Orientação do Edifício ao Sol

A radiação solar directa é uma fonte de energia gratuita, pelo que o seu aproveitamento num edifício pode representar poupanças significativas de energia. A orientação optimizada dos edifícios ao sol é, por isso, dos critérios mais importantes no projecto de um edifício. A orientação ao sol das divisões interiores dos edifícios é igualmente importante. As áreas que necessitam de mais aquecimento, que correspondem às zonas de utilização prolongada, devem estar sujeitas a maiores períodos de exposição solar.

As áreas cuja utilização é menos frequente, e consequentemente com necessidades de climatização menos exigentes, devem ocupar zonas de pior exposição solar, tais como corredores, casas de banho e cozinhas [23].

Em Portugal deve-se ter em conta as coordenadas do raio solar (azimute solar e altura solar), bem como a trajectória solar (Figura 23), na orientação dos vãos envidraçados.

Figura 23. Percursos do Sol ao longo do ano [24].

Em termos anuais verifica-se que uma fachada envidraçada orientada a Sul, receberá um maior nível de radiação solar do que fachadas noutras orientações, sendo que no Verão é uma fachada mais facilmente protegida dessa mesma radiação, já que a altura solar é superior.

Nas fachadas orientadas a Sul, no Inverno, sendo necessário aquecer os edifícios, a estratégia correcta será a de captar a radiação solar disponível. A orientação a Sul é aquela que propicia maiores ganhos solares. O percurso do sol no Inverno é vantajoso para esta orientação, uma vez que o seu percurso se efectua para azimutes muito próximos do Sul geográfico. No Verão, torna-se necessário minimizar os ganhos solares, uma vez que, no seu percurso de nascente até poente, o sol “vê” todas as orientações, sendo que as superfícies horizontais (coberturas), são as que maiores níveis de radiação recebem. Assim, verifica-se que o percurso do Sol, sendo próximo do zénite, apresenta um ângulo de incidência com a normal de valor mais elevado. Carrega menos ganhos solares, facilmente atenuáveis se existir uma pala sombreadora sobre o vidro, no caso de uma fachada orientada a Sul.

As fachadas orientadas a Este, no Inverno, uma fachada com esta orientação recebem pouca radiação, uma vez que o sol nasce próximo da orientação Sudeste, incidindo na fachada durante poucas horas do período da manhã e com um pequeno

ângulo de incidência. No Verão, a radiação solar incide em abundância numa fachada com esta orientação, durante várias horas do período de manhã, desde o nascer do Sol, que ocorre cedo e próximo da orientação Nordeste, até ao meio-dia. Os ângulos de incidência são próximos da perpendicular à fachada, o que maximiza a captação de energia solar, que nesta estação é indesejável.

Na fachada orientada a Oeste, sendo simétrica em relação à fachada orientada a Este, os efeitos da acção Solar são semelhantes aos desta, diferindo apenas no período do dia em que ocorrem. É no período da tarde que ocorrem as maiores temperaturas do ar no exterior, conjugando-se assim dois efeitos muito negativos. No Inverno, uma Fachada orientada a Oeste recebe pouca radiação durante um curto intervalo de tempo no período da tarde. Os ângulos de incidência são elevados, o que reduz o efeito da radiação. No Verão, a radiação solar incide interessante nas fachadas com esta orientação, durante várias horas durante a tarde, desde o meio-dia, até ao pôr-do-sol, que ocorre tarde e próximo da orientação Noroeste. Esta é a fachada mais problemática em termos de Verão. Estas fachadas são responsáveis por grandes cargas térmicas nos edifícios, sendo necessário ter um maior cuidado com elas, quer em termos de áreas, tipos de vidros e sombreamentos. No caso de estudo esta fachada é a mais pequena e bastante opaca. No entanto existe uma zona de envidraçados de salas com áreas consideráveis, nesta orientação. Uma boa solução seria passar estas zonas envidraçadas a envolvente opaca, pois o mesmo compartimento já tem grandes áreas envidraçadas com orientação Sudeste.

A fachada orientada a Norte é a menos problemática num edifício em termos de radiação solar, sendo pois a mais fria. No Inverno, não recebe nenhuma radiação directa, porém recebe radiação difusa a partir da abóbada celeste. No Verão, recebe uma pequena fracção de radiação directa do Sol no princípio da manhã e fim da tarde [24].

Com base nestas premissas, os vãos envidraçados, do edifício em estudo, foram orientados predominantemente no quadrante Sul, e minimizados a norte, permitindo um aumento dos ganhos solares no período de Inverno. No Verão interessa restringir esses mesmos ganhos, pelo que os vãos são dotados de dispositivos de sombreamento fixos e móveis.

Figura 24. Orientação das aberturas para o piso tipo

3.3.9.3. Parâmetros regulamentares

3.3.9.3.1. Factor Solar do Vidro

O factor solar do vidro é o quociente entre a energia solar que entra através do vão envidraçado e a energia de radiação solar que nele incide Figura 25.

A escolha do factor solar do vidro deve depender da quantidade de energia solar a que este está exposto, devendo as respectivas exigências relativamente às suas características de isolamento e de baixa emissividade serem maiores para os casos de excessiva exposição solar e menor para os casos de fraca exposição solar.

Os vidros com factor solar baixo para além do isolamento térmico no Inverno proporcionam uma boa protecção contra o sobreaquecimento interior, sendo ideais para se usarem em envidraçados com exposição directa ao Sol e sem protecção solar. Os vidros com factor solar elevado proporcionam a entrada do calor do Sol e da luz natural e permitem igualmente um óptimo isolamento térmico, sendo ideais quando o objectivo é maximizar as trocas solares e luminosas [22].

3.3.9.3.2. A Condutividade do Vidro

A condutividade do vidro é a transferência de energia térmica através do mesmo. Quanto menor a condutividade térmica maior o efeito de isolamento térmico do vidro. No caso de um vidro duplo o efeito de isolamento térmico é melhorado, em relação ao do vidro simples [22].

3.3.9.3.3. Emissividade dos Vidros

A emissividade é a grandeza que caracteriza a perda de calor por radiação do vidro. Em qualquer circunstância um vidro deve ter uma emissividade reduzida. Quanto menor a emissividade menor o coeficiente U. A emissão de um vidro normal é cerca de 0,89.

O vidro baixo emissivo ou também designado de vidro de isolamento térmico reforçado é um vidro que permite um óptimo isolamento térmico ao reduzir as perdas de calor. Este vidro pode ter um factor solar baixo ou elevado. O factor solar do vidro deve ser tido em consideração conjuntamente com o coeficiente de transmissão térmica do vidro [22].

A função de um vidro baixo emissivo é reduzir a troca energética, garantindo um bom conforto no interior e desta maneira poupar energia.