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COLÉGIO ESTADUAL ERICH WALTER HEINE. Dissertação de mestrado apresentada ao. Programa de Pós-Graduação de Ciência e. Tecnologia Ambiental (PPGCTA) da UEZO.
Tipologia: Notas de estudo
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Rio de Janeiro 2021
Dissertação de mestrado apresentada ao Programa de Pós-Graduação de Ciência e Tecnologia Ambiental (PPGCTA) da UEZO como parte dos requisitos para a obtenção do grau de Mestre em Ciência e Tecnologia Ambiental. Orientadora: Profa. Rosana da Paz Ferreira, DSc. Área de Concentração: Educação ambiental. Rio de Janeiro 2021
Dedico este trabalho, à minha família ... e também, às pessoas que passaram por minha vida e que, de uma forma ou de outra, deixaram suas marcas.
A preocupação com os impactos ambientais está cada vez mais presente na Arquitetura e planejamento de construções, o que pode ser percebido no desenvolvimento de tecnologias que amenizem os danos causados pela construção e manutenção das edificações. A cobertura verde é uma forma de compensar a degeneração sofrida pela natureza. Mediante isso, este trabalho apresenta uma revisão bibliográfica sobre o conceito da tecnologia de telhado verde, os tipos de técnicas de implantação a fim de mostrar a técnica como uma prática sustentável que serve como alternativa para melhorar a qualidade de vida de toda a população em volta da estrutura, recuperando e preservando, de forma criativa, o espaço verde no meio urbano. O trabalho objetivou: (i) apresentar uma revisão bibliográfica do conceito de telhado verde; (ii) realizar comparações partir de um estudo de caso comparar as temperaturas obtidas no ambiente com telhado verde e as do bairro onde se encontra o telhado; (iii) avaliar a contribuição desta técnica para a sustentabilidade do ambiente urbano, sendo uma opção de área verde na zona urbana e para melhoria da qualidade de vida dos seus usuários; e (iv) elaborar um guia para a construção de telhado verde. Para isso, o Colégio Estadual Erich Walter Heine, situado em Santa Cruz, bairro do município do Rio de Janeiro foi escolhido para estudo de caso. Foi feita a comparação de temperaturas do ambiente com telhado verde e a temperatura do bairro onde se encontra o telhado. As medições ocorreram no ambiente escolar no período de agosto de 2019 a fevereiro de 2020, sempre no período da manhã, entre 8:00-10:00 horas. A temperatura do bairro foi obtida através do site da AccuWeather. As diferenças de temperatura foram de até aproximadamente 30% menores no ambiente com telhado verde em relação à temperatura mínima prevista para o dia. A inclusão da vegetação através do uso de telhados verdes, usando diferentes tipos de vegetações, é especialmente importante para manter o ambiente urbano fresco, uma vez que os edifícios, as ruas e outras infraestruturas aumentam a absorção de calor, o que resulta na formação de ilhas de calor urbanas. Por meio do desenvolvimento do presente estudo, é possível observar que o telhado verde neste estudo pode contribuir na melhoria da qualidade de vida, já que as temperaturas mensuradas no ambiente da escola com telhado verde se demostraram mais amenas em comparação as previstas para o bairro no qual está localizada a escola, mostrando sua importância na dissipação de ilhas de calor e melhoria do ambiente. Palavras–chave: Telhado verde. Zona urbana. Temperatura ambiente. Qualidade de vida.
ABSTRACT The concern with environmental impacts is increasingly present in architecture and construction planning, which can be seen in the development of technologies that mitigate the damage caused by the construction and maintenance of buildings. The green cover is a way to compensate for the degeneration suffered by nature. Therefore, this work presents a bibliographic review on the concept of green roof technology, the types of implantation techniques in order to show the technique as a sustainable practice that serves as an alternative to improve the quality of life of the entire population around of the structure, creatively recovering and preserving the green space in the urban environment. The work aimed to: (i) present a bibliographic review of the concept of green roof; (ii) make comparisons based on a case study comparing the temperatures obtained in the environment with a green roof and those of the neighborhood where the roof is located; (iii) evaluate the contribution of this technique to the sustainability of the urban environment, being an option for a green area in the urban area and for improving the quality of life of its users; and (iv) develop a guide for the construction of a green roof. For this, the State College Erich Walter Heine, located in Santa Cruz, a neighborhood in the city of Rio de Janeiro was chosen for a case study. The comparison of ambient temperatures with a green roof and the temperature of the neighborhood where the roof is located was made. The measurements took place in the school environment from August 2019 to February 2020, always in the morning, between 8:00 am and 10:00 am. The neighborhood temperature was obtained from the AccuWeather website. The temperature differences were up to approximately 30% lower in the environment with a green roof in relation to the minimum temperature expected for the day. The inclusion of vegetation through the use of green roofs, using different types of vegetation, is especially important to keep the urban environment fresh, since buildings, streets and other infrastructure increase heat absorption, which results in the formation of urban heat islands. Through the development of the present study, it is possible to observe that the green roof in this study can contribute to improving the quality of life, since the temperatures measured in the school environment with a green roof proved to be milder compared to those forecasts for the neighborhood in which school is located, showing its importance in dissipating heat islands and improving the environment. Keywords: Green roof. Urban area. Room temperature. Quality of life.
Tabela 1 - Variação de Temperatura em diferentes tipos de coberturas 21 Tabela 2 - Comparação dos sistemas com retenção de água 24
ECOD EcoDesenvolvimento IDH Índice Desenvolvimento Humano SAEB Sistema de Avaliação da Escola Básica IDEB Índice de Desenvolvimento da Educação Básica INEP Instituto Nacional Estudos e Pesquisas SEEDUC Secretaria Estadual de Educação LEED Leadership in Energy and Environmental Design
11 1 INTRODUÇÃO Atualmente, os grandes centros urbanos têm crescido de uma forma bastante representativa, resultando em vários problemas sociais e ambientais decorrentes de falta de um planejamento proporcional (SOPRAN e DEBARBA, 2017). Com o aumento da população aumenta-se o consumo de minérios e energias que são necessárias para a manutenção da vida humana, mas que são recursos escassos e não renováveis, como é o caso da água que é mantenedora da vida e fonte de energia elétrica no Brasil, principalmente. Outro problema com o aumento dos centros urbanos é a diminuição das áreas verdes das cidades que são necessários para a manutenção do ciclo da vida (ECOD, 2014). A crise ecológica se agrava a cada dia, mas a maior parte dos discursos em relação ao tema ainda está centralizado nos sintomas e não nas estratégias para a resolução do problema. Assim, há a necessidade imediata de levantar os melhores métodos possíveis para a proteção ambiental, minimizando a degradação ambiental (CUNHA e AUGUSTIN, 2014). Uma solução pouco conhecida, mas que já vem sendo usada para minimizar esses problemas é a implantação de telhados verdes, que traz o conceito de cobertura vegetal nas cidades colaborando para a criação de um microclima, diminuindo as ilhas de calor e aumentando a absorção de água da chuva (GATTO, 2012). A aplicação de telhados verdes irá minimizar impactos e diminuirá os gastos financeiros, já que os telhados convencionais, que normalmente são feitos de telhas metálicas/cerâmica, de concreto e até mesmo de fibrocimento, acabam acumulando calor e transferindo para dentro do edifício em questão. Nos telhados verdes, a cobertura vegetal se encarrega de consumir esta energia através da evapotranspiração e com a fotossíntese, diminuindo a amplitude térmica no interior do edifício (DE JESUS, 2018). Cidades como Copenhague, na Dinamarca e Toronto, no Canadá são as pioneiras na criação de uma legislação que trata de telhados verdes, que ajudaram no aumento de 1,2 milhão de áreas verdes e na economia de energia de 1,5 milhão de kWh por ano para os proprietários de edifícios (ECOD, 2014). Portanto, torna-se estimulante desenvolver uma abordagem com estudo de caso apresentando informações técnicas sobre o sistema construtivo, com relação à estrutura, instalação e a manutenção de um telhado verde. Também, serão expostas informações históricas sobre utilização desse método construtivo no cenário nacional e internacional
12 (DE SOUZA UHMANN e TAVARES, 2016; ECOTELHADO, 2020). Para o estudo foi escolhido o Colégio Estadual Erich Walter Heine, situado em Santa Cruz, RJ, um bairro conhecido por suas elevadas temperaturas. Acredita-se que esse tipo de técnica contribui para a sustentabilidade do ambiente e com isto, pode ser uma opção para o aumento de área verde no meio urbano. A vegetação proporciona melhoria da qualidade do ar, promove aumento da biodiversidade e redução das ilhas de calor urbanas, graças à sua capacidade de resfriamento, além do valor estético (DE SOUZA UHMANN e TAVARES, 2016).
14 3 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA O fenômeno da urbanização se intensificou nos últimos anos. Com a população mundial vivendo cada vez mais em cidades, o planejamento e a infraestrutura do local nem sempre acompanham o aumento das demandas na mesma velocidade, o que pode resultar em danos ao meio ambiente e perda na qualidade de vida. Entretanto, algumas ações que visam mitigar os efeitos nocivos da urbanização têm sido adotadas em muitos países nos últimos anos. Entre estas ações, o emprego da tecnologia dos telhados verdes, que embora não seja nova, conquistou mais eficiência atrelada aos conhecimentos de Arquitetura e Engenharia. A presente revisão de literatura abordará alguns conceitos sobre a técnica, tipos de telhado verde, vantagens e desvantagens e legislação vigente (BEZERRA, 2018).
A ideia de telhados verdes iniciou-se na antiguidade, mas foi na Alemanha que eles começaram a receber mais destaque, a partir dos anos 50. No ano de 1996 os telhados verdes atingiram a marca de dez milhões de metros quadrados, um aumento notável graças ao incentivo do governo, que oferece subsídios municipais e até federais para a aplicação de telhados verdes (PECK et al. , 1999). A Figura 1 retrata um dos telhados verdes mais antigos da Alemanha. Figura 1 - Telhado Verde em Stuttgart-Weilimdorf – Germany. Fonte: ZINCO, 2007.
15 Essa ampla aceitação só tomou grandes proporções após a melhora na estrutura do telhado, que tinha um alto custo na implantação de uma estrutura de apoio para o solo pesado e baixa impermeabilização em estruturas inclinadas. A novidade que tornou o telhado atrativo e mais viável foi o desenvolvimento de novas membranas de impermeabilização e o uso de um solo mais fino e leve (TASSI et al ., 2014). O primeiro projeto de telhado verde no Brasil foi em 1936, no prédio do Ministério da Educação e Cultura (MEC), conforme Figura 2, e foi construído por Roberto Burle Marx, depois em 1988 no Banco Safra em São Paulo, conforme Figura 3 (SILVA e DUARTE, 2017). Em 1992, a arquiteta Rosa Grená Kliass e Jamil Kfouri projetaram os jardins do Vale do Anhangabaú em São Paulo (TOMAZ, 2005). Figura 2 - Palácio Gustavo Capanema, Rio de Janeiro, Edifício Sede do MEC. Fonte: MOREIRA e BOULOMYTIS (2019)
17 (DE SOUZA UHMANN e TAVARES, 2016). Conforme estudos de Carneiro et al. (2015), o telhado verde ajuda a diminuir a sensação térmica no interior das edificações, através da redução da amplitude térmica, promovendo não apenas um melhor conforto térmico, mas como também a melhora da acústica no local. Vários métodos podem ser utilizados para então quantificar estes dados, como por exemplo no estudo em questão, o uso de termografia por infravermelho, que determina a temperatura superficial de objetos (CARNEIRO et al. , 2015). Dentre as vantagens do uso de telhado verde, as mais citadas são a melhoria da qualidade do ar, reutilização de águas pluviais e posterior filtração para reservatórios, redução da temperatura, resgate da biodiversidade de espécies vegetais, isolante térmico, redução no consumo de energia elétrica. O mesmo artigo cita as desvantagens do uso deste tipo de técnica, como surgimento de pragas, investimento inicial e resultado a longo prazo. Para a correta manutenção destes telhados, é preciso que se faça irrigação constante da vegetação, uma vez que se trata de matéria prima viva (CORRENT e LEHMANN, 2017). Para Santos et al. (2013), principalmente no que tange ao escoamento de água, os telhados verdes funcionam como sistemas de drenagem urbana. Podem ser feitos de diversas maneiras, diferenciando-as na sua forma de manutenção. Em resultados obtidos através destes estudos que o telhado verde tem capacidade de retenção de volume precipitado superior a outros tipos de coberturas. Porém, assim como verificado em demais literaturas, este tipo de telhado só se mostra eficiente para captação de água caso um sistema de drenagem, condicionamento e tratamento da água seja instalado (SANTOS et al. , 2013). Em estudos de Tassi et al. (2014) mostrou-se a eficiência do telhado verde no que tange escoamento pluvial usando técnica de monitoramento e modelagem. Em comparativo com telhado convencional, o telhado verde mostrou que é mais eficaz para escoamento do volume pluvial. Mostrou também que há uma capacidade de armazenamento médio de água, sendo afetada por condições climáticas, sendo o inverno apresenta menor eficiência (TASSI et al. , 2014). No estudo envolvendo a questão térmica do uso do telhado verde, apresentou como resultado o fato de que as estruturas cobertas com este tipo de telhado, apresentam melhor desempenho térmico e conforto térmico não só para seres humanos, mas como para animais. (CARNEIRO et al. , 2015). No telhado verde as plantas realizam a evaporação e a fotossíntese que extraem o
18 calor do ambiente, reduzindo as oscilações de temperatura e consequentemente o gasto com energia elétrica utilizada para aquecer e resfriar ambientes (ECOD, 2014). Na implantação do sistema, é necessária uma estrutura específica na cobertura da casa. Se a cobertura for simplesmente uma laje, é preciso impermeabilizá-la e utilizar placas de compensado que serão a base para a cobertura vegetal. Sobre a base serão dispostos a terra e o adubo para o crescimento das plantas. O uso de mantas onduladas irá garantir que o substrato não escorra e mantas de impermeabilização também são utilizadas para evitar infiltrações na casa, e dutos de irrigação e drenagem também fazem parte do projeto (SILVA e GUMIERI, 2011). A manutenção do telhado verde deve ser feita uma ou duas vezes ao ano dependendo do telhado aplicado. Segundo Araújo (2007), as plantas nativas são mais adequadas para determinados locais, pois elas se adaptam facilmente aos períodos de estiagem e a poda. As plantas de pequeno porte são mais indicadas para esse tipo de uso já que a estrutura não é muito extensa, mas dependendo do tipo de substrato a gama de plantas podem se amplificar (HENN e CAGLIARI, 2016).
O constante aumento demográfico principalmente nos grandes centros urbanos tem diminuído o índice de áreas verdes nas cidades, que influencia o microclima das mesmas assim como afeta diretamente na qualidade de vida das pessoas. O conceito dos telhados verdes é uma possível solução para cidades com alto índice populacional com poucas áreas de lazer e vegetação, sendo assim, ao investir nesta tecnologia as cidades poderiam contribuir para a minimização dos impactos das mudanças climáticas, através do plantio de árvores e plantas nas coberturas de residências e edifícios (GARRIDO NETO, 2016). Apesar do custo elevado para implantação e a devida manutenção do telhado, há uma série de vantagens ao utilizar este conceito em grandes centros, como, por exemplo, em São Paulo, uma das cidades mais populosas do planeta que ao aderir a este método poderia combater o efeito das “ilhas de calor’’ diminuindo a temperatura em áreas mais arborizadas ou que investem mais neste conceito, uma vez que os telhados verdes ajudam a balancear o calor que é absorvido pelo concreto. Além do calor retido pelos telhados, gases do efeito estufa e/ou poluentes atmosféricos também são absorvidos pela vegetação
