Ao considerar os sistemas fotovoltaicos integrados à edificação (BIPV), o potencial é evidente: transformar o envelope do edifício em parte ativa de sua estratégia energética. No entanto, especificar esses sistemas pode ser complexo quando o processo não é familiar. Quanta eletricidade uma fachada pode gerar? Qual será o custo do sistema? Quais orientações e áreas são adequadas? E como os painéis fotovoltaicos devem ser integrados aos requisitos estruturais, elétricos e de segurança contra incêndio do edifício? Sem respostas claras, avaliar a viabilidade, estabelecer orçamentos e engajar consultores e construtoras pode se tornar uma tarefa difícil.
Um processo de projeto integrado ajuda a mitigar essas incertezas. Empresas como a SolarLab colaboram com equipes de arquitetura e engenharia desde as etapas iniciais do projeto, utilizando ferramentas de design, simulações energéticas, estimativas de custo, suporte técnico e ensaios para desenvolver uma compreensão mais clara das exigências de cada obra.
Uma fachada coordenada
O Fanshawe College Innovation Village em London, Ontário, demonstra como essa colaboração pode se concretizar em um sistema construtivo viável. Projetado pelo escritório Diamond Schmitt, o projeto reúne partes anteriormente desconectadas do campus universitário em um polo de aprendizado, pesquisa e colaboração. Sua fachada incorpora um sistema personalizado de revestimento fotovoltaico integrado em todas as elevações, incluindo a fachada voltada para o norte.
A utilização de BIPV em todas as orientações exigiu que a equipe de projeto considerasse a inclinação dos painéis, a geração de energia e as exigências técnicas de um sistema de fachada ventilada. O sistema resultante combina painéis ativos e passivos, sob medida, de vidro revestido com baixo teor de ferro. A alternância de painéis fotovoltaicos inclinados para cima com elementos passivos menores e recuados cria uma geometria singular, enquanto a superfície de tons azulados varia sutilmente de acordo com a iluminação.
SolarLab trabalhou em conjunto com o escritório Diamond Schmitt e com a equipe geral do projeto para fornecer o sistema de fachada. Cada painel ativo incorpora células fotovoltaicas em vidro laminado de segurança, sustentadas por uma subestrutura de alumínio de alta precisão dimensionada para as cargas locais de vento e neve. Fixações ocultas, a cavidade ventilada e a coordenação das dimensões e conexões dos painéis também foram consideradas no desenvolvimento do envelope do edifício.
Protótipos detalhados (mock-ups) foram construídos no canteiro para avaliar o encaixe e o alinhamento dos componentes da fachada. Como os painéis foram fabricados fora do Canadá, os testes de componentes ocorreram tanto no exterior quanto no local, paralelamente à certificação exigida pelas normas canadenses. O revestimento fotovoltaico também precisou ser coordenado com o sistema de parede de suporte, incluindo isolamento, subestrutura, barreiras de intempéries e barreiras corta-fogo.
La fachada concluída possui uma capacidade nominal de 174,86 kWp, com geração estimada de 122,98 MWh de eletricidade por ano. Espera-se que o sistema supra cerca de 18% das necessidades energéticas imediatas do edifício. Somadas a um conjunto de painéis fotovoltaicos projetado para a cobertura, as tecnologias combinadas devem suprir aproximadamente 30% da demanda total de energia do edifício. Uma análise prévia de custo-benefício ajudou a consolidar a viabilidade da aplicação.
Trazendo transparência a processos, desempenho e custos
Simulações energéticas ajudam as equipes de projeto a compreender como a exposição solar varia ao longo do edifício em função da orientação, de obstruções do entorno, da inclinação dos painéis, de suas dimensões e de tratamentos de superfície. A partir de modelos 3D contextuais e dados climáticos locais, a SolarLab consegue estimar a exposição solar e a geração de eletricidade esperada ao longo de todo o ano. Visualizações e gráficos de dados permitem que as equipes comparem configurações e avaliem como a disposição dos painéis contribui para as metas energéticas do edifício.
O nível de detalhamento evolui com o projeto, partindo de estimativas iniciais de produção até cálculos mais detalhados à medida que o desenho e a paginação dos painéis são definidos. As ferramentas para Rhino e Grasshopper da SolarLab, em conjunto com seus recursos de CAD e BIM, permitem que os/as profissionais de arquitetura explorem configurações de fachada e avaliem o desempenho ainda na fase de estudo. Uma calculadora online fornece uma estimativa inicial dos custos de materiais para fachadas solares, ao passo que avaliações mais detalhadas da produção de energia podem ser desenvolvidas por meio de cálculos e simulações específicas para cada projeto. Isso ajuda a identificar onde os painéis fotovoltaicos são mais eficazes, sem que seja necessário cobrir todas as superfícies disponíveis da fachada, além de esclarecer a relação entre as decisões de projeto, a geração esperada e o retorno sobre o investimento.
Atendimento a requisitos técnicos e regulatórios
Com o avanço do projeto, o cabeamento, os trilhos de fixação, as juntas, as tolerâncias, as cavidades de ventilação, o monitoramento e a manutenção devem ser coordenados com os requisitos estruturais e de proteção contra incêndio. Em fachadas ventiladas, a cavidade e sua relação com os componentes elétricos também precisam ser consideradas no âmbito da estratégia global de segurança contra incêndio, englobando barreiras corta-fogo, especificação de materiais e códigos de obras locais.
Os ensaios técnicos representam outra maneira de avaliar esses requisitos e mitigar incertezas em relação à segurança contra incêndio. De acordo com a SolarLab, a camada de encapsulante polimérico de aproximadamente 0,9 mm que protege as células fotovoltaicas impede que os painéis solares — sejam eles convencionais ou integrados à edificação — obtenham a classificação A2 sob a norma europeia EN 13501-1:2018. Em contrapartida, seus painéis do tipo vidro-vidro e vidro-folha traseira (glass-backsheet) alcançaram a classificação B-s1,d0.
Compreender essa limitação logo no início permite projetar os detalhes da fachada adequadamente e desenvolver uma estratégia abrangente de segurança contra incêndio desde as fases preliminares do projeto, mitigando riscos. Quando necessário, ensaios específicos para o projeto podem certificar o desempenho frente às regulamentações locais. Para o seu "System 25", a SolarLab também foi aprovada nos testes das normas NFPA 285 e NFPA 268. Ensaios adicionais nos módulos avaliam o impacto de granizo, corrente de fuga úmida e a robustez dos terminais elétricos. Outras certificações para mercados internacionais, incluindo os Estados Unidos e o Canadá, estão em andamento, com novos testes programados para 2027.
Para além da segurança contra incêndio e da conformidade regulatória, a compatibilização das exigências técnicas com uma visão arquitetônica ambiciosa é fundamental para viabilizar sistemas de fachadas de alto desempenho. O edifício Student Experience International em Amsterdã, projetado pelo escritório VURB Architects, demonstra como a colaboração entre projetistas e especialistas em fachadas, como a SolarLab, pode ajudar a reduzir os riscos de projetos de alta complexidade técnica durante o desenvolvimento e a execução de fachadas fotovoltaicas. Mais de 3.000 metros quadrados de painéis solares individualmente inclinados revestem o envelope do edifício, com uma capacidade de pico de aproximadamente 283 kWp. O acabamento acetinado e a rotação horizontal dos módulos criam tonalidades mutáveis de cinza-azulado e cinza-prateado conforme o movimento do sol, limitando o ofuscamento. Uma variedade restrita de formatos de painéis e um sistema de fixação flexível favorecem a durabilidade e a manutenção. A integração da produção de energia no envelope também libera a cobertura para a implantação de áreas verdes e atividades coletivas ao ar livre.
Em conjunto, esses projetos evidenciam que a redução de riscos em sistemas BIPV é um processo colaborativo que se estende desde a viabilidade inicial até o projeto de arquitetura, engenharia, testes e instalação. Tornar transparentes os custos, o desempenho energético, as restrições técnicas e as exigências regulatórias em cada etapa oferece aos/às profissionais de arquitetura e parceiros de projeto bases mais sólidas para avaliar e implantar fachadas solares.
Este artigo foi escrito por Kiana Buchberger. A tradução é gerada por IA.
