caixilharia, como se constata da comparação de c com d ou f com g. iii) Da comparação de a com b ou e, verifica-se que uma janela de alumínio com vidro simples, mas baixa permeabilidade ao ar, pode ter um desempenho térmico superior ao de janelas com menor coeficiente de transmissão térmica, mas de maior permeabilidade ao ar. iv) Os ganhos solares nas janelas expostas a sul podem compensar grande parte das perdas calorificas. v) Da comparação de d com h, verifica-se que apesar de ser previsível uma redução de 50% nas perdas de calor pelas janelas com base no coeficiente de transmissão térmica (U ) em termos práticos, com base no coeficiente de transmissão térmica eficaz (sem ganhos solares) as economias de energia serão de cerca de 30%. vi) Do valor de U ef da alínea j verifica-se que em edifícios antigos com janelas com folgas significativas existe um grande potencial de conservação de energia associado à redução das infiltrações de ar pelas janelas. No entanto, dado que nesses edifícios a ventilação é efectuada essencialmente pelas infiltrações de ar, ao serem aplicadas janelas menos permeáveis devem ser tomadas medidas para salvaguardar uma adequada ventilação dos espaços, sendo frequente haver a necessidade de também serem aplicar aberturas de admissão de ar. Com estes resultados pretende-se mostrar que a comparação do desempenho térmico da caixilharia se torna mais simples quando é utilizado o parâmetro coeficiente de transmissão térmica eficaz (U ef ), ficando perceptível que o investimento adicional em componentes com maior isolamento térmico (U ) por vezes pode não ser rentabilizado ou justificado. Para uma análise rápida da rentabilidade de algumas soluções de caixilharia pode-se utilizar a metodologia dos graus-dia de aquecimento para estimar as necessidades energéticas nominais de aquecimento relacionadas com as trocas de calor pelos envidraçados (eq. 5.2).e o custo unitário da energia térmica. Q 2 [ kwh / m ano] = A U 0,024 GD / η 5.2 i i ef i aq 6. Conclusões Nesta comunicação caracterizou-se o balanço térmico da caixilharia na estação de aquecimento e definiu-se o parâmetro coeficiente de transmissão térmica eficaz da caixilharia (U ef ) que agrega as perdas de calor por condução e por infiltração de ar, bem como os ganhos solares úteis pelos envidraçados. Com este coeficiente disponibiliza-se um parâmetro que permite apreciar com maior simplicidade o desempenho térmico da caixilharia na estação de aquecimento e desta forma uma comparação mais simples e fiel de diferentes soluções de caixilharia nessa estação.
Dos resultados apresentados verifica-se que as perdas de calor relacionadas com a infiltração de ar pelas juntas das janelas podem ser bastante importantes, por vezes superiores às perdas de calor por condução através das janelas. Deste modo, salienta-se a importância de uma adequada especificação da permeabilidade ao ar da caixilharia na fase de projecto. Em casos específicos poderá ser considerada uma exigência superior às classes definidas nas normas [5 e 7]. Refere-se, que em 1980 na Suécia era exigida uma permeabilidade ao ar das janelas correspondente à actual classe 4 da norma [7]. Se a permeabilidade ao ar da caixilharia for seleccionada de forma a que as infiltrações sejam limitadas a cerca de 0,1 renovações por hora, tal traduz-se em perdas de calor de aproximadamente 0,5 W/m 2 K. Tendo em conta que em muitos edifícios ainda se encontram aplicadas janelas de madeira ou de outros materiais, com perfis empenados e sem perfis de vedação adequados, uma analise comparativa com o parâmetro agora proposto permitirá quantificar de uma forma mais correcta as potencialidades de conservação de energia associadas à reabilitação da caixilharia. Assim, na fase de projecto ou na avaliação das potencialidades de acções de reabilitação de caixilharia que tenham em conta a minimização das necessidades de aquecimento devem ser consideradas soluções de caixilharia com o menor U ef, em vez de apenas U. 7. Simbologia η factor de utilização dos ganhos solares φ factor de obstrução ρ massa volúmica do ar (kg/m 3 ) η aq rendimento do equipamento de aquecimento δ p coeficiente de pressão P diferença de pressão (Pa) T diferença de temperatura (ºC) A área (m 2 ) V & caudal volúmico de ar (m 3 /s) c p calor específico do ar em (J/kg. K) E energia solar média incidente (kwh/m 2.ano) f factor de orientação GD graus-dia de aquecimento (ºC.dia.ano) H altura (m) l comprimento (m) Q & fluxo de calor (W) Q energia nominal consumida para aquecimento g factor solar T temperatura (ºC) U coeficiente de transmissão térmica (W/m 2 K) v velocidade média do ar (m/s) 8. Referências [1] - Regulamento das características de comportamento térmico dos edifícios (RCCTE). Decreto-lei nº 40/90 de 6 de Fevereiro. INCM. Lisboa, 1990. [2] - Regulamento de segurança de segurança e acções para estruturas de edifícios e pontes. (RSA). Decreto-lei nº 235/83 de 31 de Maio. INCM. Lisboa, 1983. [3] - Pinto, A. - Comportamento térmico de caixilharia exterior. Coeficiente de transmissão térmica referentes ao mercado nacional. LNEC. Lisboa, 2002. Relatório 41/2002-NCCp. [4] - NP 2333: 1988 - Métodos de ensaio de janelas. Ensaio de permeabilidade ao ar. [5] - União europeia para a aprovação técnica na construção (UEAtc) - Directivas Comuns UEAtc para Homologação de Janelas. Lisboa, LNEC, 1976. Tradução 641 [6] - EN 1026:2000 - Windos and doors. Air permeability. Test method. [7] - EN 12207:1999 - Windos and doors. Air permeability. Classification. [8] - Schittich, C. e outros - Construire en verre. Presses Romandes. Lausanne, 2001. [9] - Viegas, J. C. - Ventilação natural de edifícios de habitação. LNEC. Lisboa, 1995. [10] - INMG/LNEC Dados climáticos de referência para o estudo de edifícios. Doc. 01. Ano climático de referência. Lisboa, LNEC, 1987. Figuras 100.0 60.0 90.0 Q (m3/h) A1 Q (m3/h) VM 30 Q (m3/h) VM 15 Q (m3/h) A2 Q (m3/h) A3 80.0 50.0 Janela classe A1 70.0 60.0 40.0 Abertura autoregulável 30 Q (m3/h) 50.0 (m3/h) 30.0 40.0 30.0 20.0 Abertura autoregulável 15 20.0 10.0 Janela classe A2 10.0 0.0 1010 1030 1050 1070 1090 1110 1130 1150 1170 1190 Horas Figura 1 Infiltrações de ar pelas janelas e ar admitido nas grelhas auto-reguláveis Janela classe A3 0.0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 DP (Pa) Figura 2 Permeabilidade ao ar
Anexo I - Classes de Exposição ao vento A definição da classe de exposição ao vento da caixilharia é feita de acordo com os critérios definidos para a acção do vento no Regulamento de Segurança e Acções [2 e 9]. Para efeitos da quantificação da acção do vento consideram-se os seguintes factores: a) a divisão do país em duas zonas caracterizadas por diferentes velocidades do vento; b) a rugosidade aerodinâmica do terreno; c) a cota da janela acima do solo. Zonamento do território Para efeitos da quantificação da acção do vento, considera-se o país dividido nas duas zonas seguintes: a) Zona A: que inclui a generalidade do território, excepto os locais pertencentes à zona B; b) Zona B: que inclui os arquipélagos dos Açores e da Madeira e as regiões do continente situadas numa faixa costeira com 5 km de largura ou a altitudes superiores a 600 m. Ressalvam-se alguns locais englobados na zona A mas cujas condições de orografia conduzem a uma exposição ao vento desfavorável, como é o caso de alguns vales e estuários. Tais circunstâncias devem ser ponderadas, face aos dados meteorológicos locais disponíveis e podem levar à inclusão desses locais na zona B. Rugosidade aerodinâmica Tendo em conta que a rugosidade aerodinâmica do terreno condiciona o perfil de velocidade do vento para as alturas acima do terreno relevantes, consideraram-se três tipos de rugosidade: a) Rugosidade do tipo I: a atribuir aos locais situados no interior de zonas urbanas em que predominem os edifícios de médio e grande porte; b) Rugosidade do tipo II: a atribuir à generalidade dos restantes locais, nomeadamente às zonas rurais com algum relevo e periferia de zonas urbanas; c) Rugosidade do tipo III: a atribuir aos locais situados em zonas planas sem vegetação de grande porte ou nas proximidades de extensos planos de água nas zonas rurais. Altura acima do solo A altura acima do solo é medida desde a cota média do solo no local da construção até ao centro da janela. Para edificações nas proximidades de terrenos inclinados, o nível de referência a partir do qual é medida a altura depende do declive do terreno e da distância que separa o edifício desse acidente geográfico. Nesse caso consideram-se três situações: a) Quando o ângulo que o terreno inclinado faz com a horizontal for superior a 60º, o nível de referência a considerar corresponde à linha em traço interrompido indicada na figura I.1. Figura I.1 - Nível de referência em terrenos de inclinação superior a 60º b) Quando o ângulo que o terreno faz com a horizontal for superior a 15º e inferior a 60º, o nível de referência a considerar corresponde à linha em traço interrompido indicada na figura I.2. Figura I.2 - Nível de referência em terrenos de inclinação superior a 15º e inferior a 60º
c) Quando o ângulo que o terreno faz com a horizontal for inferior a 15º, o nível de referência a considerar corresponde à superfície do terreno. No sentido de permitir a apresentação do resultados sob a forma de quadros simplificados, foram considerados os seguintes limites para as alturas: a) janelas de altura acima do solo inferior a 10 m; b) janelas de altura acima do solo compreendida entre 10 m e 18 m; c) janelas de altura acima do solo compreendida entre 18 m e 28 m; d) janelas de altura acima do solo compreendida entre 28 m e 60 m. Classe de exposição ao vento Face aos parâmetros anteriormente referidos, são definidas da forma indicada no quadro I.1 as classes de exposição ao vento. Quadro I.1 - Classes de exposição ao vento Altura Região A Região B acima do solo I II III I II III 10 m Exp 1 Exp 2 Exp 3 Exp 1 Exp 2 Exp 3 >10 m e 18 m Exp 1 Exp 2 Exp 3 Exp 2 Exp 3 Exp 4 >18 m e 28 m Exp 2 Exp 3 Exp 4 Exp 2 Exp 3 Exp 4 >28 m e 60 m Exp 3 Exp 4 Exp 4 Exp 3 Exp 4 Exp 4 Os limites de 10 m, 18 m, 28 m e 60 m correspondem em geral a edifícios respectivamente com 3, 6, 9 e 20 pisos Classes de permeabilidade ao ar da caixilharia A classe de permeabilidade ao ar da caixilharia que comunica com o exterior não deve ser superior à indicada no quadro I.2 de acordo com os critérios de classificação definidos na Directiva UEAtc para a Homologação de Janelas [5] e no quadro e I.3 de acordo com os critérios de classificação definidos na norma EN 12207 [7] que futuramente passará a ser utilizada. Quadro I.2 - Classes de permeabilidade ao ar da caixilharia em função da sua exposição de acordo com classificação UEAtc [5] Altura acima Região A Região B Do solo I II III I II III 10 m A1 A2 A2 A1 A2 A2 >10 m e 18 m A1 A2 A2 A1 A2 A2 >18 m e 28 m A1 A2 A2 A2 A2 A2 >28 m e 60 m A2 A2 A2 A2 A2 A2 >60 m e 80 m A2 A2 A2 A2 A2 A3 Quadro I.3 - Classes de permeabilidade ao ar da caixilharia em função da sua exposição de acordo com classificação EN 12207 [7] Altura acima Região A Região B do solo I II III I II III 10 m A1 A2 A2 A1 A2 A3 >10 m e 18 m A1 A2 A2 A1 A2 A3 >18 m e 28 m A1 A2 A2 A2 A2 A3 >28 m e 60 m A2 A2 A3 A2 A3 A3 >60 m e 80 m A2 A3 A3 A2 A3 A3