Dispositivos de sombreamento

A colocação de dispositivos de sombreamento na parede de Trombe é fundamental para reduzir os ganhos solares e consequentemente as situações de sobreaquecimento que ocorrem durante o Verão, e limitar as perdas de calor durante a noite no Inverno. As funções que se atribuem às protecções solares da parede de Trombe são as requeridas na envolvente de um edifício quando se pretende melhorar o seu desempenho energético, uma vez que, em ambas as situações, as protecções constituem um sistema solar passivo que desempenha um papel fundamental para o controlo da radiação solar que atinge o vão envidraçado. Para que a parede de Trombe tenha um bom desempenho como sistema passivo de aquecimento e para eliminar aspectos negativos que esta pode proporcionar no ambiente interior de um edifício durante o Verão, é essencial a análise e compatibilização dos diversos aspectos que caracterizam os diferentes dispositivos de sombreamento e da sua influência na redução do consumo de energia, quando integrados na envolvente de um edifício.

A escolha dos dispositivos de sombreamento deve basear-se no seu desempenho perante as diferentes posições do Sol ao longo do ano, através da análise das cartas solares. Os sombreamentos podem ser vários, desde os efectuados por elementos naturais, passando pela concepção arquitectónica do edifício, até ao uso de elementos construtivos acessórios, como palas ou estores. Os elementos construtivos de sombreamento estão na sua maioria associados ao exterior, uma vez que são muito mais eficazes do que os utilizados no interior dos edifícios, na medida em reduzem grande parte da radiação solar que atinge o seu interior [42, 43].

Um método bastante comum de sombrear um edifício pelo exterior consiste no aproveitamento das projecções que diversas saliências provocam no edifício, sendo usadas há milhares de anos, nomeadamente através da introdução de varandas, palas, beirais e ombreiras das janelas, constituindo a forma mais simples de controlo dos ganhos solares. No entanto, é necessário ter em atenção que este tipo de sistemas são um obstáculo à radiação solar directa, mas não podem evitar a radiação solar difusa e reflectida, o que exige cuidados adicionais no que respeita ao factor solar do vidro.

Outro aspecto a ter em consideração é o tipo de projecção que estes elementos podem exercer na janela, uma vez que as suas dimensões e a posição que têm relativamente à janela condicionam a zona sombreada e o período em que esta ocorre, o que pode constituir uma

caso se pretenda aproveitar as potencialidades de sombreamento de varandas nos edifícios, estas podem ter diversas dimensões em função da posição das janelas. Se as janelas estiverem bastante espaçadas, as varandas devem ser instaladas ao longo de toda a largura da fachada Sul [42]. As ombreiras e a padieira das janelas podem funcionar como palas verticais e horizontais, respectivamente, provocando sombreamento no envidraçado, mesmo que a sua concepção não inclua uma abordagem racional para controlo da energia solar. Apesar de as saliências descritas anteriormente provocarem sombreamento, aquando do projecto do edifício raramente são pensadas com esse intuito, prevalecendo as questões meramente estéticas. Já quando se fala de palas propriamente ditas, horizontais ou verticais, a sua inserção a nível arquitectónico grande parte das vezes contempla as questões ligadas ao desempenho térmico do edifício. Isto deve-se às exigências térmicas regulamentares que requerem a análise da relação entre as dimensões da pala e da janela. O sobreaquecimento pode então ser controlado através da introdução destes elementos, que devidamente dimensionados, devem sombrear o envidraçado durante o Verão, períodos em que o Sol se desloca a um nível superior, e possibilitar a entrada da energia solar durante o Inverno, quando o Sol se movimenta a um nível inferior. No caso de palas infinitas, a relação deve ser estabelecida entre a profundidade da pala e a altura da janela, pois é o único parâmetro que influencia o sistema. No caso de as palas serem finitas e terem a mesma largura da janela pode resultar uma diferença substancial no factor de sombreamento, dependendo da largura da janela. Estudos realizados demonstram que estas variáveis aumentam a sua influência à medida que aumenta o ângulo da radiação solar, sendo insignificantes quando o Sol se posiciona em frente à janela. Verifica-se também que as palas têm um melhor desempenho se forem colocadas junto a janelas que apresentem a dimensão horizontal muito superior à vertical [44].

A existência deste tipo de saliências no edifício pode ser complementada com a aplicação de outras protecções solares nos envidraçados, exteriores ou interiores, e ajustáveis, que para além de reduzirem os ganhos solares nas situações de sobreaquecimento, contribuem também para evitar as perdas de calor durante a noite na estação de aquecimento. As protecções exteriores podem ser efectuadas recorrendo a grelhas fixas, cuja posição (horizontal, vertical ou inclinada) deve ser escolhida em função da orientação da fachada, bem como através da introdução de estores ou toldos. A introdução de sombreamentos exteriores, como por exemplo portadas e persianas, podem reduzir entre 80% a 90% os ganhos solares [42], o que as torna mais eficazes do que colocadas pelo interior, que provocam uma redução de 15% a 30% [8, 45, 46].

O recurso a cores claras nas protecções exteriores também contribui para a redução dos ganhos solares, dada a sua capacidade de reflectir maior quantidade da radiação solar incidente. [45]. A possibilidade de controlo dos diversos dispositivos de sombreamento é um factor que deve ser contabilizado na optimização do funcionamento das protecções, quer

perante o percurso do Sol, quer tendo em conta as condições do ambiente interior pretendidas. Estudos realizados demonstram que o controlo dos sombreamentos tem um impacto bastante significativo nas necessidades de aquecimento de um edifício, podendo-as reduzir drasticamente para quase 50% [47, 48]. O tipo de material e as propriedades das superfícies destes elementos devem também ser analisadas, uma vez que afectam a transferência de calor através das janelas, verificando-se que protecções exteriores em materiais de massa e capacidade térmicas elevadas absorvem e retêm radiação solar de ondas curtas durante o dia. Mais tarde, o calor acumulado é devolvido ao ambiente exterior em forma de radiação de ondas longas [49].

No que respeita ao sombreamento através da vegetação, desde que correctamente seleccionada e localizada, pode durante o Verão, bloquear a radiação solar e reduzir a energia despendida para arrefecimento. Durante o Inverno, permite aumentar os ganhos solares e portanto diminuir as necessidades de aquecimento. As árvores de folha caduca são um exemplo do tipo de vegetação particularmente benéfica nesta situação. O sombreamento proporcionado pelas árvores permite a redução da luz difusa reflectida pelo céu e por superfícies adjacentes, influenciando as trocas de calor entre o edifício e o meio envolvente. [50]. Na Figura 2.16 apresenta-se a aplicação da vegetação de folha caduca como elemento sombreador de um sistema passivo, neste caso uma estufa, durante a estação de aquecimento e de arrefecimento. Esta habitação foi construída em Portugal, com recurso a sistemas solares passivos de ganho indirecto, possuindo para além da estufa, uma parede de Trombe no piso superior, cujo sombreamento é efectuado por toldos no período de Verão.

Figura 2.16 - Vista Sudeste da Casa Vale Rosal: a) influência da vegetação no Inverno; b) influência da vegetação no Verão [51].

A vegetação é de facto uma ferramenta poderosa na construção sustentável, uma vez que substitui a utilização de outros elementos construtivos concebidos através de técnicas e materiais pouco sustentáveis, sendo dada preferência a elementos naturais, que para além de permitirem a integração ambiental dos edifícios, contribuem para a melhoria da sua eficiência energética. O recurso a vegetação permite também o controlo do impacte dos ventos e da precipitação nos edifícios, podendo contribuir para uma redução até 30% no consumo de energia. No Inverno, o posicionamento correcto de árvores e arbustos protege a

habitação dos ventos frios, permitindo reduzir as perdas de calor entre 10% a 30%. No Verão, para além da sombra criada pela vegetação, o processo de evapotranspiração que ocorre nas folhas das árvores funciona como um sistema de arrefecimento evaporativo, reduzindo significativamente as necessidades de arrefecimento do edifício [52], podendo reduzir as temperaturas em redor, em aproximadamente 5ºC [53]. No Inverno, o efeito deste fenómeno é reduzido devido à ausência de folhas, quando se trata de plantas de folha caduca, e devido às baixas temperaturas que caracterizam o ambiente exterior [50]. Outros estudos têm sido desenvolvidos no sentido de analisar o tipo de vegetação que deve ser plantada junto aos edifícios, tendo concluído que estas podem funcionar como regulador de temperatura no interior dos edifícios, para além dos benefícios que acarreta para o ambiente ao nível da redução de CO2 [52]. No entanto, o impacte ao nível do desempenho térmico do edifício é função do tipo de plantas ou árvores e do respectivo ciclo de crescimento [54].

Nas Figuras 2.17 e 2.18 podem observar-se alguns edifícios com integração de paredes de Trombe e diferentes elementos de sombreamento, nomeadamente palas e lâminas exteriores reguláveis. O tipo de protecção escolhida, para além de funcionar como sistema de sombreamento, pode também disfarçar a existência deste sistema solar passivo, tal como se observa na Figura 2.18, em que a cor da protecção utilizada se confunde com a parede de Trombe ventilada em tijolo.

Figura 2.17 - Dispositivo de sombreamento exterior em parede de Trombe [55].

Figura 2.18 - A existência do sombreamento exterior disfarça a

parede de Trombe [55].

Nas Figura 2.19a) e 2.19b) apresentam-se respectivamente a fase de construção de uma parede de Trombe na Índia e o aspecto final após a sua construção, em que a vegetação é utilizada como sistema de sombreamento e também como elemento de integração arquitectónica e ambiental.

a) b)

Figura 2.19 - Parede de Trombe ventilada numa escola na Índia (Best Green Building 2002): a) fase de construção; b) fase de conclusão [56].