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CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DO PARANÁ
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM TECNOLOGIA
CLIMA E FORMA URBANA: MÉTODOS DE AVALIAÇÃO DO EFEITO DAS
CONDIÇÕES CLIMÁTICAS LOCAIS NOS GRAUS DE CONFORTO TÉRMICO E
NO CONSUMO DE ENERGIA ELÉTRICA EM EDIFICAÇÕES
LUCIMEIRE PESSOA DE LIMA
Dissertação apresentada como requisito parcial
para a obtenção do grau de Mestre em
Tecnologia. Programa de Pós-Graduação em
Tecnologia, Centro Federal de Educação
Tecnológica do Paraná.
Orientador: Prof. Dr. Eduardo Leite Krüger
CURITIBA
2005
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ii
LUCIMEIRE PESSOA DE LIMA
CLIMA E FORMA URBANA: MÉTODOS DE AVALIAÇÃO DO EFEITO DAS
CONDIÇÕES CLIMÁTICAS LOCAIS NOS GRAUS DE CONFORTO TÉRMICO E
NO CONSUMO DE ENERGIA ELÉTRICA EM EDIFICAÇÕES
Dissertação apresentada como requisito parcial
para a obtenção do grau de Mestre em
Tecnologia. Programa de Pós-Graduação em
Tecnologia, Centro Federal de Educação
Tecnológica do Paraná.
Orientador: Prof. Dr. Eduardo Leite Krüger
CURITIBA
2005
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iii
Agradeço a minha mãe, Lúcia, meu pai, Teofanes e meus irmãos Tânia e Herodes
pela afeição e pelo apoio irrestrito aos meus estudos.
Agradeço a Cristiano Lima pelo carinho e apoio.
Agradeço ao meu orientador, o Prof. Dr. Eduardo Leite Krüger e a toda a banca,
Prof.
a
Dr.
a
Inês Moresco Danni-Oliveira, Prof.
a
Dr.
a
Laíze Porto Alegre e Prof. Dr. Luciano
Rossi, pela orientação e pelas críticas e sugestões.
Agradeço a Mestre Francine Rossi pela generosa e preciosa ajuda no manejo do
programa Arc View.
Agradeço aos Mestres Francine Rossi, Eliane Dumke, Leandro Fernandes e Ariel
Michaloski pelos dados utilizados nessa dissertação.
Agradeço à Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - Capes,
pela bolsa de estudos.
iv
“Nunca ande pelo caminho traçado, pois ele conduz
somente até onde os outros foram”.
Alexandre Graham Bell
v
LISTA DE FIGURAS
FIGURA 1 - CRESCIMENTO DA POPULAÇÃO MUNDIAL NA HISTÓRIA 30
FIGURA 2 - CONSUMO DE ENERGIA PER CAPITA NA HISTÓRIA 31
FIGURA 3 - EVOLUÇÃO DA POPULAÇÃO RURAL E URBANA NO BRASIL 34
FIGURA 4 - A PIRÂMIDE DE MASLOW 42
FIGURA 5 - FARNSWORTH HOUSE 43
FIGURA 6 - O SISTEMA URBANO 46
FIGURA 7 - CARTA BIOCLIMÁTICA OLGYAY 51
FIGURA 8 - CARTA BIOCLIMÁTICA PARA PAÍSES EM DESENVOLVIMENTO 52
FIGURA 9 - CAMADA LIMITE URBANA 56
FIGURA 10 - DIAGRAMA EXPLICATIVO DOS MÉTODOS E DADOS UTILIZADOS
NA PESQUISA 65
FIGURA 11 - FAROL DO SABER 67
FIGURA 12 - MONITORAMENTO 2002 E 2003 -15 LOCALIDADES 72
FIGURA 13 - TEMPERATURAS EXTERNAS - 28, 29 E 30 JUN 2002 74
FIGURA 14 - TEMPERATURAS EXTERNAS HORÁRIAS ENTRE OS DIAS 10 JUL
E 16 JUL DE 2002 75
FIGURA 15 - NÚMERO DE PAVIMENTOS – BAIRRO ALTO 79
FIGURA 16 - NÚMERO DE PAVIMENTOS – CAJURU 79
FIGURA 17 - NÚMERO DE PAVIMENTOS – FAZENDINHA 80
FIGURA 18 - NÚMERO DE PAVIMENTOS – PORTÃO 80
FIGURA 19 - NÚMERO DE PAVIMENTOS – SANTA FELICIDADE 81
FIGURA 20 - NÚMERO DE PAVIMENTOS – SÃO LOURENÇO 81
FIGURA 21 - FOTO-MONTAGEM - FAROL DO SABER BAIRRO ALTO 83
FIGURA 22 - ALBEDOS DO ENTORNO DO FAROL DO SABER BAIRRO ALTO 83
FIGURA 23 - FOTO-MONTAGEM - FAROL DO SABER CAJURU 84
FIGURA 24 - ALBEDOS DO ENTORNO DO FAROL DO SABER CAJURU 84
FIGURA 25 - FOTO-MONTAGEM - FAROL DO SABER FAZENDINHA 85
FIGURA 26 - ALBEDOS DO ENTORNO DO FAROL DO SABER FAZENDINHA 85
FIGURA 27 - FOTO-MONTAGEM - FAROL DO SABER PORTÃO 86
FIGURA 28 - ALBEDOS DO ENTORNO DO FAROL DO SABER PORTÃO 86
FIGURA 29 - FOTO-MONTAGEM - FAROL DO SABER SANTA FELICIDADE 87
FIGURA 30 - ALBEDOS DO ENTORNO DO FAROL DO SABER SANTA
FELICIDADE 87
FIGURA 31 - FOTO-MONTAGEM - FAROL DO SABER SÃO LOURENÇO 88
FIGURA 32 - ALBEDOS DO ENTORNO DO FAROL DO SABER SÃO
LOURENÇO 88
FIGURA 33 - PORCENTAGENS DE ALBEDO E TEMPERATURA MÍNIMA 96
FIGURA 34 - PORCENTAGENS DE ALBEDO E TEMPERATURA MÉDIA 96
FIGURA 35 - PORCENTAGENS DE ALBEDO E TEMPERATURA MÁXIMA 97
FIGURA 36 - TEMPERATURAS INTERNAS ESTIMADAS PARA A TIPOLOGIA
ANDRADE GUTIERREZ 102
FIGURA 37 - TEMPERATURAS INTERNAS ESTIMADAS PARA A TIPOLOGIA
COHAB-PA 103
FIGURA 38 - TEMPERATURAS INTERNAS ESTIMADAS PARA A TIPOLOGIA
KÜRTEN 104
FIGURA 39 - GRAUS-HORA PARA AQUECIMENTO TB 18ºC 106
vi
FIGURA 40 - GRAUS-HORA PARA RESFRIAMENTO TB 27ºC 107
FIGURA 41 - ENERGIA PARA AQUECIMENTO TB 18ºC 108
FIGURA 42 - ENERGIA PARA RESFRIAMENTO TB 27ºC 108
FIGURA 43 - GRAUS-DIA PARA AQUECIMENTO 117
FIGURA 44 - TELA DO ASSISTENTE DE IMPORTAÇÃO - COMFIE 123
FIGURA 45 - TEMPERATURAS INTERNAS SIMULADAS 127
FIGURA 46 - GRAUS-HORA PARA AQUECIMENTO E RESFRIAMENTO NO
SISTEMA CONSTRUTIVO KÜRTEN 129
FIGURA 47 - ENERGIA DE RESFRIAMENTO E AQUECIMENTO NO SISTEMA
CONSTRUTIVO KÜRTEN 130
vii
LISTA DE TABELAS
TABELA 1 - EVOLUÇÃO DA POPULAÇÃO BRASILEIRA, TOTAL E URBANA 34
TABELA 2 - CONSUMO DE ENERGIA EM EDIFICAÇÕES COMERCIAIS NA
CIDADE DE SÃO PAULO 38
TABELA 3 - CONSUMO DE ENERGIA ELÉTRICA POR USO FINAL EM EDIFÍCIOS
COMERCIAIS NA CIDADE DE SÃO PAULO 39
TABELA 4 - CONSUMO DE ELETRICIDADE NO BRASIL, POR SETORES 39
TABELA 5 - MUDANÇAS CLIMÁTICAS PRODUZIDAS PELA CIDADE 54
TABELA 6 - CONDIÇÕES SINÓTICAS PARA OS DIAS 20 JUN A 18 JUL,
MEDIÇÕES DE TEMPERATURAS EXTERNAS 71
TABELA 7 - CARACTERÍSTICAS DAS LOCALIDADES MONITORADAS EM
2002 73
TABELA 8 - CARACTERÍSTICAS DAS TIPOLOGIAS CONSTRUTIVAS 76
TABELA 9 - ALBEDOS DAS SUPERFÍCIES DO ENTORNO AOS FARÓIS 82
TABELA 10 - NÚMERO DE PAVIMENTOS 89
TABELA 11 - NÚMERO DE PAVIMENTOS x TEMPERATURA MÍNIMA 90
TABELA 12 - NÚMERO DE PAVIMENTOS x TEMPERATURA MÉDIA 90
TABELA 13 - NÚMERO DE PAVIMENTOS x TEMPERATURA MÁXIMA 90
TABELA 14 - PORCENTAGEM DOS ALBEDOS 91
TABELA 15 - ALBEDOS x TEMPERATURA MÍNIMA 92
TABELA 16 - ALBEDOS x TEMPERATURA MÉDIA 92
TABELA 17 - ALBEDOS x TEMPERATURA MÁXIMA 92
TABELA 18 - PARÂMETROS DE ALBEDO 105
TABELA 19 - TROCAS TÉRMICAS NOS SISTEMAS CONSTRUTIVOS 105
TABELA 20 - ENERGIA AQUECIMENTO NAS 6 LOCALIDADES 105
TABELA 21 - ENERGIA RESFRIAMENTO NAS 6 LOCALIDADES 109
TABELA 22 - ESTIMATIVAS DE ENERGIA PARA AQUECIMENTO TB 18ºC 109
TABELA 23 - COEFICIENTES DE DETERMINAÇÃO E ERROS PARA OS
SISTEMAS CONSTRUTIVOS 113
TABELA 24 - EQUAÇÕES PREDITIVAS UTILIZADAS PARA OS CÁLCULOS DE
TEMPERATURAS INTERNAS NOS 3 SISTEMAS CONSTRUTIVOS 114
TABELA 25 - INTERVALOS DE TEMPERATURA DOS NÍVEIS DE DESEMPENHO
DO IPT 116
TABELA 26 - AVALIAÇÃO IPT – ANDRADE GUTIERREZ 118
TABELA 27 AVALIAÇÃO IPT – COHAB PA 118
TABELA 28 - AVALIAÇÃO IPT – KÜRTEN 119
TABELA 29 - FORMATO E UNIDADES PARA UM ARQUIVO CLIMÁTICO 122
TABELA 30 - DADOS CLIMÁTICOS DE 2000 PARA KÜRTEN 123
TABELA 31 - TEMPERATURAS EXTERNAS PARA O BAIRRO ALTO 124
TABELA 32 – AVALIAÇÃO IPT – KÜRTEN 126
viii
RESUMO
As cidades alteram profundamente o ambiente natural. A presença das edificações,
a cobertura do solo, a emissão de gases e de calor, tudo isso modifica o clima
urbano. Como conseqüência, o gasto energético com o condicionamento artificial de
edifícios está diretamente associado ao clima local. O objetivo da dissertação é
analisar a relação entre a forma urbana e o consumo de energia em climatização
artificial de edificações, de modo que essas apresentem níveis de conforto térmico
satisfatórios. No referencial teórico, apresentam-se considerações sobre a cidade
através da história, enfatizando as experiências relacionadas ao planejamento
urbano. Discutem-se algumas questões referentes às interações humanas sobre o
meio ambiente, o impacto da tecnologia e do aumento populacional, concentrado em
áreas urbanas. Expõe um breve quadro teórico sobre o clima, a climatologia urbana
e suas interações com o planejamento urbano e a formação de ilhas de calor e seu
vínculo com a sustentabilidade ambiental. Na pesquisa, foram utilizados 4 métodos
que relacionaram a forma urbana às temperaturas em diferentes localidades da
cidade de Curitiba e, como conseqüência, ao consumo de energia elétrica para
climatização artificial de edificações. O primeiro incluiu parâmetros de altura das
edificações e de medidas de albedo à análise de dados de temperatura, monitorados
em diversos bairros de Curitiba em 2002. O segundo recorreu ao uso de cálculos de
consumo a partir de predições horárias da temperatura interna em 3 moradias
padrão popular, monitoradas em estudo anterior, supondo sua disposição nos
diferentes bairros da cidade. O terceiro empregou o método de equações preditivas,
estimando temperaturas internas para as mesmas habitações e o consumo em
condicionamento térmico resultante, considerando níveis de conforto. E o quarto
manipulou o software de simulação computacional COMFIE para extrair curvas de
temperatura interna em uma dessas habitações, avaliando o consumo resultante.
Concluiu com algumas considerações sobre os métodos empregados.
Palavras-chave: clima urbano, métodos de predição de temperatura e consumo de
energia, simulação computacional, climatologia urbana.
ix
ABSTRACT
Cities can deeply modify natural environment. Buildings, removal of natural soil,
emissions and heat generation modify urban climate. Consequently, energy
consumption for air-conditioning is directly related to local climate. The purpose of
this dissertation is to analyze the relation between urban form and energy
consumption for air-conditioning in buildings, in order to ensure indoor comfort
conditions. The theoretical survey presents considerations regarding urban
settlements over human history, emphasizing urban planning experiences. Issues
related to human interaction with natural environment, technology and population
growth, concentrated in urban areas, are also discussed. A brief overview is shown,
concerning climate, urban climatology and its relation to urban planning and to heat
island formation and to sustainability. The study comprehends 4 different methods
relating urban form to temperature distribution in different locations of Curitiba, and,
as a consequence, to energy consumption for space conditioning of buildings. The
first method included height and albedo parameters to the analysis of data, gathered
at different monitoring locations of Curitiba in 2002. The second method considered
consumption calculations from hourly predictions of the indoor temperature in 3 low-
cost houses, monitored in a previous study, assuming these were located at different
sites of the city. The third method took into account predictive formulas, estimating
indoor temperatures for the same houses and resulting energy consumption. The
fourth method used computer simulations with the design tool COMFIE, in order to
generate indoor temperature curves in one of these houses, therefore evaluating
resulting energy consumption. Finally, some considerations regarding the applied
methods are presented.
Keywords: urban climate, predictive methods of indoor temperature and energy
consumption, computer simulation, urban climatology.
SUMÁRIO
LISTA DE FIGURAS....................................................................................................v
LISTA DE TABELAS.................................................................................................vii
RESUMO...................................................................................................................viii
ABSTRACT.................................................................................................................ix
1 INTRODUÇÃO...................................................................................................12
2 EVOLUÇÃO DAS CIDADES, SUAS FORMAS E DESENHOS URBANOS .....16
2.1 DAS PRIMEIRAS CIDADES ATÉ O FINAL DA IDADE MODERNA...............16
2.2 CIDADES PÓS-REVOLUÇÃO INDUSTRIAL .................................................21
2.4 CIDADES ATUAIS..........................................................................................25
3 MEIO AMBIENTE E AÇÕES ANTRÓPICAS.....................................................28
3.1 AUMENTO POPULACIONAL E CRISE AMBIENTAL ....................................29
3.2 URBANIZAÇÃO E IMPACTOS NO MEIO AMBIENTE...................................32
3.3 CONSUMO DE ENERGIA E DEGRADAÇÃO AMBIENTAL................................35
3.4 ARQUITETURA, CONSUMO DE ENERGIA E IMPACTOS AMBIENTAIS.....40
4 FORMA URBANA E CLIMA..............................................................................46
4.1 O CLIMA DE CURITIBA .................................................................................48
4.2 CLIMA, DESENHO URBANO E ARQUITETURA...........................................50
4.3 ILHAS DE CALOR..........................................................................................57
4.4 SUSTENTABILIDADE AMBIENTAL E CLIMA................................................62
5 METODOLOGIA E PROCEDIMENTOS PARA COMPARAÇÃO DA FORMA
URBANA COM A TEMPERATURA E O CONSUMO DE ENERGIA
.......................64
5.1 DESCRIÇÃO DO MÉTODO PARAMÉTRICO DE AVALIAÇÃO DA
INFLUÊNCIA DA FORMA URBANA NAS TEMPERATURAS LOCAIS
....................66
5.2 DADOS DE TEMPERATURA EXTERNA UTILIZADOS NESSA PESQUISA.70
11
5.3 CARACTERÍSTICAS DOS SISTEMAS CONSTRUTIVOS UTILIZADOS NOS
MÉTODOS DE AVALIAÇÃO DO CONSUMO DE ENERGIA....................................75
6 MÉTODO PARAMÉTRICO DE AVALIAÇÃO DA INFLUÊNCIA DO ALBEDO E
DO NÚMERO DE PAVIMENTOS DOS EDIFÍCIOS NAS MEDIDAS DE
TEMPERATURA LOCAIS
........................................................................................78
6.1 ANÁLISE DOS RESULTADOS ...........................................................................89
7 MÉTODO DO “FATOR DE VARIAÇÃO DA TEMPERATURA INTERNA”.......98
7.1 ANÁLISES DOS RESULTADOS.......................................................................102
8 MÉTODO DAS “EQUAÇÕES PREDITIVAS DAS TEMPERATURAS
INTERNAS”
............................................................................................................112
8.1 ANÁLISES DOS RESULTADOS.......................................................................116
9 MÉTODO DE SIMULAÇÃO COM O SOFTWARE COMFIE..........................121
9.1 ANÁLISES DOS RESULTADOS.......................................................................127
10 CONSIDERAÇÕES FINAIS............................................................................131
REFERÊNCIAS........................................................................................................136
APÊNDICE 1- ARQUIVO CLIMÁTICO DO SOFTWARE COMFIE - TRACE.TXT. 142
ANEXO 1 - SISTEMA CONSTRUTIVO ANDRADE GUTIERREZ...........................151
ANEXO 2 - SISTEMA CONSTRUTIVO COHAB – PA............................................152
ANEXO 3 - SISTEMA CONSTRUTIVO KÜRTEN..................................................153
12
1 INTRODUÇÃO
A construção das cidades transformou a vida da espécie humana na Terra.
Foi no meio urbano, ou durante seu processo de formação, que as atividades
humanas se diversificaram, que foi possível o desenvolvimento da cultura e até da
escrita. Contudo, durante muito tempo, a maioria das pessoas continuou vivendo
diretamente ligada à produção de alimentos, ou seja, no meio rural. Iniciado há mais
ou menos dois séculos, o intenso processo de urbanização, incluindo praticamente
todo o planeta, tem transformado o ambiente natural de formas cada vez mais
difíceis de se reverter.
Nas grandes cidades têm ocorrido processos de exaustão das capacidades
física e social, com a conseqüente saturação dos níveis de poluição do ar, da água e
sonora. Os mecanismos ecológicos básicos não conseguem dar conta da escala de
emissão de poluentes, gerando desequilíbrio (MOTA, 1999).
Os impactos ambientais são motivados pelo intenso crescimento populacional
e agravados pelos aspectos sócio-econômicos, em muitas cidades e regiões
metropolitanas brasileiras resultando em “(...) situações de colapso de seu meio,
quer por episódios de transbordamento de seus rios ou de sua rede de esgotos
pluviais, de desmoronamentos das vertentes de seus morros, quer por situações de
alto comprometimento da qualidade do ar que seus moradores respiram” (DANNI-
OLIVEIRA, 1999).
As concentrações humanas emitem os gases responsáveis pelo efeito estufa
(dióxido de carbono, metano, ozônio e óxido nitroso) formando uma camada na
atmosfera que impede o retorno para o espaço de parte da radiação térmica refletida
pela superfície da Terra. Se as emissões destes gases não forem diminuídas,
estima-se que a temperatura da Terra sofrerá uma elevação entre 0,8
o
C e 4,5
o
C, em
média, até o ano de 2100. Esta elevação de temperatura causará um aumento no
nível dos mares entre 13cm e 94cm (PACIORNICK & MACHADO FILHO, 2000).
O aumento das cidades confere um caráter diferenciado à baixa troposfera,
produzindo condições atmosféricas diferentes das áreas circundantes. Estas
alterações produzem um clima específico, denominado clima urbano (DANNI, 1987).
Além disso, a presença de muitos edifícios de vários pavimentos numa
mesma área urbana pode dificultar a livre circulação do ar. O alto tráfego de
13
veículos, nas grandes cidades, apresenta-se como um dos principais fatores
geradores da poluição atmosférica. A conjugação dessas características, comuns
nas áreas urbanas mais adensadas, pode trazer conseqüências como o aumento da
taxa de poluição em um determinado local. Faz-se necessária, desta forma, uma
abordagem de planejamento urbano que considere as dinâmicas atmosféricas
advindas destes processos. O clima urbano se apresenta, então, como objeto de
estudo fundamental para o entendimento das dinâmicas de concentração e
dispersão dos poluentes (DANNI-OLIVEIRA, 2000).
O entendimento do clima urbano também possibilita o desencadeamento de
processos de economia de energia elétrica, pois pode contribuir com a construção
de situações mais amenas em relação ao clima. Em uma análise abrangente sobre
as fontes de poluição, Goldemberg (2003), relata que suas principais formas são:
produção de eletricidade; transporte; indústria; construções e desmatamento.
A necessidade de economia de energia existe porque quase todos os seus
processos de produção agridem o ambiente. Além disso, a industrialização, o
desenvolvimento agrícola e as populações que aumentam em ritmo acelerado nos
países em desenvolvimento precisarão de muito mais energia, num futuro próximo.
Provavelmente será completamente insustentável que os países em
desenvolvimento atinjam os níveis de consumo de energia dos países desenvolvidos
(Comissão Mundial sobre Meio Ambiente e Desenvolvimento, 1988).
A maioria dos projetos de arquitetura apresenta grande empirismo nas
respostas dadas às questões de conforto térmico, o que ocasiona gastos
desnecessários com energia. A mesma ineficácia em relação ao conforto térmico
acontece no planejamento de áreas urbanas. As formas atuais de planejamento e
ocupação das cidades se refletem em áreas urbanas densamente construídas,
geralmente ocasionando temperaturas mais altas do que as das áreas rurais. Ao se
estudar as tipologias urbanas, relacionando-as aos micro-climas, inclui-se a
discussão dos parâmetros de planejamento e desenho urbanos mais adequados
para a obtenção de micro-climas mais amenos.
É necessária uma mudança de postura para tratar os problemas de consumo
de energia: ao se projetar cidades, edifícios e sistemas construtivos, devem ser
priorizadas estratégias que considerem os impactos ambientais que advém desses
processos. No projeto do edifício, por exemplo, há muitas formas de economizar
14
energia: aproveitando a iluminação natural, aumentando a eficiência da iluminação
artificial com estratégias construtivas, considerando o sistema de iluminação em
conjunto com o sistema de condicionamento térmico etc. No presente trabalho estão
sendo tratadas apenas as questões relativas ao conforto térmico, contudo, a
economia de energia tem que trabalhar integrando os sistemas térmicos, lumínicos,
de circulação etc.
Além de fazer o recorte do conforto térmico, no que se refere ao consumo de
energia, pretende-se estudar as contribuições que a forma urbana pode ter na
economia de energia. Por isso, o problema fundamental do presente estudo é:
Com que intensidade a forma urbana pode influenciar no consumo de energia
elétrica para obtenção de conforto térmico dentro dos edifícios?
O objetivo desta pesquisa é analisar as relações entre a forma urbana e o
consumo de energia referente à carga de climatização necessária para desempenho
de funções em níveis de conforto térmico em edifícios.
Os objetivos específicos são:
• comparar resultados de diferentes métodos que relacionem o clima, o
planejamento urbano e o projeto do edifício;
• avaliar o desempenho térmico em edificações padronizadas;
• identificar a intensidade da influência do número de pavimentos na
temperatura das localidades;
• identificar a influência do albedo
1
das superfícies do entorno dos pontos de
medição;
• discutir a necessidade de incluir ferramentas da climatologia no planejamento
urbano.
Conjuntamente com a preocupação de preservação ambiental há interesse
em discutir maneiras de propiciar ambientes urbanos e internos às edificações que
ofereçam maiores graus de conforto térmico.
1
Albedo é uma característica física dos materiais, expressa na relação (em porcentagem)
entre a energia radiante refletida e a energia total radiante recebida. Quanto maior o albedo, mais
energia a superfície em questão irá refletir.
15
O segundo capítulo faz algumas considerações sobre a formação e o
planejamento das cidades através da história. É essencial aos profissionais que
trabalham com este objeto de estudo tão complexo, entender suas relações com a
economia, com a cultura e outras atribuições das sociedades onde se inserem, além
das forças que impulsionam seu desenvolvimento ou seu declínio.
O terceiro capítulo aborda várias questões referentes às interações humanas
sobre o ambiente natural: os paradigmas tecnológicos, a escala do aumento
populacional, os impactos da urbanização, do consumo de energia e dos padrões
arquitetônicos.
O quarto capítulo trata sobre o clima e a climatologia urbana, suas interações
com a forma urbana e dos edifícios, a formação de ilhas de calor e os vínculos com
a sustentabilidade ambiental.
O quinto capítulo expõe a metodologia e os procedimentos utilizados na
comparação entre a forma urbana, a temperatura e o consumo de energia. Explica o
método que serviu de base à pesquisa e descreve os conjuntos de dados utilizados
nesta.
Os capítulos 6, 7, 8 e 9 reportam à pesquisa efetivamente realizada, sendo
que o capítulo 6 descreve o método para consideração das variáveis climáticas no
planejamento urbano e os outros 3 capítulos, os métodos para avaliação do
consumo de energia em edificações. O método empregado no capítulo 6, baseou-se
nos estudos de Rossi (2004), que foram aprofundados ao se incluir outros
parâmetros de comparação. O método utilizado no capítulo 7 baseia-se no uso do
“Fator de Variação das Temperaturas Internas”, desenvolvido por Szokolay (1987).
No capítulo 8, trabalha-se a partir das “Equações Preditivas das Temperaturas
Internas” desenvolvidas por Givoni (1999). E, por fim, no capítulo 9, apresenta-se a
simulação computacional utilizando o software COMFIE.
No último capítulo, discute-se sobre os resultados alcançados, que indicaram,
mesmo que de forma ainda incipiente, a influência da forma urbana no conforto
térmico e no consumo de energia das edificações. Além disso, apresenta-se também
um questionamento sobre os próprios métodos utilizados, comparando-os no que se
refere aos dados necessários para sua aplicação, à praticidade de manipulação, às
dificuldades encontradas e aos resultados obtidos. Conclui com algumas sugestões
de estudos futuros.
16
2 EVOLUÇÃO DAS CIDADES, SUAS FORMAS E DESENHOS URBANOS
O objeto de estudo desta pesquisa é a relação entre a forma urbana e os
aspectos relacionados ao clima urbano. Serra (1987) conceituou a forma urbana
como a disposição espacial das diferentes partes do aglomerado urbano
. Esta é o
resultado das ações humanas sobre o meio natural, através do tempo. Por isso, é
essencial ter conhecimento de sua evolução através da história. Para tanto,
apresenta-se um breve histórico sobre as formas das cidades e o planejamento
urbano, incluindo-se alguns exemplos de desenho urbano
2
que consideraram o
clima. Estes últimos não são muitos porque, segundo Assis (2000), a maior parte
das cidades, através da História, resultou de circunstâncias estratégicas, de
circulação, políticas e sócio-econômicas. Os elementos e fatores climáticos não são
expressivos no planejamento das áreas urbanas.
2.1 DAS PRIMEIRAS CIDADES ATÉ O FINAL DA IDADE MODERNA
Segundo Benevolo (1976), as cidades surgiram juntamente com o
aparecimento da escrita, por volta de 4000a.C., quando as tarefas dos
agrupamentos humanos se diversificaram e apareceram os primeiros serviços
relacionados às trocas que precisavam ser feitas entre as comunidades de pastoreio
e as comunidades agrícolas. As cidades surgiram das aldeias, mas eram diferentes
dessas porque eram investidas de autoridade, para conseguir administrar as
atividades dos seus habitantes.
Mumford (1982) escreveu que a constituição dos primeiros povoados
aconteceu por causa da necessidade do domínio da técnica. A produção agrícola
estava ameaçada pela escassez de água e pelas enchentes e tempestades, isso
motivou a construção de represas, canais e valas de irrigação. Estes possibilitavam
maior controle sobre os fenômenos naturais e menores perdas da produção agrícola.
Pode-se dizer que ambas explicações para o surgimento das cidades
expressam a evolução do conhecimento humano, sua diferenciação de outras
2
É importante notar que o desenho urbano se diferencia da forma urbana pois este é o
resultado de ações planejadas, expressa o trabalho de urbanistas e outros profissionais que projetam
a cidade. A forma urbana é a configuração espacial que a cidade apresenta no decorrer do tempo,
resultado da ação de vários atores sociais, agindo direta e indiretamente (loteadores, movimentos
sociais, governo, urbanistas, corretores de imóveis, arquitetos, empreendedores etc). A forma urbana
não é planejada, é o resultado do processo histórico de construção das cidades.
17
espécies. Ainda segundo Benevolo (1976), a partir do início do segundo milênio a.C.
as cidades já abrigavam dezenas de milhares de habitantes, eram cercadas por
muros e fosso para proteção, criando, desta maneira, um ambiente interno da cidade
diferente do natural.
Nas cidades gregas se desenvolveram obras literárias, de arte e avanços na
ciência que constituíram a base da cultura ocidental atual. Foi na Grécia que
surgiram os traçados urbanos ortogonais e as primeiras iniciativas de planejamento
e melhoramentos nas cidades. A cidade era uma comunidade de cidadãos, de
caráter moral, político e religioso, congregando uma entidade urbana e também
campos ao redor. Formava um organismo artificial inserido no ambiente natural,
respeitando as linhas naturais da paisagem, muitas vezes deixada intacta,
integrando-se com os elementos arquitetônicos. Para Benevolo (1976) a cidade
grega foi marcada pelo equilíbrio e o aumento populacional não era gradativamente
integrado, como geralmente acontece na maioria das cidades, simplesmente se
fundava outra cidade em outro local.
As cidades romanas, do prisma urbanístico, são herdeiras das cidades
gregas, com todos seus refinamentos técnicos: água corrente, balneários,
aquedutos, esgotos, mercados, serviços de combate a incêndio. Quanto ao traçado
das ruas, eram provenientes de cidades gregas, de traçado hipodâmico (reticulado)
ou provinham de acampamentos militares. A Lei das Doze Tábuas organizava o
traçado urbanístico entre outras coisas e dispunha que as ruas deveriam ter no
mínimo 2,90m de largura, para que as casas pudessem ter balcões no andar
superior. Em geral, as ruas eram bastante estreitas, chegando no máximo a 6,50m
de largura.
Nas cidades árabes, o traçado urbano é bastante complexo, formando um
labirinto de passagens tortuosas e estreitas, levando às portas das casas que tinham
um só andar e não eram diferenciadas das outras exteriormente. A cidade se torna
um organismo compacto, fechado por uma ou mais voltas de muros, compondo
vários recintos (BENEVOLO, 1976).
As cidades modernas surgiram somente a partir do século XI, no ocidente,
quando as invasões bárbaras diminuíram e aumentaram a população e as trocas
comerciais. Com a intensificação do comércio, constituía-se a classe burguesa e
aumentava o número de pessoas que exerciam atividades ligadas ao comércio. A
18
cidade começava a atrair pessoas do meio rural que encontravam um meio de livrar-
se da servidão feudal. Este crescimento ocorreu a partir do burgo medieval, ou seja,
da parte fortificada do feudo, mas como esse era pequeno demais para acolher o
afluxo populacional, o crescimento se dava além dos seus muros e posteriormente
era construído novo cinturão de muros para abrigar esses novos habitantes,
formando os subúrbios (BENEVOLO, 1993).
Até o final do Período Medieval as cidades eram apenas entidades
comerciais, cercadas de muros, por necessidade de segurança, eram extremamente
adensadas e verticalizadas. Como geralmente ocupavam locais de difícil acesso, por
motivos de defesa, tais como sítios abruptos, colinas, ilhas e imediações de rios,
suas ruas, para se adaptar às topografias acidentadas, eram tortuosas e irregulares.
As mais importantes partiam do centro até as portas das fortificações e as
secundárias, ligavam as primeiras entre si, através de círculos. Este padrão radio-
concêntrico foi muito difundido nas cidades medievais (GOITIA, 1992).
A invenção da pólvora possibilitou dispensar as muralhas e as cidades
sofreram grande expansão, reflexo também das mudanças que ocorreram na
sociedade da época. A conquista do Império Romano do Ocidente, em 1453, fez
com que as rotas comerciais se deslocassem do Mediterrâneo para o oceano
Atlântico, ocasionando a descoberta da América em 1492. Abriam-se novas
oportunidades de ocupação do espaço terrestre (BENEVOLO, 1993).
Com o Renascimento, ressurgem o pensamento vitruviano
3
e a doutrina
platônica para pensar a cidade matematicamente e ter a geometria como base de
projeto. Aparecem novos programas arquitetônicos, como hospitais e universidades.
A cidade, além de ter sido transformada em entidade política, passava a ser
“projetável”. Leonardo Da Vinci é precursor da engenharia urbana, que objetivava a
organização da cidade. Uma de suas propostas era a canalização, retificação e
controle de rios para a criação de territórios novos (notas de aula, 1998).
Contudo, durante o Renascimento, ainda eram bem pontuais as modificações
nas cidades, resumindo-se basicamente à criação de novas praças, para
enquadramento de algum monumento destacado e a abertura de novas ruas, com
3
Vitrúvio escreveu um Tratado sobre Arquitetura, no século I a.C. defendendo os princípios
utilitas, firmitas e venustas (utilidade, rigidez e beleza) que deveriam estar
presentes em todas as
construções (POLIÃO, Marco Vitrúvio; tradução e notas Marco Lagonegro, Da arquitetura. São
Paulo: Hucitec; Fundação para a Pesquisa Ambiental, 1999).
19
edifícios mais regrados. O Barroco acentuou esse caráter de embelezamento da
cidade, com essas mesmas operações, mas em escalas maiores. Seus fundamentos
foram: a linha reta, a perspectiva monumental e a uniformidade, baseados em
esquemas geométricos que visavam a percepção imediata do espaço da cidade,
transformando-a numa obra de arte.
Em 1452, Alberti escreveu o tratado De Re Aedificatoria, estudando a cidade
a partir de suas partes e criando uma teoria geométrica do projeto urbano. Declarou
que essa teoria era fruto de competências especializadas e que, portanto, tratava-se
de uma disciplina liberal. O arquiteto começava a ser considerado autônomo para
tomar decisões de projeto, que passava a ser autoral, levando em conta a forma,
princípios funcionais e de higiene (notas de aula, 1998).
No período Barroco, a cidade condensou as instâncias políticas para suprir as
necessidades do Estado Nacional - que ressurgia - e precisava estabelecer seu
poder. A cidade Barroca foi fruto da necessidade de o poder ter uma forma de
representação, surgia então a Cidade Capital, invenção da Idade Moderna (GOITIA,
1992).
A Cidade Capital foi essencial para as transformações políticas do Estado
Moderno (Absolutismo) e para as configurações territoriais das Nações emergentes.
Seu espaço foi definido por um desenho urbano que se conjugava com os edifícios,
sintonizando os espaços ocupados (volumes) e os não ocupados (vazios, praças,
eixos etc). O desenho urbano obedecia a uma rede precisa de relações espaciais,
estabelecendo-se hierarquias com a organização de uma totalidade urbana. Renée
Descartes (1642) escreveu que as cidades deveriam exprimir a vontade dos homens
dotados de razão, ou seja, as cidades deveriam obedecer à ordem cartesiana e os
modernos controles da construção urbana (notas de aula, 1998).
Existia uma profunda necessidade de distinção entre a cidade e a natureza,
pois a cidade representava a racionalidade humana. A dominação da natureza
acontecia simbolicamente através dos rígidos princípios paisagísticos que regiam os
jardins Barrocos. Os espaços Barrocos, do ponto de vista do urbanismo e da
arquitetura estavam comprometidos com a lei, a ordem e a uniformidade. A lei
assegurava posições sociais e privilégios de classe; a ordem garantia obediência ao
poder central e a uniformidade estabelecia os padrões capitalistas de negociação da
terra urbana (o traçado regular e o lote individual) e facilitava o cálculo para o
20
pagamento de impostos. As instituições responsáveis pela implantação destes
padrões foram a corte, o exército, a burocracia e a bolsa.
A França dos séculos XVII e XVIII se caracterizava pelo regime político do
despotismo “solar” e econômico de total controle estatal, associado a privilégios da
nobreza e clero, resíduos feudais e intolerância religiosa. Este se contrapunha ao
regime constitucional de pluralismo ideológico, de liberdades civis e de liberdade
para a iniciativa econômica privada, praticado na Inglaterra. No campo das
transformações urbanas projetadas e planejadas, ou seja, no campo do urbanismo,
as liberdades econômicas tiveram um papel central. O pensamento econômico e
filosófico liberal expresso na doutrina do laissez-faire
4
influenciou as transformações
urbanas que geraram a chamada “cidade liberal”. Sua intenção era limitar a
intervenção pública em todos os setores sobretudo nos que se relacionassem à vida
econômica e material da sociedade. Aconselhava os governantes a venderem
propriedades urbanas para a burguesia ascendente que fazia valer no campo
imobiliário a liberdade da iniciativa privada. John Locke nos “Treatises of
Government” de 1690 proclama a propriedade privada como fundamento da
sociedade. Na mesma direção de pensamento se situavam Hobbes com “O Leviatã”
e Adam Smith com “A Riqueza das Nações” de 1776 (notas de aula, 1998).
Um exemplo desse tipo de postura, onde a iniciativa privada prevalecia sobre
o poder público, foi a reconstrução de Londres que havia sofrido um incêndio de
enormes proporções em 1666. Para a reconstrução da cidade foi realizado um
concurso público, mas o projeto vencedor foi abandonado por pressões da
burguesia. Foi adotada então uma série de regras elementares de edificação, o “Soft
Planning”, optava-se por um urbanismo normativo. Estes procedimentos eram
bastante diferentes do urbanismo praticado na época do Barroco, onde o Estado
intervia diretamente na construção da cidade (notas de aula, 1998).
Resumindo, na transição da Idade Média para a Idade Moderna, durante os
períodos Renascentista e Barroco, o que se assistiu foi a retomada de importância
das cidades como lugar de troca, de desenvolvimento da cultura, de afirmação do
poder. Tais características já eram notadas nas cidades desde seu surgimento.
4
“Laissez-faire, laissez-passer” doutrina econômica que dispensava o controle Estatal no
âmbito econômico, pode ser traduzida como “deixai fazer, deixai passar”.
21
2.2 CIDADES PÓS-REVOLUÇÃO INDUSTRIAL
Com a Revolução Industrial, conseqüência principalmente das inovações
tecnológicas que transformaram as formas de comunicação e produção no século
XIX, as cidades sofreram grandes transformações, para abrigar os novos sistemas
produtivos e a crescente população.
Os progressos científicos e técnicos ocasionaram uma enorme explosão
demográfica, depois de 1850, quadruplicando a população mundial e multiplicando
por 10 a população das cidades. As transformações na produção e organização do
trabalho estavam ligadas às novas fontes de energia, primeiramente a energia
hidráulica e depois o carvão. A rede de transportes foi renovada, com a criação das
estradas de ferro. A população que abandonava o campo e afluía para as cidades
necessitava de novos locais de moradia que eram supridos com a expansão das
cidades em novos bairros periféricos. O adensamento acontecia sem planejamento e
sem criação de infra-estrutura: não havia abastecimento de água, o esgoto corria a
céu aberto, não havia coleta de lixo etc. As cidades eram construídas pela iniciativa
privada buscando o máximo lucro, em detrimento da qualidade das construções. A
qualidade de vida atravessou um dos piores períodos na História da humanidade.
Para resolver os problemas das grandes concentrações urbanas ocasionadas
pela Revolução Industrial, surgiu o Urbanismo, na forma de disciplina. Inicialmente
de caráter sanitarista, preocupava-se em melhorar as condições de salubridade das
cidades. Em 1848, formulou-se, em Londres, a primeira lei sanitária, a “Public Health
Act”, para melhorar as condições de saúde pública e em 1850, foi a vez da primeira
lei urbanística francesa. Das leis sanitárias evoluíram as legislações urbanísticas,
definindo densidades, critérios de ocupação dos lotes, alturas dos edifícios e
características específicas das edificações, como definição de materiais e aberturas
(notas de aula, 1998).
O pensamento sobre a cidade evoluiu para duas posturas bem distintas: de
um lado, desejava-se criar uma cidade nova, abandonando a cidade existente, de
outro, partia-se para medidas de caráter mitigador, resolvendo-se os problemas
existentes, mas sem levar em conta suas conexões, carecendo de uma visão de
todo. No primeiro grupo estavam os utópicos (Fourier, Owen, Saint-Simon, Cabet,
Godin). No segundo, os funcionários e especialistas que introduziram na cidade
22
novos regulamentos sobre higiene e sobre as novas instalações, constituindo o
início das legislações urbanísticas.
As cidades industriais provocavam o pensamento filosófico da época, que
tomava posições contrárias à existência daquele tipo de cidade, descrevendo-as
como desvio da ordem natural, outros procuravam entender os fenômenos
urbanísticos como resultado de relações sócio-econômicas. Dentre esses últimos,
destacavam-se as obras de Engels e Marx.
Os primeiros trabalhos não teóricos sobre a cidade real tomada mais
globalmente são de Tony Garnier na França, de Walter Gropius na Alemanha e
Hendrick Petrus Berlage na Holanda, antes de 1914, concebendo cidades
ordenadas segundo soluções estéticas e utilitárias.
O pensamento urbanista progressista consolida-se a partir de 1928, com a
criação dos Congressos Internacionais de Arquitetura Moderna (CIAM’s). Foram
motivados pelo concurso para a Liga das Nações e a Exposição de Stuttgart que
evidenciaram que havia uma similaridade entre os métodos de vários arquitetos de
diferentes nações européias da época (BENEVOLO, 1976).
Na declaração final do primeiro Congresso Internacional de Arquitetura já se
vislumbravam idéias que se tornariam ícones da Arquitetura Moderna:
A urbanística é a planificação dos locais e dos ambientes diversos que devem abrigar o
desenvolvimento da vida material, sentimental e espiritual em todas as suas manifestações,
individuais e coletivas, e compreende tanto as situações urbanas, quanto as rurais. A
urbanística não pode mais estar sujeita exclusivamente às regras de um esteticismo gratuito,
mas é essencialmente, de natureza funcional. As três funções fundamentais, com cujo
cumprimento deve-se preocupar a urbanística, são: 1) morar, 2) trabalhar, 3) recrear. Seus
objetivos são: 1) a destinação do solo, b) a organização dos transportes, c) a legislação
(Declaração Final do Primeiro CIAM, em 1928, in Benevolo, p. 474, 1976).
No primeiro pós-guerra o problema de moradia era bastante grave em muitos
países europeus. O custo das construções aumentava muito rapidamente, motivado
pelos altos preços dos materiais de construção, da mão-de-obra e dos terrenos.
Diante deste quadro, as intervenções do Estado se tornavam cada vez mais
necessárias, atuando a partir da concessão de créditos e outras facilidades à
iniciativa privada e diretamente através da construção de alojamentos pelo poder
público. A Inglaterra adotou principalmente o primeiro sistema, através das leis
Addison (1919), Chamberlain (1923), Wheatley (1924) e Greenwood (1930);
unificadas em 1936 pela Housing Act, que subsidiou cerca de um terço de toda a
23
construção civil inglesa da época (por volta de 1 milhão e cem mil moradias). Na
Suécia, o Estado cobriu os juros dos empréstimos às associações privadas, na
Bélgica, o Estado também financiou construções, através da Societé Nationale des
Habitations Bon Marché. Na França, a intervenção Estatal direta foi mais presente.
Na Itália, os Institutos de Casas Populares construíram, na época, aproximadamente
80 mil moradias. Segundo Benevolo (1976) a planificação das grandes cidades,
atravessava, apesar de grandes dificuldades, os anos da 2
a
Guerra. Neste contexto,
amadureciam as propostas do Movimento Moderno.
Assim, a casa é decomposta em uma série de partes elementares, e o ato de projetar divide-
se em uma sucessão de etapas: primeiro, ressaltam-se as partes, depois estudam-se suas
combinações; analogamente, um bairro é decomposto em uma série de elementos de
construção (a célula de habitação, a rua, os edifícios públicos etc.) e a cidade é concebida
como um agrupamento de bairros, reunidos em grupos ou em grupos de grupos segundo a
hierarquia das funções. Essa metodologia serve para se chegar a uma economia dos meios
de realização, pois responde critérios da produção industrial, porém também a uma economia
de raciocínio no projeto, pois permite uma distribuição dos esforços intelectuais de modo mais
rendoso, colocando cada decisão no tempo e na escala oportuna (BENEVOLO, p. 486, op.
cit).
Esta postura, apesar de ter sido valiosa no momento de reconstrução e
também para a adaptação do modo de produção, que se tornava industrializado,
também trazia conseqüências prejudiciais para a arquitetura e o urbanismo. É deste
contexto que se passou a ter a divisão das tarefas dos arquitetos e engenheiros,
para vários projetistas (elétrico, hidráulico, de estruturas, de ar-condicionado, etc.)
Retirava-se, dos primeiros, aos poucos, a capacidade de realizar projetos globais,
com preocupações entrelaçadas em vários níveis, tais como as referentes à
iluminação e ao conforto térmico, por exemplo. A postura de cada um resolver o seu
problema específico fez com que o projeto e o planejamento se eximissem de muitas
responsabilidades e perdessem em qualidade.
Os CIAM’s de 1929 e 1933 estavam focados em soluções urbanísticas,
indicando a ampliação dos estudos nesta área. O segundo Congresso, de 1929,
preocupou-se com a definição de alojamento mínimo, para a obtenção de
parâmetros para a construção subvencionada pelo governo. Por motivos
econômicos, também se reduzem ao mínimo os custos do terreno, das ruas etc. O
tema do quarto CIAM, realizado em Atenas, foi a “Cidade Funcional”. A Carta de
Atenas sintetizava as discussões do Congresso, que tomara como pressuposto que
as transformações sociais e econômicas tinham correspondência com as mudanças
24
ocorridas na arquitetura. Desta forma, o urbanismo poderia propiciar uma melhor
qualidade para a vida humana, considerando a arquitetura como parte elementar de
suas atividades. Um dos princípios defendidos era que a cidade fazia parte de um
conjunto econômico, social e político, constituído pela Região. Não se poderia
abordar um problema de urbanismo sem referência constante aos elementos
constitutivos da Região.
A Carta de Atenas banaliza as questões estéticas em detrimento da
funcionalidade, enfatizando que o urbanismo deveria proporcionar um bom
desenvolvimento das quatro atividades principais do homem na cidade: “habitar,
trabalhar, circular e recrear-se”. Neste sentido, o urbanismo tinha como objetivos
organizar a ocupação do solo e da circulação, propondo uma legislação
(BENEVOLO, 1976).
A Carta de Atenas sintetizou os preceitos do Urbanismo Funcionalista ou
Racionalista que propunha o planejamento regional e intra-urbano, a submissão da
propriedade privada aos interesses coletivos, a industrialização dos componentes e
padronização das construções, a ocupação do espaço vertical, liberando espaços
públicos, a separação da circulação dos pedestres e dos veículos e a separação
funcional das áreas da cidade. Excluíam-se os aspectos culturais e as diferenças de
ordem econômica. Algumas cidades no mundo (Brasília, Chandighard) foram
construídas com esses preceitos, a partir de espaços não ocupados anteriormente.
O urbanismo se estabelecia dentro da sociedade como disciplina e como área
de atuação. Em 1952, na França surgia nova proposta, a “Carta do Planejamento
Territorial”, escrita pelo “Grupo Economia e Humanismo”, que propunha a
organização do espaço, o aparelhamento do território e seu aproveitamento
econômico e o desenvolvimento humano.
Em 1958, realizou-se em Bogotá o “Seminário de Técnicos e Funcionários em
Planejamento Urbano” onde foi organizada a chamada Carta dos Andes, segundo
esta, o planejamento era “um processo de ordenamento e previsão para conseguir,
mediante a fixação de objetivos e por meio de uma ação racional, a utilização ótima
dos recursos de uma sociedade em uma época determinada” (BIRKHOLZ e
NOGUEIRA, 1964).
O que se assistiu após a Revolução Industrial foi um intenso processo de
aumento de complexidade dos problemas relacionados às cidades. As mesmas
25
características, notadas em outras épocas históricas, tais como a centralização do
poder, da cultura, da população e do desenvolvimento técnico-científico continuavam
existindo. Contudo, somava-se a essas o aumento populacional de proporções
inéditas na história; a escala de ocupação, horizontal e vertical; a complexidade dos
problemas ambientais; a necessidade de circulação e os problemas do tráfego; a
tendência de dispersão do aparato produtivo; as populações marginalizadas e a
impossibilidade de sua absorção dentro do modelo econômico vigente.
2.4 CIDADES ATUAIS
Observando todos esses problemas tratados no tópico anterior foi que se deu
a última transformação no campo do urbanismo, o pós-modernismo que rejeitou os
planos urbanos de escala metropolitana “tecnologicamente eficientes”, mas que não
conseguiam se realizar efetivamente. Para os pós-modernos, era impossível abarcar
a complexidade da cidade de uma só vez. Por isso, preferiam enxergar “o tecido
urbano como algo necessariamente fragmentado, um ‘palimpsesto’
5
de formas
passadas superpostas umas às outras e uma “colagem” de usos correntes, muitos
dos quais podem ser efêmeros” (HARVEY, 1992).
A cidade atual é muito mais complexa que em outros períodos da História,
porque não pode ser abrangida por única uma definição. Sua característica mais
marcante talvez seja mesmo essa simultaneidade de formas, convivendo num
mesmo período de tempo. As ocupações ilegais do solo urbano, as favelas,
presentes em muitas das grandes metrópoles de hoje, por exemplo, possuem
formas completamente diferentes das encontradas na cidade formal. Maricato (2000)
nota que estas mostram “semelhanças formais com os burgos medievais”. Contudo,
estas aglomerações geralmente extremamente adensadas, encontram-se em
situações ambientais adversas, pela falta de ventilação ou insolação, por exemplo.
Nos últimos anos, a informatização e as mudanças na área de comunicação
revolucionaram tanto a relação entre distância e tempo, quanto as interações
produtivas e as localidades. As etapas produtivas anteriores e posteriores à
produção em si ganharam importância: concepção, inovação, pesquisa e
5
Palimpsesto: Antigo material de escrita, principalmente o pergaminho, usado, em razão de
sua escassez ou alto preço, duas ou três vezes [duplo palimpsesto] , mediante raspagem do texto
anterior. Aurélio, Século XXI, versão digital.
26
comercialização, respectivamente. Contudo, as localidades físicas, ou melhor, as
cidades, não perderam importância, ao contrário, ganharam importância no contexto
internacional. Segundo Maricato (2000) ampla bibliografia preconiza a volta às
“Cidades-Estado”. Apesar da conjuntura da globalização, na transição do urbanismo
modernista para o pós-modernista, há que se considerar o contexto local:
A crise da matriz modernista/funcionalista que alimentou o planejamento urbano no século XX
prepara espaço para a sua substituição. Cabe perguntar se a nova matriz que está sendo
gerada resulta de um processo endógeno calcado na práxis urbana ou segue o mesmo
caminho de dominação econômica, política e ideológica de inspiração externa, seguido pela
primeira. Em que medida esse processo de substituição não está reproduzindo modelos
alienados em relação à nossa realidade, modelos esses que vincularão desde a formação
profissional e acadêmica, até a produção reificada de conceitos e da representação da
cidade? Escaparemos do nosso destino, aparentemente inexorável, de produzir uma matriz
postiça ou “fora do lugar” , mais adequada, agora, aos princípios neoliberais? (MARICATO,
2000, p. 123,124).
As cidades atuais devem ser pensadas a partir das relações que estabelecem
com outras regiões, com o meio em que se localizam e com o momento histórico
vivido. A urbanização como processo social dinâmico e histórico, possui quatro
variáveis básicas: população, meio, tecnologia e organização social (relações
políticas). Estas variáveis, condicionantes do processo de formação e
desenvolvimento da cidade, se transformam no decorrer do tempo, fazendo com que
esta, em última instância, seja um produto social realizado por diversos agentes:
classes sociais, profissionais, grupos internacionais e nacionais. Todavia, a cidade
também é um fato concreto, que possui certa forma e ocupa um certo local,
interferindo de maneiras diferentes nos aspectos climáticos locais.
Neste capítulo, traçou-se um breve histórico da história das cidades, dando
ênfase à forma urbana. Esta visão é fundamental para o entendimento deste
fenômeno, resultado das relações sociais através do tempo e que gera
transformações físicas no planeta, tais como as modificações no clima. Somente
uma visão abrangente poderá propor soluções praticáveis para a melhoria nas
condições de vida nas cidades e para a mitigação dos impactos causados ao
ambiente natural. Por isso se faz necessário incentivar o diálogo entre planejadores
e climatologistas e outros profissionais envolvidos com atuações e estudos sobre a
cidade.
Neste sentido, no capítulo 4, serão expostos alguns conhecimentos sobre o
clima, suas relações com a cidade e uma breve discussão sobre sustentabilidade
ambiental urbana.
27
No próximo capítulo, serão abordadas algumas questões referentes às
atividades humanas sobre o ambiente, considerando as implicações do
desenvolvimento tecnológico sem uma organização social que trate de seus
impactos e enfatizando, por último, os impactos ambientais provenientes do uso da
energia elétrica.
28
3 MEIO AMBIENTE E AÇÕES ANTRÓPICAS
O ser humano tem atuado de forma completamente diferente das outras
espécies que habitam o planeta Terra. Por possuir alguns atributos que outras
espécies não têm, tais como a capacidade de armazenar informações fora do código
genético, tem sido capaz de transformar o ambiente natural de forma cada vez mais
intensa.
Contudo, estas transformações não seguem um planejamento de futuro. Não
existe um plano que consiga abarcar as vontades dos mais de 6 bilhões de
habitantes humanos do planeta. Não existe uma consciência de espécie. O que
existe é um complexo e desordenado funcionamento, no qual cada indivíduo, de vez
em quando, em sua ínfima área de conhecimento, contribui com tentativas de
melhoria.
O desenvolvimento acelerado da tecnologia nos últimos dois séculos,
propiciando enorme crescimento populacional no planeta e aumento do consumo
per capita, principalmente nos países industrializados, também tem ocasionado altos
graus de degradação da natureza.
Contudo, a relação entre as inovações tecnológicas e os impactos ambientais
não é recente, data de aproximadamente 15.000 anos atrás, quando a invenção da
agricultura possibilitou a fixação espacial da espécie humana. Um fato de que se tem
conhecimento foi a devastação feita pelos maoris na Nova Zelândia, há menos de
mil anos atrás. Eles queimaram grandes áreas de vegetação, ricas em
biodiversidade, transformando-as, em algumas centenas de anos, em semidesertos
(BURKE & ORNSTEIN, 1999). Outro indício de destruição em tempos remotos é a
ausência de vegetação na Ilha de Páscoa, que deve ter sido uma exuberante ilha
subtropical em tempos pré-históricos e que provavelmente foi totalmente desmatada
pela população que lá vivia, se extinguindo junto com as outras formas de vida
(GLEISER, 2004).
Contudo, antes da Revolução Industrial, eventos como estes eram isolados,
possibilitando muitas vezes a regeneração da natureza. Atualmente, configura-se
uma crise ambiental global, que pode ser tratada sob dois aspectos: a escassez de
energia e de matérias-primas para suprir as necessidades atuais e futuras da
população mundial e a complexidade de reverter e barrar os processos de poluição
29
do ambiente. A grande escala de consumo de materiais constituintes dos produtos
industrializados e utilizados para geração de energia está diretamente relacionada à
geração de poluentes e à devastação do ambiente.
Os processos de poluição do ambiente têm, dentre as conseqüências mais
importantes, a destruição da camada de ozônio e o aquecimento global. A primeira
está relacionada à emissão de gases clorofluorcarbonados presentes em
propelentes de sprays, embalagens de plástico, chips de computador, solventes
para a indústria eletrônica e, especialmente, em aparelhos de refrigeração, como
geladeira e ar-condicionado.
Segundo Kawanish et al. (1999), a camada de ozônio age como um "filtro"
dos raios ultravioletas que atingem o planeta, com a sua diminuição, tem-se
observado aumento nos casos de câncer de pele e catarata, pois as pessoas ficam
mais expostas à radiação ultravioleta.
Para Chikada et al.(1999) o aquecimento global é o aumento da temperatura
terrestre (não só numa zona específica, mas em todo o planeta) e tem preocupado a
comunidade científica cada vez mais. O uso de combustíveis fósseis e outros
processos industriais, levam à acumulação na atmosfera de gases propícios ao
Efeito Estufa, tais como o dióxido de carbono, o metano, os óxidos de nitrogênio e
os CFC´s.
Além da escala, a dificuldade em diminuir as emissões de poluição reflete a
(des)organização atual da sociedade, comandada pelos processos econômicos, que
colocam em segundo plano os interesses sociais e de preservação da natureza.
3.1 AUMENTO POPULACIONAL E CRISE AMBIENTAL
Até pouco tempo atrás, o aumento da população mundial era festejado como
um resultado positivo dos avanços tecnológicos, que propiciava maior abundância
de alimentos, geração de calor e cura de doenças. Contudo, inclusive por ter
aumentado a quantidade de pessoas no mundo, atualmente, milhões de pessoas
não possuem abrigo, sofrem de desnutrição, são analfabetas e não possuem
trabalho remunerado. As previsões populacionais são desastrosas, mesmo levando
em consideração a diminuição da taxa de natalidade, tem-se que considerar que
esta não foi homogênea no globo e que a demora prevista para a sua diminuição
30
nos países do Terceiro Mundo trará conseqüências muito mais difíceis de serem
contornadas (BURKE & ORNSTEIN, 1999).
A manutenção de uma taxa de crescimento econômico como a da segunda
metade do século XX provavelmente terá conseqüências irreversíveis e desastrosas
para o ambiente natural e para o ser humano. Mesmo que a espécie humana não
desapareça, certamente o seu padrão de vida será modificado e talvez o número de
seres humanos que habita o planeta diminua dramaticamente. No século XX,
acelerou-se a velocidade de transformação do ambiente, possibilitada pela
tecnologia moderna. Este ritmo de transformações reduzirá a décadas o tempo
disponível para tratar dos problemas de degradação ambiental (HOBSBAWN, 2002).
Concomitantemente ao progresso científico e econômico - inclusive por eles
possibilitada - ocorreu uma explosão da população mundial.
Como ilustra a figura 1, a população mundial demorou 6800 anos para atingir
os 900 milhões de pessoas e, em apenas 200 anos, multiplicou-se seis vezes,
atingindo os 6 bilhões de pessoas no ano 2000. Nota-se que o crescimento
populacional só foi significativo depois do século XIX, basicamente após a
Revolução Industrial.
FIGURA 1 – CRESCIMENTO DA POPULAÇÃO MUNDIAL NA HISTÓRIA
0
1
2
3
4
5
6
7
-5000 -4000 -3000 -2000 -1000 0 1000 2000 3000
anos
População (bilhões)
FONTE: adaptado de Goldemberg (2003)
A tecnologia e a cultura exercem papel fundamental na intensidade dos
impactos ambientais, por determinarem os padrões de produção e consumo (LEFF,
2001). A maior parte do globo terrestre compactua com valores elevados de
31
consumo de mercadorias produzidas industrialmente, em processos ambientalmente
pouco sustentáveis.
Georgescu-Roegen
6
(apud LEFF, 2001, p. 43) analisa a economia em função
da segunda lei da termodinâmica: o processo econômico aparece como uma
transformação produtiva de massa e energia, onde a energia é degradada
irreversivelmente, com liberação de calor. Pode-se confirmar esta colocação, quando
se observa a análise feita por Goldemberg (2003) comparando os valores de
consumo de energia per capita na história da humanidade:
• O homem primitivo (Leste da África, aproximadamente 1 milhão de anos atrás) sem o uso do
fogo dispunha apenas da energia dos alimentos que ingeria. Consumo de 2 mil kcal/dia.
• O homem caçador (Europa, aproximadamente 1 milhão de anos atrás) dispunha de mais
alimentos e também queimava madeira para obter calor e cozinhar. Consumo de 6 mil
kcal/dia.
• O homem agrícola primitivo (Mesopotâmia em 5000a.C.) utilizava a energia de animais de
tração. Consumo de 12 mil kcal/dia.
• O homem agrícola avançado (Noroeste da Europa, em 1400d.C.) usava carvão para
aquecimento, a força da água, do vento e o transporte animal. Consumo de 20 mil kcal/dia.
• O homem industrial (na Inglaterra, em 1875) dispunha da máquina a vapor. Consumo de 77
mil kcal/dia.
• O homem tecnológico (nos EUA, em 1970) consumia 230 mil kcal/dia.
Nota-se um aumento realmente significativo na quantidade de energia
consumida pelos seres humanos, praticamente multiplicou-se 200 vezes desde o
surgimento da espécie humana na Terra até os dias atuais. A figura 2 a seguir,
mostra o aumento do consumo de energia per capita nos diferentes estágios de
desenvolvimento do homem.
FIGURA 2 – CONSUMO DE ENERGIA PER CAPITA NA HISTÓRIA
0
50000
100000
150000
200000
250000
homem
primitivo
homem
caçador
homem
agrícola
primitivo
homem
agrícola
avançado
homem
industrial
homem
tecnológico
kcal/dia
FONTE: dados Goldemberg (2003)
6
GEORGESCU-ROEGEN, Nicholas. 1970. The Entropy Law and the Economic Problem.
Cap. 3 do livro Energy and Economic Myths. Pergamon Press, 1976.
32
Existe, atualmente, uma tendência de estabilização do gasto de energia nos
países desenvolvidos. Em contrapartida, ainda há um enorme potencial de aumento
do consumo de energia nos países em desenvolvimento, relacionado ao aumento
populacional e ao desenvolvimento econômico destes países (GOLDEMBERG,
2003).
Como já foi dito, o crescimento da população humana sob a face da Terra foi
colossal nos últimos anos. A humanidade completou o primeiro bilhão de pessoas há
aproximadamente 200 anos, depois de 120 anos atingiu o segundo e em apenas 35
anos chegou ao terceiro bilhão. Em meados de 1960, 15 anos depois, alcançou os 4
bilhões. Na década de 80, eram 5,2 bilhões (HOBSBAWN, 2002). Atualmente a
população mundial é de 6.459.769.470 pessoas
7
, o que mostra um declínio na taxa
de crescimento, aproximadamente 1 bilhão de pessoas em 20 anos.
Mesmo contando com este declínio, não há como viabilizar a manutenção da
vida na Terra, da forma como se conhece, por muito tempo. Está claro que a
atuação sobre o meio ambiente produzida pela espécie humana é muito diferente
que as das outras espécies. Muitas podem ser as formas de visualizar a escala de
degradação do meio natural.
Uma destas é tomar como parâmetro apenas a quantidade de matéria-prima
movimentada por ano pela espécie humana. Os problemas ambientais atuais são
tão importantes porque os mais de 6 bilhões de pessoas consomem em média 8
toneladas per capita de recursos minerais por ano, sendo que há 100 anos o 1,5
bilhão consumia menos que 2 toneladas. O impacto da população humana na face
da Terra alcançou proporções geológicas, pois movimenta cerca de 48 milhões de
toneladas de matéria por ano, comparável ao conjunto de fenômenos naturais
(vento, erosão, chuvas, erupções vulcânicas etc.) que movimentam por volta de 50
milhões de toneladas de matéria por ano (GOLDEMBERG, 2003).
3.2 URBANIZAÇÃO E IMPACTOS NO MEIO AMBIENTE
Há que se considerar que, além do número de pessoas atuando no meio
natural ser substancialmente maior que em outras épocas históricas, a forma de
atuação desta população sobre o ambiente se dá cada vez com maior impacto sobre
7
www.novomilenio.inf.br
33
a natureza. Não só por causa da quantidade crescente de objetos que envolvem a
vida cotidiana, mas também pelo adensamento das residências e dos serviços e o
distanciamento da produção de alimentos e mercadorias. A estas concentrações
populacionais de caráter não agrícola, convencionou-se chamar cidades.
Nos últimos dois séculos, as pessoas têm migrado para as cidades, tornando-
as os locais onde se concentra a maior parte da população mundial. Em 1800
apenas 3% da população viviam em cidades, passando para 29% em 1950
(PERLMAN, 1991). Atualmente, a população urbana excede os 70% do total na
Europa, América e Oceania, somente na Ásia e África fica por volta de 37%, com
estimativas de crescimento
8
. O recente crescimento das cidades não encontra
comparação na história. Em 2000, existiam 19 cidades com mais de 10 milhões de
pessoas, enquanto que em 1950, segundo Pearlman (op. cit.), existia apenas uma
cidade com esta população.
A situação se agrava nos países do Hemisfério Sul, onde as cidades
continuam a crescer, junto com a necessidade de assegurar condições adequadas
de moradia (infra-estrutura, serviços e habitações) a toda a população (MENEZES,
2001). Além disso, a tendência a verticalização e ao adensamento das grandes
cidades diminui a exposição das construções ao Sol e à luz, comprometendo a
qualidade dos ambientes interiores. As condições ambientais urbanas ocasionam
maiores gastos com energia, seja para suprir a deficiência de iluminação nos
ambientes, seja para obtenção de conforto térmico (ASSIS, 2002).
O clima da cidade também é modificado pelas atividades antrópicas,
ocasionando, muitas vezes, desconforto térmico, maiores gastos com energia
elétrica, dificuldade de dispersão da poluição do ar, aumento de chuvas torrenciais,
com inundações e desmoronamentos (LOMBARDO, 1985).
No Brasil, o processo de concentração urbana se iniciou na década de 40,
quando começou a haver uma inversão quanto ao local de residência dos
brasileiros, saindo da zona rural em direção às cidades (SANTOS, 1996). Na tabela
1, verifica-se que, em menos de duzentos anos, a população brasileira se tornou
predominantemente urbana: em 1872, representava apenas 5,9%
do total e, em
2001, 85,2 %.
8
www.fnuap.org.br
34
TABELA 1- EVOLUÇÃO DA POPULAÇÃO BRASILEIRA, TOTAL E URBANA
População total População urbana % de Pop. urbana
1872 10.112.061 596.612 5,9
1890 14.333.915 974.706 6,8
1900 18.200.000 1.710.800 9,4
1920 27.500.000 2.942.500 10,7
1940 41.326.000 10.891.000 26,3
1950 51.944.000 18.783.000 36,2
1960 70.191.000 31.956.000 45,5
1970 93.139.000 52.905.000 56,8
1980 119.099.000 82.013.000 68,9
1991 150.400.000 115.700.000 76,9
2000 169.799.170 144.668.893 85,2
FONTE: Elaborada através de dados de SANTOS e de dados do IBGE
A figura 3 mostra o processo de migração da população rural rumo às zonas
urbanas. Fica clara “a inversão” dos locais de moradia, em 2000, a população rural
representava menos que 15% do total da população. E a tendência continua a ser a
migração para os centros urbanos, criando impactos ambientais cada vez mais
complicados de serem geridos.
FIGURA 3 – EVOLUÇÃO DA POPULAÇÃO RURAL E URBANA NO BRASIL
0,00
0,20
0,40
0,60
0,80
1,00
1872 1890 1900 1920 1940 1950 1960 1970 1980 1991 2000
% pop rural % pop urbana
FONTE: Elaborado através de dados de SANTOS e de dados do IBGE
As características naturais de uma região são influenciadas pelo processo de
urbanização, alterando suas condições climáticas, seu relevo, seus recursos
hídricos, sua cobertura vegetal, seus ecossistemas etc. Atualmente, a concentração
35
urbana das grandes metrópoles excede os suportes naturais, ocasionando altas
taxas de poluição sonora, do ar e da água (MOTA, 1999).
Nos últimos anos, os relatórios oficiais mundiais expressaram preocupações a
respeito da seriedade dos problemas ambientais causados pelas grandes cidades.
Nestes, ressaltou-se a importância dos governantes locais de repensarem a vida
urbana, incluindo políticas ambientais em seus programas de governo (MENEZES,
2001).
Contudo, na maioria das cidades, principalmente nas grandes cidades dos
países em desenvolvimento, nem os governos, nem suas políticas urbanísticas, são
capazes de trazer soluções efetivas. Não é simplesmente pela inexistência ou
inadequação dos planos urbanísticos que as cidades apresentam tantos problemas.
Muitas vezes, mesmo sendo estes adequados, o crescimento das cidades continua
desordenado.
Maricato (et al., 2000) diz que não é pela má qualidade de tais planos que as
cidades brasileiras crescem desordenadamente. O problema é que há uma distância
grande entre a aprovação dos planos urbanísticos nas Câmaras Municipais e sua
efetiva aplicação. Isto acontece porque existem muitos interesses tradicionais de
políticas locais e grupos ligados ao governo influindo nestes processos. Por isso, é
importante encontrar ferramentas de participação pública que garantam a aplicação
dos resultados técnicos. Menezes (2001) complementa esta idéia afirmando que o
sucesso das políticas ambientais depende da conjugação de responsabilidades
entre os governos locais e os diversos setores da sociedade.
3.3 CONSUMO DE ENERGIA E DEGRADAÇÃO AMBIENTAL
Além do atual contexto de escassez, existe uma grande necessidade de
economia de energia porque quase todos seus processos de produção agridem o
ambiente. A industrialização, o desenvolvimento agrícola e as populações, que
aumentam em ritmo acelerado nos países em desenvolvimento, logo precisarão de
muito mais energia. Provavelmente será completamente insustentável que os países
em desenvolvimento atinjam, num futuro próximo, os níveis de consumo de energia
dos países desenvolvidos (Comissão Mundial sobre Meio Ambiente e
Desenvolvimento, 1988). Contudo, é muito difícil barrar processos de aumento do
36
consumo de energia nos países em desenvolvimento dentro dos atuais padrões
culturais e econômicos.
Apesar de outras formas de consumo de energia, principalmente a queima de
combustíveis fósseis, influírem fortemente nos processos de aquecimento das
cidades, escolheu-se concentrar as informações sobre a produção e uso de energia
elétrica, porque é na economia desta que esta dissertação poderá contribuir.
Existem várias formas de gasto de energia (principalmente, eletricidade) tanto para
resfriar, como para aquecer os ambientes, por isso, o consumo de energia elétrica
está diretamente ligado às temperaturas externas registradas em uma cidade. E
estas estão diretamente relacionadas à forma urbana. Aprofundar os estudos sobre
estas relações é o objetivo desta pesquisa.
A geração de energia elétrica responde por quase um terço do consumo de
energia mundial e esta proporção tende a aumentar porque, atualmente, existem
cerca de 2 bilhões de pessoas sem acesso à eletricidade (GOLDEMBERG, 2003).
A maior parte da eletricidade brasileira é produzida a partir de usinas
hidrelétricas ocasionando problemas ambientais de grande vulto ao interferirem nos
fluxos dos rios, gerando lagos, muitas vezes em áreas habitadas, causando o
deslocamento das populações, além de emitir gás metano proveniente da
decomposição de áreas vegetadas inundadas. O impacto de um empreendimento
hidrelétrico pode ser estimado por um indicador que é a potência produzida por
hectare de reservatório. Quanto menor for esse número, maiores são os possíveis
impactos sobre o meio ambiente (GOLDEMBERG, 2003). Contudo, este potencial
está se esgotando, se considerarmos os impactos ambientais ocasionados pela
construção de hidrelétricas (Eletrobrás, apud Braga, et al., 1999).
Outra forma de produção de energia elétrica utilizada no Brasil, e que poderia
suprir futuramente o déficit de energia, é a nuclear. Porém, é necessário avaliar os
benefícios do uso desta forma de energia frente aos danos ambientais irreversíveis
que pode causar.
O uso da energia nuclear pode causar prejuízos somáticos e genéticos às
pessoas que sofrem exposição à radioatividade. Além disso, desprendimentos
acidentais de radioatividade ocorrem em todos os estágios de sua produção, desde
a mineração do urânio, que produz um gás radioativo, até liberações acidentais que
podem ocorrer por má manipulação ou sabotagem (CUTTER et al. 1996).
37
O Brasil também possui algumas reservas de carvão mineral, mas que, da
mesma forma, podem causar vários problemas ambientais. O carvão é o
combustível fóssil mais abundante no mundo, mas os impactos ambientais
produzidos por sua extração e utilização são diversos. A mineração destrói a
vegetação e o habitat de muitas espécies, provoca erosão e produz minerais tóxicos,
que poluem rios e aqüíferos subterrâneos. Na sua queima, o carvão libera óxidos de
enxofre, nitrogênio e grande quantidade de CO
2
, responsáveis respectivamente pelo
“smog”
9
industrial, pelas chuvas ácidas e pelo efeito estufa (BRAGA, et al., 1999).
Infelizmente, os processos de produção de energia “limpos”, a partir de fontes
renováveis e com baixos impactos sobre o meio ambiente, ainda não alcançaram um
desenvolvimento tecnológico que os tornem economicamente viáveis. Enquanto isso
não ocorre, é necessário estudar e aplicar as mais diversas formas de economia de
energia. Esta pesquisa pretende contribuir para o desenvolvimento de estudos que
identifiquem quais configurações urbanas geram aumentos mais significativos da
temperatura e, conseqüentemente, em muitos casos, o consumo de energia elétrica
nos sistemas de ar condicionado ou outras formas de resfriamento nas construções.
Em 2001, viveu-se uma das mais intensas crises energéticas da história
brasileira. Este contexto impôs a toda a sociedade um esforço na busca de formas
de economia de energia. A indústria da construção civil, historicamente desatenta a
estas questões, oferece um grande potencial de economia de energia. A adequação
da arquitetura ao clima pode contribuir tanto para a economia de energia, quanto
para a obtenção de ambientes mais confortáveis termicamente (RORIZ, 2001).
Em 1992, as edificações residenciais, comerciais e públicas consumiam 42%
da energia elétrica gerada no Brasil. Este montante representava 96 TWh de
consumo, o que equivale a um potencial de energia instalado semelhante ao de
duas hidrelétricas idênticas a Itaipu. Do consumo total nacional, 23% era gasto no
setor residencial, sendo que nos setores comercial e público o consumo era de 11%
e 8%, respectivamente (LAMBERTS et al., 1997).
O consumo de energia no setor residencial foi o que mais cresceu nos últimos anos, sendo
que o consumo total de energia no país quase triplicou nos últimos dezoito anos. Neste
ritmo, o potencial elétrico instalado no Brasil se tornará insuficiente em breve, tornando
inevitável a construção de novas usinas e o conseqüente impacto ambiental. Também é
importante ressaltar que as reservas de combustíveis necessários às usinas termelétricas
vão diminuindo com o tempo e que não é possível construir usinas hidrelétricas
9
Smog industrial - combinação de nevoeiro e fumaça.
38
indefinidamente, pois são limitados os locais que viabilizam a sua implantação. Este
cenário torna evidente para o mercado futuro de energia elétrica a necessidade de
conservação
.
A influência da atuação do arquiteto em relação ao consumo de energia
elétrica se concentra nas tipologias residenciais, comerciais e públicas, ficando em
segundo plano o setor industrial, que gasta a maior parte da energia elétrica no
maquinário produtivo (LAMBERTS et al., 1997).
Os setores comercial e público utilizam 19% do total de energia produzida no
Brasil, sendo que o ar-condicionado, juntamente com os sistemas de iluminação são
os maiores consumidores. Os edifícios de escritórios, bancos e shopping centers
consomem mais de 30% do total da energia gasta nos aparelhos de ar-condicionado
(tabela 2).
TABELA 2 - CONSUMO DE ENERGIA ELÉTRICA EM EDIFICAÇÕES
COMERCIAIS NA CIDADE DE SÃO PAULO
Ar -condicionado % Iluminação % Outras %
Escritórios 34 50 16
Bancos 34 52 14
Shopping Centers 34 49 17
Restaurantes 7 20 73
Postos de gasolina - 43 57
Oficinas 4 56 40
Lojas do varejo 12 76 12
Serviços pessoais 3 9 89
Mercearias 2 25 73
FONTE: Elaborada a partir de GELLER
9
, apud LAMBERTS et al., 1997
A tabela 3 mostra o consumo por uso final observando apenas os edifícios
comerciais. Nota-se que a porcentagem do gasto de energia com ar condicionado,
considerando apenas os edifícios comerciais, aproxima-se da metade do total de
energia consumida nesta tipologia de edifícios. Espantoso este número, quando se
considera que muitos destes edifícios poderiam dispensar o uso de ar-condicionado,
propiciando o conforto térmico sem consumo de energia, se tivessem sido
projetados com esta preocupação.
9
GELLER, H. O uso eficiente da eletricidade – uma estratégia de desenvolvimento para
o Brasil. INEE, ACEEE, RJ, Rio de Janeiro, 1994.
39
TABELA 3 - CONSUMO DE ENERGIA ELÉTRICA POR USO FINAL
EM EDIFÍCIOSCOMERCIAIS NA CIDADE DE SÃO PAULO
Uso %
Iluminação artificial 24
Ar-condicionado 48
Equipamentos escritório 15
Elevadores e bombas 13
FONTE: Elaborada a partir de Geller
9
, apud Lamberts et al., 1997
A tabela 4 mostra o consumo de eletricidade no Brasil em diversos setores,
elaborada a partir de dados de Goldemberg (2003). Notar que nesta referência o
gasto com ar condicionado no setor comercial aparece como de 20%. O maior gasto
no setor comercial, segundo este autor seria com o sistema de iluminação (44%).
TABELA 4 – CONSUMO DE ELETRICIDADE NO BRASIL, POR SETORES
Setor industrial
Consumo de eletricidade
Motores 49%
Calor direto 2%
Eletricidade 7%
Calor de proc. 10%
Outros 32%
Setor comercial
Consumo de eletricidade
Iluminação 44%
Cocção 8%
Refrigeração 17%
Ar condicionado 20%
Outros 11%
Residência típica
Consumo de eletricidade
Geladeiras/freezer 30%
Máquina de lavar 5%
Ferro elétrico 5%
Televisor 10%
Iluminação 20%
Chuveiros 25%
Demais equipamentos 5%
FONTE: Elaborada a partir de informações de Goldemberg, 2003
Ainda observando a tabela 4, percebe-se que nas residências, a energia
consumida com a iluminação artificial é de 20% do total de energia, porcentagem
40
que poderia ser diminuída utilizando-se de estratégias da arquitetura bioclimática,
tais como o maior aproveitamento da luz natural.
A atuação do arquiteto como coordenador do processo de concepção global
do edifício é imprescindível para gerar edifícios mais eficientes energeticamente.
Além de elaborar o projeto arquitetônico, o arquiteto deve ter conhecimentos básicos
de todos os conceitos relativos à performance energética do edifício. A tarefa de
especificação dos materiais, por exemplo, deve ser feita com a colaboração de
engenheiros e arquitetos, considerando as características físicas dos materiais, com
o objetivo de controlar os ganhos e perdas de calor (LAMBERTS et al., 1997).
A orientação, a escolha da tipologia arquitetônica, o projeto de iluminação e o
paisagismo exercem forte influência na obtenção de conforto térmico passivo no
interior do edifício. Muitos exemplos de adequação ao clima local são encontrados
nas arquiteturas vernaculares. Desenvolvidas ao longo de períodos de tempo
bastante longos por comunidades tradicionais, alcançaram soluções bastante
especializadas. Inúmeros exemplos deste tipo de arquitetura podem ser citados,
como o iglu esquimó, as cidades subterrâneas no Norte da China, as cabanas de
madeira típicas dos Alpes na Suíça, a aldeia dos índios de Pueblo Bonito, no Novo
México, Estados Unidos ou ainda o conjunto de casas tradicionais de Bagdá com
suas torres de vento (DUMKE e KRÜGER, 2005).
Soluções vernaculares criativas para solucionar o conforto humano em climas
severos, possuem muitas vantagens, tais como: não usar outra energia que a força
da natureza (bruta); em sua maior parte são livres de manutenção; não poluem o
meio ambiente; são livres de barulho e de vibrações e não são caras de se construir
(ALP, 1990/91).
3.4 ARQUITETURA, CONSUMO DE ENERGIA E IMPACTOS AMBIENTAIS
A arquitetura está diretamente relacionada ao clima, pois é através dela que
nos protegemos das condições climáticas adversas. Esta relação já foi expressa de
diversas formas por vários autores. Casal (1978) diz que o ser humano é “obrigado a
criar um entorno - o espaço arquitetônico - para controlar as condições adversas
exteriores e poder assim, satisfazer suas exigências vitais”. Este mesmo autor traz
41
várias considerações feitas por outros autores. Morris
10
(apud CASAL, 1978)
escreve que:
(...) a arquitetura abarca a consideração de todo ambiente físico que envolve a vida
humana; não podemos nos subtrair dela enquanto fizermos parte da sociedade, porque a
arquitetura é o conjunto das modificações e alterações introduzidas sobre a superfície
terrestre, cara às necessidades humanas (...).
Este conceito de arquitetura é bastante abrangente, pois considera que existe
arquitetura em todo ambiente onde há vida humana, nas ações materiais feitas para
suprir as necessidades do ser humano. Mas também pode ser considerado um
conceito excludente, ao enfatizar o aspecto das necessidades humanas, pois desta
forma se pode excluir toda arquitetura feita para suprir um desejo estético de apenas
um indivíduo (no caso o arquiteto).
Broadbent
11
(apud CASAL,1978) afirma que a tarefa dos arquitetos é conciliar
as necessidades de certas atividades com um clima dado, controlando esse clima
através do edifício, considerando que o primeiro propósito da arquitetura pode ser
descrito como a modificação do clima físico para que algumas atividades humanas
possam levar-se a cabo com conforto e convenientemente.
Fitch
12
(apud CASAL,1978) opina que a tarefa fundamental da arquitetura é
proteger o homem do ambiente natural, que tão poucas vezes o satisfaz
plenamente, facilitando-lhe assim a utilização de suas limitadas energias em
atividades que constituem sua essência vital.
Esta opinião é totalmente válida pois, como afirma Sommer
13
(apud
CASAL,1978), existe "o convencimento de que há uma claríssima conexão entre as
formas e condições ambientais e o comportamento humano" já que está
comprovado que o meio em que se vive influi decisivamente na saúde e segurança,
assim como no bem-estar físico, mental e social.
Abraham Maslow (1971), psicólogo e pesquisador comportamental
desenvolveu a teoria da Hierarquia das Necessidades, também conhecida como
Pirâmide de Maslow, ilustrada na figura 4, para explicar como se comporta o ser
10
Morris, C. H., Significacion Y Lo Significativo : Estudio de las relaciones entre el signo y
el valor, Madrid : Corazon, 1964.
11
Broadbent, G., Design methods in architecture, London : Lund Humphries, 1969.
12
Fitch, J. M., Architecture and the esthetics of plenty, New York : Columbia University
Press, 1961.
13
Sommer, R. Espacio y comportamiento individual, Madrid : Instituto de Estudios de
Administracion Local, 1974.
42
humano em relação às suas necessidades. Na base da pirâmide aparecem as
necessidades de sobrevivência e as necessidades fisiológicas, onde se situa a
satisfação do conforto térmico propiciada pela arquitetura. Sem a satisfação dessas
necessidades o ser humano não se motiva a buscar o suprimento das outras
necessidades inerentes a sua natureza: de segurança, relações sociais, de auto-
estima e reconhecimento e por fim, de auto-realização.
FIGURA 4 – A PIRÂMIDE DE MASLOW
Fonte: adaptado de Maslow (1971)
O Estilo Internacional na arquitetura, surgido no período entre guerras,
introduz várias inovações conceituais dentro do pensamento arquitetônico. Tais
conceitos, juntamente com as novas tecnologias, vieram a modificar a forma de
construir. Com o esqueleto estrutural, por exemplo, foi possível o desenvolvimento
da planta livre e das cortinas de vidro, que se tornaram ícones na construção de
edifícios de escritórios (BENEVOLO, 1976).
Mesmo no início do Movimento Moderno, têm-se exemplos concretos da
inadequação desta arquitetura nova. A “Cité de Refuge”, como descreve Casal
(1978), foi um edifício que Le Corbusier e Jeanneret esperavam dar a seus usuários
“a inefável alegria da plena luz solar” e que alcançou um grande êxito no Natal de
1933; seu interior era tão insuportável ambientalmente - também por motivos
econômicos e administrativos - que foi necessário, para fazê-lo habitável, instalar
posteriormente “brises soleil” na fachada e fazer praticável sua parede de vidro
(CASAL, 1978).
43
Outro exemplo foi a Farnsworth House, construída entre 1946 e 1951 em
Illinois, nos EUA, que foi considerada “arquitetura disciplinada e perfeita” por
Benevolo, estimando que avivou a fantasia de outros projetistas, influenciou clientes
e administradores e modificou, em certa medida, os costumes da indústria - foi
considerada pelo cliente como inabitável, iniciando um processo legal - que perdeu -
contra Mies van der Rohe, se vendo obrigado a reformar toda a casa (CASAL, 1978,
p.12). A figura 5 mostra Farnsworth House, símbolo da filosofia “less is more”
14
do
Movimento Modernista.
FIGURA 5 – FARNSWORTH HOUSE
FONTE: www.arcoweb.com.br
Mesmo assim, a Arquitetura Moderna se expande por todo o mundo, pois não
era possível simplesmente voltar a se construir como antes, buscavam-se evoluções
técnicas capazes de resolver os novos problemas que surgiam com as novas formas
de construir. A Arquitetura Moderna e seus desdobramentos se desenvolvem dentro
de um contexto sócio-cultural globalizado, onde freqüentemente processos de
valorização mercadológicos desvinculam-se das tradições locais a procura de novos
modelos. Lamberts et al. opinaram enfaticamente sobre os efeitos desse tipo de
postura:
O conseqüente edifício ‘estufa’ foi então exportado como símbolo de poder, assim como
sistemas sofisticados de ar condicionado e megaestruturas de aço e concreto, sem sofrer
readaptações às características culturais e climáticas do local de destino. A arquitetura
estava se prostituindo... (LAMBERTS et al., 1997, p. 18).
14
Less is more : menos é mais, filosofia que defendia que a simplicidade formal na arquitetura
era fruto de árduo trabalho, até atingir a perfeição.
44
Corbella et al. (2003) afirmam que o Modernismo (brasileiro) tinha
preocupações ambientais que foram seguidas durante os anos trinta até a década
de 50. Quando se iniciam os anos 60, a maioria dos edifícios comerciais foi equipada
com ar condicionado ou precisavam ser, para conseguir manter condições de
conforto térmico para seus ocupantes.
Os sistemas de iluminação e de climatização artificial vêm se tornando cada
vez mais utilizados, resolvendo artificialmente os problemas relacionados ao conforto
térmico e lumínico dos edifícios. Na época, ainda não se tinha muita preocupação
com o excessivo gasto de energia que se estava gerando. Esta forma de construir só
se tornou realmente problemática com a crise de energia da década de 70 e com o
aumento da população dos centros urbanos na década de 80 (LAMBERTS et al.,
1997).
A produção de eletricidade teve de aumentar muito desde esta época para
superar a crise no setor de abastecimento de energia. Conjuntamente com este
crescimento, ampliou-se o impacto ambiental causado por novas usinas de geração
de energia. Vale lembrar que grandes investimentos do governo para a geração de
energia ocasionam a diminuição dos investimentos em outras áreas básicas, como
habitação, saúde e educação (LAMBERTS, et al., 1997).
Os projetos urbanísticos e arquitetônicos podem contribuir muito na economia
de energia, pois são responsáveis por produtos de grande escala (cidades, edifícios)
sendo bastante representativos os ganhos ao se mostrarem dispostos a procurar
soluções que minimizem impactos ambientais. Como lembra Carvalho (1983), é
possível economizar energia mediante o emprego de materiais de construção menos
consumidores e da realização de projetos arquitetônicos que utilizem iluminação e
ventilação naturais, incluindo projetos paisagísticos que criem micro-climas mais
amenos. Corbella et al. (2003) enfatizam que a aplicação de princípios de conforto
ambiental no processo do projeto arquitetônico não é uma tarefa simples para a
maioria dos arquitetos, pois requer conhecimento de conceitos capazes de criar
soluções técnicas diferentes das usuais.
Para Toledo et al. (1993) vários motivos contribuem para o grande empirismo
dos projetos de arquitetura relacionado às questões de conforto térmico:
- não há legislação reguladora dos aspectos técnicos relativos ao conforto do
edifício, tais como regulação de uso de materiais;
45
- inexistência de documentações técnicas que auxiliem no projeto arquitetônico;
- carência de currículos mais extensos para tratar as questões de conforto nas
faculdades de arquitetura.
Acrescenta-se a estes aspectos, um fator muito importante, o aspecto cultural,
como tratou Carvalho (1983) :
A urbanização mais ou menos desordenada de nossas cidades e a cultura consumista
foram aos poucos modificando os ideais de conforto até chegar-se ao que, hoje em dia,
vemos por aí: as casas são grandes caixas envidraçadas, em que se empilham dezenas
de apartamentos. (...) E a criação desse conforto é feita artificialmente, por meio de
onerosos sistemas de condicionamento de ar que consomem grandes quantidades de
energia elétrica.
Contudo, é possível exercer um controle efetivo sobre tais atitudes
desordenadas. Sheng (2002) lembra que os obstáculos que, em última análise,
barram o desenvolvimento sustentável são colocados pelas instituições sociais
vigentes, tais como o sistema tributário que favorece o uso excessivo dos recursos
naturais, o sistema educacional que não oferece uma educação ambiental
consistente etc.
Para o projeto urbano, por exemplo, é essencial ter conhecimentos sobre o
clima, pois este pode ser encarado como mais uma das condicionantes de projeto.
Esta primeira parte trouxe algumas reflexões sobre os diversos fatores que
ocasionam a degradação ambiental do planeta Terra, principalmente no que se
refere ao crescimento das cidades e ao uso de energia. O próximo capítulo trata
sobre o clima e a climatologia urbana, suas interações com a forma urbana e dos
edifícios e com a formação de ilhas de calor. Finaliza apresentando considerações
sobre os aspectos da sustentabilidade ambiental relacionados a estes assuntos.
46
4 FORMA URBANA E CLIMA
Antes de tratar dos impactos da construção de cidades no clima, serão
apresentadas algumas considerações sobre o conceito forma urbana, para reafirmar
o caráter abrangente que devem ter os estudos nessa área.
No princípio do século XX, a arquitetura e o urbanismo modernistas pregavam
que a “forma seguia a função” numa visão que considerava a forma como uma
espécie de ambiente facilitador do desenvolvimento de determinadas atividades
(BENEVOLO, 1976). Este tratamento restringia possibilidades de atuação do
urbanista, desconsiderando um contexto mais amplo onde deveria se inserir o
conceito de forma urbana.
Uma visão mais abrangente para a forma urbana foi oferecida por Pereira
(1971) que a conceituou através do seu relacionamento com o ambiente, pois esta
deveria ‘acolher’ os comportamentos e as atividades, criando um ambiente e
também um ‘significado’. A figura 6 mostra um esquema explicativo das relações
espaciais e dos elementos tangíveis e intangíveis do sistema urbano, proposta por
esta autora.
FIGURA 6 - O SISTEMA URBANO
SISTEMA URBANO
Pessoas
(comporta-
mentos)
ESPAÇO
ORGANIZAÇÃO
Atividades Forma Ambiente
Elementos
Sub-sistemas
FONTE: adaptado de Pereira (1971)
Nessa pesquisa, a forma urbana será considerada a partir dessa última
concepção, principalmente na interação com o ambiente, pois é nesse ponto que se
incluem as intervenções recíprocas entre o clima (que é sub-elemento do ambiente)
e a configuração urbana.
47
O clima afeta os processos geomorfológicos, a formação dos solos, o
desenvolvimento e crescimento das plantas e dos organismos vivos. A água, o ar, o
alimento e o abrigo são influenciados e dependem do clima. O ar é obtido da
atmosfera, local onde ocorre a maioria dos processos climáticos, a água potável é
originada da precipitação e o alimento tem sua origem na fotossíntese - um processo
dependente da radiação, do dióxido de carbono e da umidade. O clima também
influencia o vestuário e a moradia humanos. O vestuário tem como principal objetivo
proteger o indivíduo contra os elementos do clima e propiciar conforto fisiológico. Da
mesma forma, o abrigo proporciona conforto térmico ao ser humano (AYOADE,
2003).
Desde aproximadamente 4000 a.C. que o ser humano vem construindo seus
abrigos em agrupamentos mais complexos chamados cidades. No último século,
ocorreu um processo acelerado de urbanização, conjuntamente com um enorme
aumento populacional. Esses fatores fizeram com que as diferentes formas urbanas
que as cidades vêm adquirindo tomassem relevância no meio natural, gerando fortes
impactos neste, inclusive influenciando os processos climáticos.
A urbanização modifica o clima porque interfere na baixa troposfera,
produzindo condições atmosféricas locais diferentes das do entorno. A configuração
urbana causa um clima próprio, denominado clima urbano, por causa das
interferências das construções, do revestimento do solo, da emissão de poluentes e
da geração de calor, próprios das condições urbanas. Estas transformações se
processam do nível microclimático ao mesoclimático (DANNI, 1987).
O clima, de modo geral, é definido pelos fluxos vertical e horizontal de
matéria e energia. O fluxo vertical é composto pelo balanço energético que depende
da estrutura térmica e da umidade do ar e o fluxo horizontal é composto pela
circulação atmosférica e seus elementos formadores de tempo (AYOADE, 2003).
Segundo Rossi e Krüger (2005) os fluxos verticais são compostos pela
radiação solar, albedo, balanço energético e transmissividade atmosférica e os
horizontais, pelos centros de ação, massas de ar, frentes e ventos locais.
O clima urbano é considerado como “um sistema de inter-relações complexas
do qual faz parte a cidade com todos seus atributos e os aspectos físicos do espaço
em que se insere” (DANNI, 1987). Dados categóricos sobre a maneira como a
cidade influencia o clima ainda não estão disponíveis. Contudo, o clima influencia,
48
em maior ou menor grau, dependendo de várias condicionantes, o modo como a
cidade é construída. Quanto mais conhecimento arquitetos e urbanistas tiverem em
relação ao clima, mais conseguirão obter resultados mais eficientes relativos ao
conforto térmico e ao consumo de energia nas edificações e no meio urbano.
A presente pesquisa se deu na cidade de Curitiba, Estado do Paraná, na
região Sul do Brasil. Por isso, algumas informações básicas sobre o clima desta
cidade serão apresentadas no próximo item.
4.1 O CLIMA DE CURITIBA
Os elementos de circulação atmosférica, compostos pelos centros de ação,
as massas de ar e as frentes, caracterizam o clima de uma região. A distribuição da
pressão atmosférica é o reflexo da atuação dos centros de ação, ou seja, dos
ciclones e anticiclones, que são zonas de baixa pressão e de alta pressão,
respectivamente (AYOADE, 2003). O clima da região Sul recebe o efeito dos
anticiclones oceânicos: o Anticiclone Migratório Polar e o Anticiclone Subtropical do
Atlântico, fontes das massas de ar tropicais marítimas. A Depressão do Chaco é o
principal centro de ação negativo (MONTEIRO, 1968).
Curitiba é a capital mais fria do Brasil, segundo Lamberts et al. (1997), com
altitude de 917 metros, latitude 25
o
31’ Sul e longitude 49
o
11’ Oeste. As principais
massas de ar que atuam na região Sul, são, de acordo com Monteiro (1968):
• Massa Tropical Atlântica (Ta): origina-se no anticiclone atlântico Sul e é uma
massa quente e úmida com tendência à estabilidade e atividade constante
durante todo o ano;
• Massa Polar Atlântica (Pa): origina-se sobre o oceano Atlântico, na latitude da
Patagônia, é fria e úmida com atividade constante durante o ano todo, a partir
do seu deslocamento em direção ao continente é gerada a Frente Polar
Atlântica (FPA) que regula as chuvas da região;
• Massa Equatorial Continental (Ec): origina-se na Planície Amazônica é uma
massa quente e úmida e atua no verão. É responsável pelo calor, aumento de
umidade e precipitações na região;
49
• Massa Tropical Equatorial (Tc): é mais restrita ao verão e tem menor atuação,
é uma massa quente e seca. Também é responsável pelo calor, aumento de
umidade e precipitações na região.
A região Sul do Brasil possui clima subtropical, possuindo invernos de
temperaturas baixas, quando ocorrem geadas, verões quentes e chuvas abundantes
durante todo o ano. Durante os meses de outubro a março, com o deslocamento da
Massa Tropical Atlântica de baixa pressão atuando gera instabilidade e umidade. A
Massa Polar Atlântica - Pa, se infiltra em direção ao Norte, entre os meses de abril e
setembro, provocando nebulosidade, madrugadas frias e secas, instabilidade e
chuvas de grande intensidade. Esta massa possui também característica
mesotérmica, ou seja, suas temperaturas médias anuais se situam entre 16
o
C e
20
o
C, com amplitudes térmicas elevadas, de 7
o
C a 13
o
C (MONTEIRO, 1968).
Segundo o IAPAR, o período mais quente em Curitiba é entre novembro e
março. Os meses mais quentes apresentam temperaturas médias de 22ºC, e os
mais frios de 18ºC. No inverno, as temperaturas são baixas, sendo os meses de
junho e julho os mais frios. A cidade de Curitiba apresenta uma grande amplitude
térmica diária e sazonal (MENDONÇA, 2001).
Curitiba apresenta um regime de chuvas bastante expressivo. O período de
chuvas mais intensas é de dezembro a maio, sendo o inverno a estação menos
chuvosa. Contudo, existe a possibilidade de o inverno tornar-se chuvoso em alguns
anos, devido a atuação da Frente Polar Atlântica. Julho é o mês com menos dias
chuvosos e agosto o mês mais seco, com menor quantidade de chuva em volume
(DANNI-OLIVEIRA, 1999).
O Projeto de Norma Técnica sobre Desempenho Térmico de Edificações
(UFSC, 2000) classificou o clima brasileiro em 8 Zonas Bioclimáticas, sendo que
Curitiba situou-se na Zona Bioclimática 1. Esta é caracterizada por ser a mais fria de
todas, abrangendo apenas 0,8% do território nacional. Lamberts et al. (1997)
apresentam uma classificação climática para o Brasil com 6 regiões. Curitiba se
insere na região subtropical, onde as temperaturas médias se situam abaixo dos
20
o
C, com uma amplitude anual variando de 9
o
C a 13
o
C, chuvas bem distribuídas e
abundantes e invernos rigorosos.
Seria adequado, portanto, que o desenho urbano de Curitiba obedecesse aos
princípios bioclimáticos indicados para as regiões de clima sub-tropical. Segundo
50
Olgyay (1963) para este tipo de clima deve-se manter um equilíbrio de estratégias
tanto para os períodos frios, quanto para os quentes. Segundo Romero (2001), este
clima apesar de ser mais ameno, possui condições atmosféricas distintas durante o
ano, o que faz com que o desenho urbano seja incapaz de suprir todas as
exigências climáticas da região. Neste sentido a arquitetura deve atuar
conjuntamente com o desenho urbano no sentido de alcançar melhores níveis de
desempenho climático e energético nas edificações.
4.2 CLIMA, DESENHO URBANO E ARQUITETURA
Nos últimos anos, no Brasil, observa-se a tendência de projetar edificações
sem considerar adequadamente o clima local. O chamado “Estilo Internacional”,
proveniente da Arquitetura Modernista, influenciou o surgimento de edifícios
envidraçados em vários países, apesar de em muitos deles serem completamente
inadequados às condições climáticas. Com a crise de energia da década de 70,
tornou-se importante estabelecer critérios de projeto que garantissem à arquitetura
menor desperdício de energia.
Neste sentido, o conhecimento das condições climáticas externas é
importante, pois estes são dados fundamentais para o projeto de sistemas de ar
condicionado e para se calcular o consumo de energia em edificações (através de
simulações ou cálculos simplificados).
O desenvolvimento da meteorologia, nos países em desenvolvimento, tem se
voltado para a aviação e a agricultura. As estações meteorológicas geralmente se
localizam próximas a aeroportos e os parâmetros medidos são úteis para a
agricultura. Contudo, para a integração dos diferentes elementos climatológicos em
todos os níveis de projeto, exige-se um tratamento prévio estatístico específico
desses dados, transformando-os em ferramentas práticas de trabalho para os
planejadores e arquitetos (GOULART et al., 1998).
Uma das condicionantes que o desenho urbano deveria seguir são as
características naturais do meio (clima, topografia, vegetação original, hidrologia
etc.), mas a velocidade e a falta de regulação/planejamento das cidades atuais são
fatores impeditivos da adoção de preocupações desta ordem. O uso global dos
elementos climatológicos e geofísicos para o planejamento e projeto urbanos só
traria benefícios para a qualidade ambiental das cidades, das edificações e de seu
51
entorno. Quatro etapas foram propostas por Olgyay (1998) para projetar
considerando as relações entre os assentamentos humanos e os climas regionais:
1. análise dos elementos climáticos locais;
2. avaliação das sensações humanas;
3. análise das soluções tecnológicas para cada tipo de problema de
conforto térmico;
4. projeto arquitetônico, considerando as 3 etapas anteriores.
Olgyay (op. cit.) também desenvolveu uma carta bioclimática, objetivando a
adaptação da edificação ao seu entorno. Foi produzida para a zona de clima
temperado dos EUA, mas pode ser utilizada para outras zonas, contanto que seja
feita a adaptação necessária. Segundo o autor, deve-se considerar uma defasagem
de 2ºC a 3ºC na zona de conforto, respeitando-se a zona apresentada. Esta
defasagem será para menos onde a temperatura média do ar for mais baixa e para
mais em zonas onde a temperatura é mais alta. A figura 7 mostra a carta
bioclimática desenvolvida por Olgyay.
FIGURA 7 - CARTA BIOCLIMÁTICA OLGYAY
FONTE: OLGYAY, 1998
52
Em 1969, Givoni criou uma Carta Bioclimática corrigindo algumas limitações
do diagrama de Olgyay. O diagrama de Olgyay era aplicado para situações externas,
Givoni propôs uma carta bioclimática baseada em temperaturas internas do edifício,
com as estratégias construtivas mais adequadas ao clima. Posteriormente, em 1992,
propôs uma Carta Bioclimática adaptada ao clima de países em desenvolvimento
(LAMBERTS et al., 1997).
A figura 8 mostra a carta desenvolvida por Givoni, no seu centro está a
delimitação da zona de conforto, nas áreas próximas é possível adotar soluções
passivas
14
de condicionamento térmico.
FIGURA 8 - CARTA BIOCLIMÁTICA PARA PAÍSES EM DESENVOLVIMENTO
FONTE: GIVONI, 1997
14
Soluções passivas de condicionamento térmico são aquelas que não consomem energia, o
conforto térmico é obtido somente com elementos construtivos.
53
É crescente o interesse dos pesquisadores sobre o clima urbano, o que pode
ser constatado a partir de consultas a anais de encontros na área. Em 1997, foi
criada, no Brasil, uma sessão técnica específica para o clima urbano nos ENCAC´s
(Encontros Nacionais sobre Conforto no Ambiente Construído). No âmbito
internacional, destaca-se a International Conference on Urban Climate (2003) e os
encontros da Passive and Low Energy Architecture (PLEA) (FARIA e MENDES,
2004). Além de outros foros, como o promovido pela Sociedade Brasileira de
Climatologia Geográfica - SBCG.
O planejamento urbano necessita da compreensão histórica, capaz de tratar
os fatores de desagregação social, que em última análise se expressam na
configuração das cidades. Contudo, para avaliar o desempenho climático de uma
área da cidade, métodos preditivos de planejamento são importantes e sua estrutura
não tem como não ser rígida, pois utilizam variáveis físicas, dificultando processos
participativos no momento da concepção (ASSIS, 2000).
Lombardo (1985) escreve que as pesquisas em ecologia urbana estão pouco
integradas, atualmente, e que a questão ambiental nas grandes cidades,
consideradas como ecossistemas que incluem “inter-relações complexas do homem
e sua técnica, o solo, a água, a flora e a fauna”, requer estudos que extrapolam
conhecimentos específicos. Lombardo (1985) defende projetos multidisciplinares,
que englobem diversos pesquisadores, capazes de contribuir na análise do
ambiente urbano, suas relações temporais e espaciais e seus processos de
funcionamento. Drew (1989, p. 19) mostra de forma bastante clara a complexidade
das intervenções humanas no ambiente natural:
Quando o homem provoca uma alteração no seu ambiente, visa normalmente um fim
imediato e óbvio. Por exemplo, a construção de uma casa, evidentemente, altera o
meio pelo fato de substituir um trecho de grama ou de floresta por um bloco de
concreto, madeira e vidro. Mas a mudança não se resume a isso. A construção irá
alterar parcialmente o clima circundante, o clima modificado alterará o caráter do solo
e da vegetação vizinha e, por sua vez, a mutação do solo e da vegetação redundará
em alterações posteriores do clima local. O telhado conduzirá as águas da chuva
diferentemente do que faria a vegetação preexistente, e assim por diante.
Desta simples análise se depreende a necessidade de um estudo mais
abrangente das atuações humanas sobre o ambiente, na tentativa de prever as
alterações que estas podem causar em várias escalas, tais como a climática. A
tabela 5, mostra um resumo das mudanças climáticas produzidas pelas cidades.
54
TABELA 5 - MUDANÇAS CLIMÁTICAS PRODUZIDAS PELA CIDADE
ELEMENTOS COMPARAÇÃO COM A ZONA
RURAL
Poluente
Partículas sólidas 10 vezes mais
Dióxido de enxofre 5 vezes mais
Dióxido de carbono 10 vezes mais
Monóxido de carbono 25 vezes mais
Radiação
Total sobre a superfície
horizontal
15 a 20% menos
Ultravioleta, no inverno 30% menos
Ultravioleta, no verão 5% menos
Duração da radiação 5 a 15 % menor
Nebulosidade
Cobertura de nuvens 5 a 10 % mais
Nevoeiro, no inverno 100% a mais
Nevoeiro, no verão 30 % a mais
Precipitação
Quantidade total 5 a 10 % a mais
Dias de chuva com 5 mm 10% a mais
Queda de neve 5% menos
Dias com neve 14% menos
Temperatura
Média anual 0,5 a 1,0
º
C a mais
Mínimas de inverno 1,0 a 2,0
º
C a mais
Aquecimento de graus-dia 10% menos
Umidade relativa
Média anual 6% menos
Inverno 2% menos
Verão 8% menos
Velocidade do vento
Média anual 20 a 30% menos
Movimentos extremos 10 a 20% menos
Calmarias 5 a 10% a mais
FONTE: Extraída de Ayoade 2003, apud Landsberg, 1970
55
Observando a tabela anterior, nota-se a importância de se atentar para as
interações com o meio ambiente que a construção das cidades provoca. Como
lembra Drew (1989), apesar do motivo principal da construção de edifícios ser a
obtenção de abrigo e a criação de um clima controlado e artificial no seu interior, o
edifício também cria externamente um micro-clima, desejável ou não. Defende a
obrigatoriedade de se considerar os aspectos climáticos ao projetar uma construção,
pois os climas urbanos formam um conjunto extremamente complexo de milhares de
climas locais sobrepostos.
Por isso, na busca de ferramentas de projeto que possam propiciar ambientes
urbanos mais saudáveis, não é possível descuidar das variáveis climáticas,
tampouco das demais condicionantes ambientais, culturais e sociais. Por isso, os
profissionais e os pesquisadores em áreas relacionadas à cidade devem possuir a
capacidade de enxergar os subsídios de diversas áreas do conhecimento e também
as contribuições de diversos setores da sociedade. Além da essencial postura
interdisciplinar, exige-se uma visão mais ampla, além da academia, pois a cidade se
constrói por múltiplas intervenções.
Oke (1984) observa que os resultados das pesquisas em clima urbano têm se
expressado principalmente de forma descritiva, por diversos estudos de caso de
algumas cidades concentradas nas médias latitudes, em detrimento das cidades
tropicais. Diante de tal situação “(...) a pesquisa climatológica ainda não foi capaz de
desenvolver satisfatoriamente seu poder preditivo para a avaliação de desempenho
de alternativas de projeto urbano tal como ocorre na escala do edifício” (OKE, 1984).
Por isso a aplicação da climatologia no planejamento urbano ainda é muito pouco
utilizada. Bitan (1988) reconhece que a base teórica da climatologia ainda carece de
aprimoramento, contudo sugere que sua aplicação deve integrar dados em três
níveis: regional, assentamento urbano e edifício.
Ao se estudar a climatologia urbana, as opções metodológicas e os graus de
precisão e confiabilidade demandados dos resultados dependem dos objetivos dos
estudos. Por exemplo, a climatologia estuda o impacto da cidade sobre a atmosfera,
investigando as características dos processos climáticos de macro e mesoescala e
as anomalias provocadas pela cidade.
No planejamento e projeto urbanos, diferentemente, o objetivo é “estudar os
impactos da atmosfera sobre as funções, economia e segurança do ambiente
56
construído, sobre a saúde e bem-estar dos habitantes” (TAESLER, 1986). A
identificação destes impactos possibilita o desenvolvimento de métodos de
intervenção. Assis (2000) observa que existe um relativo sucesso na abordagem
qualitativa, por exemplo, em Givoni, em Schiller & Evans e em WMO; porém, muitos
autores vêem a necessidade do desenvolvimento de métodos para a análise
quantitativa, capazes de tecer métodos de previsão aplicáveis ao planejamento.
Há uma grande variedade de metodologias e equipamentos de medida sendo
aplicados nos estudos urbanos. Na camada urbana ao nível das coberturas (urban
canopy layer - UCL) são obtidas as diferenças entre as áreas urbana e rural e as
variações intra-urbanas. A escolha dos locais representativos, dentro ou fora da
cidade, é muito importante para a confiabilidade dos resultados, sendo necessárias
séries de, no mínimo, 3 anos para se obter uma análise estatística mais precisa
sobre a variação sinótica e sazonal dos elementos climáticos (ASSIS, op. cit).
A camada limite urbana (urban boundary layer - UBL) é fruto da influência do
aumento da rugosidade superficial e da mudança do balanço superficial de energia
(albedo, absorção/emissão de radiação de onda longa, fluxo de calor sensível e
latente). Somam-se os efeitos causados pela emissão de calor produzido pelas
atividades humanas e poluentes do ar, que modificam as temperaturas da atmosfera
urbana, resultando em mudanças nas estruturas verticais de vento e temperatura,
com estratificação menos estável comumente durante a noite. A profundidade da
UBL de um determinado sítio urbano varia, deste modo, influenciada pela inter-
relação entre a malha urbana, o uso do solo e a direção do vento (ASSIS, op. cit).
FIGURA 9 – CAMADA LIMITE URBANA
FONTE: Lamberts et al., 1997
57
Os métodos empregados na caracterização dos micro-climas urbanos são
diversos. Podem ser divididos em dois tipos: conceituais, provenientes de modelos
de balanço de energia, e paramétricos, do estabelecimento de correlações entre a
temperatura do ar e as condições de uso e ocupação do solo observados em
levantamentos. Os trabalhos produzidos por Oke e seus colaboradores (OKE,
1981,1987 e 1988; VOOGT e OKE, 1997 e 2003, entre outros) desde a década de
1980, podem ser classificados como conceituais. Estes requerem uma grande
quantidade de dados, um instrumental bastante sofisticado, além de uma sólida
base conceitual. Assis (2000) empregou este tipo de abordagem, contudo apenas no
estudo de partes da cidade, por causa da complexidade envolvida. Nas análises
paramétricas, caracteriza-se a distribuição do clima intra-urbano em função de
parâmetros de uso e ocupação do solo. Os modelos conceituais são empregados
para validar os resultados obtidos, que podem ser qualitativos ou quantitativos
(FARIA e MENDES, 2004).
4.3 ILHAS DE CALOR
Os espaços urbanos modificam o clima local, fato denunciado pelo aumento
de temperatura nos centros urbanos mais densos, este fenômeno tem sido chamado
de ilha de calor. Segundo Assis (2000) sua formação é causada pelos seguintes
fatores:
- efeitos da transformação de energia no interior da cidade, cujas formas mais complexas,
apresentando grandes superfícies horizontais e verticais, materiais com boa condutividade
térmica e capacidade calorífica, índices de reflexão variados, etc., respondem diferentemente,
tanto à radiação solar incidente quanto ao regime de ventos, em relação ao meio natural do
entorno;
- redução das taxas de resfriamento, causada pela diminuição da evaporação (poucas áreas
verdes, impermeabilização do solo e rápido transporte da água de chuva através da rede de
canalização), bem como pela diminuição das trocas térmicas por convecção, devido à
redução generalizada da velocidade do vento no meio urbano, causada pela maior
rugosidade das superfícies;
- produção de energia antropogênica, através da emissão de calor pelas indústrias, trânsito e
habitações.
Condições meteorológicas diferentes nas cidades têm sido notadas desde a
Roma antiga. As primeiras medições de temperatura no meio urbano foram feitas
por Howard que descreveu a ilha de calor de Londres, em 1820, seguido por Renou
que estudou Paris, em 1855 (WILLIAMSON, 2001).
58
A urbanização modifica o clima do local, pois interfere no efeito dos ventos,
modifica as superfícies de absorção térmica, substituindo vegetação por construções
de alta condutibilidade
12
térmica, impermeabiliza o solo e emite gases poluentes que
alteram os fluxos de calor (LOMBARDO, 1985; DANNI, 1987). A ilha de calor é o
fenômeno que associa as transformações do meio ambiente natural (através da
urbanização) às transformações climatológicas.
Na maior parte das cidades de médias e altas latitudes, a temperatura urbana
é geralmente mais alta do que seus valores rurais correspondentes, fenômeno que
tem sido reconhecido desde a virada do século e tem sido bem documentado
(TAHA, 1997).
As causas das ilhas de calor vêm sendo estudadas por diversos
pesquisadores e grupos de pesquisa, tais como: Santamouris, Oke, Johnson, Steyn,
Watson, Park, Jareugui, Kuttler, Eliasson, Monteiro, Tso etc. Santamouris (1997) faz
uma síntese de vários estudos sobre ilhas de calor:
- Oke
15
correlacionou a intensidade da ilha de calor ao tamanho da população
urbana. Através de estudos de linhas de regressão, concluiu que a
intensidade de uma ilha de calor para cidades de um milhão de habitantes
pode alcançar de 8 a 12 graus centígrados.
- Lyall
16
relata a intensidade média da ilha de calor noturna em Londres (junho-
julho de 1976) como da ordem de 2,5ºC.
- Eliasson
17
(1997), cruzando dados de temperaturas de zonas rurais e urbanas
de Goteborg, Suécia, mostra uma ilha de calor de 5ºC.
- Kuttler et al.
18
estudaram uma cidade de apenas 60.000 habitantes, mas
localizada num vale (Stolberg - Alemanha) e encontraram grandes diferenças
de temperatura. Estes resultados decorreram da situação geográfica desta
cidade, que impedia a penetração do ar frio noturno.
12
Condutibilidade térmica é a propriedade física dos corpos associada à capacidade de
conduzir calor, medida em W/m
º
C. Concreto armado: 1,75 W/mºC, madeira cedro: 0,12 W/mºC.
15
OKE, T. R., Overview of interactions between settlements and their environments, WMO
experts meeting on Urban and building climatology . WCP-37, WMO, Geneva, 1982.
16
LYALL, I. T., The London Heat-Island in June-July 1976, Weather, vol. 32, n.8, p.296-302,
1977.
17
ELIASSON, I., Urban Nocturnal Temperatures, street geometry and land use.
Atmospheric Environment, vol. 30, n.3, p. 379-392, 1996.
18
KUTLLER W. et al.Study the thermal structure of a town in a narrow valley. Atmospheric
Environment, vol.30, n.3, p.365-378,1996.
59
- Numerosos estudos sobre a intensidade das ilhas de calor nas cidades
tropicais foram apresentados na “Conferência Técnica sobre Climatologia
Urbana e suas implicações com os Aspectos Especiais das Áreas Tropicais”
(WMO, 1986), dentre estes, Monteiro
17
apresenta um estudo feito em São
Paulo, Brasil, onde a média de temperatura anual aumentou
aproximadamente 2ºC.
As principais causas da formação de ilhas de calor são: o aumento da
rugosidade das superfícies, as diferentes propriedades térmicas dos materiais dos
edifícios e das vias de circulação e a diminuição da evaporação (LOMBARDO,
1985). Soma-se a estes fatores a poluição, que também influi nos processos de
troca de calor nas cidades. Num primeiro momento, a camada de poluentes tende a
refletir a luz solar, diminuindo a radiação direta que atinge as superfícies, contudo,
também atrapalha a dispersão do calor, aquecendo, desta forma, as camadas
inferiores da atmosfera (LOWRY
18
apud LOMBARDO, 1985). A “estrutura
topográfica edificada”, em situações urbanas, pode aumentar a concentração de
poluentes, principalmente em condições sinóticas de estagnação atmosférica
(DANNI-OLIVEIRA, 2000).
As partículas de poluentes, já que o ar tende a circular para as áreas mais
quentes, acabam se concentrando no centro das cidades. Nessa situação,
principalmente em locais com pouca vegetação, é que se alcançam as maiores
temperaturas. Os valores mínimos são encontrados em áreas verdes e na
proximidade de corpos d’água. O aumento da temperatura ocasiona a redução da
umidade relativa do ar, por isso a sensação térmica de dias muito quentes associada
à diminuição da umidade relativa pode ser chamada de “clima de deserto artificial”
(LOMBARDO, 1985).
As altas temperaturas também podem aumentar a capacidade de retenção do
vapor d’água, ocasionando altos valores de pressão de vapor no verão que,
associados ao aumento da radiação de onda longa, produzem a sensação de ar
úmido e aquecido. Tal situação dificulta a perda de calor e traz desconforto térmico.
Com o aumento da rugosidade provocado pelas construções urbanas, o ar quente
17
MONTEIRO, C. A.F., Some aspects of the urban climates of tropical south America: the
brazilian contribution. In WMO, p. 166-198, 1986.
18
LOWRY, W. P., Atmospheric Ecology for Designers and Planners. McMinnvile, Peavine
Publications, 1988.
60
ascendente e a concentração de aerossóis ocasionando o crescimento dos núcleos
de condensação, há um aumento de precipitação nas áreas urbanas, em torno de 5
a 10%, conjuntamente com o aumento de granizos (LOMBARDO, 1985).
O clima urbano é diferente do da área rural e o tamanho da diferença pode
ser maior dependendo das condições climáticas, das características urbanas, termo-
físicas e geométricas e das fontes de calor presentes na área. No Hemisfério Norte,
por exemplo, as áreas urbanas anualmente têm uma média de 12% menos radiação
solar, 8% mais nuvens, 14% mais chuva, 10% mais neve e 15% mais tempestades
do que as áreas rurais próximas. A concentração de poluentes urbanos pode ser até
10 vezes mais alta do que na atmosfera ‘limpa’ e a temperatura do ar pode chegar a
ser em média 2ºC mais alta. Os fluxos de calor, umidade e os ventos são
significativamente alterados pela paisagem urbana e o contraste entre o clima
urbano e o clima ‘não perturbado’ é mais intensamente realçado pela adição do calor
e a umidade antropogênicos e a poluição da atmosfera (TAHA, 1997).
As diferenças entre a cidade e o entorno rural ocorrem em duas escalas
diferentes: a urban canopy layer que consiste do ar contido entre os elementos que
formam a rugosidade urbana (definida geralmente pela geometria e localização das
construções) e a urban boundary layer que é a porção da atmosfera que é afetada
pela presença da área urbana, geralmente considerada a partir do nível dos telhados
(WILLIAMSON, 2001).
As temperaturas do ar em áreas urbanas densamente construídas geralmente
são mais altas do que as temperaturas nas áreas rurais, ocasionando sérios
impactos nas demandas de eletricidade para o condicionamento de construções e
na ocorrência de smogs. Santamouris entre outros, em pesquisas de 2001 em 30
cidades e áreas suburbanas próximas a Atenas, encontraram diferenças de
temperatura de até 15ºC e em média de 10ºC (WILLIAMSON, 2001).
Uma ilha de calor pode ocorrer em diferentes escalas, desde ao redor de uma
simples construção, uma pequena proteção vegetal ou uma larga porção de uma
cidade. Dependendo da localização geográfica e das condições climáticas
prevalecentes, a ilha de calor pode beneficiar ou prejudicar os habitantes urbanos e
o uso de energia. Geralmente, quando se fala que, em baixas e médias latitudes, as
ilhas de calor são indesejáveis é porque contribuem com a carga de resfriamento,
desconforto térmico e a poluição do ar, enquanto que em altas latitudes as ilhas de
61
calor são menos problemáticas porque reduzem a quantidade de energia de
aquecimento. Esta é uma generalização, contudo o atual impacto do clima urbano e
das ilhas de calor depende das características do clima local. Uma forma de
indiretamente caracterizar este impacto é examinar os dados de graus-dia para
aquecimento e resfriamento (TAHA, 1997).
Lombardo (2000) faz uma síntese de diversos estudos comparativos entre os
meios urbano e rural (Landsberg, Monteiro, Lowry, Oke etc.), especificando que o
clima urbano resulta de uma modificação do clima local, mas que ainda não é
possível especificar a concentração populacional ou a densidade de edificações que
ocasiona esta mudança; reconhece-se que a urbanização tende a minimizar ou
maximizar as diferenças ocasionadas pela posição geográfica e que comparando o
meio urbano e o rural, depreendeu-se o seguinte (LOMBARDO, 2000):
- as fontes de calor na cidade, resultantes das atividades antropogênicas
adicionam calor ao ambiente natural;
- ao aumento de calor somam-se as alterações de ventilação, de umidade e de
precipitações (tendendo a ser mais freqüentes);
- a impermeabilização do solo e os sistemas de escoamento, removem a água
muito mais rapidamente do meio urbano, diminuindo o efeito de resfriamento
do ar urbano através da evaporação;
- a concentração de material particulado no ar modifica a incidência de energia
radiante do sol, propiciando o aparecimento de nuvens e facilitando a
formação de núcleos de condensação;
- a cidade tem formas mais complexas, geralmente com grandes superfícies
horizontais e verticais, atuando diferentemente sobre a radiação solar e o
regime de ventos;
- os materiais constituintes das superfícies das cidades geralmente são bons
condutores de calor e possuem boa capacidade térmica, contribuindo para o
aumento das temperaturas;
- a transformação mais representativa se refere à alteração da composição
atmosférica, resultando, na maior parte das vezes, em condições adversas.
62
4.4 SUSTENTABILIDADE AMBIENTAL E CLIMA
O termo desenvolvimento sustentável ganhou destaque nas discussões
ambientais a partir da realização do Relatório da Comissão Mundial da ONU sobre
Meio Ambiente e Desenvolvimento “Nosso Futuro Comum”, em 1987. Refere-se às
preocupações em garantir “o suprimento das necessidades da população atual, sem
hipotecar o suprimento das necessidades das gerações futuras” (Comissão Mundial
sobre Meio Ambiente e Desenvolvimento, 1988, p. 9).
Os projetos arquitetônicos e urbanísticos podem contribuir muito na
sustentabilidade global, pois são responsáveis por produtos de grande escala
(edifícios, cidades), sendo bastante representativos os ganhos ambientais ao se
mostrarem dispostos a encontrar soluções que minimizem os impactos ambientais. A
cidade, como presença física, afeta o clima, mas muito pouco se sabe sobre os
graus dessa influência e suas relações. Por isso, há que se incentivar medidas que
tentem diminuir pelo menos os problemas ambientais mais conhecidos.
Como lembra Carvalho (1983), é possível economizar energia mediante o
emprego de materiais de construção menos consumidores e a realização de projetos
arquitetônicos que utilizem iluminação e ventilação naturais, incluindo projetos
paisagísticos que criem micro-climas mais amenos.
Um clima urbano que ofereça maior conforto térmico poderá permitir maior
eficiência energética nos edifícios, racionalização dos recursos naturais, facilitará a
dispersão dos poluentes, com menores riscos ao conforto e à saúde da população.
A utilização dos princípios bioclimáticos no desenho urbano é importante pois ajuda
a promover o
desenvolvimento sustentável, pelo uso de recursos renováveis para a
melhoria da qualidade de vida no meio urbano
(DUMKE e KRÜGER, 2005).
Os projetos de arquitetura, em sua maior parte, são pautados por grande
empirismo nas respostas dadas às questões de conforto térmico, por vários motivos:
falta de acesso a documentações técnicas que auxiliem no projeto; carência de
currículos mais extensos para tratar as questões de conforto nas faculdades de
arquitetura; aumento da complexidade do projeto, com a criação de muitas novas
tecnologias, que não foram ainda suficientemente testadas; prazos muito exíguos
para elaboração dos projetos etc.
63
Em Curitiba, cidade em que foram coletadas as medições de temperatura,
outro aspecto da questão cultural é colocado: a construção de uma imagem
ecológica e de qualidade urbana que mascara a situação real. A construção de mitos
em torno da cidade de Curitiba vem desde a década de 70 quando se tentava
“vender” a idéia de “cidade modelo” e “cidade planejada”. Nos anos 90, trocou-se o
slogan para “capital da qualidade de vida” e “capital ecológica” e, ultimamente,
veicula-se a de “capital social”. Contudo, por causa de seu grande crescimento,
Curitiba, como a maioria das grandes cidades, não consegue gerir a maior parte de
seus problemas ambientais, como o excesso de resíduos urbanos e a poluição dos
mananciais de água, por exemplo. Programas ambientais como a separação e a
reciclagem do lixo e a criação de parques urbanos foram desenvolvidos para
conseguir lidar com situações que se tornavam paulatinamente impraticáveis
(DUMKE e KRUGER, 2005).
O adensamento urbano de Curitiba, tem ocorrido conjuntamente com o
grande crescimento populacional do Município, um dos maiores entre as capitais
brasileiras, desde a década de 70. Este tem contribuído para a verticalização de
seus Eixos Estruturais, as principais vias de circulação da cidade, saindo da região
central em direções opostas. Esta conformação urbana provavelmente tem
dificultado a dispersão de poluentes, contribuindo para episódios de má qualidade
do ar na cidade (DANNI-OLIVEIRA, 2000).
Diante do exposto, somente uma equipe de especialistas integrados numa
análise multidisciplinar poderá desenvolver um planejamento urbano que considere
os aspectos do clima urbano, sem descuidar de outras análises importantes sobre o
tecido urbano, sua população, formas de ocupação, políticas urbanas etc.
64
5 METODOLOGIA E PROCEDIMENTOS PARA COMPARAÇÃO DA FORMA
URBANA COM A TEMPERATURA E O CONSUMO DE ENERGIA
Uma das intenções desta pesquisa foi a avaliação e descrição de métodos
que analisassem as interações entre a forma urbana, a temperatura e o consumo de
energia. Estudos como este poderão contribuir para a criação de ferramentas de
planejamento urbano que considerem as condições climáticas como fatores
determinantes de suas estratégias de atuação.
Na tentativa de contribuir efetivamente com o avanço do conhecimento e, em
última instância, com o desenvolvimento social, escolheu-se continuar os estudos
sobre climatologia urbana, área muito importante para a sustentabilidade ambiental.
Rossi (2004) realizou estudos nesta área, atualizando o ano climático de Curitiba e
propondo um método para avaliar as influências da configuração urbana nas
temperaturas externas medidas em diferentes localidades de Curitiba. Dando
continuidade a esse método, propôs-se a análise de outros parâmetros urbanos na
tentativa de melhoria dos resultados anteriores. Além disso, utilizaram-se outros 3
métodos para a avaliação do consumo de energia, adotando o mesmo conjunto de
dados de temperaturas externas, coletado por Rossi (2004).
Os métodos utilizados nessa pesquisa podem ser considerados hipotético-
dedutivos, pois tinham como objetivo a demonstração científica de algumas
suposições. Segundo Lakatos e Marconi (2000) o método hipotético-dedutivo
procura preencher uma lacuna do conhecimento acadêmico (no caso, o melhor
entendimento das relações entre a forma urbana e as medidas de temperatura),
formula hipóteses (tais como, a escolha das características urbanas capazes de
influenciar o aumento de temperatura) e através do processo de inferência dedutiva,
avalia as afirmações colocadas pelas hipóteses. Os dados utilizados são
quantitativos, pois são expressos em medidas de temperatura e características
físicas de sistemas construtivos. A figura 10 apresenta um diagrama explicativo dos
métodos que foram aplicados nesse estudo e como se relacionaram com os
conjuntos de dados utilizados em cada um dos métodos propostos nessa pesquisa.
65
FIGURA 10 - DIAGRAMA EXPLICATIVO DOS MÉTODOS E DADOS UTILIZADOS
NA PESQUISA
Paramétrico
Consumo
energia
Métodos
Número de
pavimentos
Simulação
COMFIE
Equações
Preditivas
Fator
Variação
Temp. Int.
Dados
Albedo
Fotos
entorno
Levantamentos
in loco
Características
sistemas construtivos
Temperaturas
6 localidades
Temp.
internas
FONTE: Pesquisa
O primeiro método, designado na figura 10 como “Paramétrico”, propôs o
aprofundamento do método proposto por Rossi (2004), a partir da inclusão de dois
parâmetros: albedo e número de pavimentos do entorno. O albedo foi obtido por
meio de registros fotográficos e o número de pavimentos através de levantamentos
nos próprios locais. No capítulo 6, estes procedimentos serão apresentados mais
detalhadamente.
Na segunda parte da pesquisa foram empregados 3 métodos para avaliação
do consumo de energia em edificações. Todos eles utilizaram o conjunto de dados
de temperaturas externas coletados por Rossi (2004) e os dados dos sistemas
construtivos da Vila Tecnológica de Curitiba apresentados por Dumke (2002).
O uso de diferentes métodos objetivou a compilação desses num mesmo
estudo para facilitar a comparação de seus resultados e dos procedimentos
66
requeridos para cada um destes, tais como dados e instrumentos necessários,
dificuldades, pontos fortes e fracos, possibilidades de utilização etc.
No método “Fator de Variação da Temperatura Interna” foi utilizado o método
de cálculo proposto por Szokolay (1987) e descrito por Dornelles e Roriz (2003), que
apresenta os efeitos da inércia térmica dos materiais sobre o desempenho térmico e
a eficiência energética em edificações.
No método das “Equações Preditivas” utilizou-se as equações geradas por
Fernandes (2005) para 3 moradias da Vila Tecnológica de Curitiba. A partir dessas
pode-se calcular os graus-dia
19
para aquecimento ou resfriamento no interior dos
sistemas construtivos e os graus de conforto nesses mesmos sistemas construtivos,
segundo a metodologia do Instituto de Pesquisas Tecnológicas - IPT.
Por fim, realizaram-se estimativas de temperaturas horárias, através de
simulação das condições internas com o software COMFIE, para um dos sistemas
construtivos anteriormente analisados, o Kürten, feito de madeira industrializada.
No item 5.1 será descrito o método desenvolvido por Rossi (2004) pois, como
já foi dito, este foi o ponto de partida do presente estudo. Além disso, é fundamental
explicitar a maneira como os dados de temperatura externa, utilizados nesta
pesquisa, foram coletados.
5.1 DESCRIÇÃO DO MÉTODO PARAMÉTRICO DE AVALIAÇÃO DA
INFLUÊNCIA DA FORMA URBANA NAS TEMPERATURAS LOCAIS
Existe uma grande variedade de metodologias e equipamentos de medição
ou monitoramento sendo aplicados nos estudos urbanos. Os métodos empregados
na caracterização dos micro-climas urbanos são diversos. Podem ser divididos em 2
tipos: conceituais, provenientes de modelos de balanço de energia, e
paramétricos, do estabelecimento de correlações entre a temperatura do ar e as
condições de uso e ocupação do solo observados em levantamentos. Os trabalhos
produzidos por Oke e seus colaboradores (OKE, 1981,1987 e 1988; VOOGT e OKE,
1997 e 2003, entre outros) desde a década de 1980, podem ser classificados como
conceituais. Estes requerem uma grande quantidade de dados, um instrumental
bastante sofisticado, além de uma sólida base conceitual. Assis (2000) empregou
19
Graus-dia é o somatório das temperaturas que estão fora de uma faixa de temperaturas
consideradas como de conforto, calculado a partir das temperaturas médias diárias.
67
este tipo de abordagem, contudo apenas no estudo de partes da cidade, por causa
da complexidade envolvida.
Nas análises paramétricas, caracteriza-se a distribuição do clima intra-urbano
em função de parâmetros de uso e ocupação do solo. Os modelos conceituais são
empregados para validar os resultados obtidos, que podem ser qualitativos ou
quantitativos (FARIA e MENDES, 2004).
Rossi (2004) utilizou método paramétrico, a partir de dados quantitativos,
estudando as relações entre a ocupação do solo e as diferenças de temperatura
encontradas em diferentes localidades de Curitiba. A intenção deste método foi
avaliar a variação da temperatura local em função da ocupação do solo.
Para possibilitar a padronização das medições, escolheu-se um conjunto de
construções que também fosse padronizado: os Faróis do Saber, mostrado na figura
11. Estes também foram escolhidos por serem construções de fácil acesso e por
oferecerem maior segurança aos equipamentos de medição.
FIGURA 11 - FAROL DO SABER
FONTE: www.curitiba-parana.com
As medições foram realizadas com o auxílio de aparelhos HOBO H8
RH/Temp instalados a 10m de altura (nas torres dos Faróis), nas fachadas externas
Sul, revestidos com uma folha de alumínio, evitando-se os ganhos excessivos de
calor (radiação de onda longa). Depois de calibrados, os aparelhos foram
programados para medir a temperatura e a umidade relativa a cada 15 minutos,
sendo os resultados integrados para uma hora.
68
Após a obtenção das temperaturas do período estudado, foram obtidas as
médias, mínimas e máximas diárias para cada localidade e suas respectivas médias
do período. Também se utilizou os dados da Estação Meteorológica do Sistema
Meteorológico do Paraná – SIMEPAR, como ponto de referência.
Para a análise dos dados, usaram-se os valores médios das temperaturas
médias, mínimas e máximas do período assim como a diferença entre o ponto de
referência e cada localidade - o Delta T. Também se obteve as altitudes e as
coordenadas geográficas, em UTM – Projeção Universal Transversa de Mercartor,
de cada local de medição, através de um aparelho GPS Garmin 72 e do software
GPS TrackMaker versão 11.8.
A partir das medições de temperatura, partiu-se para a análise da ocupação
do solo. Esta foi feita de duas formas:
• a primeira se efetuou no próprio momento de instalação dos aparelhos de
medição nos Faróis do Saber, observando-se as características dos locais (a
arborização e o tipo de pavimentação das vias, a densidade de edificações e
sua tipologia e a densidade do tráfego).
• a segunda baseou-se no levantamento das porcentagens dos diferentes tipos
de ocupação de cada área, obtidas através do tratamento de fotos aéreas na
escala 1:8000, tiradas entre 1999 e 2000.
Essa análise de ocupação do solo foi feita através de procedimentos que
podem ser descritos em algumas etapas:
1. Foi feito o geo-referenciamento das fotos aéreas através do software Arc Gis,
versão 8.1, 2001, para que ficassem com escala e orientação corretas.
2. Para fazer a vetorização das mesmas, foi utilizado o software AutoCad.
3. Os locais de estudo foram divididos em 5 parâmetros de ocupação: área de
água (piscinas, rios, córregos e lagos), área construída, área livre (gramados,
plantações e terra), área pavimentada (área impermeabilizada) e área verde
(matas e bosques).
A partir destes dois conjuntos de dados: temperaturas e porcentagens das
características de ocupação do solo, foram feitas as análises de regressão linear
simples
20
. Estas análises foram realizadas através de tabelas (com as porcentagens
20
A regressão “descreve as relações entre duas variáveis com o auxílio da equação e do
gráfico de uma linha reta, chamada reta de regressão” (TRIOLA, 1999, p. 234).
69
de ocupação e altitude de cada localidade e os dados médios das temperaturas
médias, mínimas e máximas) montadas no aplicativo Excel.
Baseados nestas tabelas, foram montados gráficos de dispersão, de
regressão linear, obtendo-se assim a equação da reta
21
e o R-quadrado
22
para cada
categoria de ocupação e para a altitude. A análise do R-quadrado demonstrou quais
categorias possuíam maior influência na variação das temperaturas. Também foi
feita a análise de regressão para os Delta Ts, representados pela diferença entre as
médias das temperaturas de cada localidade e as médias das temperaturas do
ponto de referência na estação meteorológica do SIMEPAR. Neste caso, foi possível
estabelecer comparações entre localidades monitoradas em 2 anos distintos, 2002 e
2003.
Os resultados das análises obtidos por Rossi (2004) apontaram correlações
fracas, na maior parte das categorias analisadas. Pode-se dizer que, em geral, não
se verificou relação direta entre a ocupação do solo e a temperatura local. Apesar de
ainda haver muito a aprimorar neste método para se conseguir obter resultados
satisfatórios, deve-se considerar suas contribuições em relação aos procedimentos
adotados. Além disso, estas análises iniciais propiciaram o presente estudo.
Contudo, a partir da apreciação das características dos bairros, em relação às
temperaturas encontradas, foram feitas algumas considerações para a área de
influência 49000m
2
, que foi utilizada nessa pesquisa. Apesar de Cajuru ter
apresentado uma das maiores taxas de ocupação, também possui a maior
porcentagem de área livre e a menor área pavimentada o que deve estar
relacionado às baixas temperaturas encontradas. Contudo, São Lourenço, que
possui a menor área construída e uma das maiores taxas de área livre, registrou em
muitos períodos, as maiores temperaturas. Nesta área de influência, as taxas de
área verde foram baixas em todas as localidades. Quanto às áreas pavimentadas,
os maiores valores situaram-se em Santa Felicidade, seguida por Fazendinha. Na
primeira, as temperaturas registradas são intermediárias, e na segunda, situou-se
entre as mais baixas.
21
Esta equação descreve a relação matemática obtida por meio de análise de regressão
linear simples entre duas variáveis (TRIOLA, 1999).
22
O valor do R-quadrado, também conhecido como coeficiente de determinação, “é o valor
da variação de y que é explicado pela reta de regressão” (TRIOLA, 1999, p. 251).
70
Um dos motivos possíveis para a não obtenção de correlações mais fortes
pode ter sido a altura dos pontos de medição, 10m, enquanto a literatura recomenda
1,5m. Outro motivo foi a ausência de dados de direção e velocidade do vento,
importantes em medições a 10m de altura. Também seria importante o
monitoramento de outras variáveis, como a radiação solar, os índices de poluição do
ar e medidas de rugosidade das superfícies do entorno.
A partir das observações anteriores, para dar continuidade à pesquisa
desenvolvida por Rossi (2004), pretendia-se fazer novas medições de temperatura,
na altura de 1,5m do solo, porém não havia aparelhos HOBO disponíveis no período
em que seria possível a realização das medições de temperatura. Optou-se, então,
pela inserção de outros parâmetros de comparação: o albedo e o número de
pavimentos das construções do entorno, possibilitando a obtenção de informações
climáticas relacionadas aos fluxos verticais de energia térmica (vide capítulo 4). No
capítulo 6 será descrito como foi feita a inserção desses parâmetros no método
proposto por Rossi (2004), através do “Método Paramétrico para Avaliação da
Influência da Altura dos Edifícios e do Albedo das Superfícies do Entorno nas
Temperaturas Locais”.
5.2 DADOS DE TEMPERATURA EXTERNA UTILIZADOS NESSA PESQUISA
Como mostra a figura 9, todos os métodos empregados nesta pesquisa
utilizaram o mesmo conjunto de dados de temperaturas externas para realizar as
comparações. Estes dados de temperatura foram coletados por Rossi (2004), nas
torres dos Faróis do Saber, de acordo com os procedimentos descritos no item
anterior.
Rossi (2004) escolheu realizar o monitoramento de temperaturas no período
de inverno, pois esse é o período em que se encontra a maior quantidade de
temperaturas fora da zona de conforto térmico para a cidade em estudo, Curitiba.
Foram monitorados os meses de junho e julho, dos anos de 2002 e 2003. A
presente pesquisa não utilizou as medições realizadas em 2003, pois neste ano
houve chuva de granizo que pode ter prejudicado a confiabilidade dos dados de
temperatura medidos.
71
As medições das temperaturas externas do ano de 2002 aconteceram entre
20 de junho e 18 de julho, perfazendo um total de 29 dias consecutivos. O aparelho
de medição (HOBO) foi regulado para medir a temperatura a cada 15 minutos,
durante 24 horas. Porém, esta pesquisa utilizou dados horários, que foram obtidos
através do processo de cálculo matemático de integração.
As condições sinóticas onde se verificam os sistemas climáticos atuantes
para o período em estudo, aparecem na tabela 6. A análise das condições sinóticas
serviu para facilitar a determinação dos períodos estáveis e dos dias médios,
utilizados no método do “Fator de Variação das Temperaturas Internas”. Neste
método foram escolhidos dias que apresentaram condições sinóticas de Massa
Tropical Atlântica (TA) e de Frente Fria Pré-frontal Atlântica (PRE).
TABELA 6 - CONDIÇÕES SINÓTICAS PARA OS DIAS 20 JUN A 18 JUL,
MEDIÇÕES DE TEMPERATURAS EXTERNAS
20/06/02
PA
04/07/02
TA
21/06/02
PRE
05/07/02
PRE
22/06/02
FPA
06/07/02
PRE
23/06/02
PA t
07/07/02
FPA
24/06/02
PA t
08/07/02
PA t
25/06/02 PA t 09/07/02 PA t
26/06/02 PA 10/07/02 PA
27/06/02 PA 11/07/02 PA
28/06/02
TA
12/07/02
FPA
29/06/02
PRE
13/07/02
PA t
30/06/02
PRE
14/07/02
PA t
01/07/02
PRE
15/07/02
PA t
02/07/02
TA
16/07/02
PA
03/07/02
TA
17/07/02
PA
18/07/02
PA
FONTE: adaptado de Rossi (2004)
NOTA: PA - Massa Polar Atlântica
PRE - Pré-frontal
FPA - Frente Polar Atlântica
PA t - Massa Polar Atlântica tropicalizada
TA - Massa Tropical Atlântica
72
FIGURA 12 - MONITORAMENTO 2002 E 2003 -15 LOCALIDADES
FONTE: Rossi (2004)
A figura 12 mostra as 15 localidades monitoradas por Rossi (2004), dentro da
cidade de Curitiba. O mapa possui as divisões dos bairros desta cidade. Notar que
todos os Faróis do Saber se localizam em bairros residenciais, pouco verticalizados,
distantes das áreas centrais.
As localidades utilizadas nesse método foram: Bairro Alto, Cajuru,
Fazendinha, Portão, Santa Felicidade e São Lourenço. A localidade São Brás foi
excluída desse estudo pois as fotos tiradas nesta localidade saíram do padrão
observado nas outras localidades. Isto se deveu porque o guarda-corpo do mirante
deste Farol do Saber era diferente (bem mais alto) que os das outras localidades,
impedindo o posicionamento da máquina fotográfica com o mesmo ângulo que para
as outras localidades. Para facilitar as comparações entre os métodos, preferiu-se,
posteriormente, excluir esta localidade de todos os métodos. Assim, todos utilizaram
os dados de temperatura externa das mesmas 6 localidades.
A presente pesquisa utilizou somente as medidas horárias de temperatura
externa das localidades monitoradas em 2002, conforme a tabela 7, que também
73
mostra as altitudes de cada localidade e os resultados de ocupação para uma área
de influência de 49.000m
2
, que corresponde a um raio de abrangência de 125m.
TABELA 7 - CARACTERÍSTICAS DAS LOCALIDADES MONITORADAS EM 2002
% área Localidades Altitude % área % área % área
(m)
construída
verde pavim. livre
Bairro Alto 930 19,4 2,70 40,58 30,70
Cajuru 923
923
24,51 0
6,49
24,17
43,33
51,32
24,42 Fazendinha
Sta Felicidade
São Lourenço
25,76
Portão 932 22,23 11,10 31,2 35,47
992 13,24 0 47,15 39,61
993 13,2 17,49 26,88 42,43
FONTE: elaborada a partir de dados de Rossi (2004)
Para Pa trico Av o da ênc Altura dos
Temperaturas Locais” foram
utilizad
6 localidades de Curitiba,
ou seja
o “Método ramé para aliaçã Influ ia da
Edifícios e do Albedo das Superfícies do Entorno nas
os os valores médios das temperaturas mínimas, médias e máximas
considerando todo o período de medições de temperatura externas realizado por
Rossi (2004). Isto foi feito através da análise das temperaturas mínimas diárias
medidas, à procura dos dias em que se verificavam as maiores correlações entre
mínimas em cada ponto e padrões de ocupação. Foram escolhidos os dias 7, 8 e 9
de julho, que apresentavam as seguintes condições sinóticas: FPA, Pat e Pat (FPA -
Frente Polar Atlântica, Pat - Massa Polar Atlântica Tropicalizada) a partir dos quais
foram obtidos os dias médios das temperaturas externas.
No método do “Fator de Variação das Temperaturas Internas” trabalhou-se
dados horários dos dias representativos de cada uma das
, aqueles dias que apresentaram condições climáticas mais estáveis. Isto foi
feito analisando o gráfico de todas as temperaturas medidas, à procura de padrões
de temperatura. Depois de definidos os dias que tiveram as temperaturas menos
atípicas, calcularam-se as médias de suas temperaturas, gerando dias médios. Os
dias escolhidos foram 28, 29 e 30 de junho, que apresentaram as condições
sinóticas: TA, PRE e PRE (TA - Massa Tropical Atlântica, PRE - Frente Fria Polar
Atlântica). A figura 13 mostra o gráfico das temperaturas obtidas neste período.
74
FIGURA 13 - TEMPERATURAS EXTERNAS - 28, 29 E 30 JUN 2002
5,00
7,00
9,00
11,00
13,00
15,00
17,00
19,00
21,00
23,00
25,00
27,00
29,00
31,00
33,00
1
4
7
10
13
16
19
22
25
28
31
34
37
40
43
46
49
52
55
58
61
64
67
70
horas
t (ºC)
Bairro Alto
São Lourenço
Cajuru
Fazendinha
Sta Felicidade
Portão
FONTE: Pesquisa
No método das “Equações Preditivas da Temperatura Interna” calculou-se as
médias das temperaturas mínimas, médias e máximas diárias do período
considerado (20 junho a 18 de julho). Trabalhou-se então, com um conjunto de 29
valores, um por dia, para cada categoria de temperatura analisada. Como estes não
são dados horários, mas sim as médias dos dias, seria impossível fazer um gráfico
mostrando a configuração da temperatura durante as horas do dia.
Na simulação com o software COMFIE foram utilizados os dados horários de
7 dias consecutivos, de 10 a 16 de julho de 2002, totalizando um conjunto de 168
valores de temperatura. A figura 14 mostra o gráfico referente a configuração, no
tempo, desses valores de temperatura. No primeiro dia a temperatura variou entre
5ºC e 25ºC. Nos segundo e terceiro dias, a temperatura permaneceu mais amena,
variando entre 10ºC e 18ºC, aproximadamente. Nos últimos 4 dias as temperaturas
alcançam as maiores amplitudes térmicas do período, chegando a variar entre
aproximadamente 0ºC e 35ºC. Nota-se também, que nesse período não houve muita
variação entre as diferentes temperaturas medidas nas 6 localidades, exceção
somente para o Bairro Alto, que registrou temperaturas bem mais altas que as dos
outros bairros, nos últimos 4 dias.
75
FIGURA 14 - TEMPERATURAS EXTERNAS HORÁRIAS ENTRE OS DIAS 10 JUL
E 16 JUL DE 2002
0
5
10
15
20
25
30
35
1
6
11
16
21
26
31
36
41
46
51
56
61
66
71
76
81
86
91
96
101
106
111
116
121
126
131
136
141
146
151
156
161
166
horas
t (
o
C)
Bairro Alto São Lourenço Cajuru Fazendinha Sta Felicidade Portão
FONTE: Pesquisa
5.3 CARACTERÍSTICAS DOS SISTEMAS CONSTRUTIVOS UTILIZADOS NOS
MÉTODOS DE AVALIAÇÃO DO CONSUMO DE ENERGIA
Nos 3 métodos de avaliação do consumo de energia foram utilizados dados
referentes a sistemas construtivos da Vila Tecnológica de Curitiba - VTC, que possui
120 casas de diferentes sistemas construtivos, sendo 100 ocupadas por famílias de
baixa renda e 20 destinadas à visitação pública. Foi a primeira a ser construída no
Brasil, em 1997, fazendo parte de um programa nacional que visava atender à
demanda de moradia, com maior qualidade e menor custo (DUMKE, 2002).
Dumke (2002) fez medições de temperatura e umidade relativa no inverno e
no verão, de 15 em 15 minutos; sendo monitoradas 591 horas (cerca de 24 dias)
entre 9 de julho e 3 de agosto de 2000 e 690 horas (29 dias aproximadamente) entre
12 de dezembro de 2000 e 10 de janeiro de 2001. Foram utilizados sensores do tipo
HOBO-TEMP e HOBO-RH-TEMP (Data Loggers da Onset Computer Corporation),
instalados a uma altura de 2,20m do piso, num ponto central das moradias. Além
das medições em 18 diferentes sistemas construtivos, realizaram-se medições de
76
temperatura externa, através de dois sensores instalados sob o beiral de uma das
habitações, na fachada sudeste.
Para a aplicação do Método do “Fator de Variação da Temperatura Interna”
escolheu-se três sistemas construtivos: Andrade Gutierrez, Cohab-PA e Kürten.
Os dois primeiros apresentaram, respectivamente, o melhor e o pior desempenho
térmico em termos de porcentagens de horas na zona de conforto para o período de
inverno, na comparação com as demais moradias monitoradas por Dumke (2002). A
escolha do sistema Kürten se deve ao material utilizado nas paredes ser diverso dos
utilizados nas outras duas, conforme mostra a tabela 8. Outro fator que motivou a
escolha desses 3 sistemas construtivos foi terem apresentado bons resultados na
aplicação do método das “Equações Preditivas”.
TABELA 8 -CARACTERÍSTICAS DAS TIPOLOGIAS CONSTRUTIVAS
Características Andrade Gutierrez Cohab - PA Kürten
Material paredes Blocos solo-cimento Blocos cerâmicos sem
argamassa
Painéis de madeira
industrializada
Espessura paredes 11 cm 10,5 cm e 11,3 cm
(fachada Nordeste)
2,2 cm
Área total 36,60 m
2
31,00 m
2
50,00 m
2
Transmitância paredes 3,18 W/m
2
ºC 2,55 W/m
2
ºC 3,31 W/m
2
ºC
Transmitância coberturas
(perdas)
2,80 W/m
2
ºC 3,75 W/m
2
ºC 2,80 W/m
2
ºC
Área ventilação (total) 5,4 m
2
4,6 m
2
5,6 m
2
Fluxo de ar 0,33 m
3
/s 0,26 m
3
/s 0,26 m
3
/s
FONTE: dados extraídos de Dumke (2002)
O sistema construtivo Andrade Gutierrez foi construído em alvenaria de
blocos vazados de solo-cimento intertravados e encaixados, sem argamassa de
assentamento e sem revestimento. Apenas externamente foi aplicado um
impermeabilizante, verniz 100% acrílico, ficando as paredes na cor natural dos tijolos
(terracota). As esquadrias são metálicas, pintadas de azul escuro, de abrir, com
vidro de 3 mm, voltadas para as faces Sudeste, Sudoeste e Noroeste. As janelas do
banheiro e da cozinha são basculantes, voltadas para Sudeste. Há duas portas
externas de chapas dobradas, nas fachadas Noroeste e Sudeste. O piso é de
cimento alisado e queimado nas áreas molhadas sobre contra-piso de concreto
simples de 5 cm de espessura. O ático não é ventilado, com forro de lambril de
77
Pinho e telhas cerâmicas (francesas). No anexo 1 são apresentados planta, detalhe
e fotos do sistema construtivo Andrade Gutierrez.
O sistema construtivo Cohab-PA caracteriza-se pelo uso de blocos cerâmicos
intertravados, sem a utilização de argamassa de assentamento. As paredes são
constituídas de tijolos cerâmicos vazados (20x20x10cm) com furos no sentido
vertical, apoiadas em pilares localizados nos cantos da casa. Existe uma cinta de
amarração de concreto de 10x15cm sobre a última fiada de tijolos. Foi aplicado
reboco internamente e na fachada Nordeste. Possui uma janela de abrir de madeira,
em duas folhas, coberta pela varanda e com pouca área de vidro. As outras
aberturas são basculantes, de perfis de ferro e estão localizadas nas fachadas
Sudeste e Sudoeste. O piso é cerâmico assentado sobre camada impermeável de
concreto ciclópico. O forro é de lambril de Pinho de 1cm, com tesouras de madeira.
O ático é ventilado, possui altura média de 83cm com ventilação de 10cm, em toda
extensão e a cobertura é de telhas cerâmicas em sua cor natural. No anexo 2
aparecem a planta, detalhe e fotos do sistema construtivo Cohab-PA.
O sistema construtivo Kürten possui paredes de painéis de madeira tratadas
por sistema auto-clave, de pinus de 22x80mm, estruturados em montantes de
40x70mm, com sistema de encaixe tipo macho e fêmea. A cobertura possui duas
águas, composta de tesouras em madeira de pinus coberta com telha cerâmica tipo
francesa com 13mm de espessura, o forro de madeira tem espessura de 1cm. O
piso é de concreto alisado sobre lastro de concreto de 5 cm e as janelas são
basculantes de ferro tipo cantoneira com vidro de 2 cm de espessura. Na fachada
principal, voltada para Norte, existe uma pequena varanda que sombreia a porta de
entrada. As janelas dos outros cômodos são voltadas para Leste e Oeste. No anexo
3 são apresentados planta, detalhe e fotos do sistema construtivo Kürten.
78
6 MÉTODO PARAMÉTRICO DE AVALIAÇÃO DA INFLUÊNCIA DO ALBEDO E
DO NÚMERO DE PAVIMENTOS DOS EDIFÍCIOS NAS MEDIDAS DE
TEMPERATURA LOCAIS
Esta pesquisa, procurando aprofundar a análise dos parâmetros de ocupação
urbana relacionados aos diferentes micro-climas na cidade, incluiu parâmetros de
comparação referentes ao número de pavimentos dos edifícios e aos albedos das
superfícies do entorno dos pontos de medição.
A intenção quanto à inclusão do parâmetro “Número de Pavimentos” era
verificar se era possível relacionar as diferenças de temperaturas medidas às
diferentes densidades urbanas. Como já foi apresentado, as áreas densamente
construídas geralmente possuem maiores temperaturas que as do entorno rural.
O parâmetro “Albedo” foi escolhido porque tem atuação importante nas
diferenças de temperatura das áreas urbanas. O albedo é uma propriedade física
dos materiais de que são feitos os edifícios e outros equipamentos urbanos, as
diferentes coberturas do solo e as áreas vegetadas. É uma variável adimensional
característica das superfícies refletoras relacionada à radiação de onda curta
refletida por estas. Quanto maior o seu valor, maior a sua capacidade de refletir a
radiação recebida (LAMBERTS et al., 1997).
Para a análise do efeito do “Número de Pavimentos”, subdividiu-se a área
construída, separando-a em: sem ocupação; edificações térreas; 2 pavimentos e 3
pavimentos ou mais. O último parâmetro “3 pavimentos ou mais” incluiu 3, 4, 5 e 6
pavimentos, pois a porcentagem de ocupação com estes números de pavimentos
era muito baixa e não apareceu em todas as localidades.
A atualização das plantas que foram geradas por Rossi (2004) foi feita através
da comparação com as construções existentes, por meio de levantamentos in loco.
Para o cálculo das porcentagens das áreas de cada ocupação, foi utilizado o
software Arc View.
As figuras 15, 16, 17, 18, 19 e 20 mostram as imagens geradas no programa
Arc View, a partir do arquivo atualizado do Auto Cad, para uma área de influência de
49.000m
2
ao redor de cada Farol do Saber, considerando a divisão da área
construída por número de pavimentos.
79
FIGURA 15 - NÚMERO DE PAVIMENTOS – BAIRRO ALTO
FONTE: adaptado e complementado de Rossi (2004)
FIGURA 16 – NÚMERO DE PAVIMENTOS – CAJURU
FONTE: adaptado e complementado de Rossi (2004)
80
FIGURA 17 – NÚMERO DE PAVIMENTOS – FAZENDINHA
FONTE: adaptado e complementado de Rossi (2004)
FIGURA 18 – NÚMERO DE PAVIMENTOS – PORTÃO
FONTE: adaptado e complementado de Rossi (2004)
81
FIGURA 19 – NÚMERO DE PAVIMENTOS – SANTA FELICIDADE
FONTE: adaptado e complementado de Rossi (2004)
FIGURA 20 – NÚMERO DE PAVIMENTOS – SÃO LOURENÇO
FONTE: adaptado e complementado de Rossi (2004)
82
Para a análise do “Albedo” do entorno dos Faróis do Saber foram feitos
levantamentos complementares com fotos digitais do entorno dos locais de medição,
para identificar o albedo das superfícies mais próximas. Utilizou-se uma máquina
digital Cyber Shot da Sony Corporation, configuração DSC-P73/93. As fotos foram
tiradas a partir dos mirantes dos Faróis do Saber, a aproximadamente 10m de altura.
O posicionamento da máquina fotográfica foi feito com um tripé, fixando o mesmo
ângulo para todas as fotos, a partir de uma linha imaginária que tangenciava os
guarda-corpos dos mirantes, direcionada para baixo. Estas fotos foram tiradas logo
após o pôr-do-sol ou em dias nublados para que as cores das superfícies ficassem
mais destacadas e para que as sombras não prejudicassem os levantamentos.
As fotos foram “montadas” no Corel Draw, gerando uma imagem única para o
entorno de cada Farol do Saber, de formato circular. Esta imagem foi então
exportada para o Auto Cad, onde se delimitou os parâmetros que foram utilizados
para medir o albedo das superfícies dos entornos. Estes limites foram padronizados
para todas as fotos, a partir de 2 circunferências previamente desenhadas no Auto
Cad, gerando imagens do mesmo tamanho para todas as localidades. Não foram
medidas áreas reais dos objetos, mas as áreas das cores das superfícies visíveis a
partir dos ângulos onde se posicionava a máquina fotográfica. O posicionamento da
máquina fotográfica se aproximou o máximo possível da posição onde haviam sido
instalados os aparelhos de medição de temperatura (HOBOs).
Para a adoção dos parâmetros de albedo, consideraram-se os valores
numéricos médios de algumas categorias de albedo encontrados em OKE (1978). A
tabela 9 mostra os parâmetros de albedos adotados, diretamente relacionados às
figuras obtidas através das foto-montagens de cada uma das 6 localidades.
TABELA 9 - PARÂMETROS DE ALBEDOS
Parâmetros Albedos
Cores claras 0,70
Cores médias 0,25
Mistura de cores 0,15
Cores escuras 0,02
FONTE: adaptada de OKE (1978)
As figuras a seguir, numeradas de 21 a 32, mostram as foto-montagens para
cada Farol do Saber acompanhadas das imagens geradas no software Arc View.
83
FIGURA 21 - FOTO-MONTAGEM - FAROL DO SABER BAIRRO ALTO
FONTE: Pesquisa
FIGURA 22 – ALBEDOS DO ENTORNO DO FAROL DO SABER BAIRRO ALTO
FONTE: Pesquisa
84
FIGURA 23 - FOTO-MONTAGEM - FAROL DO SABER CAJURU
FONTE: Pesquisa
FIGURA 24 – ALBEDOS DO ENTORNO DO FAROL DO SABER CAJURU
FONTE: Pesquisa
85
FIGURA 25 - FOTO-MONTAGEM - FAROL DO SABER FAZENDINHA
FONTE: Pesquisa
FIGURA 26 – ALBEDOS DO ENTORNO DO FAROL DO SABER FAZENDINHA
FONTE: Pesquisa
86
FIGURA 27 - FOTO-MONTAGEM - FAROL DO SABER PORTÃO
FONTE: Pesquisa
FIGURA 28 - ALBEDOS DO ENTORNO DO FAROL DO SABER PORTÃO
FONTE: Pesquisa
87
FIGURA 29 - FOTO-MONTAGEM - FAROL DO SABER SANTA FELICIDADE
FONTE: Pesquisa
FIGURA 30 - ALBEDOS DO ENTORNO DO FAROL DO SABER SANTA
FELICIDADE
FONTE: Pesquisa
88
FIGURA 31 - FOTO-MONTAGEM - FAROL DO SABER SÃO LOURENÇO
FONTE: Pesquisa
FIGURA 32 – ALBEDOS DO ENTORNO DO FAROL DO SABER SÃO LOURENÇO
FONTE: Pesquisa
89
As imagens do programa Auto Cad não aparecem aqui porque são
praticamente as mesmas imagens geradas no programa Arc View. A utilização deste
último programa se deu por causa da maior praticidade que este oferece no cálculo
de áreas.
Notar que se trabalhou com maior definição e ampliação dessas imagens,
possibilitando o traçado do contorno de cada diferente parâmetro de albedo com
bastante precisão. Mesmo assim, várias aproximações tiveram que ser feitas, no
contorno de áreas ocupadas por árvores, por exemplo. Também ocorrem algumas
imprecisões na montagem das fotos, por causa das diferentes perspectivas que um
mesmo objeto apresenta, quando fotografado de diferentes posições.
6.1 ANÁLISE DOS RESULTADOS
A partir dos procedimentos descritos no capítulo anterior, foi possível
quantificar as áreas referentes aos parâmetros “Número de Pavimentos” e “Albedos”.
A partir desses valores, foram feitas as análises de regressão.
A tabela 10 mostra as porcentagens das diferentes ocupações, por número de
pavimentos, em volta de cada Farol do Saber. Nota-se que as áreas ocupadas por
construções, nas 6 localidades, são bem pequenas, situando-se abaixo dos 25%
23
para todas as ocupações e menos de 13% no bairro São Lourenço.
TABELA 10 – NÚMERO DE PAVIMENTOS
s/ ocup. Térreo 2 Pavim. 3 Pavim. ou mais
Bairro Alto 76,31% 20,27% 2,94% 0,47%
Cajuru 75,49% 21,18% 3,33% 0,00%
Fazendinha 71,00% 18,75% 10,25% 0,00%
Portão 73,20% 16,19% 4,40% 6,22%
Sta. Felicidade 81,99% 11,76% 6,25% 0,00%
São Lourenço 87,23% 5,34% 6,48% 0,95%
FONTE: Pesquisa
As únicas localidades que possuem o parâmetro ‘3 pavimentos ou mais’ são
Bairro Alto, Fazendinha e Portão, sendo que as 2 primeiras não chegaram a ter nem
1% de ocupação desse tipo.
23
Somando-se as áreas ocupadas com construções térreas, com 2 pavimentos e 3
pavimentos ou mais.
90
Nas tabelas 11, 12 e 13, apresentam-se as equações de regressão linear
24
e
os R
2
gerados para as porcentagens dos diferentes “Números de Pavimentos” das
localidades versus as médias das temperaturas mínimas, médias e máximas,
medidas nas 6 localidades.
TABELA 11 – NÚMERO DE PAVIMENTOS x TEMPERATURA MÍNIMA
Ocupação Equação R
2
Térreo y = -2,5622x + 8,9227 0,2201
2 pavimentos y = -2,4409x + 8,6603 0,0398
3 pavimentos ou mais y = 10,605x + 8,3884 0,619
Sem ocupação y = 1,3252x + 7,4959 0,0582
FONTE: Pesquisa
TABELA 12 – NÚMERO DE PAVIMENTOS x TEMPERATURA MÉDIA
Ocupação Equação R
2
Térreo y = -1,742x + 14,303 0,0368
2 pavimentos y = -0,9063x + 14,082 0,002
3 pavimentos ou mais y = 10,196x + 13,902 0,2071
Sem ocupação y = 0,2505x + 13,837 0,0008
FONTE: Pesquisa
TABELA 13 – NÚMERO DE PAVIMENTOS x TEMPERATURA MÁXIMA
Ocupação Equação R
2
Térreo y = -6,1932x + 23,24 0,0448
2 pavimentos y = -6,5281x + 22,641 0,0099
3 pavimentos ou mais y = 24,025x + 21,969 0,1108
Sem ocupação y = 3,5872x + 19,493 0,0149
FONTE: Pesquisa
Nas tabelas 11, 12 e 13, pode-se observar que a maioria dos coeficientes de
determinação R
2
apresentou valores próximos a zero, indicando correlações fracas
entre os diferentes números de pavimentos e temperatura. Isso pode ter acontecido
por causa da baixa ocupação em todas as localidades e, neste caso, o número de
pavimentos das construções realmente deve interferir pouco nas diferenças de
temperatura.
24
A geração das equações de regressão linear foi feita utilizando o programa Excel. Estas
servem para se fazer a análise das correlações entre os dados. O número que multiplica o x indica se
a correlação é direta, caso seja positivo, ou inversa, se for negativo. O R
2
é o quadrado do coeficiente
de correlação (R), que é o quociente da variação explicada pela variação total:
R
2
= variação explicada / variação total
Se a variação total for totalmente explicada, o quociente será igual a um; se a variação total for
totalmente não explicada, o quociente será igual a zero. Portanto, quanto mais próximo a 1, melhor
será a correlação entre os valores.
91
As melhores correlações apareceram no parâmetro “3 pavimentos ou mais”,
respectivamente 0,619; 0,2071 e 0,1108; para as médias das temperaturas mínimas,
médias e máximas. Como o número que multiplica o X é positivo nos 3 casos, sabe-
se que a correlação é positiva, ou seja, ele confirma a relação direta entre o aumento
do número de pavimentos e o aumento das médias da temperatura mínima, média e
máxima. Estes resultados indicam que quanto maior for a quantidade de construções
com número de pavimentos acima de 3, que é a variável explicativa, maiores serão
as médias das temperaturas, que é a variável explicada. Contudo, o único resultado
realmente satisfatório, segundo a análise do R
2
, foi o obtido nas correlações entre o
parâmetro “3 pavimentos ou mais” e a média da temperatura mínima
25
, com valor
acima de 0,5.
O mesmo processo foi feito para a análise da influência dos diferentes
albedos nas temperaturas medidas nas 6 localidades. Os valores de albedos estão
relacionados às cores das fotos; a tabela 14 mostra as porcentagens dos diferentes
albedos adotados para as localidades pesquisadas.
TABELA 14 – PORCENTAGEM DOS ALBEDOS
ALBEDOS 0,70 0,25 0,15 0,02
Bairro Alto 6,57% 26,21% 51,91% 15,31%
Cajuru 5,17% 38,34% 41,80% 14,69%
Fazendinha 4,71% 37,55% 29,69% 28,04%
Portão 14,95% 30,21% 26,61% 28,23%
Sta Felicidade 6,56% 26,28% 41,73% 25,42%
São Lourenço 0,00% 61,12% 0,00% 38,88%
FONTE: Pesquisa
Com base nas porcentagens de albedos geradas a partir das imagens,
procurou-se correlacioná-las às diferentes temperaturas, considerando as
porcentagens de cada parâmetro de albedo em cada localidade separadamente. As
tabelas 15, 16 e 17 mostram as correlações entre os albedos encontrados em cada
localidade e as temperaturas mínimas, médias e máximas.
Nota-se que, em geral, as correlações representadas pelos valores dos R
2
foram baixas. Contudo, pode-se observar alguns valores um pouco mais altos
novamente para as variáveis explicadas “temperaturas mínimas”, como encontrado
na análise anterior, por “Número de Pavimentos”.
25
Observe que a mínima é o principal fator a ser observado quando se analisam ilhas de
calor. O efeito das diferenças entre mínimas é mais diretamente relacionado com o terreno – carga
térmica armazenada no período sem insolação.
92
Os maiores valores de R
2
situaram-se nas variáveis explicativas albedo 0,15 e
0,02, que se referem às áreas ocupadas por “mistura de cores”
25
e “cores escuras”.
No primeiro caso, a relação foi inversa (coeficiente de X negativo), o que infere que
quanto maior a área ocupada com o parâmetro “mistura de cores”, ou seja, quanto
menos áreas construídas atuando diretamente na emissão de calor, menores serão
as médias das temperaturas mínimas. No segundo, a relação foi direta (coeficiente
de X positivo) o que indica que quanto maior a quantidade de cores escuras ao redor
do ponto de medição, maior será a média da temperatura mínima.
Dentre os outros valores de R
2
, a correlação entre o albedo 0,25 e as médias
das temperaturas mínimas foi a que apresentou resultado mais distante de zero. Isto
indica que quanto mais áreas ocupadas com cores médias, como vermelho, marrom
e verde, maiores serão as médias das temperaturas mínimas. Contudo, essa relação
não foi satisfatória, porque esse parâmetro incluiu a cor verde, referente às áreas
com vegetação, que provavelmente conduziriam a uma diminuição da temperatura.
TABELA 15 – ALBEDOS x TEMPERATURA MÍNIMA
Albedo Equação R
2
0,70 y = 1,8787x + 8,4045 0,0765
0,25 y = 1,0777x + 8,1288 0,1828
0,15 y = -1,224x + 8,9146 0,4511
0,02 y = 2,0946x + 7,9978 0,3313
FONTE: Pesquisa
TABELA 16 – ALBEDOS x TEMPERATURA MÉDIA
Albedo Equação R
2
0,70 y = 4,0982x + 13,772 0,1318
0,25 y = -1,0684x + 14,423 0,065
0,15 y = -0,1096x + 14,067 0,0013
0,02 y = 1,4876x + 13,658 0,0605
FONTE: Pesquisa
TABELA 17 – ALBEDOS x TEMPERATURA MÁXIMA
Albedo Equação R
2
0,70 y = 12,388x + 21,491 0,116
0,25 y = -5,0896x + 24,139 0,1422
0,15 y = 1,0172x + 21,95 0,0109
0,02 y = 2,9977x + 21,523 0,0237
FONTE: Pesquisa
25
As áreas de imagem foram definidas como “mistura de cores” para várias pequenas áreas
de diversas cores diferentes, referentes a objetos fotografados a grandes distâncias. Observando as
foto-montagens percebe-se que essas áreas se situam próximas às bordas mais externas da
circunferência maior, ou seja, na linha do horizonte do observador.
93
As figuras 33, 34 e 35 são o resultado gráfico das correlações descritas
acima. Na figura 33, os valores de albedo 0,15 (mistura de cores) apresentaram
similaridade com o padrão das médias das temperaturas mínimas, para as 3
primeiras localidades, Bairro Alto, Cajuru e Fazendinha. Nas localidades Portão,
Santa Felicidade e São Lourenço, o crescimento das temperaturas mínimas se deu
de forma inversa. Isso pode ter ocorrido devido a outros fatores capazes de
influenciar mais fortemente as medidas de temperatura do que as diferenças de
albedo. A localidade Portão, por exemplo, foi a que apresentou as maiores
porcentagens de áreas com 3 pavimentos ou mais, isso pode ter sido um dos
motivos para a elevação das médias das temperaturas mínimas. Em Santa
Felicidade aconteceu uma diminuição das médias das temperaturas mínimas, que
pode ter ocorrido por sua baixa ocupação, menos de 20% de áreas ocupadas, com
edifícios de apenas um ou dois pavimentos. Na localidade São Lourenço a elevação
das temperaturas pode ter se dado pela grande presença de cores escuras (no caso
grandes áreas cimentadas e asfaltadas) ao redor deste ponto de medição.
Na figura 34, a localidade Bairro Alto foi a que apresentou a maior média das
temperaturas médias, porém esta localidade apresentou uma das mais baixas
porcentagens de cores escuras e também pequena porcentagem de cores claras.
Contudo o resultado das porcentagens do parâmetro de albedo ‘cores escuras’
incluiu uma grande área referente a uma grande cobertura de telhas de cimento
amianto, que deve ter contribuído para o aumento das temperaturas.
Na localidade Cajuru se registraram as mais baixas médias das temperaturas
médias. Na análise das porcentagens de albedo, as maiores porcentagens de
albedos são referentes às cores médias e à mistura de cores. Esses dois parâmetros
tendem a diminuir a temperatura, o primeiro por incluir a cor verde de um grande
gramado e o segundo por estar relacionado às áreas fotografadas à distância.
Ainda na figura 34, observa-se que a média das temperaturas médias
registrada em Fazendinha foi a segunda menor. Essa localidade apresenta
porcentagens de albedos para cores claras e cores médias bastante semelhantes às
encontradas na localidade do Cajuru. Contudo, possui menores porcentagens de
áreas referentes à ‘mistura de cores’ e praticamente o dobro de áreas de albedo
registradas para as áreas com cores escuras. Por isso o aumento da média das
temperaturas comparada com a localidade anterior.
94
Na localidade do Portão foi medida a segunda mais alta média das
temperaturas médias. Nessa localidade foram registradas porcentagens bastante
semelhantes para os parâmetros ‘cores médias’, ‘mistura de cores’ e ‘cores escuras’,
sendo que o parâmetro ‘cores claras’ ocupou praticamente a metade das medidas
dos outros parâmetros. Da mesma forma que na localidade Bairro Alto, o aumento
da média das temperaturas deve ter se dado pela existência de grandes áreas de
coberturas feitas de telhas de cimento amianto próximas a esse Farol do Saber.
Em Santa Felicidade foi registrada uma média das temperaturas médias
bastante semelhante a da localidade Fazendinha. Apesar de ter apresentado
porcentagem um pouco menor de cores escuras, o que tenderia a diminuir as
temperaturas, apresentou praticamente a metade da porcentagem de cores médias,
que tendem a diminuir a temperatura (principalmente por incluir vegetação). Por isso,
deve ter ocorrido esse leve aumento da média das temperaturas médias.
Na última localidade, São Lourenço, a média das temperaturas médias se
situou pouco acima da registrada em Santa Felicidade. Esta localidade, porém,
apresentou porcentagens nulas para os parâmetros ‘cores claras’ e ‘mistura de
cores’, dificultando a comparação com as outras localidades. Pode-se somente notar
que apresentou a maior porcentagem de cores escuras, dentre todas as localidades
e a maior porcentagem de cores médias também. A primeira principalmente
referente a pisos de concreto que circundam esse Farol e a segunda referente à
grande quantidade de vegetação arbórea bastante próxima à torre do Farol.
Na figura 35, referente às médias das temperaturas máximas, também não se
observou semelhança entre a linha de crescimento das temperaturas, relacionada às
porcentagens de albedo. Isso aconteceu porque existe a necessidade de se analisar
a ocorrência dos diversos parâmetros de albedo conjuntamente, incluindo também
outros tipos de influência.
Pode-se observar, ainda na figura 35, que a localidade Bairro Alto apresentou
a mais alta média das temperaturas máximas, seguida pela localidade Portão. Em
relação à média das temperaturas médias, as temperaturas mais altas foram as
referentes às localidades Bairro Alto e Portão. Portão e São Lourenço, foram as que
apresentaram os valores mais altos em relação à média das temperaturas mínimas.
Observa-se, então, que a localidade Bairro Alto aparece duas vezes entre as
95
localidades com maiores temperaturas, nas médias das máximas e nas médias das
médias.
Importante notar nas figuras 33, 34 e 35 que os eixos dos valores de
temperatura, em graus, possuem diferentes intervalos, sendo a amplitude das
médias das temperaturas mínimas menor que 1ºC e das médias das temperaturas
médias aproximadamente 1,5ºC. As médias das temperaturas máximas
apresentaram maior variação, por volta de 4ºC.
As temperaturas mais baixas, nas análises das médias das temperaturas
mínimas, foram encontradas em Santa Felicidade, e na análise das médias e
máximas, em Cajuru. Como já foi dito, destaca-se a baixa ocupação na primeira
localidade e a grande quantidade de áreas gramadas na segunda.
A localidade São Lourenço, como mostra a figura 33, apresentou a segunda
maior temperatura mínima. Porém, nessa localidade havia grande quantidade de
áreas de parâmetro ‘cores médias’ referente às áreas vegetadas, mas também às
áreas ocupadas pela própria cobertura do Farol do Saber, feita de telhas cerâmicas
(vermelhas). Além disso, apresentou grandes áreas ocupadas com o parâmetro
‘cores escuras’ relacionadas às áreas pavimentadas com concreto e asfalto,
próximas a esse Farol do Saber.
Outro ponto a ser destacado foi a grande quantidade de áreas com
parâmetros ‘cores médias’ (a maior parte referindo-se a árvores ou gramados), em
todas as localidades. Também ocorreram muitas áreas ocupadas com o parâmetro
‘cores escuras’ em todas as localidades. Essas estavam relacionadas a áreas de
coberturas de telhas de cimento amianto, nas localidades Bairro Alto, Cajuru e
Portão e áreas de asfalto no Portão, São Lourenço e Santa Felicidade. Nas
localidades Bairro Alto, Cajuru e Portão essas coberturas ocuparam grandes áreas,
por haver escolas próximas a esses Faróis do Saber cobertas com telhas de cimento
amianto. Provavelmente esse tipo de ocupação das áreas do entorno dos Faróis do
Saber, propiciou resultados opostos em relação às temperaturas, pois o parâmetro
‘cores médias’ tendeu a diminuí-las e o parâmetro ‘cores escuras’ a aumentá-las.
Desta forma, a análise desses parâmetros atuando ao mesmo tempo, nas mesmas
localidades, pode ter sido prejudicada, dificultando o encontro de correlações mais
fortes.
96
FIGURA 33 - PORCENTAGENS DE ALBEDO E TEMPERATURA MÍNIMA
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
Bairro Alto Cajuru Fazendinha Portão Sta Felicidade São Lourenço
LOCALIDADES
PORCENTAGENS DE ALBEDO
4
5
6
7
8
9
10
GRAUS
cores claras cores médias mistura de cores cores escuras Tmín
FONTE: Pesquisa
FIGURA 34 - PORCENTAGENS DE ALBEDO E TEMPERATURA MÉDIA
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
Bairro Alto Cajuru Fazendinha Portão Sta Felicidade São Lourenço
LOCALIDADES
PORCENTAGENS DE ALBEDO
12
13
13
14
14
15
15
GRAUS
cores claras cores médias mistura de cores cores escuras Tmédia
FONTE: Pesquisa
97
FIGURA 35 - PORCENTAGENS DE ALBEDO E TEMPERATURA MÁXIMA
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
Bairro Alto Cajuru Fazendinha Portão Sta Felicidade São Lourenço
LOCALIDADES
PORCENTAGENS DE ALBEDO
0
5
10
15
20
25
30
GRAUS
cores claras cores médias mistura de cores cores escuras Tmáx
FONTE: Pesquisa
Apesar de não terem sido encontrados bons resultados nas análises de
regressão, tanto para o parâmetro “Número de Pavimentos”, quanto para o
parâmetro “Albedos” o acréscimo de parâmetros ao método desenvolvido por Rossi
(2004) foi importante para indicar novos caminhos para se encontrar relações mais
satisfatórias entre a ocupação urbana e as diferenças da temperatura local.
Nos capítulos 7, 8 e 9 serão descritos os 3 métodos que avaliaram as
relações entre a ocupação urbana e o consumo de energia nos 3 sistemas
construtivos estudados:
• método do
“Fator de Variação da Temperatura Interna”;
• método das “Equações Preditivas das Temperaturas Internas”;
• simulação com o software COMFIE.
98
7 MÉTODO DO “FATOR DE VARIAÇÃO DA TEMPERATURA INTERNA”
Foi utilizado o método de cálculo proposto por Szokolay (1987) e descrito por
Dornelles e Roriz (2003) para avaliar o impacto do clima urbano na carga de
climatização necessária para desempenho de funções em níveis de conforto térmico.
Este método utiliza o “Fator de Variação da Temperatura Interna”, que possibilita o
cálculo da temperatura interna apenas com valores de temperatura externa. Foram
usados resultados de monitoramento térmico realizado por Rossi (2004) para 6
localidades de Curitiba, nos meses de junho e julho de 2002, ver descrição
detalhada no item 5.2. Também foram utilizados dados de temperatura interna de 3
tipologias de habitação popular localizadas na Vila Tecnológica de Curitiba,
coletadas por Dumke (2002), descritas no item 5.3.
A partir destes dois conjuntos de dados, de clima urbano e de temperaturas
internas de tipologias construtivas, pôde-se relacionar a forma urbana ao consumo
de energia em determinada localidade. A intenção foi submeter as tipologias
construtivas, das quais já se tinha informações quanto a sua inércia térmica, a
diferentes micro-climas, estimando as temperaturas internas que seriam registradas
nestas tipologias, caso fossem submetidas a essas novas condições. A partir das
temperaturas estimadas, o próximo passo foi o cálculo da quantidade de energia
necessária para a climatização dos ambientes.
O primeiro passo deste estudo foi o cálculo dos dias médios das temperaturas
externas para as 6 localidades, descrito no item 5.2. O mesmo procedimento foi feito
para calcular os dias médios para os 3 sistemas construtivos em estudo, tanto para
as temperaturas externas, quanto para as temperaturas internas. Neste caso,
escolheram-se dias estáveis, em que se verificava um padrão semelhante da
evolução diária das temperaturas.
A partir do método proposto por Dornelles e Roriz (2003) é possível obter uma
relação entre as temperaturas internas e externas, que expressa o grau de
amortecimento dos materiais constituintes dos edifícios, chamado “Fator de Variação
da Temperatura Interna”. Com este fator é possível estimar as temperaturas internas
em uma edificação, caso fosse submetida a um novo clima. A seguir, as equações
utilizadas neste procedimento:
FTIh = (TIh - TEmin) / Aext (adimensional) [Eq. 1]
99
TICh = TEmin’ + FTIh x Aext’ (º C) [Eq. 2]
Onde:
h = hora do dia (entre 0 e 24)
FTIh = Fator de variação da Temperatura Interna na hora “h” (adimensional)
TIh = Temperatura interna na hora “h” (ºC)
TEmin = Média das temperaturas mínimas externas (ºC)
Aext = Amplitude média das temperaturas externas = TEmax - TEmin (º C)
TICh = Temperatura interna corrigida (hora “h”) (ºC)
TEmin’ = Média das temperaturas mínimas externas do clima novo (ºC)
Aext’ = Amplitude média das temperaturas externas do clima novo (ºC)
Com a estimativa das temperaturas dos sistemas construtivos para os climas
estudados por Rossi, pôde-se avaliar a quantidade de energia necessária para a
obtenção de conforto através do somatório dos graus que excedem ou estão aquém
da faixa de temperatura confortável para o ser humano. Foram considerados
inicialmente os limites de temperaturas indicados por Givoni (1998), sendo o limite
superior 29ºC e o inferior 18ºC. Posteriormente, verificou-se que a temperatura base
(Tb) de 29ºC gerava valores muito pequenos para o somatório dos graus-hora
26
para
resfriamento. Os valores encontrados de graus-hora considerando esta Tb, foram
apenas de: 3,49ºCh/dia para o sistema Andrade Gutierrez na localidade Bairro Alto e
6,65ºCh/dia e 0,20ºCh/dia para o Kürten, respectivamente no Bairro Alto e no
Portão.
Adotou-se, então, uma Tb de 27ºC, conforme indicação de Goulart et al.
(1998), e se calculou os somatórios de graus-hora considerando os limites de
temperatura de conforto entre 18ºC e 27ºC. A partir destes limites, somaram-se as
temperaturas horárias que ficaram aquém e além desses valores, no dia médio
considerado, obtendo os somatórios de graus-hora para aquecimento e
resfriamento, respectivamente. Também foi calculada a taxa global de trocas
26
Graus-hora é o somatório das diferenças de temperatura horárias que estão fora de uma
faixa de temperaturas considerada como confortável termicamente. Notar que o conceito de graus-dia
obedece ao mesmo conceito, mas utiliza temperaturas médias diárias. Este último, portanto, é mais
tolerante aos níveis de conforto requeridos, pois quando se trabalha com médias ‘elimina-se’ as
temperaturas extremas.
100
térmicas para as edificações dos 3 sistemas construtivos, constituída pela soma das
trocas por condução
27
e por convecção
28
.
A taxa de trocas térmicas por condução é igual a soma dos produtos entre a
transmitância térmica
29
de cada parte da envoltória da edificação (paredes, janelas,
coberturas etc.) multiplicada pelas áreas das mesmas. Foram utilizados os dados
apresentados por Dumke (2002), que calculou valores de transmitâncias
equivalentes
30
para as paredes, levando em consideração suas diferentes partes
constituintes (vidros, chapas metálicas, portas, janelas e os materiais das vedações).
Para a transmitância da cobertura, foram utilizados os cálculos para a situação de
inverno, pois foi para esse período que os cálculos foram efetuados.
A taxa de trocas térmicas por ventilação foi calculada considerando um
regime de ventilação por ação dos ventos, com a média de velocidade de ventos de
2,9m/s incidindo na fachada leste para o mês de julho, conforme referência de
Goulart et al. (1998). Para simplificação, considerou-se a ventilação por uma única
abertura e a área interna sem divisões, adotando o valor total das aberturas para
esta abertura hipotética. Este cálculo é descrito por ALLARD (1998) e utiliza-se do
método detalhado pela British Standards
31
.
A velocidade do vento foi corrigida em função do ângulo de incidência do
vento na fachada leste e pelas reduções na velocidade devido às características de
rugosidade do terreno (cidade), através das equações 3 e 4:
v = v
o
. cos θ [Eq. 3]
v
cidade
= k . h
a
. v [Eq. 4]
Onde:
v
cidade
= velocidade do vento na cidade
k = constante para cidade
32
27
Condução é a “troca de calor entre dois corpos que se tocam ou mesmo partes do corpo
que estejam a temperaturas diferentes” (FROTA E SCHIFFER, 1995, p. 34).
28
Convecção é a “troca de calor entre dois corpos, sendo um deles sólido e o outro um fluido
(líquido ou gás)” (FROTA E SCHIFFER, 1995, p. 32).
29
Transmitância térmica é a quantidade de energia transmitida por unidade de área entre dois
ambientes que apresentam diferença de temperatura. Unidade W/m
2
ºC.
30
Transmitância térmica equivalente é o valor de transmitância para uma parede composta
de vários materiais diferentes, análogo ao conjunto dos vários valores de transmitância ponderados
pelas suas áreas.
31
Este método assume um fluxo bi-direcional do vento através da habitação, ignorando suas
repartições internas (ALLARD, 1998, p. 64, 65).
32
Tabela 3.12, Typical values for terrain dependent parameters, ALLARD, 1998, p. 91.
101
h
a
= altura da cumeeira do telhado elevada a a (constante para cidade
32
)
v = velocidade do vento
v
0
= velocidade tabelada para o vento
cos θ = cosseno do ângulo de incidência do vento na fachada leste
A partir da velocidade corrigida do vento e da área da abertura hipotética,
calcula-se o fluxo de ar em cada edificação, pela equação 5:
F = 0,025 . A . v (m
3
/s) [Eq.5]
Sendo:
F = fluxo de ar, em m
3
/s
A = área de abertura (m
2
)
v = velocidade do vento corrigida (m/s)
Após converter o fluxo de m
3
/s para m
3
/h, divide-se este valor pelo volume da
edificação, obtendo o número de trocas térmicas por hora. A taxa de trocas térmicas
por convecção é calculada a partir do número de trocas térmicas e do volume da
edificação, pela equação 6:
qv = 0,33 . N . V (W/ ºC) [Eq.6]
Onde:
qv = taxa de trocas térmicas por convecção (W/ ºC)
N = número de trocas de ar por hora
V = volume do ambiente (m
3
)
Por fim, somaram-se as trocas térmicas por condução e por convecção e
obteve-se a taxa global de trocas térmicas, que multiplicada pelos somatórios dos
graus-hora representa a energia de refrigeração ou de aquecimento necessária para
se obter conforto nos ambientes estudados, como mostra a equação 7 (SZOKOLAY,
1987):
E
ref
ou
aquec
= q . GH (Wh/dia) [Eq. 7]
Onde:
E
ref
ou
aquec
= energia de refrigeração ou aquecimento para obtenção de conforto (Wh/dia)
q = taxa global de trocas térmicas (W/ºC)
GH = graus-hora (ºCh/dia)
A partir da equação 7, obtém-se o calor necessário para satisfazer o conforto
térmico nos 3 sistemas construtivos, para cada uma das 6 localidades, expresso em
Wh/dia. A partir dos valores das quantidades de energia em Wh/dia, fez-se a
102
transformação de unidade para Wh/m
2
dia, no intuito de se fazer comparações entre
os sistemas construtivos que possuem áreas próximas, mas diferentes.
7.1
ANÁLISES DOS RESULTADOS
A partir do método de cálculo anteriormente descrito, primeiramente se
encontraram as temperaturas internas nas 3 tipologias, submetidas ao novo clima.
As figuras 36, 37 e 38 mostram os gráficos das temperaturas internas nas tipologias
Andrade Gutierrez, Cohab-PA e Kürten, respectivamente, obtidas pelo método do
“Fator de Variação da Temperatura Interna”, se estas estivessem localizadas em
cada uma das 6 localidades escolhidas.
FIGURA 36 - TEMPERATURAS INTERNAS ESTIMADAS PARA A TIPOLOGIA
ANDRADE GUTIERREZ
10,00
12,00
14,00
16,00
18,00
20,00
22,00
24,00
26,00
28,00
30,00
32,00
1 2 3 4 5 6 7 8 9 101112131415161718192021222324
horas
t(
o
C)
Bairro Alto São Lourenço Cajuru Fazendinha Sta Felicidade Portão
FONTE: Pesquisa
Na tipologia Andrade Gutierrez, as temperaturas estimadas para as 6
localidades apresentaram a maior amplitude, por volta de 22ºC. Nessa tipologia, a
localidade que apresentou as menores temperaturas foi o bairro Cajuru e as
maiores, São Lourenço e Bairro Alto (São Lourenço pela manhã e Bairro Alto no
período da tarde).
103
FIGURA 37 - TEMPERATURAS INTERNAS ESTIMADAS PARA A TIPOLOGIA
COHAB-PA
10,00
12,00
14,00
16,00
18,00
20,00
22,00
24,00
123456789101112131415161718192021222324
horas
t (
o
C)
Bairro Alto
São Lourenço
Cajuru
Fazendinha
Sta Felicidade
Portão
FONTE: Pesquisa
Na tipologia Cohab-PA, apresentada na figura 24, as temperaturas estimadas
para as 6 localidades apresentaram amplitude de aproximadamente 10ºC. Nota-se
também que as temperaturas registradas neste sistema construtivo foram bem mais
baixas que as registradas nos outros 2 sistemas construtivos, alcançando no
máximo os 22ºC. A localidade que apresentou as menores temperaturas foi o Cajuru
e as maiores, São Lourenço, com exceção somente para os horários do final da
tarde, onde as maiores temperaturas se situaram no Bairro Alto.
Na figura 25 se mostram as temperaturas internas estimadas para a tipologia
Kürten. Nessa tipologia as temperaturas mais altas foram registradas no Bairro Alto,
depois das 11h da manhã e até esse horário na localidade São Lourenço. Este
sistema construtivo apresentou temperaturas bastante semelhantes nas localidades
São Lourenço, Bairro Alto e Portão. Verifica-se pequena diferença na primeira
destas localidades, São Lourenço, que atingiu temperaturas um pouco mais altas no
período da manhã, até às 10 horas em relação às outras duas (por volta de 1ºC).
Porém, suas temperaturas ficaram um pouco mais baixas no período da tarde,
voltando a se assemelhar às das outras localidades à noite. A amplitude térmica
deste sistema construtivo, considerando as 6 localidades, foi maior do que 14ºC em
todas, ultrapassando os 20ºC no Bairro Alto.
104
FIGURA 38 - TEMPERATURAS INTERNAS ESTIMADAS PARA A TIPOLOGIA
KÜRTEN
10,00
12,00
14,00
16,00
18,00
20,00
22,00
24,00
26,00
28,00
30,00
32,00
34,00
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
horas
t (
o
C)
Bairro Alto São Lourenço Cajuru Fazendinha Sta Felicidade Portão
FONTE: Pesquisa
Nas figuras 36, 37 e 38, a localidade que ficou em segundo lugar dentre as
temperaturas mais baixas foi a Fazendinha. Nota-se também a grande similaridade
de temperaturas no período da manhã nas localidades Bairro Alto, Santa Felicidade
e Portão, nos 3 sistemas construtivos. Na localidade do Bairro Alto, para os 3
sistemas construtivos, observa-se um grande aumento de temperatura no período da
tarde, chegando a ultrapassar os 30ºC nas tipologias Andrade Gutierrez e Kürten.
Pode-se observar, nas figuras 36, 37 e 38, que a localidade que apresentou
as temperaturas mais baixas, para os 3 sistemas construtivos foi o Cajuru e as
maiores temperaturas apareceram ora no São Lourenço, ora no Bairro Alto. As
temperaturas tenderam a ser mais altas no período da tarde para o Bairro Alto e no
período da manhã para São Lourenço. As localidades Santa Felicidade e Portão
tiveram temperaturas muito próximas, com diferenças de décimos de graus,
situando-se nos valores intermediários.
Para a avaliação da energia consumida, foi necessário o cálculo da energia
consumida, feito através das taxas de troca de calor e dos valores de graus-hora. A
tabela 18 mostra os valores das trocas de calor por condução (q
c
), convecção (q
v
), a
taxa global de trocas térmicas (q), para os 3 sistemas construtivos, obtidos conforme
105
método de cálculo descrito anteriormente e as suas respectivas áreas. Esses valores
são característicos dos sistemas construtivos, portanto são os mesmos em
quaisquer localidades.
TABELA 18 – TROCAS TÉRMICAS NOS SISTEMAS CONSTRUTIVOS
q
c
q
v
q
área (m
2
)
A
ndrade Gutierrez 287,63 126,98 414,62
36,60
Cohab - P
A
266,09 94,47 360,56 36,40
Kürten
361,06 100,71 461,77 50,00
FONTE: Pesquisa
A partir dos valores da taxa global de trocas térmicas (q) de cada sistema
construtivo e dos graus-hora para cada localidade, foi calculada a energia de
aquecimento. Esta foi calculada primeiramente em Wh/dia, através da equação 7,
encontrada na descrição do método. A energia de aquecimento, foi então dividida
pela área de cada sistema construtivo, conforme tabela 18, obtendo-se os valores
em Wh/m
2
dia. As tabelas 19 e 20 mostram os valores dos graus-hora para cada
localidade e as respectivas quantidades de energia para aquecimento e
resfriamento, em Wh/dia e em Wh/m
2
dia.
TABELA 19 - ENERGIA AQUECIMENTO NAS 6 LOCALIDADES
GH aquec (ºCh/dia) Energia aquec (Wh/dia)
Energia aquec (Wh/m
2
dia)
And. Gutierrez
Cohab - PA Kürten
And. Gutierrez
Cohab - PA Kürten
And. Gutierrez
Cohab - PA Kürten
Bairro Alto 50,44 39,82 4,31 20913,18 14357,50 1990,24 571,40 394,44 39,80
São Lourenço 31,11 21,62 0,18 12898,67 7795,31 83,12 352,42 214,16 1,66
Cajuru 62,35 73,04 25,71 25851,25 26335,30 11872,16 706,32 723,50 237,44
Fazendinha 58,95 60,87 18,13 24441,56 21947,29 8371,92 667,80 602,95 167,44
Sta Felicidade 46,3 39,22 6,36 19196,68 14141,16 2936,87 524,50 388,49 58,74
Portão 48,9 41,79 7,13 20274,68 15067,80 3292,43 553,95 413,95 65,85
FONTE: PESQUISA
TABELA 20 - ENERGIA RESFRIAMENTO NAS 6 LOCALIDADES
GH resf (ºCh/dia) Energia resf (Wh/dia)
Energia resf (Wh/m
2
dia)
And. Gutierrez
Cohab - PA Kürten
And. Gutierrez
Cohab - PA Kürten
And. Gutierrez
Cohab - PA Kürten
Bairro Alto 15,30 0,00 17,71 10435,37 0,00 11886,88 285,12 0,00 237,74
São Lourenço 1,09 0,00 3,34 746,72 0,00 2238,89 20,40 0,00 44,78
Cajuru 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00
Fazendinha 0,00 0,00 0,15 0,00 0,00 101,93 0,00 0,00 2,04
Sta Felicidade 2,15 0,00 4,82 1463,32 0,00 3236,49 39,98 0,00 64,73
Portão 3,58 0,00 6,23 2441,79 0,00 4180,30 66,72 0,00 83,61
FONTE: PESQUISA
Nas figuras 39 e 40 estão representados os graus-hora para aquecimento e
resfriamento dos sistemas construtivos, para se obter conforto.
106
FIGURA 39 – GRAUS-HORA PARA AQUECIMENTO TB 18º C
0,00
10,00
20,00
30,00
40,00
50,00
60,00
70,00
80,00
Bairro Alto São Lourenço Cajuru Fazendinha Sta Felicidade Portão
localidades
Graus-hora (
o
Ch/dia)
And. Gutierrez Cohab PA Kürten
FONTE: Pesquisa
O sistema construtivo que apresentou os menores valores de graus-hora para
aquecimento foi o Kürten, inferiores a 25ºCh/dia, para quase todos os sistemas
construtivos. Seu maior nível de consumo foi de 25,71ºCh/dia em apenas um
sistema construtivo e 4 sistemas construtivos ficaram abaixo de 10ºCh/dia, sendo
que um deles teve valor extremamente próximo a zero.
O que apresentou os maiores valores de graus-hora foi o Cohab-PA,
chegando a ultrapassar os 70ºCh/dia, na localidade Cajuru e os 60ºCh/dia, na
Fazendinha e permanecendo na faixa dos 50ºCh/dia nas outras 3 localidades. Este
sistema construtivo também apresentou os valores de graus-hora mais discrepantes,
na casa dos 60ºCh/dia e 70ºCh/dia em duas localidades, por volta de 40ºCh/dia em
3 localidades e aproximadamente 20ºCh/dia em uma localidade.
O sistema construtivo Andrade Gutierrez apresentou o maior valor total de
graus-hora, somando-se todas as localidades, mas não ficou muito acima dos
60ºCh/dia para nenhum dos sistemas construtivos.
Considerando a soma dos graus-hora nas 6 localidades os valores do sistema
construtivo Andrade Gutierrez ficaram bem próximos dos do Cohab-PA,
298,05ºCh/dia e 276,36ºCh/dia, respectivamente. O sistema Kürten apresentou
valores bem abaixo desses, 61,82ºCh/dia.
107
Em relação aos graus-hora para resfriamento, mostrados na figura 40, foram
encontrados valores bem baixos, pois as temperaturas foram monitoradas no
período de inverno. A localidade que apresentou os maiores valores de graus-hora
foi o Bairro Alto, com valores entre 10ºCh/dia e 20ºCh/dia. Todas as outras
localidades apresentaram valores abaixo dos 10ºCh/dia. Acentua-se que o sistema
construtivo Cohab-PA não apresentou valores de graus-hora para resfriamento para
nenhuma das 6 localidades.
FIGURA 40 – GRAUS-HORA PARA RESFRIAMENTO TB 27ºC
FONTE: Pesquisa
s figuras 41 e 42 mostram o consumo de energia para o aquecimento ou
resfria
s localidades que apresentaram os maiores valores de
consum
aquecimento desses ambientes, cujo período analisado foi o de inverno.
0,00
10,00
20,00
30,00
40,00
50,00
60,00
70,00
80,00
Bairro Alto São Lourenço Cajuru Fazendinha Sta Felicidade Portão
localidades
Graus-hora (
o
Ch/dia)
And.Gutierrez Cohab PA Kürten
A
mento, respectivamente, no sentido de restabelecer o conforto térmico nas
tipologias Andrade Gutierrez, Cohab-PA e Kürten, nas 6 localidades. Esses gráficos
foram obtidos a partir dos valores de graus-hora, das taxas globais de trocas
térmicas e das diferentes áreas de cada sistema construtivo, em Wh/m
2
dia, como
descrito no item anterior.
Observa-se que a
o de energia foram as que apresentaram as menores temperaturas. Isso
acontece porque a maior carga de climatização requerida está associada ao
108
FIGURA 41 - ENERGIA PARA AQUECIMENTO TB 18ºC
0,00
100,00
200,00
300,00
400,00
500,00
600,00
700,00
800,00
Bairro Alto São Lourenço Cajuru Fazendinha Sta Felicidade Portão
localidades
energia (Wh/m
2
dia)
And. Gutierrez Cohab - PA Kürten
FONTE: Pesquisa
FIGURA 42 - ENERGIA PARA RESFRIAMENTO TB 27ºC
0,00
100,00
200,00
300,00
400,00
500,00
600,00
700,00
800,00
Bairro Alto São Lourenço Cajuru Fazendinha Sta Felicidade Portão
localidades
energia (Wh/m
2
dia)
And Gutierrez Cohab PA Kurten
FONTE: Pesquisa
22 mostram os valores referentes aos Watts por hora em
cada metro quadrado das habitações, ou seja, os valores referentes ao consumo de
As tabelas 21 e
109
energia para o restabelecimento do conforto térmico nas tipologias Andrade
Gutierr
rro Alto
571,40 394,44 39,80 1005,64
Cajuru 706,32 723,50 237,44
1667,26
Fazendinha 667,80 602,95 167,44
1438,19
Sta Felicidade 524,50 388,49 58,74
971,73
Portão 553,95 413,95 65,85
1033,75
TOTAL
3376,40 2737,49 570,93
h/m
2
dia)
ez, Cohab-PA e Kürten, nas 6 localidades e as respectivas somas para cada
sistema construtivo e cada localidade.
TABELA 21 - ESTIMATIVAS DE ENERGIA PARA AQUECIMENTO TB 18ºC
Energia aquecimento (W
And. Gutierrez Cohab - PA Kürten
TOTAL
Bai
São Lourenço 352,42 214,16 1,66
568,24
FONTE: Pesquisa
TABELA 22 - ESTIMATIVAS DE ENERGIA PARA RESFRIAMENTO TB 27ºC
Cajuru 0,00 0,00 0,00 0,00
Fazendinha 0,00 0,00 2,04 2,04
Sta Felicidade 39,98 0,00 64,73 104,71
Portão 66,72 0,00 83,61 150,32
TOTAL
412,22 0,00 432,89
Energia resfriamento (Wh/m
2
dia)
And. Gutierrez Cohab - PA Kürten
TOTAL
Bairro Alto 285,12 0,00
237,74
522,86
São Lourenço 20,40 0,00 44,78 65,18
FONTE: Pesquisa
Analisando os gráficos de temperatura, das figuras 37, 38 e 39 relacionados
ara aquecimento da figura 40, foi possível comparar o somatório de
temperaturas que ficaram abaixo dos 18ºC, para cada sistema construtivo, nas 6
localid
s-hora inferiores a 100Whm
2
/dia, para 4 localidades, sendo que um
deles
com a energia p
ades. A localidade que obteve as menores temperaturas, Cajuru,
conseqüentemente também obteve os maiores gastos com energia para
aquecimento.
Observando a figura 40, o sistema construtivo que apresentou os melhores
resultados em relação ao consumo de energia para aquecimento foi o Kürten, com
valores de grau
teve valor extremamente próximo a zero. Seu maior nível de consumo foi de
237,44Whm
2
/dia em apenas uma localidade e o segundo consumo mais alto
110
alcançou os 167,44Whm
2
/dia. O valor total de seu gasto de energia em todas as
localidades foi de 570,93Whm
2
/dia.
O sistema construtivo Cohab PA aparece em segundo lugar no consumo de
energia para aquecimento, com consumos maiores que o dobro dos valores
verificados para o sistema constru
tivo Kürten, em todas as localidades. Neste
sistem
. O total de energia consumida nas 6 localidades referente a esse sistema
constru
Cohab-PA, 553,95Whm
2
/dia e 413,95Whm
2
/dia,
respec
erno. O sistema
constru
ara aquecimento, Cajuru, foi a que menos consumiu energia
a, o maior valor de consumo apareceu na localidade Cajuru e o menor em
São Lourenço. Nota-se que o menor valor de consumo de energia para esse sistema
construtivo (214,16Whm
2
/dia) ficou bem próximo do maior valor obtido em Kürten
(237,74Whm
2
/dia). O valor total de energia para aquecimento neste sistema foi de
2737,49Whm
2
/dia, mais do que 4 vezes maior que o gasto com o sistema construtivo
Kürten.
O sistema construtivo Andrade Gutierrez foi o que apresentou o maior
consumo de energia para aquecimento, comparado aos outros 2, como mostra a
figura 26
tivo foi de 3376,40 Whm
2
/dia, mais do que 5 vezes maior que o sistema
menos consumidor, o Kürten.
Considerando a soma da energia de aquecimento, em Whm
2
/dia, nas 6
localidades, os resultados do sistema construtivo Andrade Gutierrez ficaram bem
próximos dos do sistema
tivamente. O sistema Kürten apresentou valores bem abaixo desses, apenas
65,85 Whm
2
/dia de energia de aquecimento para as 6 localidades.
Nos resultados da soma da energia de resfriamento foram encontrados
resultados bem baixos para todos os sistemas construtivos, porque, como já foi dito,
os dados de temperatura foram coletados no período de inv
tivo Cohab PA apresentou valores nulos de consumo de energia de
resfriamento. Os sistemas construtivos Andrade Gutierrez e Kürten apresentaram,
66,72Whm
2
/dia e 83,61Whm
2
/dia, respectivamente. Estes resultados confirmam a
tendência de melhor armazenamento de calor pelo sistema construtivo Kürten, que
apresentou resultados bastante satisfatórios em relação à necessidade de energia
para aquecimento.
Analisando as localidades, pode-se observar nas tabelas 21 e 22, nos totais
de consumo de energia para aquecimento e resfriamento, que a localidade que mais
consumiu energia p
111
para re
a aquecimento requerida
em ca
sfriamento. A localidade que menos consumiu energia para aquecimento foi
São Lourenço, que aparece em quarto lugar entre os maiores consumos de energia
para resfriamento. Contudo, valores mais significativos para o consumo de energia
para resfriamento só aparecem no Bairro Alto, com um total de consumo de 522,86
Whm
2
/dia. Em relação aos outros totais, o que mais consumiu energia, apresentou
um valor 3 vezes menor do que encontrado no Bairro Alto.
É importante observar quão grande pode ser a diferença de consumo de
energia elétrica, em diferentes localidades, considerando o mesmo sistema
construtivo. Nesse estudo, comparando a energia total par
da uma das 6 localidades, a diferença entre o maior e o menor valor
ultrapassou os 1000 Whm
2
/dia. Isto mostra a importância da configuração urbana no
consumo de energia. O mesmo pode ser dito dos diferentes sistemas construtivos
numa mesma localidade, pois apresentaram diferenças acima dos 380 Whm
2
/dia
para a energia de aquecimento e acima dos 280 Whm
2
/dia para a energia de
resfriamento, mostrando a importância do projeto arquitetônico no consumo de
energia.
112
8 MÉTODO DAS “EQUAÇÕES PREDITIVAS DAS TEMPERATURAS
INTERNAS”
Um método simples de reproduzir o comportamento térmico de edificações
padronizadas em outras condições climáticas é a partir da utilização de equações
preditivas. As equações preditivas foram desenvolvidas por Givoni (1999), que
demonstrou sua utilidade na previsão de temperaturas internas de ambientes não
habitados a partir de medições das temperaturas externas a estes. O
desenvolvimento das equações foi feito a partir de intensas medições, ao longo de 2
anos, em duas habitações de 25m
2
situadas em Pala, no Sul da Califórnia. O
resultado desta pesquisa foi a demonstração da possibilidade de predizer as
temperaturas internas máximas e médias de habitações, apenas a partir da
temperatura média externa (GIVONI, 1999).
Para este estudo, utilizaram-se as equações preditivas (método de Regressão
Múltipla) geradas por Fernandes (2005) para os mesmos 3 sistemas construtivos
monitorados por Dumke (2002). De posse das equações, calcularam-se as
temperaturas internas que seriam encontradas nestes sistemas construtivos, caso
estivessem submetidos às temperaturas externas medidas nas 6 localidades de
Curitiba: Bairro Alto, Cajuru, Fazendinha, Portão, Santa Felicidade e São Lourenço,
monitoradas por Rossi (2004). A descrição de como foram coletadas essas
temperaturas foi descrita em 5.2.
A obtenção das equações preditivas é feita através da avaliação de gráficos
onde são representadas as seqüências de temperaturas mínimas, médias e
máximas internas e externas, para cada tipologia, avaliando-se o padrão de
comportamento das temperaturas internas em relação às externas. Após se definir
quais são as variáveis a explicar e as explicativas, utiliza-se o software Sphinx Plus,
para realizar a regressão múltipla, obtendo-se as equações preliminares de
regressão para cada tipologia construtiva. A partir dessas equações, obtém-se as
equações preditivas pela inserção do coeficiente delta T (valor médio da diferença
entre a temperatura máxima interna e a temperatura média externa), através de uma
operação algébrica (FERNANDES e KRÜGER, 2005).
113
Os sistemas construtivos em que se aplicaram as equações preditivas para a
avaliação da temperatura, foram: Andrade Gutierrez, Cohab-PA e Kürten, descritos
em 5.3. Foram escolhidos estes sistemas construtivos porque apresentaram os
menores erros relativos (ER)
33
entre a temperatura predita e a temperatura medida e
os maiores coeficientes de determinação (R
2
) entre dados preditos e medidos. Os R
2
e os ER estão apresentados na tabela 23.
TABELA 23 - COEFICIENTES DE DETERMINAÇÃO E ERROS PARA OS
SISTEMAS CONSTRUTIVOS
R
2
R
2
R
2
ER ER ER Tipologia Período
Ti min Ti med Ti Max Ti min Ti méd Ti max
Inverno 0,87 0,89 0,86 Andrade Gutierrez
Verão 0,89 0,88 0,80
0,17 0,23 0,21
Inverno 0,98 0,92 0,85 COHAB Pará
Verão 0,88 0,91 0,85
0,16 0,25 0,25
Inverno 0,99 0,95 0,87 Kürten
Verão 0,94 0,92 0,77
0,15 0,18 0,26
FONTE: Dados de Fernandes (2005)
O coeficiente de determinação (R
2
) é o quadrado do coeficiente de correlação
(R), na estatística é entendido como o quociente da variação explicada pela variação
total:
R
2
= variação explicada / variação total [eq. 8]
Se a variação total for totalmente explicada, o quociente será igual a 1; se a
variação total for totalmente não explicada, o quociente será igual a 0. Portanto, os
quocientes obtidos para a predição das temperaturas diárias nos 3 sistemas
construtivos, próximos a um, propiciarão boas correlações. O erro relativo deve ser o
mais próximo possível de 0, foram admitidos valores menores de 0,20.
Após a verificação se as correlações encontradas para os sistemas
construtivos eram satisfatórias, passou-se à escolha das equações que seriam
utilizadas. As equações para o cálculo das temperaturas mínimas, médias e
33
O erro relativo (ER) é expresso pela seguinte equação:
ER = EPE/A
Onde, EPE é o erro padrão de estimativa e A é a amplitude térmica da edificação.
Desta forma se obtém um valor que permite avaliar casos onde o erro em graus
aparentemente é pequeno, mas que, se comparado à amplitude térmica da edificação pode ser alto.
114
máximas internas para cada sistema construtivo utilizadas neste estudo, estão
listadas na tabela 24.
TABELA 24 - EQUAÇÕES PREDITIVAS UTILIZADAS PARA OS CÁLCULOS DE
TEMPERATURAS INTERNAS NOS 3 SISTEMAS CONSTRUTIVOS
Andrade Gutierrez
Temperatura interna mínima Ti min = 7,119 + 0,892 . GTe min + 0,746 . (Te min - GTe min)
Temperatura interna média Ti med = 3,508 + 0,970 . GTe med + 0,764 . (Te med - GTe med)
Temperatura interna máxima Ti max = 6,533 + 0,937 . GTe med + 0,764 . (Te med - GTe med)
Cohab PA
Temperatura interna mínima Ti min = 5,245 + 0,914 . GTe min + 0,759 . (Te min - GTe min)
Temperatura interna média Ti med = 1,186 +1,009 . GTe med + 0,816 . (Te med - GTe med)
Temperatura interna máxima Ti max = 5,974 + 0,889 . GTe med + 0,806 . (Te med - GTe med)
Kürten
Temperatura interna mínima Ti min = 5,614+ 0,870 Gte min+ 0,770 (Te min - Gte min)
Temperatura interna média Ti med = 3,802+ 0,931 Gte med + 0,781 (Te med - Gte med)
Temperatura interna máxima Ti max = 0,604 + 0,999 Gte max + 0,740(Te max- Gte max)
FONTE: Dados de Fernandes (2005)
Onde:
GTe med: média das temperaturas externas médias
GTe min: média das temperaturas externas mínimas
Te min: temperatura externa mínima
Te med: temperatura externa média
Te max: temperatura externa máxima
Depois de se obter as temperaturas médias internas diárias nos sistemas
construtivos, fez-se o cálculo do somatório dos graus-dia em cada sistema
construtivo, nas 6 localidades. O cálculo dos graus-dia consiste na determinação da
demanda de energia para aquecimento ou resfriamento no interior dos sistemas
construtivos, para que ofereça níveis habitáveis de conforto térmico. É definido como
o somatório da diferença da temperatura interior média em relação a uma
temperatura base, que corresponde aos intervalos dos limites de conforto
(GOULART, et al. 1998). Considerou-se a temperatura-base de 18ºC para
aquecimento e de 24ºC para refrigeração. A adoção desse intervalo de temperatura,
mais “estreito” do que o utilizado no método anterior, foi motivada porque neste
115
método trabalhou-se com graus-dia, análise que tende a eliminar as temperaturas
extremas, pois utiliza as médias das temperaturas.
A partir das mínimas e máximas internas diárias, pode-se também avaliar
qualitativamente o desempenho dos sistemas construtivos, adotando-se a
metodologia do IPT. Essa metodologia adota a definição dos valores limites da
temperatura do ar que satisfazem as exigências de conforto da norma ISO 7730
(satisfação de pelo menos 80% dos ocupantes dos recintos). Além disso, também
considera os seguintes parâmetros, para que as condições de conforto sejam
satisfeitas:
- taxas de metabolismo dos ocupantes: 47 W/m² (dormindo) e 70 W/m²
(executando serviços leves);
- índices de resistência térmica das roupas: 0,35 Clo (roupas leves, típicas de
verão), 0,80 Clo (roupas pesadas, típicas de inverno durante o dia) e 2,00 Clo
(roupas de cama pesadas, para inverno);
- umidade relativa do ar: 40% a 60%;
- temperatura radiante média do ambiente: igual à temperatura do ar.
Sob essas condições, estima-se que possa haver conforto térmico no
intervalo entre 12ºC e 29ºC, considerando:
- temperatura máxima de conforto para verão: 29ºC (velocidade do ar de
aproximadamente 0,5m/s, roupas leves, executando serviços leves);
- temperatura mínima de conforto para inverno: 17ºC (velocidade do ar menor
ou igual a 0,25m/s, roupas pesadas, executando serviços leves); 12ºC
(velocidade do ar menor ou igual a 25m/s, roupas pesadas, pessoa
dormindo).
O método IPT utiliza uma classificação das construções a partir de níveis de
desempenho, para inverno e para verão. Segundo essa classificação, as edificações
no período de inverno podem ser classificadas como:
A: quando a temperatura do ar interior for maior ou igual a 17ºC;
B: quando a temperatura do ar interior ficar menor que 17ºC e maior ou igual
a 12ºC;
C: quando a temperatura mínima do ar interior ficar abaixo de 12ºC.
Da mesma forma, a classificação para verão é:
A: quando a temperatura do ar interior for menor que 29ºC;
116
B: quando o valor máximo da temperatura do ar interior não ultrapassar o
valor máximo diário da temperatura do ar externo;
C: quando o valor máximo da temperatura do ar interior ultrapassar o valor
máximo diário da temperatura do ar externo.
Segundo a classificação acima, os intervalos de temperatura de forma a
estabelecer níveis de desempenho térmico para as habitações no inverno e verão,
segundo a metodologia IPT, aparecem na tabela 25.
TABELA 25 - INTERVALOS DE TEMPERATURA DOS
NÍVEIS DE DESEMPENHO DO IPT
período A B C
Verão Ti ≤ 29ºC 29ºC>Ti ≤Text Ti >Text
Inverno Ti ≥17ºC 17ºC >Ti ≥12ºC Ti<12ºC
FONTE: Fernandes e Krüger (2005)
Onde:
Text: valor máximo diário da temperatura do ar exterior
Tint : temperatura interna (máxima ou mínima, para verão e inverno, respectivamente)
O próximo item apresenta os resultados obtidos, empregando-se esses 2
métodos.
8.1 ANÁLISES DOS RESULTADOS
A primeira avaliação de consumo de energia utilizada no “Método das
Equações Preditivas” empregou a análise a partir dos graus-dia. Com a aplicação
deste conceito, foi possível avaliar sucintamente as características dos 3 sistemas
construtivos relacionadas com as das 6 localidades, em relação aos graus de
conforto térmico. Os graus-dia para aquecimento refletem o quanto as temperaturas
nos sistemas construtivos estão distantes do conforto, numa situação de frio e os
graus-dia para resfriamento, os graus que excedem o nível de conforto, numa
situação de calor. Foram consideradas as médias das temperaturas de todo o
período, 20 de junho a 18 de julho de 2002, ou seja, as médias dos 29 dias
consecutivos. A figura 43 mostra o gráfico dos graus-dia para aquecimento nas 6
localidades, para cada um dos 3 sistemas construtivos.
117
FIGURA 43 - GRAUS-DIA PARA AQUECIMENTO
0,00
20,00
40,00
60,00
80,00
100,00
120,00
Bairro Alto São
Lourenço
Cajuru Fazendinha Sta
Felicidade
Portão
Andrade Gutierrez COHAB Pará Kürten
Fonte: Pesquisa
Analisando-se o gráfico da figura 43, nota-se que, neste método, o sistema
construtivo que aparece com os menores valores de graus-dia, ou seja, o que
gastaria menor energia elétrica, é o sistema construtivo Andrade Gutierrez. O maior
valor de graus-dia para este sistema construtivo excede pouco mais de 60ºCh/dia,
apenas na localidade Cajuru. O sistema construtivo que mais gastaria energia
elétrica, com base nesse estudo, seria o Cohab-PA, que apresentou os mais altos
valores para os graus-dia, chegando a exceder os 100ºCh/dia, também na localidade
Cajuru. O sistema construtivo Kürten apresentou valores de graus-dia bem próximos
aos encontrados para o sistema construtivo Andrade Gutierrez.
Em relação às diferenças de graus-dia registradas nas diferentes localidades,
observa-se que a localidade mais consumidora de energia foi o Cajuru,
ultrapassando os 100ºCh/dia no sistema construtivo Cohab PA e os 60ºCh/dia nos
outros 2 sistemas construtivos. Observa-se uma faixa de consumo semelhante para
as localidades São Lourenço, Fazendinha e Santa Felicidade, com os maiores
consumos de energia para o sistema construtivo Cohab PA, um pouco maiores que
80ºCh/dia. Por fim, as localidades Portão e Bairro Alto apresentam os menores
consumos de energia, sendo que o menor consumo verificado foi na localidade
Bairro Alto, para o sistema construtivo Andrade Gutierrez.
118
Quanto aos graus-dia para resfriamento, considerando a temperatura base de
24ºC, foram registrados valores nulos para os 3 sistemas construtivos em todas as
localidades.
A segunda análise dos resultados obtidos pelo “Método das Equações
Preditivas” utilizou o método proposto pelo IPT, descrito no item anterior. Avaliando-
se o desempenho dos sistemas construtivos em cada localidade, através dos limites
de temperaturas de conforto estabelecidas pelo método IPT (conforme mostra a
tabela 25 que aparece na descrição do método) foram feitas as tabelas 26, 27 e 28
para cada um dos 3 sistemas construtivos estudados. Como só foram analisados
dados do período de inverno, utilizou-se a classificação de verão para avaliar as
temperaturas máximas e a classificação de inverno para avaliar as temperaturas
mínimas.
TABELA 26 – AVALIAÇÃO IPT – ANDRADE GUTIERREZ
Andrade Gutierrez
CONCEITO
Bairro Alto Cajuru Fazendinha Portão Santa Felicidade São Lourenço
A 7 7 8 8 24 10
B 17 17 14 18 5 14
C 5 5 7 3 0 5
Mínimas B B B B A B
A 29 29 29 29 29 29
B 0 0 0 0 0 0
C 0 0 0 0 0 0
Máximas A A A A A A
FONTE: Pesquisa
TABELA 27 – AVALIAÇÃO IPT – COHAB PA
Cohab PA
CONCEITO
Bairro Alto Cajuru Fazendinha Portão Santa Felicidade São Lourenço
A 1 2 3 3 1 4
B 18 17 14 19 16 14
C 10 10 12 7 12 11
Mínimas B B B B B B
A 29 29 29 29 29 29
B 0 0 0 0 0 0
C 0 0 0 0 0 0
Máximas A A A A A A
FONTE: Pesquisa
119
TABELA 28 – AVALIAÇÃO IPT – KÜRTEN
Kürten
CONCEITO
Bairro Alto Cajuru Fazendinha Portão Santa Felicidade São Lourenço
A 0 0 0 1 0 0
B 16 15 14 15 13 16
C 13 14 15 14 16 13
Mínimas B B C B C B
A 23 29 29 27 27 28
B 6 0 0 2 2 1
C 0 0 0 0 0 0
Máximas A A A A A A
FONTE: Pesquisa
O conceito denominado ‘Máximas’ nas tabelas 26, 27 e 28, foi obtido através
da predominância de temperaturas máximas dentro dos limites de conforto para a
situação de calor, em cada conceito, A, B ou C. O mesmo se aplica para as
temperaturas mínimas, em relação à situação de frio.
Nota-se que os desempenhos em relação ao desconforto por calor, expressos
nas temperaturas máximas foram muito bons para todos os sistemas construtivos,
todos classificados como A. Isto acontece porque as medições de temperatura foram
feitas no período do inverno de 2002, na cidade de Curitiba, que não apresentou
altas temperaturas neste período. Enfatiza-se ainda que resultados de desconforto
por calor não apareceram porque essa metodologia trabalha com médias,
eliminando os valores extremos de temperatura.
O mesmo não pode ser verificado em relação às temperaturas mínimas, onde
o desempenho foi médio para os sistemas construtivos Andrade Gutierrez e Cohab-
PA, mas foi baixo para o Kürten, apresentando classificação C para as localidades
Fazendinha e Santa Felicidade.
No sistema construtivo Andrade Gutierrez, em relação às Mínimas, todas as
localidades receberam classificação B, exceto Santa Felicidade que recebeu
classificação A. Com relação às Máximas, todas as localidades receberam
classificação A nesse sistema construtivo.
A avaliação do sistema construtivo Cohab PA obteve conceito B para todas
as Mínimas e conceito A para todas as Máximas.
120
Os piores resultados foram encontrados no sistema construtivo Kürten, que
obteve classificação B em relação às Mínimas, para as localidades Bairro Alto, São
Lourenço, Cajuru e Portão e classificação C para Fazendinha e Santa Felicidade.
Para as temperaturas Máximas, como os outros sistemas construtivos, todas as
localidades foram classificadas como A.
121
9 MÉTODO DE SIMULAÇÃO COM O SOFTWARE COMFIE
O comportamento térmico de uma edificação pode ser caracterizado através
de softwares, ou seja, de cálculos utilizando a interface do computador. Há hoje em
dia muitos programas computacionais, que simulam e avaliam o desempenho
térmico de edificações. Um dos programas mais difundidos é o NBSLD (National
Bureau of Standards Load Determination), desenvolvido na década de 70, pelo
Departamento de Engenharia Ambiental do National Bureau of Standards dos EUA.
Outros exemplos de programas computacionais internacionais são: CASAMO-CLIM
e COMFIE do Centro de Energia da Escola de Minas de Paris; ARCHIPAK da
Universidade de Queensland; EASY da Universidade de Pretória, África do Sul; DOE
do Laboratório Lawrence Berkeley, da Califórnia. Existem alguns softwares nacionais
na área de conforto térmico: THEDES da Fundação de Ciência e Tecnologia do Rio
Grande do Sul, ARQUITROP e LUZ DO SOL da Universidade Federal de São
Carlos e o ANALYSIS BIO e ANALYSIS CST da Universidade Federal de Santa
Catarina.
Esta última análise utilizou o software COMFIE (Calcul d’Ouvrages Multizones
Fixe à une Interface Expert
33
) que é uma ferramenta de simulação simplificada, para
a análise térmica de um projeto. O programa COMFIE “foi criado utilizando uma
estrutura de dados orientada ao objeto, e um suporte teórico sobre análise modal
desenvolvido no Centro de Energia da Escola de Minas de Paris” (MICHALOSKI,
2003).
Uma característica importante do programa é poder efetuar o cálculo
multizona, onde vários ambientes (zonas) da edificação podem ser simulados ao
mesmo tempo. O COMFIE é capaz de calcular perdas de calor, ganho solar, curva
de temperaturas e carga térmica anual. O programa admite como dados de entrada
as sombras distantes e as sombras integradas à edificação, dispositivos para
sombreamentos, sombras vegetais, equipamentos que geram calor internamente,
termostatos e pontes térmicas. O projeto pode ser alterado nas suas características
globais, na composição das paredes e nas zonas, seja nas porcentagens de
ocupação, no volume, na fonte de ventilação, no mobiliário, na localização do
33
Cálculo de Multizonas Fixadas a uma Interface Inteligente.
122
termostato e na inserção de equipamentos para resfriamento e aquecimento
(MICHALOSKI, 2003).
Essa pesquisa utilizou a versão 3.3 do software COMFIE. Foi simulado o
comportamento térmico do sistema construtivo Kürten, um dos sistemas construtivos
anteriormente analisados nos outros 2 métodos, considerando as mesmas 6
localidades estudadas por Rossi (2004). Os dados de temperatura (horárias, para 7
dias consecutivos, conforme item 5.2) foram inseridos no programa através de um
arquivo climático das temperaturas horárias para dados de uma semana. O formato
de um arquivo climático no programa COMFIE aparece na tabela 29.
TABELA 29 - FORMATO E UNIDADES PARA UM ARQUIVO CLIMÁTICO
POSIÇÃO DADOS E UNIDADE FORMATO
1 Identificador 3a
2 Temperatura de bulbo úmido (0,1ºC) 4i
3 Radiação global horizontal (J/cm
2
) 4i
4 Radiação difusa do céu (J/cm
2
) 4i
5 Radiação direta normal (J/cm
2
) 4i
6 Duração das horas de sol (minutos) 4i
7 Umidade relativa (%) 3i
8 Velocidade do vento (0.1m/s) 3i
9 Mês 2i
10 Dia 2i
11 Hora (1-24) 2i
FONTE: COMFIE Passive Solar Design Tool for Multizone Buildings- User’s Manual, 1994.
Os dados da coluna de formatação possuem os seguintes significados:
3a: 3 letras
4i: número inteiro de 4 algarismos
3i: número inteiro de 3 algarismos
2i: número inteiro de 2 algarismos
A inserção de dados climáticos no programa foi feita através da conversão de
um arquivo Excel em um arquivo climático do software COMFIE. O processo de
inserção se dá abrindo um arquivo climático do COMFIE no Excel. A figura 44
mostra como se entra com os dados no assistente de importação. Deve-se tomar o
cuidado para que os dados obedeçam à formatação que o programa entende, vide
tabela 29. Ao se inserir os dados, deve se escolher a opção largura fixa, com os
campos alinhados em colunas, com o mesmo número de espaços entre cada
campo. O arquivo só será inserido corretamente se os espaçamentos forem
padronizados e estiverem corretos.
123
FIGURA 44 - TELA DO ASSISTENTE DE IMPORTAÇÃO - COMFIE
FONTE: Dados da pesquisa inseridos no programa Excel
A tabela 30 mostra 24 horas dos dados climáticos originais, relativos ao
período de medição da habitação Kürten no ano de 2000 (DUMKE, 2002), onde se
visualiza na segunda coluna a partir da esquerda as temperaturas externas,
conforme o formato exigido pelo software COMFIE.
TABELA 30 - DADOS CLIMÁTICOS NA VILA TECNOLÓGICA DE CURITIBA -
JULHO DE 2000
VTC 174 0 0 0 0 87 7 1 10 1
VTC 171 0 0 0 0 93 7 1 10 2
VTC 171 0 0 0 0 93 7 1 10 3
VTC 167 0 0 0 0 95 7 1 10 4
VTC 164 0 0 0 0 98 6 1 10 5
VTC 163 0 0 0 0 99 7 1 10 6
VTC 163 23 14 10 0 100 8 1 10 7
VTC 166 73 42 31 0 100 8 1 10 8
VTC 164 115 67 48 0 100 8 1 10 9
VTC 170 146 85 62 0 100 7 1 10 10
VTC 192 165 95 69 0 99 8 1 10 11
VTC 206 169 98 71 0 87 4 1 10 12
VTC 211 69 67 2 0 82 3 1 10 13
VTC 210 8 8 0 0 78 2 1 10 14
VTC 212 6 6 0 0 76 3 1 10 15
VTC 211 3 3 0 0 77 4 1 10 16
124
VTC 204 0 0 0 0 80 6 1 10 17
VTC 199 0 0 0 0 80 8 1 10 18
VTC 195 0 0 0 0 81 10 1 10 19
VTC 193 0 0 0 0 82 12 1 10 20
VTC 187 0 0 0 0 83 13 1 10 21
VTC 180 0 0 0 0 85 12 1 10 22
VTC 176 0 0 0 0 89 12 1 10 23
VTC 171 0 0 0 0 91 11 1 10 24
FONTE: Pesquisa
A tabela 31 mostra 24 horas dos dados climáticos originais, porém com as
temperaturas medidas no Bairro Alto por Rossi (2004) entre 10 e 16 de julho de
2002. Note que os dias são correspondentes aos medidos, mas o mês do arquivo
climático é janeiro (1), situação de inverno no hemisfério Norte, para o qual o
software é destinado.
TABELA 31 - TEMPERATURAS EXTERNAS PARA O BAIRRO ALTO -
JULHO DE 2002
VTC 92 0 0 0 0 87 7 1 10 1
VTC 77 0 0 0 0 93 7 1 10 2
VTC 71 0 0 0 0 93 7 1 10 3
VTC 64 0 0 0 0 95 7 1 10 4
VTC 70 0 0 0 0 98 6 1 10 5
VTC 78 0 0 0 0 99 7 1 10 6
VTC 94 23 14 10 0 100 8 1 10 7
VTC 181 73 42 31 0 100 8 1 10 8
VTC 178 115 67 48 0 100 8 1 10 9
VTC 207 146 85 62 0 100 7 1 10 10
VTC 229 165 95 69 0 99 8 1 10 11
VTC 236 169 98 71 0 87 4 1 10 12
VTC 240 69 67 2 0 82 3 1 10 13
VTC 242 8 8 0 0 78 2 1 10 14
VTC 217 6 6 0 0 76 3 1 10 15
VTC 196 3 3 0 0 77 4 1 10 16
VTC 148 0 0 0 0 80 6 1 10 17
VTC 114 0 0 0 0 80 8 1 10 18
VTC 104 0 0 0 0 81 10 1 10 19
VTC 109 0 0 0 0 82 12 1 10 20
VTC 108 0 0 0 0 83 13 1 10 21
VTC 106 0 0 0 0 85 12 1 10 22
VTC 106 0 0 0 0 89 12 1 10 23
VTC 105 0 0 0 0 91 11 1 10 24
FONTE: Pesquisa
Há duas opções para simulação nesse programa: simplificada ou detalhada.
A opção escolhida foi a detalhada, que propiciou a análise das características dos
125
materiais das paredes, das aberturas e da cobertura. Nesta opção é possível definir
as propriedades ópticas das superfícies, as sombras, a reflexão das superfícies do
entorno, as características físicas dos materiais (absortância
34
, emissividade
35
,
densidade
36
, condutividade
37
, calor específico
38
) dados de vento (velocidade e
direção), a porcentagem de ocupação nos diferentes períodos do dia, o uso de
estratégias de aquecimento e resfriamento (a ventilação forçada, por exemplo) e uso
de estratégias construtivas bioclimáticas, tais como a Parede Trombe
39
.
A simulação se deu através da inserção das seguintes características
construtivas do sistema Kürten: orientação de todas as fachadas, definição dos
materiais das paredes (espessura em cm, condutividade térmica em W/m.K,
densidade em kg/m
3
e calor específico em Wh/kg.K
40
) e as características das
superfícies (absortância e emissividade, em porcentagem). Também foram inseridos:
a taxa de ventilação externa máxima em m
3
/h, os ganhos internos de calor em W, o
número máximo de ocupantes da edificação em cada período, a taxa de ventilação
interna máxima. A simulação considerou todas essas características construtivas do
sistema construtivo Kürten e as temperaturas externas horárias para uma semana,
em cada uma das 6 localidades utilizadas nos métodos anteriores.
Os primeiros dados requeridos pelo programa são as referências geográficas
do local e a temperatura média do solo. Foram inseridas a altitude (910m), a latitude
(25ºS) e a longitude (49ºO) de Curitiba. A temperatura do solo adotada foi 10ºC,
valor correspondente à temperatura média das temperaturas externas nos períodos
monitorados.
Logo depois, caracterizam-se todas as walls, denominação do programa que
inclui paredes, piso, teto e cobertura. Para cada wall, insere-se a inclinação (slope),
a orientação (orientation) e as características dos materiais de que é composta. A
34
Absortância é a fração da luz que incide sobre uma superfície e é absorvida.
35
Emissividade é o quociente da radiância de um corpo a uma temperatura pela radiância de
um radiador perfeito à mesma temperatura.
36
Densidade é a relação entre a massa e o volume de um corpo.
37
Condutividade é a quantidade de calor que passa, por unidade de tempo, através da
unidade de área de um condutor térmico no qual existe um gradiente de temperatura uniforme igual a
um grau de temperatura por unidade de comprimento.
38
Calor específico é o quociente da quantidade infinitesimal de calor fornecida à unidade de
massa de uma substância pela variação infinitesimal de temperatura resultante desse aquecimento.
39
Parede Trombe é um dispositivo construtivo feito para controlar as perdas e ganhos de
calor por convecção e radiação.
40
A unidade recomendada no Sistema Internacional (SI) para calor específico é kJ/kg. K, mas
no COMFIE a unidade utilizada é Wh/kg. K.
126
orientação das walls das fachadas foi obtida no sentido horário, partindo do Norte. A
inclinação das paredes foi considerada em muitos casos diferente de 90 graus para
compensar a existência dos beirais, ou seja, adotando-se uma inclinação maior que
a real, a sombra que esta situação imaginária faria seria equivalente à sombra
projetada pelo beiral. Os dados do sistema construtivo Kürten, apresentam-se
resumidamente na tabela 32. O apêndice 1 apresenta o relatório dos dados gerado
pelo software COMFIE, o
trace.txt onde aparece a inserção detalhada dos dados
referentes ao sistema construtivo Kürten, fabricado em madeira industrializada.
TABELA 32 - CARACTERÍSTICAS DO SISTEMA CONSTRUTIVO KÜRTEN
Espessura
(cm)
Condutividade
Térmica
K (W/m/K)
Densidade
RO (kg/m
3
)
Calor
específico
CP
(Wh/kg. K)
Alfa Emissividade
Paredes
Madeira
industrializada
2,20 0,15 600,00 0,37 0,70 0,90
Piso
Terra 100,00 0,52 1700,00 0,24 - -
Concreto 5,00 1,40 1700,00 0,28 0,65 0,90
Teto
Forro madeira 1,00 0,15 500,00 0,37 0,70 0,90
Cobertura
0,75 (a) 0,85 (a) Telhas
cerâmicas
1,30 0,90 1500,00 0,26
0,70 (b) 0,90 (b)
FONTE: Pesquisa
NOTAS: (a) valores para as faces internas do telhado.
(b) valores para as faces externas do telhado.
Após a inclusão de todas as walls, são pedidos os dados dos ambientes
térmicos, que o software designa por zones. Nesta pesquisa foram adotadas 4
zones: outside e ground (padrões do próprio software), interior da casa e ático.
Nestas, são incluídas informações sobre presença de pessoas (occupancy), ganhos
térmicos por equipamentos elétricos (heat gains), dados de vento (maximal external
ventilation flow rate) e albedo das superfícies do entorno, todos considerando os
respectivos períodos de tempo de operação.
127
9.1 ANÁLISES DOS RESULTADOS
Após a inclusão dos dados do sistema construtivo e do arquivo climático, o
programa calculou as temperaturas internas a partir dos dados externos de cada
uma das 6 localidades, considerando o sistema construtivo Kürten. A figura 45
mostra o gráfico das temperaturas internas simuladas em cada uma das 6
localidades pesquisadas. A figura 46 mostra o gráfico das temperaturas externas
correspondentes para os mesmos 7 dias, nas mesmas localidades.
A figura 45 mostra que as temperaturas foram mais amenas nos 3 primeiros
dias, 10, 11 e 12 de julho. No dia 12 de julho as temperaturas registradas foram
bastante semelhantes nas 6 localidades. A localidade que apresentou as
temperaturas mais destoantes das demais, principalmente no que se refere às
temperaturas máximas, foi o Bairro Alto. Os dias 13, 14, 15 e 16 de julho
apresentaram temperaturas mínimas bem mais baixas que os primeiros 3 dias,
alcançando a casa dos 8ºC. Mesmo assim, as temperaturas máximas, não se
reduziram, pelo contrário, foram maiores que as dos 3 primeiros dias, ocasionando
grandes amplitudes térmicas. A localidade Bairro Alto chegou a registrar amplitude
térmica interna de aproximadamente 24ºC no último dia.
FIGURA 45 - TEMPERATURAS INTERNAS SIMULADAS
8
12
16
20
24
28
32
1
8
15
22
29
36
43
50
57
64
71
78
85
92
99
106
113
120
127
134
141
148
155
162
horas
t (
o
C)
Bairro Alto São Lourenço Cajuru Fazendinha Sta Felicidade Portão
FONTE: Pesquisa
128
A partir das médias das temperaturas simuladas foi feito o cálculo do
somatório dos graus-hora para aquecimento e resfriamento, dentro do sistema
construtivo Kürten, se estivesse localizado em cada uma das 6 localidades
analisadas nos outros métodos dessa pesquisa. A temperatura limite para
aquecimento considerada foi de 18ºC e a temperatura base para resfriamento, foi de
24ºC, conforme Goulart
41
et al. (1998).
Como os dados de temperatura externa foram coletados em período de
inverno, o somatório de graus-hora para resfriamento foi bem pequeno, mesmo
considerando o menor limite superior de temperatura para necessidade de
resfriamento (24ºC).
A figura 46 mostra os totais de graus-hora, para aquecimento e resfriamento,
divididos pelo período, em dias.
FIGURA 46 - GRAUS-HORA PARA AQUECIMENTO E RESFRIAMENTO NO
SISTEMA CONSTRUTIVO KÜRTEN
0,00
5,00
10,00
15,00
20,00
25,00
30,00
35,00
40,00
45,00
50,00
55,00
60,00
65,00
70,00
Bairro Alto São Lourenço Cajuru Fazendinha Sta Felicidade Portão
localidades
graus-hora (ºCh/dia)
GRAUS-HORA RESFRIAMENTO GRAUS-HORA AQUECIMENTO
FONTE: Pesquisa
41
Esta autora indica temperaturas base para aquecimento de 14ºC, 15ºC, 16ºC, 17ºC ou
18ºC e temperaturas base para refrigeração de 24ºC, 25ºC, 26ºC, 27ºC, 28ºC, 29ºC, 30ºC ou 31ºC. A
escolha das temperaturas base para o cálculo dos graus-hora, ou dos graus-dia, deve ser coerente
com os aspectos culturais locais, ou seja, em climas mais frios geralmente existe uma maior
tolerância ao frio e vice-versa.
129
Para o cálculo do somatório de graus-hora para aquecimento, considerou-se
como limite a maior temperatura indicada (18ºC), ou seja, apenas as temperaturas
inferiores a esse valor seriam computadas no cálculo. Mesmo assim, o que se
observou foi uma enorme discrepância entre os dados de graus-hora para
aquecimento e para resfriamento, como pode ser observado na figura 46.
Nota-se, a partir da análise da figura 46, que a localidade com os maiores
valores de graus-hora para aquecimento seria o Cajuru, acima de 69ºC/dia, mas
com valores nulos para resfriamento. Nas outras localidades apareceram valores de
graus-hora para resfriamento, mesmo que em quantidades bem pequenas. Mesmo
somando os valores de graus-hora para aquecimento e resfriamento, Cajuru
continua sendo a localidade com os valores mais altos de graus-hora.
As localidades Bairro Alto, São Lourenço, Fazendinha e Santa Felicidade,
possuem valores de graus-hora muito parecidos, por volta de 60ºCh/dia, se
considerarmos a soma dos graus-hora para aquecimento e resfriamento. A
localidade que apresentou os menores valores de graus-hora foi o Portão, por volta
de 50ºCh/dia.
Para encontrar a energia requerida para aquecimento ou resfriamento dos
sistemas construtivos para a obtenção de conforto térmico, em Wh/dia, apenas
multiplicou-se os graus-hora, já obtidos, pela taxa de trocas térmicas, encontradas
no “Método do Fator de Variação das Temperaturas Internas” (vide equação 7). A
seguir, dividiu-se os valores de Wh/dia pela área do sistema construtivo Kürten,
chegando aos valores em Wh/m
2
dia. A figura 47 mostra os valores da energia de
resfriamento e aquecimento necessária à obtenção de conforto térmico no sistema
construtivo Kürten, nas 6 localidades.
130
FIGURA 47 - ENERGIA DE RESFRIAMENTO E AQUECIMENTO NO SISTEMA
CONSTRUTIVO KÜRTEN
0,00
100,00
200,00
300,00
400,00
500,00
600,00
700,00
800,00
900,00
1000,00
Bairro Alto São Lourenço Cajuru Fazendinha Sta Felicidade Portão
localidades
(Wh/m
2
dia)
resfriamento aquecimento
FONTE: Pesquisa
A análise da figura 48 mostra que a localidade que mais consumiria energia
para aquecimento seria o Cajuru, com valores acima de 800Wh/m
2
dia para a energia
de aquecimento. As outras localidades são menos consumidoras de energia, mas há
necessidade de energia para resfriamento, mesmo que em quantidades bem
pequenas. Somando a energia para aquecimento e resfriamento, Cajuru continua
sendo a localidade mais consumidora de energia.
As localidades Bairro Alto, Fazendinha e Santa Felicidade, possuem valores
totais de consumo de energia entre 765Wh/m
2
dia e 775Wh/m
2
dia. São Lourenço
apresentou valor total um pouco menor, por volta de 725Wh/m
2
dia. A localidade que
apresentou os menores valores de consumo de energia foi o Portão, por volta de
655Wh/m
2
dia.
131
10 CONSIDERAÇÕES FINAIS
O objetivo principal dessa pesquisa foi analisar as relações entre a forma
urbana e o consumo de energia elétrica para obtenção de conforto em edificações.
Neste sentido, apenas alguns avanços foram feitos, já que o substancial dessa
pesquisa não foi a compilação de resultados afirmativos e comprobatórios extraídos
das análises entre a forma urbana e o consumo de energia, estritamente relacionado
à obtenção de conforto térmico. Sabe-se que os fenômenos atmosféricos são
extremamente complexos e mais ainda as formas que adquirem as cidades através
do tempo. Por isso, seria praticamente impossível obter generalizações que
delimitassem afirmações específicas sobre as relações entre esses dois objetos de
estudos.
Quanto aos objetivos específicos, estes foram atendidos com êxito, exceto
dois deles, que propunham a identificação da intensidade da influência de dois
parâmetros
44
da forma urbana na temperatura local. Mais do que resultados em si, o
que se pretendia era a comparação de métodos capazes de estudar relações entre o
consumo de energia (ou as medidas de temperaturas) e as características urbanas.
Nesse processo, outras relações também foram indicadas, entre: as características
dos sistemas construtivos e o consumo de energia; o conforto térmico e as
temperaturas internas; as temperaturas internas e o consumo de energia e as
características urbanas e o conforto térmico.
Além disso, subjacente a estes estudos, permaneceu todo o tempo a
apreciação dos próprios métodos empregados, quanto aos dados empregados, aos
instrumentos necessários, aos níveis de detalhamento requeridos. Mesmo assim,
pode-se dizer que apareceram indicações afirmativas de algumas hipóteses
intuitivas que se tinha a respeito do relacionamento entre a forma urbana e o
consumo de energia.
No primeiro método, “Método Paramétrico”, onde se utilizaram parâmetros
diferentes para a análise da forma urbana, a contribuição foi principalmente no
desenvolvimento de procedimentos capazes de lidar com os parâmetros utilizados.
Para a análise do número de pavimentos, por exemplo, ficou clara a necessidade de
44
Esses parâmetros eram: número de pavimentos dos edifícios do entorno e albedo das
superfícies ao redor dos Faróis do Saber.
132
levantamentos in loco. No princípio da pesquisa, procuraram-se mapas ou mesmo
cadastros em órgãos públicos, que pudessem facilitar o processo de verificação do
número de pavimentos dos edifícios. Em uma empresa particular, foi encontrado um
levantamento da altura de edifícios feita através de perfilamento a laser
aerotransportado
45
, mas apenas para uma pequena região do Bairro Vila Hauer e
Prado Velho. Atualmente, a coleta de dados sobre a altura dos edifícios é bastante
complicada, dificultando o desenvolvimento mais rápido de estudos na área da
climatologia urbana.
Do primeiro método utilizado, também se destaca a necessidade de se
padronizar a angulação das fotos, através do posicionamento da máquina fotográfica
(o que foi buscado, mas nem sempre possível, por causa da altura do guarda-corpo
dos Faróis do Saber). Para isso seria necessário um tripé que alcançasse uma altura
maior. Além da padronização, há que se descobrir qual o ângulo que melhor
determinaria o alcance da influência das superfícies do entorno dos pontos de
medição, em relação a suas propriedades de albedo.
Quanto aos resultados do “Método Paramétrico”, estes indicaram que existe
uma relação entre o aumento do número de pavimentos e o aumento das médias
das temperaturas mínimas, ou seja, quanto maior quantidade de construções com
número de pavimentos acima de 3, maiores as médias das temperaturas mínimas.
Para o parâmetro albedo, foi indicado que quanto maior a área ocupada com o
parâmetro cidade, ou seja, quanto menos áreas construídas atuando diretamente na
emissão de calor, mais baixas serão as temperaturas mínimas. Também se esboçou
a relação entre a quantidade de cores escuras ao redor do ponto de medição e o
aumento da média da temperatura mínima.
O método “Paramétrico” frisou a importância das diferentes formas urbanas
nos graus de conforto, ao explicitar as grandes diferenças de consumo de energia
elétrica para obtenção deste, em diferentes localidades, considerando o mesmo
sistema construtivo.
As conclusões que se obteve em relação ao segundo método, do “Fator de
Variação das Temperaturas Internas”, foram principalmente a respeito da praticidade
de sua utilização para identificar a adequação de edificações padronizadas em
45
Também existe a possibilidade de se fazer levantamentos da altura de edifícios através de
aerofotogrametria (medição estereoscópica).
133
diferentes climas. Todos os cálculos foram realizados utilizando-se o Excel, o que
facilita sua aplicação, pois este é um software bastante conhecido e utilizado. A
possibilidade de geração de dados horários também é significativa, pois, desta
forma, produzem-se análises mais minuciosas dos graus de conforto térmico interno
às edificações.
O fator complicador de análises utilizando o “Fator de Variação da
Temperatura Interna” é a necessidade de se calcular a taxa de trocas térmicas
globais para cada sistema construtivo em estudo. Para este cálculo são necessários
vários dados a respeito das características dos materiais empregados e de
características construtivas das edificações estudadas. Contudo, este cálculo é feito
somente uma vez para cada sistema construtivo. De posse do “Fator de Variação da
Temperatura Interna” e da temperatura externa mínima e da amplitude térmica do
local, é possível obter as temperaturas internas do sistema construtivo em estudo, se
fosse implantado nesse local.
Para o terceiro método, das “Equações Preditivas”, destaca-se a utilidade da
avaliação de sistemas construtivos padronizados, em relação à obtenção de conforto
térmico, em diferentes climas. Apesar de os cálculos serem mais complexos do que
no método anterior, pois é necessário testar as variáveis explicativas até obter a
melhor equação, este método dispensa os cálculos das taxas de troca de calor e do
levantamento das características construtivas das habitações. Também é necessário
destacar que este método fornece as médias das temperaturas, fornecendo uma
avaliação de conforto menos realista que a possibilitada por dados horários.
No último método, simulação com o software COMFIE, foram utilizados dados
horários, mas de apenas uma semana e foi analisado apenas um sistema
construtivo, o Kürten. Destaca-se sobre esse método, algumas dificuldades de
inserção de dados no programa, pois a versão 3.3 deste, não admite vários tipos de
erros na compilação dos dados, obrigando-se a iniciar a inserção desde o começo
novamente. Além disso, neste método, são necessários tanto os dados de
temperatura externa, quanto as características dos sistemas construtivos a serem
avaliados.
Estes 3 métodos, “Fator de Variação da Temperatura Interna”, “Equações
Preditivas” e simulação com o software COMFIE são importantes por sua
134
reaplicabilidade na avaliação da adequação de sistemas construtivos em diferentes
climas.
Quanto à performance dos sistemas construtivos, houve algumas diferenças
entre os resultados dos métodos que analisaram o conforto térmico e o consumo de
energia. No método do “Fator de Variação das Temperaturas Internas” o sistema
construtivo que apresentou os melhores resultados em relação ao consumo de
energia foi o Kürten. No método das “Equações Preditivas” o sistema construtivo
menos consumidor de energia foi o Andrade Gutierrez, mas Kürten obteve valores
muito próximos. Esta diferença aconteceu porque, no primeiro método, foram
utilizados dados horários de temperatura referentes a dias representativos e no
segundo, foram utilizadas médias das temperaturas mínimas, médias e máximas. Os
piores resultados quanto aos gastos de energia, para ambos os métodos,
apareceram no sistema construtivo Cohab PA.
Contudo, para resultados mais conclusivos, são necessários estudos mais
aprofundados, incluindo outras tipologias construtivas e considerando outros fatores
que possam atuar na obtenção de conforto térmico, tais como a orientação das
aberturas, a ventilação do ático, as cores externas das paredes, a inércia térmica
dos materiais das vedações, a existência de vegetação no entorno etc.
Concluiu-se, portanto, que a maior contribuição dessa pesquisa foi a análise
dos métodos que estudaram as relações entre o ambiente urbano e o consumo de
energia no interior dos edifícios. A partir desse conjunto de dados e análises, podem
ser desenvolvidos trabalhos futuros nos quais se possam indicar parâmetros de
desenho e ocupação urbanos mais adequados às exigências de racionalização de
energia e à obtenção de climas urbanos de temperaturas mais amenas.
Uma sugestão seria a realização de novas medições, de preferência com a
medição simultânea no mesmo ponto em diferentes alturas (1,5m e 10m) para se
estimar as diferenças de temperatura encontradas nessas situações. Isto porque um
dos motivos imaginados para resultados não muito satisfatórios nas correlações foi
ter ocorrido problemas com as medições a 10m de altura. Contudo, o trabalho
desenvolvido por Pertsch (2005) com a mesma metodologia, mas a 1,5m de altura,
também apresentou baixas correlações.
No “Método Paramétrico”, outros parâmetros também poderiam ser utilizados,
tais como, a classificação das áreas verdes, em vegetação rasteira e massas
135
arbóreas; divisão em áreas ocupadas com volumes tridimensionais, áreas apenas
com coberturas e áreas sem modificações (naturais); quantificação do tráfego das
vias locais etc. Do mesmo modo, outras medições atmosféricas poderiam ser
realizadas, como por exemplo, a umidade relativa do ar, medições de vento e
radiação.
Somente a partir de estudos mais aprofundados, conjugando a climatologia
urbana ao planejamento, será possível a criação de parâmetros de desenho urbano
capazes de influenciar os graus de conforto térmico nas áreas urbanas e no interior
das edificações.
Estudos como estes também irão contribuir com o menor gasto de energia
para condicionamento dos ambientes internos e externos às edificações e,
conseqüentemente, ocasionarão menores impactos ambientais.
136
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142
APÊNDICE 1- ARQUIVO CLIMÁTICO DO SOFTWARE COMFIE - TRACE.TXT
PARA O SISTEMA CONSTRUTIVO KÜRTEN
****************************************************************
BUILDING
****************************************************************
MADEIRA INDUSTRIALIZ
NAME OF THE SAVING FILE : TRACE
LOCATION : CURITIBA
ALTITUDE : 910m LATITUDE : 25.0° LONGITUDE : 49.0°
METEOROLOGICAL LOCATION : VTC
*******************************************
WALLS
*******************************************
PN1
SLOPE102° ORIENTATION -32°
INTERNAL BUILDING FINISH : MARROM ALPHA=0.70 EPSILON=0.90
EXTERNAL BUILDING FINISH : MARROM ALPHA=0.70 EPSILON=0.90
COMPOSITION : PAREDE
2.20cm OF MADEIRA K:0.15 W/m/K RO:600.00 kg/m3 CP:0.37 Wh/kg/K
PN2
SLOPE120° ORIENTATION -32°
INTERNAL BUILDING FINISH : MARROM ALPHA=0.70 EPSILON=0.90
EXTERNAL BUILDING FINISH : MARROM ALPHA=0.70 EPSILON=0.90
COMPOSITION : PAREDE
2.20cm OF MADEIRA K:0.15 W/m/K RO:600.00 kg/m3 CP:0.37 Wh/kg/K
PO
SLOPE105° ORIENTATION -122°
INTERNAL BUILDING FINISH : MARROM ALPHA=0.70 EPSILON=0.90
EXTERNAL BUILDING FINISH : MARROM ALPHA=0.70 EPSILON=0.90
COMPOSITION : PAREDE
2.20cm OF MADEIRA K:0.15 W/m/K RO:600.00 kg/m3 CP:0.37 Wh/kg/K
PS102
SLOPE102° ORIENTATION 148°
INTERNAL BUILDING FINISH : MARROM ALPHA=0.70 EPSILON=0.90
EXTERNAL BUILDING FINISH : MARROM ALPHA=0.70 EPSILON=0.90
COMPOSITION : PAREDE
2.20cm OF MADEIRA K:0.15 W/m/K RO:600.00 kg/m3 CP:0.37 Wh/kg/K
PL
SLOPE105° ORIENTATION 58°
INTERNAL BUILDING FINISH : MARROM ALPHA=0.70 EPSILON=0.90
EXTERNAL BUILDING FINISH : MARROM ALPHA=0.70 EPSILON=0.90
COMPOSITION : PAREDE
2.20cm OF MADEIRA K:0.15 W/m/K RO:600.00 kg/m3 CP:0.37 Wh/kg/K
PISO
SLOPE 0°
INTERNAL BUILDING FINISH : CINZA ALPHA=0.65 EPSILON=0.90
143
EXTERNAL BUILDING FINISH : INEXISTENTE ALPHA=0.00 EPSILON=0.90
COMPOSITION : CHAO
100.00cm OF TERRA K:0.52 W/m/K RO:1700.00 kg/m3 CP:0.24 Wh/kg/K
5.00cm OF CONCRETO K:1.40 W/m/K RO:1700.00 kg/m3 CP:0.28 Wh/kg/K
TETO
SLOPE 0°
INTERNAL BUILDING FINISH : MARROM ALPHA=0.70 EPSILON=0.90
EXTERNAL BUILDING FINISH : MARROM ALPHA=0.70 EPSILON=0.90
COMPOSITION : FORRO
1.00cm OF FORRO K:0.15 W/m/K RO:500.00 kg/m3 CP:0.37 Wh/kg/K
PAR N1 AT
SLOPE115° ORIENTATION -32°
INTERNAL BUILDING FINISH : MARROM ALPHA=0.70 EPSILON=0.90
EXTERNAL BUILDING FINISH : BRANCO ALPHA=0.20 EPSILON=0.90
COMPOSITION : PAREDE
2.20cm OF MADEIRA K:0.15 W/m/K RO:600.00 kg/m3 CP:0.37 Wh/kg/K
PAR N2 AT
SLOPE120° ORIENTATION -32°
INTERNAL BUILDING FINISH : MARROM ALPHA=0.70 EPSILON=0.90
EXTERNAL BUILDING FINISH : BRANCO ALPHA=0.20 EPSILON=0.90
COMPOSITION : PAREDE
2.20cm OF MADEIRA K:0.15 W/m/K RO:600.00 kg/m3 CP:0.37 Wh/kg/K
PAR SAT
SLOPE115° ORIENTATION 148°
INTERNAL BUILDING FINISH : MARROM ALPHA=0.70 EPSILON=0.90
EXTERNAL BUILDING FINISH : BRANCO ALPHA=0.20 EPSILON=0.90
COMPOSITION : PAREDE
2.20cm OF MADEIRA K:0.15 W/m/K RO:600.00 kg/m3 CP:0.37 Wh/kg/K
TELH O
SLOPE 39° ORIENTATION -122°
INTERNAL BUILDING FINISH : VERMELHO ALPHA=0.75 EPSILON=0.85
EXTERNAL BUILDING FINISH : MARROM ALPHA=0.70 EPSILON=0.90
COMPOSITION : TELHADO
1.30cm OF TELHA K:0.90 W/m/K RO:1500.00 kg/m3 CP:0.26 Wh/kg/K
TELH L
SLOPE 39° ORIENTATION 58°
INTERNAL BUILDING FINISH : VERMELHO ALPHA=0.75 EPSILON=0.85
EXTERNAL BUILDING FINISH : MARROM ALPHA=0.70 EPSILON=0.90
COMPOSITION : TELHADO
1.30cm OF TELHA K:0.90 W/m/K RO:1500.00 kg/m3 CP:0.26 Wh/kg/K
********************************************
ZONES
********************************************
*******************************
* ZONE OUTSIDE *
*******************************
*******************************
* ZONE GROUND *
144
*******************************
TEMPERATURE :10°C
*******************************
* ZONE INTERIOR CASA *
*******************************
OCCUPANCY SCHEDULE : COM PESSOAS
VOLUME OF INTERIOR CASA :101.00 m3
INERTIA OF THE FURNITURE :1000.0 Wh/K
MAXIMAL EXTERNAL VENTILATION FLOW RATE :18.00 VOLUME/h
STANDARD WEEK -% of max FLOW RATE-
HOUR MONDAY TUESDAY WEDNESDAY THURSDAY FRIDAY SATURDAY SUNDAY
1 2 2 2 2 2 2 2
2 2 2 2 2 2 2 2
3 2 2 2 2 2 2 2
4 2 2 2 2 2 2 2
5 2 2 2 2 2 2 2
6 2 2 2 2 2 2 2
7 2 2 2 2 2 2 2
8 2 2 2 2 2 2 2
9 2 2 2 2 2 2 2
10 2 2 2 2 2 2 2
11 2 2 2 2 2 2 2
12 30 30 30 30 30 30 30
STANDARD WEEK -% of max FLOW RATE-
HOUR MONDAY TUESDAY WEDNESDAY THURSDAY FRIDAY SATURDAY SUNDAY
13 30 30 30 30 30 30 30
14 30 30 30 30 30 30 30
15 1 1 1 1 1 1 1
16 1 1 1 1 1 1 1
17 1 1 1 1 1 1 1
18 1 1 1 1 1 1 1
19 1 1 1 1 1 1 1
20 1 1 1 1 1 1 1
21 1 1 1 1 1 1 1
22 1 1 1 1 1 1 1
23 1 1 1 1 1 1 1
24 1 1 1 1 1 1 1
STANDARD WEEK -Int HEAT GAINS (W)-
HOUR MONDAY TUESDAY WEDNESDAY THURSDAY FRIDAY SATURDAY SUNDAY
1 200 200 200 200 200 200 200
2 200 200 200 200 200 200 200
3 200 200 200 200 200 200 200
4 200 200 200 200 200 200 200
5 200 200 200 200 200 200 200
6 900 900 900 900 900 900 900
7 900 900 900 900 900 900 900
8 900 900 900 900 900 900 900
9 330 330 330 330 330 330 330
10 450 450 450 450 450 450 450
11 440 440 440 440 440 440 440
12 440 440 440 440 440 440 440
STANDARD WEEK -Int HEAT GAINS (W)-
145
HOUR MONDAY TUESDAY WEDNESDAY THURSDAY FRIDAY SATURDAY SUNDAY
13 330 330 330 330 330 330 330
14 330 330 330 330 330 330 330
15 200 200 200 200 200 200 200
16 200 200 200 200 200 200 200
17 200 200 200 200 200 200 200
18 930 930 930 930 930 930 930
19 930 930 930 930 930 930 930
20 950 950 950 950 950 950 950
21 950 950 950 950 950 950 950
22 950 950 950 950 950 950 950
23 950 950 950 950 950 950 950
24 200 200 200 200 200 200 200
Max NUMBER OF PRESENT PEOPLE:4
STANDARD WEEK -% OF PRESENCE-
HOUR MONDAY TUESDAY WEDNESDAY THURSDAY FRIDAY SATURDAY SUNDAY
1 100 100 100 100 100 100 100
2 100 100 100 100 100 100 100
3 100 100 100 100 100 100 100
4 100 100 100 100 100 100 100
5 100 100 100 100 100 100 100
6 100 100 100 100 100 100 100
7 50 50 50 50 50 75 100
8 50 50 50 50 50 75 100
9 50 50 50 50 50 75 100
10 50 50 50 50 50 75 50
11 50 50 50 50 50 75 50
12 50 50 50 50 50 75 50
STANDARD WEEK -% OF PRESENCE-
HOUR MONDAY TUESDAY WEDNESDAY THURSDAY FRIDAY SATURDAY SUNDAY
13 50 50 50 50 50 75 50
14 50 50 50 50 50 75 50
15 50 50 50 50 50 75 50
16 50 50 50 50 50 75 50
17 50 50 50 50 50 75 50
18 50 50 50 50 50 75 50
19 50 50 50 50 50 75 50
20 50 50 50 50 50 75 50
21 100 100 100 100 100 50 100
22 100 100 100 100 100 50 100
23 100 100 100 100 100 50 100
24 100 100 100 100 100 100 100
THE ZONE INTERIOR CASA IS SURROUNDED BY 8 WALLS
6.9 m2 OF PN1 BETWEEN INTERIOR CASA AND OUTSIDE
THE ZONE WALL n°1 IS REACHED BY 0 DISTANT SHADING(S)
NAME OF THE ALBEDO : CONCRETO
JAN FEB MAR APR MAY JUN JUL AUG SEP OCT NOV DEC
ALBEDO: 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2
THERMAL BRIDGES : 0.0 W/K
THE WIND EXPOSURE IS NORMAL
1 GLAZING(s)
0.6 m2 OF J1
U:5.79 W/(m2.K) TAU_N:0.42 1 GLAZING(S)
WIDTH : 0.72 m HEIGHT : 0.88 m
146
7.4 m2 OF PN2 BETWEEN INTERIOR CASA AND OUTSIDE
THE ZONE WALL n°2 IS REACHED BY 0 DISTANT SHADING(S)
NAME OF THE ALBEDO : CONCRETO
JAN FEB MAR APR MAY JUN JUL AUG SEP OCT NOV DEC
ALBEDO: 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2
THERMAL BRIDGES : 0.0 W/K
THE WIND EXPOSURE IS NORMAL
1 GLAZING(s)
0.6 m2 OF J1
U:5.79 W/(m2.K) TAU_N:0.42 1 GLAZING(S)
WIDTH : 0.72 m HEIGHT : 0.88 m
15.7 m2 OF PO BETWEEN INTERIOR CASA AND OUTSIDE
THE ZONE WALL n°3 IS REACHED BY 0 DISTANT SHADING(S)
NAME OF THE ALBEDO : GRAMA
JAN FEB MAR APR MAY JUN JUL AUG SEP OCT NOV DEC
ALBEDO: 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3
THERMAL BRIDGES : 0.0 W/K
THE WIND EXPOSURE IS SHELTERED
2 GLAZING(s)
0.6 m2 OF J1
U:5.79 W/(m2.K) TAU_N:0.42 1 GLAZING(S)
WIDTH : 0.72 m HEIGHT : 0.88 m
0.6 m2 OF J1
U:5.79 W/(m2.K) TAU_N:0.42 1 GLAZING(S)
WIDTH : 0.72 m HEIGHT : 0.88 m
14.3 m2 OF PS102 BETWEEN INTERIOR CASA AND OUTSIDE
THE ZONE WALL n°4 IS REACHED BY 0 DISTANT SHADING(S)
NAME OF THE ALBEDO : GRAMA
JAN FEB MAR APR MAY JUN JUL AUG SEP OCT NOV DEC
ALBEDO: 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3
THERMAL BRIDGES : 0.0 W/K
THE WIND EXPOSURE IS NORMAL
2 GLAZING(s)
0.6 m2 OF J1
U:5.79 W/(m2.K) TAU_N:0.42 1 GLAZING(S)
WIDTH : 0.72 m HEIGHT : 0.88 m
0.6 m2 OF J1
U:5.79 W/(m2.K) TAU_N:0.42 1 GLAZING(S)
WIDTH : 0.72 m HEIGHT : 0.88 m
15.7 m2 OF PL BETWEEN INTERIOR CASA AND OUTSIDE
THE ZONE WALL n°5 IS REACHED BY 0 DISTANT SHADING(S)
NAME OF THE ALBEDO : CONCRETO
JAN FEB MAR APR MAY JUN JUL AUG SEP OCT NOV DEC
ALBEDO: 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2
THERMAL BRIDGES : 0.0 W/K
THE WIND EXPOSURE IS NORMAL
1 GLAZING(s)
0.6 m2 OF J1
U:5.79 W/(m2.K) TAU_N:0.42 1 GLAZING(S)
WIDTH : 0.72 m HEIGHT : 0.88 m
42.0 m2 OF PISO BETWEEN INTERIOR CASA AND GROUND
K: 0.00 W/K, THERMAL BRIDGES: 0.00 W/K
42.0 m2 OF TETO BETWEEN INTERIOR CASA AND ATICO
ORDER OF MATERIALS :
147
INTERIOR CASA
MARROM
FORRO
MARROM
ATICO
THERMAL BRIDGES: 0.00 W/K
THIS ZONE WALL IS A CEILING
42.0 m2 OF TETO BETWEEN INTERIOR CASA AND ATICO
ORDER OF MATERIALS :
INTERIOR CASA
MARROM
FORRO
MARROM
ATICO
THERMAL BRIDGES: 0.00 W/K
THIS ZONE WALL IS A CEILING
*******************************
* ZONE ATICO *
*******************************
OCCUPANCY SCHEDULE : SEM PESSOAS
VOLUME OF ATICO : 31.00 m3
INERTIA OF THE FURNITURE : 0.0 Wh/K
MAXIMAL EXTERNAL VENTILATION FLOW RATE :1.00 VOLUME/h
STANDARD WEEK -% of max FLOW RATE-
HOUR MONDAY TUESDAY WEDNESDAY THURSDAY FRIDAY SATURDAY SUNDAY
1 100 100 100 100 100 100 100
2 100 100 100 100 100 100 100
3 100 100 100 100 100 100 100
4 100 100 100 100 100 100 100
5 100 100 100 100 100 100 100
6 100 100 100 100 100 100 100
7 100 100 100 100 100 100 100
8 100 100 100 100 100 100 100
9 100 100 100 100 100 100 100
10 100 100 100 100 100 100 100
11 100 100 100 100 100 100 100
12 100 100 100 100 100 100 100
STANDARD WEEK -% of max FLOW RATE-
HOUR MONDAY TUESDAY WEDNESDAY THURSDAY FRIDAY SATURDAY SUNDAY
13 100 100 100 100 100 100 100
14 100 100 100 100 100 100 100
15 100 100 100 100 100 100 100
16 100 100 100 100 100 100 100
17 100 100 100 100 100 100 100
18 100 100 100 100 100 100 100
19 100 100 100 100 100 100 100
148
20 100 100 100 100 100 100 100
21 100 100 100 100 100 100 100
22 100 100 100 100 100 100 100
23 100 100 100 100 100 100 100
24 100 100 100 100 100 100 100
STANDARD WEEK -Int HEAT GAINS (W)-
HOUR MONDAY TUESDAY WEDNESDAY THURSDAY FRIDAY SATURDAY SUNDAY
1 0 0 0 0 0 0 0
2 0 0 0 0 0 0 0
3 0 0 0 0 0 0 0
4 0 0 0 0 0 0 0
5 0 0 0 0 0 0 0
6 0 0 0 0 0 0 0
7 0 0 0 0 0 0 0
8 0 0 0 0 0 0 0
9 0 0 0 0 0 0 0
10 0 0 0 0 0 0 0
11 0 0 0 0 0 0 0
12 0 0 0 0 0 0 0
STANDARD WEEK -Int HEAT GAINS (W)-
HOUR MONDAY TUESDAY WEDNESDAY THURSDAY FRIDAY SATURDAY SUNDAY
13 0 0 0 0 0 0 0
14 0 0 0 0 0 0 0
15 0 0 0 0 0 0 0
16 0 0 0 0 0 0 0
17 0 0 0 0 0 0 0
18 0 0 0 0 0 0 0
19 0 0 0 0 0 0 0
20 0 0 0 0 0 0 0
21 0 0 0 0 0 0 0
22 0 0 0 0 0 0 0
23 0 0 0 0 0 0 0
24 0 0 0 0 0 0 0
Max NUMBER OF PRESENT PEOPLE:0
STANDARD WEEK -% OF PRESENCE-
HOUR MONDAY TUESDAY WEDNESDAY THURSDAY FRIDAY SATURDAY SUNDAY
1 0 0 0 0 0 0 0
2 0 0 0 0 0 0 0
3 0 0 0 0 0 0 0
4 0 0 0 0 0 0 0
5 0 0 0 0 0 0 0
6 0 0 0 0 0 0 0
7 0 0 0 0 0 0 0
8 0 0 0 0 0 0 0
9 0 0 0 0 0 0 0
10 0 0 0 0 0 0 0
11 0 0 0 0 0 0 0
12 0 0 0 0 0 0 0
STANDARD WEEK -% OF PRESENCE-
HOUR MONDAY TUESDAY WEDNESDAY THURSDAY FRIDAY SATURDAY SUNDAY
13 0 0 0 0 0 0 0
14 0 0 0 0 0 0 0
15 0 0 0 0 0 0 0
16 0 0 0 0 0 0 0
149
17 0 0 0 0 0 0 0
18 0 0 0 0 0 0 0
19 0 0 0 0 0 0 0
20 0 0 0 0 0 0 0
21 0 0 0 0 0 0 0
22 0 0 0 0 0 0 0
23 0 0 0 0 0 0 0
24 0 0 0 0 0 0 0
THE ZONE ATICO IS SURROUNDED BY 7 WALLS
42.0 m2 OF TETO BETWEEN ATICO AND INTERIOR CASA
ORDER OF MATERIALS :
ATICO
MARROM
FORRO
MARROM
INTERIOR CASA
THERMAL BRIDGES: 0.00 W/K
THIS ZONE WALL IS A FLOOR
42.0 m2 OF TETO BETWEEN ATICO AND INTERIOR CASA
ORDER OF MATERIALS :
ATICO
MARROM
FORRO
MARROM
INTERIOR CASA
THERMAL BRIDGES: 0.00 W/K
THIS ZONE WALL IS A FLOOR
3.3 m2 OF PAR N1 AT BETWEEN ATICO AND OUTSIDE
THE ZONE WALL n°3 IS REACHED BY 0 DISTANT SHADING(S)
NAME OF THE ALBEDO : CONCRETO
JAN FEB MAR APR MAY JUN JUL AUG SEP OCT NOV DEC
ALBEDO: 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2
THERMAL BRIDGES : 0.0 W/K
THE WIND EXPOSURE IS NORMAL
0 GLAZING(s)
0.9 m2 OF PAR N2 AT BETWEEN ATICO AND OUTSIDE
THE ZONE WALL n°4 IS REACHED BY 0 DISTANT SHADING(S)
NAME OF THE ALBEDO : CONCRETO
JAN FEB MAR APR MAY JUN JUL AUG SEP OCT NOV DEC
ALBEDO: 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2
THERMAL BRIDGES : 0.0 W/K
THE WIND EXPOSURE IS NORMAL
0 GLAZING(s)
4.2 m2 OF PAR SAT BETWEEN ATICO AND OUTSIDE
THE ZONE WALL n°5 IS REACHED BY 0 DISTANT SHADING(S)
150
NAME OF THE ALBEDO : GRAMA
JAN FEB MAR APR MAY JUN JUL AUG SEP OCT NOV DEC
ALBEDO: 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3
THERMAL BRIDGES : 0.0 W/K
THE WIND EXPOSURE IS NORMAL
0 GLAZING(s)
32.0 m2 OF TELH O BETWEEN ATICO AND OUTSIDE
THE ZONE WALL n°6 IS REACHED BY 0 DISTANT SHADING(S)
NAME OF THE ALBEDO : GRAMA
JAN FEB MAR APR MAY JUN JUL AUG SEP OCT NOV DEC
ALBEDO: 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3
THERMAL BRIDGES : 0.0 W/K
THIS ZONE WALL IS A CEILING
THE WIND EXPOSURE IS SHELTERED
0 GLAZING(s)
32.0 m2 OF TELH L BETWEEN ATICO AND OUTSIDE
THE ZONE WALL n°7 IS REACHED BY 0 DISTANT SHADING(S)
NAME OF THE ALBEDO : GRAMA
JAN FEB MAR APR MAY JUN JUL AUG SEP OCT NOV DEC
ALBEDO: 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3
THERMAL BRIDGES : 0.0 W/K
THIS ZONE WALL IS A CEILING
THE WIND EXPOSURE IS NORMAL
0 GLAZING(s)
151
ANEXO 1 - SISTEMA CONSTRUTIVO ANDRADE GUTIERREZ
PLANTA s/ esc. área: 36,60m
2
DETALHE 1 s/ esc.
CORTE s/ esc.
FONTE: Dumke (2002)
VISTA DA MORADIA AVALIADA
FONTE: Dumke (2002)
DETALHE DO SISTEMA CONSTRUTIVO
FONTE: Dumke(2002)
152
ANEXO 2 - SISTEMA CONSTRUTIVO COHAB - PA
PLANTA s/ esc. área: 31,00m
2
CORTE s/ esc.
FONTE: Dumke (2002)
VISTA DA MORADIA AVALIADA
FONTE: Dumke (2002)
DETALHE DO SISTEMA CONSTRUTIVO
FONTE: Dumke (2002)
153
ANEXO 3 - SISTEMA CONSTRUTIVO KÜRTEN
PLANTA s/ esc. área: 50,00m
2
DETALHE 1 s/ esc.
CORTE s/ esc.
FONTE: Dumke (2002)
VISTA DA MORADIA AVALIADA
FONTE: Dumke (2002)
VISTA DA MORADIA EM CONSTRUÇÃO
FONTE: Dumke (2002)
154
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