XIV ENTAC - Encontro Nacional de Tecnologia do Ambiente Construído - 29 a 31 Outubro 2012 - Juiz de Fora
A INFLUÊNCIA DA VEGETAÇÃO E DAS VARIÁVEIS
CLIMÁTICAS NO NÍVEL DE CONFORTO DOS USUÁRIOS DA
PRAÇA DO COCO EM CAMPINAS, SP
Brenda Coutinho (1); Francisco Silveira (2); Luciana Fernandes (3); Adriana Carneiro
(4); Alessandra Shimomura (5); Lucila Labaki (6)
Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo – Universidade Estadual de
Campinas, email: (1) [email protected]
(2) [email protected] (3) [email protected] (4) [email protected]
(5) [email protected] (6) [email protected]
Resumo
Áreas verdes urbanas proporcionam diversos benefícios sócio-ambientais nas cidades.
Servem como atrativo para recreação, para prática de esportes e descanso, promovendo o
bem estar físico e mental das pessoas que as utilizam. Contribuem ainda para o resfriamento
do ar através da evapotranspiração e para o melhoramento de sua qualidade ao reter
partículas de poluentes. Este trabalho teve como objetivo avaliar a influência da vegetação e
das variáveis climáticas no conforto térmico dos usuários da Praça do Coco em CampinasSP e da influência da temperatura radiante média, como fator determinante do conforto
térmico. A umidade relativa do ar, a velocidade do vento, as temperaturas do ar e de globo
foram medidas em dois pontos distribuídos linearmente pela praça. As medições foram
realizadas simultaneamente com entrevistas relacionadas à sensação de térmica dos usuários
da praça ao longo de um dia da primavera. Os dados das medições e as respostas fornecidas
pelos usuários foram inseridos no programa Rayman 1.2 para a obtenção do voto médio
estimado (VME) e da Temperatura Equivalente Fisiológica, (PET). Os resultados obtidos
comprovam a interferência da vegetação no clima e no conforto térmico dos usuários no
local estudado, sendo que a maior temperatura encontrada foi no ponto de maior exposição
solar e com pouca vegetação. O estudo demonstra a necessidade de se traçar metas para
melhor adequação do verde nos espaços públicos, não só para o bem estar das pessoas, mas
também para melhora no microclima da região.
Palavras-chave: Conforto térmico, Vegetação urbana, Software Rayman.
Abstract
Green urban areas provide social and environmental benefits to the cities. They are attactive
to recreation, sports and resting, promoting phisical and mental well-being for their users.
They also contribute to mitigate the air temperature and to improve air quality retatining
pollutants. The aim of this research was to evaluate the influence of the vegetation and
environmental factors on the thermal comfort of the users of Praça do Coco in Campinas-SP
and the influence of the Mean Radiant Temperature as a decisive factor of thermal comfort.
Environmental variables were obtained in two points in the square. The data were collected
simultaneous with interviews about thermal sensation of the users within a Spring day. The
measured data and the answers of the users were input in the software Rayman 1.2 in order to
obtain the Predicted Mean Vote (PMV) and the Physiological Estimated Temperature (PET).
The obtained results confirm the intervention of the vegetation in the microclimate and
thermal comfort of the local users of the studied location. The highest temperature were
recorded in the point with higher solar exposition and few vegetation.
Keywords: Thermal comfort, Urban vegetation, Software Rayman.
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1. INTRODUÇÃO
Parques e praças urbanas constituem um dos espelhos do modo de viver dos povos que as
criam nas suas diferentes épocas e culturas. A princípio, possuíam função estética e,
posteriormente, devido ao adensamento populacional das cidades e distanciamento de áreas
rurais dos centros urbanos, passaram a constituir-se como principal e, por vezes, única
possibilidade de área verde em cidades.
Dacanal e Labaki (2011) atentam para o fato de que áreas verdes urbanas, como praças,
parques e florestas, desempenham um papel sócio-ambiental importante, por atraírem pessoas
para recreação, prática de esportes e descanso, além de seus benefícios ao meio ambiente.
Estas áreas trazem diversos benefícios às cidades, com a promoção do bem estar físico e
mental das pessoas que a utilizam.
Dentre os benefícios promovidos pelas áreas verdes estão: a promoção do resfriamento do ar
pela evapotranspiração, a estabilização do solo (atenuando o processo de erosão), servir de
habitat para a fauna, proporcionar sombreamento, reduzir a velocidade dos ventos, absorver
ruídos e a água das chuvas (devido às superfícies percoláveis, minimizando a ocorrência de
inundações), além da melhora na qualidade do ar ao reter partículas de poluentes e
modificação do microclima urbano.
Este trabalho estudou o desempenho e a resposta térmica dos usuários de uma praça urbana
pública, onde se desenvolvem diversas atividades culturais e de lazer, localizada na cidade de
Campinas, São Paulo, numa área predominantemente residencial. Para isso foram medidas
variáveis ambientais como a umidade relativa do ar, velocidade do vento, temperaturas do ar,
de globo e média radiante. Esses dados foram inseridos no programa RayMan para cálculo
dos indicadores térmicos: Temperatura radiante média, Temperatura Fisiológica Equivalente
(PET) e Voto Médio Estimado (PMV). Os indicadores foram confrontados com as respostas
obtidas através da aplicação de questionário aos usuários do local.
Enquanto grande parte dos trabalhos acerca do conforto térmico ambiental concentra-se em
estudos de ambientes interno, são relativamente menores os estudos das condicionantes e
variáveis que influenciam no conforto de espaços abertos. Dentre as variáveis climáticas que
regem a qualidade térmica de um ambiente, a temperatura média radiante (Tmr) é um dos
fatores que maior tem influência no balanço energético do corpo humano (THORSSON et al,
2007). Dessa maneira a obtenção adequada dos índices que compõem a (Tmr) tem grande
relevância no estudo do conforto térmico ambiental, em especial para condições de ambientes
externos, onde radiação solar incidente e ventilação apresentam-se como fatores
determinantes.
2. OBJETIVO
Analisar a adequação de métodos e variáveis para avaliação do conforto térmico em
ambientes externos, através da confrontação de resultado dos indicadores PET e PMV para
este tipo de ambiente.
3. METODOLOGIA
O local de estudo escolhido foi a Praça do Coco, localizada em Barão Geraldo, distrito de
Campinas-SP. Trata-se de uma praça urbana de área pública, linear e com entorno constituído
de edificações predominantemente residenciais de até 2 pavimentos. Conta com vegetação
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diversa, bancos, fonte, brinquedos infantis, palco de apresentações, área de ginástica, mesas e
cadeiras junto a um quiosque de alimentação e sanitários. No espaço há a promoção de
diversas atividades culturais e de lazer, conforme apresentado na Figura 1.
Figura 1 - Praça do Coco.
Foram determinados os pontos de medição (Figura 2) em função de diferentes uso e
configurações da praça. O ponto 1 situava-se próximo ao quiosque e uma área de recreação
infantil, com grande fluxo de pessoas e pouco arborizada. O ponto 2 se localizava numa área
gramada, bem arborizada, também com grande fluxo de pessoas devido a feira de artesanato
realizada no local. Foram realizadas medições das variáveis climáticas: temperatura, umidade
e velocidade do ar e temperatura de globo, no período das 9hs às 18hs, com registros a cada
15 minutos e entrevistas relacionadas à sensação de conforto térmico dos usuários no dia
28/09/2011 (sábado).
Figura 2 - Pontos de medição e das entrevistas
Utilizou-se um registrador de temperatura para a obtenção da temperatura do ar e um o termohigrômetro digital para a umidade do ar, ambos protegidos contra radiação solar. A obtenção
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da temperatura de globo foi feita através da utilização de um termômetro de globo. A
temperatura de globo, quando em equilíbrio é, senão, o resultado do balanço térmico entre
ganhos e perdas por radiação e convecção ocorrida no globo (ASHRAE, 2001). Dessa forma,
a temperatura de globo representa a ponderação da incidência de radiação e da temperatura
ambiente. Conhecendo-se a temperatura ambiente, a temperatura de globo e a velocidade do
ar para um determinado ponto, é possível calcular a temperatura média radiante através da
equação 1. Para obtenção da velocidade do ar utilizou-se um termoanemômetro de fio quente.
Os equipamentos foram localizados a uma altura de 1,10 m do solo aproximadamente.
[Eq. 01]
Tg – Termômetro de globo (°C)
Va – Velocidade do ar (m/s)
Ta – Temperatura do ar (°C)
D – Diâmetro do globo (mm) = 40mm
ε – Emissividade do globo = 0,95
A temperatura média radiante é definida como a temperatura uniforme de um ambiente
imaginário em que o calor trocado por radiação com o corpo humano é numericamente igual
ao calor trocado por radiação no ambiente não uniforme em estudo (ASHRAE, 2001). Desta
maneira, a temperatura média radiante, leva em consideração, além da temperatura ambiente,
a influência do fluxo de radiação de ondas longas e ondas curtas a que está exposto o corpo
humano, seja esta direta ou refletida, considerando ainda perdas de calor por convecção
(influência da ventilação).
Sob este aspecto, fica evidente que a obtenção da temperatura média radiante em ambientes
internos é de fato mais simples. Considerando, por exemplo, um dormitório em uma
residência, a temperatura média radiante deste cômodo, na maior parte do dia, deverá ser
muito próxima a sua temperatura ambiente, já que toda radiação de onda longa é proveniente
somente da emissão das superfícies de alvenaria, forro e piso. A radiação solar incidente, fator
importante para obtenção da temperatura média radiante, é mais facilmente quantificada, já
que se conhecendo a localização das aberturas e a orientação do cômodo, é possível prever
com exatidão os horários em que se terá incidência solar no interior do ambiente. Já em um
ambiente aberto como o de uma praça, as emissões de calor podem ser provenientes das mais
diversas e inconstantes fontes. Automóveis, por exemplo, configuram-se como uma fonte
considerável de calor, emitindo ondas longas de radiação que variam conforme a intensidade
do fluxo de veículos. Radiações de onda curta podem também sofrer grande variações em
pequenos espaços, devido à diversidade de cobertura vegetal, capaz de atenuar a radiação
solar incidente.
Além disso tirou-se fotos com a lente olho de peixe a partir de cada um dos pontos estudados
(ver Figura 3)
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Figura 3 - Foto obtida com lente olho-de-peixe no Ponto 1 e no Ponto 2.
Os dados das medições, das fotos com lente olho de peixe e as respostas fornecidas pelos
usuários foram inseridos no programa RayMan 1.2, para cálculo do Physiological Equivalent
Temperature – PET e do Predicted Mean Vote - PMV.
O software Rayman (MATZARAKIS, 2000) é um a ferramenta capaz de realizar o cálculo da
Temperatura Radiante Média e dos índices térmicos: Physiological Equivalent Temperature PET, Predicted Mean Vote - PMV e SET* (Standard Effective Temperature) em estruturas
urbanas.
O PMV (FANGER, 1972) relaciona as variáveis que influenciam no conforto térmico com
uma escala de sensação térmica em níveis. Esta escala é conhecida como escala sétima (ver
figura 4) e foi utilizada como parâmetro nos questionários realizados com os usuários da
praça.
VME
-3
-2
-1
0
+1
+2
+3
Sensação
térmica
Muito Frio
Frio
Ligeiram.
Frio
Neutro
Ligeiram.
Quente
Quente
Muito
Quente
Figura 4 - Escala térmica
Fonte: adaptado de Araújo, 1998.
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Os resultados obtidos foram então comparados através dos índices PMV e PET. Para a
obtenção do índice PMV optou-se pela definição de um usuário fictício em que foram
consideradas a média de idade, altura, peso, resistência térmica da vestimenta e a moda da
atividade dos usuários da praça entrevistados. Foi assim definido um usuário masculino e um
feminino para ambos os pontos. Posteriormente, comparou-se os índices de PMV e PET,
obtidos através do software Rayman para estes 2 indivíduos, atentando para as diferenças
entre os 2 métodos de análise. Os indivíduos estimados para o ponto 1 e 2 são:
• Feminino - 1.62m - 65kg -39anos -0,6clo - 100w de atividade
• Masculino - 1.74m -72kg -36anos - 0,4clo -100w de atividade
4. ANÁLISE DOS RESULTADOS
Nas figuras 5 e 6 estão representadas as variáveis climáticas medidas em sobreposição à
temperatura média radiante calculada, para os pontos de medição 1 e 2. Em tais pontos
constatou-se uma temperatura radiante média com picos às 12:30h e entre 10:00h e 14:00h,
respectivamente. Isto ocorreu devido a presença direta do sol. Nota-se que os picos de
temperatura radiante média estão associados principalmente a picos na curva de velocidade do
ar. Este cálculo demonstra uma distorção dos resultados, uma vez que a velocidade do ar
obtida não representa a média da velocidade do ar no intervalo. O parâmetro 1,10x108 e o
expoente da ventilação Va6 da equação 1, conjuntamente representam o coeficiente de
convecção do globo. É importante ressaltar que a velocidade do ar é diretamente proporcional
à temperatura média radiante. Desta maneira, espera-se que quanto maior a velocidade do
vento, menor seja a temperatura do globo, devido à perda de calor por convecção, de maneira
a diminuir a temperatura de globo. Tal fato só não ocorre quando a velocidade do vento incide
sobre um curto período de tempo, o que poderia distorcer a Temperatura média radiante,
amplificando-a sem que de fato isto tenha ocorrido. Por esta razão, é de extrema importância
que, para ambientes externos, a velocidade dos ventos utilizada seja uma média de valores ou
ainda que sejam realizadas medições de forma constante, de maneira a excluir (ou ponderar
adequadamente) rajadas de ventos que não gerem modificações significativas na temperatura
de globo.
Figura 5 – Ponto 1 – Temperatura radiante X Variáveis climáticas
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Figura 6 – Ponto 2 – Temperatura radiante X Variáveis climáticas
Nas figuras 7 e 8, a seguir, foram comparados, para o ponto 1, os índices PET e PMV, obtidos
através das medições, questionários e da inserção dos dados no software Rayman. É possível
notar uma forte correlação dos resultados, apontando para uma adequada medição das
variáveis climáticas.
Figura 7 - Ponto 1 - PET X PMV - Feminino/1.62m/65kg/39anos/0,6clo/100w
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Figura 8 - Ponto 1 - PET X PMV - Masculino/1.74m/72kg/36anos/0,4clo/100w
As figuras 9 e 10, a seguir, são comparados os mesmos índices PMV e PET para o ponto 2 do
estudo. Nestes casos, fica evidente um sensível desvio entre os índices para as temperaturas
mais altas, denotando uma possível medição equivocada de algum dos fatores que compõem a
temperatura radiante média, como a velocidade do vento ou a temperatura radiante média, que
neste ponto, teve influência da incidência de radiação solar direta no termômetro de globo,
podendo causar alterações no valor final da temperatura radiante média.
Figura 9 - Ponto 2 - PET X PMV Feminino/1.62m/65kg/39anos/0,6clo/100w
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Figura 10 - Ponto 2 - PET X PMV - Masculino/1.74m/72kg/36anos/0,4clo/100w
5. CONCLUSÕES
Visto que a temperatura média radiante é um dos principais fatores no cálculo de índices
térmicos para avaliação de conforto, como PET, PMV e SET* (Standard Effective
Temperature), sua obtenção e cálculo assumem um papel importante em estudos que se
pretenda avaliar estas condições.
Neste contexto, a ventilação assume papel fundamental na obtenção da temperatura radiante
média e, para um sistema não confinado, onde a velocidade do ar tende a sofrer variações
bruscas de intensidade, tem-se um resultado mais próximo do real ao se utilizar um
equipamento que registre automaticamente e de forma constante a velocidade do ar.
A utilização, tanto do índice de conforto PMV quanto do índice PET, mostrou-se adequada
para utilização em ambientes externos e apesar das discrepâncias obtidas no ponto 2, as
medições ocorridas no ponto 1 mostraram-se equiparadas e confiáveis, sendo de grande
utilidade para a verificação das condições de conforto para praças, parques e demais espaços
abertos.
6. REFERÊNCIAS
ASHRAE - American Society of Heating, Refrigerating, and Air-Conditioning Engineers.. ASHRAE
Fundamentals handbook (SI Edition), 2001.
ARAÚJO, Virgínia Maria Dantas de. Estudo da aplicabilidade da norma ISO 7730 na avaliação das condições
térmicas
dos
usuários
das
edificações
em
Natal
–
RN.
Disponível
em
<
http://congr_tgpe.pcc.usp.br/anais/Pg409a416.pdf> acessado em: 19/03/2011.
CHIRAG, D. ; RACHAMACHANDRAIAH, A. The significance of Physiological Equivalent
Temperature(PET) in outdoor thermal comfort studies, International Journal of Engineering Science and
Technology, vol 2(7), 2010.
DACANAL, C.; LABAKI, L. C. . Microclimate in Urban Forest Fragments. In: PLEA 2011 - 27th Conference
on Passive and Low Energy Architecture, 2011, Louvain-la-Neuve, Belgium. Climatic, water and biodiversity
context. Belgium: PLEA, jun. 2011. p. 195-250.
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FANGER, P. O. Thermal comfort: analysis and applications in environmental engineering. McGraw-Hill, New
York, USA. 1972.
MATZARAKIS, A. Estimation and calculation of the mean radiant temperature within urban structures. Manual
to RayMan. University of Freiburg: Germany, 2000.
THORSSON, S.; LINDEBERG, F.; ELIASSON, I.; HOLMER, B. Different methods for estimating the mean
radiant temperature in an outdoor urban setting, International journal of climatology, vol 27, 2007.
AGRADECIMENTOS
Os alunos agradecem aos técnicos do LaCAF.
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