Interações entre o clima urbano e o ambiente construído

A eficiência energética em cidades não pode ser alcançada ignorando-se as condições de mobilidade e transportes (EMMANUEL, 2005). São largamente conhecidos os efeitos do espalhamento urbano, da baixa densidade de ocupação, com o aumento dos gastos com infraestrutura urbana, dos deslocamentos feitos por automóveis e, consequentemente, da poluição do ar das cidades. Nesse contexto, cria-se a necessidade do uso do carro para distâncias perfeitamente caminháveis se houvesse um percurso viável.

Além da mobilidade, são muitas as consequências da escala e do desenho da cidade para uma maior qualidade ambiental. As dimensões das ruas, das quadras, as distâncias entre os pontos para as diferentes atividades cotidianas determinam o tempo de percurso e as formas de deslocamento. Isso influencia o uso de energia para o transporte, o uso de recursos não renováveis, assim como a saúde humana (BOSSELMANN, 2008). Em climas tropicais, além das necessidades comuns a qualquer aglomeração urbana, um cuidado especial precisa ser tomado provendo amenidades climáticas como sombreamento nos percursos para pedestres e ciclistas (EMMANUEL, 2005).

Por essas razões, uma série de trabalhos sobre a sustentabilidade das cidades colocam que uma das necessidades atuais das aglomerações urbanas é uma maior densidade de ocupação (ROGERS, 1997, GIRADET, 2003, EDWARDS, 2002), inclusive nas cidades latino-americanas (DUARTE, 2012; GONÇALVES et al., 2011, GONÇALVES, 2011). Precisamos pensar um novo modelo de cidade, assim como os arquitetos e planejadores dos séculos XIX e XX também o fizeram. Por mais que haja críticas, a cidade modernista foi uma solução para os problemas do final do século XIX, e boa parte do século XX. Hoje as demandas são outras. Estamos de novo em um ponto de inflexão, e desta vez enfrentando a iminência de escassez de recursos, de mudança de matriz energética, de mudanças climáticas, etc. Além de envolver muitas outras questões sociais e econômicas, a cidade também é um ecossistema, e o fator humano introduziu um grau de complexidade para o qual a natureza também não tem experiência.36

36 _{Vivemos a primeira confrontação do planeta com um limite global com a constatação do buraco na camada de ozônio no} final do século XX; limites locais já vêm sendo superados há muito mais tempo (MEADOWS, et al., 2004). Agora vivemos

Com o programa habitacional ‘Minha Casa, Minha Vida’ em curso no país, vamos construir como? Com qual padrão de ocupação urbana? Na maioria dos municípios brasileiros, se mantidos os padrões atuais, isso significa construir residências unifamiliares, principalmente, em áreas distantes, aumentando cada vez mais a dispersão das cidades e suas consequências já tão conhecidas e, mais do que isso, vivenciadas nas cidades brasileiras.

É possível pensar uma São Paulo adensada, policêntrica, conectada por bons serviços de transporte público, com usos mistos em lugar das muitas áreas monofuncionais existentes hoje na cidade, e, principalmente, onde o imenso estoque construído desocupado das áreas centrais possa ser reabilitado e ocupado principalmente pelo uso habitacional, contemplando unidades de diversos tamanhos, para comportar diferentes arranjos familiares. O desafio maior para o adensamento nas cidades latino-americanas é a qualidade do espaço público, dos espaços de transição entre os edifícios, a mobilidade, a poluição, etc. Nas cidades latino-americanas a maior densidade de ocupação precisa ser resolvida com novas propostas, pois a dispersão não pode persistir. O adensamento traz vantagens e os impactos negativos decorrentes disso podem ser minimizados, desde que haja planejamento, infraestrutura adequada e excelência no desenho urbano e no projeto dos edifícios.

3.4.1. Parcelamento, uso e ocupação do solo orientados aos recursos ambientais

Partindo-se do consenso que se deve viabilizar ambientes urbanos compactos, adensados, e uma vez entendida a necessidade e a premência do adensamento urbano, a discussão muda de devemos adensar? para como devemos adensar? A questão que se coloca agora é: como compatibilizar adensamento e qualidade ambiental. Adensar quanto? Com qual arranjo? Sob quais condições? Com qual padrão de ocupação das quadras? Torres? Lâminas? Ocupação perimetral? Há uma relação entre densidade e morfologia urbana que precisa ser explorada com critérios de desempenho ambiental qualitativos e quantitativos que possam subsidiar políticas públicas, decisões de projeto urbano e de projeto de edifícios (GONÇALVES et al., 2011). E nessa relação entre densidade e morfologia, a aceitação das pessoas aos arranjos de alta densidade depende da percepção que elas têm sobre os espaços propostos (CHENG, 2010), daí a importância ainda maior de um bom planejamento e da excelência no desenho urbano e no desenho dos edifícios.

São muitos os pontos a serem tratados: adensamento e acesso ao sol e à luz natural (para iluminação natural, conforto térmico, aquecimento de água e geração de energia), adensamento e ventilação urbana (para conforto térmico e dispersão de poluentes), adensamento e mobilidade (por razões óbvias), adensamento e resíduos sólidos, adensamento e qualidade do ar, adensamento e ruído urbano, além das muitas questões sociais e econômicas advindas da maior concentração e diversidade de pessoas, tais como os conflitos que podem surgir em áreas residenciais com diversidade de renda.

Esses temas ambientais precisam ser tratados em diversas escalas:

 no zoneamento, que inclui o parcelamento do solo, o adensamento, o controle do uso do solo, a mobilidade, inclusive ciclovias e vias para pedestres, o controle de ocupação nas margens de cursos d’água, etc.;

 nos códigos de edificações, com a orientação dos lotes e dos edifícios, forma, envoltória, tratamento do térreo para passeios permeáveis ao fluxo de pessoas e sombreamento dos percursos, altura das edificações, exigências de sombreamento, monitoramento do consumo de energia, etc.;

com frequência cada vez maior eventos climáticos antes desconhecidos, talvez inéditos, em várias partes do mundo, verdadeiras catástrofes climáticas, inclusive no Brasil.

 no tratamento da paisagem como infraestrutura urbana (infraestrutura verde37_{): tipo e} densidade de vegetação, distribuição espacial, permeabilidade à água, espaços públicos conectados com boas opções de mobilidade para as pessoas, etc.

Para o tratamento das questões ambientais, é preciso fazer uma distinção entre densidade construída e densidade de ocupação. Para o balanço de energia em áreas urbanas, por exemplo, o que importa é a densidade construída, que pode ter n tipologias e arranjos diferentes para comportar a mesma densidade de ocupação. Nesse caso, a pergunta é: quais são os efeitos microclimáticos de diferentes arranjos de quadra possíveis com alta densidade e com diferentes tipologias construtivas?

Dentre as razões para as alterações no clima provocadas pela urbanização estão o armazenamento de calor, o aumento da rugosidade e a menor evaporação, fenômenos que são vistos em qualquer cidade do mundo, em menor ou maior grau, mas que são mais evidentes em megacidades densamente construídas (KATZSCHNER, 2010).

O desconforto térmico em regiões tropicais está estreitamente relacionado à radiação; o controle da radiação em edifícios é a maneira mais eficiente, mais impactante, de minimizar os ganhos de calor pela envoltória; portanto, a acumulação de calor nas superfícies urbanas e nos edifícios deve ser minimizada (EMMANUEL, 2005). No desenho urbano os mecanismos de controle desse armazenamento de calor estão principalmente relacionados ao desenho das vias, à densidade construída, à altura dos edifícios, às diferenças de altura entre eles, às tipologias dos edifícios (forma, orientação, envoltória), à infraestrutura verde, etc.

Em áreas adensadas, o desenho faz tão ou mais diferença do que em outras situações, até o último detalhe. Nessas áreas o cuidado deve ser redobrado com o tratamento dos térreos e com o embasamento dos edifícios altos; nas calçadas, no nível do pedestre, fachadas cegas para a rua não ajudam, edifícios cercados por muros intermináveis também não. Especial cuidado deve ser tomado também ao se mesclar áreas de alta densidade com a área urbana existente, com um gradiente de alturas dos edifícios em direção aos edifícios mais baixos pré-existentes.

Excelência e diversidade no desenho urbano e no projeto dos edifícios é fundamental, ao contrário do que ocorre nas extensas áreas de baixa densidade ocupadas pelas habitações populares no Brasil (FERREIRA, 2012), que infelizmente tendem a se repetir no extenso programa habitacional federal em curso no país.

3.4.2. Acesso ao sol e acesso à luz natural e ventilação urbana

Quanto à insolação e ventilação, os impactos podem ser muito diversos em diferentes climas. Os estudos de acesso ao sol e de ventilação urbana precedem qualquer avaliação de desempenho térmico e luminoso dos edifícios inseridos na área urbanizada e fazem toda a diferença nos ganhos e perdas de calor, no acesso à luz natural e no consumo de energia do edifício. As condições externas de ventilação e de insolação (ou de sombreamento) precisam necessariamente ser consideradas nos modelos BES – Building Energy Simulation.

Para o controle de acesso da radiação solar, são bastante conhecidos os conceitos de envelope solar (KNOWLES, 2003) e shadow umbrella (EMMANUEL, 1993; 2005), cada um dentro do seu contexto

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O termo Infraestrutura Verde pode ser entendido como o uso da paisagem como rede de infraestrutura urbana, assim como o sistema viário, de energia ou de abastecimento de água; é um enfoque no projeto urbano que enfatiza espaços multifuncionais conectados e baseia-se no aproveitamento dos muitos serviços ambientais dos ecossistemas urbanos (BENEDICT; McMAHON, [s.d.]). Da mesma forma, a infraestrutura verde pode atuar conjuntamente com outros sistemas, no atendimento da mobilidade e da acessibilidade, da drenagem das águas pluviais, do lazer, da recreação e do convívio social, da manutenção dos processos ecológicos, da biodiversidade e da sustentabilidade dos ecossistemas (Paulo Pellegrino, FAUUSP, informação verbal).

climático, quando se busca garantir o acesso ao sol ou prover a sombra (ASSIS, 1995; BRANDÃO, 2004; DUARTE et al., 2006).

Com base em estudos paramétricos, para áreas adensadas, edifícios altos com diferentes alturas são mais vantajosos para o acesso ao sol e à luz natural. Para o mesmo volume construído, em média, a disponibilidade de luz natural nos edifícios pode ser até 40% maior (NG; WONG, 2004).

No contexto das densas cidades asiáticas, o acesso ao sol propriamente dito é algo muito restrito. Em Hong Kong a preocupação, regulamentada inclusive pelo código de edificações local, é garantir a área de visão desobstruída (UVA – Unobstructed vision area) e o acesso à luz (e não necessariamente ao sol) que essa área pode prover (NG, 2010).

Para a ventilação, irregularidades naturais ou construídas modificam a velocidade do vento, a direção e a intensidade da turbulência. A irregularidade do terreno implica necessariamente em maior complexidade. Do rural ao urbano, o vento se ajusta às novas condições de camada limite definidas pela área urbanizada (topografia, geometria e dimensões dos edifícios, traçados das vias, vegetação, etc.), e os efeitos se sobrepõem, do impacto de um único edifício no solo até os impactos em larga escala de áreas urbanizadas.

Ao contrário de climas temperados ou frios, em climas tropicais a preocupação é incrementar o fluxo do vento, mesmo em áreas altamente adensadas. Os estudos de ventilação urbana precedem o estudo de soluções de ventilação nos edifícios por ação dos ventos. Mesmo para edifícios que, por diferentes razões, operam com climatização artificial durante o período diurno, ressalta-se a importância da ventilação noturna para o esfriamento da massa construída. Edifícios selados ou ainda edifícios que apesar de possuírem aberturas operáveis, funcionam com climatização por todo o tempo de operação, deixam de aproveitar esse valioso recurso, e estocam calor de um dia para o outro desnecessariamente, em contrassenso com o que se busca para um melhor desempenho do edifício.

A diferença de alturas entre os edifícios mencionada anteriormente para melhor acesso ao sol e à luz natural é também uma estratégia mais vantajosa do ponto de vista da ventilação em climas tropicais, como demonstram trabalhos recentes que vêm sendo feitos no Brasil (BITTENCOURT, 1997;PRATA, 2005; LEITE, 2010) e na Ásia (NG, 2010; NG, 2011; YUAN; NG, 2012), principalmente. Quando se projeta edifícios altos, as diferenças de altura são mais vantajosas do ponto de vista da ventilação, por causa das diferenças de pressão induzidas pelo desenho (NG, 2004; 2010).

Por outro lado, sem levar em conta as diversas questões ambientais, um arranjo de alta densidade sem o planejamento necessário pode criar uma série de problemas, não somente de desconforto, mas de stress térmico e saúde pública. Muitas cidades asiáticas estão revendo os seus critérios em função dos problemas que surgiram. Após um grave episódio de poluição que provocou a Severe Acute Respiratory Syndrome (SARS) em 2003, a administração de Hong Kong, Hong Kong Special Administrative Region (HKSAR) decidiu implementar medidas para melhorar as condições de ventilação para uma melhor qualidade de vida urbana (YUAN; NG, 2012; NG, 2011).

Além das considerações de qualidade ambiental do ponto de vista físico propriamente dito, pesquisas recentes demonstram que arranjos de edifícios mais altos e com menores taxas de ocupação são percebidos como de menor densidade quando comparados a arranjos com menor altura e maior taxa de ocupação (CHENG, 2010), isso porque a nossa percepção não corresponde exatamente à densidade física, expressa geralmente por taxa de ocupação e coeficiente de aproveitamento em muitas legislações municipais.

3.4.3. Infraestrutura verde urbana

Muitos são os serviços ambientais diretos ou indiretos da vegetação, dentre os quais: o aumento na umidade do ar, a diminuição da temperatura do ar, o menor aquecimento das superfícies urbanas, a

melhoria da qualidade do ar, o resfriamento passivo de uma edificação, o manejo das águas, além do valor estético e da influência na saúde das pessoas.

No século XX, o crescimento das metrópoles reduziu os espaços para as áreas verdes e o ambiente urbano criou vários obstáculos para o plantio de novas mudas como, por exemplo, a compactação do solo, o pouco espaço para crescimento das raízes, as instalações da rede elétrica e a falta do manejo adequado das árvores.

As consequências da negligência com a vegetação e com o manejo das águas, sendo estes elementos que modulam o clima na paisagem urbana, são evidentes: enchentes recorrentes cada vez mais severas, aquecimento das superfícies urbanas, baixa qualidade do ar e aumento do efeito de ilha de calor em suas diversas manifestações, efeitos esses ligados à escassez de vegetação e água, dentre outros fatores. Um aumento na taxa de evaporação em áreas urbanizadas pressupõe um aumento de vegetação e dos corpos d’água, assim como uma maior retenção da água de chuva, e esse armazenamento pode ser incrementado também com superfícies urbanas mais porosas, seja em solo natural ou construído (EMMANUEL, 2005).