Impacto da geometria urbana e da legislação de uso e ocupação do solo no microclima de cânions urbanos

Abstract

A formação das cidades tem configurado os chamados cânions urbanos, definidos pela interface composta pela via e as edificações que se estendem em suas laterais. O uso e ocupação do solo são agentes modificadores do clima e, no entanto, este último tem sido pouco levado em consideração no planejamento urbano dos municípios. Entretanto, aspectos como a relação altura e largura do cânion, o fator de visão do céu, o albedo dos materiais de superfície e a presença de vegetação no cânion têm sido amplamente estudados em associação com o comportamento climático local. Neste contexto, entender a influência desses parâmetros no microclima de cânions urbanos é de fundamental importância para se atingir a sustentabilidade entre ocupação urbana e conforto térmico. Em vista disso, o objetivo deste trabalho é analisar a interferência da legislação de uso e ocupação do solo e da geometria urbana no microclima de um cânion urbano da cidade de Campinas/ SP. Para isso foi utilizada uma metodologia que envolve o monitoramento climático do recorte de estudo selecionado no bairro Cambuí, a caracterização urbana e climática de três pontos com diferentes configurações de uso e ocupação do solo e a escolha do cânion de interesse para simulação de cenários que envolvem dois aspectos principais: a legislação urbanística local e a geometria do cânion (relação altura largura – H/W e relação comprimento altura – L/H). As simulações foram realizadas com o modelo de simulação microclimática ENVI-met 4.0 preview. Nos cenários respeitando a legislação o desconforto para o calor foi observado em apenas 25% do dia no período de inverno; já no período de verão a sensação de conforto foi obtida em apenas 25% do dia, sendo observado desconforto para o calor no restante do dia. Nos cenários variando a geometria urbana verificou-se que, para cenários de mesma relação H/W, o valor do PET (Physiological Equivalent Temperature) não sofreu alteração significativa. Já quando se fixou a relação L/H e variou-se a relação H/W, ficou claro que cânions mais profundos levaram a picos de PET mais baixos. O cenário A, por exemplo, de menor relação H/W (0,5) e menor relação L/H (3), apresentou pico de PET 7,3°C mais alto que o cenário I, de maior relação H/W (2,0) e maior relação L/H (7). Os resultados mostraram que existe forte correlação entre a relação H/W e o conforto térmico dos cânions urbanos: quanto mais profundo, menores os valores de pico do índice PET. Além disso, verificou-se que cânions orientados na direção predominante dos ventos alcançaram valores de PET mais baixos. Por fim, foi evidenciado que o sombreamento da superfície e a intensidade da velocidade do vento são fundamentais na determinação do conforto térmico em cânions urbanos.

The formation of cities has shaped the urban street canyons, defined by the street and the buildings that extend along its sides. The land use and occupation are agents that modify the climate, however this is rarely considered in the urban planning of cities. Aspects like height and width ratio, sky view factor, albedo of the surface materials and the presence of vegetation in the canyon have been widely studied in association with the local climatic behavior. Understanding the influence of these parameters on the microclimate of urban street canyons is indispensable to achieve sustainability between urban occupation and thermal comfort. Therefore, the objective of this thesis is to investigate the interference of land use and occupation legislation and urban geometry in the microclimate of an urban street canyon in Campinas/ SP. The methodology used involves the climatic monitoring of the study area in Cambuí (neighborhood), the urban and climatic characterization of three points with different land use and occupation configurations and the selection of the canyon used for simulation scenarios. These scenarios involve two main aspects: the local urban legislation and the canyon geometry (height width ratio - H/W and length height ratio - L/H). The simulations were performed using the microclimatic simulation model ENVI-met 4.0 preview. Scenarios in agreement with the local legislation showed that, in winter, only 25% of day perceived discomfort to heat. In the other hand, in the summer period, a comfortable feeling was perceived in only 25% of the day, providing discomfort to the heat for the rest of the day. In the scenarios varying the urban geometry it was verified that, for scenarios with the same H/W ratio, the PET (Physiological Equivalent Temperature) value did not suffer significant alteration. However, when the L/H ratio was fixed and the H/W ratio varied, we noted that deeper canyons led to lower PET peaks. The scenario A, for example, with a lower H/W ratio (0.5) and lower L/H (3) ratio, showed PET peak 7.3°C higher than the scenario I with a higher H/W ratio (2.0) and higher L/H ratio (7). The results showed that there is a strong correlation between the H/W ratio and the thermal comfort of the urban street canyons: deeper canyons yield lower PET values. Moreover, it was verified that the climatic conditions of the canyon are independent of their length (L/H ratio) and that canyons oriented in the prevailing wind direction (SE) reached lower PET values. Finally, it was evidenced that shading and wind speed are fundamental in determining comfort in urban street canyons.