A influência do entorno urbano na carga térmica de edificações de escritório condicionadas artificialmente em uma cidade de clima quente e úmido

Abstract

Aponta-se o adensamento urbano como melhor solução para ocrescimento sustentável das cidades. Entretanto, esse provocamodificações no consumo de energia resultantes principalmente dealterações climáticas como o aumento da temperatura do ar e a reduçãoda velocidade do vento, alterações na quantidade de radiação solar queatinge superfícies urbanas, resultante da maior proximidade entre osedifícios que modifica os padrões de sombreamento e reflexão solar, ealteração na disponibilidade de iluminação natural. Algumas pesquisasindicam o aumento do consumo referente à carga térmica em áreasurbanas adensadas para climas temperado e mediterrâneo. Essa variaçãoé resultado do aumento do consumo de equipamentos aquecedores emrazão da redução da disponibilidade solar, mesmo levando em conta oaumento da temperatura do ar dos cânions resultante do efeito ilha decalor urbano. Considerando que a diminuição da radiação solar diretapoderia ser um fator positivo em locais de clima quente, ainda que oefeito ilha de calor urbano passe a ser negativo devido ao aumento detemperatura, permanece o questionamento se o adensamento, do pontode vista energético, poderia ser visto como um elemento positivo emregiões de clima quente. Dessa forma, o objetivo do presente estudo éanalisar a influência do entorno urbano na carga térmica de edificaçõesde escritório condicionadas artificialmente em Maceió/AL, uma cidadede clima quente e úmido. A avaliação, que focou no impacto da radiaçãosolar levando em consideração a geometria e as características doenvelope do entorno urbano, foi realizada por meio de simulaçõescomputacionais dinâmicas com o software EnergyPlus a partir dascargas necessárias para resfriamento. De forma auxiliar foram utilizadostambém os softwares UWG e DaySim buscando incluir nas simulaçõesenergéticas as modificações climáticas e o aproveitamento de luz naturaldas edificações dentro de contextos urbanos, respectivamente. A análisedos resultados demonstrou a importância da inserção do entorno urbanonas simulações energéticas, apontando uma redução média entre 16% e18% na carga térmica quando esse é considerado e apontou osombreamento como fator de maior impacto nessa redução. Dessaforma, considerando o contexto climático e os cenários de análise, oadensamento urbano, do ponto de vista energético, pode ser consideradouma boa estratégia urbana visando à redução da carga térmica deedificações comerciais com horário de funcionamento diurno.

Abstract : Urban densification is pointed out as the most advantageous solution for the sustainable growth of cities. However, it causes changes in energyconsumption resulting mainly from climate change such as increased airtemperature and reduced wind speed, changes in the amount of solarradiation reaching urban surfaces, resulting from the greater proximitybetween buildings that modifies sun shading and reflection patterns, andchanges in the availability of natural lighting. Some research indicatesthe increase in thermal load consumption in densely populated urbanareas in Temperate and Mediterranean climates due to the increase inthe consumption of heating equipment resulting from the reduction insolar availability, even taking into account the increase in the airtemperature from the urban heat island effect. Considering that thedecrease of the direct solar radiation could be a positive factor in placesof hot climate, even if the urban heat island effect becomes negative dueto the increase of temperature, the question remains whether thedensification, from the energetic point of view, could be seen as apositive element in hot climate regions. The aim of this study is toanalyze the influence of the urban environment on the thermal load ofartificially conditioned office buildings in Maceió/AL, a city with a hotand humid climate. The evaluation, which focused on the impact ofsolar radiation taking into account the envelope geometry and thecharacteristics of the urban surroundings, was carried out throughdynamic computational simulations with EnergyPlus software from theloads required for cooling. Additionally, UWG and DaySim softwarewere used to include in the energy simulations the climatic changes andthe use of natural light of buildings within urban contexts, respectively.The analysis of the results showed the importance of the insertion of theurban environment in the energy simulations, pointing out an averagereduction between 16% and 18% in the thermal load when it isconsidered and that the shading is the major impact factor related to thisreduction. Thus, considering the climatic context and the scenarios ofanalysis, the urban densification, from the energy point of view, can beconsidered a good urban strategy aiming at reducing the thermal load ofcommercial buildings with daytime working hours.