Efeito da densidade construída sobre o microclima urbano: caracterização térmica de superfícies urbanas e modelagem para simulação computacional no modelo ENVI-met 4 (preview)

Resumo

A rápida urbanização ocorrida a partir de meados do século XX se confrontou com a escassez de terra em áreas urbanas e se tornou um tema recorrente nas políticas de planejamento urbano em todo o mundo (CHENG, 2010). Pode-se afirmar que duas forças estão moldando as nossas cidades hoje: o crescimento da população e as taxas crescentes de urbanização. Essas duas forças apresentam uma relevância significativa para o discurso da sustentabilidade, pois com o crescimento das cidades há a diminuição dos espaços naturais que contribuem para o equilíbrio da biosfera, um aumento nos gastos com infraestrutura urbana, dos deslocamentos feitos por automóveis, e consequentemente da poluição do ar destas cidades (ROAF, 2010). Deste modo, a necessidade de uma maior densidade é inevitável e o planejamento é essencial para minimizar os impactos negativos e potencializar seus benefícios. O ambiente construído influencia o clima urbano (EMMANUEL, 2005; WONG; CHEN, 2009) substituindo solo exposto, solo gramado e árvores por asfalto, concreto e vidro; substituindo volumes arredondados e resilientes ocupados pela vegetação por superfícies rígidas e angulosas dos edifícios; emitindo calor gerado pelos sistemas de ar condicionado e conduzindo a água da chuva para os sistemas de drenagem, diminuindo drasticamente a infiltração no solo. Dentro dessa temática, uma das questões a ser respondida é: qual o impacto dos materiais, componentes construtivos e acabamentos das superfícies urbanas (fachadas de edifícios, coberturas, pavimentos e demais superfícies) no aquecimento urbano, diurno e noturno? Com o avanço da modelagem numérica computacional, com o software ENVI-met 4.0 (preview), é possível incluir a caracterização térmica das superfícies urbanas, distinguindo materiais em fachadas de edifícios, coberturas, pavimentos e demais superfícies urbanas, e o seu consequente impacto no microclima exterior. Para isso, a modelagem é construída num formato 3D de visualização, com uma maior facilidade de desenho e também permitindo ao usuário especificar as propriedades termofísicas em cada elemento individualmente. As versões anteriores não levavam em conta a capacidade térmica das fachadas e coberturas, mas os cálculos da temperatura de superfície da envoltória foram incluídos na nova versão, com o cálculo de trocas térmicas em um regime transiente. As propriedades físicas da parede incluem dados de reflexão, absorção, transmissão, emissividade, coeficiente de transferência de calor, capacidade térmica específica e a espessura da parede (HUTTNER et al, 2009). Assim, nas fachadas e coberturas dos edifícios é possível especificar as características dos materiais e componentes da envoltória e definir os desenhos das aberturas distinguindo caixilharia, vidro e alvenaria. O objeto desta pesquisa é a relação entre o comportamento térmico das superfícies urbanas (fachadas, coberturas, pavimentos, etc.) e o microclima urbano. O objetivo é a caracterização térmica dessas superfícies urbanas, a modelagem e a parametrização das mesmas para simulação computacional no software ENVI-met 4.0 (preview), visando à calibração do modelo entre dados medidos e simulados. O método utilizado será indutivo por meio de levantamentos de dados secundários na bibliografia e nos bancos de dados de materiais e componentes construtivos das superfícies urbanas, conforme mencionado no item 2 do plano de trabalho, e dedutivo, por meio de comparações entre os resultados quantitativos obtidos nas medições e nas simulações computacionais paramétricas pretendidas. A análise dos resultados será feita de maneira comparativa tendo em vista a calibração pretendida entre dados medidos e simulados de temperatura superficial nos diferentes cenários urbanos estudados.