ALUNOS: ANNA SANTIAGO, BARBARA SAMPAIO, LICIELI BENTO, FERNANDA E MARIA J LIA, DISCIPLINA: CONFORTO TERMICO PROF: ANTONIO MANUEL FERNANDES TURMA: COI
ESTUDOS NO PARQUE FLAMBOYANT
GOIÂNIA, 2018
ALUNOS: ANNA SANTIAGO, BARBARA SAMPAIO, LICIELI BENTO, FERNANDA E MARIA J LIA, DISCIPLINA: CONFORTO TERMICO PROF: ANTONIO MANUEL FERNANDES TURMA: COI
ATIVIDADE EXTERNA A DISCIPLINA SOBRE VARIAÇÕES DO MICROCLIMA URBANO
Atividade externa da disciplina sobre variações do microclima urbano, realizada pelos alunos: Anna Karoline Santiago, Bárbara Sampaio, Licieli Bento, Fernanda e Maria Júlia, do curso de arquitetura e urbanismo da disciplina de Conforto Térmico, sob orientação do professor António Manuel C P Fernandes.
GOIÂNIA, 2018
O trabalho aqui desenvolvido tem como objetivo demonstrar os conhecimentos aprendidos na disciplina de Conforto Térmico, referente aos conceitos de termologia aplicados a nossas sensações térmicas como condução, convecção, radiação e evaporação, além do comportamento higrotérmico do corpo humano ao avaliar a variação de alguns microclimas sob à percepção do corpo em um determinado trecho urbano e em um horário propício para as variações na sensação de calor. A partir de aspectos qualitativos e quantitativos, como a sensação corporal e a temperatura média, respectivamente, iremos discutir sobre as situações antagonicas das sensações térmicas sentidas em trecho mais confortável em contraponto com o trecho mais desfavorável para a condição humana.
O Parque Municipal Flamboyant localiza-se no setor Jardim Goiás, com uma área de 125.572 m², na região Sul de Goiânia, entre as Ruas 46, 15, 12, 55, 56, 73, 58 A e avenida H, abrangendo a nascente do Córrego Sumidouro. Analisando o entorno, percebemos que ele é bastante adensado, com edifícios de múltiplos pavimentos, chegando até trinta andares. Os gabaritos altos dos prédios dificultam a circulação da ventilação provida pela baixa umidade dos dois lagos e da vasta área permeável que possui o parque Flamboyant que faz um papel imprescindível de amortecer os impactos da radiação solar direta para a região circundante.
Aind a so br e o e nt or no , o b se rva- se q ue ultrapassando os 100 metros imediatos ao Parque estão instalados grandes empreendimentos, como o Shopping Flamboyant, Carrefour Sul, Supermercado Wall-Mart, Estádio Serra Dourada, além de um número significativo de concessionárias de veículos, restaurantes e outros tipos de comércio vicinal. Essa realidade induz com que o tráfego se intensifique e comprometa a sensação de agradabilidade térmica.
B A
B
A
DESCONFORTAVEL
Apesar da alta umidade que o parque proporciona próximo aos seus lagos e pela quantidade de superfície permeável que consiste às margens, o entorno imediato de prédios verticais caracterizados por serem próximos uns dos outros, com revestimento de superfície clara, influencia diretamente na radiação refletida e absorvida pelos edifícios, pois a proximidade das suas torres altas faz com que a radiação não consiga escapar da região próxima do solo, ficando retida entre os espaços das construções refletindo de uma para a outra e aumentando a sensação térmica, ao invés de apenas refletir e voltar para a atmosfera. Desta forma, vimos no trecho indicado em A, edificado e pavimentado com materiais de alta emissividade, poucas árvores nos passeios públicos aumentando a exposição das pessoas à radiação, diminuindo trechos sombreados, em uma condição de microclima desfavorável. A radiação direta, pela condição de céu limpo, agrava as condições térmicas da região, visto que não havia no céu nuvens que amortecem os raios solares sob a terra. Estando o nosso corpo, em temperaturas inferiores aos elementos de elevadas temperaturas nesse trecho desconfortável, recebemos calor por condução, conveccção e radiação.
CONFORTAVEL
c B
INTERMEDIO O parque possui uma variedade de espécies árboreas. O processo de evapotranspiração das plantas influencia no aumento da umidade local, dando uma melhor sensação térmica e de conforto, gerando consequentemente maior qualidade de vida. O parque abriga remanescentes de veredas, com buritis e outras árvores nativas do cerrado e possui 2 lagos, fato este que influencia diretamente no teor de umidade. No entanto, as áreas de passeios impermeáveis no parque em alguns pontos, como indicado em C na imagem, são áridas como as áreas de academia ao ar livre, que possui árvores de pequeno porte, com exposição dos equipamentos ao sol. Este fato influencia na incidência do sol e circulação de ar, pois árvores de pequeno porte geram pouca sombra e pouco amortecimento do vento, fazendo com que a insolação no parque seja maior. As áreas próximas ao ponto de apoio aos usuários do parque, também são bem mais quentes do que na situação B. Isso acontece porque os materiais utilizados na edificação do ponto de apoio do parque possuem alta absortividade e alta emissividade e esquentam muito mais rápido, irradiando calor para os freqüentadores.É uma diferença que posteriormente iremos esmiuçar para afirmar os conceitos através dos conhecimentos prévios sobre conforto.
CONFORTAVEL Essa área de transição entre o conforto e desconforto, pelo adensamento próximo às margens, mesmo tendo distancias muito pequenas, apresentam variações no contraste térmico. O contraste térmico sentido no local deve-se a diferença dos aspectos físicos do ambiente, como a variação entre sol e sombra e materiais e todas as características e influências que essas variações dão para o meio. Nessas tres ocasiões, mostrou-se que ao se aproximar do lago, há uma maior redução da perda de calor pro ambiente, induzindo ao conforto do que na área pavimentada e na área do parque exposto ao sol, pois há ali um aumento da umidade, graças a vegetação. Os microclimas foram analisados no mesmo horário às 12:30h e as condições nesse horário eram de céu claro, poucas nuvens e intensa movimentação de pessoas.
Trata-se de um espaço com pouca cobertura vegetal e IRRADIAÇÃO SOLAR artificial, ou seja, exposto quase diretamente à radiação solar. O microclima A, anteriormente descrito como desconfortável e muito quente, apresenta essas características pois é uma área pavimentada, com proteção apenas nos acessos aos edifícios, sendo o exterior aquecido durante todo o dia. Existem algumas palmeiras isoladas e vegetações ornamentais pequenas próximas aos prédios que não oferecem um bom sombreamento.. Portanto, infelizmente a proporção de verde nesse microclima em relação ao numero de edificações e ruas pavimentadas, se torna mínima, tornando nossas percepções climáticas direcionadas a sensação térmica alta, mesmo próximo ao parque. Os materiais em volta também recebem radiação do sol. O revestimento de piso em concreto e cimento possui alta absortividade e emissividade, absorvendo parte dessa IRRADIAÇÃO DIRETA - INCIDÊNCIA radiação e transformando-a em calor, e ainda irradiando IRRADIAÇÃO este calor para corpos próximos. Alguns edifícios possuem SOLAR as paredes externas voltadas ao parque com superfícies escuras e foscas, absorvendo a temperatura amena que o parque proporciona. No entanto as fachadas voltadas aos outros edifícios, são brancas e/ou espelhadas refletindo a radiação para os outros prédios, tornando um desafio urbanístico pela falta de consideração com o entorno que evita a insolação radiante esquentando o edifício mas transfere o calor para os prédios e corpos circundantes. A temperatura do local portanto, torna-se mais elevada e isso faz com que nosso corpo ao permanecer no local esquente com mais facilidade pois o ar é proveniente do local pavimentado e adensado, ganhando calor por convecção (ar quente), devido ao nosso corpo estar menos quente que o ar, a partir da troca de calor do corpo mais quente (ar quente) para o mais frio (nosso corpo). IRRADIAÇÃO INDIRETA - REFLEXÃO A altura dos prédios reduzem a velocidade dos ventos e comprometem sua circulação.
IRRADIAÇÃO SOLAR
REFLEXÃO DE MATERIAL COM SUPERFÍCIE CLARA
ABSORÇÃO DE MATERIAL FOSCO E ESCURO
EMISSÃO DE IRRADIAÇÃO AQUECE OBJETOS AO REDOR
IRRADIAÇÃO DA EDIFICAÇÃO
O asfalto/calçada e os veículos/vidros emitem calor através da radiação. Ao tocar esses locais, como veremos posteriormente, percebe-se instantaneamente o calor sendo conduzido e ao chegar perto, percebe-se o calor sendo irradiado.
SENSAÇÃO AGRADÁVEL
REFLEXÃO DE MATERIAL TRANSPARENTE
IRRADIAÇÃO E REFLEXÃO DA CALÇADA
SENSAÇÃO DESAGRADÁVEL
EVAPORAÇÃO VEGETAL IRRADIAÇÃO E REFLEXÃO DO ASFALTO
O corpo humano recebe a radiação solar direta na superfície do corpo, já que a incidência solar é quase perpendicular, por se tratar do sol dás 12:30h, as sombras dos objetos são menores em relação ao restante do dia, pois o sol se encontra mais alto no céu, ou seja, a radiação é bastante intensa devido a posição do sol irradiar maior energia por área de superfície nesse horário e também devido ao céu não estar nublado, já que as nuvens iriam refletir parte da radiação solar incidente, chamada radiação difusa. Além da radiação, nota-se trocas de calor por condução e convecção. Por se tratar de um passeio pavimentado, pela alta densidade das edificações, além da reduzida evaporação decorrente da canalização das águas pluviais e/ou pequeno índice de área verde em proporção a quantidade de edifícios e da produção de calor antropogênico, ocasiona-se o fenômeno de “ilhas de calor” e eleva nossa sensação térmica. Os revestimentos de superfície clara em argamassa, possuem maior condutibilidade térmica em razão da elevada densidade do material; Já os vidros das aberturas, são elementos que refletem muito a radiação solar. A radiação das superfícies em argamassa clara aumenta o desconforto térmico das pessoas que trafegam pelo local, isso replicada na quantidade de torres, enclausuradas pela sua altura e baixa proporção de área verde disposta pela área, dificulta as perdas de calor para o ambiente, mesmo com um microclima favorável nas mediações. Nesse espaço construído/pavimentado escolhido para estudo de microclima desagradável, o cenário é basicamente composto por concreto e cimento e eventualmente ávores de pequeno porte. Esses materiais densos são impermeáveis, bons condutores de calor e possuem uma alta emissividade e uma alta absortividade. Isso significa que o calor que recebem, estando em contato direto com o sol, (alta radiação solar) são absorvidos e conduzidos para nosso corpo (corpo mais quente – concreto- transfere calor para o corpo mais frio – nossa mão).
Ao tocar a parede (fig. 2) que está p ró x i m a a á r e a d e v e g e t a ç ã o ornamental e não impermeablizada sentimos uma diferença de calor quando tocada as paredes brancas foscas (fig. 3), pois o calor emitido pela parede próxima ao jardim era ameno, visto que absorvia e emitia a baixa temperatura que a evaporação vegetal proporciona, enquanto a parede branca absorve bastante calor dos elementos de alta temperatura no entorno e emite parte nos corpos que estão próximos. As paredes foscas e negras (fig. 4) também absorvem a q u a n t id a d e d e c a l o r e m v o l t a aquecendo as pessoas e os objetos e refletindo pouco para os outros prédios em comparação à parede branca (fig. 3) ou em comparação aos muros de vidro (fig. 1) que refletem todo o calor que possuem. Os pisos das escadas (fig. 5) por estarem cobertos do sol com elementos arquitetônicos bloqueadores da incidência solar, estão razoavelmente menos quentes que as calçadas expostas ao sol.
1.
MUROS EM VIDRO. MATERIAL TRANSPARENTE DE ALTA REFLEXIVIDADE E BAIXA ABSORTIVIDADE. POUCO FLUXO DE CALOR.
2.
3.
4.
REVESTIMENTO DE PAREDE REVESTIMENTO DE PAREDE REVESTIMENTO DE PISO EM PEDRAS APARELHADAS. EM ARGAMASSA COM PINTURA CIMENTADO NAS ESCADAS BRANCA. MATERIAL OPACO E MATERIAL OPACO DE ALTA À SOMBRA. MATERIAL CLARO COM REFLEXIVIDADE ABSORTIVIDADE PRÓXIMO OPACO COM ALTA CONSIDERÁVEL. RAZOÁVEL A UM JARDIM. BAIXO FLUXO ABSORTIVIDADE. FLUXO DE FLUXO DE CALOR. DE CALOR. CALOR RAZOÁVEL.
5.
REVESTIMENTO DE PISO CIMENTADO NAS CALÇADAS. MATERIAL OPACO COM ALTA ABSORTIVIDADE. BASTANTE AQUECIDO E COM ALTO FLUXO DE CALOR.
A sensação térmica variante é perceptível, devido às trocas de calor (quando dois corpos ou materiais estão com temperaturas diferentes, o corpo/material com um fluxo de calor maior, ou seja, mais q ue nt e, ced e en er gia /ca lor pa ra o corpo/material que possui um fluxo de calor men or) por radiação, convecção e condução .É possível perceber isso ao estar no lugar e sentir calor e ao tocar nas gramas, exposta s ao sol (fig. 8) e sombreada (fig. 9) tem-se uma diferença de temperatura, com uma sensação térmica mais agradável que nas áreas pavimentadas. Mesmo sem sombreamento, a evapotranspiração da vegetação faz com que haja uma redução da temperatura e resfriamento local e a sombra leva o corpo a sentir maior frescor. A irradiação direta e indireta perceptível no corrimão metálico (fig.10) diretamente exposto ao sol, com alta condutabilidade térmica, possui como estrutura metálica, bastante absortividade e reflexividade pela sua condição de material polido e brilhoso de baixa densidade: Conduz e irradia maior fluxo de calor que os demais elementos expostos ao sol.
Desta forma, o corpo absorve essa radiação e o transforma em calor, aumentando a temperatura corporal. Além de receber calor por radiação, o corpo ganha calor por convecção devido a elevada temperatura dos elementos que compõe este ambiente e a velocidade do vento que acelera o processo de evaporação do corpo, além de condução ao ter contato com superfícies expostas a radiação. O corpo humano reage a essa alteração brusca de temperatura com seus mecanismos termorreguladores. No caso do calor é disparado a vasodilatação periférica, aumentando a temperatura da pele, a vermelhidão e incrementando perdas de calor por radiação e convecção. Logo em seguida, o suor é outro mecanismo que entra em ação, permitindo a evaporação pelos poros, resfriando a pele e dando sensação de menor temperatura. Estes fenômenos são percebidos ainda, quando existe um contato com esses materiais. Ao aproximar e tocar a mão no asfalto e na calçada percebe-se que o fluxo de calor é muito grande, pois nele está irradiando todo o calor absorvido ao longo da manhã e conduzido à mão. Era impossível manter a mão encostada ou muito próxima do asfalto (fig. 6) e da calçada (fig. 7), pois os pisos irradiavam uma diferença de calor muito grande que era perceptível por condução de calor, alterando a temperatura corporal. Ao transitar para os ambientes mais agradáveis como as ilhas de transito mais arborizadas e deslocando-se ao trecho do parque mais úmido, definido por nós como microclima agradável da qual veremos adiante, percebemos que um dos aspectos que mais influenciam nessa diferença notória de microclima entre as duas situações é a diferença de temperatura entre os dois espaços em estudo.e influencia de áreas permeáveis no entorno.
10. 9.
6.
8.
6.
7.
MANTA ASFÁLTICA.
9.
8.
CALÇADA CIMENTADA.
7.
SOLO REVESTIDO COM GRAMA EXPOSTA AO SOL.
10.
SOLO REVESTIDO COM GRAMA À SOMBRA.
CORRIMÃO DE ESCADAS.
IRRADIAÇÃO SOLAR
RESFRIAMENTO EVAPORATIVO REFLEXÃO DOS EDIFÍCIOS
EVAPORAÇÃO VEGETAL
RADIAÇÃO DIRETA
RESFRIAMENTO EVAPORATIVO
ALTA UMIDADE
Observa-se nas figuras acima, a permeabilidade que compõe o parque. Nas árvores acima é possível ver abaixo das suas copas, uma superfície sombreada, com temperatura menor que nas áreas expostas ao sol como veremos nos aspectos quantitativos indicados pelas medidas do termômetro. Se comparado com o microclima pavimentado e/ou construído ou com a região no parque da academia ao ar livre com incidencia direta do sol, verificamos que as sensações térmicas são mais amenas em torno das vegetações robustas. Essa sensação t é r mi ca d e t e m p e ra t u r a m e n o r, d e ve -s e à evapotranspiração que ocorre na vegetação (árvores e plantas). A evapotranspiração ocorre devido às árvores sugarem água da terra e através da superfície das folhas, principalmente, ocorre a evaporação e um consequente resfriamento do local. A evaporação rouba calor, resfriando o local, devido a isso a sensação de conforto térmico é grande pois a temperatura torna-se menor. Além disso, existe também um pequeno aumento da umidade, como consequência do resfriamento evaporativo.
TEMPERATURA MENOR QUE AS ÁREAS EXPOSTAS AO SOL
SOMBREAMENTO DA COPA
O corpo humano sente-se mais confortável devido também ao corpo emitir (perder calor) por radiação o calor do próprio corpo. Devido às árvores estarem à uma temperatura bastante inferior ao do corpo humano, o corpo irá perder calor por radiação para a árvore, provocando assim uma sensação térmica agradável para o ser humano (o calor é emitido do mais quente para o menos quente). Por isso que, até mesmo os materiais que absorvem uma ampla quantidade de calor como o concreto e o cimento nos passeios públicos, torna-se mais agradável próximo as sombras das árvores: eles recebem pouca radiação solar, ou seja, nessa situação absorve pouco calor, e consequentemente emite pouco calor, além de possuir nesse caso uma baixa temperatura superficial radiante. Então, ao sentar, ou tocar nos bancos ou nos pavimentos a sombra, a temperatura desse material. na verdade será mais baixa que a do nosso corpo, devido também ao fato do concreto perder calor por radiação para a árvore. Logo, haverá uma perda de calor por condução, do nosso corpo (mais quente) ao concreto (menos quente).
11.
BANCO DE MADEIRA SOMBREADO PELA ÁRVORE
12.
PASSEIO EM CIMENTO EXPOSTO AO SOL PRÓXIMO À ÁRVORE
14.
13.
CORRIMÃO EM MADEIRA COBERTO DO SOL POR ÁRVORE
A condutividade térmica leva em consideração a densida de do material que é diret amente proporcional à capacidade de conduzir calor, além do calor específico de cada um. Os bancos de madeira, corrimãos e mirante feitos de madeira de eucalipto, possuem baixa densidade e portanto são péssimos condutores de calor, se comportando como isolantes térmicos. Dessa forma entedemos porque foi mais agradável sentar-se ao banco de madeira do que de concreto (cujo não existe no parque, sendo todos os mobiliários, exceto os da academia ao ar livre, feitos em madeira). Além de que a maioria desses bancos estão sendo sombreados por majestosas árvores, oferecendo sombra e provocando a diminuição da temperatura através do resfriamento evaporativo e uma maior umidade relativa do ar. maior.
SOLO COM GRAMA FRESCA, FOLHAS SECAS E AREIA
15.
SOLO COM FOLHAS SECAS
O microclima em B possui na composição da sua paisagem, elementos que corroboram com o microclima favorável, isto é, são poucos os elementos aquecidos ao seu redor e é grande a proporção de vegetação no ambiente, o que o torna arejado e sombreado para as atividades humanas. O microclima em B é aquecido por radiação pela área A em volta da qual descrevemos como desagradável, além do microclima C que está nessa transição de agradabilidade térmica, no entanto, a capacidade que esse microclima possui para regular os efeitos térmicos do entorno é maior, por proporcionar resfriamento evaporativo como foi dito, e possuir mobiliários ao contato humano com materiais considerados isolantes térmicos, além de bloqueadores de calor naturais ou artificiais como os pergolados. Tratando-se de um microclima composto por elementos que variam a temperatura especificamente, a radiação que aquece o pavimento no microclima A, não é a mesma que, por proteção das copas das árvores, bloqueia a exposição direta do sol em B, sendo mais um fator que corrobora para o microclima ameno. Além das áreas permeáveis, a aproximidade do lago, com folhas secas e úmidas ao redor, reduzia-se a sensação térmica das folhagens a sombra que notoriamente se opunha a grama próxima da pavimentação. Além das árvores, a grama também favorece, em uma proporção menor, esse procedimento natural de resfriamento evaporativo para manutenção do seu metabolismo.
A temperatura próxima do lago, era fresca e tinha uma sensação térmica amena, pela quantidade elevada de Umidade Relativa. No entanto, quando temos UR muito elevada podemos ficar com a pele molhada de suor pois o mesmo tem dificuldade de evaporar, já que a alta UR acontece pela Umidade Absoluta (UA) estar muito próxima da Umidade Saturada (US). Isso significa que o ar já está quase repleto de vapor, o que explica a dificuldade de se incorporar mais vapor. Era possível ver ao redor do lago e na pista de caminhada próximo à zona mais permeável do parque, responsável pelo resfriamento evaporativo e maior qualidade do ar, pessoas fazendo caminhadas ou mesmo correndo, pois nesse caso, aumentar a velocidade do ar, recorrendo ao aumento da ventilação se consegue resfriar o corpo, aumentando as s i m o pr oc e s s o de res fri a me nto evaporativo (A vegetação margeada também faz esse papel, como já foi dito);
Num determinado momento, a radiação atua com ganhos de calor, e em resposta dos fatores climáticos, a convecção acelera a evaporação corporal e faz com que haja perdas de calor nesse ambiente. Dessa forma, é disparado um mecanismo termorregulador: o suor, ao qual resfria o corpo por evaporação, trazendo uma sensação térmica mais agradável. No clima de Goiânia, com temperaturas muito elevadas e a umidade relativa do ar baixa a tarde, a evaporação acontece com mais facilidade e o ambiente torna-se mais confortável. Saindo do microclima desconfortável em A e entrando no parque em B, onde a temperatura está alguns graus abaixo da temperatura com exposição direta do sol, a partir de trocas por convecção de ar, o corpo passa por processo de resfriamento, quando às gotículas de água do suor em contato com o ar ameno auxilia a resfriar o corpo, por um processo de evaporação com ar mais fresco da área sombreada que a vegetação proporciona na evapotranspiração roubando o calor do ambiente.
UR = UA US
Dessa forma, ficou evidente compreender pela percepção do conhecimento alheio a sensação térmica que a resposta humana ao ambiente depende da temperatura do ar, da velocidade do ar, da umidade relativa do ar e da temperatura radiante do entorno. Esses fatores climáticos em consonância com as condições do corpo, que amplia mais uma série de variáveis, como as vestimentas, tecido adiposo, da qual veremos adiante, viabiliza a sua avaliação de conforto ou desconforto e integra, simultânea e instantaneamente, as quatro variáveis acima descritas e dá seu veredito: ou sente frio, ou sente calor, ou está confortável. Além disso, o microclima urbano como dito, pode conduzir essa sensação térmica,