Superfícies Frias
A composição dos materiais de paredes e coberturas define os ganhos de calor nas superfícies externas e também no interior de edifícios, mediante a intensidade de radiação solar de um local. O cuidado na especificação de materiais em novas obras, embasada no estudo das propriedades das superfícies receptoras pode reduzir a temperatura das mesmas, de acordo com o clima[33]. Para Lamberts (2018), a variação da cor das edificações do contexto urbano impacta a quantidade de radiação solar refletida, bem como a temperatura superficial, ou seja, potencialmente influenciam o balanço energético da edificação, alterando seu desempenho energético.
Além das edificações, a área urbana apresenta pavimentos compostos por materiais que submetidos à radiação solar apresentam altas temperaturas superficiais. A substituição ou tratamento de superfícies já existentes por elementos que proporcionam melhores propriedades da reflexão solar incidente e, consequentemente diminuem a temperatura superficial dessas áreas, vem sendo considerada uma atitude estratégica na mitigação de ilhas de calor urbanas. Materiais que apresentam propriedades de elevada refletância solar incidente e alta emitância (eficiência com que uma superfície se resfria quando emite radiação térmica) são classificados como materiais “frios”. O valor da emitância é expresso por um número que pode variar de 0 a 1, ou 0% a 100%. Materiais metálicos, por exemplo, apresentam baixa emissividade. Já os cimentícios, possuem valor acima de 0.85 (85%). Segundo Ikematsu, apud Silva (2017), é possível formular tintas com essas características utilizando a mesma matriz de uma tinta convencional acrílica, incorporando pigmentos cerâmicos frios, que concedem à tinta maior capacidade refletiva no infravermelho próximo.
Uma das estratégias de mitigação relacionada à pavimentos consiste na pintura de asfaltos com tinta branca composta por pigmentos à base de dióxido de Titânio. Segundo SILVA (2017), o elevado teor desse componente químico é o que proporciona a elevada capacidade refletiva desses pigmentos. Superfícies de alto albedo refletem a luz solar e ficam significativamente mais frescas, com isso o pavimento assim tratado apresenta menor temperatura superficial, o que também colabora para a sobrevivência da vegetação urbana. A Figura 33 mostra uma tentativa recente de diminuição da temperatura superficial de áreas pavimentadas do bairro de Canoga Park, em Los Angeles, que corresponde à pintura do asfalto de branco.
A cidade de Sydney está testando um pavimento de cor mais clara em Myrtle Street, entre as ruas Abercrombie e Smithers, em Chippendale, como parte de uma investigação sobre formas de reduzir as temperaturas nas áreas urbanas (ver Figura 34). Sistemas de monitoramento foram instalados em Chippendale e Redfern.
Os pólos contêm um medidor de temperatura e umidade, e um deles tem um piranômetro, instrumento capaz de medir a radiação solar em uma superfície. A cidade pretende medir o efeito da solução implantada, visando obter resultados que poderão ser úteis para torna-la um lugar mais confortável parra se viver.
Figura 33 - Aplicação de tinta branca no asfalto em Los Angeles
Fonte: https://www.nytimes.com/2017/07/07/us/california-today-cool-pavements-la.html
Figura 34 - Pavimento de cor mais clara em Sydney
A literatura apresenta também soluções como o pavimento permeável, que apresenta poros ou aberturas capazes de permitir a absorção das águas pluviais pelo subsolo adjacente. No caso de solos de drenagem mais difícil, alguns tipos podem ser associados a sistemas de drenagem subsuperficiais. A Figura 35 mostra alguns tipos indicados pela Prefeitura de Chicago, nos EUA, como blocos, concreto e asfalto permeáveis.
Figura 35 - Pavimentos permeáveis
Fonte: https://www.cityofchicago.org/content/dam/city/depts/cdot/Green_Alley_Handbook_2010.pdf
A prefeitura da cidade de Chicago já substituiu pavimentos antigos por outros com maiores propriedades de reflexão da radiação solar incidente, como meio para diminuir os efeitos das ilhas de calor (ver Figura 36).
Figura 36 - Exemplo de pisos frios
Fonte: https://www.cityofchicago.org/content/dam/city/depts/cdot/Green_Alley_Handbook_2010.pdf
Esses pisos podem ser compostos por blocos pré-moldados ou placas, assim classificados por apresentarem propriedades de reflexão da radiação solar incidente e de drenagem das águas pluviais. Como exemplos, ver a Figura 37 e a Figura 38, que representam elementos com índice de refletância solar (SRI) > que 29, indicado pelo fabricante como adequado para promover a diminuição do efeito ilhas de calor e capazes de permitir a passagem da água da chuva na própria peça, resultando em 100% de permeabilidade do índice pluviométrico.
Figura 37 - Bloco permeável
Fonte: http://www.rhinopisos.com.br
Figura 38 - Placa drenante
Fonte: http://www.rhinopisos.com.br
Em 2008 o Governo Metropolitano de Tókyo realizou um experimento no qual foram instalados quatro quilômetros de pavimentos permeáveis e os resultados mostraram que esse tipo de pavimento resfriou a temperatura da superfície da estrada em cerca de 10ºC[34]. No final de março de 2017, o GMT instalou 106 Km de pavimentos reflexivos e pavimentos com retenção de água para mitigar o aumento da temperatura da superfície durante o dia[35].
Telhados e coberturas também podem ser construídos por elementos constituídos de cores claras, pintados de branco ou com outras cores, cujas composições apresentam micropigmentos capazes de promover alta reflexão da radiação solar infravermelha (ver Figura 39). Segundo Santamouris et al (2007) apud Sato et al (2013), a utilização de tintas coloridas com alta refletância solar na região do infravermelho próximo[36] é uma técnica eficaz, de baixo custo e fácil de usar, além de permitir uma variedade maior de cores atendendo às exigências estéticas.
Figura 39 - Superfícies frias coloridas
Fonte: https://docs.wixstatic.com/ugd/bc8aa5_de42dbeccfe44fa38195bcc45274bd6a.pdf
Um pesquisador do Centro Nacional de Pesquisa Atmosférica de Boulder, Colorado, Keith Oleson, descobriu que, se todos os telhados das grandes cidades em todo o mundo fossem pintados de branco, a refletividade aumentaria de 32% para 90% e com isso a ICU diminuiria em um terço. No entanto, o mesmo cientista alerta que mitigar a ICU, melhorando a refletividade, não seria suficiente para superar a mudança climática. Mesmo que todos os telhados e calçadas da cidade fossem pintados de branco, o efeito poderia ser adiado em 11 anos.[37]
A Figura 40 apresenta um telhado branco, uma iniciativa de Melbourne, na Austrália.
Figura 40 - Superfícies frias em Melbourne - Telhado branco
Fonte: http://www.melbourne.vic.gov.au/building-and-development/sustainable-building/Pages/Cool-roofs.aspx
As cidades que apresentam ICU, são constituídas por uma infinidade de ruas e telhados compostos por materiais de baixo albedo, por isso o emprego de superfícies frias nessas áreas é potencialmente importante no combate às altas temperaturas. Akbari e Matthews (2012) apud Marinoski et.al. (2013), considerando a questão do consumo de energia, poluição e temperatura de regiões urbanas, o emprego de componentes construtivos considerados frios deveria estar entre as primeiras técnicas de geoengenharia contra o aquecimento global.
Simulações computacionais, que consideram dados como WWR das fachadas, pé-direito, absorbância de paredes e coberturas, entre outros, podem ajudar a verificar a eficiência do emprego de superfícies frias em novos projetos. Lamberts (2018), afirma que a eficiência das superfícies frias depende do clima e das características da edificação analisada e de como é usada.
Existem algumas organizações no mundo estudando, criteriosamente, a possibilidade do emprego de superfícies frias, e outras disseminando a utilização, são elas: Cool Roof Rating Council, Energy Technologies Area, Energy Star, Heat Island Group (Lawrence Berkeley National Laboratory), NYC CoolRoofs e mais recentemente, no Brasil, o Consórcio Brasileiro de Superfícies Frias.
O NYC CoolRoofs, por exemplo, é um programa na cidade de Nova York criado em 2009, que fornece treinamento e cobre os telhados da cidade com revestimento reflexivo branco com o intuito de reduzir o consumo de energia e mitigar o efeito de ilha de calor urbana. A iniciativa já cobriu mais de 6,6 milhões de pés quadrados, contribuindo para reduzir os custos de refrigeração e evitando emissões estimadas de 3.315 toneladas métricas de dióxido de carbono equivalente (tCO2e) na cidade[38].
O que vem sendo bastante discutido é a durabilidade das propriedades de refletância das coberturas “frias”, visto que, essas superfícies, ficam expostas à ação do intemperismo natural e com o passar
do tempo acabam sendo significativamente comprometidas pela ocorrência de sujidade. A presença de poluição atmosférica e a formação de diversas espécies de fungos (deterioração microbiológica), diminuem o desempenho térmico desejado na implantação dessas soluções. Desta forma, é necessário que haja uma manutenção frequente, como nova pintura e limpeza das superfícies.
Uma outra opção a ser considerada, com redução da temperatura diurna semelhante aos efeitos dos telhados brancos, consiste na aplicação de painéis solares nas superfícies dos telhados. De acordo com um estudo conduzido por cientistas da Universidade de New South Wales, painéis solares instalados em Sydney podem reduzir a temperatura no verão em até 10C. A aplicação dos painéis, além do propósito original, de geração de energia elétrica de baixo carbono, pode funcionar como um coadjuvante na redução de temperatura.[39]
