Vidro de baixa emissividade

O vidro de baixa emissividade (ou vidro low-E) possibilita a entrada de luz natural e, ao mesmo tempo, ajuda a reduzir o ganho de calor e a transferência de energia térmica.

Devido aos avanços em suas propriedades de isolamento térmico e controle solar, o vidro é um material de construção versátil que pode contribuir para aumentar a eficiência energética dos edifícios. Uma forma de obter esse desempenho é utilizando revestimentos de baixa emissividade, que são essenciais no envidraçamento. Eles permitem que os ocupantes do edifício interajam visualmente com o ambiente externo, mantendo o conforto interno.

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

Os revestimentos de baixa emissividade usados no envidraçamento arquitetônico podem auxiliar no controle da temperatura interna de um edifício, oferecendo diferentes níveis de isolamento térmico e controle solar. O envidraçamento de baixa emissividade pode permitir a entrada abundante de luz natural nos ambientes internos, melhorando o conforto dos ocupantes e contribuindo para a eficiência energética do edifício. 

Os revestimentos de baixa emissividade proporcionam aos arquitetos uma grande variedade de opções estéticas em termos de cores, possibilitando a escolha da aparência mais adequada para cada projeto.

Quais são os benefícios do vidro de baixa emissividade?

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

Esteticamente, o envidraçamento pode ser projetado para ter uma aparência neutra ou colorida, oferecendo o nível desejado de reflexão, transmissão de luz e privacidade. Os arquitetos têm a liberdade de criar fachadas envidraçadas visualmente impressionantes que integram o edifício ao seu entorno, refletindo a paisagem ao redor ou revelando o que acontece no interior. No que diz respeito ao desempenho energético, o direcionamento da energia solar e a eficácia do isolamento térmico são influenciados.

Como o vidro de baixa emissividade funciona?

Para compreender o funcionamento do vidro de baixa emissividade, é importante considerar como ele interage com o espectro eletromagnético. 

A energia solar (ou radiação de ondas curtas) é recebida na superfície da Terra a partir do sol. Isso 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 longa inclui comprimentos de onda de 5.000 a 50.000 nm. Os revestimentos de baixa emissividade em vidro são desenvolvidos para desacelerar a transferência de calor por radiação. Eles refletem a radiação de onda longa (calor) de volta para o interior da estrutura em períodos mais frios e para o exterior durante os períodos mais quentes.

Eficiência do isolamento térmico do vidro de baixa emissividade

O calor é transferido através de três mecanismos: radiação, condução e convecção. 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 da onda longa se desloca através do conjunto envidraçado.
• Condução é a transferência de calor no interior de um meio (sólido ou gás) causada pela diferença 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 desloca do vidro para o espaçador e retorna ao vidro. Essa transferência pode ser desacelerada com a utilização de um espaçador de borda quente.
• Convecção é a transferência de calor através de correntes de ar ou gás em movimento lento no interior da IGU.

O desempenho do isolamento refere-se à diminuição da transferência de calor causada pelas diferenças de temperatura entre o ar externo e o interno.

Climas quentes e frios

Em climas frios, o desempenho do 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, refletindo a energia de onda longa.

Em climas quentes, o envidraçamento deve reduzir tanto a entrada de energia de onda curta quanto a entrada incidental de energia de onda longa, contribuindo para a diminuição do uso de ar condicionado. 

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

O desempenho de isolamento do envidraçamento pode ser aprimorado através do uso de um revestimento de baixa emissividade que reflete eficientemente a energia de onda longa. 

Como o desempenho do isolamento é medido?

O desempenho do isolamento é avaliado pelo "valor U", que descreve a transferência de energia por unidade de tempo. Esse valor indica o tempo necessário para a transferência de energia por unidade de área de envidraçamento, considerando a diferença de temperatura entre o ambiente externo e interno.

Se um conjunto envidraçado tiver um bom desempenho de isolamento térmico, apenas uma pequena quantidade de energia será transferida, resultando em um valor U 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 indireta devido à absorção, e a reirradiação interna. O SHGC é a parcela decimal da energia solar que é transmitida através da composição de uma fachada envidraçada. 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 vidro, parte da energia pode ser refletida, parte pode ser absorvida e energia restante será transmitida.  

Climas quentes e frios 

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

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

Tipos e processos de fabricação de revestimentos de baixa emissividade

Os revestimentos de baixa emissividade podem ser divididos em duas categorias: aquele que são aplicados por deposição pirolítica (revestimentos duros) e 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 a vácuo (magnetron), fora da linha de produção de vidro float. O vidro totalmente formado passa por um 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 por pulverização catódica são aplicados com maior precisão do que os revestimentos pirolíticos. Os revestimentos de pulverização catódica de baixa emissividade atuais são designs multicamadas complexos, projetados para oferecer alta transmissão e baixa reflexão da luz visível, além de 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, formando uma ligação forte e durável, adequada 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 alcançar o desempenho desejado. 

Dentre os materiais que compõem um revestimento de baixa emissividade por pulverização catódica, a prata é a que mais contribui para a 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 arquitetônico de baixa emissividade são diversas. O envidraçamento de baixa emissividade pode ser considerado em várias aplicações, como janelas, fachadas de vidro, telhados e claraboias, sempre que o envidraçamento atua como uma barreira física entre o interior e o exterior de um edifício.

Combinando vidro colorido com vidro de baixa emissividade

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

As cores do vidro colorido podem variar de azul a cinza, com diferentes contrastes criados pelo uso de vários óxidos metálicos. Revestimentos de baixa emissividade podem ser aplicados em substratos de vidro colorido para:

• Melhorar ainda mais o desempenho solar do vidro.
  
• Oferecer mais opções estéticas através da combinação de diferentes substratos e revestimentos.
  
• Selecionar o nível certo de transmissão de luz para ajudar a mitigar o efeito de ofuscamento.
  
• Ajudar a preservar a privacidade de uma residência ou edifício comercial, dificultando que pessoas de fora vejam o interior.

O vidro é um material de construção essencial e versátil, proporcionando diversos usos e benefícios. Cada projeto terá seus próprios requisitos exclusivos em relação ao ambiente, clima e à aparência, comportamento e funcionalidade do vidro. O vidro de baixa emissividade pode ajudar a atender a esses requisitos desafiadores, especialmente em controle solar, isolamento térmico e seu impacto na eficiência energética dos edifícios. Com uma ampla gama de revestimentos de baixa emissividade disponíveis, arquitetos e designers podem selecionar os envidraçamentos mais adequados para atender às suas necessidades estéticas e de desempenho, melhorando o conforto e o bem-estar dos ocupantes do edifício e alcançando metas de eficiência energética.

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