Aspectos de construção da água híbrida

Jul 25, 2023

Data: 13 de fevereiro de 2023

Autores: Matyas Gutai, Shwu-Ting Lee, Bumpei Magori, Yu Morishita, Abolfazl Ganji Kheybari e Joshua Spencer

Fonte:Journal of Facade Design and Engineering, 8(2), 127–152.

DOI:https://doi.org/10.7480/jfde.2020.2.4784

Os envelopes de edifícios preenchidos com água são construções híbridas com um componente sólido e um fluido, normalmente uma casca de vidro ou aço preenchida com água. O artigo apresenta os desafios de desenvolver uma estrutura de fachada cheia de água e avalia a possibilidade de utilizá-la como um sistema construtivo viável em escala de construção. O vidro cheio de água (WFG) foi pesquisado no passado e foi apresentado como um elemento de janela independente de um edifício convencional, onde a economia de energia é alcançada usando a absorção da camada de água para gerenciamento de energia do envelope do edifício. Os resultados sugerem que a eficiência do WFG pode ser melhorada ainda mais se o sistema for montado como um envelope de construção unido no qual o fluido pode fluir entre os painéis e as partes do edifício. O artigo apresenta dois edifícios experimentais de 'casa de água' com esses parâmetros de projeto, projetados e construídos pelo autor. A importância desses edifícios é que um envelope cheio de água conectado é construído pela primeira vez. A discussão apresenta dois métodos de construção para fachadas cheias de água, avalia sua viabilidade para diferentes climas, apresenta os aspectos de projeto-construção da tecnologia e oferece uma comparação com os métodos de construção existentes.

Um envelope de construção fluido-sólido oferece economia significativa para energia operacional e incorporada, diminuindo a carga de resfriamento, reutilizando o calor absorvido, equilibrando as diferenças térmicas entre partes do envelope e o restante do edifício, enquanto cria elementos de construção adicionais (por exemplo, sombreamentos externos) obsoleto.

Os materiais estruturais têm um impacto significativo na pegada ecológica do ambiente construído. Isto aplica-se especificamente a envolventes de edifícios que desempenham um papel principal na eficiência energética e no conforto térmico de um edifício. Em particular, envelopes de edifícios com altas relações janela-parede (WWR) são um bom exemplo, pois as fachadas de vidro utilizam materiais intensivos em energia (Adalberth, 1997) e aumentam a demanda operacional de energia (Gasparella, Pernigotto, Cappelletti, Romagnoni, & Baggio, 2011). Inovações em envelopes de vidro têm grande potencial para mudanças positivas no impacto ambiental dos edifícios, especialmente se forem capazes de reduzir a energia incorporada e operacional. Este é especialmente o caso onde a maior avaliação do ciclo de vida (LCA) é relatada para edifícios de energia zero em comparação com construções de baixa energia (Ramesh, Prakash, & Shukla, 2010), que se deve principalmente ao aumento do componente de energia incorporada (ou seja, PV adicionado ou painéis solares) do primeiro quando comparado ao segundo. Isso implica na necessidade de inovações que possam melhorar o desempenho energético sem aumentar a energia incorporada.

Em termos de gerenciamento de energia de envelopes de edifícios, o estado atual da pesquisa sobre janelas opticamente transparentes pode ser dividido em quatro grupos. A primeira categoria aborda o ganho solar (SHGC) com revestimento, envidraçamento dinâmico ou ativo. As soluções para isso incluem revestimento Low-E (Cui & Mizutani, 2016), envidraçamento eletrocrômico ou EC (DeForest et al., 2015), envidraçamento de dispositivo de partículas suspensas ou SPD (Ghosh, Norton, & Duffy, 2016) e cristal líquido disperso em polímero ou PDLC (Hemaida, Ghosh, Sundaram e Mallick, 2020). A segunda categoria é melhorar a resistência térmica (valor U) da envolvente do edifício, como o envidraçamento multicamadas (Arici, Karabay, & Kan, 2015). A terceira abordagem é reduzir a demanda de resfriamento com sombreamento (Tao, Jiang, Li e Zheng, 2020). Finalmente, a última solução é a utilização de um meio fluido, ou seja, corrente de ar ventilado no envidraçamento, que pode, por exemplo, resfriar o próprio vidro com o ar externo ou servir para pré-aquecer o ar antes de entrar no espaço interno (Ismail, Salinas , & Henriquez, 2009). Uma alternativa ao ar circulante é a utilização de uma “câmara de água circulante”, que tem o benefício de captar energia solar e transformar essa carga potencial de energia em uma fonte de energia renovável (Chow, Li, & Lin, 2010).