Informações técnicas sobre isolamento térmico com vidro
02/09/2010
Trocas térmicas
A superfície envidraçada separa dois ambientes que se encontram geralmente a
temperaturas diferentes. Registra por isso, como qualquer superfície nestas condições,
uma transferência de calor da zona quente para a zona fria.
Mas a superfície em vidro tem a particularidade de ser transparente aos raios solares o
que lhe fornece gratuitamente calor.
Trocas de calor através de uma superfície
As trocas térmicas através de uma superfície fazem-se segundo três modos de
propagação:
– a condução é a transferência de calor no seio do corpo entre dois corpos em contato
físico direto. É uma transferência que se verifica sem deslocação da matéria.
O fluxo de calor entre duas faces de um vidro depende da diferença de temperatura entre
essas duas faces e da condutividade térmica do material.
A condutividade térmica do vidro é: ?= 1,0 W/(m.K);
– a convexão é a transferência de calor entre a superfície de um sólido e um fluído,
líquido ou gasoso. Esta transferência faz-se acompanhar de deslocação da matéria;
– a radiação é a transferência de calor resultante de uma troca de radiação entre dois
corpos que se encontram a temperaturas diferentes.
Em uma temperatura ambiente, esta radiação situa-se na franja dos infravermelhos com
comprimentos de onda superiores a 5 µm e é proporcional à emissividade dos corpos;
– a emissividade é uma característica superficial dos corpos. Quanto mais baixa for,
menor é a transferência de calor por radiação.
A emissividade típica en do vidro é de 0,89. Alguns vidros são cobertos com uma capa
de baixa emissividade com uma en que pode ser inferior a 0,04 (vidros de capa das
gamas SGG PLANITHERM e SGG COOL-LITE SKN).
Coeficientes de troca superficial
Quando uma superfície está em contacto com o ar, troca calor por condução e por
convexão com o ar e por radiação com todo o seu ambiente circundante.
O conjunto destas transferências térmicas é definido de forma convencional para uma
dada velocidade de vento, e para emissividades e temperaturas comuns em edifícios.
São caracterizadas por he para as trocas exteriores e hi para as trocas interiores.
Os valores normalizados destes coeficientes são:
he = 23 W/(m2.K)
hi = 8 W/(m2.K)
Transmissão térmica de uma superfície
Coeficiente U
As transferências térmicas através duma superfície por convexão, condução e radiação,
exprimem-se através do coeficiente U*.
Este representa o fluxo de calor que atravessa um m2 da superfície para uma diferença
de temperatura de 1 grau entre o interior e o exterior.
O seu valor convencional é estabelecido a partir dos coeficientes de troca superficial he
e hi anteriormente definidos e calcula-se segundo a norma EN 673.
Pode-se calcular um coeficiente U específico, por recurso a diferentes valores de he,
para determinadas velocidades do vento e novas condições de temperatura.
Quanto menor é o coeficiente U, menores serão as perdas térmicas, e
melhor será o isolamento da superfície.
*Coeficiente U desde a aplicação das normas europeias, anteriormente coeficiente k
Coeficiente U dos vidros
Uma superfície em vidro pode ser constituída por um vidro simples ou por um vidro
duplo que permite um melhor isolamento térmico.
O princípio do vidro duplo consiste em encerrar entre dois vidros uma lâmina de ar seco
e imóvel com o objetivo de limitar as transferências térmicas por convexão e de tirar
vantagem da baixa condutividade térmica do ar.
Melhoria do coeficiente U dos vidros
Para melhorar o coeficiente U, é necessário reduzir as transferências térmicas por
condução, convexão e radiação.
Como não é possível agir sobre os coeficientes de troca superficial, introduz-se essa
melhoria através da diminuição das trocas entre os dois componentes do vidro duplo:
• As transferências por radiação podem ser diminuídas utilizando vidros com capas de
baixa emissividade.
Para explorar esta possibilidade, a SAINT-GOBAIN GLASS desenvolveu vidros com
capas de baixa emissividade que permitem obter um isolamento térmico reforçado:
– vidros com capas “sob vácuo”: gama SGG PLANITHERM, SGG PLANISTAR, gama
SGG COOL-LITE K, gama SGG COOL-LITE SK;
* valor U calculado para um enchimento com 90% Árgon.
• As transferências por condução e convexão podem ser diminuídas substituindo o ar
que se encontra entre os dois vidros por um gás mais pesado com uma condutividade
térmica mais baixa (geralmente Árgon).
Balanço energético
A janela é fonte de perdas térmicas caracterizadas pelo coeficiente U e ganhos solares
caracterizados pelo factor solar g.
O balanço energético é igual às perdas térmicas diminuídas dos ganhos solares
recuperáveis. O balanço energético é negativo quando os ganhos são superiores às
perdas.
Conforto térmico
Temperaturas de parede mais elevadas
O corpo humano troca por radiação de calor com o ambiente, por essa razão é que uma
sensação de frio pode ser sentida perto de uma parede de temperatura baixa mesmo
numa divisão de temperatura confortável.
No Inverno, com baixo coeficiente U, a temperatura na face interior da parte envidraçada será mais elevada e o efeito chamado “parede fria” será diminuto:
– é possível viver perto das janelas sem desconforto
– os riscos de condensação interior são diminutos.