Uso do sistema de fachadas duplas ventiladas em edifícios de Curitiba : verificação computacional de desempenho comparativo com soluções convencionais

Abstract

Resumo: A partir dos anos 1990, uma tipologia de fachada, caracterizada pela exploração da transparência do vidro na arquitetura, passou a ser intensamente utilizada na Europa, como uma estratégia de arquitetura mais sustentável. Denominado de fachada dupla ventilada, este sistema compõe-se por pelo menos duas peles, geralmente envidraçadas, posicionadas entre o espaço interno ocupável e o ambiente externo, configurando um canal para ovimentação do ar. Este aspecto, a passagem intencional e controlada do ar nesta cavidade, diferencia a tecnologia das fachadas com vidro duplo ou triplo. A tecnologia baseia-se na noção de fechamentos externos com a característica de responder dinamicamente à variação das condições ambientais do local de um edifício, incorporando elementos de sombreamento integrados, ventilação natural e estratégias de isolamento térmico. As fachadas duplas ventiladas apresentam um comportamento distinto das fachadas convencionais, devido à complexidade dos processos físicos envolvidos que afetam o desempenho do edifício como um todo. Como este sistema é fortemente dependente das condições externas (como a radiação solar e temperatura externa), já que estas influenciam o clima interno, deve ser projetado considerando as particularidades de seu contexto e orientação da fachada. Para atingir objetivos como eficiência energética e conforto ambiental, seu projeto deve ser alvo de intenso planejamento e simulações para prever seu desempenho e otimizar o sistema. O objetivo desta pesquisa é analisar o desempenho térmico e energético de edifícios de escritórios com fachadas duplas ventiladas, em condição de clima subtropical, esclarecendo a sua sensibilidade em relação a variáveis de desempenho. A estratégia utilizada é experimental (simulação) e a delimitação geográfica, Curitiba. A revisão bibliográfica, prévia ao desenvolvimento do estudo, pretende fornecer subsídios para a realização das simulações, abordando os conceitos do sistema de fachadas duplas, seu comportamento físico, parâmetros de projeto e procedimentos de modelagem e simulação. A simulação apresenta resultados do regime de temperaturas internas nos ambientes, de consumo de energia para condicionamento artificial, dos processos de transferência de calor e do comportamento da ventilação natural, decorrentes do tratamento dos edifícios com osistema de fachadas duplas ventiladas. Os modelos simulados foram denominados de A e B, e cada um foi modelado no programa de simulação com a configuração de fachada convencional ou simples (modelo base de referência para comparações) e com a adição da fachada dupla ventilada (modelo proposto). O modelo A é conceitual, e representa uma unidade de escritório de um edifício comercial de Curitiba, configurado a partir de pesquisa junto ao mercado imobiliário. Já o modelo B representa um edifício real, selecionado para aplicação da estratégia de retrofitting de fachada. Os resultados obtidos confirmam a hipótese do trabalho quanto ao potencial do sistema de fachada dupla ventilada, aplicada aos casos selecionados, para a melhora do desempenho térmico e energético de seus ambientes de trabalho.

Abstract: From the 1990s, a type of facade, characterized by exploiting the transparency of glass in architecture, was heavily used in Europe as a strategy for more sustainable architecture. Designated as double skin façade, this system is composed of at least two skins, usually made of glass, positioned between internal and external environment, setting up a channel for air movement. This intentional and controlled passage of air in this cavity distinguishes the technology from façades with double or triple glass layers. The technology is based on the notion of external envelopes with the characteristic of dynamically responding to varying environmental conditions, incorporating elements of integrated shading, natural ventilation and thermal insulation strategies. The double skin façades exhibit a distinct behavior from conventional facades due to the complexity of the physical processes that affect the performance of the building as a whole. Because this system is highlydependent on external conditions (such as solar transmission and outside temperature), since they influence the climate, should be designed considering the particularities of their context and orientation of the facade. To achieve goals such as energy efficiency and environmental comfort, the design should be the subject of intense planning and simulations to predict performance and optimize the system. The objective of this research is to analyze the thermal and energy performance of office buildings with double skin façades in a subtropical climate, explaining its sensitivity to performance variables. The strategy used is experimental (simulation) and the location, Curitiba. The literature review, prior to the study, aims to provide date to carry out simulations, addressing the concepts of the system of double skin façades, its physical behavior, design parameters and procedures of modeling and simulation. The simulation investigates the temperature regime in the internal environment, energy consumption for artificial conditioning, heat transfer and behavior of natural ventilation from the treatment of buildings with double skin façades. The models were designated A and B, and each was modeled in the simulation program with the configuration of conventional façade (baseline model) and with theaddition of double skin façade (proposed model). The model A is conceptual, and represents a unit of office of an office building in Curitiba, configured from research within the construction market. The model B represents a real building, selected to implement the strategy of façade’s retrofitting. The results confirm the working hypothesis about the potential of double skin, applied to selected cases, to improve the thermal and energy performance of their work environments.