Desempenho térmico e óptico de pavimentos permeáveis e impermeávies de concreto com colorações diferentes

Abstract

As cidades sofrem com a urbanização à medida que suas superfícies são impermeabilizadas, aumentando sua temperatura como também o escoamento de água superficial. Um pavimento reflexivo permeável pode ser uma opção para a mitigação desses efeitos negativos causados pela urbanização. Além disto, a estrutura dos pavimentos permeáveis junto à característica de sua aplicação, sobre brita ou em modo elevado, pode servir como reservatório de água durante as chuvas. A adoção desta estratégia permite minimizar o aumento da água de escoamento enquanto a água não infiltra no solo, e por consequência reduz a temperatura superficial do pavimento à medida que este tem potencial para resfriamento devido à evaporação. O objetivo deste trabalho é verificar o desempenho térmico e óptico e o efeito de resfriamento evaporativo de pavimentos permeáveis e impermeáveis de concreto com diferentes colorações. Para isso, amostras de pavimentos permeáveis (PP) e impermeáveis (PI) de diferentes cores foram expostas à radiação solar com o intuito de coletar dados sobre suas temperaturas superficiais e compará-las em estado seco e em estado molhado, simultaneamente. A coleta de dados ocorreu durante 4 dias consecutivos em dias estáveis e sem precipitação. As temperaturas superficiais foram coletadas a cada três horas utilizando uma câmera termográfica FlukeTi110. Também foram coletadas as refletâncias solares das amostras secas em ambiente controlado por meio do espectrômetro Alta II. Ao analisar pavimentos com comportamentos similares, verificou-se uma tendência de ordem crescente em relação à refletância solar e o agrupamento em 5 grupos representados pela refletância média das amostras. Observou-se, que o efeito de resfriamento evaporativo tem valores mais significativos para os pavimentos permeáveis, efetivamente, no primeiro dia. Se comparados ao longo dos quatro dias de experimento, sem manutenção da condição molhada, pavimentos permeáveis e impermeáveis com refletâncias próximas atingiram temperaturas médias máximas semelhantes. A escolha de superfícies com maiores refletâncias contribui para a redução dos picos de temperatura. Entre os pavimentos permeáveis, os grupos atingiram a diferença de temperatura máxima de 15,3°C e 15,7°C para o estado seco e molhado, entre valores extremos de refletância. Entre os PIs, a diferença de temperatura atingida foi de 14,5°C para o estado seco e de 15,8°C no estado molhado. Neste sentido, o efeito de resfriamento evaporativo também colabora para a redução da temperatura superficial. Devido ao resfriamento evaporativo, enquanto os grupos dos PPs atingiram picos de resfriamento entre 7,4-19,1°C no primeiro dia, os grupos dos PIs resfriaram entre 1,8-4,2°C, no primeiro dia de experimento. Os resultados deste estudo demonstraram que o resfriamento evaporativo é uma técnica eficiente para mitigar o efeito do aquecimento de superfícies urbanas pavimentadas.

Cities suffer from urbanization as their surfaces are waterproofed, increasing their temperature as well as surface water runoff. A pervious reflective pavement can be an option to mitigate these negative effects caused by urbanization. In addition, the structure of pervious pavements, together with the characteristics of their application, on gravel or in elevated mode, can serve as a water reservoir during the rains. The adoption of this strategy allows minimizing the increase in runoff water while the water does not infiltrate the soil, and consequently reduces the surface temperature of the pavement as it has the potential for cooling due to evaporation. The objective of this work is to verify the thermal and optical performance and the evaporative cooling effect of pervious and impervious concrete pavements with different colors. For this, samples of pervious (PP) and impervious (IP) pavements of different colors were exposed to solar radiation in order to collect data on their surface temperatures and compare them in the dry state and in the wet state, simultaneously. Data collection took place over 4 consecutive days on stable days with no precipitation. Surface temperatures were collected every three hours using a FlukeTi110 thermographic camera. Solar reflectances of dried samples were also collected in a controlled environment using the Alta II spectrometer. When analyzing pavements with similar behavior, a trend of increasing order was verified in relation to the solar reflectance and the grouping in 5 groups represented by the average reflectance of the samples. It was observed that the evaporative cooling effect has more significant values for pervious pavements, effectively, on the first day. If compared over the four days of the experiment, without maintaining the wet condition, pervious and impervious pavements with similar reflectances reached similar maximum average temperatures. The choice of surfaces with higher reflectance contributes to the reduction of temperature peaks. Among the pervious pavements, the groups reached the maximum temperature difference of 15.3°C and 15.7°C for the dry and wet state, between extreme reflectance values. Among the IPs, the temperature difference reached was 14.5°C for the dry state and 15.8°C for the wet state. In this sense, the evaporative cooling effect also contributes to the reduction of surface temperature. Due to evaporative cooling, while the PP groups reached cooling peaks between 7.4- 19.1°C on the first day, the PI groups cooled between 1.8-4.2°C on the first day of the experiment. The results of this study demonstrate that evaporative cooling is an efficient technique to mitigate the heating effect of urban paved surfaces.