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Thèse de Doctorat
DOI
https://doi.org/10.11606/T.16.2020.tde-29032021-104403
Document
Auteur
Nom complet
Carolina dos Santos Gusson
Adresse Mail
Unité de l'USP
Domain de Connaissance
Date de Soutenance
Editeur
São Paulo, 2020
Directeur
Jury
Duarte, Denise Helena Silva (Président)
Assis, Eleonora Sad de
Marins, Karin Regina de Castro
Monteiro, Leonardo Marques
Shinzato, Paula
Titre en portugais
O impacto da verticalização no microclima urbano e no conforto térmico na escala do pedestre: o papel da geometria e da envoltória dos edifícios
Mots-clés en portugais
Albedo
ENVI-met.
Espaços urbanos abertos
Taxa de ocupação
Temperatura radiante média
Resumé en portugais
Com o aumento da população mundial vivendo em cidades, estas desempenham um importante papel tanto na mitigação como na adaptação às mudanças do clima na microescala. Em paralelo, o adensamento é entendido como uma peça-chave para a sustentabilidade urbana, por diversas razões, sendo a verticalização uma de suas possibilidades. Nesse contexto, o objetivo deste trabalho é quantificar o impacto da verticalização no microclima e no conforto térmico na escala do pedestre, em função da geometria e do comportamento térmico dos componentes construtivos e dos acabamentos superficiais, partindo-se da hipótese de que esses elementos têm potencial para a mitigação do aquecimento urbano na microescala e para a melhoria das condições de conforto térmico do pedestre. O método é dedutivo, por meio de medições de campo em uma das áreas mais densamente construídas do município de São Paulo, e indutivo por meio da modelagem, calibração e simulação de cenários paramétricos no modelo ENVI-met 4.4.3. Os resultados mostraram que o geometria edificada interfere no microclima na escala do pedestre, principalmente no período diurno; a orientação das vias, o miolo da quadra, as diferenças de altura e a taxa de ocupação têm impactos que, se somados, podem aumentar ou diminuir a temperatura radiante média (TRM) em até 14°C e a temperatura equivalente percebida (TEP) em até 7,7°C. Com relação à envoltória dos edifícios, elas interferem não somente no período diurno como também no noturno, pela sua capacidade de armazenar mais ou menos calor. Acabamentos superficiais contribuem para o aumento da TRM durante o dia, no meio externo, ao refletir mais calor, quando claros, e ao aumentar a temperatura da superfície, quando escuros. Durante a noite, eles interferem menos na perda de calor. As diferenças na TRM e na TEP resultam do efeito combinado entre componentes construtivos e acabamentos superficiais, podendo chegar a 8,1°C na TRM e 4,3°C na TEP, durante o dia, e no período noturno, a no mínimo 3,9°C na TRM e 2°C na TEP. O efeito combinado da geometria, dos componentes construtivos e dos acabamentos superficiais pode provocar diferenças no período diurno de até 22,1°C na TRM e de 11,9°C na TEP, e noturno de, no mínimo 4,1°C na TRM e 2,7°C na TEP. Em síntese, a taxa de ocupação e a altura dos edifícios determinam parâmetros de sombreamento e ventilação que podem melhorar consideravelmente a sensação térmica no nível do pedestre. Os componentes construtivos são os elementos que interferem mais no aquecimento noturno do ambiente externo, mas interferem menos no período diurno. O acabamento superficial interfere no período diurno dentro e fora da edificação, mas tem menor interferência no período noturno. Acabamentos reflexivos provocam mais desconforto para o pedestre em espaços abertos, mas podem melhorar as condições térmicas dentro dos edifícios; já o acabamento escuro melhora as condições de conforto no ambiente externo, mas pode contribuir para o aquecimento interno nos edifícios.
Titre en anglais
The verticalization impact on urban microclimate and thermal comfort at the pedestrian scale: the role of buildings geometry and envelope.
Mots-clés en anglais
Albedo
Building coverage ratio
ENVI-met
Mean radiant temperature
Outdoor urban spaces
Resumé en anglais
With the increase in the world population living in cities, they play an important role both in mitigation and adaptation to climate changes at the micro-scale. In parallel, densification is understood as a key element for urban sustainability, for several reasons, with verticalization being one of its possibilities. In this context, the objective of this work is to quantify the verticalization impact in the microclimate and the pedestrian scale thermal comfort, depending on the geometry and thermal behavior of the building components and surface finishes, based on the hypothesis that these elements have potential to mitigate urban heating at the microscale and to improve pedestrian thermal comfort conditions. The method is deductive, through field measurements in one of the most densely built areas of Sao Paulo city, and inductive through the modeling, calibration, and simulation of parametric scenarios in the ENVI-met 4.4.3 model. The results showed that the building geometry interferes in the microclimate on the pedestrian scale, mainly during the day; the streets orientation, the courtyards, the height differences and the plot ratio have impacts that, if put together, can increase or decrease the mean radiant temperature (MRT) by up to 14 °C and the perceived equivalent temperature (TEP) up to 7.7 °C. Regarding the buildings envelope, it interferes not only during the day but also at night, due to its capacity to store more or less heat. Surface finishes contribute to MRT increase during the day at outdoors, by reflecting more heat, when white, and by increasing the surface temperature, when dark. During the night, they interfere less in heat loss. The differences in MRT and TEP result from the combined effect between construction components and surface finishes, which can reach 8.1 °C in MRT and 4.3 °C in TEP, during the day, and at night, at least 3,9 °C in MRT and 2 °C in TEP. The combined effect of geometry, construction components and surface finishes can cause differences in the daytime of up to 22.1 ° C in MRT and 11.9 ° C in TEP, and nighttime of at least 4.1 °C in MRT and 2.7 °C in TEP. In summary, the buildings coverage ratio and the buildings height determine shading and ventilation parameters that can considerably improve the thermal sensation at the pedestrian level. The building components are the elements that interfere more in the night heating of the external environment but interfere less in the daytime. The surface finish interferes in daytime inside and outside building but has less interference in nighttime. Reflective finishes cause more discomfort for pedestrians in open spaces but can improve thermal conditions inside buildings; the dark finish improves the comfort conditions in the external environment but can contribute to internal heating in buildings.
 
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Date de Publication
2021-04-06
 
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