by Mason Knowles
Há décadas que os desenhadores de sótãos e espaços de rastejamento utilizam a ventilação cruzada para minimizar o potencial de acumulação de humidade e condensação. No entanto, impulsionados pelas recentes alegações de economia de energia e controle de umidade, sótãos não ventilados se tornaram populares tanto em aplicações residenciais quanto comerciais. Embora estes sótãos possam ser usados em muitas circunstâncias, este autor acredita que há razões para usar conjuntos ventilados em muitas situações.

Métodos tradicionais de materiais de isolamento e design exigem o uso de circulação de ar dentro do espaço do sótão para auxiliar na secagem do excesso de umidade. Em climas de aquecimento e resfriamento, esta umidade pode potencialmente viajar através do isolamento de fibra nas cavidades dos edifícios.

O remédio tradicional para este molhamento é retardar a entrada de ar carregado de umidade na cavidade, usando um retardador de vapor interno e ventilando a cavidade do telhado para o exterior, a fim de facilitar o transporte de umidade (ou seja, secagem).

Quando feito corretamente, a ventilação do sótão pode reduzir o potencial de condensação no inverno e no verão. Durante o inverno, a principal causa dos problemas de umidade no sótão provém do ar quente e úmido que se infiltra no espaço do sótão a partir das áreas habitadas e da condensação em superfícies frias. Isto pode ser intensificado quando luzes, tubos, respiradouros e outras penetrações perfuram o chão do sótão. Com demasiada frequência, condutas de ventilação mecânica de casas de banho, cozinhas ou lavandarias depositam ar quente e húmido no sótão em vez de fora da envolvente do edifício.

Uma combinação de vedação de ar e isolamento do chão do sótão, ao mesmo tempo que proporciona ventilação reduz consideravelmente o potencial de condensação, uma vez que é menos provável que o ar quente e húmido penetre no espaço e condense em superfícies frias. Como resultado, ar mais frio e menos húmido do exterior pode ser aspirado de respiradouros colocados na parte inferior do telhado e fluir para o telhado ou respiradouros de cumeeira, substituindo o ar húmido mais quente que possa ter infiltrado no sótão.

No Verão, o ar húmido quente vem principalmente do exterior do edifício. Como tal, parece que a ventilação do sótão aumentaria o potencial de condensação. Entretanto, o oposto é verdadeiro se o piso do sótão for vedado com ar e isolado.

Even quando o ar externo é quente e úmido, se o espaço do sótão for vedado com ar do interior, é muito mais quente do que o ar externo. Quanto mais quente o ar, mais humidade (isto é, humidade absoluta) o espaço de ar pode suportar. Portanto, a substituição do ar mais quente do sótão por ar externo mais frio – mesmo com uma umidade relativa (HR) consideravelmente maior – tende a secar o espaço, minimizando o potencial de condensação.

Como a Figura 1 demonstra, se o ar externo for 32 C (90 F) e 70% HR, ele é mais seco que o espaço interno do sótão, que é 43 C (110 F) a 40% ou mais HR.

Este projeto é menos eficiente quando o equipamento HVAC e as tubulações estão no espaço do sótão. Nesses casos, os sistemas têm mais dificuldade em manter a temperatura desejada. O ar dentro das condutas tem dificuldade em manter a temperatura quando o espaço é excessivamente quente ou frio e deve prolongar-se por longos períodos. Em climas moderados, isto não constitui um problema significativo. No entanto, em ambientes mais extremos, tanto quentes como frios, pode ser um problema.

Por exemplo, dependendo da cor do telhado e orientação ao sol, a temperatura do ar do sótão pode exceder 55 C (131 F) quando está abaixo de 38 C (100 F) no exterior. Este interior quente pode fazer com que as condutas e os equipamentos de HVAC trabalhem muito mais para reduzir a temperatura a níveis confortáveis. Isto é mais pronunciado se as condutas tiverem fugas e o equipamento de HVAC estiver a retirar ar do próprio sótão. Além disso, se as superfícies exteriores dos equipamentos ou condutas de AVAC alcançarem 26 C (79 F), só é necessário 21% de humidade relativa para causar condensação.

Conjuntos de sótãos inventados
Sótãos inventados dependem de um isolamento permeável ao ar instalado na parte inferior do convés do telhado (ou seja, no tecto do sótão) para impedir que a humidade transportada pelo ar atinja uma superfície fria e condense dentro da envolvente do edifício. Neste projeto, o isolamento efetivamente separa os espaços internos e externos enquanto retarda o fluxo de umidade para que o ponto de orvalho não seja alcançado dentro da envolvente do edifício.

Os dois produtos mais usados em um sótão não ventilado são espuma de poliuretano pulverizado de média e baixa densidade (SPF).

Em construções e climas típicos, as tabelas de código de construção podem ser seguidas quando se usa SPF como isolamento e vedação a ar. No entanto, nos casos em que uma unidade de vapor se move consistentemente numa direcção – como aplicações de armazenamento a frio ou piscinas – é prudente conduzir modelação higrotérmica ou cálculos para determinar se o design proposto é correcto para a aplicação.

Densidade média
Cálculos de elevações de montagens de edifícios (i.e. modelação higrotérmica) e observações de campo demonstram a densidade média (i.e. 2-pcf) SPF elimina o potencial de condensação na maioria das zonas e situações climáticas sem ventilação ou elementos retardadores de vapor adicionais.

As por ASTM E96, Standard Test Methods for Water Vapor Transmission of Materials, SPF de densidade média tem uma classificação permissível de aproximadamente 1,5 a 3,0 por 25 mm (1 pol.) e um valor R de cerca de 1,05 por 25 mm (6,0 por 1 pol.). Ele também foi testado para funcionar como um isolamento imermeável ao ar.1 Esta combinação de baixa permeabilidade, alto valor R por polegada e características de barreira de ar efetivamente retarda o fluxo de vapor, separa o ambiente exterior do interior e elimina a introdução de ar carregado de umidade.

As propriedades físicas e características de desempenho do FPS permitem o desenho de sótãos não ventilados e espaços rastejantes com mínimo potencial de condensação dentro.

Baixa densidade
A modelagem higrotérmica de conjuntos de edifícios e observações de campo demonstram que o FPS de baixa densidade pode ser usado em climas quentes e mistos sem um elemento retardador de vapor adicional. Entretanto, em climas mais frios, um elemento retardador de vapor adicional é necessário para prevenir o potencial de condensação.

FPS de baixa densidade tem uma permeabilidade entre 8 a 15 por 76,2 a 127 mm (3 a 5 pol.) e um valor R de aproximadamente 0,616 por 25 mm (3,5 por 1 pol.). Quando testado como parte de um conjunto, o FPS de baixa densidade pode ser uma barreira de ar eficaz.

O resultado é que as propriedades físicas do FPS de baixa densidade separam efetivamente temperaturas internas e externas e minimizam a infiltração de ar, mas permitem uma maior taxa de transmissão de vapor de água do que o FPS de média densidade. Isso facilita o projeto de sótãos não ventilados em climas quentes e mistos sem um retardador de vapor adicional, mas requer um elemento retardador de vapor adicional em regiões mais frias.

Qualquer um desses sistemas vem com um custo superior tipicamente duas a três vezes o preço de um conjunto de sótão ventilado de fibra de vidro ou celulose.

Conjuntos de sótãos combinados
O projeto residencial moderno consiste em elevações que podem criar vários espaços de sótão dentro de um mesmo edifício. Por exemplo, a casa deste autor tem espaço no sótão acessível com uma porta padrão no segundo andar e uma seção superior que só pode ser alcançada através de uma escotilha de teto. Os dormitórios também são fixados, tornando extremamente difícil isolar como uma montagem não ventilada. Além disso, parte do espaço do sótão é sobre um deck externo enquanto outras seções são sobre o espaço interior da casa. Fornos, condutas e equipamentos de ar condicionado (AC) funcionam em todos os níveis dos espaços do sótão, excepto as camaratas e o espaço sobre o deck exterior.

Ao determinar como isolar este espaço do sótão, foram tomadas em consideração várias montagens e foi planeada uma combinação híbrida de espaço do sótão ventilado e não ventilado.

As camarotes e o espaço do sótão sobre a varanda externa foram selados do resto do sótão fazendo uma parede de compensado, isolando depois a parede com FPS de célula fechada. Em seguida, o SPF de célula fechada também foi instalado na parte inferior do deck do telhado.

Códigos de construção e assembléias de sótão
Desde 2004, os suplementos do International Code Council (ICC) ao International Residential Code (IRC) significam que as assembléias de sótão não ventiladas foram aceitas pelos códigos de construção em aplicações residenciais, mas não comerciais. O IBC requer ventilação em sótãos e espaços para rastejar e não aborda o conceito de sótão não ventilado. No entanto, muitos funcionários de códigos de construção aceitaram sótãos não ventilados caso a caso quando apresentados com evidências convincentes -como a modelagem higrotérmica das montagens propostas- de que a montagem funcionará adequadamente. Os requisitos mudaram ligeiramente ao longo dos anos, mas muitos dos elementos permaneceram os mesmos.

O suplemento ICC 2007, International Energy Conservation Code (IECC) 202, “General Definitions”, introduziu três novas classes de retardadores de vapor:

• Classe I: 0,1 porms ou menos;
• Classe II: 0.1 a 1 perm;
• Classe III: 1,0 a 10 perms.

FPS de densidade média com 51 a 76 mm (2 a 3 pol.) de espessura, tipicamente cai na categoria Classe II, enquanto o FPS de baixa densidade com 89 a 140 mm (3,5 a 5,5 pol.) de espessura cai na categoria Classe III.

As classes de retardadores de vapor são importantes para especificar corretamente conjuntos de sótãos não ventilados. As qualificações para sótãos não ventilados estão listadas na Seção IRC R806.4, “Montagens de sótãos não ventilados”. Requer que as seguintes condições sejam cumpridas:

• está completamente contido dentro do envelope térmico do edifício;
• nenhum retardador de vapor interior está instalado no seu lado do tecto (i.e. piso do sótão);
• com pelo menos 6,3 mm (1/4 pol.).) do espaço de ar ventilado separa quaisquer telhas ou trepidações de madeira e a camada subjacente do telhado acima da bainha estrutural; e
• para as zonas climáticas 5, 6, 7, e 8 do IECC, o isolamento de ar é um retardador de vapor, ou um retardador de vapor é instalado em contato direto com o isolamento (isto se aplicaria ao FPS de baixa densidade).

Dependente da impermeabilidade ao ar do isolamento directamente sob o revestimento estrutural do telhado, a secção IRC também requer uma destas condições:

• isolamento permeável ao ar apenas (i.e. O FPS de célula fechada deve ser aplicado em contacto directo com a parte inferior do revestimento estrutural do telhado;
• Além do isolamento permeável ao ar instalado directamente por baixo do revestimento estrutural, a placa rígida impermeável ou o isolamento em folha deve ser instalado directamente por cima do revestimento estrutural do telhado, conforme especificado na Tabela 8 (Figura 2) para controlo de condensação; ou
• isolamento permeável ao ar deve ser instalado na parte inferior do revestimento do telhado, conforme especificado na Tabela R806.4 para controle de condensação, enquanto que o isolamento permeável ao ar deve ser instalado diretamente na parte inferior do isolamento permeável ao ar.

(Esta seção se aplicaria a sistemas de flash e de batelada onde uma camada de FPS de célula fechada é instalada na parte inferior do deck do telhado e outro isolamento, como fibra de vidro, é instalado diretamente no FPS.)

Sótãos com sótãos não ventilados
A aceitação do conceito de sótãos não ventilados e espaços rastejantes tem gerado alguma preocupação por parte daqueles que não estão familiarizados com as propriedades físicas e capacidades de controle de umidade do FPS. Uma preocupação comum ouvida ao especificar o FPS nestes espaços é a espuma de célula fechada instalada na parte inferior dos telhados de madeira, que levará ao apodrecimento porque as fugas não são detectadas devido à resistência do poliuretano à água. Contudo, a espuma de células fechadas repele a água líquida. Ela sela fendas e fendas no deck de madeira para que qualquer água que passe pelo sistema do telhado permaneça no topo do deck de madeira. A gravidade então a leva para baixo até a borda do edifício e para fora do telhado.

Se a superfície exterior da madeira estiver molhada quando a espuma é instalada, então a secagem ocorreria do lado do telhado para o exterior, não através da madeira para a espuma. Isto seria o mesmo se a espuma não estivesse no lugar. Se a madeira estiver saturada, as melhores práticas da indústria exigem que a espuma não seja instalada. Se a espuma for instalada à madeira molhada, é aparente para o aplicador e haveria células abertas e menor densidade, permitindo a absorção de água na espuma. Neste caso, as fugas apareceriam no interior. Independentemente disso, um sistema de telhado deve ser inspecionado regularmente para detectar evidências de vazamentos no telhado e possíveis danos no convés do telhado. O isolamento com espuma não torna os danos mais difíceis de detectar.

Em climas mais frios, o FPS pode reduzir o potencial de represamento por gelo. Ele impede que o ar quente chegue à parte inferior do telhado onde poderia derreter a neve, fazendo com que a água escorra para baixo e volte a congelar nos beirados. É importante estender o isolamento para além da parede interior do telhado, ao longo do espaço da telha. Se as aberturas de ar não forem seladas na parte superior da parede, o ar quente pode aquecer a parte inferior do terraço do telhado e potencialmente causar represas de gelo em climas frios.

Outra preocupação é que sótãos não ventilados com isolamento instalado na parte inferior do deck do telhado causam temperaturas de telha excessivamente altas, reduzindo a expectativa de vida das telhas.

alguns fabricantes de telhas de asfalto excluem especificamente garantias baseadas em “ventilação inadequada do sótão”. No entanto, outros permitem o uso de FPS instalado na parte inferior dos telhados em sótãos não ventilados em suas garantias.

Estudos de engenharia conduzidos por Carl Cash (ex-presidente do Comitê sobre Telhado ASTM D08) exploraram a premissa da ventilação do sótão e seu efeito na temperatura da telha em comparação com outros fatores que poderiam influenciar a temperatura da telha. Segundo Cash:

A ventilação do terraço reduz a temperatura média do telhado -1,75 C (5 F), que é um terço da influência da cor das telhas, o aspecto do telhado (direção de sua face) e 1/36 a influência da localização geográfica.

Outra preocupação frequente é que a espuma de células fechadas em spray é um retardador de vapor, não pode ser usada em climas quentes e úmidos, pois impede que o vapor de água entre e saia do conjunto.

A espuma de células fechadas em spray tem uma classificação permanente de aproximadamente 1.5 a 3,0 por 25 mm e um valor R de aproximadamente 1,05 por 25 mm Esta combinação permite um fluxo de vapor de umidade controlado, enquanto separa o ambiente interno e externo. O resultado é um melhor controle da condensação dentro da envolvente do edifício, desde que haja isolamento de FPS suficiente para evitar a condensação. Na maioria das aplicações, 12,7 a 25 mm (0,5 a 1 pol.) de FPS será suficiente em climas quentes e mistos, e 38 a 63,5 mm (1,5 a 2,5 pol.) é necessário em regiões mais frias. Deve-se notar que cálculos de modelagem higrotérmica são recomendados quando condições atípicas ocorrem, como ambientes extremos e construção ou projeto incomum.

Quando se usa um sistema de isolamento híbrido, como espuma de célula fechada revestida com isolamento de fibra de vidro ou celulose, uma maior espessura de espuma de célula fechada é necessária para reduzir o potencial de condensação.

Outra pergunta sobre o uso de espuma de pulverização é o que acontece quando um aplicador pulveriza involuntariamente espuma para madeira úmida, particularmente membros molhados. Foram feitas pesquisas sobre a instalação de FPS para madeira serrada úmida. O livro do Dr. Mark Bomber, Spray de Espuma de Poliuretano em Envelopes Externos de Edifícios, relata as pesquisas conduzidas sobre o assunto. Esta pesquisa demonstra que a espuma de células fechadas em condições típicas de construção (isto é, quando instalada sobre estruturas de madeira com 28 a 35 por cento de umidade) levou aproximadamente 35 dias para secar menos de 19 por cento de umidade, em comparação com 8,5 dias para secar sem espuma acoplada. Também relatou que as qualidades de vedação do ar da espuma foram mantidas.

No entanto, este artigo não relatou consequências da instalação de FPS de célula fechada no lado frio de uma parede com um gradiente térmico constante. Por exemplo, em climas extremos do norte ou em instalações de armazenamento a frio, as condições resultariam em um acionamento constante da umidade em uma direção, o que retardaria a secagem ao ponto de ocorrer o apodrecimento da madeira.

Independentemente, a indústria de FPS não recomenda a pulverização de espuma de célula aberta ou fechada em superfícies úmidas ou úmidas, pois a adesão da espuma será afetada. Tal como nas aplicações de pintura e revestimento, os substratos para receber FPS de todos os tipos devem estar relativamente secos (por exemplo, madeira com um teor máximo de humidade de 18 por cento). Isto pode ser facilmente verificado com um medidor de humidade. Os instaladores sabem imediatamente se a superfície da madeira está molhada, porque o líquido reage com a umidade, causando uma variação de cor e um fraco aumento da espuma.

Conclusão
Em conclusão, um tamanho não se ajusta a todos quando se determina se deve usar um conjunto de sótão ventilado ou não ventilado. Só porque algo é popular ou moderno não faz com que seja a melhor escolha. As variáveis que influenciam a decisão de ventilar ou não o sótão incluem:

• temperatura e humidade interiores e exteriores;
• tipo de AVAC e condutas;
• acionamento de vapor previsto;
• materiais de construção;
• tipo de construção;
• configuração da estrutura; e
• códigos de construção.

É importante que um especificador tenha todos estes factores em consideração antes de elaborar planos e fazer uma recomendação final.

Notas
1 Materiais que foram testados de acordo com a ASTM 283 para permitir menos de 2 L/m2 de ar a 75 kPa. (voltar ao topo)

Mason Knowles é presidente da Mason Knowles Consulting LLC, especializada em fornecer educação/formação, resolução de problemas de aplicações, serviços técnicos e artigos, e apresentações específicas para a indústria de espuma de pulverização. Ele tem 42 anos de experiência na indústria de espuma de pulverização como empreiteiro, fabricante de espuma de poliuretano pulverizado (SPF) e de equipamentos, e executivo de associações comerciais. Knowles preside o Subcomitê de Espuma de Pulverização de Telhado da ASTM e o Grupo de Tarefas da ASTM responsável pela ASTM C 1029, Especificação de Espuma de Poliuretano Aplicado em Pulverização. Ele é um inspetor credenciado da Associação de Espuma de Poliuretano Pulverizado (SPFA) e instrutor de cursos de SPFA para aplicadores e inspetores. Knowles é membro do Conselho de Código Internacional (ICC), RCI International, Associação de Empreiteiros de Isolamento da América (ICAA), SPFA, Conselho de Tecnologia de Recinto de Construção e Meio Ambiente (BETEC) e Comitê da Indústria de Telhados sobre Questões Meteorológicas (RICOWI’s) Equipes de Investigação de Furacões e Granizo. Ele pode ser contatado via e-mail [email protected].

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