Efeitos do desenho urbano sobre o microclima urbano e sobre as edificações

É clara a interdependência o entre edifício e o ambiente urbano, e como um afeta o outro, ou seja, não há como pensar o edifício ambiental fora do seu contexto urbano e climático. E mais ainda, nessa interação, não há como pensar o edifício sozinho inserido em um ambiente urbano, mas sim, pensar um grupo de edifícios, minimamente em uma escala de nove quadras, para levar em consideração o que acontece no entorno imediato de uma determinada quadra (de referência), entendida aqui como a unidade mínima de projeto (Figura 3).

Figura 3 – Quadra de referência como unidade mínima de projeto e mais oito quadras no entorno imediato (à esquerda, uma versão simplificada do contexto existente de um bairro no centro da cidade de São Paulo para estudos paramétricos; à

direita, exemplo de um caso real, no distrito da República, em São Paulo). Fonte: Edificação e Desenho Urbano com adensamento e qualidade ambiental: habitação de interesse social na recuperação de áreas urbanas degradadas (Fonte:

LABAUT/LabHab, CAPES/PNPD)

O canyon urbano é largamente utilizado nos modelos microclimáticos como uma estrutura que se repete na Urban Canopy Layer - UCL, afetado diretamente pelo balanço de radiação. O canyon é definido como o espaço tridimensional conformado pela rua e pelos edifícios lindeiros à via. Os canyons urbanos restringem a visão da abóbada celeste, caracterizada pelo fator de visão de céu, causam múltiplas reflexões da radiação solar e geralmente restringem o movimento do ar. Por outro lado, em climas tropicais, edifícios em canyon urbanos podem se beneficiar do sombreamento mútuo.

Na estrutura do canyon, a radiação solar é absorvida e transformada em calor sensível, atingindo principalmente as coberturas e as superfícies verticais dos edifícios. Paredes, coberturas e solo emitem radiação de onda longa para o fundo de céu, e a intensidade depende do fator de visão de céu. O saldo líquido entre ganhos solares e perda de calor devido à emissão de radiação de ondas longas determinam o balanço térmico de áreas urbanas. Como a perda de calor radiante é mais lenta em áreas urbanizadas, o balanço líquido é maior do que nos arredores e, portanto, as temperaturas são mais altas; diversos trabalhos estabeleceram correlação entre temperaturas do ar e fator de visão de céu sob condições atmosféricas estáveis, com baixa velocidade do vento.

As temperaturas superficiais no canyon são determinadas pelo balanço térmico; as superfícies absorvem radiação de onda curta em função do albedo e de sua exposição à radiação solar; as mesmas superfícies absorvem e emitem radiação de onda longa em função da temperatura, da emissividade e do fator de visão de céu. Ao final, a temperatura do ar no canyon é influenciada pela temperatura das superfícies do canyon, porque a energia também é transferida por processos convectivos.

Muitos modelos de simulação energética de edifícios (Building Energy Simulation - BES) trabalham com o edifício isolado, considerando apenas o sombreamento do entorno. No entanto, para resolver corretamente o balanço de energia, as múltiplas reflexões da radiação solar entre os edifícios e a troca de radiação de onda longa entre eles deveria ser considerada. Os coeficientes de convecção adotados para a envoltória do edifício geralmente são os mesmos padrões adotados para edifícios isolados, e na verdade eles são influenciados pelos edifícios vizinhos, pelas temperaturas mais altas das superfícies, especialmente devidas à radiação solar. Um primeiro fator a ser considerado são os dados climáticos de estações meteorológicas em áreas próximas, urbanizadas, e não em locais afastados, rurais, para que os efeitos do aquecimento urbano sejam considerados e para que o potencial de ventilação noturna seja corretamente avaliado. Um segundo passo consiste em levar melhor em consideração os fluxos de calor radiativos, e terceiro, levar em consideração os fluxos de ar locais, por exemplo, acoplando modelos BES com modelos de mecânica de fluidos (Computer Fluid Dynamics - CFD), (ALLEGRINI et al., 2012).

Também devem ser considerados os efeitos das superfícies no ofuscamento em espaços urbanos, em função das reflexões. O ofuscamento urbano, ainda pouco estudado, provoca desconforto no espaço externo, na maioria das vezes por reflexões dos raios solares nas fachadas polidas ou envidraçadas. O ofuscamento provocado pelo desenho, pela localização e pela orientação de envoltórias envidraçadas implica em desconforto e comprometimento da segurança no ambiente externo, especialmente para o trânsito, bem como no aumento da carga térmica e no consumo de energia de edifícios afetados, que recebem uma concentração de radiação que provoca ganhos de calor indesejados (SCHILER, 2009).

Há, portanto, um conflito entre a necessidade ou a conveniência de reflexão pela envoltória para diminuir os ganhos de calor nos edifícios ou o aquecimento das superfícies urbanas, por um lado, e o ofuscamento no espaço externo, por outro (SCHILER; VALMONT, 2006).

Dessa forma, o desenho, a localização e o impacto de superfícies refletivas devem ser considerados no desenho urbano, no projeto do edifício e devem ser objeto de regulamentação urbana. Além dos benefícios microclimáticos e de consumo de energia, os edifícios pintados com cores claras para absorver menos radiação ou com grandes fachadas envidraçadas podem incluir soluções mitigadoras para o ofuscamento urbano. Dentre essas soluções estão o tratamento das superfícies, a inclusão de peles externas de sombreamento e o tratamento da paisagem. O acabamento irregular, por exemplo, cria pequenas sombras e reduz o ofuscamento na rua; pode-se também optar por um acabamento jateado em superfícies aluminizadas ao invés do acabamento especular; o uso de proteções externas também diminui o ofuscamento e as peles externas de sombreamento podem também incluir vegetação, nos fechamentos verticais e horizontais (Figuras 4 e 5).