Controlo solar com têxteis exteriores: grandezas e conforto

Edifício cilíndrico de teste ao entardecer, com duas faixas verticais de fachada têxtil adaptativa iluminadas — ADAPTEX, Mascate, Omã. Fachada têxtil adaptativa de controlo solar. Fotografia: ADAPTEX, Weißensee School of Art and Design / i-Mesh.

Uma proteção solar exterior é o meio mais eficaz de reduzir os ganhos solares de um vão envidraçado: a radiação é intercetada antes do vidro e o calor que a proteção absorve dissipa-se, em grande parte, no ar exterior. Uma malha técnica faz o mesmo que um estore exterior, com duas diferenças: é contínua sobre o alçado e é permeável à vista e ao ar. Para a quantificar, usam-se as mesmas grandezas e as mesmas normas que para qualquer outra proteção solar.

As grandezas de uma proteção solar

Quando a radiação solar atinge uma malha, uma parte atravessa-a, outra é refletida e a restante é absorvida. As três parcelas somam um:

Grandeza	Símbolo	O que descreve (fração adimensional, de 0 a 1)
Transmissão solar	$\tau_{e,B}$ ( $T_s$ )	fração da energia solar que atravessa a proteção
Reflexão solar	$\rho_{e,B}$ ( $R_s$ )	fração refletida para o exterior
Absorção solar	$\alpha_{e,B}$ ( $A_s$ )	fração absorvida, que aquece a proteção: $\alpha_{e,B} = 1 - \tau_{e,B} - \rho_{e,B}$
Transmissão luminosa	$\tau_{v,B}$ ( $T_v$ )	fração da luz visível que atravessa a proteção
Fator de abertura	OF (openness factor)	fração de radiação que passa pelos vazios, sem tocar nas fibras
Fator solar total	$g_{\text{tot}}$	fração da energia solar que entra no espaço através do conjunto vidro + proteção

As propriedades da proteção medem-se pelos métodos da EN 14500 e classificam-se pela EN 14501, que define classes de conforto térmico e visual (encandeamento, privacidade, contacto visual com o exterior). O fator de abertura corresponde, em regra, à transmissão direta-direta da proteção na luz visível.

Como se calcula o fator solar total

O fator solar total, $g_{\text{tot}}$ , combina as propriedades da proteção com as do vidro (fator solar $g$ e coeficiente de transmissão térmica $U_g$ , segundo a EN 410 e a EN 673). O método simplificado esteve na EN 13363-1 e passou para a EN ISO 52022-1; o método detalhado está na EN ISO 52022-3. Para uma proteção exterior, o método simplificado tem a forma:

g_{\text{tot}} = \tau_{e,B}\,g + \alpha_{e,B}\,\frac{G}{G_2} + \tau_{e,B}\,(1 - g)\,\frac{G}{G_1}, \qquad \frac{1}{G} = \frac{1}{U_g} + \frac{1}{G_1} + \frac{1}{G_2}

em que:

g_tot: fator solar total do conjunto vidro e proteção (adimensional);
τ_e,B: transmissão solar da proteção (adimensional);
α_e,B: absorção solar da proteção (adimensional);
g: fator solar do vidro, segundo a EN 410 (adimensional);
U_g: coeficiente de transmissão térmica do vidro, segundo a EN 673, em W/(m²·K);
G: condutância térmica que resulta de U_g, G₁ e G₂, em W/(m²·K);
G₁: condutância convencional, 5 W/(m²·K);
G₂: condutância convencional, 10 W/(m²·K).

A leitura da expressão é útil ao projeto, mesmo sem números:

a transmissão solar é o termo dominante: o que atravessa a malha chega ao vidro;
a absorção conta, mas com peso reduzido numa proteção exterior, porque o calor absorvido sai sobretudo para o exterior;
a reflexão alta e a absorção baixa favorecem um $g_{\text{tot}}$ baixo; por isso as malhas claras protegem mais do que malhas escuras com a mesma abertura;
o método simplificado tem limites de validade em $\tau_{e,B}$ e $\alpha_{e,B}$ , e uma malha muito aberta pode exigir o método detalhado.

O que a área aberta não diz

A transparência de uma malha percebe-se pela área aberta, mas o desempenho solar depende também da espessura das fibras, da cor, do ângulo de incidência e da reflexão nas próprias fibras. Uma malha com 40 % de área aberta pode ter uma transmissão solar total diferente de 40 %, e diferente de manhã e ao meio-dia, porque a malha tem espessura e as fibras fazem sombra umas às outras com o sol oblíquo. Na mesma fachada, o mesmo padrão rende mais com o sol rasante de poente do que com incidência normal.

Colunata clássica com painéis de malha clara entre as colunas, ao sol, a proteger uma galeria Palestra Grande de Pompeia, Itália. Arquitetura: guicciardini & magni architetti. Fotografia: Amedeo Benestante / i-Mesh.

No clima de Portugal

O verão em Portugal tem radiação solar elevada de maio a setembro, mais intensa no interior e no sul. As fachadas a nascente e a poente recebem sol baixo, difícil de controlar com palas horizontais, e a poente coincide com as horas mais quentes do dia. Uma proteção exterior vertical e contínua, como uma segunda pele, é especialmente eficaz nestas orientações. Na Madeira e nos Açores, o clima é mais ameno e húmido, com menos amplitude térmica; o sombreamento continua a contar nas fachadas a poente e nos espaços envidraçados, e a malha permeável tem a vantagem de não impedir a ventilação natural. O artigo sombreamento de fachadas desenvolve os critérios por orientação.

No Sistema de Certificação Energética dos Edifícios (SCE), regido pelo Decreto-Lei n.º 101-D/2020, o efeito da proteção solar entra pelo fator solar dos vãos envidraçados com as proteções ativadas e é condicionado por valores máximos, em função da zona climática de verão, segundo a Portaria n.º 138-I/2021 e o Despacho n.º 6476-H/2021. Sem dados medidos, a metodologia recorre a valores tabelados para tipos genéricos de proteção, que tendem a ser conservadores. Com dados certificados, o projetista pode usar o valor calculado do conjunto.

Para o conforto de verão, a proteção exterior atua em três frentes: reduz os ganhos pelos vãos, reduz a temperatura das superfícies interiores junto ao vidro e, numa malha permeável, permite ventilação natural entre a malha e a fachada. No inverno, uma proteção fixa reduz também os ganhos úteis; a sul, a escala do padrão e a área aberta escolhem-se com isso em conta.

O que existe para os padrões i-Mesh

A i-Mesh publica, para o material em fibra de vidro, uma refletância de 0,71 (0,85 numa versão para climas quentes) e uma emissividade de 0,9, sem indicar o método de ensaio. Cada ficha indica também uma permeabilidade, entre 16 % (Three Golds) e 72 % (WK), que é uma percentagem de área aberta declarada, não um fator de abertura medido.

A i-Mesh não publicou dados óticos certificados: transmissão e reflexão solar, transmissão luminosa, fator de abertura ou $g_{\text{tot}}$ com vidros de referência. Esses dados foram pedidos ao fabricante. Até haver valores medidos, este site não indica $g_{\text{tot}}$ para nenhum padrão, e uma verificação energética que dependa da proteção têxtil usa os valores tabelados da metodologia ou ensaios próprios.

O Sunshield, em fibra de vidro e Technora, foi desenvolvido para sombreamento e é dos padrões mais indicados para começar a comparação (ficha em português; página do padrão na i-Mesh).

Próximo passo

O explorador de padrões mostra cada padrão por fibra e escala, com a permeabilidade declarada; as aplicações e as obras mostram sombreamentos fixos, rebatíveis e retráteis, como a Palestra Grande de Pompeia. As fichas em português estão nos downloads.

Fontes

EN 14500, proteções solares: conforto térmico e visual, métodos de ensaio e de cálculo.
EN 14501, proteções solares: conforto térmico e visual, classificação e desempenho.
EN ISO 52022-1:2017, desempenho energético dos edifícios: propriedades térmicas, solares e luminosas de componentes e elementos, método simplificado (substitui a EN 13363-1).
EN 410, vidro na construção: características luminosas e solares dos envidraçados.
Decreto-Lei n.º 101-D/2020, de 7 de dezembro, Sistema de Certificação Energética dos Edifícios.
i-Mesh, descrição técnica do produto e fichas técnicas dos padrões.

Perguntas frequentes

O que é o fator solar total?

É o fator solar total do conjunto formado pelo vidro e pela proteção solar: a fração da energia solar incidente que acaba por entrar no espaço, diretamente ou como calor libertado pelo vidro e pela proteção. Calcula-se a partir das propriedades do vidro e da proteção, pelo método simplificado da EN ISO 52022-1 ou pelo método detalhado da EN ISO 52022-3.

A permeabilidade de um padrão é o mesmo que o fator de abertura?

Não necessariamente. O fator de abertura é uma grandeza ótica medida segundo método normalizado. A permeabilidade indicada nas fichas i-Mesh é uma percentagem de área aberta declarada pelo fabricante, sem método de ensaio publicado. Serve para comparar padrões entre si, não para cálculo.

Há valores de fator solar total para os padrões i-Mesh?

Ainda não. A i-Mesh não publica dados óticos certificados (transmissão e reflexão solar e luminosa) e, sem eles, não é possível calcular o fator solar total. Os dados foram pedidos ao fabricante e serão publicados quando existirem.

Uma malha exterior fixa prejudica os ganhos solares de inverno?

Reduz-os, como qualquer proteção fixa. A sul, onde os ganhos de inverno são úteis, convém ponderar uma malha mais aberta, uma escala maior do padrão ou um sistema móvel. A nascente e a poente, onde o sol de verão é baixo e difícil de controlar, a perda de inverno pesa menos.