O clima nas cidades em comparação com as zonas rurais é diferente em termos de temperatura, radiação e aerodinâmica, entre outros. Um elemento distintivo do topoclima de uma grande aglomeração é a ocorrência de um fenómeno climático único – as ilhas de calor urbanas.
O que é uma ilha de calor urbana?
A própria palavra “ilha” refere-se à imagem de isotermas concêntricas, cujos valores diminuem para a periferia de uma cidade. Desenhados numa planta da cidade, têm uma forma semelhante à de uma ilha rodeada por um “mar” de subúrbios mais frescos. Os mais quentes são geralmente os centros das cidades, que estão fortemente construídos, bem como as áreas de grandes instalações industriais.
As ilhas de calor urbanas são um dos fenómenos microclimáticos mais característicos que ocorrem nas áreas metropolitanas, onde a falta de superfícies biológicas activas responsáveis pela estabilização do equilíbrio térmico é substituída por edifícios densos e altos. A sua ocorrência é determinada através da análise da convecção térmica na cidade em relação às áreas não urbanas circundantes.
Os parâmetros básicos que definem as ilhas de calor urbanas são intensidade, alcance horizontal e vertical, e estrutura. As ilhas de alta intensidade são mais comuns no Verão, quando as diferenças de temperatura entre a cidade e os subúrbios são as maiores. A amplitude horizontal, por outro lado, depende dos edifícios. Do mesmo modo, a altura do edifício pode atingir várias centenas de metros, dependendo do tamanho da cidade e da zona industrial. Quanto à estrutura da ilha de calor, assemelha-se a um mosaico com centros de calor distintos separados por uma área de ar mais fresco. As ilhas de calor urbanas são identificadas através da medição das diferenças de temperatura do ar ou da superfície.
A energia térmica e a sua influência sobre o clima
Os efeitos negativos das ilhas de calor são sentidos pelos habitantes de grandes aglomerações de todo o mundo, tais como Nova Iorque, Montreal, Tóquio e Los Angeles. É nas grandes cidades que o stress térmico associado a ondas de calor, smog ou cortes de energia são sentidos com maior severidade.
O aspecto das ilhas é influenciado por materiais de construção que armazenam mais luz solar do que reflectem, entre outros. Isto deve-se ao baixo albedo de telhados escuros, concreto e asfalto. Nos dias de Verão, a temperatura da superfície de um edifício pode subir até 30°C mais alto do que nos edifícios da periferia, e os telhados de metal preto podem atingir até 85°C. As diferenças de temperatura nas aglomerações e mais além também são sentidas no ar. Durante o dia, as temperaturas podem ser até 3°C mais altas, e até 12°C à noite.
Mas a força de uma ilha de calor urbana não é influenciada apenas pelo material a partir do qual os edifícios são construídos. A geometria dos edifícios desempenha também um papel importante, o que infelizmente, na maioria das vezes, favorece a formação dos chamados desfiladeiros urbanos. Quanto mais altos e mais densamente dispostos forem os edifícios, menos é possível reflectir a energia, uma vez que uma grande parte é reabsorvida por ruas e fachadas. Além disso, a dimensão da cidade e a sua localização geográfica também afetam a intensidade das ilhas de calor. Por exemplo, se a cidade estiver localizada num vale, o fluxo de ar é obscurecido, e a ventilação é o que mais minimiza o risco de acumulação de reservas de calor.
Os fatores antropogénicos também são importantes. A energia produzida pela utilização de ar condicionado ou aquecimento provoca a acumulação de calor, um aumento da temperatura percebida no exterior, e um aumento dos custos operacionais. O aumento dos níveis de calor artificial também tem um efeito negativo no clima, por exemplo, através da emissão de poluentes perigosos e de um aumento do nível de radiação. As redes de ar condicionado com fugas são um bom exemplo, uma vez que podem emitir f-gases ou dióxido de carbono, por outras palavras – gases com efeito de estufa. Nas instalações de ar condicionado, actuam como um refrigerante, uma substância que transporta calor. O pó e os gases com efeito de estufa são libertados pela queima de carvão, que as centrais eléctricas utilizam para arrefecer as cidades no Verão. Além disso, emitem mais dióxido de enxofre e óxidos de azoto, que causam smog, o que é particularmente nocivo para as pessoas que sofrem de doenças respiratórias, idosos e crianças.
Como podemos tratar as ilhas de calor urbanas? Telhados COOL-R
A função da construção moderna é proteger o ambiente e melhorar a qualidade de vida dos futuros residentes, e assim eliminar os efeitos de fenomenos como as ilhas de calor urbanas. No contexto das condições técnicas dos edifícios existentes e das áreas de desenvolvimento limitado, um dos desafios mais importantes é a gestão das infra-estruturas atuais e emergentes.
Os pontos mais altos das áreas urbanas – os telhados – parecem ser um bom ponto de partida. As suas superfícies devem possuir propriedades de reflexão e emissão elevadas, para que possam evitar o superaquecimento e refletir eficazmente o calor absorvido. O COOL-R, que é um revestimento líquido altamente refletante e impermeável de telhados, é uma solução que combina estes dois factores. Minimiza a possibilidade de ocorrência de diferenças de temperatura elevadas. A superfície de um telhado COOL-R aquece apenas 3-5°C mais alto do que a temperatura ambiente. Além disso, os resultados da ASTM E1980-11 “Standard Practice for Calculating Solar Reflectance Index of Horizontal and Low-Sloped Opaque Surfaces” confirmam que reflecte aproximadamente 86% da luz solar, e o seu valor de emissividade é de 0,85 ± 0,03, o que significa que o material é capaz de reflectir a emissão de calor sob a forma de radiação infravermelha. Desta forma, os edifícios são também protegidos contra o superaquecimento, uma vez que o calor não é transmitido no interior. Portanto, os custos que normalmente seguem a utilização mais intensiva de refrigeradores, são reduzidos. Isto, por sua vez, leva a menos emissões de gases com efeito de estufa e poeiras.
Infelizmente, as superfícies frias não conseguem resolver completamente o problema das ilhas de calor. Grandes aglomerações requerem uma reconstrução de áreas verdes. Telhados verdes, jardins verticais e parques arrefecem a superfície e impedem o seu aquecimento. No entanto, em última análise, contrariar as ilhas de calor urbanas não é o desafio mais difícil que os urbanistas enfrentam, uma vez que tanto os telhados frios como os verdes são uma solução que pode ser implementada durante uma renovação de um edifício.
