A INFLUÊNCIA DA VEGETAÇÃO E DAS VARIÁVEIS
CLIMÁTICAS NO NÍVEL DE CONFORTO DOS USUÁRIOS DA
PRAÇA DO COCO EM CAMPINAS, SP
Brenda Coutinho (1); Francisco Silveira (2); Luciana Fernandes (3); Adriana Carneiro (4); Alessandra Shimomura (5); Lucila Labaki (6)
Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo – Universidade Estadual de Campinas, email: (1) brendacoutinho_arq@hotmail.com
(2) massucci@gmail.com (3) luarq@fec.unicamp.br (4) dricarneiro@hotmail.com (5) arprata.shimo@gmail.com (6) lucila@fec.unicamp.br
Resumo
Áreas verdes urbanas proporcionam diversos benefícios sócio-ambientais nas cidades. Servem como atrativo para recreação, para prática de esportes e descanso, promovendo o bem estar físico e mental das pessoas que as utilizam. Contribuem ainda para o resfriamento do ar através da evapotranspiração e para o melhoramento de sua qualidade ao reter partículas de poluentes. Este trabalho teve como objetivo avaliar a influência da vegetação e das variáveis climáticas no conforto térmico dos usuários da Praça do Coco em Campinas-SP e da influência da temperatura radiante média, como fator determinante do conforto térmico. A umidade relativa do ar, a velocidade do vento, as temperaturas do ar e de globo foram medidas em dois pontos distribuídos linearmente pela praça. As medições foram realizadas simultaneamente com entrevistas relacionadas à sensação de térmica dos usuários da praça ao longo de um dia da primavera. Os dados das medições e as respostas fornecidas pelos usuários foram inseridos no programa Rayman 1.2 para a obtenção do voto médio estimado (VME) e da Temperatura Equivalente Fisiológica, (PET). Os resultados obtidos comprovam a interferência da vegetação no clima e no conforto térmico dos usuários no local estudado, sendo que a maior temperatura encontrada foi no ponto de maior exposição solar e com pouca vegetação. O estudo demonstra a necessidade de se traçar metas para melhor adequação do verde nos espaços públicos, não só para o bem estar das pessoas, mas também para melhora no microclima da região.
Palavras-chave: Conforto térmico, Vegetação urbana, Software Rayman. Abstract
Green urban areas provide social and environmental benefits to the cities. They are attactive to recreation, sports and resting, promoting phisical and mental well-being for their users. They also contribute to mitigate the air temperature and to improve air quality retatining pollutants. The aim of this research was to evaluate the influence of the vegetation and environmental factors on the thermal comfort of the users of Praça do Coco in Campinas-SP and the influence of the Mean Radiant Temperature as a decisive factor of thermal comfort. Environmental variables were obtained in two points in the square. The data were collected simultaneous with interviews about thermal sensation of the users within a Spring day. The measured data and the answers of the users were input in the software Rayman 1.2 in order to obtain the Predicted Mean Vote (PMV) and the Physiological Estimated Temperature (PET). The obtained results confirm the intervention of the vegetation in the microclimate and thermal comfort of the local users of the studied location. The highest temperature were recorded in the point with higher solar exposition and few vegetation.
1. INTRODUÇÃO
Parques e praças urbanas constituem um dos espelhos do modo de viver dos povos que as criam nas suas diferentes épocas e culturas. A princípio, possuíam função estética e, posteriormente, devido ao adensamento populacional das cidades e distanciamento de áreas rurais dos centros urbanos, passaram a constituir-se como principal e, por vezes, única possibilidade de área verde em cidades.
Dacanal e Labaki (2011) atentam para o fato de que áreas verdes urbanas, como praças, parques e florestas, desempenham um papel sócio-ambiental importante, por atraírem pessoas para recreação, prática de esportes e descanso, além de seus benefícios ao meio ambiente. Estas áreas trazem diversos benefícios às cidades, com a promoção do bem estar físico e mental das pessoas que a utilizam.
Dentre os benefícios promovidos pelas áreas verdes estão: a promoção do resfriamento do ar pela evapotranspiração, a estabilização do solo (atenuando o processo de erosão), servir de habitat para a fauna, proporcionar sombreamento, reduzir a velocidade dos ventos, absorver ruídos e a água das chuvas (devido às superfícies percoláveis, minimizando a ocorrência de inundações), além da melhora na qualidade do ar ao reter partículas de poluentes e modificação do microclima urbano.
Este trabalho estudou o desempenho e a resposta térmica dos usuários de uma praça urbana pública, onde se desenvolvem diversas atividades culturais e de lazer, localizada na cidade de Campinas, São Paulo, numa área predominantemente residencial. Para isso foram medidas variáveis ambientais como a umidade relativa do ar, velocidade do vento, temperaturas do ar, de globo e média radiante. Esses dados foram inseridos no programa RayMan para cálculo dos indicadores térmicos: Temperatura radiante média, Temperatura Fisiológica Equivalente (PET) e Voto Médio Estimado (PMV). Os indicadores foram confrontados com as respostas obtidas através da aplicação de questionário aos usuários do local.
Enquanto grande parte dos trabalhos acerca do conforto térmico ambiental concentra-se em estudos de ambientes interno, são relativamente menores os estudos das condicionantes e variáveis que influenciam no conforto de espaços abertos. Dentre as variáveis climáticas que regem a qualidade térmica de um ambiente, a temperatura média radiante (Tmr) é um dos fatores que maior tem influência no balanço energético do corpo humano (THORSSON et al, 2007). Dessa maneira a obtenção adequada dos índices que compõem a (Tmr) tem grande relevância no estudo do conforto térmico ambiental, em especial para condições de ambientes externos, onde radiação solar incidente e ventilação apresentam-se como fatores determinantes.
2. OBJETIVO
Analisar a adequação de métodos e variáveis para avaliação do conforto térmico em ambientes externos, através da confrontação de resultado dos indicadores PET e PMV para este tipo de ambiente.
3. METODOLOGIA
O local de estudo escolhido foi a Praça do Coco, localizada em Barão Geraldo, distrito de Campinas-SP. Trata-se de uma praça urbana de área pública, linear e com entorno constituído de edificações predominantemente residenciais de até 2 pavimentos. Conta com vegetação
diversa, bancos, fonte, brinquedos infantis, palco de apresentações, área de ginástica, mesas e cadeiras junto a um quiosque de alimentação e sanitários. No espaço há a promoção de diversas atividades culturais e de lazer, conforme apresentado na Figura 1.
Figura 1 - Praça do Coco.
Foram determinados os pontos de medição (Figura 2) em função de diferentes uso e configurações da praça. O ponto 1 situava-se próximo ao quiosque e uma área de recreação infantil, com grande fluxo de pessoas e pouco arborizada. O ponto 2 se localizava numa área gramada, bem arborizada, também com grande fluxo de pessoas devido a feira de artesanato realizada no local. Foram realizadas medições das variáveis climáticas: temperatura, umidade e velocidade do ar e temperatura de globo, no período das 9hs às 18hs, com registros a cada 15 minutos e entrevistas relacionadas à sensação de conforto térmico dos usuários no dia 28/09/2011 (sábado).
Figura 2 - Pontos de medição e das entrevistas
Utilizou-se um registrador de temperatura para a obtenção da temperatura do ar e um o termo-higrômetro digital para a umidade do ar, ambos protegidos contra radiação solar. A obtenção
da temperatura de globo foi feita através da utilização de um termômetro de globo. A temperatura de globo, quando em equilíbrio é, senão, o resultado do balanço térmico entre ganhos e perdas por radiação e convecção ocorrida no globo (ASHRAE, 2001). Dessa forma, a temperatura de globo representa a ponderação da incidência de radiação e da temperatura ambiente. Conhecendo-se a temperatura ambiente, a temperatura de globo e a velocidade do ar para um determinado ponto, é possível calcular a temperatura média radiante através da equação 1. Para obtenção da velocidade do ar utilizou-se um termoanemômetro de fio quente. Os equipamentos foram localizados a uma altura de 1,10 m do solo aproximadamente.
[Eq. 01] Tg – Termômetro de globo (°C) Va – Velocidade do ar (m/s) Ta – Temperatura do ar (°C) D – Diâmetro do globo (mm) = 40mm ε – Emissividade do globo = 0,95
A temperatura média radiante é definida como a temperatura uniforme de um ambiente imaginário em que o calor trocado por radiação com o corpo humano é numericamente igual ao calor trocado por radiação no ambiente não uniforme em estudo (ASHRAE, 2001). Desta maneira, a temperatura média radiante, leva em consideração, além da temperatura ambiente, a influência do fluxo de radiação de ondas longas e ondas curtas a que está exposto o corpo humano, seja esta direta ou refletida, considerando ainda perdas de calor por convecção (influência da ventilação).
Sob este aspecto, fica evidente que a obtenção da temperatura média radiante em ambientes internos é de fato mais simples. Considerando, por exemplo, um dormitório em uma residência, a temperatura média radiante deste cômodo, na maior parte do dia, deverá ser muito próxima a sua temperatura ambiente, já que toda radiação de onda longa é proveniente somente da emissão das superfícies de alvenaria, forro e piso. A radiação solar incidente, fator importante para obtenção da temperatura média radiante, é mais facilmente quantificada, já que se conhecendo a localização das aberturas e a orientação do cômodo, é possível prever com exatidão os horários em que se terá incidência solar no interior do ambiente. Já em um ambiente aberto como o de uma praça, as emissões de calor podem ser provenientes das mais diversas e inconstantes fontes. Automóveis, por exemplo, configuram-se como uma fonte considerável de calor, emitindo ondas longas de radiação que variam conforme a intensidade do fluxo de veículos. Radiações de onda curta podem também sofrer grande variações em pequenos espaços, devido à diversidade de cobertura vegetal, capaz de atenuar a radiação solar incidente.
Além disso tirou-se fotos com a lente olho de peixe a partir de cada um dos pontos estudados (ver Figura 3)
Figura 3 - Foto obtida com lente olho-de-peixe no Ponto 1 e no Ponto 2.
Os dados das medições, das fotos com lente olho de peixe e as respostas fornecidas pelos usuários foram inseridos no programa RayMan 1.2, para cálculo do Physiological Equivalent Temperature – PET e do Predicted Mean Vote - PMV.
O software Rayman (MATZARAKIS, 2000) é um a ferramenta capaz de realizar o cálculo da Temperatura Radiante Média e dos índices térmicos: Physiological Equivalent Temperature -PET, Predicted Mean Vote - PMV e SET* (Standard Effective Temperature) em estruturas urbanas.
O PMV (FANGER, 1972) relaciona as variáveis que influenciam no conforto térmico com uma escala de sensação térmica em níveis. Esta escala é conhecida como escala sétima (ver figura 4) e foi utilizada como parâmetro nos questionários realizados com os usuários da praça.
VME -3 -2 -1 0 +1 +2 +3
Sensação térmica
Muito Frio Frio Ligeiram. Frio
Neutro Ligeiram. Quente
Quente Muito Quente Figura 4 - Escala térmica
Os resultados obtidos foram então comparados através dos índices PMV e PET. Para a obtenção do índice PMV optou-se pela definição de um usuário fictício em que foram consideradas a média de idade, altura, peso, resistência térmica da vestimenta e a moda da atividade dos usuários da praça entrevistados. Foi assim definido um usuário masculino e um feminino para ambos os pontos. Posteriormente, comparou-se os índices de PMV e PET, obtidos através do software Rayman para estes 2 indivíduos, atentando para as diferenças entre os 2 métodos de análise. Os indivíduos estimados para o ponto 1 e 2 são:
• Feminino - 1.62m - 65kg -39anos -0,6clo - 100w de atividade
• Masculino - 1.74m -72kg -36anos - 0,4clo -100w de atividade
4. ANÁLISE DOS RESULTADOS
Nas figuras 5 e 6 estão representadas as variáveis climáticas medidas em sobreposição à temperatura média radiante calculada, para os pontos de medição 1 e 2. Em tais pontos constatou-se uma temperatura radiante média com picos às 12:30h e entre 10:00h e 14:00h, respectivamente. Isto ocorreu devido a presença direta do sol. Nota-se que os picos de temperatura radiante média estão associados principalmente a picos na curva de velocidade do ar. Este cálculo demonstra uma distorção dos resultados, uma vez que a velocidade do ar obtida não representa a média da velocidade do ar no intervalo. O parâmetro 1,10x108 e o expoente da ventilação Va6 da equação 1, conjuntamente representam o coeficiente de
convecção do globo. É importante ressaltar que a velocidade do ar é diretamente proporcional à temperatura média radiante. Desta maneira, espera-se que quanto maior a velocidade do vento, menor seja a temperatura do globo, devido à perda de calor por convecção, de maneira a diminuir a temperatura de globo. Tal fato só não ocorre quando a velocidade do vento incide sobre um curto período de tempo, o que poderia distorcer a Temperatura média radiante, amplificando-a sem que de fato isto tenha ocorrido. Por esta razão, é de extrema importância que, para ambientes externos, a velocidade dos ventos utilizada seja uma média de valores ou ainda que sejam realizadas medições de forma constante, de maneira a excluir (ou ponderar adequadamente) rajadas de ventos que não gerem modificações significativas na temperatura de globo.
Figura 6 – Ponto 2 – Temperatura radiante X Variáveis climáticas
Nas figuras 7 e 8, a seguir, foram comparados, para o ponto 1, os índices PET e PMV, obtidos através das medições, questionários e da inserção dos dados no software Rayman. É possível notar uma forte correlação dos resultados, apontando para uma adequada medição das variáveis climáticas.
Figura 8 - Ponto 1 - PET X PMV - Masculino/1.74m/72kg/36anos/0,4clo/100w
As figuras 9 e 10, a seguir, são comparados os mesmos índices PMV e PET para o ponto 2 do estudo. Nestes casos, fica evidente um sensível desvio entre os índices para as temperaturas mais altas, denotando uma possível medição equivocada de algum dos fatores que compõem a temperatura radiante média, como a velocidade do vento ou a temperatura radiante média, que neste ponto, teve influência da incidência de radiação solar direta no termômetro de globo, podendo causar alterações no valor final da temperatura radiante média.
Figura 9 Ponto 2 PET X PMV -Feminino/1.62m/65kg/39anos/0,6clo/100w
Figura 10 - Ponto 2 - PET X PMV - Masculino/1.74m/72kg/36anos/0,4clo/100w
5. CONCLUSÕES
Visto que a temperatura média radiante é um dos principais fatores no cálculo de índices térmicos para avaliação de conforto, como PET, PMV e SET* (Standard Effective Temperature), sua obtenção e cálculo assumem um papel importante em estudos que se pretenda avaliar estas condições.
Neste contexto, a ventilação assume papel fundamental na obtenção da temperatura radiante média e, para um sistema não confinado, onde a velocidade do ar tende a sofrer variações bruscas de intensidade, tem-se um resultado mais próximo do real ao se utilizar um equipamento que registre automaticamente e de forma constante a velocidade do ar.
A utilização, tanto do índice de conforto PMV quanto do índice PET, mostrou-se adequada para utilização em ambientes externos e apesar das discrepâncias obtidas no ponto 2, as medições ocorridas no ponto 1 mostraram-se equiparadas e confiáveis, sendo de grande utilidade para a verificação das condições de conforto para praças, parques e demais espaços abertos.
6. REFERÊNCIAS
ASHRAE - American Society of Heating, Refrigerating, and Air-Conditioning Engineers.. ASHRAE Fundamentals handbook (SI Edition), 2001.
ARAÚJO, Virgínia Maria Dantas de. Estudo da aplicabilidade da norma ISO 7730 na avaliação das condições térmicas dos usuários das edificações em Natal – RN. Disponível em < http://congr_tgpe.pcc.usp.br/anais/Pg409a416.pdf> acessado em: 19/03/2011.
CHIRAG, D. ; RACHAMACHANDRAIAH, A. The significance of Physiological Equivalent Temperature(PET) in outdoor thermal comfort studies, International Journal of Engineering Science and Technology, vol 2(7), 2010.
DACANAL, C.; LABAKI, L. C. . Microclimate in Urban Forest Fragments. In: PLEA 2011 - 27th Conference on Passive and Low Energy Architecture, 2011, Louvain-la-Neuve, Belgium. Climatic, water and biodiversity context. Belgium: PLEA, jun. 2011. p. 195-250.
FANGER, P. O. Thermal comfort: analysis and applications in environmental engineering. McGraw-Hill, New York, USA. 1972.
MATZARAKIS, A. Estimation and calculation of the mean radiant temperature within urban structures. Manual to RayMan. University of Freiburg: Germany, 2000.
THORSSON, S.; LINDEBERG, F.; ELIASSON, I.; HOLMER, B. Different methods for estimating the mean radiant temperature in an outdoor urban setting, International journal of climatology, vol 27, 2007.
AGRADECIMENTOS
