Renan Hatakeyama Pontes

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1 ANÁLISE DA INTERAÇÃO ENTRE CONFORTO TÉRMICO E INFRAESTRUTURA VERDE DO BAIRRO DO HUMAITÁ/RJ ATRAVÉS DO AJUSTE DA CARTA BIOCLIMÁTICA DE OLGYAY PARA O CLIMA LOCAL Renan Hatakeyama Pontes Projeto de Graduação apresentado ao Curso de Engenharia Civil da Escola Politécnica, Universidade Federal do Rio de Janeiro, como parte dos requisitos necessários à obtenção do título de Engenheiro. Orientadora: Elaine Garrido Vazquez Rio de Janeiro Fevereiro/2018

2 ANÁLISE DA INTERAÇÃO ENTRE CONFORTO TÉRMICO E INFRAESTRUTURA VERDE DO BAIRRO DO HUMAITÁ/RJ ATRAVÉS DO AJUSTE DA CARTA BIOCLIMÁTICA DE OLGYAY PARA O CLIMA LOCAL Renan Hatakeyama Pontes PROJETO DE GRADUAÇÃO SUBMETIDO AO CORPO DOCENTE DO CURSO DE ENGENHARIA CIVIL DA ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO COMO PARTE DOS REQUISITOS NECESSÁRIOS PARA A OBTENÇÃO DO GRAU DE ENGENHEIRO CIVIL. Examinado por: Prof. Elaine Garrido Vazquez, D. Sc. Prof. Lais Amaral Alves, M. Sc. e Professora do CEFET/RJ Prof. Sandra Oda, D. Sc. RIO DE JANEIRO, RJ - BRASIL FEVEREIRO de 2018

3 Pontes, Renan Hatakeyama Análise da interação entre conforto térmico e infraestrutura verde do bairro do Humaitá/RJ através do ajuste da carta bioclimática de Olgyay para o clima local/ Renan Hatakeyama Pontes Rio de Janeiro: UFRJ/ Escola Politécnica, XIII, 93 p.: il.; 29,7 cm. Orientadora: Elaine Garrido Vazquez Referências Bibliográficas: p Conforto térmico 2. Infraestrutura verde 3. Espaços abertos 4. Aclimatação. I. Vazquez, Elaine Garrido. II. Universidade Federal do Rio de Janeiro, Escola Politécnica, Curso de Engenharia Civil. III. Título.

4 Dedicatória Aos meus pais, por sempre me incentivarem a conquistar o mundo através do conhecimento e por me amarem incondicionalmente. Ao meu irmão, por ser meu grande exemplo e amigo, aquele com quem sempre poderei contar. À minha família, pelos momentos marcantes que partilhamos e pela força nos momentos que precisei. À Carol, por cada sonho e devaneio compartilhado comigo em momentos de inspiração. Aos meus amigos Danielle, Gabriela, Ignez, Jéssica, Matheus e Paola, por me mostrarem que 34 molhos rendem muitas memórias. Aos meus amigos Ana, Athon, Emília, Gabriel, Luciana e Rodrigo, por me mostrarem que o tempo e a distância não afastam quem viveu no número 34.

5 Agradecimentos Agradeço primeiramente a Deus, por ter me dado capacidade emocional e intelectual para concluir minha graduação. Não foi fácil, em vários momentos me senti fraco e sozinho, mas Ele foi minha rocha, me amparou e me fortaleceu para que eu seguisse em frente. Agradeço à minha orientadora Elaine Garrido Vazquez, não somente por ter me guiado durante a elaboração deste trabalho, mas também por ter me auxiliado em questões pessoais, com minhas necessidades relacionadas aos prazos e por prontamente se mostrar disponível quando precisei. Agradeço à professora Sandra Oda pelo apoio na fase final da preparação deste trabalho e por aceitar o convite de integrar a minha banca avaliadora, demonstrando ser mais que uma professora, mas alguém com quem sempre poderei contar. Agradeço à professora Lais Amaral por ter aceitado fazer parte da banca avaliadora do meu trabalho, me auxiliando em um momento que muito precisei. Agradeço ao arquiteto e amigo Fernando Acylino por ter me proporcionado a oportunidade de participar do projeto que deu origem a essa monografia, sendo uma ótima companhia nas manhãs de domingo das medições. Agradeço aos demais parceiros de medição pela companhia e auxílio durante o período de medição. Cristiano, Guilherme, Luciano, Manuela, Nelson e Viviane, foi um prazer estar com vocês. Por fim, agradeço aos demais professores que me auxiliaram na minha vida acadêmica, compartilhando seus conhecimentos e me ensinando as bases da Engenharia Civil. Me esforçarei para me fazer digno do título de Engenheiro Civil e fazer jus ao nível da formação que me foi oferecida.

6 PONTES, R. H. Análise da interação entre conforto térmico e infraestrutura verde do bairro do Humaitá/RJ através do ajuste da carta bioclimática de Olgyay para o clima local p. Monografia (Graduação em Engenharia Civil) Escola Politécnica, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, Resumo Proporcionar condições bem-estar térmico aos usuários de espaços abertos é de vital importância para a melhora da qualidade da vida urbana. O conforto térmico pode ser definido a partir de variáveis ambientais (temperatura do ar, temperatura radiante média, umidade do ar, velocidade do ar), individuais (atividade desempenhada e vestimenta) e subjetivas (sensação e preferência térmica). A Carta Bioclimática de Olgyay é uma ferramenta de análise de conforto térmico para ambientes externos, composta por uma zona de conforto central e propostas de intervenções corretivas para as demais zonas. Entretanto, a definição destes setores segue padrões de países de clima temperado (Estados Unidos e países europeus), limitando a aplicação desta ferramenta para zonas de clima tropical. Portanto, o presente trabalho tem por objetivo propor adaptações à Carta Bioclimática de Olgyay para as condições climáticas do bairro do Humaitá (Rio de Janeiro), levando em conta a aclimatação dos indivíduos neste ambiente com condições climáticas diferenciadas e examinar a influência da infraestrutura verde em relação ao conforto térmico. A metodologia consistiu na realização de revisão bibliográfica dos conceitos de conforto térmico para ambientes externos, medições de campo das variáveis microclimáticas no local em questão, proposta de um novo modelo gráfico e análise dos dados obtidos em campo. Foram propostas faixas da zona conforto térmico para o bairro do Humaitá para as estações de Primavera e Verão através de ferramentas de avaliação conforto térmico de espaços abertos e faixas interpretativas calibradas para a cidade de São Paulo. Estas zonas de conforto foram utilizadas na comparação das condições em pontos sob a sombra de árvores e pontos expostos à ação solar. Constatou-se que a infraestrutura verde contribuiu para redução da temperatura do ar e aumento da umidade relativa do ar, mas esta contribuição não foi suficiente para que as condições de conforto térmico fossem atingidas. Palavras-chave: Conforto térmico. Espaços externos. Infraestrutura verde. Aclimatação. Microclima urbano.

7 PONTES, R. H. Analysis of the interaction between thermal comfort and green infrastructure of Humaitá/RJ through the adjustment of Olgyay s Bioclimatic Chart for the local climate p. Monography (Undergraduate degree in Civil Engineering) Escola Politécnica, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, Abstract Providing thermic well-being conditions to people who use open spaces is of vital importance to the improvement of urban life quality. Thermal comfort can be defined through environmental variables (air temperature, mean radiant temperature, air humidity, air velocity), individual variables (activity performed and clothing) and subjective variables (thermal sensation and preference). Olgyay s Bioclimatic Chart is a tool to analyze outdoor thermal comfort, compound by a central comfort zone and proposals of corrective interventions for the other zones. Nonetheless, these sectors are defined by standards from temperate climate countries (the United States of America and European countries), which limits the application of this tool for tropical climate areas. Therefore, the objectives of the present work are to propose adaptations to Olgyay s Bioclimatic Chart for the climate conditions of Humaitá, a neighborhood in Rio de Janeiro, considering the acclimatization of the individuals in this environment with differentiated climate conditions and to examine the influence of the green infrastructure on thermal comfort. The methodology consisted on performing a bibliography review on the concepts of thermal comfort for outdoor environments, field measurements of the microclimatic variables of the site in question, proposal of a new graphic model and analysis of the data obtained on field. Spring and Summer comfort zone ranges were proposed for Humaitá by utilizing tools of assessment of thermal comfort for open spaces and interpretative ranges calibrated for the city of São Paulo. These comfort zones were used to compare the conditions of spots under the shade of trees and spots exposed to solar action. It was verified that even though the green infrastructure contributed to the reduction of air temperature and the increase of relative air humidity, this contribution was not enough to achieve the thermal comfort conditions. Keywords: Thermal comfort. Open spaces. Green infrastructure. Acclimatization. Urban microclimate.

8 Sumário 1. Introdução Contextualização Objetivo Justificativa Metodologia Descrição dos capítulos Conforto térmico Variáveis de conforto térmico Variáveis físicas ou ambientais Temperatura do ar (T ar) Temperatura radiante média (T rm) Velocidade do ar (v ar) Umidade do ar Variáveis pessoais ou individuais Atividade desempenhada Vestimenta Variáveis subjetivas Ferramentas para avaliação de conforto térmico de ambientes externos Voto real de sensação Índice de sensação térmica (thermal sensation) Temperatura neutra exterior Índice Humidex Carta Bioclimática de Olgyay Infraestrutura verde e o conforto térmico de ambientes externos Influência da aclimatação em avaliações de conforto térmico Metodologia da pesquisa de campo e proposta para aclimatação Características climáticas do Rio de Janeiro... 43

9 3.2. Detalhamento das etapas da pesquisa de campo Escolha do objeto de estudo Delimitação da área de estudo Frequência e percurso de medições Grandezas medidas e equipamentos Proposta de adequação climática (aclimatação) a partir do ajuste do diagrama bioclimático Análise e discussão dos resultados da pesquisa de campo Classificação dos pontos de medição quanto à condição de exposição Ajuste da carta bioclimática de olgyay Ajuste proposto por Olgyay Voto real de sensação Índice de sensação térmica Temperatura neutra exterior Índice Humidex Análise das condições de conforto Primavera Verão Considerações finais Referências Bibliográficas Apêndice 1 Seções transversais dos pontos de medição Apêndice 2 Dados coletados (primavera) Apêndice 3 Dados coletados (Verão) Apêndice 4 Dados coletados após exclusão Apêndice 5 Dados coletados de luminância Apêndice 6 Dados separados por condição de exposição ao sol

10 Lista de Figuras Figura 1 - Carta Bioclimática de Olgyay (PONTES e LIMA, 2017) Figura 2 - Localização e delimitação do bairro do Humaitá (GOOGLE MAPS, 2018). 44 Figura 3 - Demarcação da área de estudo Figura 4 - Croqui da planta baixa da faixa de interesse da Rua Humaitá Figura 5 Exemplo de seção transversal (pontos de medição 7 e 9) Figura 6 - Percurso de medição (PONTES e LIMA, 2017) Figura 7 - Termohigrômetro AK625 (AKSO, 201?) Figura 8 - Medidor de luz solar TES-1333 (TPM EQUIPOS, 2016) Figura 9 - Luxímetro digital LD-400 (INSTRUTHERM, 2015) Figura 10 - Medidor de luz ultravioleta digital MRU-201 (INSTRUTHERM, 2010) Figura 11 Modelo de planilha de campo (PONTES e LIMA, 2017) Figura 12 Exemplo de planilha de campo preenchida (PONTES e LIMA, 2017) Figura 13 Utilização de medidor de luz solar TES-1333 e de luxímetro digital LD-400 durante as medições Figura 14 - Valores médios de luminância por ponto de medição Figura 15 - Exemplo de ponto de medição solar - PM9 (GOOGLE MAPS, 2018) Figura 16 - Exemplo de ponto de medição sombreado - PM13 (GOOGLE MAPS, 2018) Figura 17 Comparação entre zonas de conforto (Primavera) Figura 18 - Comparação entre zonas de conforto (Verão) Figura 19 Condições de conforto para a Primavera Figura 20 Condições de conforto para o Verão... 67

11 Lista de Quadros Quadro 1 - Relação entre características urbanas e elementos climáticos Quadro 2 - Ações estruturantes de gestão da infraestrutura verde do Plano Diretor de Desenvolvimento Sustentável Quadro 3 - Componentes morfológicos de acordo com escala de análise Quadro 4 - Divisão da área de estudo e demarcação dos pontos de medição Quadro 5 - Grandezas medidas no levantamento de campo Quadro 6 - Condição de exposição dos pontos de medição... 57

12 Lista de Tabelas Tabela 1 - Estimativa da taxa metabólica a partir da atividade desenvolvida Tabela 2 - Valores típicos de isolamento térmico para vestimentas Tabela 3 - Calibração proposta para o voto real de sensação Tabela 4 - Calibração proposta para o índice de sensação térmica Tabela 5 - Correção de velocidade do vento para o nível do pedestre Tabela 6 - Calibração proposta para a diferença entre temperatura do ar e temperatura neutra exterior Tabela 7 - Faixa interpretativa do Humidex Tabela 8 - Calibração proposta para o índice Humidex Tabela 9 - Limites de temperatura da faixa de conforto para diferentes locais Tabela 10 - Limites de umidade da faixa de conforto para diversos locais Tabela 11 - Especificações do termohigrômetro Tabela 12 - Faixas limite das variáveis medidas por Monteiro (2008) Tabela 13 - Valores de referência dos índices de avaliação de conforto para limitação da zona de conforto Tabela 14 - Valores médios das variáveis ambientais Tabela 15 Temperaturas mensais máximas e mínimas por estação Tabela 16 - Valores limites da zona de conforto de acordo com as sugestões de Olgyay (1968, apud BOGO et al, 1994) Tabela 17 - Valores limites da zona de conforto de acordo com o voto real de sensação Tabela 18 - Valores limites da zona de conforto de acordo com o índice de sensação térmica Tabela 19 - Valores limites da zona de conforto de acordo com a temperatura neutra exterior Tabela 20 - Valores limites da zona de conforto de acordo com o índice Humidex Tabela 21 - Resumo dos cálculos do ajuste da Carta Bioclimática de Olgyay para a Primavera Tabela 22 - Resumo dos cálculos do ajuste da Carta Bioclimática de Olgyay para o Verão Tabela 23 Valores médios de temperatura do ar e umidade relativa do ar para cada condição de exposição solar (Primavera) Tabela 24 Distribuição dos pontos segundo condição de exposição e zonas de conforto (Primavera)... 66

13 Tabela 25 Valores médios de temperatura do ar e umidade relativa do ar para cada condição de exposição solar (Verão)... 68

14 13 1. INTRODUÇÃO 1.1. CONTEXTUALIZAÇÃO Desde meados do século XX, o crescimento urbano acelerado no Brasil resultou em uma ocupação das cidades sem o devido planejamento. A condição ambiental dos espaços tem sofrido com os processos de crescimento e urbanização através da verticalização, aumento das áreas impermeabilizadas, redução de áreas verdes, aumento descontrolado da malha urbana e uso intensivo do solo em zonas centrais. A principal consequência é o aumento da temperatura, resultante das distinções entre as propriedades térmicas da vegetação e dos materiais de construção (MARTELLI e SANTOS JR, 2015; NINCE, 2013). Assis (1995, apud MENDONÇA E ASSIS, 2001) e Nince (2013) destacam que as modificações no clima local geram consequências negativas como enchentes urbanas, aumentos do consumo energético, problemas de saúde na população, formação de ilhas de calor, inversão térmica, aumento dos índices de poluição e desconforto térmico. Entretanto, Monteiro e Alucci (2011) argumentam que as alterações climáticas são maléficas somente quando resultam em condições fora das zonas de conforto térmico, podendo inclusive ser usadas como foco de intervenções. O uso do espaço urbano pode ser de dois tipos: de passagem, quando a circulação de pessoas é o uso predominante, ou de permanência, quando a convivência dos indivíduos é o principal fator (LABAKI et al, 2012). Esta diferenciação influencia os projetos urbanísticos, sendo os espaços planejados de modo diferente. Por exemplo, Fontes et al (2010, apud LABAKI et al, 2012) conclui que a tendência de se arborizar espaços de convivência contribui para que haja maior tolerância para condições climáticas quentes em relação aos espaços de passagem. Segundo Nikolopoulou (2004), um espaço aberto ou externo é um complexo nó na comunidade local de atividades sociais, econômicas e culturais, constituindo um motivo para o desenvolvimento local e uso do solo. Estas atividades são relevantes para a estrutura comunitária, sendo, portanto, parte dos serviços que devem ser ofertados aos cidadãos. Ananian (2005) destaca que a atração do público para estes espaços depende dos níveis de conforto térmico e visual oferecidos através das condições morfológicas das áreas urbanas. Além disso, Lois e Labaki (2001) afirmam que os espaços urbanos devem proporcionar condições de lazer, deslocamento e trabalho. A escolha do horário de maior conforto para uso dos ambientes externos pode ser feita no caso de atividades de lazer, mas não para casos de trabalho, estando os trabalhadores mais suscetíveis

15 14 a condições de desconforto. Portanto, fornecer ambientes com qualidade ambiental é de vital importância, principalmente para os trabalhadores. O número de estudos de conforto térmico externo tem aumentado com o objetivo de auxiliar no planejamento das cidades. A avaliação e compreensão da correlação entre variáveis ambientais e satisfação térmica contribuem para proporcionar melhor qualidade urbana, impactando o uso destes espaços e a qualidade de vida (ROSSI, KRÜGER e GUIMARÃES, 2013; MONTEIRO e ALUCCI, 2010a). O entendimento das diversas características microclimáticas de espaços urbanos externos e suas implicações quanto ao conforto fornece um leque de possibilidades para o desenvolvimento destes espaços, chegando ao ponto das condições climáticas dos ambientes externos determinarem seu uso (NIKOLOPOULOU, 2004). Katzschner (2005) ressalta ainda que os estudos sobre clima urbano levantam questões sobre aspectos ambientais de novos empreendimentos, contribuindo com a desconstrução do conceito tradicional de espaços abertos como área para edificações. Além disso, estes estudos contribuem para a educação ambiental, que é de extrema importância na preservação do meio ambiente através da consciência e conhecimentos adquiridos pelas pessoas, tornando-as capazes de solucionar problemas ambientais e despertando seu interesse em questões ambientais (MARTELLI e SANTOS JR, 2015). Silva e Corbella (2004) enunciam algumas características do meio urbano que podem ser alvo de intervenções, dentre elas: gabaritos das edificações, afastamentos arquitetônicos, propriedades dos materiais e superfícies, relação entre a caixa das ruas e a altura dos edifícios, orientação das ruas e a vegetação presente. O quadro 1 apresenta algumas destas características e os elementos climáticos influenciados pelas mesmas. Callejas e Nogueira (2013) destacam que estas intervenções devem auxiliar a circulação de ar e diminuir a quantidade de energia armazenada pela infraestrutura urbana, potencializando as condições térmicas e minimizando os efeitos do fenômeno de ilha de calor.

16 15 Quadro 1 Relação entre características urbanas e elementos climáticos Elementos climáticos Atributos Direção e da forma Temperatura Umidade Radiação velocidade Precipitação urbana do ar relativa do ar solar dos ventos Natureza das X X X superfícies Densidade das X X X X X edificações Altura das X X X X X edificações Vegetação X X X X (GIRALT, 2006) Entretanto, há dificuldades em se propor recomendações de intervenções que locais com condições climáticas muito variáveis que satisfaçam as condições de conforto durante todo o ano (MENDONÇA E ASSIS, 2003). Estas intervenções devem obedecer a uma abordagem em 3 estágios: reconhecimento das condições microclimáticas termicamente confortáveis, análise dos meios pelos quais o microclima é formado e impactado e a junção de ambos os conhecimentos na elaboração da proposta de intervenção (BROWN e GILLESPIE, 1995, apud MONTEIRO e ALUCCI, 2010a). Outro ponto que merece destaque é a não existência de uma legislação urbanística que considere questões relativas a conforto térmico de modo eficiente, que contribui para a piora das condições ambientais dos espaços urbanos (GIRALT, 2006). Por exemplo, Nikolopoulou (2004) ressalta que a escolha dos materiais é feita baseada em exigências técnicas que atendam às legislações e necessidades locais, não levando em conta requisitos ambientais. A autora propõe que as exigências técnicas estejam associadas às ambientais para que seja promovido o controle do conforto térmico OBJETIVO O presente trabalho tem como objetivo contribuir com os estudos de conforto térmico para ambientes externos ao avaliar a influência da infraestrutura verde nas condições de bem-estar e satisfação térmicos para o bairro do Humaitá RJ,

17 16 considerando os processos de adaptação e aclimatação dos habitantes do bairro às condições climáticas locais através do ajuste da zona de conforto térmico da Carta Bioclimática de Olgyay JUSTIFICATIVA A infraestrutura verde proporciona melhorias no ambiente urbano e, consequentemente, na qualidade de vida. Portanto, estudos sobre sua influência no bem-estar dos usuários das áreas urbanas são de especial relevância para o processo de planejamento urbanístico, principalmente no que tange a preservação ambiental, consumo energético e sustentabilidade. Além disso, a existência de poucas pesquisas sobre as condições específicas de conforto térmico para a cidade do Rio de Janeiro se configura em um problema nas análises, resultando e superestimação dos efeitos das variáveis de conforto térmico METODOLOGIA O presente trabalho pode ser caracterizado como uma pesquisa de campo por analisar o conforto térmico através da observação do fenômeno tal como ocorre de maneira espontânea em um objeto de estudo, definindo as técnicas utilizadas no levantamento de dados e uma amostra que seja representativa e adequada para validar as considerações finais (FONSECA e RIBAS, 2008). Foram medidas semanalmente as variáveis climáticas como temperatura do ar, temperatura do ponto de orvalho, temperatura do bulbo úmido, umidade relativa do ar, luminância e radiação solar em diversas ruas do bairro do Humaitá, focando nos dados da Rua Humaitá. A análise da influência da infraestrutura verde no conforto térmico foi feita a partir da comparação entre os dados ambientais em pontos de medição de sombra e pontos de medição expostos ao longo da Rua Humaitá. Apesar dos dados terem sido coletados ao longo de 1 ano e dois meses, o foco do presente trabalho serão as estações de Primavera e Verão, pelo fato das mesmas terem apresentado condições de desconforto mais severas em estudo prévio realizado. A ferramenta utilizada para este estudo foi a Carta Bioclimática de Olgyay, ajustada para as condições locais a partir dos dados coletados em campo, de alguns índices empíricos de análise de conforto térmico e dos resultados de calibrações das faixas de conforto destes índices para a cidade de São Paulo, presente em Monteiro (2008).

18 DESCRIÇÃO DOS CAPÍTULOS O capítulo 1 faz uma breve exposição do tema abordado, contextualizando-o e apresentando o objetivo e justificativas do presente trabalho. Também é feito um resumo da metodologia aplicada e uma descrição da estrutura do trabalho. O capítulo 2 consiste na revisão bibliográfica de conforto térmico, abrangendo os principais conceitos, variáveis que influenciam o conforto dos indivíduos, ferramentas de análise de conforto térmico para ambientes externos, em especial a Carta Bioclimática de Olgyay e a influência da infraestrutura verde e da aclimatação dos indivíduos no conforto térmico. O capítulo 3 apresenta a metodologia aplicada no estudo. É feita a caracterização climática da área de interesse, a escolha do objeto de estudo, a delimitação da zona de estudo, a frequência e abrangência das medições, o percurso de medição, a apresentação dos equipamentos utilizados nas medições de campo. Além disso, a metodologia aplicada no ajuste da Carta Bioclimática de Olgyay para o clima local está presente no capítulo em questão. O capítulo 4 trata da análise dos dados coletados em campo com a discussão dos mesmos em termos de influência da infraestrutura verde no conforto térmico e na aplicabilidade da Carta Bioclimática adaptada. O capítulo 5 apresenta as considerações finais do trabalho, com observações a respeito dos resultados obtidos, da metodologia aplicada e das limitações da mesma. Adicionalmente, são propostas sugestões para estudos futuros, de forma a contribuir com a produção científica a respeito do tema. Por fim, são apresentadas as referências bibliográficas e os apêndices.

19 18 2. CONFORTO TÉRMICO A necessidade do condicionamento de ambientes internos visando aumento de produtividade dos indivíduos impulsionou o surgimento dos estudos de conforto ambiental. A melhoria da eficiência energética dos edifícios através de mecanismos bioclimáticos e preocupações a respeito do bem-estar dos usuários de espaços públicos despertou o interesse para avaliações em espaços abertos (NINCE, 2013). O conforto térmico pode ser conceituado do ponto de vista pessoal ou ambiental. Do ponto de vista pessoal, consiste em um indivíduo encontrar-se satisfeito em relação à sua sensação térmica em determinado ambiente. Do ponto de vista ambiental, trata-se do estabelecimento de uma condição térmica para o meio em questão, considerando suas variáveis físicas, com o intuito de gerar o menor grau de insatisfação, ou seja, com o menor número de pessoas descontentes (XAVIER, 1999). Fanger (1970) argumenta que as características individuais das pessoas impossibilitam que as condições térmicas de um ambiente agradem a todos os indivíduos de um grupo que partilha do local em questão simultaneamente. Ananian, Fontes e Silva (2005) complementam este pensamento ao afirmar que mesmo sendo o conceito de conforto dependente de fatores pessoais como cultura, atividade e vestimenta, é possível traçar critérios que atendam à maioria da população. Segundo Lamberts e Xavier (2002), três condições devem ser satisfeitas para que um indivíduo se encontre em conforto térmico. A neutralidade térmica é a primeira delas, que pode ser entendida como o estado físico no qual a temperatura corporal é mantida constante através da troca de calor entre o indivíduo (gerado pelo metabolismo) e o meio ao redor, não ocorrendo perda excessiva nem acúmulo. Fanger (1970) define esta condição como o estado no qual uma pessoa não prefira aumento ou diminuição da temperatura do ambiente ao redor. Quando esta condição não é satisfeita, o indivíduo se encontra sob carga térmica, que é definida por Lamberts e Xavier (2002) como o saldo entre o calor trocado com o ambiente e o gerado pela atividade metabólica. Brajejczyk (1992) afirma que as condições climáticas exercem forte influência sobre a carga térmica, dificultando o alcance do estado de neutralidade térmica. A segunda condição de conforto térmico diz respeito à taxa de secreção de suor e à temperatura da pele do indivíduo, que devem ser limitadas a certos valores de acordo com a atividade que está sendo exercida. Finalmente, a terceira condição refere-se a desconfortos localizados, que podem ser entendidos como fatores que não atingem o corpo em sua totalidade causando incômodos. Os fatores mais comuns que

20 19 causam desconfortos localizados são correntes de ar, variação da temperatura do ar ao longo da altura, uso de técnicas de resfriamento ou aquecimento em pisos e assimetria na incidência de radiação térmica (LAMBERTS E XAVIER, 2002). De acordo com Auliciems e Szokolay (1997), desconforto térmico não se resume somente a uma sensação desagradável subjetiva, havendo efeitos cumulativos que podem se converter em respostas fisiológicas ou compensações comportamentais como as descritas por Nicol (1993, apud XAVIER, 1999), ou em efeitos adversos à saúde. Os autores afirmam que exposição ao desconforto ocasiona perda de capacidade para trabalhos físicos e mentais, como coordenação motora e destreza, habilidade ou disposição para se concentrar. Segundo Silva e Corbella (2004), os principais afetados pelo calor e pela poluição são crianças, idosos e pessoas com doenças pulmonares e cardíacas. Mas a contínua exposição de indivíduos saudáveis ao desconforto causado por tais fatores pode resultar em problemas de saúde nos mesmos. Nicol (1993, apud XAVIER, 1999) argumenta que o ser humano possui mecanismos, conscientes ou inconscientes, que auxiliam na obtenção do conforto térmico, como a alteração de sua taxa metabólica pela mudança da atividade desenvolvida, trocas de roupa de acordo com a necessidade, ingestão de líquidos, mecanismos biológicos termorreguladores, uso de equipamentos para aquecer ou resfriar o ambiente e até mesmo a mudança do ambiente térmico. Além disso, podem ser feitas alterações nas condições térmicas de espaços externos visando o aumento do grau de satisfação dos usuários e, consequentemente, sua produtividade em atividades cotidianas (ROSSI et al, 2009) VARIÁVEIS DE CONFORTO TÉRMICO Segundo Xavier (1999) as variáveis para avaliação do conforto térmico podem ser divididas em 3 categorias: variáveis físicas ou ambientais (temperatura do ar, temperatura radiante média, velocidade do ar e umidade), variáveis pessoais ou individuais (atividade desempenhada e vestimenta) e variáveis subjetivas (sensações e preferências térmicas) Variáveis físicas ou ambientais Temperatura do ar (T ar) Trata-se da temperatura em torno do corpo humano, sendo um indicador da troca de calor entre indivíduos e o ambiente ao redor, expressa em ºC (ISO-DIS 7726, 1996, apud XAVIER, 1999; MONTEIRO, 2008). De acordo com Givoni (1976, apud

21 20 GIRALT, 2006), a temperatura do ar varia devido ao fluxo das massas de ar e da incidência diferenciada da radiação solar, sendo influenciada principalmente pela taxa de resfriamento e aquecimento da superfície da Terra Temperatura radiante média (Trm) As trocas por radiação dependem da temperatura média das superfícies do entorno, chamada de temperatura radiante média (T rm) (AULICIEMS e SZOKOLAY, 1997). Outra definição desta temperatura é dada pela ISSO-DIS 7726 (1996, apud XAVIER, 1999) e consiste na temperatura uniforme de um meio imaginário onde a passagem de calor radiante do indivíduo é igual a passagem de calor radiante no meio real não uniforme, expressa em ºC. Humphreys (1975) afirma que a temperatura radiante média e a temperatura do ar diferem pouco usualmente, podendo uma ser usada como aproximação da outra. Todos os elementos da paisagem emitem radiação. A temperatura superficial destes elementos influencia o balanço térmico e o conforto através de trocas radiativas, que são dominantes em ambientes pouco ventilados. Porém, essas emissões podem ser minoradas a partir do uso de materiais adequados, cores menos reflexivas e de vegetação (NIKOLOPOULOU, 2004; SILVA E CORBELLA, 2004). Um estudo na cidade de Bauru SP (ANANIAN, FONTES e SILVA, 2005) concluiu que o uso da cobertura em telhas de fibra de vidro pintadas de azul oferece um ambiente menos quente quando comparado com ambientes expostos à incidência de radiação solar direta, não sendo, entretanto, suficiente para que as condições de conforto sejam atingidas. É sugerida a escolha de um novo material para esta estrutura com o objetivo de amenizar as condições climáticas. Outro exemplo pode ser encontrado em Giralt (2006) num estudo realizado com 3 praças de Torres RS. Concluiu-se que as praças que possuíam maior área revestida com elementos naturais apresentaram melhores condições de conforto, resultado semelhante aos estudos de Souza, Silva e Silva (2016) em João Pessoa PB, que destacam que áreas onde predomina o uso de concreto e solo exposto apresentam maior temperatura de superfície quando comparadas com áreas verdes Velocidade do ar (v ar) Segundo a ISO-DIS 7726 (1996, apud XAVIER, 1999), é o módulo do vetor velocidade do fluxo de ar no ponto de medição, influenciando na transferência convectiva e evaporativa de calor na posição do indivíduo, expressa em m/s.

22 21 O vento não é um fenômeno constante, variando em direção e intensidade momentaneamente, anualmente ou sazonalmente, podendo se referir a valores médios como opção (NIKOLOPOULOU, 2004). Ait-Ameur (1999) afirma que o vento possui boa capacidade de resfriamento, especialmente em ambientes quentes e secos, contribuindo para trocas de calor por convecção, controle de temperatura superficial e diminuição da carga térmica solar. Entretanto, velocidades muito altas podem causar desconforto por perturbações aerodinâmicas, superando seu efeito benéfico. Auliciems e Szokolay (1997) e Nikolopoulou (2004) ressaltam que as reações aos efeitos do vento dependem da temperatura do ar, sendo benéficos para temperaturas altas e indesejados para baixas temperaturas. Esta variável é altamente influenciada pela forma do meio urbano, que pode oferecer obstáculos aos canais de ventilação, inibindo os efeitos benéficos da velocidade do vento (MENDONÇA e ASSIS, 2003) Umidade do ar Segundo a ISO-DIS 7726 (1996, apud XAVIER, 1999) e Monteiro (2008), é a quantidade de água presente em uma unidade de volume de ar úmido. Pode ser expressa pela pressão parcial de vapor de água do ar (p ar, expressa em kpa) ou em termos de umidade relativa do ar (ur, expressa em %). Giralt (2006) esclarece que esta água em forma de vapor é resultado dos processos de evapotranspiração vegetal e da evaporação natural da água. O autor afirma ainda que a umidade do ar tende a diminuir com o aumento da temperatura e aumentar quando a temperatura diminui e que a umidade influencia na taxa de evaporação do suor, interferindo no conforto térmico Variáveis pessoais ou individuais Giralt (2006) destaca que há diversas variáveis individuais que influenciam no conforto térmico, como a atividade desempenhada, vestimenta, idade, sexo, cor da pele, peso, altura e nível econômico. As principais são a atividade desempenhada e a vestimenta e, portanto, serão destacadas nesta seção Atividade desempenhada De acordo com a ASHRAE Standard 55 (1992, apud XAVIER, 1999), é um indicador da taxa metabólica, ou seja, da taxa de produção energética do corpo. É expresso na unidade met, que corresponde a 58,2 W/m².

23 22 De acordo com Auliciems e Szokolay (1997), a produção de calor metabólico pode ser de duas formas: metabolismo basal, devido aos processos biológicos contínuos e inconscientes, e metabolismo muscular, que é controlável conscientemente. Esta taxa pode ser estimada para algumas atividades a partir da tabela 1. Tabela 1 Estimativa da taxa metabólica a partir da atividade desenvolvida Atividade Taxa metabólica (W/m²) Dormindo 40 Reclinado 45 Descansando sentado 55 Descansando em pé 70 Caminhando (sem peso, a 2km/h) 110 Caminhando (sem peso, a 3km/h) 140 Caminhando (sem peso, a 4km/h) 165 Caminhando (sem peso, a 5km/h) 200 Caminhando (com peso de 10kg, a 4km/h) 185 Caminhando (com peso de 30kg, a 4km/h) 250 (Adaptado de ISO 8996, 2004) Vestimenta A roupa utilizada pelo indivíduo oferece resistência à troca de calor sensível com o ambiente através do isolamento térmico (I clo). Trata-se do isolamento característico da pele para a face externa da vestimenta. Esta propriedade depende do material utilizado na confecção das peças, bem como de sua espessura e é expresso usualmente na unidade clo, que equivale a 0,155m² K/W (ASHRAE STANDARD 55, 1992, apud XAVIER, 1999). A tabela 2 fornece os valores típicos de isolamento térmico de algumas combinações de vestimenta. Tabela 2 Valores típicos de isolamento térmico para vestimentas Vestimenta Isolamento térmico (clo) Shorts de caminhada e camisa de manga curta 0,36 Calça e camisa de manga curta 0,57 Calça e camisa de manga longa 0,61 Calça, camisa de manga longa e jaqueta 0,96 Calça, camisa de manga longa, colete e camiseta 1,14 continua

24 23 Tabela 2 Valores típicos de isolamento térmico para vestimentas continuação Calça, camisa de manga longa, casaco de manga 1,01 longa e camiseta Calça de moletom e camiseta 0,74 Pijama, roupão e chinelo 0,96 Saia, camisa de manga curta, roupa íntima e 0,54 sandálias Saia, camisa de manga longa, roupa íntima 0,67 Saia, camisa de manga longa, roupa íntima, casaco 1,10 de manga longa Saia, camisa de manga longa, roupa íntima, blazer 1,04 Saia longa, camisa de manga longa, blazer e roupa 1,10 íntima Macacão de manga longa e camiseta 0,72 Macacão, camisa de manga longa, camiseta 0,89 Macacão térmico, roupa íntima térmica 1,37 (Adaptado de ASHRAE, 2001) Alterações na vestimenta se configuram em estratégias mais significativas para climas frios, podendo ser aumentado o isolamento térmico com roupas apropriadas. Entretanto, para climas quentes, existe um valor mínimo correspondente a roupas leves, que podem ainda ser insuficientes para que se alcance a condição de satisfação térmica (ADELI BURIOL et al, 2015) Variáveis subjetivas São parâmetros intrínsecos à natureza humana e particularidades individuais, sendo os principais as sensações, que consistem na maneira como o indivíduo percebe o conforto térmico, e preferências térmicas, que consistem nos desejos e predileções deste em relação ao conforto. Estas variáveis são levantadas em campo através de entrevistas com os usuários dos espaços com escalas sensoriais e de preferência (XAVIER, 1999). Höppe (2002) considera que aspectos psicológicos, como a expectativa por condições térmicas específicas e o histórico térmico, são os que exercem maior influência nas avaliações subjetivas de conforto. Rossi, Krüger e Guimarães (2013) vão além ao afirmar que sensação e preferência nem sempre produzem resultados condizentes, podendo um indivíduo manifestar estar em conforto, mas preferir um

25 24 ambiente térmico diferente ou aceitar as condições do meio em questão mesmo não declarando estar satisfeito. Costa e Araújo (2006) ressaltam que a análise estatística das variáveis ambientais associada às entrevistas possibilita a determinação de limites de conforto térmico externo, devendo atentar-se, entretanto, ao tamanho da amostra devido à multiplicidade dos parâmetros envolvidos. Lin et al (2010, apud CALLEJAS e NOGUEIRA, 2013) destaca que a decisão de permanência em ambientes abertos é altamente influenciada pela sensação térmica devido às variáveis ambientais, que interferem na percepção, preferência e satisfação térmica dos indivíduos. Para Nikolopoulou e Steemers (2003, apud ROSSI, KRÜGER e GUIMARÃES, 2013), estas variáveis justificam cerca de 50% da variação entre aspectos objetivos e subjetivos de conforto, sendo o restante decorrente de adaptações físicas, psicológicas e fisiológicas FERRAMENTAS PARA AVALIAÇÃO DE CONFORTO TÉRMICO DE AMBIENTES EXTERNOS Segundo Monteiro e Alucci (2007), existem três tipos de abordagem para avaliar o conforto térmico para espaços abertos: índices empíricos, modelos analíticos e a abordagem adaptativa. Os autores alegam que o uso de índices empíricos de avaliação de conforto térmico está limitado às situações particulares em que foram definidos. Os modelos analíticos tendem a proporcionar resultados mais universais, possibilitando análises específicas das trocas térmicas e, consequentemente, facilitando a definição de intervenções no ambiente externo. Por fim, a abordagem adaptativa consiste na consideração da adaptação ao clima por parte dos indivíduos, com a definição de faixas interpretativas regionais. Segundo Monteiro (2008), a maior parte dos estudos de conforto térmico é desenvolvida para ambientes fechados, nos quais as condições climáticas podem ser mais facilmente controladas. O autor afirma ainda que a ausência de confinamento em ambientes externos reduz o controle sobre estas variáveis, fazendo-se necessária a consideração de determinadas especificidades. Além disso, Givoni et al (2003) alega que interações peculiares entre os elementos climáticos em épocas e locais específicos tornam a análise dos efeitos combinados destes elementos mais complexa em estudos de conforto externo, dificultando o desenvolvimento de modelos matemáticos.

26 25 Costa e Araújo (2006) afirmam que a falta de controle e a grande quantidade de variáveis envolvidas no estudo de conforto térmico externo dificultam a definição dos parâmetros, não permitindo a adoção dos resultados de alguns estudos como regra, mas sim como contribuição metodológica e estudo de caso. Os efeitos da radiação solar e a influência do vento associada à incerteza de sua ação são os principais fatores que tornam o estudo do conforto térmico em ambientes externos mais complexo (AROZTEGUI, 1995; GIVONI et al, 2003; KATZSCHNER et al, 1999; LOIS e LABAKI, 2001; MONTEIRO e ALUCCI, 2006;). Nikolopoulou (2004) explica que as dificuldades de previsão e controle a respeito do vento decorrem de inúmeros fatores globais (áreas de alta e baixa pressão), regionais e locais (tipologia da paisagem). Em contrapartida, Adeli Buriol et al (2015) afirmam que as variáveis condicionantes para conforto térmico em ambientes internos são temperatura e umidade do ar. Katzschner et al (1999) concluiu que, na cidade de Salvador, o desconforto térmico ocorria principalmente em becos estreitos de áreas densamente ocupadas, visto que se trata de um local de grande armazenamento de calor, alta incidência de radiação e ventilação insuficiente. Para Ait-Ameur (1999), a radiação solar é um dos fatores que mais influencia o conforto térmico externo, atrás somente da ação do vento, sendo benéfica no inverno e prejudicial no verão. Monteiro (2008), Rossi, Krüger e Guimarães (2013) destacam ainda a heterogeneidade de indivíduos e atividades que compõem estes ambientes, e o controle limitado de temperatura e umidade do ar devido à ação do vento no transporte de massa e energia como fatores que diferenciam o estudo de conforto térmico em ambientes externos e internos. Além disso, Höppe (2002) afirma que o tempo de permanência para cada tipo de ambiente também influencia, sendo da ordem de minutos a algumas horas para ambientes externos e de várias horas para ambientes internos. Adicionalmente, devem ser considerados os processos de adaptação e aclimatação dos indivíduos, exigindo estudos experimentais mais complexos (MONTEIRO e ALUCCI, 2011). Este assunto será abordado mais adiante neste trabalho. A complexidade do assunto resulta em um número limitado de estudos específicos para espaços abertos, e mesmos os existentes derivam, em sua maioria, de trabalhos desenvolvidos para espaços fechados ou são analogias de situações características (MONTEIRO e ALUCCI, 2011).

27 26 Entretanto, o uso de índices baseados em modelos de estado estável para ambientes internos não são adequados para a avaliação de conforto externo, superestimando-os na maioria dos casos. Isso ocorre devido ao tempo de permanência, que, por ser menor em ambientes externos, se configura em um obstáculo para atingir o estado estável (HÖPPE, 2002). Nince (2013) destaca que as pesquisas de campo nos estudos de conforto podem ser de dois tipos: pesquisas ao ar livre, denominadas externas, com indivíduos em suas atividades usuais; e pesquisas laboratoriais em câmara climatizada, denominadas internas, feitas com a modificação das variáveis de conforto térmico visando descobrir a melhor combinação possível das mesmas. Monteiro e Alucci (2011) consideram que o desenvolvimento de novas pesquisas deve ser direcionado para a elaboração de modelos analíticos universais que consideram os mecanismos termofisiológicos, e para calibrações particulares que consideram os processos de aclimatação e adaptação, nas quais é necessário o desenvolvimento de estudos empíricos. A seguir, são apresentados alguns índices utilizados na avaliação do nível de conforto para espaços abertos Voto real de sensação Nikolopoulou (2004) definiu o voto real de sensação (ASV) a partir de dados meteorológicos de cidades europeias e de entrevistas com usuários dos espaços abertos. O resultado foi uma equação que combina as variáveis ambientais com o índice (equação 1). ASV = 0,049 T ar + 0,001 R dn 0,051 v ar + 0,014 ur 2,079 (Eq. 1) onde: ASV = voto real de sensação (adimensional) T ar = temperatura do ar, em ºC R dn = radiação solar direta normal, em W/m² v ar = velocidade do ar, em m/s ur = umidade relativa do ar, em % A autora salienta que poucas entrevistas foram feitas para condições de muito calor ou muito frio, estabelecendo uma faixa limite de 5ºC a 35ºC para a temperatura do ar.

28 27 Monteiro (2008) propôs uma calibração da faixa de valores interpretativos para a cidade de São Paulo através de seus estudos, conforme pode ser observado na tabela 3. Tabela 3 Calibração proposta para o voto real de sensação Voto real de sensação 1ª calibração Sensação 2ª calibração Sensação > 1,20 Muito calor > 1,00 Muito calor 0,40 a 1,20 Calor 0,35 a 1,00 Calor 0,15 a 0,40 Pouco calor 0,15 a 0,35 Pouco calor -0,15 a 0,15 Neutra -0,25 a 0,15 Neutra -0,40 a -0,15 Pouco frio -0,40 a -0,25 Pouco frio -1,20 a -0,40 Frio -1,20 a -0,40 Frio < -1,20 Muito frio < -1,20 Muito frio (MONTEIRO, 2008) Índice de sensação térmica (thermal sensation) Givoni e Noguchi (2000, apud GIVONI et al, 2003) desenvolveram uma fórmula preditiva para a sensação térmica que leva em consideração os efeitos da temperatura do ar, da radiação solar direta normal (R dn) e da velocidade do ar. Trata-se do índice de sensação térmica (TS), que pode ser calculado pela equação 2. Vale ressaltar que a amostra do estudo utilizado para definição desta equação é relativamente pequena, devendo considerar os resultados como aproximação grosseira. TS = 1,2 + 0,1115 T ar + 0,0019 R dn 0,3185 v ar (Eq. 2) onde: TS = índice de sensação térmica (adimensional) T ar = temperatura do ar, em ºC R dn = radiação solar direta normal, em W/m² v ar = velocidade do ar, em m/s Monteiro (2008) propôs uma calibração da faixa de valores interpretativos para a cidade de São Paulo através de seus estudos, conforme pode ser observado na tabela 4.

29 28 Tabela 4 Calibração proposta para o índice de sensação térmica Índice de sensação térmica 1ª calibração Sensação 2ª calibração Sensação 6,7 Muito calor 6,5 Muito calor 5,6 Calor 5,6 Calor 4,7 Pouco calor 4,7 Pouco calor 4,0 Neutra 4,0 Neutra 3,3 Pouco frio 3,3 Pouco frio 2,4 Frio 2,4 Frio 1,3 Muito frio 1,5 Muito frio (MONTEIRO, 2008) Temperatura neutra exterior A temperatura neutra é um índice de avaliação de conforto térmico interno que representa a temperatura ambiental considerada nem quente e nem fria por um grupo de indivíduos (HUMPHREYS, 1975). Aroztegui (1995) definiu então a temperatura neutra exterior (T ne) com base no conceito de temperatura neutra, acrescentando os efeitos dos principais agentes térmicos externos. Segundo o autor, o vento normalmente reduz a temperatura percebida, enquanto que a radiação solar a aumenta. Este índice foi definido para uma taxa de suor nula e arbitrando condições médias para as características do entorno (isolamento térmico de roupas igual a 0,8clo; atividade sedentária; umidade relativa entre 35% e 65%). Ele pode ser calculado pela equação 3 (AROZTEGUI, 1995). T ne = 3,6 + 0,31 T mm ,1 R dn [1 0,52 (v 0,2 ar 0,88)] 0,3 11,6 v ar onde: (Eq. 3) T ne = temperatura neutra exterior, em ºC T mm = temperatura média mensal, em ºC R dn = radiação solar direta normal, em W/m² v ar = velocidade do ar, em m/s Aroztegui (1995) explica que as diversas situações dos efeitos térmicos produzidos pelo vento sobre os pedestres fazem com que seja necessária a adoção

30 29 de simplificações, podendo ser usadas informações de estações meteorológicas corrigidas a partir da classe de rugosidade, conforme a tabela 5. A classe I corresponde a ambientes próximos ao mar e a classe V corresponde a grandes centros urbanos. Tabela 5 Correção de velocidade do vento para o nível do pedestre Classe de rugosidade Coeficiente de correção Classe I 0,98 Classe II 0,65 Classe III 0,40 Classe VI 0,20 Classe V 0,12 (GANDEMER, 1981, apud AROZTEGUI, 1995) Monteiro (2008) propôs uma calibração da faixa de valores interpretativos para a cidade de São Paulo através de seus estudos, conforme pode ser observado na tabela 6. Tabela 6 Calibração proposta para a diferença entre temperatura do ar e temperatura neutra exterior Temperatura neutra exterior 1ª calibração Sensação 2ª calibração Sensação > 11,5 Muito calor > 12,0 Muito calor 8,0 a 11,5 Calor 8,0 a 12,0 Calor 4,5 a 8,0 Pouco calor 4,0 a 8,0 Pouco calor -4,5 a 4,5 Neutra -4,0 a 4,0 Neutra -8,0 a -4,5 Pouco frio -8,0 a -4,0 Pouco frio -11,5 a -8,0 Frio -12,0 a -8,0 Frio < -11,5 Muito frio < -12,0 Muito frio (MONTEIRO, 2008) Índice Humidex O índice Humidex (HU), proposto por Masterson e Richardson (1979), conforme citado por Monteiro (2008), apresenta uma temperatura equivalente que pode ser calculada a partir dos valores de temperatura e umidade relativa do ar. Apesar de poder ser usado para a avaliação do conforto térmico em espaços abertos, este índice não considera a influência da radiação solar, da velocidade do ar e das variáveis individuais (vestimenta e metabolismo). A equação 4 apresenta a forma de cálculo deste índice.

31 30 onde: HU = T ar + (5/9) (p ar 10) (Eq. 4) HU = índice Humidex, em ºC T ar = temperatura do ar, em ºC p ar = pressão parcial de vapor de água do ar, em kpa A pressão parcial de vapor (p ar) pode ser calculada pela equação 5 (MONTEIRO E ALUCCI, 2005). onde: 17,27 t ar p ar = 6, ur et ar +237,3 (Eq. 5) ur = umidade relativa do ar, em %. A tabela 7 apresenta a faixa de interpretação para este índice. Tabela 7 Faixa interpretativa do Humidex Humidex (ºC) Classificação 30 Sem desconforto Algum desconforto Muito desconforto, evitar esforço físico 45 Situação de perigo 54 Golpe térmico iminente (MAAROUF e BITZOS, 2000, apud MONTEIRO, 2008) Monteiro (2008) propôs uma calibração da faixa de valores interpretativos para a cidade de São Paulo através de seus estudos, conforme pode ser observado na tabela 8. Tabela 8 Calibração proposta para o índice Humidex Índice Humidex 1ª calibração Sensação 2ª calibração Sensação > 34,0 Muito calor > 37,0 Muito calor 30,5 a 34,0 Calor 32,0 a 37,0 Calor 30,0 a 30,5 Pouco calor 30,0 a 32,0 Pouco calor < 30,0 Neutra < 30,0 Neutra (MONTEIRO, 2008)

32 CARTA BIOCLIMÁTICA DE OLGYAY Givoni (1992) afirma que o uso cartas bioclimáticas facilita a análise das características climáticas locais em termos de conforto térmico por ser uma forma de apresentar as combinações de temperatura e umidade a qualquer instante em uma carta psicométrica estruturada em torno de uma zona de conforto. O autor define esta zona como o intervalo de condições climáticas nas quais a maioria dos indivíduos não sentiria desconforto térmico, tanto para calor quanto para frio. Segundo Auliciems e Szokolay (1997), Olgyay foi o pioneiro no uso de cartas bioclimáticas em análises de conforto. Olgyay (1998) utilizou diversos estudos sobre as condições de satisfação térmica para definir uma zona de conforto de modo gráfico, através de um diagrama construído com a temperatura do ar no eixo das ordenadas e a umidade relativa no eixo das abscissas, denominado Carta Bioclimática de Olgyay. Conforme pode ser observado na figura 1, existe uma zona central de neutralidade térmica delimitada por uma linha representativa da situação de tensão. A partir deste limite, o indivíduo encontra-se em situação de desconforto (OLGYAY, 1998). Figura 1 Carta Bioclimática de Olgyay (PONTES e LIMA, 2017)

33 32 A faixa de temperatura para a zona de conforto proposta por Olgyay (1998) está compreendida entre os valores de 27,8ºC e 19,5ºC, válida para a zona temperada dos Estados Unidos. A zona de conforto desejado está delimitada ao intervalo de umidade relativa de 35% a 65%. Entretanto, pode-se estender esta área para se considerar o clima de regiões de alta ou baixa umidade sem que sejam produzidos incômodos, o que caracteriza a zona de conforto prático. O autor recomenda ainda que os indivíduos não se exponham a estas condições por um intervalo de tempo muito prolongado. Olgyay (1998) afirma que o gráfico pode ser ajustado para outros tipos de clima, sugerindo a correção na temperatura máxima de 2/5ºC para cada 5º de latitude de diferença em relação à latitude de 40º, sem, contudo, ultrapassar o valor máximo de 29,4ºC. Apesar da representação gráfica, o autor afirma que não há limites reais para a faixa de conforto, pois qualquer perímetro que represente as condições de conforto é determinado a partir de suposições arbitrárias. Fora dos limites de conforto propostos, Olgyay (1998) sugere uma série de modificações no ambiente de forma a restabelecer as condições de satisfação dos usuários. Condições de temperatura e umidade acima dos limites da zona de conforto necessitam da ação do vento como medida corretiva. Entretanto, esta medida só é eficiente para o caso de alta umidade. No caso de umidade baixa, recomenda-se a diminuição da temperatura por evaporação. A medida corretiva para condições de temperatura e umidade abaixo do perímetro de conforto é melhorar as condições de incidência da radiação solar (OLGYAY, 1998). Givoni (1992) afirma que esta ferramenta é aplicável somente a ambientes externos, apesar das observações de Olgyay (1963, apud Givoni, 1992) de que as temperaturas internas são bem semelhantes às externas, permitindo o uso desta carta bioclimática na proposição de diretrizes. Entretanto, Givoni (1992) ressalta que esta aproximação é válida para construções pequenas e ventiladas naturalmente em regiões úmidas INFRAESTRUTURA VERDE E O CONFORTO TÉRMICO DE AMBIENTES EXTERNOS Franco (2010) conceitua infraestrutura verde como a associação de áreas verdes naturais e espaços urbanos abertos que preservam funções e valores

34 33 ecológicos que devem servir de base para o planejamento visando o desenvolvimento sustentável. A autora esclarece ainda que a definição de infraestrutura verde pode variar de acordo com o contexto, se referindo desde o plantio de espécies arbóreas em áreas urbanas até o uso de obras de engenharia com o objetivo de melhoria das condições ambientais e sanitárias. Outro conceito pode ser encontrado em Herzog (2013), que afirma que a infraestrutura verde consiste numa rede ecológica urbana que remodela a paisagem e recompõe o ecossistema urbano ao tentar imitar os processos naturais, objetivando o aumento da sustentabilidade e resiliência do meio urbano e priorizando o ambiente natural, os usuários dos mesmos e as interações entre eles. Além disso, Lima et al (1994, apud ALBUQUERQUE e LOPES, 2016) conceituam a área verde urbana como zonas de superfície permeável com a presença de árvores e que desempenham função ecológica ou estética, como parques, jardins, canteiros e praças. Segundo Borges e Labaki (2004), as características da circunvizinhança (como existência e dimensão de áreas verdes, proximidade com corpos hídricos e área impermeabilizada) impactam significativamente na temperatura urbana. Alguns autores evidenciam esta influência, como Katzschner et al (1999), que afirmam que os efeitos das ilhas de calor podem ser amenizados pelo uso de árvores combinado a maiores velocidades do vento, e Gomes e Soares (2003), que ressaltam a contribuição relevante da arborização, em especial de espécies nativas, na amenização das condições climáticas e no aumento da qualidade de vida. Segundo Monteiro e Alucci (2010a) e Torres e Barbirato (2004), este aumento na qualidade se dá em virtude das áreas verdes serem elementos relevantes para a estética urbana, boas opções de locais de lazer e exercerem grande influência nas condições climáticas. Para os autores, planejamento e projetos adequados contribuem para o desenvolvimento de atividades econômico-culturais (como exposições, espetáculos, eventos e atividades turísticas) em espaços abertos, favorecendo a utilização dos espaços públicos. Amaral e Fontes (2012) ressaltam que a presença de árvores e o tipo de uso dos espaços urbanos influenciam na tolerância de indivíduos às condições de frio e calor. As autoras concluem que os usuários são capazes de suportar temperaturas mais elevadas em espaços de permanência arborizados, enquanto que os usuários de espaços de passagem não arborizados tendem a tolerar temperaturas mais baixas.

35 34 Analogamente, uma menor área arborizada no ambiente urbano impacta negativamente o clima urbano, como aumento da temperatura, diminuição da umidade, aumento da incidência de radiação solar, maior emissão de radiação de onda longa, modificação nos ciclos de chuva e mudança na direção dos ventos, causando desconforto aos usuários (ABREU, 2008; LABAKI et al, 2011). Costa e Araújo (2006) destacam alguns problemas ambientais decorrentes da ocupação inadequada do espaço urbano no bairro de Petrópolis, em Natal RN. Alta taxa de ocupação dos lotes, insuficiência de vegetação e aumento de área suscetível à radiação solar são alguns exemplos. Albuquerque e Lopes (2016) argumentam que a diminuição da qualidade do ambiente urbano é resultado da integração insuficiente entre as áreas verdes e os equipamentos urbanos, associado ao planejamento inadequado e à expansão urbana acelerada. Estudos em espaços abertos de diversos locais do mundo demonstram que áreas arborizadas tendem a apresentar menores valores de temperatura do ar (ALBUQUERQUE E LOPES, 2016; GIRALT, 2006; MARTELLI e SANTOS JR, 2015; NIKOLOPOULOU, 2004; TORRES e BARBIRATO, 2004) e maiores valores de umidade do ar (ALBUQUERQUE e LOPES, 2016; GIRALT, 2006; MARTELLI e SANTOS JR, 2015; ROSSI et al, 2009; SILVA e CORBELLA, 2004; TORRES e BARBIRATO, 2004). Gartland (2010) e Nikolopoulou (2004) afirmam ainda que a vegetação natural absorve menos calor que materiais não naturais usados como revestimento, resultando em um menor aquecimento superficial em zonas vegetadas e, consequentemente, em menores temperaturas do ar. Contudo, Giralt (2006) esclarece que na realidade esta absorção é alta, sendo de aproximadamente 90% da radiação visível e 60% da radiação infravermelha. Esta divergência é explicada por Giralt (2006) quando o mesmo afirma que a maior parte desta energia é utilizada no processo de fotossíntese do vegetal, reduzindo, portanto, a parcela emitida de volta ao meio. Além disso, Labaki et al (2011, apud MARTELLI e SANTOS JR, 2015) e Nince (2013) explicam que as árvores impossibilitam que toda a radiação solar incida sobre as superfícies, reduzindo sua temperatura e a quantidade de energia emitida destas para o meio. Os autores ressaltam ainda a influência da evapotranspiração, que auxilia na redução da temperatura através da remoção do calor latente, proporcionando o resfriamento passivo das construções do entorno. Ananian, Fontes e Silva (2005), Callejas e Nogueira (2013), Costa e Araújo (2003), Mendonça e Assis (2001), Nikolopoulou (2004) e Silva e Corbella (2004)

36 35 sugerem o aumento de áreas com vegetação como medida para melhoria das condições de conforto térmico em espaços abertos a partir do aumento de áreas sombreadas, funcionando como um filtro para a radiação solar. Segundo Givoni et al (2003), a intensidade da radiação solar direta na sombra das árvores é aproximadamente 10% da intensidade em áreas expostas, enquanto que, na sombra de um guarda-sol, o valor desta variável é de 30% em relação a áreas não sombreadas. Evans et al (2001, apud KATZSCHNER, 2005) explicam que este tipo de medida auxilia também na proteção contra ventos excessivos e exposição à radiação de onda longa. Gonçalves et al (2012, apud MARTELLI E SANTOS JR, 2015) vão além ao incluir o aumento da taxa de evapotranspiração, redução da poluição do ar, aumento do conforto sonoro e diminuição do consumo energético em áreas de clima quente como benefícios da arborização. Adicionalmente, Katzschner et al (1999) explicam que além de apresentar características climáticas mais amenas, as áreas verdes produzem ar fresco, que é transportado para outros locais, induzindo a circulação térmica local. Portanto, os benefícios não se limitam localmente, influenciando também a vizinhança. Contudo, Marteli e Santos Jr (2015) defendem que, apesar das vantagens de existirem locais vegetados em pontos da área urbana, a arborização uniforme nos logradouros contribui substancialmente com a melhoras das condições térmicas e qualidade de vida dos indivíduos. Araújo e Caram (2006) propõem a utilização de árvore de pequeno porte em ruas de largura pequena e aumento da cobertura vegetal (plantas rasteiras e grama) para canteiros como medidas para abrandar as condições climáticas locais. Em contrapartida, Torres e Barbirato (2004) afirmam que o uso de árvores de grande porte reduz a diferença entre as temperaturas máximas e mínimas (gradiente térmico) devido ao aumento de umidade e limitação da incidência de radiação solar. Marteli e Santos Jr (2015) destacam que apesar da grande quantidade de estudos sobre a relevância dos espaços arborizados para o conforto térmico, os esforços para se colocar em prática as conclusões dos mesmos não são suficientes, resultando em uma gestão inadequada da infraestrutura verde e numa visão ruim por parte dos cidadãos devido aos confrontos com outros equipamentos urbanos (fiação elétrica, calçadas, calhas, postes de iluminação, entre outros).

37 36 Mendonça e Assis (2003) complementam este ponto ao afirmar que as leis brasileiras de planejamento urbano não são eficientes em determinar os diferentes usos do solo para as zonas urbanas visando o estabelecimento de condições climáticas adequadas. Lima (201?) afirma que a gestão da infraestrutura verde na cidade do Rio de Janeiro é feita a partir de dois tipos de instrumentos legais: aqueles que definem os mecanismos técnicos de manejo e aqueles que estruturam os órgãos ambientais. Segundo o autor, as principais ferramentas de gestão ambiental do município são o Plano Diretor de Desenvolvimento Urbano Sustentável (PDDUS), a Lei Orgânica Municipal (LOM) e o Plano Diretor de Arborização Urbana da Cidade do Rio de Janeiro (PDAU-Rio). O PDDUS estipula ferramentas de estruturação urbana com o objetivo de melhorar as condições ambientais da cidade com o uso dos conceitos de corredores verdes, espaços abertos e arborização urbana. As ações estruturantes para gestão das áreas verdes propostas por esse plano podem ser observadas no quadro 2. Algumas leis complementares são regulamentadas por esse plano, sendo as principais a Lei de Uso e Ocupação do Solo, a Lei de Parcelamento do Solo Urbano, o Código de Obras e Edificações, o Código ambiental e o Código de Licenciamento e Fiscalização (PDAU-RIO, 2015, apud LIMA, 201?). Quadro 2 Ações estruturantes de gestão da infraestrutura verde do Plano Diretor de Desenvolvimento Sustentável Ações estruturantes do Plano Diretor de Desenvolvimento Sustentável Elaborar diagnóstico urbano ambiental das diversas regiões do município, 1 visando a criação, implantação e incremento de praças e parques urbanos, visando atenuar o adensamento da malha urbana. 2 Elaborar e implantar o Plano Diretor de Arborização, visando o planejamento e manejo adequado do arboreto urbano. 3 Cadastrar as áreas verdes de domínio privado de interesse ambiental, bem como o estímulo à sua implantação e proteção. 4 Levantar e efetuar o tratamento fitossanitário dos indivíduos arbóreos da arborização pública. 5 Estabelecer índice de área de lazer e de áreas verdes por habitante. 6 Editar normas específicas para controle de usos e atividades nas áreas verdes urbanas e no entorno de bens tombados naturais. Implantar sistemas orgânicos de cultivo em hortos de produção de plantas 7 ornamentais, jardins, jardineiras, hortas orgânicas e com a produção de composto orgânico de iniciativa pública, privada e de entidades não governamentais. continua

38 37 Quadro 2 Ações estruturantes de gestão da infraestrutura verde do Plano Diretor de Desenvolvimento Sustentável continuação 8 Criar incentivos à conservação e manutenção de áreas públicas, através do programa de adoção de áreas verdes. 9 Executar planos de manejo, visando compatibilizar o fluxo de usuários e visitantes nos parques públicos urbanos e naturais com a sua conservação. 10 Elaborar diagnósticos específicos para os jardins históricos quando da intervenção dentro do seu espaço físico e/ou seu entorno. 11 Capacitar jovens e adultos em jardinagem, paisagismo e horticultura, dentro dos preceitos do manejo orgânico. Utilizar composto orgânico obtido com o reaproveitamento de resíduos de 12 poda ou dos resíduos sólidos urbanos nas ações da arborização e das áreas verdes públicas. Elaborar caderno de encargos visando à sistematização de informações 13 para padronização de equipamentos, serviços e obras de urbanização em praças e parques. Indicar espécies nativas adequadas ao tratamento paisagístico das áreas 14 verdes e espaços livres públicos, de acordo com as características do uso e de localização dos logradouros. 15 Implantar áreas verdes em locais de recarga de aquíferos. 16 Ampliar os índices de áreas verdes e áreas permeáveis, visando à melhoria da ambiência urbana e a qualidade de vida da população. Implantação de parques dotados de equipamentos comunitários de lazer 17 nas proximidades das faixas marginais de rios e lagoas, desestimulando invasões e ocupações indevidas. 18 Fomentar à adoção de calçadas, coberturas e telhados com plantio verde. (PDAU-RIO, 2015, apud LIMA, 201?) Segundo o PDAU-Rio (2015, apud LIMA, 201?), a LOM está relacionada a planos de longo prazo da gestão ambiental, visando recompor e preservar indicadores relevantes de áreas verdes. Já o PDAU-Rio determina as especificações para implantação, acompanhamento, verificação, conservação e ampliação do arboreto urbano, destacando a participação das pessoas na gestão das áreas verdes. Segundo Lima (201?), a Secretaria Municipal de Meio Ambiente do Rio de Janeiro, a COMLURB e a Fundação Parques e Jardins são os agentes responsáveis pela gestão da infraestrutura verde no município do Rio de Janeiro. O autor ressalta ainda que problemas administrativos são resultado da transferência de responsabilidades da Fundação Parques e Jardins para os outros agentes, gerando incerteza na população sobre qual órgão deve ser acionado em situações emergenciais. O autor propõe que as políticas públicas relacionadas à infraestrutura verde devem ser revistas com o intuito de resolver estas falhas administrativas.

39 38 Por fim, Nikolopoulou (2004) defende que o contato com a natureza e o estímulo ambiental são importantes objetivos nos projetos de espaços abertos, devendo ser encorajados. Adicionalmente, Costa e Araújo (2003) destacam que a população possui função importante, ao lado do Poder Público, nas questões ambientais em zonas urbanas, principalmente quanto à sua conservação, estando de acordo com a definição de infraestrutura verde de Herzog (2013). As autoras argumentam que os indivíduos produzem resíduos, consomem recursos e poluem o ambiente, gerando um padrão insustentável de vida que deve ser revisto INFLUÊNCIA DA ACLIMATAÇÃO EM AVALIAÇÕES DE CONFORTO TÉRMICO Aclimatação é um conjunto complexo de reajustes psicológicos e fisiológicos que ocorrem quando o organismo é exposto a condições de estresse térmico. Este processo resulta em redução da sensação de desconforto, melhora do rendimento das atividades desenvolvidas e aumento do bem-estar em geral (AULICIEMS e SZOKOLAY, 1997). Os autores afirmam ainda que o ser humano possui grande adaptabilidade em relação às condições climáticas, com uma capacidade de aclimatação em diferentes condições. Estas adaptações podem ser de curto prazo, como ajustes fisiológicos que levam de 20 a 30 minutos para ocorrer, ou de longo prazo, como ajustes endócrinos que podem levar meses para serem alcançados e que constituem o processo de aclimatação. Os mecanismos vasomotores e de sudorese fazem parte deste processo, como o aumento de até 20% no volume sanguíneo circulante para manter a vasodilatação e o aumento da taxa de secreção de suor ao longo de várias semanas em climas quentes. Nikolopoulou, Baker e Steemers (1999, apud Nikolopoulou, 2004) explicam que o processo adaptativo envolve também processos psicológicos, através de escolhas pessoais, memória e expectativas, que são parâmetros críticos para que o indivíduo atinja o estado de satisfação térmica. Além disso, Auliciems e Szokolay (1997) afirmam que indivíduos que desempenham atividades mais intensas tendem a aclimatar-se mais rapidamente em virtude do aumento da produção de calor metabólico e, consequentemente, do estresse térmico. Todavia, viver em ambientes homogeneizados e condicionados artificialmente reduz essa capacidade, estreitando os limites de sobrevivência. Portanto, os autores destacam que devem ser proporcionadas condições de bem-estar térmico aos

40 39 usuários que não se afastem muito da situação natural. Callejas e Nogueira (2013) corroboram estas afirmações ao dizer que limitações nas oportunidades adaptativas resultam em diferenças entre sensação e satisfação térmicas, possibilitando a consideração de ambientes confortáveis inicialmente como ambientes desconfortáveis. Um exemplo pode ser encontrado em Krüger e Drach (2016), que citam o artigo de Busch (1992) sobre a diferença entre os limites superiores de conforto para indivíduos habituados a ambientes com ventilação natural ou climatizados na Tailândia. Os resultados mostram que a diferença entre estes valores foi de 3ºC, sendo os indivíduos que frequentam ambientes climatizados artificialmente menos tolerantes ao calor. Do ponto de vista dos ambientes externos, essa redução na tolerância tende a agravar o problema de estresse térmico por calor, aumentando a demanda dos indivíduos por medidas que amenizem essa condição. Os resultados de Krüger e Drach (2016) corroboram estas afirmações, concluindo que o desconforto em ambientes externos está relacionado ao aumento da frequência de utilização de climatização artificial. Os autores ressaltam, entretanto, que para os casos de climatização artificial no trabalho, as diferenças não foram significativas. Os autores sugerem que uma maior atenção às condições climáticas externas durante a operação dos aparelhos de ar condicionado pode reduzir a chance dos indivíduos se encontrarem em condição de estresse térmico e, consequentemente, a demanda por parte dos usuários por intervenções nos equipamentos urbanos. Monteiro (2008) afirma que a região de origem da pessoa e o tempo de exposição dela a uma nova condição climática são fatores que influenciam na sensação e preferência térmicas. Em estudo realizado em São Paulo SP, o autor constatou que as respostas de sensação térmica de um grupo de indivíduos provenientes, em sua maioria, de locais mais quentes foram semelhantes às do grupo de indivíduos residentes na cidade nas situações de temperaturas mais altas. Entretanto, quando as temperaturas registradas eram mais baixas, o grupo não aclimatado manifestava maior desconforto, evidenciando menor tolerância destas pessoas ao frio. Auliciems e Szokolay (1997) afirmam que a noção de níveis ótimos de conforto constantes e estáticos para todas as localidades não é mais uma hipótese aceitável. Givoni (1992) corrobora esta afirmação, destacando que a aplicação dos limites de umidade e velocidade do ar da ASHRAE para climas quentes e úmidos sem a consideração da aclimatação resulta em problemas.

41 40 O autor exemplifica com um estudo realizado em Colima México, no qual os dados climáticos foram analisados em uma carta bioclimática com os limites da ASHRAE, concluindo que se tratava de um ambiente desconfortável. Contudo, entrevistas com habitantes da cidade revelaram que os mesmos se sentiam confortáveis termicamente durante os períodos da manhã e da noite, refletindo a aclimatação destes indivíduos ao clima local. Nikolopoulou (2004) afirma que uma abordagem puramente fisiológica é inadequada para caracterização das condições de conforto térmico de ambientes externos, sendo necessário levar em conta o processo de adaptação. Monteiro e Alucci (2010b) ressaltam ainda que é necessária a existência de um modelo empírico próprio e representativo de uma dada população adaptada a condições específicas para uma previsão adequada da sensação térmica. Uma sugestão é dada pelos mesmos autores em trabalho posterior (2011) ao afirmar que as pesquisas de conforto térmico devem considerar os processos de aclimatação e adaptação das pessoas através de calibrações específicas para os locais onde são desenvolvidos os estudos, correlacionando as variáveis ambientais às variáveis subjetivas. A tabela 9 apresenta os resultados das faixas de temperatura consideradas confortáveis para diversos locais, retirados de diversos estudos. A tabela 10 apresenta informações análogas para a variável umidade relativa do ar. Tabela 9 Limites de temperatura da faixa de conforto para diferentes locais Local Limite inferior de temperatura do ar Limite superior de temperatura do ar Bangladesh (AHMED, 2003, apud GHANI et al, 2017) 28,5ºC 32,0ºC Bauru SP Brasil (AMARAL e FONTES, 2012) 16,4ºC 28,0ºC Bauru SP Brasil (LABAKI et al, 2012) 21,0ºC 30,0ºC Campinas SP Brasil (LABAKI et al, 2012) 20,0ºC 29,0ºC Colombo Sri Lanka (JOHANSSON e EMMANUEL, 2006 apud GHANI et al, 2017) 27,5ºC 32,5ºC Índia (INDRAGANTI, 2010b, apud GHANI et al, 2017) 26,0ºC 32,5ºC Hungria (KÁNTOR et al, 2012a, apud GHANI et al, 2017) 18,0ºC 23,0ºC continua

42 41 Tabela 9 Limites de temperatura da faixa de conforto para diferentes locais continuação Maceió AL Brasil (TORRES e BARBIRATO, 2004) - 29,5ºC Petrópolis RN Brasil (COSTA e ARAÚJO, 2003) 24,2ºC 30,4ºC Petrópolis (verão) RN Brasil (COSTA e ARAÚJO, 2006) 27,3ºC 31,3ºC Petrópolis (inverno) RN Brasil (COSTA e ARAÚJO, 2006) 23,2ºC 29,4ºC Presidente Prudente SP Brasil (LABAKI et al, 2012) 14,0ºC 24,0ºC Taiwan (KÁNTOR et al, 2012a, apud GHANI et al, 2017) 21,3ºC 29,8ºC Taiwan (LIN e MATZARAKIS, 2007, apud GHANI et al, 2017) 24,2ºC 32,8ºC Taiwan (LIN, 2009, apud GHANI et al, 2017) 21,3ºC 28,5ºC Tel Aviv Israel (COHEN et al, 2013, apud GHANI et al, 2017) 20,0ºC 25,0ºC Pode-se perceber que os valores limites de temperatura variam de lugar pra lugar, demonstrando que as condições climáticas locais influenciam nas condições de conforto dos indivíduos. Outro ponto a destacar são os elevados limites inferiores de umidade, que podem ser explicados pelo fato de terem sido determinados a partir de dados coletados no local, não havendo a possibilidade de se analisar a influência de umidades mais baixas nas sensações dos usuários. Tabela 10 Limites de umidade da faixa de conforto para diversos locais Local Limite inferior de umidade relativa do ar Limite superior de umidade relativa do ar Petrópolis RN Brasil (COSTA e ARAÚJO, 2003) 67% 89% Petrópolis (verão) RN Brasil (COSTA e ARAÚJO, 2006) 65% 81% Petrópolis (inverno) RN Brasil (COSTA e ARAÚJO, 2006) 70% 92% Segundo Olgyay (1968, apud BOGO et al, 1994), o ajuste da Carta Bioclimática de Olgyay levando em conta a aclimatação deve ser feito considerando a temperatura média do local no mês mais quente e somar 2,8ºC a este valor. Analogamente, deve-

43 42 se usar a temperatura média do mês mais frio e subtrair 2,8ºC. A faixa ideal de umidade encontra-se entre 30% e 70%, podendo ser estendida para 20% e 80% em zonas úmidas. Além disso, a partir do valor de 50% de umidade, as linhas de temperatura deixam de ser constantes e passam a seguir as linhas de temperatura efetiva. De acordo com Szokolay (2001, apud Monteiro, 2008), a inclinação das retas de temperatura efetiva pode ser calculada pelas equações 6 e 7. onde: i = 0,023 (ET 14), para ET < 30ºC (Eq. 6) i = 0,028 (ET 14), para ET > 30ºC (Eq. 7) i = inclinação das retas de temperatura efetiva, em ºC/% ET = temperatura efetiva, em ºC As temperaturas efetivas iniciais serão estimadas como os limites superior e inferior de conforto adotados.

44 43 3. METODOLOGIA DA PESQUISA DE CAMPO E PROPOSTA PARA ACLIMATAÇÃO O presente trabalho pode ser caracterizado como uma pesquisa de campo por analisar o conforto térmico através da observação do fenômeno tal como ocorre de maneira espontânea em um objeto de estudo, definindo as técnicas utilizadas no levantamento de dados e uma amostra que seja representativa e adequada para validar as considerações finais (FONSECA e RIBAS, 2008). Foram medidas semanalmente as variáveis climáticas como temperatura do ar, temperatura do ponto de orvalho, temperatura do bulbo úmido, umidade relativa do ar, luminância e radiação solar em diversas ruas do bairro do Humaitá, focando nos dados da Rua Humaitá CARACTERÍSTICAS CLIMÁTICAS DO RIO DE JANEIRO Segundo dados da Prefeitura da Cidade do Rio de Janeiro (2009), a cidade do Rio de Janeiro é a capital do estado de mesmo nome, localizado na Região Sudeste do Brasil. O município se localiza a 43º10 21 de longitude oeste e a 22º54 23 de latitude sul. O oceano Atlântico limita a cidade ao sul, a Baía de Sepetiba a oeste e a Baía de Guanabara a leste. O clima do município é tropical (quente e úmido), com diferenças locais ocasionadas pela proximidade do oceano, presença de vegetação e diferença de altitude. A temperatura média é de 22ºC, sendo mais elevadas no verão, quando variam de 30ºC a 32ºC. A faixa de variação da precipitação é de 1200mm a 1800mm por ano (PREFEITURA DA CIDADE DO RIO DE JANEIRO, 2009). Segundo Câmara et al (2009), a temperatura para o município do Rio de Janeiro varia entre 20ºC e 27º, com o período mais quente entre novembro e abril e o mais frio entre maio e outubro. Os autores afirmam ainda que a temperatura chega a atingir 40ºC no verão e pode cair a 15ºC no inverno DETALHAMENTO DAS ETAPAS DA PESQUISA DE CAMPO Escolha do objeto de estudo Segundo Rossi, Ramió e Cantarell (1977), o estudo da paisagem urbana pode ser feito segundo três tipos de escala: escala de rua, de bairro ou de cidade. O autor define bairro como um conjunto com características típicas, uma unidade estrutural e morfológica, com determinada paisagem urbana, função e conteúdo social próprios. Figueiredo (2016) enuncia os principais componentes morfológicos de acordo com as escalas de rua e de bairro, que podem ser observados no quadro 3.

45 44 Quadro 3 Componentes morfológicos de acordo com escala de análise Escala de rua Árvores Edifícios Traçados Estruturas verdes (FIGUEIREDO, 2016) Escala de bairro Ruas Praças Quarteirões Jardins Para Rossi (1964, apud FIGUEIREDO, 2016), a análise na escala de bairro permite a consideração de grupos de características comuns, como a espécies de árvores que compõem a vegetação, o relevo e parâmetros construtivos. Portanto, as medições de campo foram realizadas considerando a escala de bairro, selecionando o bairro do Humaitá na cidade do Rio de Janeiro. O bairro do Humaitá está localizado na Zona Sul do município, fazendo divisa com os seguintes bairros: Botafogo, Jardim Botânico, Lagoa, Alto da Boa Vista, Santa Teresa e Copacabana. A população do bairro é de habitantes, com uma área territorial de 105,45ha. (BAIRROS CARIOCAS, 2018). A figura 2 mostra a localização e delimitação do bairro na cidade do Rio de Janeiro. Segundo Figueiredo (2016), a vegetação natural do bairro conta com uma parcela de Mata Atlântica (Floresta da Tijuca) e a organização das ruas segue o modelo de ruas transversais à rua principal (Rua Humaitá). Figura 2 - Localização e delimitação do bairro do Humaitá (GOOGLE MAPS, 2018)

46 45 As análises levarão em conta os valores médios das variáveis microclimáticas medidas, considerando a escala de bairro. Entretanto, em vista do interesse do trabalho em avaliar a influência das árvores no conforto térmico, será considerada também a escala de rua em parte das avaliações Delimitação da área de estudo A área de estudo é constituída por 6 trechos, com pontos de medição demarcados segundo o quadro 4. A figura 3 apresenta a localização dos trechos e sua demarcação. Quadro 4 Divisão da área de estudo e demarcação dos pontos de medição Trecho Descrição Marcação de pontos de medição 1 Rua Humaitá (trecho iniciando no Largo dos Leões e finalizando na Rua Viúva Lacerda) Demarcados a cada 50m ao longo do canteiro central e ao longo da calçada direita no sentido do fluxo de carros, totalizando 13 pontos de medição. Demarcados a cada 50m ao longo da calçada direita no sentido do fluxo 2 Rua David Campista de carros que saem da Rua Humaitá, totalizando 5 pontos de medição Demarcados a cada 50m ao longo da calçada direita no sentido do fluxo 3 Rua Cesário Alvim de carros que saem da Rua Humaitá, totalizando 5 pontos de medição Demarcados a cada 50m ao longo da calçada direita no sentido do fluxo 4 Rua João Afonso de carros que saem da Rua Humaitá, totalizando 5 pontos de medição continua

47 46 Quadro 4 Divisão da área de estudo e demarcação dos pontos de medição continuação 5 Rua Viúva Lacerda 6 Largo dos Leões Demarcados a cada 50m ao longo da calçada direita no sentido do fluxo de carros que saem da Rua Humaitá, totalizando 5 pontos de medição Demarcados a cada 50m ao longo das praças, totalizando 7 pontos de medição. Figura 3 Demarcação da área de estudo Apesar dos dados ambientais terem sido levantados para todos os trechos, o presente trabalho trata da análise dos dados somente para a Rua Humaitá. Na figura 4, pode ser observado um croqui da planta baixa da Rua Humaitá, localizando as árvores presentes na rua e os pontos de medição, sem muita precisão. A figura 5 apresenta um exemplo de seção transversal em um ponto de medição. As demais seções podem ser observadas no apêndice 1.

48 47 Figura 4 Croqui da planta baixa da faixa de interesse da Rua Humaitá Figura 5 Exemplo de seção transversal (pontos de medição 7 e 9)

49 Frequência e percurso de medições As medições de campo foram realizadas semanalmente, no período compreendido entre 4 de junho de 2016 e 16 de julho de Evitou-se realizar medições em dias de chuva intensa, visando o bom funcionamento dos equipamentos e buscando repor, sempre que possível, em outro dia de forma a reunir dados relativos a 4 dias para cada mês. Apesar dos dados terem sido levantados para todas as estações, o presente trabalho se limitará a analisar o período relativo ao verão e à primavera. O motivo de tal decisão foi a análise prévia e simplificada dos dados realizada por Pontes e Lima (2017), que permitiu observar que as estações do ano em questão foram as que apresentaram maiores níveis de desconforto para calor, que é a principal condição relacionada a conforto térmico que se deseja evitar na cidade do Rio de Janeiro. A figura 6 apresenta um esquema do percurso de medição. A coleta de dados se iniciava no canteiro central da Rua Humaitá, seguindo o fluxo dos carros e retornando pela calçada direita da mesma rua. Logo após, eram feitas as medições nas ruas transversais na seguinte ordem: David Campista, Cesário Alvim, João Afonso e Viúva Lacerda. Finalmente, eram coletados os dados do Largo dos Leões, iniciando na praça a direita e finalizando na da esquerda, em relação ao fluxo dos carros. Figura 6 Percurso de medição (PONTES e LIMA, 2017)

50 49 As medições foram realizadas no período da manhã, iniciando-as às 9:20, com ajustes para 10:20 durante o período de vigência do horário de verão. A duração média do percurso era de 2 horas e 10 minutos Grandezas medidas e equipamentos As grandezas medidas durante os trabalhos de campo podem ser observadas no quadro 5. Quadro 5 Grandezas medidas no levantamento de campo Grandeza Unidade Equipamento Temperatura do ar ºC Termohigrômetro portátil com sonda AK625 Temperatura de ponto de Termohigrômetro portátil com ºC orvalho sonda AK625 Temperatura de bulbo Termohigrômetro portátil com ºC úmido sonda AK625 Umidade relativa do ar % Termohigrômetro portátil com sonda AK625 Radiação solar W/m² e Btu/(ft² h) Medidor de luz solar TES-1333 Luminância LUX Luxímetro digital de modelo LD-400 Radiação ultravioleta μw/cm² Medidor de luz ultravioleta digital de modelo MRU-201 Vale ressaltar que a coleta de dados relativos à radiação ultravioleta se iniciou posteriormente, no dia 19 de fevereiro de 2017 devido ao desenvolvimento de outro estudo com a mesma zona de interesse. Portanto, estes dados não serão analisados neste trabalho. Foi utilizado um termohigrômetro portátil com sonda AK625 (figura 7) para medir as temperaturas do ar, do ponto de orvalho e de bulbo úmido e a umidade relativa dor ar. As faixas de medição, resolução e exatidão do aparelho encontram-se na tabela 11. Segundo a AKSO (201?), a faixa de temperatura de operação do equipamento é de -10ºC a 50ºC e a faixa de umidade de operação sem condensação é de 10% a 90%. O equipamento era transportado com o auxílio de um veículo de transporte de compras, fixado a uma altura aproximada de 70cm.

51 50 Tabela 11 Especificações do termohigrômetro Grandeza Faixa de medição Resolução Exatidão Temperatura do ar -30ºC a 100ºC 0,1ºC ± 0,8ºC Temperatura de ponto de orvalho -30ºC a 100ºC 0,1ºC - Temperatura de bulbo úmido 0ºC a 80ºC 0,1ºC - Umidade relativa 0% a 100% 0,1% ± 2% (AKSO, 201?) Figura 7 Termohigrômetro AK625 (AKSO, 201?) A radiação solar foi medida com o auxílio do medidor de luz solar TES-1333 (figura 8). A faixa de medição do aparelho é de 0 a 2000W/m² ou 0 a 634 Btu/(ft² h), sua resolução é de 1W/m² ou 1 Btu/(ft² h) e sua precisão básica é de ± 10W/m² ou ± 5%, considerando o maior valor (TPM EQUIPOS, 2016). As medições eram feitas com o equipamento nivelado com a horizontal com o auxílio de um nível de bolha, apoiado em um suporte de madeira de aproximadamente 1,00m de altura. Figura 8 Medidor de luz solar TES-1333 (TPM EQUIPOS, 2016)

52 51 Foi utilizado um luxímetro digital de modelo LD-400 (figura 9) para medir a luminância. Segundo manual de instruções da Instrutherm (2015), a faixa de medição é de 200LUX, 2000LUX, 20000LUX (escala de leitura 10), LUX (escala de leitura 100). A precisão do equipamento é de ± 3% ± 10LUX para medidas inferiores a 10000LUX e de ± 4% ± 10LUX para medidas maiores ou iguais a 10000LUX. As medições eram feitas com o equipamento nivelado com a horizontal com o auxílio de um nível de bolha, apoiado em um suporte de madeira de aproximadamente 1,00m de altura. Figura 9 Luxímetro digital LD-400 (INSTRUTHERM, 2015) A radiação ultravioleta foi medida com o uso de um medidor de luz ultravioleta digital de modelo MRU-201 (figura 10). O equipamento possui duas escalas de medição: Lo (1999μW/Cm² 1) e Hi (1999μW/Cm² 10). A precisão do equipamento é de ± (4% FE + 2 dígitos), sendo FE o fundo de escala (INSTRUTHERM, 2010). As medições eram feitas com o equipamento nivelado com a horizontal com o auxílio de um nível de bolha, apoiado em um suporte de madeira de aproximadamente 1,00m de altura. Figura 10 Medidor de luz ultravioleta digital MRU-201 (INSTRUTHERM, 2010)

53 52 Além destas grandezas, foram levantados os valores diários da velocidade do ar a partir dos dados da Rede de Meteorologia do Comando da Aeronáutica (REDEMET) para estação meteorológica do Aeroporto Santos Dumont, que é a estação mais próxima da área de estudo. As consultas foram feitas sempre ao início das medições, adotando um valor único da velocidade do ar para todos os pontos de medição. A figura 11 apresenta o modelo de planilha de campo utilizada durante o levantamento de dados. Um exemplo de planilha preenchida pode ser observado na figura 12. Figura 11 Modelo de planilha de campo (PONTES e LIMA, 2017) Figura 12 Exemplo de planilha de campo preenchida (PONTES e LIMA, 2017) A figura 13 apresenta um registro fotográfico das medições, no momento de utilização do medidor de luz solar TES-1333 e do luxímetro digital LD-400.

54 53 Figura 13 Utilização de medidor de luz solar TES-1333 e de luxímetro digital LD-400 durante as medições 3.3. PROPOSTA DE ADEQUAÇÃO CLIMÁTICA (ACLIMATAÇÃO) A PARTIR DO AJUSTE DO DIAGRAMA BIOCLIMÁTICO A definição das faixas de temperatura e umidade para delimitação da zona de conforto será feita a partir do trabalho de Monteiro (2008). O autor adaptou as faixas interpretativas de diversos índices de avaliação de conforto térmico para a cidade de São Paulo a partir de dados obtidos com medições de variáveis ambientais, individuais e subjetivas. As tabelas 3, 4, 6 e 8 apresentam estas novas faixas. Serão utilizadas as equações de 1 a 5 com as faixas interpretativas referentes a cada índice e os valores médios das variáveis envolvidas para cada estação do ano, excluindo os conjuntos de dados que estiverem incompletos, ou seja, com a ausência de alguma grandeza envolvida na fórmula. Adicionalmente, nas fórmulas que envolvem temperatura e umidade, será considerada a média de cada valor em separado com o objetivo de determinar valores adaptados para ambas as variáveis. Segundo recomendações de Monteiro (2008), serão utilizados os dados referentes à segunda calibração, pois a mesma foi feita utilizando dados de situações térmicas mais abrangentes e pelo fato dos dados levantados em campo extrapolarem as faixas limites das variáveis medidas por Monteiro referentes à primeira calibração, que podem ser observadas na tabela 12.

55 54 (MONTEIRO, 2008) Tabela 12 Faixas limite das variáveis medidas por Monteiro (2008) Variável 1ª calibração 2ª calibração T ar 20ºC 29ºC 15ºC 33ºC ur 40% 75% 30% 95% v ar 0,1m/s 2,2m/s 0,1m/s 3,6m/s T rm 20ºC 60ºC 15ºC 66ºC Para o voto real de sensação e para a temperatura neutra exterior serão considerados os pontos médios dos trechos das sensações de pouco calor ou pouco frio na determinação da faixa de conforto. Para o índice de sensação térmica, será considerado o valor referente à sensação de pouco calor e pouco frio no ajuste das condições de conforto. O índice Humidex permitirá o ajuste do limite máximo de temperatura, a partir do ponto médio do trecho da sensação de pouco calor. Os resultados destas considerações estão resumidos na tabela 13. Tabela 13 Valores de referência dos índices de avaliação de conforto para limitação da zona de conforto Índice de avaliação de conforto Limite superior Limite inferior Voto real de sensação 0,250-0,325 Índice de sensação térmica 4,35 3,65 Temperatura neutra exterior 6,0-6,0 Humidex 31,0 - Além disso, será feita a adaptação proposta por Olgyay através das temperaturas médias mensais, atentando para o valor máximo de 29,4ºC. Os valores dos novos limites da zona de conforto serão obtidos pela média dos valores calculados para cada proposta de adaptação. Uma vez que as calibrações propostas por Monteiro (2008) para as faixas interpretativas dos índices de avaliação de conforto para ambientes externos foram feitas usando o mesmo conjunto de dados, o uso da média dos resultados derivados destas calibrações é adequado. Além disso, visto que o objetivo do presente trabalho é propor um ajuste da Carta Bioclimática de Olgyay com limites mais abrangentes que os propostos por Olgyay, serão adotados os limites do autor em questão nos casos em que os valores calculados resultarem em condições mais restritivas.

56 55 Serão utilizadas as equações 6 e 7 no cálculo da inclinação da reta de temperatura efetiva, aproximando a temperatura efetiva inicial como os limites superiores e inferiores da zona de conforto.

57 56 4. ANÁLISE E DISCUSSÃO DOS RESULTADOS DA PESQUISA DE CAMPO Os dados coletados para as estações da Primavera e do Verão se encontram nas tabelas dos apêndices 2 e 3. Pode-se observar que as tabelas de temperatura do ar, umidade relativa do ar e radiação solar encontram-se completas. Entretanto, os dados da velocidade do ar encontram-se incompletos, pois não foram levantados os dados referentes a 3 dias na primavera e 2 dias no verão. Portanto, para o cálculo do ajuste da carta bioclimática serão excluídos os dados das três primeiras variáveis mencionadas do cálculo da média referentes aos dias nos quais não foram levantados os valores da velocidade do ar. As tabelas com os dados após a exclusão encontram-se no apêndice 4. Além disso, os dados coletados referentes à luminância serão utilizados para determinar se um ponto de medição se encontra exposto à radiação solar ou sob sombra das árvores. Estes dados podem ser observados na tabela do apêndice CLASSIFICAÇÃO DOS PONTOS DE MEDIÇÃO QUANTO À CONDIÇÃO DE EXPOSIÇÃO A figura 14 apresenta um gráfico contendo o valor médio da luminância por ponto de medição. Pode-se observar que a ordem de grandeza da média de luminância entre alguns pontos é significativamente diferente, permitindo a classificação de 5 pontos de medição como pontos expostos ao Sol. Consequentemente, os demais pontos serão considerados como sombreados Luminância média por ponto de medição (LUX) Figura 14 Valores médios de luminância por ponto de medição

58 57 Os pontos de medição classificados de acordo com sua condição podem ser observados no quadro 6. Quadro 6 Condição de exposição dos pontos de medição Pontos de medição solares PM 1 PM 4 PM 8 PM 9 PM 12 Pontos de medição sombreados PM 2 PM 3 PM 5 PM 6 PM 7 PM 10 PM 11 PM 13 Conforme pode ser observado no quadro 6, a quantidade de pontos de medição sombreados é superior em comparação aos expostos ao sol, o que implica em maior quantidade de dados para este grupo. Portanto, com o objetivo de obter conjuntos de dados de mesmo tamanho para as duas condições, serão considerados os 5 pontos com menor luminância média. Os pontos em questão são 2, 5, 10, 11 e 13. Vale ressaltar que os pontos de medição 1, 4, 8 e 12 não apresentam luminância média tão elevada quanto o 12 porque os mesmos se encontram sob copas de árvores não suficientemente densas para prover condição de sombra, bloqueando apenas uma parte da luz incidente. A figura 15 apresenta uma foto de um exemplo de um ponto de medição considerado solar. Analogamente, pode ser observado na figura 16 um exemplo de ponto de medição sombreado. Figura 15 Exemplo de ponto de medição solar - PM9 (GOOGLE MAPS, 2018)

59 58 Figura 16 Exemplo de ponto de medição sombreado - PM13 (GOOGLE MAPS, 2018) 4.2. AJUSTE DA CARTA BIOCLIMÁTICA DE OLGYAY Os dados médios utilizados nos cálculos para definição dos valores limites da nova zona de conforto podem ser observados na tabela 14. Serão utilizados os 4 índices de avaliação de conforto para espaços externos mencionados na seção 2.2, as faixas interpretativas calibradas para a cidade de São Paulo propostas por Monteiro (2008) constantes nas tabelas 3, 4, 6 e 8 e as sugestões de Olgyay presentes na seção 2.5, que podem ser observadas na tabela 16. Tabela 14 Valores médios das variáveis ambientais Variável Primavera Verão Temperatura do ar 25,6ºC 31,2 C Umidade relativa do ar 69,6% 64,4% Radiação solar 104,8W/m² 161,6W/m² Velocidade do vento 1,54m/s 2,06m/s Além disso, o valor médio da velocidade do ar foi ajustado conforme as classes de rugosidade constantes na tabela 5, considerando que o bairro do Humaitá possui classe de rugosidade II por estar próxima ao mar, mas não fazer parte da orla Ajuste proposto por Olgyay Segundo as sugestões propostas no item 2.5, foram determinadas as faixas de temperatura do ar e umidade relativa do ar da zona de conforto adaptada para os dados locais. Foram consideradas as temperaturas médias mensais mais baixa e mais alta para as estações em questão (tabela 15) e adicionando-se ou subtraindo-se 2,8ºC e adotando o valor máximo de 29,4ºC.

60 59 Visto que as sugestões do autor são para um diagrama climático geral, serão consideradas estas condições para ambas as estações. Tabela 15 Temperaturas mensais máximas e mínimas por estação Limite de conforto Primavera Verão Temperatura mensal máxima 28,3ºC 32,3ºC Temperatura mensal mínima 24,8ºC 30,6ºC Além disso, foi considerada a faixa de umidade de 30% a 70% como limite da zona de conforto desejado, estendendo aos limites de 20% e 80% para definição da zona de conforto prático. Estas informações encontram-se resumidas na tabela 16. Tabela 16 Valores limites da zona de conforto de acordo com as sugestões de Olgyay (1968, apud BOGO et al, 1994) Limite de conforto Primavera Verão Temperatura do ar máxima 29,4ºC 29,4ºC Temperatura do ar mínima 22,0ºC 27,8ºC Umidade relativa do ar máxima 80% 80% Umidade relativa do ar mínima 20% 20% Voto real de sensação As temperaturas e umidades limites para a zona de conforto foram determinadas utilizando a equação 1 e os valores das tabelas 3 e 13. Vale salientar que o cálculo da temperatura do ar foi feito utilizando os valores médios da radiação solar, velocidade do ar e umidade relativa do ar. Analogamente, o cálculo da umidade relativa do ar foi feito utilizando os valores médios da temperatura do ar, da radiação solar e velocidade do ar. Os resultados dos cálculos podem ser observados na tabela 17. Tabela 17 Valores limites da zona de conforto de acordo com o voto real de sensação Limite de conforto Primavera Verão Temperatura do ar máxima 26,5ºC 27,2ºC Temperatura do ar mínima 14,8ºC 15,5ºC Umidade relativa do ar máxima 72,9% 50,5% Umidade relativa do ar mínima 31,8% 9,4% Pode-se observar que os valores da umidade relativa do ar para o verão encontram-se muito baixos, estando abaixo dos valores recomendados por Olgyay

61 60 para a zona de conforto desejado (70%) e para a zona de conforto prática em locais de baixa umidade (20%). Isto pode ser explicado pelo fato da temperatura média do ar utilizada no cálculo ser muito elevada, reduzindo muito a umidade por apresentarem uma relação linear. Portanto, estes valores não serão utilizados no cálculo dos valores limites da zona de conforto ajustada Índice de sensação térmica As temperaturas limites para a zona de conforto foram determinadas utilizando a equação 2 e os valores das tabelas 4 e 13. Vale salientar que o cálculo da temperatura do ar foi feito utilizando os valores médios da radiação solar e velocidade do ar. Os resultados dos cálculos podem ser observados na tabela 18. Tabela 18 Valores limites da zona de conforto de acordo com o índice de sensação térmica Limite de conforto Primavera Verão Temperatura do ar máxima 29,3ºC 29,3ºC Temperatura do ar mínima 23,0ºC 23,0ºC Conforme pode ser observado na equação 2, este índice não considera o efeito da umidade do ar, impossibilitando a determinação de valores limites para esta variável. Além disso, pode-se perceber que os valores de temperatura para as estações são iguais, o que pode ser explicado pelo pequeno coeficiente associado à radiação solar, que é a variável que mais varia de uma estação para a outra. Adicionalmente, as temperaturas mínimas resultaram em valores elevados. Porém, ambos serão considerados visto que o interesse maior para a cidade do Rio de Janeiro é para sensações de estresse térmico por calor, sendo as temperaturas calculadas consideradas agradáveis para as estações em questão Temperatura neutra exterior As temperaturas limites para a zona de conforto foram determinadas utilizando a equação 3, considerando a temperatura média mensal como a temperatura média do ar, e os valores das tabelas 6 e 13. Vale salientar que o cálculo da temperatura do ar foi feito utilizando os valores médios da radiação solar e velocidade do ar. Os resultados dos cálculos podem ser observados na tabela 19.

62 61 Tabela 19 Valores limites da zona de conforto de acordo com a temperatura neutra exterior Limite de conforto Primavera Verão Temperatura do ar máxima 27,6ºC 27,1ºC Temperatura do ar mínima 10,3ºC 9,7ºC Pode-se perceber a partir dos dados da tabela 19 que as temperaturas calculadas para o verão são menores que as calculadas para a primavera. Isto indica que a velocidade do vento tem maior influência na temperatura percebida em comparação com a radiação solar, visto que durante o verão foi registrado um valor maior de radiação solar e menor de velocidade do vento. Entretanto, os valores estão razoavelmente próximos e serão considerados no cálculo das temperaturas da zona de conforto adaptada Índice Humidex As temperaturas limites para a zona de conforto foram determinadas utilizando as equações 4 e 5 e os valores das tabelas 8 e 13. Vale salientar que o cálculo da temperatura do ar foi feito utilizando somente os valores da umidade relativa do ar e que o cálculo da umidade relativa do ar foi feito utilizando somente os valores da temperatura do ar. Os resultados dos cálculos podem ser observados na tabela 20. Tabela 20 Valores limites da zona de conforto de acordo com o índice Humidex Limite de conforto Primavera Verão Temperatura do ar máxima 34,4ºC 34,6ºC Umidade relativa do ar máxima 35,9% 35,7% Os valores da umidade relativa do ar máxima encontrados para este caso encontram-se excessivamente abaixo dos valores indicados por Olgyay para a zona de conforto desejado (70%) e, portanto, serão excluídos cálculo do valor médio da faixa de umidade adaptada. Apesar dos valores de temperatura do ar calculados para este caso encontrarem-se superiores aos calculados pelos demais índices, os mesmos serão incluídos no cálculo do valor médio por não se tratar de uma diferença exorbitante em relação ao valor máximo de Olgyay. Além disso, o tamanho da amostra que será utilizada no cálculo da média para a zona de conforto adaptada inclui a análise de 5 ferramentas de avaliação de conforto térmico e inclui valores que subestimam as condições de aclimatação, podendo considerar valores que as superestimam.

63 62 A tabela 21 apresenta um resumo dos valores encontrados para cada caso e a média que será adotada para definição da zona de conforto para a Primavera. Tabela 21 Resumo dos cálculos do ajuste da Carta Bioclimática de Olgyay para a Primavera Ferramenta de análise de conforto Temperatura do ar máxima (ºC) Temperatura do ar mínima (ºC) Umidade relativa do ar máxima (%) Umidade relativa do ar mínima (%) Olgyay 29,4 22,0 80,0 20,0 Voto real de sensação 26,5 14,8 72,9 31,8 Índice de sensação térmica 29,3 23,0 - - Temperatura neutra exterior 27,6 10,3 - - Humidex 34, Média 29,4 17,5 76,5 25,9 A curva de temperatura efetiva será obtida iterativamente com o uso da equação 6, das temperaturas máxima e mínima como valores iniciais e incrementos de 1% de umidade a partir da umidade de 50%. Além disso, pode ser observado que a temperatura máxima média resultou em um valor igual ao sugerido por Olgyay (1968, apud BOGO et al, 1994), o que pode indicar que a afirmação do autor é adequada. Além disso, a faixa de umidade considerada será a proposta por Olgyay para as zonas úmidas, visto que as médias resultantes representam condições mais restritivas que as propostas por Olgyay. A figura 17 apresenta a zona de conforto resultante para a Primavera, juntamente com a proposta de Pontes e Lima (2017). Pode-se observar que a proposta do presente trabalho possui limites maiores de temperatura superior e inferior, e de umidade máxima, resultando em uma zona de conforto mais abrangente. Além disso, é possível perceber que as curvas de temperatura efetiva se tangenciam conforme os valores de temperatura se aproximam, indicando que a aproximação feita pela equação 6 é apropriada.

64 63 Figura 17 Comparação entre zonas de conforto (Primavera) A tabela 22 apresenta um resumo dos valores encontrados para cada caso e a média que será adotada para definição da zona de conforto para o Verão. Tabela 22 Resumo dos cálculos do ajuste da Carta Bioclimática de Olgyay para o Verão Ferramenta de análise de conforto Temperatura do ar máxima (ºC) Temperatura do ar mínima (ºC) Umidade relativa do ar máxima (%) Umidade relativa do ar mínima (%) Olgyay 29,4 27,8 80,0 20,0 Voto real de sensação 27,2 15,5 - - Índice de sensação térmica 29,3 23,0 - - Temperatura neutra exterior 27,1 9,7 - - Humidex 34, Média 29,5 19,0 80,0 20,0 A curva de temperatura efetiva será obtida iterativamente com o uso da equação 6, das temperaturas máxima e mínima como valores iniciais e incrementos de 1% de umidade a partir da umidade de 50%. Apesar da temperatura máxima média resultante não ser idêntica à proposta por Olgyay (1968, apud BOGO et al, 1994), a mesma encontra-se bem próxima, reforçando a ideia de que a limitação imposta pelo autor é adequada.

65 64 A figura 18 apresenta a zona de conforto resultante para o Verão, juntamente com a proposta de Pontes e Lima (2017). Pode-se observar que, assim como ocorreu na Primavera, a proposta do presente trabalho possui limites maiores de temperatura superior e inferior, e de umidade máxima, resultando em uma zona de conforto mais abrangente. Adicionalmente, os resultados a respeito das curvas de temperatura efetiva são semelhantes para as duas propostas conforme os valores de temperatura se aproximam, tal como ocorreu na Primavera. Isto reforça a adequação da aplicação da equação 6 como forma de aproximação. Figura 18 Comparação entre zonas de conforto (Verão) 4.3. ANÁLISE DAS CONDIÇÕES DE CONFORTO Primavera Os valores de umidade e temperatura coletados na Rua Humaitá durante a Primavera para os pontos de medição solares e os sombreados que serão considerados foram plotados na Carta Bioclimática proposta, podendo ser observado na figura 19.

66 65 Figura 19 Condições de conforto para a Primavera Pode-se observar na figura 19 que os pontos se encontram majoritariamente fora da zona de conforto. Além disso, os pontos de medição sombreados se concentraram em zonas de maior umidade e apresentam temperaturas mais amenas fora da zona de conforto. Os valores médios da temperatura do ar e umidade relativa do ar considerando somente pontos sombreados ou solares podem ser observados na tabela 23. As tabelas com os dados separados por condição de exposição ao sol podem ser observadas no apêndice 6. Conforme esperado, a temperatura do ar média em locais de sombra foi menor que a temperatura do ar média em locais expostos ao Sol. Adicionalmente, o efeito da infraestrutura verde na umidade relativa do ar foi comprovado, registrando valores menores sob a sombra das árvores. Entretanto, a diferença entre as médias é pequena, o que pode ser explicado pela tipologia da Rua Humaitá, assim como seu uso. A largura da rua e o intenso fluxo unidirecional de veículos resultam numa circulação de ar contínua, transportando o calor e distribuindo-o ao longo da rua, tendendo ao equilíbrio das condições climáticas.

67 66 Tabela 23 Valores médios de temperatura do ar e umidade relativa do ar para cada condição de exposição solar (Primavera) Grandeza Condição sombreada Condição solar Diferença (em módulo) Temperatura do ar 26,5ºC 27,1ºC 0,6ºC Umidade relativa do ar 69,6% 67,5% 2,1% A contagem dos pontos segundo a condição de exposição solar e as zonas do diagrama pode ser observada na tabela 24. Pode-se observar que a distribuição dos pontos é igual para ambas as condições de exposição, indicando que, aparentemente, a infraestrutura verde não exerce influência nas condições de conforto. Uma explicação plausível é a de que as condições climáticas diárias exercem maior influência nas condições de conforto em comparação com a infraestrutura verde. Esse comportamento pode ser explicado ao observar que os 10 pontos dentro das condições de conforto desejado pertencem a medições no mesmo dia, ou seja, com condições climáticas mais amenas. A mesma lógica se aplica aos pontos dentro da zona de conforto prático. Além disso, a influência da ação do vento contribui para esta explicação ao considerar que a mesma equilibra as condições climáticas através do transporte de calor. Tabela 24 Distribuição dos pontos segundo condição de exposição e zonas de conforto (Primavera) Condição de exposição solar Número de pontos na zona de conforto desejado Número de pontos na zona de conforto prático Número de pontos fora da zona de conforto Total % Total % Total % Sombreado 5 5% 5 5% 40 40% 50 Total Solar 5 5% 5 5% 40 40% 50 Total 10 10% 10 10% 80 80% 100 Apesar da maioria dos pontos coletados se encontrarem fora das zonas de conforto, observa-se que a infraestrutura verde contribui para a redução da temperatura do ar e aumento da umidade relativa do ar conforme argumentado por diversos autores. Contudo, há indícios de que a tipologia da rua e velocidade do ar são fatores de maior influência nas condições de satisfação térmica.

68 Verão Os valores de umidade e temperatura coletados na Rua Humaitá durante o Verão para os pontos de medição solares e os sombreados que serão considerados foram plotados na Carta Bioclimática proposta, podendo ser observado na figura 20. Figura 20 Condições de conforto para o Verão Pode-se observar na figura 20 que os pontos se encontram em sua totalidade fora da zona de conforto. Os pontos de medição sombreados se concentram em umidades maiores e menores valores de temperatura do ar. Os valores médios da temperatura do ar e umidade relativa do ar considerando somente pontos sombreados ou solares podem ser observados na tabela 25. As tabelas com os dados separados por condição de exposição ao sol podem ser observadas no apêndice 6. Apesar de apresentar valores médios superiores de temperatura do ar e inferiores de umidade relativa do ar em relação à Primavera, foi registrado um comportamento semelhante no Verão, corroborando a afirmação de que a infraestrutura verde contribui para redução da temperatura do ar e elevação da umidade relativa do ar.

69 68 Além disso, a diferença entre as médias para as condições de exposição solar durante o Verão também foi pequena, reforçando a ideia de que o transporte de calor pela ação dos ventos contribui para o balanceamento das condições climáticas da Rua Humaitá. Tabela 25 Valores médios de temperatura do ar e umidade relativa do ar para cada condição de exposição solar (Verão) Grandeza Condição sombreada Condição solar Diferença (em módulo) Temperatura do ar 30,7ºC 31,6ºC 0,9ºC Umidade relativa do ar 65,5% 63,2% 2,3% Visto que a totalidade dos pontos se encontram fora da zona de conforto, não será feita a contagem dos mesmos para categorização conforme havia sido feito para a Primavera.

70 69 5. CONSIDERAÇÕES FINAIS A avaliação de conforto térmico através da Carta Bioclimática de Olgyay requer a sua adaptação ao clima local. O presente trabalho se configura como uma tentativa de suprir tal necessidade, através do uso de outros índices de avaliação de conforto térmico e de dados coletados em pesquisa de campo. Foram definidas novas zonas de conforto para o bairro do Humaitá nas estações de Primavera e Verão com faixas de temperatura variando 29,4ºC e 17,5ºC (Primavera), e 29,5ºC e 19,0ºC (Verão). As faixas de umidade definidas para ambas as estações foram as propostas por Olgyay, considerando o intervalo entre 30% e 70% como a faixa de conforto desejado, com extensões para 20% e 80% para a zona de conforto prático. A partir deste diagrama ajustado e dos dados coletados em campo, constatouse que apesar dos pontos de medição sombreados apresentarem temperaturas mais baixas e maiores umidades em relação aos expostos à ação solar, o seu efeito mitigador não foi o suficiente para que as condições de satisfação térmica fossem atingidas. Inclusive, a variação entre os valores médios de temperatura do ar e umidade relativa do ar para os dois tipos de condição de exposição foi muito pequena, indicando um certo equilíbrio ao longo da Rua Humaitá. Uma explicação para este comportamento é a de que a ação do vento e a tipologia da rua em questão contribuem para a transferência de calor ao longo da área, balanceando as condições climáticas locais, visto que se trata de uma rua de grande largura e com intenso fluxo unidirecional de veículos. Quanto à performance insatisfatória da infraestrutura verde no conforto térmico, supõe-se que há duas explicações. Primeiramente, acredita-se que as árvores presentes na Rua Humaitá são inadequadas do ponto de vista do conforto térmico, com folhas que não oferecem proteção suficiente da ação solar. Além disso, a presença pequena de revestimentos naturais (grama) pode contribuir para o aumento da sensação de desconforto por elevar a quantidade de calor emitido pelas superfícies. A outra explicação para o desempenho insuficiente se relaciona com a forma como foi determinada a nova zona de conforto. Em vista das informações disponíveis do levantamento de campo, foram utilizados índices desenvolvidos para diversos locais diferentes da área de estudo e calibrados para a cidade de São Paulo, sendo esta a cidade mais próxima com informação de qualidade disponível. Portanto, é

71 70 possível que as condições de adaptação local tenham sido subestimadas, resultando em uma zona de conforto mais restrita. Portanto, em vista das limitações e deduções resultantes do presente trabalho, foram desenvolvidas algumas sugestões de pesquisas futuras a respeito do tema em questão. A primeira delas é a de se realizar um levantamento de campo semelhante ao feito com o uso de pesquisas com os usuários dos espaços a respeito da sua percepção e preferência térmicas, com o objetivo de tratar da questão da aclimatação de modo mais apropriado, com informações locais. Além disso, sugere-se que sejam realizadas medidas da velocidade do ar juntamente com a temperatura para que possa ser entendido como ocorre a transferência de calor ao longo da rua e como a ação do vento a afeta. Também se considera importante realizar medidas da temperatura radiante média para aferir a quantidade de calor emitida pelas superfícies e melhor avaliar os efeitos da infraestrutura verde. Por fim, sugere-se que sejam feitas medidas em outros períodos do dia, não somente pela manhã, visto que os picos de temperatura e, consequentemente, de estresse térmico para o calor ocorrem nos períodos de tarde. Além disso, a medida das variáveis de conforto térmico em outros períodos do dia permitiria entender como se comporta o microclima do bairro ao longo de um dia. Este tipo de informação serviria de base não somente para projetos de melhorias em ambientes externos, mas também para diretrizes na concepção de ambientes internos.

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83 APÊNDICE 1 SEÇÕES TRANSVERSAIS DOS PONTOS DE MEDIÇÃO 82

84 Figura A1.1 Seção transversal do ponto de medição 2 (PM2) 83

85 Figura A1.2 Seção transversal do ponto de medição 3 (PM3) 84

86 Figura A1.3 Seção transversal do ponto de medição 4 (PM4) 85

87 Figura A1.4 Seção transversal do ponto de medição 5 (PM5) 86

88 Figura A1.5 Seção transversal do ponto de medição 6 (PM6) 87

89 Figura A1.6 Seção transversal dos pontos de medição 7 e 9 (PM7 e PM9) 88

90 Figura A1.7 Seção transversal do ponto de medição 8 (PM8) 89

91 Figura A1.8 Seção transversal do ponto de medição 10 (PM10) 90

92 Figura A1.9 Seção transversal do ponto de medição 10 (PM10) 91

93 Figura A1.10 Seção transversal do ponto de medição 12 (PM12) 92

94 Figura A1.11 Seção transversal do ponto de medição 13 (PM13) 93