Vidro de baixa emissividade

O vidro de baixa emissividade (ou vidro low-E) permite a transmissão da luz natural enquanto ajuda a limitar o ganho de calor e a transferência de energia térmica.

Graças às melhorias contínuas em suas propriedades de isolamento térmico e controle solar, o vidro é um material de construção flexível que pode ajudar a melhorar a eficiência energética dos edifícios. Uma maneira de alcançar esse desempenho é por meio do uso de revestimentos de baixa emissividade, uma parte crítica do envidraçamento que permite que os ocupantes do edifício se envolvam visualmente com o ambiente externo a partir de um interior confortável.

O que é vidro de baixa emissividade e por que o usamos?

Os revestimentos de baixa emissividade no envidraçamento arquitetônico podem ajudar a controlar as temperaturas dentro de um edifício ao proporcionar níveis variados de isolamento térmico e/ou controle solar. O envidraçamento de baixa emissividade pode permitir a entrada de muita luz natural nos espaços internos, ajudando a melhorar o conforto dos ocupantes e contribuindo para a eficiência energética do edifício. 

Os revestimentos de baixa emissividade também oferecem aos arquitetos uma ampla gama de opções estéticas em termos de cores, permitindo que eles selecionem a aparência mais apropriada para cada projeto.

Quais são os benefícios do vidro de baixa emissividade?

Os revestimentos de baixa emissividade oferecem uma série de contribuições para o envidraçamento arquitetônico.

Em termos de estética, o envidraçamento pode ser feito para parecer neutro ou colorido, com o nível desejado de reflexão, transmissão de luz e privacidade. Os arquitetos têm a liberdade necessária para criar fachadas envidraçadas visualmente deslumbrantes que ajudam a integrar o edifício ao ambiente, refletindo seus arredores ou mostrando o que está acontecendo no interior de um edifício.Em termos de desempenho energético, o direcionamento da energia solar e a intensidade do isolamento térmico são afetados.

Como o vidro de baixa emissividade funciona?

Para entender como o vidro de baixa emissividade funciona, é necessário considerar como o vidro interage com o espectro eletromagnético. 

A energia solar (ou radiação de ondas curtas) é recebida na superfície da terra desde o sol. Ele inclui os comprimentos de onda ultravioleta, visível e quase infravermelho – que juntos variam de 300 a 2.500 nm. O vidro revestido com controle solar pode bloquear uma quantidade significativa dessa energia refletindo e absorvendo parte dela.

A radiação de onda longa inclui comprimentos de onda de 5.000 a 50.000 nm. Os revestimentos de baixa emissividade em vidro são projetados para retardar a transferência de calor irradiado. Os revestimentos de baixa emissividade refletem a radiação de onda longa (calor) de volta para o interior da estrutura durante os períodos mais frios e para o ambiente externo durante os períodos mais quentes. 

Desempenho de isolamento térmico do vidro de baixa emissividade

A transferência de calor ocorre por meio de três mecanismos: radiação, condução e convecção. Todos os três tipos de transferência de calor ocorrem dentro de uma unidade de vidro insulado (IGU). 

• Radiação é a transferência de calor por energia eletromagnética, onde a energia de onda longa se desloca através do conjunto de envidraçamento.
• Condução é a transferência de calor no interior de um meio (sólido ou gás) causada por diferenças de temperatura. Essa transferência é reduzida pelo uso de argônio no interior da IGU devido à sua baixa condutividade térmica em comparação com o ar. Ao longo da borda da IGU, o calor condutivo se move do vidro para o espaçador e de volta para o vidro. Essa transferência pode ser retardada com o uso de um espaçador para borda quente.
• Convecção é a transferência de calor através de correntes de ar ou gás em movimento lento no interior da IGU.

O desempenho de isolamento refere-se à redução da transferência de calor associada a diferenças de temperatura do ar exterior versus interior.

Climas quentes e frios

Em climas frios, o desempenho de isolamento é um benefício. O vidro de isolamento térmico pode permitir a entrada de energia de onda curta e melhorar a retenção de calor dentro do edifício, onde a energia de onda longa é refletida.

Em climas quentes, o envidraçamento deve reduzir tanto a entrada de energia de onda curta quanto a entrada incidental de energia de onda longa, o que pode ajudar a diminuir o uso de ar condicionado. 

Independentemente do clima, um envidraçamento que reduz a transferência de calor é sempre benéfico para o desempenho energético.

O desempenho de isolamento do envidraçamento pode ser melhorado com o uso de um revestimento de baixa emissividade que apresenta bom desempenho na reflexão da energia de onda longa. 

Como o desempenho do isolamento é medido?

O desempenho do isolamento é medido por meio de um parâmetro chamado "valor U" que descreve a transferência de energia por unidade de tempo, ou seja, a duração necessária para transferência de energia por unidade de área de envidraçamento e por grau de diferença de temperatura entre as condições externa e interna.

Se um conjunto de envidraçamento apresentar um forte desempenho de isolamento térmico, apenas uma pequena quantidade de energia será transferida e, portanto, o valor U será baixo.

Como o ganho de calor solar é medido? 

O coeficiente de ganho de calor solar (SHGC) e o fator solar (valor g) são usados para medir a energia solar que é transferida para ambientes internos. Isso inclui a transmissão direta e a transmissão indireta devido à absorção e a reirradiação interna. O SHGC é a parcela decimal da energia solar que é transmitida através de uma composição de envidraçamento. Por exemplo, se 31% da energia solar recebida passar pelo envidraçamento, o SHGC será 0,31. 

A energia solar e sua interação com o vidro

Quando um raio de energia solar eletromagnética atinge o painel de vidro, parte da energia pode ser refletida, parte pode ser absorvida e qualquer energia restante será transmitida.  

Climas quentes e frios 

Para projetos de construção localizados em climas quentes ou moderados, um baixo coeficiente de ganho de calor solar (SHGC) ou valor g é preferível. A colocação de superfície número 2 de um revestimento de baixa emissividade de controle solar geralmente facilita o melhor desempenho, pois reflete parte da energia solar recebida antes que ela entre no envidraçamento. 

Em climas particularmente frios, um valor de SHGC ou g mais alto pode ser benéfico para permitir o ganho de calor passivo.

Tipos e processos de fabricação de revestimento de baixa emissividade

Os revestimentos de baixa emissividade podem ser divididos em duas categorias: os aplicados por deposição pirolítica (revestimentos duros) e os aplicados por deposição por pulverização catódica (revestimentos macios). As fábricas da Guardian Glass utilizam apenas o processo de deposição por pulverização catódica. 

Revestimentos por pulverização catódica

Os revestimentos por pulverização catódica são aplicados em uma grande máquina de deposição por pulverização catódica (magnetron) a vácuo fora da linha de produção de vidro float. O vidro totalmente formado viaja por uma sistema transportador através de uma câmara de vácuo longa, onde vários materiais são acumulados em sequência na superfície do vidro.  Juntos, esses materiais medem aproximadamente 1/500 da espessura de uma folha de papel.   

Os revestimentos de pulverização catódica são aplicados com mais precisão do que os revestimentos pirolíticos. Os revestimentos de pulverização catódica de baixa emissividade atuais são designs complexos multicamadas projetados para fornecer alta transmissão e baixa reflexão da luz visível e reduzir a transferência de calor.

Revestimentos pirolíticos 

Os revestimentos pirolíticos são aplicados na linha durante o processo de produção do vidro float. A superfície superior da fita de vidro é pulverizada com o material, tipicamente óxido de estanho. À medida que o vidro esfria, a adesão à superfície se solidifica, criando uma ligação forte que é muito durável para o processamento do vidro durante a fabricação. No entanto, suas propriedades são muito limitadas devido à sua estrutura simples.

Como o vidro de baixa emissividade é revestido? Veja o processo de revestimento por pulverização catódica nesta animação em vídeo.

A influência da prata

Dependendo dos requisitos de desempenho do revestimento, até 15 camadas podem ser necessárias para produzir o desempenho desejado. 

Entre os materiais que compreendem um revestimento de baixa emissividade por pulverização catódica, a prata é o que mais influencia na melhoria do desempenho energético. À medida que mais camadas de prata são adicionadas à composição do revestimento, melhor se torna a seletividade espectral do vidro.

Aplicações e usos do vidro de baixa emissividade 

As aplicações do envidraçamento de baixa emissividade arquitetônico são amplas. De janelas e peles de vidro a telhados e claraboias, para qualquer aplicação em que o envidraçamento é uma barreira física entre o interior e o exterior de um edifício, o envidraçamento de baixa emissividade pode ser considerado.

Combinando vidro fumê com vidro de baixa emissividade

O vidro fumê é produzido por meio de pequenas adições de óxidos metálicos à composição do vidro float. O vidro fumê ajuda a reduzir a transmissão de luz visível e o ganho de calor solar. 

As cores do vidro fumê podem variar de azul a cinza e apresentar diferentes contrastes criados pelo uso de diferentes óxidos metálicos. Revestimentos de baixa emissividade podem ser aplicados em substratos de vidro fumê para:

• Melhorar ainda mais o desempenho solar do vidro.
  
• Possibilitar mais opções estéticas com a combinação de diferentes substratos e revestimentos.
  
• Selecionar o nível certo de transmissão de luz para ajudar a mitigar o ofuscamento.
  
• Ajudar a manter a privacidade de uma casa ou edifício comercial, tornando mais difícil para as pessoas fora do edifício enxergarem o interior.

O vidro é um material de construção essencial e versátil que oferece muitos usos e benefícios. Cada projeto de construção terá seus próprios requisitos exclusivos em termos de ambiente, clima e como o vidro deve parecer, se comportar e funcionar. O vidro de baixa emissividade pode ajudar a atender a esses requisitos desafiadores, particularmente em termos de controle solar, isolamento térmico e como eles afetam a eficiência energética dos edifícios. Com uma ampla variedade de revestimentos de baixa emissividade à escolha, arquitetos e designers podem encontrar os envidraçamentos com revestimento de baixa emissividade mais adequados para atender às próprias necessidades estéticas e de desempenho, ajudando a melhorar o conforto e o bem-estar dos ocupantes do edifício e atendendo às metas de eficiência energética.

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