Exame da Carga

Data: 2 de setembro de 2022

Este artigo apresenta um estudo sobre o desenvolvimento de uma vedação de borda colada para unidades de vidro isolante preenchidas com fluido. Esses novos elementos de fachada permitem envolventes de edifícios multifuncionais e uma melhor eficiência energética dos edifícios. A vedação da borda colada de um envidraçado cheio de fluido é altamente tensionada devido à pressão hidrostática que atua além das cargas típicas nas fachadas. A exposição permanente ao fluido também pode causar efeitos graves de envelhecimento. Portanto, a vedação de borda é projetada de tal forma que o estresse químico e físico se divide em duas zonas funcionais. A primeira zona funcional serve como vedação protetora e separa o fluido da segunda zona funcional de suporte de carga. Os adesivos para ambas as zonas funcionais foram selecionados através de um extenso programa de testes.

Uma vez selecionados os materiais, os novos elementos da fachada são testados em testes de componentes em larga escala. As maquetes são construídas numa escala de 1:2 em relação ao tamanho original dos elementos de fachada pretendidos. Como o estudo se concentra no desempenho da borda adesiva, o detalhe da borda é realizado no tamanho original, enquanto o tamanho do vidro é menor. A espessura do vidro é modificada para conseguir rotações na zona de borda que correspondem aos elementos da fachada no tamanho original. Os ensaios são realizados em bancada de ensaios para paredes cortina, o que permite o carregamento simultâneo do elemento pela pressão cíclica do vento e pressão constante da água. A ligação adesiva suporta todas as cargas, exceto o peso morto das vidraças. Os resultados do teste são comparados com os cálculos numéricos e é feita uma estimativa do comportamento de suporte de carga.

Dificilmente qualquer outro aspecto de um edifício resume melhor a arquitetura moderna do que as fachadas de vidro. Particularmente em edifícios de escritórios de representação e administração, deseja-se a máxima transparência e utilização da luz natural. Apesar do design otimizado das unidades de envidraçamento isolante de múltiplos painéis (IGUs) de alto desempenho, as unidades de envidraçamento em grande escala estão associadas a perdas de energia relativamente altas. Isto aplica-se tanto à entrada de energia causada pela radiação solar no verão como à dissipação de energia através de condução térmica, radiação térmica e convecção quando as temperaturas exteriores são baixas no inverno. Por isso, pesquisas são constantemente realizadas para otimizar a fachada. O objetivo é criar envolventes de edifícios multifuncionais para a construção de casas com consumo de energia ultrabaixo. Nos últimos anos, vários projetos de pesquisa foram realizados em elementos de fachadas preenchidos com fluido. Com a ajuda de um fluido os elementos da fachada podem ser regulados termicamente.

A ideia de preencher a cavidade da vidraça com um fluido baseia-se na elevada capacidade térmica específica da água, que é cerca de quatro vezes maior que a do ar. Isso torna a água um excelente transportador de calor ou refrigerante. Esta propriedade não é alterada pela adição de aditivos químicos, necessários para prevenir o crescimento de algas. O uso de uma mistura água-etilenoglicol tem se mostrado útil em diversos projetos de pesquisa. A mistura fluida pode ser mantida a uma temperatura constante com apenas uma pequena quantidade de energia. Desta forma, os elementos da fachada preenchidos com fluido podem contribuir para melhorar as temperaturas interiores. Também é concebível adicionar partículas magnéticas à mistura de fluidos, que reagem à radiação solar incidente e escurecem o vidro.

Ao mesmo tempo, as exigências estéticas na envolvente do edifício estão a crescer. As fachadas de vidros selantes estruturais (fachadas SSG) são muito procuradas devido à sua superfície homogénea. A Figura 1 mostra dois cortes transversais de fachadas SSG. O princípio geral baseia-se numa ligação adesiva resistente na parte traseira do vidro exterior (vidros isolantes escalonados) ou do vidro interior (vidros isolantes padrão). O melhor resultado estético é alcançado se forem evitadas pinças externas. O resultado são grandes painéis de vidro com um mínimo de moldura.

No entanto, se a cavidade entre os vidros for preenchida com um fluido em vez de uma mistura de ar e gás, a pressão hidrostática e os processos de degradação causados ​​pelo fluido resultam em elevada tensão no selante de borda. Portanto, as primeiras aplicações piloto resultantes de projetos de pesquisa recentes sempre foram realizadas usando grampos ou fixadores adicionais. A Figura 2 mostra como exemplo a casa de algas BIQ, que foi construída como parte da Exposição Internacional de Construção 2006–2013 em Hamburgo. A primeira fachada de fotobiorreator do mundo é uma aplicação de elementos de vidro cheios de fluido na fachada. A radiação solar incidente é usada para produzir calor e biomassa. Os elementos da fachada atingem a altura do andar. A moldura de fixação externa, que mantém os vidros unidos, é claramente visível, Fig. 2 à direita.