Reflexão sobre o sistema de etiquetagem de janelas

Este artigo foi originalmente publicado na edição nº 156 da Edifícios e Energia (Novembro/Dezembro 2024).

Autores: Nuno Simões [a,b], Joana Prata [b,c], Rita Garcia [b,c], Paulo Santos [d], Bruna Morais [d]

[a] Universidade de Coimbra, CERIS, Departamento de Engenharia Civil

[b] Itecons

[c] Universidade de Coimbra, CERIS

[d] ADENE – Agência para a Energia

O setor da construção é responsável por 40 % do consumo de energia na União Europeia (UE) e 36 % das emissões de gases com efeito de estufa (Comissão Europeia, 2020), o que conduziu à necessidade de criar planos europeus que contribuam para a redução destes valores. A proposta de revisão da Diretiva sobre o Desempenho Energético dos Edifícios (EPBD) visa reduzir progressivamente as emissões de gases com efeito de estufa (GEE) e o consumo de energia no setor da construção da UE, de forma a alcançar o objetivo de um impacto neutro no clima em 2050. Com este objetivo, surge a necessidade de transitar para níveis mais exigentes de desempenho nos edifícios, nomeadamente edifícios com necessidades energéticas quase nulas (nZEB) e edifícios com zero emissões de carbono (ZEB) (Parlamento Europeu, 2023). A escolha de soluções construtivas com maior desempenho térmico para a envolvente dos edifícios torna-se, assim, fundamental (Nair et al., 2022).

As janelas representam um dos elementos da envolvente com pior desempenho térmico, sendo responsáveis por 20 % a 60 % das perdas de energia nos edifícios, dependendo da idade, tipologia e tamanho dos mesmos (Moghaddam et al., 2023). Valores elevados do coeficiente de transmissão térmica (Uw) são responsáveis por um maior consumo de energia para aquecimento, enquanto valores elevados do fator solar do vidro (g) conduzem a maiores necessidades de energia para arrefecimento. Um maior desempenho energético das janelas depende, assim, da correta combinação entre ambos os fatores (Moghaddam et al., 2023; Wu e Skye, 2021; Gasparella et al., 2010).

A escolha de janelas com elevado desempenho energético constitui uma atual oportunidade de melhoria, quer para edifícios novos, quer para projetos de renovação de edifícios existentes (Karlsson e Roos, 2003), uma vez que contribuirá para a redução do consumo de energia nos edifícios, diminuindo as necessidades de aquecimento e arrefecimento, ao mesmo tempo que favorecem a iluminação e ventilação natural. No entanto, a escolha de janelas energeticamente mais eficientes requer a existência de informação sobre o seu desempenho que seja clara e comparável, permitindo aos projetistas e consumidores finais tomar decisões adequadas na escolha do produto. Um sistema de classificação energética, à semelhança do utilizado nos eletrodomésticos e sistemas de iluminação, permite não só fornecer informação clara e precisa sobre o desempenho da janela, como contribui para a melhoria da qualidade dos produtos existentes no mercado (Trząski e Rucińska, 2015).

Para facilitar a escolha de janelas mais eficientes, a ADENE – Agência para a Energia criou o sistema de etiquetagem energética CLASSE+, que tem como base a metodologia de cálculo descrita por Simões et al. (2012), desenvolvida pelo Itecons, de acordo com os pressupostos indicados na norma ISO 18292:2011. De acordo com a metodologia desenvolvida para o CLASSE+, a classe energética das janelas depende de diferentes fatores, nomeadamente o coeficiente de transmissão térmica da janela, o fator solar do vidro e a classe de permeabilidade ao ar da janela, fatores estes que condicionam fortemente o desempenho térmico da envolvente dos edifícios. Por este motivo, considera-se que a classificação energética de janelas constitui uma ferramenta importante na escolha de soluções eficientes para a construção e reabilitação de edifícios com vista à melhoria do seu desempenho energético. No entanto, não existem estudos que quantifiquem o impacto das diferentes classes de janelas no desempenho energético e na classe energética de edifícios.

O presente estudo teve assim como objetivo avaliar o impacto que a substituição de janelas existentes por janelas com classes energéticas superiores tem no desempenho térmico e energético de um edifício de habitação unifamiliar existente. Numa fase inicial do estudo, fez-se uma análise de todas as etiquetas emitidas no âmbito do sistema CLASSE+, de forma a verificar como se relacionam as atuais escalas de classificação energética com as diferentes tipologias de janelas e respetivos parâmetros térmicos. Com base nos resultados obtidos, apresenta-se, por fim, uma reflexão sobre a importância de uma atualização dos atuais níveis de classificação energética das janelas e da incorporação de parâmetros adicionais na etiqueta relacionados com segurança, sustentabilidade e o alinhamento com a taxonomia europeia.

ANÁLISE DE DADOS DE DESEMPENHO ENERGÉTICO DE JANELAS

A presente secção inclui os principais resultados da análise dos dados do sistema nacional de etiquetagem energética de janelas CLASSE+. Os dados analisados foram disponibilizados pela ADENE e referem-se a todas as etiquetas emitidas pelo sistema CLASSE+ até setembro de 2023.

Análise de dados do sistema CLASSE+

De acordo com os dados fornecidos pela ADENE, foram emitidas mais de 490 mil etiquetas desde a implementação do sistema nacional de etiquetagem de janelas CLASSE+. De todas as etiquetas emitidas, 91,4 % são classe A+, 6,8 % são classe A e 1,6 % são classe B. As classes C, D, E e F representam apenas 0,2 % das janelas etiquetadas. Verificou-se ainda que 95,9 % das janelas etiquetadas têm classe de permeabilidade ao ar 4, 3,9 % têm classe de permeabilidade ao ar 3 e os restantes 0,2 % têm classe de permeabilidade ao ar 1 ou 2. Registe-se que o sistema é de regime voluntário, compreendendo-se que as empresas procedam sobretudo à etiquetagem dos seus melhores produtos.

A Figura 1 apresenta, para diferentes intervalos de coeficiente de transmissão térmica, Uw, a percentagem de etiquetas referentes a cada uma das classes energéticas. É possível verificar que cerca de 40 % das janelas com etiqueta classe A+ têm valor de Uw igual ou superior a 1,4 e inferior a 1,6 W/m2.°C, o que corresponde a cerca de 182 mil janelas etiquetadas. Outras 25 % têm Uw entre 1,2 e 1,4 W/m2.°C e apenas 1,0 % das janelas com a mesma classe têm Uw entre 1,8 e 2,0 W/m2.ºC. Relativamente às janelas com classe A, verifica-se que 29 % têm um valor de Uw entre 1,6 e 1,8 W/m2.ºC e 27 % têm entre 1,8 e 2,0 W/m2.°C. Note-se ainda que, de acordo com o gráfico, 25 % das janelas com classe E têm Uw entre 1,2 e 1,4 W/m2.°C, o que corresponde a 12 etiquetas emitidas, tendo estas um fator solar do vidro e uma classe de permeabilidade ao ar baixos.

A Figura 2 apresenta, para diferentes intervalos de fator solar do vidro (g), a percentagem de etiquetas referentes a cada uma das classes energéticas. É possível verificar que a maior parte das janelas etiquetadas têm um valor de g igual ou superior a 0,4 e inferior a 0,7. 40 % das janelas apresentam um valor de g entre 0,4 e 0,5, o que corresponde a cerca de 194 mil janelas etiquetadas. 37 % (cerca de 179,6 mil janelas) têm valor de g entre 0,6 e 0,7 e outras 11 % têm entre 0,5 e 0,6. Das janelas com g entre 0,4 e 0,7, cerca de 82 % têm classe A+ e 4 % têm classe A.

De acordo com os dados do CLASSE+, verificou-se ainda que a maior parte das janelas etiquetadas com classe energética A+, A e B têm caixilharia em PVC. O número de janelas etiquetadas com caixilharia em PVC ultrapassa os 450 mil, seguindo-se a caixilharia em alumínio com corte térmico, com cerca de 33 mil janelas etiquetadas. Os restantes tipos de caixilharia correspondem a menos de 1 % das janelas etiquetadas no âmbito do sistema CLASSE+.

IMPACTO DA CLASSE ENERGÉTICA DAS JANELAS NO DESEMPENHO TÉRMICO E ENERGÉTICO DE UM EDIFÍCIO

No presente estudo avaliou-se o impacto da substituição de janelas existentes por janelas com classes energéticas superiores no desempenho térmico e energético de um edifício de habitação unifamiliar existente. Para isso, determinara-se as perdas de calor através da envolvente do edifício, bem como as necessidades nominais anuais de energia útil e primária, considerando diferentes classes energéticas para as janelas. De modo a avaliar o impacto da substituição das janelas no edifício juntamente com outras medidas de melhoria de comportamento térmico da envolvente, fez-se a análise considerando diferentes soluções de isolamento para a envolvente exterior opaca vertical e diferentes zonas climáticas de inverno e de verão: I1, V3 (Évora); I2, V2 (Coimbra); I3, V2 (Bragança). A metodologia de cálculo utilizada foi a preconizada no Decreto-Lei n.º 101-D/2020, de 7 de dezembro.

Caso de estudo

O caso de estudo corresponde a um edifício de habitação unifamiliar existente (Figura 3) de tipologia T4, com uma área útil de pavimento de 315 metros quadrados, classe de inércia térmica média, e fachadas orientadas a nordeste (NE), sudeste (SE), sudoeste (SO) e norte (NO). Para climatização de todos os espaços principais e zonas de circulação, está instalado um sistema de bomba de calor ar-ar com um SCOP de 4,0 e um SEER de 6,4.

No estudo realizado consideraram-se diferentes soluções de isolamento para a envolvente exterior opaca vertical (paredes exteriores e pontes térmicas planas): paredes sem isolamento térmico; paredes com ETICS com 4 cm de EPS; paredes com ETICS com 8 cm de EPS. Na Tabela 1 são apresentados os valores dos respetivos coeficientes de transmissão térmica (U), calculado com base nos materiais que constituem as soluções construtivas da envolvente do edifício e respetivas propriedades térmicas, retiradas da publicação do LNEC ITE50 – Coeficientes de Transmissão Térmica de Elementos da Envolvente dos Edifícios.

Para a envolvente envidraçada, consideraram-se diferentes cenários (ver Tabela 2) com diferentes valores de Uw, de forma a avaliar o impacto da aplicação de janelas com as seguintes classes energéticas: D, C, B, A e A+. O objetivo é verificar qual o impacto da substituição de janelas com classe D por outras com classe energética superior. Considerou-se uma classe de permeabilidade ao ar 4 e um fator solar do vidro de 0,5 em todos os cenários.

RESULTADOS

Na Figura 4 são apresentadas as perdas de calor pelos vãos envidraçados (em W/°C), considerando cada uma das classes energéticas das janelas e as três soluções de isolamento térmico analisadas. Os gráficos permitem verificar que, ao substituirmos janelas de classe D por janelas de classe A+ ou A, as perdas de calor através dos vãos envidraçados reduzem para menos de metade, qualquer que seja o cenário considerado. O mesmo acontece quando substituímos janelas com classe C por janelas com classe A+.

A Figura 5 apresenta o peso dos vãos envidraçados nas perdas de calor pela envolvente exterior do edifício (em %), considerando as diferentes soluções para as janelas e envolvente opaca. É possível verificar que, quanto melhor a classe energética das janelas, menor o peso dos vãos envidraçados nas perdas de calor pela envolvente exterior do edifício. Ao substituirmos janelas de classe D por janelas de classe A+, o peso dos vãos envidraçados diminui mais de 40 %, podendo esta redução chegar acima dos 50 % em envolventes sem isolamento térmico. No caso de, na envolvente do edifício, ter sido instalado o sistema ETICS constituído por 8 cm de EPS e as janelas serem Classe D, 52 % das perdas totais de calor pela envolvente exterior do edifício ocorrem pelos vãos envidraçados. Neste caso, se as janelas forem substituídas por janelas com classe A+, esta percentagem reduz para 27 %.

Os gráficos da Figura 6 mostram a variação das necessidades nominais anuais de energia útil para aquecimento (Nic) e para arrefecimento (Nvc) com a classe energética das janelas para as diferentes zonas climáticas consideradas (I3, V2 (Bragança); I2, V2 (Coimbra); e I1, V3 (Évora), respetivamente) e tendo em conta as diferentes soluções de isolamento térmico. Os resultados obtidos permitem verificar que, ao substituirmos janelas de classe D por janelas de classe superior, reduzimos substancialmente o valor do Nic do edifício, podendo essa redução atingir os 48 % numa envolvente fortemente isolada e 38 % numa envolvente sem isolamento térmico. Por outro lado, com janelas com classe superior, obtiveram-se valores de Nvcmais altos, podendo esse aumento chegar aos 44 % em zonas climáticas V2, mas sendo, no entanto, muito reduzido em zonas climáticas V3 (apenas cerca de 5 % superior).

A Figura 7 mostra a variação da relação entre as necessidades nominais anuais de energia primária e as necessidades de energia primária de referência (Ntc/Nt), com a classe energética das janelas, para as diferentes soluções de isolamento térmico consideradas (sem isolamento térmico; ETICS com 4cm de EPS e ETICS com 8cm de EPS). Nas figuras estão ainda representados os limites máximos das classes energéticas dos edifícios, de forma a ser possível identificar a classe energética obtida para o edifício em cada um dos cenários analisados.

Os gráficos anteriores mostram que o impacto da classe energética das janelas no edifício depende muito da localização do edifício, mas também do tipo de envolvente. No edifício em análise conclui-se que a substituição de janelas classe A por classe A+ não alterou a classe energética do edifício, devido à amplitude da classe. Numa envolvente fortemente isolada, janelas com classe energética igual ou superior a B são suficientes para garantir uma classe energética do edifício de B, qualquer que seja a localização do mesmo. Note-se que esta foi a classe máxima obtida na análise realizada para o edifício definido como caso de estudo. Considerando uma envolvente exterior vertical opaca sem isolamento térmico e uma zona climática com invernos mais rigorosos (I3), ao substituirmos janelas com classe energética C por janelas com classe B ou superior, é possível aumentar a classe energética do edifício de C para B-.

REFLEXÃO SOBRE A POSSÍVEL EVOLUÇÃO DO SISTEMA DE ETIQUETAGEM DE JANELAS EM PORTUGAL

Atualização da atual escala de classificação energética

De acordo com o atual sistema CLASSE+ para etiquetagem energética de produtos de construção, existem 7 classes energéticas que variam entre a classe A+ (produto mais eficiente energeticamente) e a classe F (produto menos eficiente energeticamente). No caso das janelas, essa classificação depende das necessidades totais mensais de energia para climatização de um compartimento de referência servido pela janela a etiquetar (Simões et al., 2012).

Da análise aos dados CLASSE+, verificou-se que, do total de etiquetas emitidas para as janelas, 91,5 % são classe A+. Também se concluiu que cerca de 96 % das janelas etiquetadas têm classe 4 de permeabilidade ao ar e os restantes 4 % classe 3. Por fim, verificou-se que a maior parte das janelas etiquetadas apresenta um valor de coeficiente de transmissão térmica (Uw) entre 1,2 e 1,8 W/m2.°C, sendo que 40 % das janelas com classe A+ tem um valor de Uw entre 1,4 e 1,6 W/m2.°C e que 40 % do total de janelas etiquetadas tem um valor de g entre 0,4 e 0,5 e 37 % tem um valor de g entre 0,6 e 0,7.

Na análise feita foi possível verificar que, para classes de permeabilidade ao ar 3 e 4, a classe energética A+ é aplicável a um grande grupo de janelas com valores de Uw que podem ir até 2 W/m2.°C, dependendo do valor do fator solar do vidro. Janelas com classe 4 de permeabilidade ao ar e valor de Uw inferior ou igual a 1,4 W/m2.°C apresentam classe energética A+, qualquer que seja o valor do fator solar do vidro. Nas duas classes de permeabilidade ao ar, a gama de valores de Uw e g que permite obter uma classe energética de A+ é muito superior quando comparada com a gama de valores que conduz a uma classe energética A. No caso de janelas com classe 4 de permeabilidade ao ar, essa diferença é ainda maior. Note-se que, de acordo com a análise dos dados CLASSE+, a classe 4 corresponde à classe de permeabilidade ao ar com um maior número de etiquetas emitido.

Face ao exposto, conclui-se que existe uma oportunidade de evolução no que se refere às exigências para obtenção de uma classe energética A+, beneficiando assim janelas com melhor desempenho térmico. A alteração dos critérios deve ter em conta a realidade do mercado nacional e as atuais exigências regulamentares referentes às janelas em Portugal. Note-se que os atuais critérios europeus para as janelas, referidos na Taxonomia Europeia e noutras certificações europeias como a Passivhaus e a Minergie, estabelecem valores de Uw muito baixos, que não traduzem as necessidades dos edifícios em climas da Europa Mediterrânea. Por exemplo, a Taxonomia Europeia refere como critério para o coeficiente de transmissão térmica da janela um valor de Uw inferior ou igual a 1,0 W/m2.°C. No entanto, considera-se que o cumprimento deste critério é uma informação relevante e que deve ser indicado na etiqueta.

Novos parâmetros e informação a disponibilizar através da etiqueta

A atual etiqueta energética, para além da classe energética da janela, contém informação sobre o nível de conforto no verão e no inverno, coeficiente de transmissão térmica da janela, Uw, fator solar e transmissão luminosa do vidro, classe de permeabilidade ao ar e atenuação acústica. No entanto, considera-se importante introduzir mais informação no que se refere à segurança e à sustentabilidade, bem como ao cumprimento de critérios de desempenho térmico mais exigentes, tal como o da Taxonomia Europeia. A Tabela 3 apresenta os parâmetros que se considera importante incluir na nova etiqueta energética.

CUMPRIMENTO DOS REQUISITOS DA TAXONOMIA EUROPEIA

O regulamento da Taxonomia, aprovado pela União Europeia (UE) em junho de 2020, pretende determinar quais as atividades que podem ser consideradas sustentáveis, com base num sistema de classificação comum em toda a UE. O regulamento aponta seis objetivos ambientais e estipula que uma atividade pode ser considerada ambientalmente sustentável se contribuir para um desses objetivos sem prejudicar significativamente os outros. Para isso, foram definidos critérios referentes a diferentes atividades económicas. Relativamente às janelas, o critério estabelecido consiste em fabricar sistemas com elevada eficiência energética, devendo o coeficiente de transmissão térmica Uw ser inferior ou igual a 1,0 W/m2.°C, de forma a contribuir substancialmente para a mitigação das alterações climáticas. Apesar deste requisito ser demasiado exigente para a zona climática da Europa Mediterrânea, e que não deve, por isso, definir a classe energética da janela, considera-se que os sistemas que cumprem este critério devem ser valorizados na etiqueta.

Resistência ao vento

No que se refere à segurança, apesar de não determinar o desempenho energético de uma janela, a resistência ao vento constitui uma característica técnica de segurança muito importante a ter em conta na escolha do sistema que se pretende instalar, até por se relacionar com os mais frequentes eventos extremos. A resistência ao vento traduz os níveis de deformação da janela quando sujeita à ação do vento e depende fortemente do tipo de perfis de caixilharia e respetivo material e da resistência das ferragens, cuja seleção deve ter em conta o tipo de aberturas das janelas. No caso da resistência ao vento, o grafismo poderá ser baseado numa escala de desempenho final, que varie desde a opção menos resistente à mais resistente. Esta escala poderá ter em conta a resistência global da janela, ou seja, a sua classificação em relação à pressão de vento suportada e a sua classificação em relação à flecha relativa frontal.

Sustentabilidade (parâmetros ambientais/circularidade)

A atual etiqueta não inclui parâmetros que permitam distinguir as etiquetas com base no seu desempenho ambiental. Na reflexão realizada avaliou-se a possibilidade de adicionar à etiqueta novos parâmetros ambientais e de circularidade, de caráter voluntário. Identificaram-se parâmetros ambientais e de circularidade que traduzem os aspetos mais amplamente considerados na avaliação ambiental de janelas: carbono incorporado, energia incorporada e a taxa de entrada reciclada, calculados com base na metodologia de ACV (ISO 14040). A seleção dos mesmos teve em conta os seguintes critérios:

1. Comparabilidade: os parâmetros devem ser calculados com base numa metodologia de cálculo normalizada, que permita a comparação dos resultados;

2. Informação verificada por terceira parte: a informação de base para o cálculo do parâmetro deve ter sido verificada por uma terceira parte independente;

3. Informação pública: a informação de base para o cálculo do parâmetro deve ser, sempre que possível, pública;

4. Consideração do ciclo de vida: o parâmetro deve refletir o impacto associado ao ciclo de vida da janela, de modo a evitar a transferência de impactos entre fases do ciclo de vida, de acordo com as práticas de avaliação da sustentabilidade ambiental de produtos preconizadas internacionalmente.

Nesse sentido, propõe-se que o referencial para a obtenção da informação ambiental a reportar no âmbito da etiqueta CLASSE+ sejam Declarações Ambientais de Produto (DAP) das janelas, verificadas por uma terceira parte independente. As DAP são ferramentas voluntárias de comunicação do desempenho ambiental de um produto ao longo do seu ciclo de vida, nas quais é apresentada informação ambiental quantificada e fidedigna, baseada na metodologia de avaliação de ciclo de vida (ACV), de acordo com os seguintes referenciais normativos: ISO 14025; ISO 21930; EN 15804; e EN 15942.

CONCLUSÕES

No presente estudo foram apresentados os principais resultados da análise dos dados CLASSE+, bem como um estudo do impacto da classe energética das janelas no desempenho térmico e energético de um edifício. Com base nestes resultados, fez-se uma reflexão sobre uma possível atualização da escala de classificação energética e sobre a possibilidade de incluir novos parâmetros na etiqueta, de forma a introduzir informação relacionada com a segurança e sustentabilidade da janela, bem como com o cumprimento dos atuais critérios da Taxonomia Europeia.

Os resultados obtidos no estudo realizado permitem ainda concluir que o impacto da classe energética das janelas no desempenho energético de um edifício a reabilitar vai depender de vários fatores, nomeadamente da localização do mesmo, da solução de isolamento térmico da envolvente opaca, entre outros. As particularidades de cada edifício podem, assim, ter como melhor opção janelas com classe energética elevada, mas não obrigatoriamente a classe A+. Face ao exposto, e como a etiqueta tem sido utilizada em contexto de financiamento para a implementação de medidas de melhoria da eficiência energética em edifícios existentes, considera-se que, tendo por base os resultados do estudo realizado e as atuais exigências do Decreto-Lei n.º 101-D/2020, não deve ser dado financiamento exclusivamente às janelas com classe A+ ou com classe A e A+, mas sim às janelas com etiqueta energética CLASSE+ e que estejam a cumprir os requisitos regulamentares.

AGRADECIMENTOS

Os autores agradecem o apoio da Fundação para a Ciência e Tecnologia através do financiamento UIDB/04625/2020 da unidade de investigação CERIS (DOI: 10.54499/UIDB/04625/2020). Este artigo foi selecionado de entre os melhores apresentados na área da “Física das Construções e edifícios saudáveis” ao 5º Congresso Luso-Brasileiro de Materiais de Construção Sustentáveis (CLBMCS 2024) e Congresso Construção 2024, que terá lugar no Instituto Superior Técnico, em Lisboa, de 6 a 8 de novembro de 2024 (https://www.clbmcs-construcao-2024.com/).

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