Cidade, vento, energia: limites de aplicação da ventilação natural para o conforto térmico face à densificação urbana em clima tropical úmido

Autor(es)

Renan Cid Varela Leite

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: São Paulo.
• Instituição: Universidade de São Paulo (USP). Faculdade de Arquitetura e Urbanismo (FAU/SBI)
• Data de defesa: 2015-04-17

Membros da banca

Anesia Barros Frota; Daniel Cóstola; Rosana Maria Caram Franieck; Joana Carla Soares Gonçalves; Alessandra Rodrigues Prata Shimomura

• Orientador: Anesia Barros Frota

Resumo

O objeto desta pesquisa é a alteração das condições de ventilação natural e de incidência solar provocadas pelo meio urbano. Objetiva-se comprovar a hipótese de que o maior adensamento urbano através da verticalização é compatível com o conforto térmico em edifícios residenciais multifamiliares em altura utilizando apenas a ventilação natural durante 80% das horas do ano. Obstáculos no entorno modificam o comportamento do vento, reduzindo ou incrementando o campo de pressões sobre as fachadas. Por outro lado, edifícios altos situados nas proximidades podem reduzir parcelas significativas da radiação solar sobre planos verticais. O estudo tem como foco o clima quente e úmido de Fortaleza (3° S) e analisa quatro diferentes configurações representativas da morfologia urbana presentes nesta cidade. A investigação vale-se de simulações computacionais em diferentes etapas e escalas de abordagem numa metodologia sequencial e complementar na qual cada fase fornece dados necessários ao estágio seguinte. Partiu-se da avaliação da ventilação urbana através de CFD para as duas direções de vento predominantes, que forneceram dados de Cp sobre as aberturas do edifício adotado. Em seguida, simulou-se o comportamento dos fluxos internos, determinando as taxas de renovação do ar e o campo de velocidades no interior do apartamento. O desempenho térmico anual de três ambientes de permanência prolongada foi calculado e os resultados analisados com base no total de horas dentro da zona de conforto utilizando o modelo adaptativo da ASHRAE (2004). A sensação de resfriamento a partir do movimento do ar foi considerada para a extensão dos limites da zona de conforto. A hipótese mostrou-se válida, uma vez que formas urbanas mais verticalizadas como os cenários 2 e 3 obstruíram parcelas significativas da radiação solar em pavimentos mais baixos comparados a conjuntos urbanos formados por edificações mais baixas. Mesmo diante de vazões de ar cerca de 40% mais baixas em alguns casos com vento sudeste, o cenário 2 apresentou maior quantidade de horas em conforto. O mesmo ocorreu com o cenário 3, cujos valores de vazões de ar com vento leste foram discretamente superiores àqueles obtidos nos cenários 1 e 4, porém alcançando maiores períodos em conforto térmico nos pavimentos mais baixos, reforçando a atuação conjunta da obstrução à radiação solar e a manutenção de condições para ventilar naturalmente as fachadas de edifícios. Ao considerar o efeito de resfriamento provocado pelo movimento do ar, foi possível atingir a condição de conforto térmico em 85% dos casos. Ainda, as baixas correlaçõesentre a vazão de ar e a taxa de ocupação do solo em cada cenário ou a altura média das edificações reforçam a premissa de que a variabilidade do vento e o dinamismo da forma urbana impedem a determinação imediata de quais configurações espaciais reduzirão ou potencializarão as condições de ventilação natural, indicando, também, a possibilidade de compatibilizar maiores níveis de densidade urbana e condições ambientais satisfatórias em edifícios. (AU)

• Processo FAPESP: 11/08980-9 - Cidade, Vento, Energia: limites de aplicação da ventilação natural para conservação energética face a densificação urbana em clima tropical úmido
• Beneficiário: Renan Cid Varela Leite
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado