Conforto térmico e a influência dos materiais construtivos.

Desde os prim órdios o clim a de um a localidade exerce influência diret a sobre as atividades hum anas ali est abelecidas. A saúde hum ana, a energia e o confort o são m ais afet ados pelo clim a do que por qualquer out ro elem ent o do m eio am bient e. As condições de t em perat ura, de dispersão ( vent os e poluição) e de um idade do ar exercem dest acada influência sobre a m anifest ação de m uit as doenças, epidem ias e endem ias hum anas ( MCMI CHAEL, 2003) .

Assim , para est udar o confort o t érm ico hum ano é im prescindível que previam ente se faça um estudo clim ático. Devem ser avaliadas as part icularidades do clim a local, sua dinâm ica e seus elem ent os clim áticos, para ent ão, const at ar quais os fat ores que exercem influências negativas e positivas no confort o t érm ico hum ano.

Desde as prim eiras civilizações as edificações tinham o papel principal de prot eger das int em péries, configurando com o um a segunda vestim ent a do indivíduo. O clim a sem pre foi o principal fat or det erm inante na elaboração das edificações e devido à ausência de m ecanism os de condicionam ent o artificial, técnicas e m at eriais nat urais eram am plam ent e utilizados com o at enuant es do clim a nas habit ações. Assim , para as diversas zonas clim áticas do planet a, encont ram os respost as arquitet ônicas m uit o distintas.

Convém lem brar que ao longo do t em po os conceit os de prot eção clim ática das edificações foram se perdendo gradualm ent e. A revolução indust rial cont ribuiu para a m ecanização de m ét odos e m at eriais const rutivos no desenvolvim ent o das cidades. Assim com o em out ros países, as identidades const rutivas típicas de cada região do Brasil foram dando lugar aos conceit os da arquit etura m oderna e im port ação do estilo internacional, evidenciado principalm ent e nas áreas da cidade que reside à população de m aior poder aquisitivo. Evident em ente, que nas áreas com população de m enor poder aquisitivo e de m aior vulnerabilidade, a quest ão do estilo const rutivo praticam ente inexist e, prevalecendo à necessidade m aior de um a edificação que abrigue e prot ej a com m enor cust o financeiro possível.

Out ro fat or que cont ribuiu para o progressivo abandono das quest ões clim áticas na arquit et ura foi à disponibilização de equipam ent os condicionadores térm icos. A possibilidade de utilização de t ais equipam ent os t rouxe aos proj etist as a falsa ideia de que preocupações com o clim a não eram m ais relevant es, um a vez que poderiam clim atizar o edifício artificialm ent e. Est e conceit o foi am plam ent e difundido pelo m undo, e em locais com clim a quente, o aparelho condicionador de ar passou a ser a principal, ou m uit as vezes a única solução para o condicionam ent o t érm ico dos am bientes (RI BEI RO, 2008) .

Em 1960, os irm ãos Olgyay, pioneiros na aplicação da bioclim at ologia na arquitet ura, criaram a expressão projeto bioclimático. O obj etivo era buscar satisfazer às exigências de confort o at ravés de t écnicas e m at eriais disponíveis, de acordo com as

caract erísticas clim áticas locais. Este conceit o ganhou m aior força na década de 70, quando ocorreram as prim eiras crises energéticas. A part ir daí const at a- se m aior preocupação com a conservação de energia e com os im pact os am bient ais provocados pela const rução civil. Pode- se ainda dest acar o calor gerado pelas diversas atividades hum anas na cidade. Est e constit ui fat or significativo na m odificação do balanço de energia, especialm ent e nas regiões m et ropolit anas. O calor ant ropogênico, som ado aos efeit os j á descrit os, provoca aum ent o nos valores de t em perat ura do ar em relação aos am bientes vizinhos, concorrendo para o surgim ent o de caract erísticas clim áticas peculiares ao am biente urbano.

Esse é um fat or im port ant e para a com preensão das relações ent re clim a e a sociedade, pois é o ent endim ent o que o com port am ent o at m osférico int egrado às dem ais esferas e processos nat urais, organiza espaços clim áticos a partir das escalas superiores em direção às escalas inferiores, j á a ação ant rópica em alt erar essa organização ocorre no sentido cont rário, ou sej a, das escalas inferiores para as escalas inferiores, configurando assim um a via de m ão dupla, sendo fundam ent al dent ro de estudos relacionados ao clim a urbano a análise de am bas as vias ( MONTEI RO,1978) . O estudo de cent ros urbanos se t orna em essência com plicado, pois as edificações alteram a rugosidade da cidade, na qual afet a at é aproxim adam ent e os 600 m et ros de altura, podendo influenciar at é o seu ent orno, ou sej a, a zona rural, e t am bém abaixo da linha das edificações, que ainda se t rat a de um conj unt o ainda m ais diversificado devido aos diferentes m ateriais encont rados no m eio urbano ( BRANDÃO, 2003) .

O am bient e urbano é diferenciado pela ação ant rópica sobre o m eio nat ural, e gera o chamado “clima urbano”, ou situação climática típica das cidades. Essas diferenças são at ribuídas, em grande part e, a alt erações do t erreno nat ural, at ravés da construção de est rut uras e superfícies artificiais.

O clim a caract erístico deste am bient e art ificial – a cidade – é definido por uma série de alterações clim áticas produzidas pelo processo de urbanização. As principais m odificações se resum em na substituição da cobert ura nat ural por diversos tipos de pavim ent ações, bem com o a inserção de um sist em a de drenagem artificial que perm it e escoam ent o rápido das águas pluviais e provoca redução da evaporação e, consequent em ent e, da um idade das superfícies e do ar.

As transformações na paisagem decorrentes da urbanização alteram o balanço de energia e o balanço hídrico urbano. Essas transformações são causadas pela retirada da vegetação original, pelo aumento da circulação de veículos e pessoas, pela impermeabilização do solo, pelas mudanças no relevo, por meio de aterros, canalizações de rios e córregos, concentração de edificação, verticalização urbana, instalação de equipamentos urbanos (parques, praças, edifícios, áreas industriais, residenciais etc.), além do lançamento de partículas e gases poluentes na atmosfera. (AMORI M, 2010, p.72)

A cidade é, port ant o, geradora de um clim a próprio, result ante da int erferência de t odos os fat ores que se processam sobre a cam ada de lim it e urbano e que agem no sentido de alt erar o clim a em escala local ( AMORI M, 2010) .

A m udança nas condições iniciais do clim a pelas cidades é decorrent e da int erferência provocada pela est rut ura urbana nas t rocas de energia ent re a superfície e a at m osfera ( ARAÚJO & SANT´ ANNA NETO, 2002) . Não se deve, com isso, considerar o processo de expansão das áreas urbanas com o fat or adverso do desenvolvim ent o sust ent ado das cidades, m as efetivar a necessidade do crescim ent o planej ado das áreas de expansão urbana, o qual t enha por base as quest ões urbano- am bient ais. Dessa form a, procura- se m itigar o crescim ent o desordenado e a consequent e degradação am bient al – produt o dessa ação –, com prom etendo a qualidade de vida dos habitantes urbanos.

Out ro im port ant e fat or refere- se aos m at eriais de const rução utilizados no m eio urbano. Est es possuem propriedades físicas distint as do solo nat ural, apresent ando m enor valor de albedo, m aior capacidade calorífica e valor m ais elevado de condutividade t érm ica. Essas caract erísticas result am na m odificação do balanço da radiação influenciando, sobret udo, a t em perat ura do ar.

Nesse sentido, deve- se considerar que nesse processo de const rução do espaço, quem m ais sofre são as populações de baixa renda, que localizadas em áreas periféricas da cidade, const roem suas residências com o m enor cust o possível, fazendo o uso de m at eriais const rutivos m ais barat os, não adequados ao clim a local e, port ant o, com m enor eficiência t érm ica. (MELLO, MARTINS e SANT’ANNA NETO, 2009)

De acordo com Pereira et al. ( 2006) os am bient es urbanos são com post os por diversos m at eriais, que possuem caract erísticas específicas de condutividade térm ica, calor específico, densidade, t axa de difusão t érm ica e capacidade de calor

Um dos principais efeit os da radiação é a m udança na proporção de saída da radiação de ondas curt as. Est a proporção, expressada com o um a porcent agem é o albedo e é tipicam ente m enor em áreas urbanas do que nas áreas rurais. O m enor albedo é devido em part e aos m ateriais com superfícies escuras no m osaico urbano e t am bém aos efeit os de aprisionam ent o da radiação de ondas curt as pelas paredes verticais e canyon urbano. Há considerável variação de albedo dentro das cidades dependendo da cobert ura veget al, m at eriais de const rução, com posição dos t elhados e caract erísticas do uso do solo ( LEAL, 2012) .

Segundo Am orim (2010) , o calor produzido é determ inado pelas variáveis de albedo ( reflect ância) e em issividade dos m at eriais. O albedo represent a a porção da radiação solar incident e, que é refletida pelo m at erial, enquant o a em issividade det erm ina o desem penho t érm ico caract erizado pela t em perat ura superficial . Assim , superfícies com elevado albedo e em issividade tendem a perm anecerem m ais frias quando expost as à radiação solar, pois absorvem m enos radiação e em it em m ais radiação t érm ica para o

espaço, t ransm itindo m enos calor para seu ent orno. Ao cont rário, qu ant o m enor for o albedo e a em issividade m aior será a absorção de calor e sua perm anência no am bient e de ent orno.

É conhecido que a diferenciação do albedo t em im port ante im pact o na t em perat ura local. O albedo nas áreas urbanas apresent a um a variação considerável, m uit o em função da grande diversidade de m at eriais utilizados nas edificações e da grande variação que exist e em t erm os de superfícies criadas artificialm ent e, particularm ent e no caso dos t elhados e das superfícies im perm eabilizadas. Est as variações de albedo int erferem no balanço de energia e no clim a local ( OKE, 1978) .

A escolha dos m at eriais const rutivos m ais adequados para o bom desem penho t érm ico da const rução vai int erferir em seu pot encial de absorver m ais ou m enos calor, ou refletir m ais ou m enos energia, evit ando que as condições clim áticas ext rem as int erfiram diret am ent e nas condições de confort o hum ano no int erior das edificações.

Para Kruger ( 2002) , a área de investigação do confort o e desem penho térm ico em edificações envolve o est udo dos processos t érm icos que ocorrem no int erior das m esm as. Esses processos t érm icos dependem das propriedades de absortividade, refletividade, t ransm issividade, e t ransm it ância t érm ica dos m at eriais que constit uem as paredes e cobert ura das edificações, as quais possuem part es opacas e t ransparentes, caract erísticas que interferem na capacidade que cada um possui de absorver, refletir e t ransm itir calor para o am bient e int erno.

A radiação solar é responsável pela m aior part e dos ganhos de calor de um a edificação, de form a que a absort ância das superfícies ext ernas exerce grande influência na carga t érm ica t ot al da m esm a. Frota e Schiffer ( 2007) definem absort ância com o a razão ent re a energia solar absorvida pela superfície e o t ot al da energia solar incident e sobre ela.

Givoni ( 1998) dest aca a im port ância dos m at eriais de const rução na relação ent re as t em perat uras int ernas de edificações e o clim a ext erior ( t em perat ura e radiação solar) , especialm ent e os m ateriais da envolt ória que influenciam acent uadam ent e no t ot al da energia necessária para m ant er as t em perat uras internas dent ro dos lim it es de confort o.

Assim , a intensidade dos ganhos t érm icos no am biente int erno da habit ação está diret am ent e relacionada aos seus aspect os gerais, com o as caract erísticas t érm icas dos m at eriais const rutivos, sua form a e dim ensão, bem com o as cores e t ext uras dos m at eriais de acabam ent o e a cobert ura ( t abela 1).

A escolha dos m at eriais const rutivos m ais adequados para o bom desem penho t érm ico da const rução vai int erferir em seu pot encial de absorver m ais ou m enos calor, ou refletir m ais ou m enos energia, evit ando que as condições clim áticas ext rem as int erfiram diret am ent e nas condições de confort o hum ano no int erior das edificações.

Cost a ( 2004) explica que para conhecer a cont ribuição dos ganhos solares nos am bientes interiores é necessário levar em cont a elem ent os opacos e t ranslúcidos da habit ação, abert uras, angulação do sol, e o fat or solar ( radiação efetiva que at ravessa os elem ent os const rutivos) . As delim it ações do espaço por elem ent os opacos correspondem às superfícies horizont ais e verticais.

As cobert uras são superfícies horizont ais com post as em geral por t elhas cerâm icas, porém nas habit ações de baixa renda observa- se predom ínio m aior da t elha de fibrocim ent o. As superfícies verticais correspondem às paredes de concret o ou bloco cerâm ico em geral, sendo que nas edificações de baixa renda predom inam paredes de m adeira e alvenaria; e as superfícies transparent es ou t ranslúcidas correspondem aos vidros existent es nas port as e j anelas. (ULTI MURA, 2010)

Tabela 1. Propriedades radiant es de alguns m at eriais t ipicam ent e urbanos

Fonte: OKE, (1978)

Para Saft ( 2005) , em um a edificação a t ransm issão de calor t am bém ocorre, na m aior part e, at ravés das paredes, coberturas e j anelas. Porém , é at ravés da cobert ura que ocorre a ent rada de um a parcela significativa de calor, e os processos de t ransm issão dest e se dão principalm ent e pela radiação t érm ica e pela convecção.

As cobert uras constituem part e fundam ent al em edificações, prot egendo t ant o a própria edificação quant o os usuários dos efeit os nocivos do clim a. Est a prot eção, no ent ant o, depende das propriedades t érm icas dos elem ent os da cobert ura que poderão gerar condições int ernas m ais adversas do que a do m eio externo. As cobert uras devem responder com eficiência a diversos fat ores, com o desem penho est rutural, t érm ico e acústico, prot eção cont ra incêndio, ent re out ros.

Segundo Peralt a ( 2006) os padrões de desem penho t érm ico dos t elhados est ão necessariam ent e condicionados à realidade clim ática do local em que será inserida a edificação. Silveira et al ( 2004) verificaram que as cobert uras est ão m ais expost as à insolação do que as paredes ( recebem em m édia 12 horas de insolação, conform e a época do ano, enquant o que as paredes recebem um a radiação t érm ica diret a de 5,5 a 6 horas, para latit udes m aiores) . A figura 3 ilust ra a diferença quando se com param as parcelas de carga t érm ica recebida pelas paredes e cobert uras em habit ações t érreas.

As coberturas (telhados) são as principais responsáveis pelo calor produzido tanto no interior quanto no entorno das edificações. Este calor é determinado pelas variáveis de albedo (reflectância) e emissividade dos materiais. O albedo representa a porção da radiação solar incidente, que é refletida pelo material, enquanto a emissividade determina o desempenho térmico caracterizado pela temperatura superficial.

Assim, as superfícies com elevado albedo e emissividade tendem a permanecerem mais frias quando expostas à radiação solar, pois absorvem menos radiação e emitem mais radiação térmica para o espaço, transmitindo menos calor para o seu entorno. Ao contrário, quanto menor for o albedo e a emissividade maior será a absorção de calor e sua permanência no ambiente de entorno. (MELLO, MARTI NS e SANT’ANNA

NETO, 2009, p. 30-31)

Figura 3. Carga t érm ica recebida por habit ações t érreas e isoladas.

Fonte: MASCARÓ (1992) cit ado por PERALTA (2006)

A influência dos m at eriais utilizados em cobert uras é apont ada na lit eratura com o um a das variáveis no acréscim o de calor no am bient e urbano ( Tabela 2) . A associação do desconfort o com os m at eriais const rutivos t am bém indica a desordenada e precária apropriação do espaço pelos agentes sociais com m enor poder aquisitivo. Além disso, no país, a relação do hom em com a m oradia é frat ernal; por isso, deveriam ser subsidiadas as com pras de m ateriais adequados ao clim a t ropical, com isolam ent o t érm ico e ventilação adequada. ( ALEI XO, 2012)

Tabela 2. Tem perat ura superficial e do ar por condições clim át icas det erm inadas pela

Am erican Societ y for Test ing and Mat erials (ASTM)/ 1980-1998.

Fonte: FERREI RA e PRADO, 2003.

Na cidade de São Luís, principalm ent e nas periferias, a const rução de residências que apresent am m ateriais const rutivos de baixo cust o, com prom et em de form a significativa o confort o térm ico de seus habit ant es, um a vez que o predom ínio de cobert uras que fazem o uso de cobertura de fibrocim ent o ainda é m uit o present e. Ao com para- se a diferença t érm ica dest a com a cobert ura de cerâm ica, pode- se t er um a dim ensão da exposição a t em perat uras int ernas as residências quem est ão subm etidos cot idianam ent e.

Amorim (2010, p. 73) “O m aior aquecim ento no am biente urbano decorre, port ant o, da com binação dos m at eriais utilizados nas const ruções com as cores escuras das edificações e dos pavim ent os, que absorvem e arm azenam m ais energia solar”.

Além disso, se deve considerar t am bém , as condições sinóticas que predom inam sobre um a dada localidade, cuj as com binações de nebulosidade, direção e velocidade do vent o, nível de precipit ação, podem favorecer ou não a dispersão de calor nas cidades. Todos esses elem ent os, m uit o at uant es no m undo t ropical associados ao calor ant ropogênico gerado pela cidade podem cont ribuir para a form ação de I lha de Calor m ais int ensa e com repercussões m ais negat ivas para os seus habit ant es, pois, afet am diret am ent e o confort o e a saúde dos indivíduos, sej a por problem as relacionados diret am ent e ao calor, com o o est resse térm ico ou por pr oblem as de doenças relacionados à qualidade do ar.

Segundo Am orim (2010, p. 74) ,

Essa situação de estresse térmico ocorre facilmente nos ambientes tropicais e se intensificam com as ilhas de calor. Pessoas submetidas a essa situação por longos períodos, especialmente as que fazem parte do grupo de risco, como os idosos, as crianças, as mulheres grávidas, os cardíacos, os asmáticos etc., podem ter problemas dos mais simples aos mais graves, como, por exemplo, irritabilidade, desconcentração, inapetência, desidratação, cãibras, desmaios, exaustão pelo calor e até a morte.

De um m odo geral, o balanço de energia na superfície urbana pode ser resum ido com o um com plexo de relações onde se dest aca a reunião de: caract erísticas radiativas dos m at eriais ( albedo e em issividade); diferentes capacidades em gerar fluxos t urbulent os de calor sensível a partir da diversidade de elem ent os abaixo das cobert uras, propagando- se acim a at é um a hom ogeneização aparent e at ravés de um a tipificação de cam adas e subcam adas e irregularidade dos fluxos t urbulent os de calor.