Uma Janela para Hoje

Figura 1. Diferentes tipos de janelas vernaculares e tradicionais

As janelas sempre estiveram na interseção de várias tecnologias e processos arquitetónicos que evoluíram em paralelo, entrecruzando-se diversas vezes. Os progressos do último século nos domínios do vidro e dos caixilhos permitiram que o vidro fosse progressivamente absorvendo funções tradicionalmente presentes noutros dispositivos, conduzindo à dissolução da janela em paredes transparentes.
Atualmente, as smart windows cruzam tecnologias anteriores com materiais eletricamente ativáveis, com propriedades dinâmicas que aumentam a sua capacidade. Neste artigo, especulamos sobre a ideia de uma janela do futuro, de acordo com o estado da arte do vidro e caixilharias de abrir e correr. Argumentamos que um possível resultado da combinação de diferentes tecnologias – levitação magnética e dinâmica, vidro fotovoltaico transparente, vidro de vácuo, vidro com propriedades controláveis, superfícies piezoelétricas sensíveis ao toque ou vidro ultrafino – poderá, em última instância, alterar a abordagem arquitetónica às janelas.

¹Jofebar / panoramah!®

²Centro de Estudos de Arquitetura e Urbanismo, Faculdade de Arquitetura da Universidade do Porto

Imaginar o futuro da janela não é uma tarefa fácil. Nem sequer é claro se as janelas, enquanto dispositivos funcionais individualmente reconhecíveis, ainda existirão. Emergindo na arquitetura ocidental como aberturas em paredes externas [1], para introduzir luz nos edifícios, admitir ar e proporcionar vistas enquadradas para o exterior, são mediadoras espaciais da relação entre o interior e o exterior, tal como as portas de vidro, que, adicionalmente, permitem movimento. Desta forma, funcionam como filtros, sendo historicamente acompanhadas por uma série de dispositivos que regulam a luz, a ventilação, a privacidade e as condições atmosféricas. Alguns proporcionam sombra — persianas, portadas, venezianas, gelosias, estores e cortinas —, outros segurança — barras, grades, dispositivos antitempestade, puxadores e fechos —, enquanto outros — bancos, peitoris, janelas salientes, redes — exprimem diferentes abordagens arquitetónicas, variando de acordo com as condições climáticas, raízes culturais e questões sociais [2]. [Figura 1]

Figura 2. Envidraçados na Maison La Roche Jeanneret, obra de Le Corbusier em Paris, 1925.

Além disso, durante o século XX, as fachadas herméticas tornaram-se predominantes, especialmente em edifícios empresariais, com janelas que proporcionam vistas desafogadas para o exterior, mas que impedem qualquer contacto físico com este, uma vez que os sistemas de ventilação absorveram a função de renovação de ar. A industrialização, por outro lado, sacrificou a genealogia da janela e as respetivas especificidades locais, e foi institucionalizando práticas globais e requisitos normalizados de eficiência térmica, resistência ignífuga, estanqueidade ao ar e à água. O vidro temperado também desempenhou um papel essencial nesta evolução, permitindo ao envidraçado desempenhar uma função estrutural, que lhe era, até então, proibida. Com todas estas alterações, as janelas perderam a sua autonomia enquanto elementos isolados e o seu papel como agentes de enquadramento visual. O vidro como elemento de revestimento (de parte) da fachada substituiu a metáfora antropomórfica das janelas como “olhos” do edifício, desafiando o conceito tradicional de janela [3]. De facto, embora historicamente haja a tendência para associar as janelas às partes transparentes de uma determinada fachada, o advento de grandes paredes de vidro desafiou a identificação da janela e do seu perfil. Ainda é possível reconhecer a sua essência nas partes operáveis – de abrir e correr – de um invólucro transparente, aquelas que proporcionam não só vistas para fora, mas também possibilidades práticas de contacto físico com o exterior. [Figura 3]

Figura 3. Grandes envidraçados de correr: solução em canto na Kaufmann Desert House, do arq. Richard Neutra. foto de Julius Shulman, 1947 © J. Paul Getty Trust. Getty Research Institute, LA (2004.R.10).

Além de laminagem para prevenção de intrusão, revestimentos de alta seletividade para controlo da radiação, camadas para vidro aquecido ou ecrã digital, a incorporação de funcionalidades interativas através de sensores, ecrãs e capacidades de atuação, tornam o vidro e as janelas num elemento vital do conceito da “Internet das coisas”. Os materiais que permitem estas características são os chamados “smart materials”, geralmente agrupados por alteração de propriedades, trocas energéticas e trocas de matéria [4]. Muitos estão prontos para implementação, enquanto outros ainda se encontram em curso de desenvolvimento ou de aplicabilidade comercial. Acionados pela luz, temperatura, pressão, campos elétricos e magnéticos ou pelo ambiente químico, proporcionam funções que são aplicadas ao vidro, resultando em “smart glasses“ e ”smart windows”, intersectando tecnologias anteriores com materiais ativados eletricamente e proporcionando interatividade ou propriedades de comutação. Exemplos relevantes de soluções dinâmicas para vidro e janelas incluem:

1. controlo da transmitância ótica, introduzindo variações na transmitância da luz no espectro visível para gerir a radiação solar e a privacidade, bem como aspetos decorativos, graças a materiais com cor e propriedades oticamente variáveis sob estímulos luminosos, térmicos ou elétricos de forma passiva (fotocrómicos ou termocrómicos) ou ativa (eletrocrómicos).

2. controlo da transmitância térmica, através da gestão dos comprimentos de onda até à região infravermelha do espectro eletromagnético; o controlo adequado da transmissão de radiação e absorção térmica permitirá a implementação de estratégias de poupança energética para aquecimento e arrefecimento de edifícios.

3. propriedades de memória e de mudança de forma (ou dimensão) sob estímulos térmicos, elétricos ou magnéticos que podem ser aplicados em janelas no desenvolvimento de juntas e componentes de vedação reguláveis com materiais expansivos.

4. materiais com aderência regulável, permitindo o controlo ativo ou passivo da hidrofobicidade da superfície, possibilitando a implementação de vidro e perfis de alumínio de auto-limpeza ou com agentes antibacterianos.

5. smart materials fotoluminescentes, fluorescentes, fosforescentes e eletroluminescentes, permitindo várias possibilidades de iluminação específica;

6. materiais piezoelétricos e magnetoelétricos, permitindo a implementação de sensores e atuadores cerâmicos ou poliméricos no vidro;

7. smart materials fotoluminescentes, incluindo vidro autoluminescente para janelas e claraboias;

8. materiais fotoelétricos e termoelétricos, permitindo a aplicação da geração, armazenamento e gestão de energia, nomeadamente com células solares para vidro fotovoltaico ou geradores termoelétricos.

9. materiais de armazenamento de calor, contribuindo para a gestão da eficiência energética.

10. implementação de componentes eletrónicos transparentes, com sensores, atuadores e capacidades de visualização, permitindo os mais altos níveis de interatividade e gestão de energia.

Figura 4. Vidro electrocrómico, com controlo ativo da transmita^ncia ótica.

Assim, o vidro consegue “sozinho" determinar ativamente o controlo visual, luminoso, térmico e acústico de ambientes. No entanto, a grande maioria das soluções disponíveis com propriedades dinâmicas ainda está longe de ser verdadeiramente interessante de um ponto de vista arquitetónico. Os vidros com propriedades controláveis ou os vidros fotovoltaicos disponíveis, por exemplo, são ainda soluções intermédias, impondo a renúncia a algumas características: opacidade total para vidro eletrocrómico [Figura 4], transparência total para envidraçamento fotovoltaico (semitransparente). [Figura 5].

Figura 5. Vidro fotovoltaico semitransparente.

Indubitavelmente, estas e as outras soluções "smart" referidas são desenvolvimentos promissores e terão um lugar específico no futuro.

Contudo, acreditamos que o atual estado da arte não é satisfatório, dado que na maioria dos casos o ruído visual que introduzem faz com que as vantagens não sejam evidentes, exceto de um ponto de vista exclusivamente económico, quando o cliente não é o utilizador. Também vale a pena notar que muitas destas propriedades ativas são estimuladas eletronicamente ou requerem a implementação de um sistema de leitura e comunicação. Assim, o caixilho torna-se particularmente relevante – garantindo uma integração completa entre componentes eletrónicos e peças mecânicas. O papel da moldura na arte é bastante conhecido e George Teyssot observa, de forma interessante, citando o ensaio de 1902 de George Simmel The Picture Frame: An Aesthetic Study, que “a moldura, pela própria materialidade do seu limite, [...] ajuda a obra de arte a excluir tudo o que lhe seja exterior, ao mesmo tempo que proporciona a concentração no seu interior. A moldura garante a possibilidade de uma existência autónoma para uma obra de arte.“De forma semelhante, com janelas e "smart windows" ativadas principalmente de forma elétrica, o caixilho não só constitui a definição do limite como também garante as condições reais para o seu desempenho dinâmico.

Outra ideia que vale a pena trazer à discussão é a diferença entre os conceitos de "smart" e "inteligente". Enquanto “smart” é utilizado para se referir a materiais e dispositivos que mudam de estado ou de propriedade, num princípio de estímulo e reação, “inteligente“deve consistir, de acordo com a definição do dicionário Webster, no "poder de enfrentar uma situação nova com sucesso, ajustando o próprio comportamento a qualquer situação”. Nos padrões atuais, existe a tendência para entender isto como a integração de vários sistemas numa arquitetura totalmente automatizada, com produtos domóticos eletronicamente melhorados e soluções baseadas em TI, com sistemas capazes de receber e processar grandes quantidades de dados, como uma capacidade quase humana de responder a diferentes situações. No entanto, devemos ver também esta capacidade de auto-adaptação numa perspetiva mais ampla, verdadeiramente adequada à sua época, não apenas capaz de responder a uma condição temporal momentânea. Os edifícios inteligentes não só devem possuir componentes tecnológicos “inteligentes” – que provavelmente tornar-se-ão obsoletos a curto prazo – mas também ser concebidos para não prejudicar o ambiente natural, causar doenças ao utilizador [5] e, idealmente, responder a mudanças culturais, questões de recursos e necessidades humanas em constante mudança.

Curiosamente, em 1435, o famoso tratado De picture, de Leon Battista Alberti, considerava a pintura como “uma janela aberta [finestra aperta] através da qual a história é vista” [10], a metáfora comummente referida como a origem da comparação entre a janela e a pintura que moldou o pensamento moderno ocidental sobre as imagens e a forma de ver o mundo [11]. As janelas são certamente uma metáfora convincente, tanto para pinturas como para ecrãs, mas a capacidade real dos painéis de vidro das janelas em exibirem informações digitais parece levar a metáfora de Alberti demasiado longe.

Muitas antigas previsões do futuro exploraram esta ideia, além de especularem sobre cidades de vidro, personagens invisíveis compostos de vidro [12], óculos e proteções oculares eletrónicos, ou implantes de vidro para visão noturna [13]. Um exemplo curioso é o Vidro Lento [14], uma substância semelhante ao vidro com um índice refrativo de tal forma elevado que a luz demora um tempo significativo, inclusivamente vários anos, para o atravessar. Funciona, assim, como um ecrã para o passado, ou, mais precisamente, como um visualizador de tempo limitado. No romance de 1966 que o apresenta [15], as pessoas utilizariam painéis compostos por vidro lento, colocados em paisagens pitorescas, como “scenedows”, janelas panorâmicas que permitiam que os blocos urbanos olhassem para as paisagens conservadas no vidro. Os preços variariam de acordo com a sua “espessura”, o número de anos de vista paisagística que continham. Apesar do quão interessantes estas ideias e metáforas possam ser, a sua aplicação útil em edifícios continua a ser muito limitada. Em 1958, a animação da Walt Disney Magic Highway U.S.A. [16], sobre o futuro das autoestradas e dos automóveis, apresentava para-brisas com radares. [Figura 6].

Figura 6. Magic Highway U.S.A. (1958), da Walt Disney, prefigurava para-brisas com radares.

Figura 7. Sistema de “night vision” incorporado no para-brisas. © Siemens.

Enquanto em 1936, o filme 'A Vida Futura', de Cameron Menzies, apresentava uma colónia imaginária de 2054 sem janelas, com ecrãs planos flutuantes de alta resolução semelhantes a janelas [Figura 8], atualmente as superfícies digitais imitam a realidade com tal qualidade que estão a ser utilizados ecrãs para substituir aberturas, como na proposta de avião sem janelas [17]. [Figura 9].

Figura 8. Janelas como ecrãs, no filme “Things to Come” (1936) de Cameron Menzies.

Figura 9. Aviões sem janelas, uma ideia com futuro?

Mas apesar da crença generalizada de que a construção hermética significa fachadas fechadas, Passivhaus – o padrão líder mundial em design de eficiência energética – não exige que as janelas não abram, apenas que a estrutura do edifício tenha um bom isolamento e seja totalmente hermética, evitando o desperdício energético e o desconforto quando o edifício está em utilização [23]. Assim, paredes, pisos, telhados, caixilharias de portas e janelas devem ser isentos de correntes de ar e pontos frios (assim como de sobreaquecimento), mas as janelas e as portas podem ser utilizadas quando for necessário ou desejável, enquanto um sistema de ventilação assegurará o abastecimento constante de ar limpo e fresco para o interior e a expulsão de ar viciado. Este sistema de ventilação poderá até ser evitado em alguns casos, utilizando exclusivamente ventilação natural – especialmente em climas temperados, durante os meses de verão –, mas para conforto em climas frios e por motivos de eficiência energética, a ventilação mecânica com recuperação de calor é quase sempre necessária para cumprir o padrão Passivhaus [24].

Os avanços na tecnologia do vidro estão finalmente a possibilitar uma arquitetura totalmente envidraçada. A visão de Paul Scheerbart de uma Glass Architecture (1914) de há um século poderia tornar-se realidade à medida que o vidro se torna no material primário da arquitetura, desafiando a sua utilização atual como um elemento sobretudo funcional e invisível. Sendo um material estrutural primário – pela sua natureza compressiva – e um elemento ativo – capaz de controlar a privacidade, a visibilidade e a luz permitida num ambiente transparente – o vidro poderá desempenhar o papel que a pedra desempenhava na arquitetura da Idade Média. Embora uma “pedra” com propriedades dinâmicas, que é onde podem surgir diferentes possibilidades de desenvolvimento, tal como o betão há 150 anos. Isto comporta uma sobreposição natural entre a noção de aberturas e de paredes, um debate que deriva do Movimento Moderno. De uma perspetiva tecnológica, esta trajetória pode resultar, no futuro, numa fusão de soluções de parede e de janela. [Figura 10].

Figura 10. Case Study House 8 (1949), de Charles e Ray Eames. Uma casa com paredes envidraçadas, oferecendo grande flexibilidade de abertura, controlo da luz e da visão.

• vidro electrocrómico, que possivelmente permite o controlo da visibilidade e da reflexão em cada face.
• vidro transparente fotovoltaico, que permite que o vidro absorva parte da radiação solar para gerar energia suficiente de modo a ser independente de outras fontes de energia, tornando assim esta janela automática numa solução neutra em carbono e energeticamente autónoma.
• vidro de vácuo para um vidro mais fino e leve, bem como para um desempenho térmico eficiente.
• piezoelétrico, que utiliza materiais sensíveis ao toque com indução elétrica, para que a janela seja facilmente ativada e regulada através do toque a partir do interior. Além disso, outras tecnologias podem ser decisivas para o funcionamento dos painéis:
• levitação magnética ou dinâmica para soluções deslizantes. Proporciona um funcionamento inigualável da janela, oferecendo movimentos em três eixos isentos de fricção do painel de vidro da janela, garantindo a absoluta estanquidade ao ar e à água, algo inatingível com a solução convencional de rolamentos.
• vidro flexível ultrafino para soluções oscilobatentes e de batente. O vidro flexível pode ser utilizado numa janela totalmente envidraçada, dispensando a necessidade de dobradiças. Embora seja ainda uma ideia especulativa, um vidro estrutural flexível e altamente resistente ao corte poderia permitir que as aberturas maiores em soluções de batente, uma vez que o seu tamanho já não estaria limitado pela resistência das ferragens coladas ou aparafusadas.

[1] Já a natureza das portas e janelas é diferente na arquitetura oriental, em particular nos painéis deslizantes japoneses fusuma e shoji.

[2] Cf. a investigação Behaviorology, de Yoshiharu Tsukamoto e do Atelier BowWow, focada especificamente nos aspetos etnológicos relativos às janelas.

[3] Também os conceitos de “parede cortina” – que surgiu na década de 1940 para designer uma fachada não estrutural – e “fachada leve“sofreram uma crise terminológica, pois podem ser montados em suspensão materiais pesados em frente às lajes, enquanto as fachadas em vidro podem ser utilizadas estruturalmente ou como paredes de janelas, entre as lajes.

[4] A. Ritter, Smart Materials in architecture, interior architecture and design, Basileia: Birkhäuser, 2007.

[5] W.M. Kroner, ”Intelligent architecture through intelligent design”, in Futures, 21(4), 1989, p. 319-333.

[6] B.P. Jelle, A. Hynd, A. Gustavsen, D. Arasteh, H. Goudey, R. Hart, “Fenestration of Today and Tomorrow: A State-of-the-Art Review and Future Opportunities”, in Solar Energy Materials & Solar Cells, n. 96, 2012, p. 1-28.

[7] 9,8% (30 W/m2) para um nível de transparência de 38,3% (https://www.solarpowerworldonline.com/2019/05/9-8-efficient-transparent-solarglass-product-clearview-power-finds-globalglass-manufacturer/) 9,15% (28 W/m²) para um nível de transparência de 30% (https://www.onyxsolar.com/product-services/technical-specifications).

[8] Y. Zhao, G.A. Meek, B.G. Levine, R.L. Lunt, “Near-Infrared Harvesting Transparent Luminescent Solar Concentrators”, in Advanced Optical Materials, 7 de maio de 2014.

[9] O vídeo da Corning “A day made of glass” (2011) apresenta uma série de possibilidades futuras para dispositivos de vidro, mas poucas para janelas. https://www.youtube.com/watch?v=6Cf7IL_eZ38.

[10] Alberti, De pictura I, 19; Cecil Grayson (ed.), Leon Battista Alberti. On Painting and Sculpture. The Latin Texts of De Pictura and De Statua Edited with Translations, Introduction and Notes, Londres 1972, 55.

[11] Embora as janelas na época de Alberti não fossem nem retangulares, nem transparentes. Cf. Gérard Wajcman, Fenêtre. Chroniques du regard et de l’intime, Lagrasse 2004, 51–80; e Anne Friedberg, The Virtual Window. From Alberti to Microsoft, Cambridge (Mass.) 2006, 26-35.

[12] O alienígena humanoide no filme Phantom from Space (1953) supostamente é invisível devido ao seu metabolismo à base de sílica, como o vidro, em vez de carbono. http://www.sf-encyclopedia.com/entry/invisibility.

[13] O livro Signal Red (2005), de Rimi B. Chatterjee, apresenta um tipo de vidro medieval que pode ser utilizado para fabricar implantes de camadas finas de vidro no olho, o que permite aos soldados verem até mesmo no escuro. Cf. Mark Bould, Sherryl Vint, The Routledge Concise History of Science Fiction, Routledge, 2011, p. 196.

[14] O termo surgiu do conto de ficção científica Light of Other Days, do escritor irlandês Bob Shaw, publicado em agosto de 1966 na revista Analog Science Fiction and Fact, que, mais tarde, o reutilizou.

[15] Vidros com propriedades semelhantes aparecem em obras de ficção anteriores, nas décadas de 1930 e 1940, bem como especulações.

sobre a possibilidade de libertar horas de luz solar armazenada num único raio destrutivo. Cf. The Encyclopedia of Science Fiction, http://www.sfencyclopedia.com/entry/slow_glass.

[16] D. Garret, “A Visual History of the Future: Episode 4 — Animating the Future”, 2018, https://howwegettonext.com/animating-the-future-720e743df07

[17] https://www.youtube.com/watch?v=HvYsHOzWUY8.

[18] Os ecrãs são mais leves do que as janelas, que criam fragilidades estruturais na fuselagem e na resistência aerodinâmica.

[19] https://www.bbc.com/news/business-44383220.

[20] https://www.architectsjournal.co.uk/news/london-should-follow-new-york-in-banning-glasstowers/10042194.article.

[21] O arquiteto Le Corbusier focou-se na ideia de dissociar as funções da janela (le quatrième mur) durante a década de 1950, depois de lutar por janelas panorâmicas horizontais (fenêtre en longueur) e invólucros herméticos de vidro (pan de verre e mur neutralisant) nas décadas de 1920 e 1930.

[22] Exclusivamente edifícios com ventilação natural, muitas janelas e aberturas de ventilação geralmente não proporcionam ar fresco suficiente, pois as janelas não são abertas o suficiente quando o ar é necessário, devido a uma grande variedade de fatores – vento, poluição, ruído, cheiro, etc.

[23] https://elrondburrell.com/blog/passivhaushermetically-sealed/.

[24] O padrão Passivhaus requer que o sistema de ventilação proporcione 30 m3 de ar fresco por hora, por cada pessoa no edifício. Isto pode ser proporcionado durante todo o ano através de um sistema de ventilação mecânica com recuperação de calor, para que não haja correntes de ar frio desconfortáveis a partir da ventilação. Alternativamente, pode ser proporcionado por “ventilação natural” no verão e ventilação mecânica com recuperação de calor durante o resto do ano.

[25] O que proporcionará um funcionamento inigualável da janela para soluções deslizantes, com movimento em três eixos e ausência de fricção da folha da janela.