Como melhorar o desempenho térmico de uma fachada cortina?

A maior parte do calor que sai de uma fachada cortina não atravessa o vidro.

A corrente elétrica atravessa o alumínio. O metal conduz calor aproximadamente mil vezes melhor do que o gás dentro de uma unidade selada, portanto, uma estrutura sem uma ruptura térmica adequada pode comprometer uma instalação cara de vidro triplo e fazê-lo silenciosamente, sem sintomas visíveis até que alguém meça a temperatura da superfície ou encontre condensação escorrendo por uma das travessas em janeiro.

Essa é a informação mais importante a se entender antes de especificar qualquer coisa. O vidro chama a atenção por ocupar a maior parte da área visível. A moldura, o espaçador e a borda da placa são onde o desempenho geralmente se perde.

Este artigo descreve toda a montagem na ordem que realmente importa. A PRANCE fabrica. sistemas de fachada cortina de vidro com perfis de alumínio com ruptura térmica.

O que o valor U de uma fachada cortina realmente mede?

Transmitância térmica, expressa como valor U em W/m²K ou fator U em Btu/h·ft²·°F na prática norte-americana. Quanto menor, melhor, em ambos os casos.

O número que importa é o valor do conjunto, não o valor do vidro, e os dois diferem consideravelmente.

• Valor U no centro do vidro: apenas o vidro, ignorando as bordas e a moldura.

• Valor U na borda do vidro: a faixa de 63 mm ao redor do perímetro onde o espaçador conduz eletricidade.

• Valor U da estrutura: os perfis da travessa e do montante.

• Valor U geral do conjunto, Ucw: os três valores são ponderados pela área, que é o que um código verifica.

Uma unidade de vidro duplo com revestimento de baixa emissividade (low-E) e preenchimento com argônio pode atingir um valor U no centro do vidro próximo a 1,1 W/m²K. Instalada em uma estrutura de alumínio sem quebras, a unidade pode atingir um valor acima de 3,0 W/m²K, o que corresponde aproximadamente ao desempenho de um vidro simples em grande parte da fachada.

Na Europa, a norma EN 13830 define o padrão de produto para fachadas cortina e a EN ISO 12631 abrange o cálculo da transmitância térmica. Na América do Norte, a NFRC 100 rege o método de classificação e a ASHRAE 90.1 estabelece limites prescritivos por zona climática.

Projeto de barreira térmica para fachada cortina

Uma ruptura térmica é uma barra isolante que separa o alumínio externo do alumínio interno, interrompendo o caminho de condução através do perfil.

Material e Profundidade

A poliamida 6.6 reforçada com aproximadamente 25% de fibra de vidro é o material padrão em sistemas comerciais. Sua condutividade térmica fica em torno de 0,3 W/mK, contra cerca de 160 W/mK do alumínio, que é justamente o objetivo.

A profundidade influencia o desempenho mais do que qualquer outro fator na quebra:

• 14 a 18 mm: sistemas básicos com ruptura térmica, climas moderados

• 20 a 28 mm: desempenho comercial padrão

• 30 a 40 mm e acima: sistemas de alto desempenho e voltados para casas passivas

• Isolamento multicâmara com inserções de espuma isolante: o melhor da gama

Dobrar a profundidade da quebra não dobra o desempenho, mas em uma fachada de qualquer tamanho, a diferença entre uma quebra de 18 mm e uma de 34 mm aparece tanto no valor U do conjunto quanto na temperatura da superfície interna.

Por que a temperatura da superfície interna é importante?

O valor U é um indicador de energia. A condensação é um problema relacionado à temperatura da superfície, e não se trata da mesma questão.

O Fator de Resistência à Condensação (fRsi), medido segundo a norma AAMA 1503, e o fator de temperatura fRsi, utilizado na prática europeia, descrevem o quão fria fica a superfície interna mais quente num dia frio. Quando essa superfície fica abaixo do ponto de orvalho interno, forma-se água, independentemente da precisão do valor U apresentado no papel.

Manter as superfícies internas acima do ponto de orvalho. é o requisito determinante em climas dominados pelo aquecimento, e frequentemente leva a uma quebra térmica mais profunda do que o cálculo energético por si só permitiria.

Acúmulo de vidro

O vidro ainda representa cerca de 70% a 80% da área típica de uma fachada cortina, portanto, ele suporta um peso considerável, embora a estrutura seja onde as falhas se concentram.

Quatro variáveis, em ordem aproximada de impacto por unidade de custo:

• Revestimento Low-E: um revestimento macio depositado por pulverização catódica reduz substancialmente a transferência de calor por radiação e representa a melhoria individual de maior valor.

• Gás de cavidade: o preenchimento com argônio a 90% de concentração melhora o desempenho no centro do vidro em comparação com o ar, a um custo insignificante.

• Largura da cavidade: aproximadamente 12 a 16 mm é o ideal para o argônio, sendo que cavidades mais largas apresentam pouco ganho e as mais estreitas, perdas consideráveis.

• Número de painéis: o vidro triplo melhora substancialmente o valor U, mas aumenta o peso, o custo e a profundidade da moldura.

A posição do revestimento é tão importante quanto o tipo de revestimento. A numeração das superfícies vai de fora para dentro, portanto, em uma unidade de vidro duplo, a superfície 1 é a face externa do painel externo e a superfície 4 é a face interna do painel interno.

Em climas onde predomina o resfriamento, o revestimento geralmente fica na superfície 2, interceptando a energia solar antes que ela entre na cavidade. Em climas onde predomina o aquecimento, a superfície 3 é comum, mantendo o calor interno. Como o vidro revestido controla o ganho solar aborda essa seleção em detalhes.

Espaçadores de borda quente

O componente mais negligenciado na montagem e um dos mais baratos para atualizar.

Uma barra espaçadora de alumínio convencional percorre todo o perímetro de cada unidade envidraçada, conduzindo o calor diretamente entre os painéis exatamente no ponto onde a estrutura já é mais frágil. Em uma fachada com muitas unidades pequenas, essa faixa de borda representa uma proporção significativa da área total.

Espaçadores de borda quente em aço inoxidável, termoplástico ou materiais compósitos reduzem consideravelmente essa condução. A melhoria no valor U geral do conjunto é modesta em uma unidade grande e substancial em uma pequena, e o efeito na temperatura da superfície da borda interna é maior do que o efeito no valor U geral.

Para o controle da condensação, a instalação de espaçadores geralmente oferece um retorno maior do que o investimento equivalente em vidros duplos.

Pontes térmicas na fachada cortina no perímetro

Uma fachada cortina perfeitamente especificada ainda pode apresentar um desempenho ruim se as junções estiverem incorretas, e as junções ficam fora do escopo do fornecedor do sistema com mais frequência do que o planejado.

Três pontes recorrentes:

A borda da laje. Onde a laje do piso encontra a fachada cortina, o concreto passa próximo ao exterior. Sem a continuidade do isolamento, a laje se torna uma aleta, conduzindo calor para fora ao longo de todo o seu comprimento.

Âncoras e suportes. As âncoras de aço que fixam os montantes à estrutura penetram a linha de isolamento. Suportes com isolamento térmico ou placas estruturais de ruptura térmica resolvem esse problema.

Zonas de revestimento. As áreas de painéis opacos entre os pisos frequentemente contêm isolamento descontínuo nas bordas ou painéis traseiros não selados, permitindo a circulação de ar por trás do isolamento e comprometendo sua eficácia.

Essas junções devem ser detalhadas em um projeto coordenado desde o início. Resolvê-las depois que a fachada já estiver projetada geralmente significa fazer concessões em vez de corrigi-las.

Zona de Envoltório e Zona Opaca

As áreas de fachada podem conter muito mais isolamento do que as áreas de visão, e essa oportunidade é frequentemente desperdiçada.

Uma estrutura típica de revestimento de fachada consiste em um painel de vidro ou metal na parte externa, uma câmara de ar, isolamento de lã mineral, uma bandeja de vedação e o acabamento interno. Quando bem executada, atinge valores U muito inferiores aos do vidro comum. Quando mal executada, com falhas no isolamento ou uma bandeja de vedação sem vedação, seu desempenho fica próximo ao do vidro comum que deveria melhorar.

Em áreas opacas, a melhoria do isolamento da fachada geralmente é mais barata por unidade de melhoria do que a substituição do vidro. Além disso, como é invisível, acaba sendo eliminada em cálculos de custo-benefício.

Valores-alvo por clima

Valores indicativos para fins de orientação. Os requisitos reais são definidos pelas normas de energia vigentes, que variam conforme a jurisdição e o tipo de edificação.

Em regiões onde o resfriamento é predominante, o valor U raramente é o fator limitante. O coeficiente de ganho de calor solar é, e especificando para carga solar extrema Segue uma lógica diferente daquela utilizada em trabalhos em climas frios.

A estanqueidade ao ar faz parte do desempenho térmico.

O calor transportado pela infiltração de ar não aparece no cálculo do valor U e, em uma fachada mal vedada, pode exceder as perdas por condução.

A permeabilidade ao ar da fachada cortina é testada de acordo com a norma ASTM E283 na América do Norte e a norma EN 12152 na Europa. A qualidade das juntas, as vedações dos cantos e a integridade da cavidade da fachada ventilada com equalização de pressão contribuem para esse resultado, e a qualidade da execução é tão importante quanto as especificações.

A estanqueidade ao ar também interage com a condensação. O ar quente do interior, ao entrar em uma cavidade fria, deposita umidade dentro do conjunto, onde ninguém a vê até que algo manche ou corroa.

Onde o orçamento rende mais?

Classificados aproximadamente pela melhoria por unidade de investimento em uma fachada comercial típica.

Vidro de baixa emissividade (low-E) com revestimento macio aplicado na superfície correta. Maior retorno sobre o investimento em comparação com qualquer outra opção de envidraçamento.

Preenchimento com argônio. Custo mínimo, benefício mensurável.

Espaçador de borda quente. Baixo custo, efeito significativo na temperatura da borda e na condensação.

Ruptura térmica mais profunda. Custo moderado, efeito significativo tanto no valor U quanto na temperatura da superfície.

Continuidade do isolamento da fachada. Melhoria econômica por unidade em áreas opacas consideráveis.

Vidros triplos. Uma grande melhoria, um custo elevado e efeitos subsequentes na profundidade, peso e manuseio da estrutura.

Que custos adicionais as melhorias térmicas acarretam? Explica como essas escolhas influenciam a taxa de fachada.

Perguntas frequentes

1. O que importa mais para o desempenho térmico de uma fachada cortina: a estrutura ou o vidro?

Ambos, mas é na moldura que o desempenho geralmente se perde. O alumínio conduz muito melhor o calor do que o gás em uma unidade selada, portanto, uma unidade de envidraçamento de alta especificação em uma moldura sem uma ruptura térmica adequada pode produzir um valor U do conjunto próximo ao de um vidro simples em grande parte da fachada.

2. Qual deve ser a profundidade da barreira térmica de uma fachada cortina?

Geralmente, a espessura da camada de vedação varia de 20 a 28 mm para desempenho comercial padrão, aumentando para 30 a 40 mm ou mais para sistemas de alto desempenho. Sistemas básicos com 14 a 18 mm são adequados para climas moderados. Em climas frios, o controle da condensação, e não o cálculo energético, geralmente determina a espessura da camada de vedação mais profunda.

3. Vale a pena especificar vidros triplos em uma fachada cortina?

Às vezes, e principalmente em climas frios. Melhora substancialmente o valor U, mas aumenta o peso, o custo e a profundidade da moldura, e os efeitos subsequentes no manuseio e na estrutura são reais. Em regiões onde o resfriamento é predominante, geralmente é melhor investir em revestimentos de controle solar do que em um terceiro painel de vidro.

4. O que causa a condensação em uma fachada cortina?

Uma superfície interna com temperatura abaixo do ponto de orvalho interno representa um problema de temperatura superficial, e não de energia. Espaçadores de alumínio, quebras térmicas superficiais e pontes térmicas nas bordas e ancoragens das lajes são as causas mais comuns, e os espaçadores de borda quente resolvem o problema de forma econômica.

5. A entrada de ar afeta o desempenho térmico?

Sim, e é totalmente excluído dos cálculos do valor U. O calor transportado pelo ar com infiltrações pode exceder as perdas por condução em uma fachada mal vedada, e o ar quente do interior que vaza para cavidades frias também deposita umidade dentro da estrutura, onde o dano fica oculto.

Melhorar a Assembleia como um todo

Considere a fachada cortina como um sistema térmico único, em vez de uma especificação de envidraçamento com uma moldura ao redor. Defina a profundidade da ruptura térmica de acordo com o clima e o risco de condensação. Aplique o revestimento de baixa emissividade na superfície adequada ao clima. Melhore o espaçador. Resolva o problema da borda da laje, das ancoragens e do isolamento da fachada em um detalhe coordenado.

Fazendo isso, a especificação do envidraçamento passa a ser a última decisão, em vez da primeira.

A PRANCE fabrica fachadas cortina de alumínio com ruptura térmica e sistemas de janelas e portas com modelagem térmica específica para o projeto e suporte para desenhos de detalhamento. Envie suas elevações, dados climáticos e valor U alvo e Solicite uma análise térmica. .