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Murilo Cruciol Barbosa
Universidade Estadual Paulista "Júlio de Mesquita Filho"
JARDINS VERTICAIS: INFLUÊNCIA TÉRMICA AO NÍVEL DO PEDESTRE
Luiza Sobhie Muñoz
Universidade Estadual Paulista "Júlio de Mesquita Filho"
Ana Carolina dos Santos
Universidade Estadual Paulista "Júlio de Mesquita Filho"
Maria Solange Gurgel de Castro Fontes
Universidade Estadual Paulista "Júlio de Mesquita Filho"
João Roberto Gomes de Faria
Universidade Estadual Paulista "Júlio de Mesquita Filho"
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º CONGRESSO LUSO-BRASILEIRO PARA O PLANEAMENTO URBANO,
REGIONAL, INTEGRADO E SUSTENTÁVEL (PLURIS 2018) Cidades e Territórios - Desenvolvimento, atratividade e novos desafios
Coimbra – Portugal, 24, 25 e 26 de outubro de 2018
JARDINS VERTICAIS: INFLUÊNCIA TÉRMICA AO NÍVEL DO PEDESTRE
M. Cruciol Barbosa, L. S. Muñoz, A. C. Santos, M. S. G. C. Fontes, J. R. G. Faria
RESUMO
Pesquisas demonstram que os jardins verticais trazem benefícios térmicos em seu entorno
imediato, interno ou externo, reduzindo efeitos negativos da urbanização. Para identificar o
efeito térmico dos jardins verticais ao nível do pedestre, este trabalho, do tipo exploratório,
objetivou identificar a influência térmica de um jardim vertical em seu entorno externo
imediato. Para isso, realizou-se um monitoramento de variáveis microclimáticas em frente
a duas parcelas amostrais, com e sem jardim do tipo parede viva, em uma fachada sudeste
em Bauru-SP, Brasil, em um dia de condições de tempo quente. Os resultados
demonstraram a influência do jardim vertical na redução dos valores de temperatura do ar
(até 2,5 ºC) e de temperatura radiante média do entorno próximo (até 7,4 ºC), além da
temperatura superficial (até 21,5 ºC). Esses dados evidenciam a importância dessa
tipologia de infraestrutura verde para a qualidade térmica ao nível do pedestre.
1 INTRODUÇÃO
A implantação de infraestruturas verdes no meio urbano é uma das alternativas possíveis
para se reverterem os efeitos negativos da urbanização, como altas temperaturas, ao
atenuar a temperatura do ar e melhorar a qualidade de vida das cidades. Telhados verdes e
jardins verticais são exemplos dessas infraestruturas, que podem se unir a diferentes
tecnologias de revestimentos, contribuindo para suprir a carência de espaços urbanos sem
vegetação (Wong et al., 2010).
Jardins verticais ou paredes biológicas são estruturas vegetativas verticais que podem ou
não ser fixadas às paredes da edificação, seja externa ou internamente. De acordo com a
estrutura usada e o tipo de vegetação, os jardins verticais podem ser denominados paredes
vivas (living wall) ou fachadas verdes. As paredes vivas costumam ter estruturas mais
complexas, podendo ser fixadas à parede de diversas maneiras e necessitam de uma
barreira impermeável para que a umidade do jardim não afete a parede por trás de sua
estrutura (Fernández-Cañero et al., 2012).
Dentre os benefícios trazidos por estas estruturas para o ambiente urbano, a diminuição dos
efeitos da ilha de calor, graças à diminuição do albedo urbano e aos processos realizados
pela vegetação como o sombreamento e a evapotranspiração, que resfriam o seu entorno, é
um dos destaques (Peck et al., 1999; Johnston e Newton, 2004; Sharp et al., 2008; Wong et
al., 2010; Pérez-Urrestarazu et al., 2016).
Fernández-Cañero et al., (2012), Tan et al., (2014) e Djedjig et al. (2013) realizaram
pesquisas para quantificar quais tipos e em qual proporção a implantação dos jardins
verticais podem auxiliar na melhoria microclimática do meio urbano e também de
ambientes internos. A eficiência dessas infraestruturas é testada a partir de levantamentos
microclimáticos das variáveis temperatura do ar, temperatura superficial, umidade do ar e
temperatura radiante média (Trm). Charoenkit e Yiemwattana (2017) relacionam essa
eficiência também à densidade foliar e ao tamanho da folha.
Fernández-Cañero et al. (2012) mostraram uma melhoria de 15% da umidade do ar
próxima à parede viva dentro de um ambiente interno. Tan et al. (2014) realizaram
medições de temperaturas em duas situações diferentes, a primeira com dois jardins
instalados e a segunda medição após a retirada de um deles. O estudo mostrou um aumento
de 3,8 ºC na temperatura superficial interna após a retirada do jardim, um aumento de
6,7 ºC na temperatura superficial externa e 12,9 ºC na temperatura radiante média (Trm)
em frente à parede onde o jardim havia sido retirado. Djedjig et al. (2013) estudaram
cânions urbanos com jardins verticais e os compararam com vias sem esses elementos, e
identificou um aumento de 5% a 8% na umidade relativa do ar após sua instalação. O
mesmo experimento mostrou que os jardins verticais têm a capacidade de reduzir em até
um terço o aquecimento destes cânions urbanos e proporcionam uma redução de 4 ºC na
temperatura radiante média (Trm), aspecto que contribui para um maior conforto térmico
destas vias.
Vale ressaltar que a maioria dos estudos sobre jardins verticais procura compreender o
efeito destes sobre o edifício e seu ambiente interno. No entanto, poucos trabalhos
abordam a influência de jardins verticais em seu entorno externo, como os estudos
desenvolvidos por Djedjig et al. (2013) e Tan et al. (2014). Estes trabalhos são os únicos
encontrados na revisão bibliográfica que monitoraram a (Trm), variável significante para o
conforto térmico, seja interno ou externamente às edificações (Tan et al., 2014).
Neste contexto, este trabalho, de natureza exploratória, buscou compreender se há
influência térmica de uma parede viva em seu entorno imediato, ao nível do pedestre, em
uma cidade de clima tropical.
2 MATERIAIS E MÉTODOS
O estudo foi conduzido em duas parcelas de uma fachada lateral sudeste sem obstruções de
uma edificação: a primeira contém um jardim vertical do tipo parede viva e a segunda uma
parede nua pintada na cor preta (Figura 1). A fachada estudada está localizada em uma área
de comércio consolidado, com grande fluxo de pedestres, em Bauru (Lat. 22°18’54” S,
Long. 49°03’39” O e altitude média de 530 m), cidade do interior paulista (Figura 2),
caracterizada por clima Aw segundo classificação de Köppen (CEPAGRI, 2016), com
temperatura média anual de 21,1 ºC.
Figura 1 Design experimental. Do lado esquerdo está a parcela de parede nua e do direito, a com
jardim vertical. Fonte: Autores, 2018.
Figura 2 Localização da área de estudo. Fonte: Imagem adaptada de IBGE, 2015.
A parede viva analisada já estava construída, o que permitiu que este estudo de caso fosse
realizado sem a necessidade de construção experimental prévia. Sua estrutura foi feita em
blocos cerâmicos fixados e rejuntados com argamassa ACIII, impermeabilizados,
rebocados e pintados de preto. A parede viva conta com sistema de irrigação acionado duas
vezes ao dia (manhã e no início da noite) para manutenção das plantas. As espécies
vegetais utilizadas foram aspargo pendente (Asparagus falcatus L.), cróton (Codiaeum
variegatum L.), lambari (Tradescantia zebrina Heynh) e barba de serpente verde
(Ophiopogon jaburan Sieb.) (Lorenzi e Souza, 2008), que permitem uma densa cobertura
vegetal.
Para identificar o efeito térmico do jardim vertical foi realizado um monitoramento de
variáveis microclimáticas: temperatura do ar e globo, a distâncias horizontais de 0,50 m e
1,0 m, com sensores localizados a uma altura de 1,10 m; temperatura superficial, através de
imagens térmicas a uma distância de 5,0 m, a cada 30 minutos. Esse monitoramento
ocorreu no dia 13 de dezembro de 2017, caracterizado por condições de tempo quente e
com céu aberto e ensolarado, durante o período das 08 h às 18 h. Além disso, dados da
estação meteorológica do Instituto Nacional de Meteorologia (INMET) foram consultados
para caracterização climática do dia de monitoramento. Os dados dos instrumentos de
medição podem ser observados na Tabela 1.
Tabela 1 Variáveis monitoradas e equipamentos.
Variável Equipamento Temperatura do ar e
Temperatura de globo
Datalogger com 2 sensores de temperatura (Modelo HOBO H8 PRO
Series). Faixa de temperatura: -40 ºC - +100 ºC. Precisão do tempo: aprox:
±1 min/semana (±100 ppm a +20 ºC). Para a temperatura do ar foi usado o
sensor interno. Para a temperatura de globo foi usado o sensor externo com
um globo cinza (Ø 40 mm; emissividade 0,9).
Temperatura superficial Câmera Térmica Flir E6 (Faixa de temperatura -20 a 250°C, Precisão: ±2%
ou 2 °C. Modos de medição: 3 modos, Ponto (central); área (min/máx.);
isoterma (acima/abaixo).
As variáveis monitoradas são diretamente influenciadas pela incidência solar direta; por
isso, ao longo do dia foi registrado o caminho solar na fachada monitorada, o que permitiu
verificar que o período de insolação foi das 07 h 30 min até às 13 h 30 min. Além disso, é
importante destacar que os equipamentos utilizados à distância de 0,50 m para o
monitoramento das variáveis microclimáticas (temperatura do ar e globo) apresentaram
defeito e não fizeram registros durante o período das 08 h às 10 h.
2.1 Temperatura Radiante Média (Trm)
A temperatura radiante média a 0,50 m e 1,0 m de distância da parede nua e do jardim
vertical foi calculada a partir da equação (1).
15,273TaTgD
v101,115,273TaTrm
25,0
4,0
6,084
(1)
Onde:
Emissividade do globo ε = 0,95;
Diâmetro do globo D = 0,038 m;
Coeficiente de convecção médio do globo = 1,1 x 108 x v
0.6 (Nikolopoulou et al., 1999);
A partir dos dados de INMET (2018), verificou-se que a velocidade do vento no período
foi constantemente baixa, de forma que se adotou v = 0,1 m/s.
2.2 Temperatura Superficial (Ts)
Para a medição de temperatura superficial foi utilizada a câmera térmica modelo Flir E6.
Para sua calibragem foram considerados os valores de emissividade de 0,94 para vegetação
e 0,98 para a cor preta, segundo Çengel e Ghajar (2012). Após o término do
monitoramento, as fotos foram tratadas no programa Flir Tools. Em cada foto foi
delimitada uma área de temperatura de tamanho 0,80 x 0,80 m, na qual se registrou as
temperaturas superficiais máxima, mínima e média.
3 RESULTADOS E DISCUSSÕES
No período de medições, as temperaturas do ar variaram de 17,5 a 30,8 ºC (INMET, 2018),
dentro dos valores históricos para o mês de dezembro, cuja variação média é 17 a 32 ºC,
segundo dados do Instituto de Pesquisas Meteorológicas (IPMet, 2018).
3.1 Temperatura do ar (Tar)
A Figura 3 mostra o comportamento da temperatura do ar a 0,50 m e 1,0 m de distância do
jardim vertical e da parede nua. Pode-se perceber que já existe uma diferença logo no
início do dia a 1,0 m e, a partir de então, as temperaturas em frente ao jardim vertical estão
sempre mais baixas que as temperaturas em frente à parede nua, independentemente da
distância.
Figura 3 Temperaturas do ar a 0,50m e 1,0m de distância das parcelas monitoradas.
Os picos de temperatura do ar em frente às parcelas foram registrados às 14 h 30 min. Em
frente à parede nua as temperaturas máximas foram de 34,8 ºC a 0,50 m e de 35,3 ºC a
1,0 m, enquanto nos pontos em frente ao jardim, as máximas chegaram a 33,6 ºC a 0,50 m
e 34 ºC a 1,0 m. Percebe-se que o pico de temperatura do ar aconteceu após o período de
incidência solar direta no local; porém, as diferenças máximas entre as parcelas foram
anteriores, às 12 h 30 min. Os pontos a 0,50 m mostraram uma diferença máxima entre si
de 2,5 ºC (Figura 4), enquanto que a 1,0 m chegou a 2,1 ºC. A diferença de temperatura do
ar entre as parcelas é em média 1,4 ± 0,6 ºC a 0,50 m de distância e 1,3 ± 0,5 ºC a 1,0 m,
mais baixo em frente ao jardim vertical.
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C)
Horário de medição (h)
Temp. ambiente
s/jardim Tar0,5
c/jardim Tar0,5
s/jardim Tar1,0
c/jardim Tar1,0
Figura 4 Diferenças dos valores de temperatura do ar entre os pontos de medição nas parcelas de
parede nua e de jardim, e entre os pontos em frente ao jardim.
Estes valores concordam com os resultados obtido por Djedjig et al. (2013) e Tan et al.
(2014). Djedjig et al. (2013) estudaram o efeito dos jardins verticais em cânions urbanos
através de modelos em pequena escala e encontraram uma diferença de 1,5 ºC na
temperatura do ar entre vias com edificações revestidas com jardins verticais e vias sem os
jardins. Além disso, o estudo traz um padrão também observado no presente artigo (Figura
3). As temperaturas do ar em frente às parcelas monitoradas foram maiores em relação às
temperaturas registradas pela estação meteorológica até às 16 h, com diferença horária
máxima de 10,7 ºC, às 11 h a 0,50 m da parede nua, e de 8,9 ºC, às 11 h a 1,0 m do jardim
vertical. Ainda de acordo com os mesmos autores, esse fato ocorre em função do efeito de
retenção da radiação pelas vias, paredes e edificações, o que aumenta a quantidade de calor
graças à troca convectiva que aquece o ar das vias. Entretanto, mesmo com valores
maiores, a diferença de temperatura a 1,0 m em frente ao jardim ainda é, em média, 0,8 ºC
menor, com um máximo de 2,3 ºC, o que demonstra a influência do jardim no
amortecimento desta variável.
Por meio da avaliação da influência dos jardins verticais em seu entorno imediato através
da temperatura do ar e temperatura radiante média, Tan et al. (2014) encontraram uma
diferença máxima na temperatura do ar de 1,1 ºC entre parede nua e duas parcelas de
jardim vertical e de 1,5 ºC entre a parede nua e uma parcela de jardim vertical. Ao longo
do perfil térmico diário de cada parcela pode-se perceber que ambas possuem uma
variação de temperaturas muito baixa entre os pontos de medição. Em frente ao jardim as
temperaturas do ar foram mais baixas a 1,0 m, porém diferem em média 0,3 ºC entre os
pontos, com diferença entre as máximas de 0,4 ºC. Perini et al. (2011) também
encontraram este padrão de temperaturas em um estudo de caso na Holanda, no qual a
0,1 m a temperatura era, em média, 0,2 ºC maior que a 1,0 m do jardim e 0,9 ºC maior
comparando as máximas.
3.2 Temperatura Radiante Média (Trm)
A análise da Trm evidenciou que os maiores valores ocorreram próximos às parcelas,
enquanto que a 1,0 m do jardim foram registradas as menores Trm do período (Figura 5).
Estas diferenças são mais destacadas enquanto ocorre incidência solar direta, ou seja, até às
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med
içã
o (
ºC)
Horário de medição (h)
ΔT 0,5m
ΔT 1,0m
ΔT jardim
13 h 30 min. No período da tarde, houve uma inversão rápida de valores e a Trm foi maior
em frente ao jardim.
Figura 5 Temperatura radiante média nos quatro pontos de medição a diferentes distâncias.
A 0,50 m as Trm variaram de 29,1 a 46,4 ºC e de 29,1 a 42,5 ºC para a parede nua e para o
jardim vertical, respectivamente. Em frente à parede nua houve as maiores Trm com uma
diferença máxima do jardim vertical em até 7,4 ºC a 0,50 m e 2,9 ºC a 1,0 m. A partir das
14 h, os valores entre os pontos se aproximam e variam muito pouco entre eles, em média
0,7 ºC a 0,50 m e 0,5 ºC a 1,0 m, sendo 16 h o horário de maior diferença, de 1,7 ºC entre
os pontos a 0,50 m e 0,9 ºC a 1,0 m. A diferença média entre os pontos a 0,50 m é de
1,4 ± 1,9 ºC.
Todos os pontos tiveram os picos de temperatura às 13 h. Neste horário, a 0,50 m houve
uma diferença de 3,9 ºC entre a parede nua e o jardim vertical. É interessante perceber que
no horário anterior ao pico máximo observa-se uma acentuada queda da Trm devido à
nebulosidade; porém, exatamente nesta queda registra-se a maior diferença de
temperaturas entre os pontos a 0,50 m no valor de 7,4 ºC (Figura 6). A parede nua teve
registros de 43,5 ºC, 40,5 ºC e pico de 46,4 ºC, enquanto o jardim registrou 41,7 ºC, 33,1
ºC e pico de 42,5 ºC nos horários 12 h, 12 h 30 min e 13 h, respectivamente. Este
comportamento pode ser explicado pela quantidade de radiação irradiada e refletida pelo
ambiente do entorno e pela abóbada celeste. É possível perceber que, mesmo sem a
incidência direta da radiação solar, por um curto período de tempo, o ambiente urbano
emite e reflete calor na escala do pedestre e, com a vegetação, esta troca de calor é
amortecida.
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(ºC
)
Horário de medição (h)
Trm 0,50m s/jardim
Trm 0,50m c/jardim
Trm 1,0m s/jardim
Trm 1,0m c/jardim
Figura 6 Diferenças dos valores de Trm entre os pontos de medição entre as parcelas de parede nua e
de jardim, e entre os pontos em frente ao jardim.
As menores Trm foram registradas no ponto a 1,0 m de distância do jardim. O pico
também ocorreu às 13 h, num valor de 40,8 ºC, sendo 0,7 ºC mais baixo que o ponto a 1,0
m da parede nua. A diferença média de Trm entre os pontos a 1,0 m das parcelas foi de 0,8
± 0,7 ºC. A variação foi de 14,3 ºC e 14,8 ºC para a parede nua e para o jardim,
respectivamente. O ponto a 1,0 m da parede nua registrou as maiores Trm no final do dia,
das 16 h 30 min às 18 h.
A Figura 6 mostra o perfil de diferenças de Trm entre as parcelas e entre os pontos em
frente ao jardim. Há maior diferença de temperatura entre as parcelas a 0,50 m com um
valor médio de 1,4 ± 1,9 ºC, enquanto a 1,0 m a diferença média é de 0,8 ± 0,7 ºC. Estes
valores demonstram que quanto mais perto do jardim, mais a Trm é amortecida em relação
à parede nua, com uma diferença máxima de 7,4 ºC entre as parcelas.
Ao longo dos pontos medidos em frente ao jardim há uma diferença significativa da Trm
até o horário que ocorre incidência solar direta, ou seja, até às 13 h 30 min com o ponto a
0,50 m registrando as maiores temperaturas. Porém, às 12 h 30 min registrou-se a maior
diferença entre os pontos com um valor de 3,3 ºC menor mais próximo do jardim e, após as
13 h 30 min as diferenças diminuem, sendo em média 0,4 ºC. No estudo de Tan et al.
(2014), descrito anteriormente, foram registrados aumentos na Trm de 12,7 ºC em frente à
parede viva e de 12,9 ºC em frente à parede de concreto; além disso, este aumento foi mais
significativo até 1,0m de distância da parede, com maiores diferenças a 0,5 m. Em
distâncias maiores, o intervalo de variação é de 1,9 ºC a 6,4 ºC. Esses valores estão de
acordo em magnitude, portanto, com os do presente estudo.
3.3 Temperatura Superficial (Ts)
A Figura 7 mostra exemplos de imagens térmicas das superfícies e a Figura 8 mostra o
perfil térmico registrado.
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ºC)
Horário de medição (h)
ΔT 0,5m
ΔT 1,0m
ΔT jardim
Figura 7 Imagens termográficas mostrando picos de temperatura superficial às 11h no jardim vertical
(esquerda) e na parede nua (direita). Fonte: Autores, 2018.
Figura 8 Perfil térmico das temperaturas superficiais médias e diferença média horária entre as
parcelas.
As temperaturas superficiais da parede nua variaram de 31,9 ºC a 51,9 ºC, ou seja, houve
uma variação térmica de até 20 ºC no período monitorado, com valor máximo às 11 h
30 min. A temperatura média da parede foi de 41,4 ºC, o que evidencia a grande
capacidade de absorção térmica devido à cor preta. Ao mesmo tempo, o jardim vertical
registrou temperaturas bem menores, que oscilaram entre 16,9 ºC a 37,3 ºC, com amplitude
de 20,4 ºC ao longo do período monitorado e pico de temperatura também no mesmo
horário do da parede nua, às 11 h 30 min. A temperatura superficial média do jardim foi de
28,4 ºC, ou seja, 13 ºC menor que a parede nua e, mesmo com uma variação maior, tende a
conservar a temperatura em torno dos 27 a 28 ºC. Às 11 h o jardim vertical estava 21,5 ºC
mais frio que a parede nua. Esses valores estão de acordo com os encontrados por
Razzagmanesh e Razzagmanesh (2017) (diferenças médias de 14,9 °C e máximas de 20,2
°C), mas maiores que as por Charoenkit e Yiemwattana (2017) (2,6 a 7,2 ºC).
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up
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cia
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édia
(ºC
)
Horário de medição (h)
Ts s/ jardim
Ts c/ jardim
ΔT Média
A cor da folhagem também é um aspecto que influencia as temperaturas superficiais. Na
Figura 9 é possível perceber o ponto de maior temperatura no jardim onde a vegetação é o
lambari, herbácea de coloração arroxeada e mais escura que as demais, que atingiu valor de
6,2 ºC maior que as demais folhagens. Além disso, a temperatura na superfície varia ao
longo da cobertura vegetal. Victorero et al. (2015) também analisaram a temperatura
superficial por meio de imagens termográficas e identificaram a mesma situação. Os
autores encontraram diferenças de até 29 ºC na superfície de um jardim vertical e
confirmam que essa diferença é em função da densidade da cobertura vegetal e, assim,
quanto maior a cobertura, menor é a temperatura. Além disso, ao comparar com parede
metálica sem jardim, chegaram a uma diferença de até 30 ºC.
Figura 9 Imagem digital sobreposta com a área de temperatura às 13h. O triângulo vermelho aponta a
maior temperatura superficial.
4 CONCLUSÃO
O presente estudo exploratório sobre o efeito térmico de um jardim vertical, ao nível do
pedestre, demostrou uma influência clara dessa tipologia de infraestrutura verde na
amenização térmica do seu entorno imediato. Essa influência foi demonstrada a partir da
comparação de registros microclimáticos em frente ao jardim e a uma parede nua, e os
resultados reforçaram o papel amenizador microclimático dos jardins verticais ao nível do
pedestre. O melhor comportamento térmico em frente ao jardim é devido à vegetação
absorver parte da radiação incidente para a sua manutenção fisiológica, o que contribui
para a diminuição da quantidade de calor irradiado e refletido para o ambiente.
Além da absorção, a vegetação contribui com o mecanismo de transpiração e também
provê sombreamento, o que levou a uma diminuição da temperatura superficial do jardim
(21,5 ºC). A cor da vegetação também influenciou na temperatura superficial, pois foi
registrado um valor maior para as folhagens mais arroxeadas. Isso destaca que a cor
representada na diversidade vegetal é um aspecto importante no momento de projetar um
jardim vertical em áreas de maior insolação, pois pode aumentar ou diminuir a temperatura
superficial do jardim e, consequentemente, seu desempenho térmico.
Através deste trabalho, ficou claro que existe uma influência positiva do jardim vertical em
seu entorno imediato, ao nível do pedestre. No entanto, para um estudo mais detalhado dos
reais efeitos térmicos, sugerem-se campanhas de monitoramento mais prolongadas, que
permitirão identificar padrões e abrangência dos efeitos observados.
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