Clima Urbano e Eficiência Energética nas Edificações PROCEL

Prévia do material em texto

Clima Urbano e Eficiência 
Energética nas Edificações
ELETROBRAS
Av. Presidente Vargas, 409 – 13° andar
Centro – Rio de Janeiro – 20071-003
Caixa Postal 1639 – Tel: 21 2514 5151
www.eletrobras.com
PROCEL - Programa Nacional de Conservação de Energia Elétrica
Av. Rio Branco, 53 – 14°, 15°, 19° e 20° andares
Centro – Rio de Janeiro – 20090-004
www.eletrobras.com/procel
procel@eletrobras.com
PROCEL EDIFICA - Eficiência Energética em Edificações
Av. Rio Branco, 53 – 15° andar
Centro – Rio de Janeiro – 20090-004
www.eletrobras.com/procel
procel@eletrobras.com
Fax: 21 2514 5767
Trabalho elaborado no âmbito do PROCEL EDIFICA - Eficiência Energética em Edificações.
F ICHA CATALOGRÁF ICA
Clima Urbano e Eficiência Energética nas Edificações - Rio de Janeiro, agosto/2011
1. Gianna Melo Barbirato/ Simone Carnaúba Torres/ Lea Cristina Lucas de Souza
TODOS OS DIREITOS RESERVADOS - é proibida a reprodução total ou parcial de qualquer forma ou por qualquer meio. A 
violação dos direitos de autor (Lei no 9.610/98) é crime estabelecido pelo artigo 184 do Código Penal.
Trabalho elaborado no âmbito do convênio ECV033/04 realizado entre ELETROBRAS PROCEL e a UFAL
ELETROBRAS PROCEL
Presidência
José da Costa Carvalho Neto
Diretor de Transmissão
José Antônio Muniz Lopes
Secretário Executivo do Procel
Ubirajara Rocha Meira
Departamento de Projetos de Eficiência Energética
Fernando Pinto Dias Perrone
Divisão de Eficiência Energética em Edificações
Maria Teresa Marques da Silveira
Equipe Técnica
ELETROBRAS PROCEL
Divisão de Eficiência Energética em Edificações
Clovis Jose da Silva
Edison Alves Portela Junior
Elisete Alvarenga da Cunha
Estefania Neiva de Mello
Frederico Guilherme Cardoso Souto Maior de Castro
Joao Queiroz Krause
Lucas de Albuquerque Pessoa Ferreira
Lucas Mortimer Macedo
Luciana Campos Batista
Mariana dos Santos Oliveira
Vinicius Ribeiro Cardoso
Colaboradores
George Alves Soares
José Luiz G. Miglievich Leduc
Myrthes Marcele dos Santos
Patricia Zofoli Dorna
Rebeca Obadia Pontes
Solange Nogueira Puente Santos
Viviane Gomes Almeida
Diagramação / Programação Visual
Anne Kelly Senhor Costa
Aline Gouvea Soares
Kelli Cristine V. Mondaini
UFAL
Edição
Leonardo Bittencourt
Autores
Gianna Melo Barbirato
Simone Carnaúba Torres
Lea Cristina Lucas de Souza
SUMÁR IO
INTRODUÇÃO .................................................................................................................................. 7
1 INTRODUÇÃO À BIOCLIMATOLOGIA ..................................................................................... 11
2 CLIMA: CONCEITO, CARACTERIZAÇÃO E UTILIZAÇÃO ...................................................... 19
2.1 Fatores climáticos globais ...........................................................................................................................................................20
2.1.1 Radiação solar ......................................................................................................................................................................................................20
2.1.2 Latitude .................................................................................................................................................................................................................21
2.1.3 Altitude ...................................................................................................................................................................................................................22
2.1.4 Regime dos ventos .............................................................................................................................................................................................22
2.1.5 Massas de água e terra ......................................................................................................................................................................................23
2.2 Fatores climáticos locais ..............................................................................................................................................................24
2.2.1 Topografia ..............................................................................................................................................................................................................24
2.2.2 Revestimento do solo .......................................................................................................................................................................................26
2.3 Elementos climáticos e o meio urbano ..................................................................................................................................27
2.3.1 Temperatura do ar ..............................................................................................................................................................................................27
2.3.2. Umidade ................................................................................................................................................................................................................28
2.3.3 Radiação .................................................................................................................................................................................................................29
2.3.4 Ventos......................................................................................................................................................................................................................30
2.3.5 Nebulosidade .......................................................................................................................................................................................................34
2.3.6 Precipitações ........................................................................................................................................................................................................34
3 A URBANIZAÇÃO E SEUS EFEITOS NO CLIMA DA CIDADE ................................................. 37
3.1 Escalas de medição em clima urbano e camadas atmosféricas urbanas ...................................................................41
3.2 O canyon urbano ............................................................................................................................................................................43
3.3 O balanço de energia urbano ....................................................................................................................................................49
4 ILHA DE CALOR URBANA .......................................................................................................... 55
4.1 Desenvolvimento do fenômeno ...............................................................................................................................................57
4.2 Intensidade e variabilidade da ilha de calor ........................................................................................................................59
4.3 As consequências do fenômeno ..............................................................................................................................................66
5 CONCEITOS DE CLIMA E MICROCLIMA URBANO APLICADOS.......................................... 71
5.1 A formação de microclimas .......................................................................................................................................................71
5.2. A influência do desenho de assentamentos construtivos na qualidade térmica urbana ...................................735.2.1 Princípios de Desenho Urbano para Regiões de Clima quente e seco ............................................................................................76
5.2.2 Princípios de Desenho Urbano para Regiões de Clima quente e úmido .......................................................................................77
5.2.3 Princípios de desenho urbano para regiões de clima tropical de altitude ....................................................................................78
5.3 A qualidade ambiental urbana ..................................................................................................................................................79
6 O PAPEL DA VEGETAÇÃO URBANA ......................................................................................... 81
7 O MONITORAMENTO URBANO ............................................................................................... 87
7.1 Procedimentos básicos para o monitoramento urbano ..................................................................................................88
7.1.1 As estações fixas ..................................................................................................................................................................................................89
7.1.2 Os transetos urbanos ........................................................................................................................................................................................89
7.1.3 Sensoriamento remoto .....................................................................................................................................................................................90
7.2 Localização e exposição de instrumentos meteorológicos em ambientes urbanos .............................................91
7.3 Teorias e abordagens de análise do clima urbano .............................................................................................................92
7.3.1 A metodologia de Monteiro ...........................................................................................................................................................................92
7.3.2 A contribuição de Oke .....................................................................................................................................................................................95
7.3.3 A metodologia de Bittan ..................................................................................................................................................................................95
7.3.4 A metodologia de Oliveira (1988) .................................................................................................................................................................95
7.3.5 A metodologia desenvolvida por Katzschner .........................................................................................................................................96
7.3.6 A abordagem bioclimática de Bustos Romero .........................................................................................................................................97
8 CLIMA E PLANEJAMENTO URBANO ....................................................................................... 99
8.1 Conforto térmico urbano e eficiência energética ..............................................................................................................99
8.2 Ambiente urbano e eficiência energética .......................................................................................................................... 101
8.3 A importância do tratamento dos espaços externos ..................................................................................................... 105
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ...............................................................................................109
INTRODUÇÃO
As principais consequências da Revolução Industrial foram o desenvolvimento tecnológico, o crescimento 
populacional e a urbanização. Do ponto de vista ambiental, estes fatos implicaram na degradação do meio 
natural, decorrente tanto do processo de obtenção de matéria prima - desmatamentos, escavações - como 
do processo de sua transformação - poluição das águas por despejos industriais, aumento da temperatura 
devido aos adensamentos urbanos provocando o aparecimento de ilhas de calor, etc.. Todos estes exemplos 
têm consequências graves sobre a qualidade de vida e podem não ficar restritos apenas ao local de ocorrência.
A urbanização pode ser caracterizada como um aumento na habitação humana, acoplado a um maior 
consumo energético per capita e extensa modificação na paisagem, de modo a criar um sistema que não 
depende, especialmente, dos recursos naturais locais para subsistir (McDONNEL; PICKETT, 1990). Em face 
disso, e se os problemas ambientais decorrem do impacto dos assentamentos humanos sobre o meio natural, 
a urbanização e as questões ambientais sempre deveriam ser examinadas e tratadas de forma integrada.
A urbanização excessiva também é responsável pelo contraste de padrões de vida dentro das cidades, e 
entre assentamentos urbanos e rurais (BROWN, L.; JACOBSON, J. L. 1987). Enfatiza-se ainda que a escassez 
de terra e água, o uso ineficiente de energia e os problemas resultantes da poluição contribuem para o 
aumento do custo ecológico e econômico de suporte das cidades modernas.
Por outro lado, é inegável que, apesar de todos os prejuízos ecológicos e especialmente sob o ponto de 
vista de higiene, saúde e oportunidades culturais, os moradores das cidades vivem mais e melhor que os 
moradores do campo. Certamente o cuidado com a saúde, educação e outros itens são mais facilmente 
providos pelas populações urbanas do que pelas rurais.
Historicamente, até o início do século XX, a relação do meio ambiente com os assentamentos humanos 
era vista de forma nostálgica. A natureza era encarada não pelos seus aspectos dinâmicos e interativos, 
mas unicamente como paisagem. Da mesma forma, a qualidade do meio ambiente urbano significava um 
mal a ser reparado exclusivamente pelo desenvolvimento tecnológico. Consequentemente, os problemas 
ambientais das cidades eram resolvidos através de soluções técnicas de caráter imediato.
Entretanto, essas soluções técnicas logo demonstraram suas limitações frente aos problemas ambientais 
urbanos, levando as discussões desses processos para outras áreas - a econômica, a social e a política. E com 
o enfoque ecológico mais uma vez posto de lado, continuou a visão inerte, estática e limitada da natureza, 
demonstrada até mesmo nas tentativas complexas dos planejadores da segunda metade do século passado.
A dificuldade de se encarar o planejamento urbano com as questões vitais da qualidade do meio ambiente 
nas cidades ainda persiste, embora haja algum reconhecimento, por parte dos planejadores e cidadãos em 
geral, da importância desse enfoque.
Hoje, a preocupação com a qualidade do meio ambiente, em particular com o impacto dos assentamentos 
humanos sobre o clima urbano é motivo de inúmeras investigações, já que se dispõe de uma gama de 
conhecimentos, legislação e avanço tecnológico que permitem auxiliar nessas questões.
No entanto, as discussões ainda não têm permitido solucionar a grande questão ambiental que é o pro-
cesso de urbanização. Nesse contexto, é importante ressaltar que qualquer intervenção no meio urbano 
pressupõe, como recurso indispensável ao planejamento, a investigação climática. A forma de ocupação 
e crescimento das cidades gerou mudanças ambientais e consequências inquestionáveis no meio natural, 
especialmente no clima. 
A massa construída das cidades (edificações, pavimentação) produz alterações na paisagem natural, re-
sultandoem inúmeros microclimas. O fenômeno de “ilhas de calor” (e ilhas frias coexistentes, devido ao 
sombreamento de edifícios altos), já bastante estudado, tornou-se sinônimo da própria climatologia urbana.
Por outro lado, a urbanização dos países tropicais não foi consequência direta da industrialização, mas 
o resultado da migração de áreas rurais (na forma de um crescimento rápido e desordenado até os dias 
de hoje), tornando mais difícil o suprimento das necessidades básicas de habitação, saneamento básico, 
alimentação, entre outros. Tudo isso resultou, entre outros fatores, na degradação do ambiente urbano e 
com consequências importantes para a eficiência ambiental das edificações (SANTAMOURIS, M (ed.), 2001).
No contexto dos climas tropicais de baixa latitude, estima-se que ainda existe muito a descobrir sobre o 
estado da atmosfera tropical ou seus processos fundamentais. A maioria dos trabalhos sobre climas tropicais 
ainda baseia-se unicamente em dados meteorológicos-padrão já existentes, obtidos em regiões localizadas 
frequentemente em áreas suburbanas de aeroportos e que raramente são ideais para o monitoramento 
urbano. Dessa forma, os pesquisadores não podem contar com uma rede meteorológica densa, e isso inclui 
ainda escassez de equipamentos apropriados para estudos adequados da camada limite urbana.
Sabe-se que uma das grandes discussões hoje sobre a otimização dos espaços urbanos está no adensa-
mento, ou não, dos centros das cidades, e os impactos ambientais consequentes. Do mesmo modo, áreas 
de crescente valorização imobiliária nas grandes, médias e pequenas cidades são desordenadamente 
ocupadas. A climatologia urbana e o conforto térmico urbano contam com o envolvimento de profissionais 
de formações acadêmicas bastante diferenciadas. Nesse contexto, torna-se importante o desenvolvimento 
de pesquisas que auxiliem o planejador urbano quanto à possibilidade de trabalhar com simulações que 
mostrem diversas alternativas de organização dos espaços urbanos, fundamentadas não apenas em critérios 
técnicos e de desenho, mas também com ênfase em critérios ambientais, entre os quais, o de conforto dos 
ambientes urbanos. Destaca-se ainda, a importância dos processos climáticos oriundos do meio externo 
imediato na adequação climática das edificações, de modo a otimizar as condições de conforto térmico 
dos usuários e reduzir o consumo de energia através da utilização mais racional dos elementos do clima.
Hoje, mais do que nunca, as edificações devem adaptar-se rapidamente às novas situações derivadas das 
restrições energéticas atuais. A racionalização do uso de energia ativa nas edificações torna-se relevante 
quando se sabe que as soluções arquitetônicas de condicionamento natural entre espaços internos e ex-
ternos significam um excelente meio para se obter, nos ambientes internos, a minimização de gastos com 
energia elétrica para resfriamento e iluminação dos espaços.
Serão aqui apresentados os principais aspectos envolvidos no processo de produção de espaços urbanos 
e os consequentes impactos ambientais nas cidades. A partir da compreensão destes aspectos, inclui-se 
a abordagem sobre os fenômenos climáticos e as discussões sobre conforto térmico humano a partir do 
condicionamento natural. Espera-se, assim, contribuir para a difusão dos conhecimentos dos fenômenos 
climáticos urbanos a fim de subsidiar as atividades relacionadas ao planejamento e intervenções urbanas, 
auxiliando o desenvolvimento das práticas relacionadas à eficiência energética das edificações com qua-
lidade ambiental urbana.
1 INTRODUÇÃO À BIOCLIMATOLOGIA
Desde a pré-história, o ser humano cria novas condições de habitabilidade, modificando o ambiente cons-
truído e natural. A história da humanidade demonstra, entretanto, que nem sempre a interferência humana 
na paisagem foi marcada por degradação ambiental. 
Construir com princípios ecológicos, em harmonia com a natureza, foi algo que a humanidade também 
praticou. Já se percebia, assim, a preocupação com as considerações do meio no traçado e com a implan-
tação dos assentamentos. 
O clima é um importante fator responsável pela variação das paisagens e pela diversidade biológica na 
Terra. É responsável também pela diversidade de tipologias e variações arquitetônicas, assim como pelos 
diferentes hábitos e costumes humanos. 
As culturas antigas, por exemplo, principalmente as greco-romanas, destacaram-se pela produção de 
espaços criados a partir da captação do genius loci, ou seja, do espírito do lugar que confere o sentido e o 
significado do lugar.
O arquiteto Vitrúvio, que viveu no Século I d.C. e inaugurou os conceitos da teoria classicista da arquitetu-
ra, já destacava que a orientação adequada das construções e dos assentamentos proporciona melhores 
condições de habitabilidade do edifício e da cidade. A preocupação de Vitrúvio com o clima e a orientação 
dos edifícios resultou em um dos escritos mais antigos sobre o assunto. No seu tempo, a preocupação 
com a higiene e o conforto veio modificar mais ainda o traçado da cidade romana, sugerindo que as ruas 
pequenas ou vielas fossem orientadas no sentido de conter os desagradáveis ventos frios e os infecciosos 
ventos quentes.
CL IMA URBANO E EF IC IÊNC IA ENERGÉT ICA NAS ED IF ICAÇÕES12
 
Fotografia 1.1 : Maquete da Roma antiga, Museo 
della civiltà romana, Roma.
Fonte: Arquivo pessoal.
Na cidade medieval encontram-se vários elementos que demonstram a adaptação ao clima e ao lugar. 
O morador medieval procurava proteção contra o vento do inverno, evitando a construção de túneis de 
ventos, tais como a rua reta e larga. Além de estreitas e irregulares, as ruas medievais apresentavam curvas 
abruptas e interrupções, becos sem saída, para quebrar a força do vento.
No sudoeste dos EUA desenvolveu-se, desde o século VI, uma civilização indígena, conhecida por pueblos, 
distribuída pelos atuais estados do Novo México, Arizona e Colorado. Os pueblos eram construções justa-
postas, nas quais os pontos mais altos chegavam a ter mais de cinco pavimentos. Dentre eles destacam-
se o Taos Pueblo, ainda existente e explorado turisticamente pelos próprios índios, e o Pueblo Bonito 
(fotografias 1.1 e 1.2). O Pueblo Bonito destaca-se pela sua forma semicircular e escalonada, voltada para 
o sul, orientação que, de acordo com a latitude local e hemisfério, permite a incidência do sol de inverno, 
favorecendo ao máximo a insolação das unidades habitacionais nesta época. A implantação junto a uma 
encosta no lado norte, faz com que seja reduzida a insolação de verão e a incidência dos ventos frios de 
inverno vindos do norte.
Historicamente, as cidades gregas eram implantadas em função do Sol (fotografia 1.3), de modo que as 
suas edificações pudessem estar voltadas para ruas orientadas a leste - oeste (LECHNER, N., 2000). Os ro-
manos, do mesmo modo, garantiam, através de leis, como o Código de Justiniano, o direito ao acesso e 
aquecimento pelo sol.
CL IMA URBANO E EF IC IÊNC IA ENERGÉT ICA NAS ED IF ICAÇÕES 13
Fotografias 1.1 e 1.2: Vista do 
Taos Pueblo e do Pueblo Bonito, 
respectivamente. 
Fontes: Radeka (1998); Lloyd 
(2003).
Fotografia 1.3: Vista da cidade de Atenas, 
Grécia. 
Fonte: Fotonostra (2005).
Em assentamentos primitivos, próprios dos climas quentes e secos do mundo islâmico, o traçado de ruas 
estreitas e massa edificada formada por estruturas de vários andares ao longo das mesmas mostravam a 
resposta inteligente à necessidade de sombreamento nesse tipo de clima. (Fotografias 1.4 e 1.5)
Fotografias 1.5 e 1.6: Vista da cidade 
de Yazd, Irã e rua sombreada da 
cidade de Fez.
Fontes: Bonine (2004), Behling; 
Behling (1996).
CL IMA URBANO E EF IC IÊNC IA ENERGÉT ICA NAS ED IF ICAÇÕES14A consonância entre habitat e meio ambiente sempre ajudou o homem, ao longo da história, a refugiar-se 
contra a inconstância do meio climático, geográfico e natural. Neste sentido, a arquitetura vernácula, que 
utiliza conhecimentos empíricos transmitidos por gerações, fornece inúmeros exemplos da construção do 
abrigo humano em perfeita harmonia e adaptação com o meio, reunindo formas de expressão e conteúdo 
determinadas também pelas atividades sociais e culturais. Com base neste entendimento, a arquitetura 
pode ser entendida como uma concretização do espaço existencial a partir do relacionamento do homem 
com o meio em que vive (diagrama 1.1). 
Diagrama 1.1 - Influências do meio natural 
e humano sobre o ambiente construído.
Fonte: Castro (1987, p. 85).
O termo “arquitetura bioclimática” surgiu na década de 60 do século XX, a partir de pesquisas de Aladar e 
Victor Olgyay (OLGYAY, A. OLGYAY, V., 1998). Esta consiste na adequada e harmoniosa relação entre ambiente 
construído, clima e seus processos de troca de energia, tendo como objetivo final o conforto ambiental 
humano. Mais do que parte do movimento ecológico mundial que se seguiu posterior, o bioclimatismo é 
uma das concepções que mais reforçam e contribuem para a eficiência térmico-energética de um edifício.
A bioclimatologia trata da relação entre o usuário e as condições climáticas, de modo que a arquitetura 
torne-se um “filtro” das condições exteriores, com a adequada envoltória. O termo “projeto bioclimático” 
(OLGYAY, V., 1963) foi utilizado para designar a arquitetura em harmonia com o meio natural.
Nem sempre é possível “construir com o clima”, mas é certo que, em quase todos os climas, quando o 
rigor climático não é extremado, é possível o condicionamento natural, através de técnicas seletivas ou 
conservativas de energia natural. Estas técnicas podem tornar os ambientes mais frescos nas épocas mais 
quentes e mais agradáveis nos dias frios, especialmente para programas arquitetônicos que não requerem 
cuidado especial com a climatização artificial dos ambientes. Por outro lado, sabe-se que a refrigeração e a 
calefação são soluções bastante eficazes para climatização interior, mas são dispendiosas e podem tornar 
o ambiente insalubre.
CL IMA URBANO E EF IC IÊNC IA ENERGÉT ICA NAS ED IF ICAÇÕES 15
Por essas razões, é importante levar em consideração os aspectos climáticos no processo projetual, desde 
a primeira fase de concepção, de modo que se obtenham ambientes confortáveis, salubres e com baixo 
consumo de energia.
Para o controle natural dos ambientes na concepção de projetos, é importante conhecer os fatores ex-
ternos (clima) de onde se está projetando. Assim, os espaços construídos poderão amenizar as condições 
externas, se desfavoráveis, proporcionando ambientes confortáveis e favoráveis à realização de atividades 
pelos seus usuários.
Uma arquitetura baseada na conservação de energia pode ser confortável, além de menos dispendiosa que 
a arquitetura “convencional”, baseada no uso de equipamentos mecânicos para resfriamento, aquecimento 
ou necessidade de iluminação.
Exemplos significativos de resposta arquitetônica frente às diferentes solicitações climáticas estão presen-
tes nas construções vernáculas e regionais, exemplos de equilíbrio térmico entre o abrigo e o ambiente. 
No Brasil, correspondem, entre outros exemplos, às casas ribeirinhas do vasto território amazônico, aos 
alpendres paulistas, às casas de taipa e palha do litoral nordestino, às varandas mineiras ou às residências 
em madeira, pedra e tijolo da serra gaúcha (fotografias 1.7, 1.8 e 1.9).
Fotografias 1.7, 1.8 e 1.9: Exemplos da arquitetura vernácula no Brasil: aldeia de pescadores na litoral alagoano, casa do 
período colonial cercada por varandas e casa de madeira na região sul.
Fontes: Leonardo Bittencourt (1993); Ferreira (2004, p.85).
Da mesma forma, a arquitetura dita “regional”, é uma resposta à indiferença da “internacionalização da arqui-
tetura” aos valores culturais, estéticos e climáticos de uma região. Apesar de ser ainda bastante discutida, é, 
sem dúvida, uma leitura eficiente da cultura de uma região, resgatando muitas vezes técnicas construtivas 
e tipologias tradicionais, traduzindo-as para um repertório atual.
CL IMA URBANO E EF IC IÊNC IA ENERGÉT ICA NAS ED IF ICAÇÕES16
Destaca-se a arquitetura de Severiano Porto, em Manaus. A Residência Robert Schuster na floresta, aberta 
ao vento, é feita com processos construtivos artesanais, utilizando-se de material obtido no local - madeira 
para estrutura, vedação e cobertura. O partido arquitetônico fica condicionado à redução da área destina-
da à construção para evitar a remoção de árvores e a abertura de grande clareira, que possam ocasionar 
a queda de árvores pela quebra do equilíbrio existente na floresta amazônica, onde as árvores possuem 
somente raízes superficiais (fotografia 1.10 e desenho 1.1).
Fotografia 1.10 e Desenho 1.1: Casa vernácula 
sobre palafitas no Rio Negro, adequadas às 
cheias do rio e a Residência Robert Schuster, 
projeto do Arquiteto Severiano Mário Porto.
Fonte: Rovo; Oliveira (2004).
No contexto urbano, o projeto e planejamento do sítio e da configuração do tecido urbano afetam e tem um 
importante impacto na resposta das edificações frente ao clima. No trópico úmido, algumas comunidades, 
como em Tocamacho, beneficiam-se da necessidade de resfriamento pela ventilação natural, com o afas-
tamento entre edificações e uso de vegetação alta, que não obstrui o fluxo de ar no nível das construções 
(fotografia 1.11 e desenho 1.2).
Fotografia 1.11 e desenho 1.2: 
Vilarejo em Tocamacho, Honduras, 
imagem das cabanas em palha 
e desenho da distribuição das 
mesmas.
Fontes: Garinagu (1999); Lechner 
(2000, p.283).
Desta forma, percebe-se que as concepções bioclimáticas podem ser aplicadas ao espaço urbano, de forma 
que os ambientes urbanos resultantes possam transformar-se em “filtros” dos elementos do clima adversos 
às condições de saúde e conforto térmico do homem. Todo o repertório do meio ambiente urbano (edifícios, 
vegetação, ruas, praças e mobiliário urbano) deve conjugar-se com o objetivo de satisfazer às exigências 
CL IMA URBANO E EF IC IÊNC IA ENERGÉT ICA NAS ED IF ICAÇÕES 17
de conforto térmico para as práticas sociais do homem (BUSTOS ROMERO, M.A., 2001). A importância da 
utilização dos princípios bioclimáticos na concepção e construção dos espaços, deve-se ao alcance da 
inter-relação entre os seguintes aspectos:
a) A dimensão humana e suas necessidades físico-biológicas associadas ao conforto; 
b) A dimensão ecológica, com a utilização de sistemas passivos de energia, obtidos a partir do potencial 
climático e ambiental local;
c) A dimensão econômica, com a redução de recursos financeiros e de consumo de energia, principalmente 
elétrica;
d) A dimensão cultural, com a preservação de padrões arquitetônicos locais, reforçando e promovendo a 
identidade arquitetônica regional e nacional;
e) A dimensão espacial, a partir de uma arquitetura planejada para interagir com a natureza e promover 
conjuntos urbano-arquitetônicos mais equilibrados do ponto de vista espacial e ambiental;
f ) A dimensão tecnológica, com o desenvolvimento de novas técnicas, sistemas passivos, materiais e 
componentes arquitetônicos, assim como, de mecanismos de avaliação e monitoramento da eficiência 
energética da edificação.
Percebe-se, assim, que a incorporação dos elementos próprios do lugar, especialmente os ambientais, que 
são os que outorgam caráter e definem a cidade, permite realizar um planejamento local específico, mais 
adequado à grande diversidade regional. A consideração destes elementos nos permite atender melhor 
às exigências da qualidade de vida humana(BUSTOS ROMERO, M. A., 2003).
2 CLIMA: CONCEITO, CARACTERIZAÇÃO E UTILIZAÇÃO
O clima é o resultado dinâmico de fatores globais (latitude, altitude, continentalidade, etc.), locais (revesti-
mento do solo, topografia) e de elementos (temperatura, umidade, velocidade dos ventos, etc.) que dão feição 
a uma dada localidade. É a integração dos estados físicos do ambiente atmosférico (tempo), característico de 
certa localidade geográfica, de modo que não há dois climas rigorosamente iguais (KOENIGSBERGER, O. H.; 
MAYHEW, A.; SZOKOLAY, S.V., 1977). É a feição característica e permanente do tempo, constante e previsível.
Adequar o ambiente construído ao clima de um determinado local significa construir espaços que possi-
bilitem ao homem melhores condições de conforto, além de permitir a valorização dos aspectos culturais, 
sociais e ambientais das diferentes regiões que compõem o planeta. A definição do tipo de clima é baseada 
no levantamento das características da atmosfera, inferidas de observações realizadas durante um longo 
período, abrangendo um número significativo de dados referentes às principais variáveis climáticas.
Dentre os elementos do clima, pode-se afirmar que os que mais afetam o conforto humano são a temperatura 
do ar e a umidade do ar, sendo a radiação solar e a ventilação, os fatores climáticos mais representativos no 
processo (GIVONI, B., 1976). Atribui-se, portanto, aos elementos climáticos, a qualidade de definir e fornecer 
os componentes do clima, e aos fatores climáticos, a qualidade de condicionar, determinar e dar origem ao 
clima. Os chamados fatores locais introduzem variações no clima condicionando, determinando e dando 
origem aos diferentes microclimas verificados em ambientes restritos, como um bairro ou uma rua. Desta 
forma, o clima de uma área é composto pelos fatores climáticos, globais e locais, e pelos elementos climáticos.
Nas estações meteorológicas, são registradas, comumente, na forma de tabelas ou gráficos, as seguintes 
variáveis climáticas: temperatura do bulbo seco, umidade (absoluta ou relativa), movimento do ar (velo-
cidade e direção dos ventos), precipitação (em mm por unidade de tempo - dia, mês, ano), nebulosidade 
(em fração do céu - em oitavas), duração da luz do sol e radiação solar. 
As condições climáticas externas são determinadas através de análise estatística de dados climáticos de 
séries históricas longas (30 anos - normais climatológicas). No projeto arquitetônico, gráficos climáticos e 
cartas solares são bastante úteis para análise. Conhecendo-se o comportamento dessas variáveis, pode-se 
CL IMA URBANO E EF IC IÊNC IA ENERGÉT ICA NAS ED IF ICAÇÕES20
obter um primeiro diagnóstico de seu clima e das principais estratégias de projeto. A escolha das estratégias 
deve ser feita em função do tipo de clima e do tipo de edificação.
Pode-se definir tempo (estado essencialmente variável) como estado atmosférico em um determinado 
momento, considerado em relação a todos os fenômenos meteorológicos: temperatura, umidade e ventos. 
Já a definição de clima (estado constante e previsível) está relacionada à feição característica e permanente 
do tempo, num lugar em meio a suas infinitas variações (MASCARÓ, L., 1996). A informação climática deve 
ser considerada em três níveis:
1. Dados macroclimáticos: descrevem o clima geral de uma região. São obtidos nas estações meteorológicas;
2. Dados mesoclimáticos: informam as modificações do macroclima, provocadas pela topografia local;
3. Dados microclimáticos: informam os efeitos das ações humanas sobre o entorno, assim como a influência 
que essas modificações exercem sobre os recintos urbanos.
2.1 Fatores climáticos globais
2.1.1 Radiação solar
Radiação Solar é energia eletromagnética, de onda curta, emitida pelo sol, sendo parcialmente absorvida 
pela atmosfera terrestre. A intensidade da radiação solar varia em função das atividades solares e da distância 
da Terra ao Sol. O curto comprimento é dividido em três escalas: a infravermelha, <0,4µm, a visível, de 0,4µm 
a 0,76µm, e a ultravioleta, >0,76µm (1 µm corresponde a 1 micrômetro sendo equivalente a 10-6m). O ozônio 
absorve a maior parte dos raios ultravioleta e aqueles de menor comprimento de onda, fazendo com que ape-
nas uma pequena parcela chegue à superfície da terra. Os vapores d’água e o dióxido de carbono absorvem 
grande parte dos raios infravermelhos, reduzindo sua carga térmica. A parcela de radiação restante é absorvida 
pelas superfícies terrestres e reemitida ao meio sob forma de ondas longas, produzindo um aumento da tem-
peratura do ar. Tal reemissão varia segundo o albedo de cada superfície, isto é, segundo a porção de radiação 
incidente refletida pela superfície. 
A maior influência da radiação solar ocorre na distribuição da temperatura do globo. Quanto maior a altitude 
do sol (Esquema 2.1), mais concentrada será a intensidade da radiação por unidade de área e menor será 
o albedo. A altitude do sol (ângulo entre seus raios e uma tangente à superfície no ponto de observação) 
é determinada pela latitude do local, pelo período do dia e pela estação. 
CL IMA URBANO E EF IC IÊNC IA ENERGÉT ICA NAS ED IF ICAÇÕES 21
Esquema 2.1: Localização da posição do sol: 
Azimute (A), altura (a). 
Fonte: adaptado de Bardou; Arzoumanian 
(1984, p.20).
2.1.2 Latitude 
A latitude é a distância contada em graus da linha do equador, no sentido Norte e Sul, de 0° a 90°, medida 
pelos paralelos. Possui influência principal no controle sobre a quantidade de insolação que um determinado 
local recebe (Esquema 2.2).
Esquema 2.2: Influên-
cia da latitude na in-
tensidade da radiação 
solar incidente. Fonte: 
adaptado de Bardou; 
Arzoumanian (1984, 
p.19).
A radiação solar diminui com o aumento da latitude e o aquecimento diferenciado. Dentre outras con-
sequências, faz alterar a pressão atmosférica, diminuindo nos trópicos, onde o ar aquecido tende a subir, 
resfriando-se a grandes alturas e deslocando-se para zonas mais frias.
Os valores máximos de temperatura do ar não são encontrados no equador, e sim nos trópicos. Os fatores 
que contribuem para esse fenômeno são os seguintes (MASCARÓ, L., 1996):
1. A migração aparente do sol no zênite é relativamente rápida durante sua passagem pelo equador, mas 
sua velocidade diminui à medida que se aproxima dos trópicos;
2. Entre os 6°N e os 6°S os raios do sol permanecem quase verticais durante apenas 30 dias dos equinócios 
(significa “dias iguais”, com uma distribuição simétrica de radiação solar para os dois hemisférios, corres-
pondendo às estações de outono e primavera), não havendo tempo para armazenar calor na superfície e 
originar altas temperaturas.
CL IMA URBANO E EF IC IÊNC IA ENERGÉT ICA NAS ED IF ICAÇÕES22
2.1.3 Altitude
A altitude é referenciada pela elevação de um ponto acima do nível do mar, tendo influência direta na tem-
peratura do ar, pois, aumentando-se a altura, o ar estará menos carregado de partículas sólidas e líquidas. São 
justamente estas partículas que absorvem as radiações solares e as difundem aumentando a temperatura do ar.
O gradiente termométrico do ar é de aproximadamente 1°C para cada 200m de altura, com pouca variação 
em relação à latitude e às estações (BUSTOS ROMERO, 1988).
2.1.4 Regime dos ventos
O regime dos ventos é determinado pelas correntes de convecção na atmosfera, que tendem a igualar o 
aquecimento diferencial das diversas zonas do globo terrestre. A diferença de pressão, ou de temperatura entre 
dois pontos da atmosfera, gera um fluxo de ar, que se desloca das regiões mais frias (alta pressão - anticiclone), 
para as regiões mais quentes (baixa pressão - ciclone) - (esquema 2.3).
Esquema 2.3: Padrão de circulação do vento 
na atmosfera.
Fonte: Köenigsberger et al.(1977, p.32)
CL IMA URBANO E EF IC IÊNC IA ENERGÉT ICA NAS ED IF ICAÇÕES 23
2.1.5 Massas de água e terra
A proporção entre as massas de terra e os corpos de água produz um impacto característico no clima, pelo 
amortecimento das variações térmicas, aumento da umidade do ar, alteração de pluviosidade e a indução de 
brisas locais.
As massas de água, especificamente, possuem um considerável efeito estabilizador, contribuindo para a 
redução de temperaturas extremas diurnas e estacionais, devido à diferente capacidade de armazenamento 
de calor em relação às massas de terra. Isso ocorre porque os corpos d’água apresentam uma capacidade 
de armazenamento de calor significativamente maior do que o solo, exercendo um importante papel de 
volante térmico, formando correntes de convecção (NASCIMENTO, C. C., 1993).
Algumas pesquisas comprovaram que quanto maior as distâncias das amostras de uso do solo das grandes 
massas de água, maiores são as amplitudes térmicas (SAMPAIO, H. L., 1981).
A presença de corpos d’água tem participação relevante na modificação do efeito do aquecimento nas 
cidades, devido às grandes diferenças no balanço energético entre superfície urbana e superfície de água 
(DUFNER, K.L. et al., 1993). Em padrões diferenciados de uso do solo, a proximidade do oceano assume 
importância sobre as variações de temperatura na cidade (SAMPAIO, H. L., 1981). É evidente, ainda, o efeito 
positivo de massas d’água em áreas urbanas no microclima de áreas vizinhas, melhorando a qualidade 
climática dessas regiões (MURAKAWA, S. et al., 1991).
As brisas que sopram do mar podem ser desviadas por acidentes topográficos, provocando a sotavento 
uma região árida, como acontece no sertão (esquema 2.4).
Esquema 2.4: Deslocamento e 
desvio de massas úmidas: falta de 
chuva no sertão. 
Fonte: Bustos Romero (1988, 
p.30).
CL IMA URBANO E EF IC IÊNC IA ENERGÉT ICA NAS ED IF ICAÇÕES24
2.2 Fatores climáticos locais
2.2.1 Topografia
A topografia influencia na redução de temperatura, quando ocorrem mudanças na elevação e orientação 
do sítio, devido à diferença de radiação solar incidente.
Um relevo acidentado pode, também, atuar como barreira à ventilação, modificando, muitas vezes, as 
condições de umidade e de temperatura do ar em escala regional (esquemas 2.5 e 2.6). 
Alguns estudos sobre o efeito da urbanização no aumento da temperatura da cidade comprovam que o 
posicionamento do sítio dos recintos urbanos pode resultar também em benefícios para a qualidade tér-
mica dos assentamentos urbanos. Uma pesquisa realizada na cidade de Salvador-BA, baseada na análise de 
diferentes bairros, como o de São Pedro, de uso predominante de comércio e serviços, possuindo edifícios 
altos, com uma taxa de ocupação do solo na ordem de 73%, constatou que este bairro não obteve altas 
elevações de temperatura. Ou seja, a posição privilegiada do sítio no qual se assenta o respectivo bairro, 
facilita sua exposição à ventilação predominante, amenizando as suas possibilidades de armazenar calor 
nas massas edificadas (SAMPAIO, H. L., 1981).
Esquema 2. 5: Efeitos do relevo na incidência dos 
ventos predominantes - posições privilegiadas (pon-
tos pretos) e desprivilegiadas (pontos brancos) de 
assentamentos a partir de diferentes conformações 
de relevo.
Fonte: Oke (1999, p.183)
CL IMA URBANO E EF IC IÊNC IA ENERGÉT ICA NAS ED IF ICAÇÕES 25
Esquema 2.6: Efeitos do relevo na incidência dos ventos predo-
minantes a partir de diferentes conformações de relevo.
Fonte: Adaptado de Oke (1999, p.185).
No Deserto do Colorado, nos E.U.A., o povo de Mesa Verde construiu suas habitações protegidas do sol 
pelas encostas de pedra, sombreando as habitações no verão quente e seco. No inverno, quando a incli-
nação do sol é mais baixa, os raios solares atingem as edificações aquecendo-as durante o dia (esquema 
2.7 e fotografia 2.1).
Esquema 2.7 e fotografia 2.1: Exemplo do aproveitamento da topografia para a implantação adequada de assentamen-
tos - povoado de Mesa Verde, E.U.A. 
Fontes: Lamberts; Dutra; Pereira (2004, p.16); Lechner (2000, p.251).
CL IMA URBANO E EF IC IÊNC IA ENERGÉT ICA NAS ED IF ICAÇÕES26
2.2.2 Revestimento do solo 
Os revestimentos do solo podem ser massas d’água, cobertura vegetal ou revestimentos artificiais de urba-
nização, que apresentam implicações climáticas de caráter local. As massas d’água, como já exposto anterior-
mente, funcionam no amortecimento e diferenciação das variações térmicas, provocam aumento de umidade, 
alteração de pluviosidade e indução de ventos locais (esquema 2.8). A cobertura vegetal, quando por florestas 
tropicais, afeta o clima de grandes regiões, provocando a diminuição da temperatura média local e redução 
da amplitude térmica, diminuindo a absorção de calor e aumentando a umidade relativa.
Esquema 2.8: Brisas do mar 
e da terra durante o dia e 
durante a noite
Fonte: Lechner (2000, p. 70)
A taxa de umidade do solo é diretamente proporcional à sua condutibilidade térmica. O solo pouco úmido 
absorve rapidamente o calor incidente durante o dia, liberando-o à noite e provocando uma elevada am-
plitude térmica. Os materiais que possuem um albedo baixo e uma condutividade alta proporcionam um 
microclima suave e estável, enquanto que o inverso contribui para a criação de um microclima de extremos 
(BUSTOS ROMERO, M. A., 1988). 
Através do esquema 2.9, pode-se observar que os diferentes tipos de revestimentos e materiais urbanos 
possuem albedos diferenciados. Desta forma, verifica-se que a qualidade térmica dos recintos urbanos 
também será fortemente influenciada pelas propriedades termo-físicas dos materiais adotados. A capaci-
dade de reflexão e absorção dos diversos materiais, em relação à luz e ao calor, depende diretamente de 
suas propriedades físicas como densidade, textura e cor. Influenciam consideravelmente na quantidade de 
energia térmica acumulada e irradiada para a atmosfera, contribuindo para um aumento da temperatura 
do ar (expresso pelo albedo, absorção e emissividade).
CL IMA URBANO E EF IC IÊNC IA ENERGÉT ICA NAS ED IF ICAÇÕES 27
Esquema 2.9: Valores do albedo de 
diferentes materiais e superfícies 
urbanas. 
Fonte: Espere-enc (2003).
2.3 Elementos climáticos e o meio urbano
Os elementos climáticos - especialmente a temperatura, umidade, radiação, ventos, nebulosidade e chu-
vas - sofrem influência do ambiente urbano. Esses elementos atuam de forma integrada, influenciando-se 
mutuamente. 
2.3.1 Temperatura do ar
A temperatura do ar é resultante do aquecimento e resfriamento da superfície da terra, por processos in-
diretos, já que o ar é transparente à radiação solar. O balanço térmico da superfície terrestre é constituído por 
fenômenos como evaporação, convecção, condução e emissão de radiação de ondas longas.
Na cidade, a temperatura do ar é geralmente maior do que na área rural circundante, tanto que na litera-
tura específica a cidade é tratada como uma ilha de calor. Vários estudos e pesquisas tem constatado essa 
diferença comprovando o registro de média de temperatura anual de 0,5°C a 3°C a mais e de 10% a menos 
em relação ao meio rural, principalmente em dias de uso de aquecimento da cidade com equipamentos 
de climatização artificial (LANDSBERG, H.E., 1997).
CL IMA URBANO E EF IC IÊNC IA ENERGÉT ICA NAS ED IF ICAÇÕES28
2.3.2. Umidade
Umidade é o termo usado para descrever a quantidade de vapor d’água contido na atmosfera. Embora o vapor 
d’água represente apenas 2% da massa total da atmosfera, ele é o componente atmosférico mais importante 
na determinação do tempo e do clima. Por ser a origem de todas as formas de condensação e precipitação 
e de absorver tanto a radiação solar quanto a terrestre, exerce umgrande efeito sobre a temperatura do ar e 
constitui-se em fator determinante da sensação de conforto térmico humano.
Há varias maneiras de medir o conteúdo de umidade da atmosfera: umidade absoluta, umidade específica, 
índice de umidade, temperatura de ponto de orvalho, umidade relativa, pressão de vapor1. Destas, a umidade 
relativa é a mais usada, e indica o grau de saturação do ar (%). É fortemente influenciada pela temperatura 
do ar, sendo inversamente proporcional a esta.
Apesar da maior quantidade de vapor presente na atmosfera urbana, em função das atividades antropo-
gênicas, a umidade relativa é, em média, 6% menor na cidade, se comparada com a encontrada no campo, 
devido ao incremento da temperatura urbana (LANDSBERG, H.E., 1997).
A diminuição da umidade relativa do ar nas cidades é uma característica importante do clima urbano. A 
maior quantidade de superfícies impermeabilizadas nas cidades provoca o rápido escoamento das águas 
de chuva e reduz o índice de evapotranspiração.
É importante observar que apesar das áreas urbanas provocarem a diminuição da umidade, podem tam-
bém incrementá-la por processos liberadores de vapor d’água (combustão). Em climas quentes e secos, o 
incremento do teor de umidade do ar é importante, e pode ser alcançado através de estratégias projetuais 
que incluam, no recinto urbano, água e vegetação (fotografia 2.2).
1 Umidade absoluta: representa o peso de vapor d’água por unidade de volume de ar expressa em gramas por metro cúbico 
de ar (g/m³); Umidade relativa: porcentagem da quantidade de vapor d’água existente no ar e a quantidade máxima que 
este pode conter nas mesmas condições de temperatura e pressão quando saturado (%); Umidade específica: indica o peso 
do vapor d’água por unidade de peso de ar (g/Kg); Pressão de vapor: pressão global decorrente do vapor d’água (mm/hg). 
CL IMA URBANO E EF IC IÊNC IA ENERGÉT ICA NAS ED IF ICAÇÕES 29
Fotografia 2.2: Exemplo de utilização de espelhos d’água 
para incremento da umidade relativa do ar em edifica-
ção de clima quente e seco. 
Fonte: Leonardo Bittencourt (1992).
2.3.3 Radiação
A radiação total nas superfícies horizontais de uma estrutura urbana é cerca de 10% a 20% menor que em 
um arredor rural próximo. Da mesma forma, a duração da insolação é estimada entre 5% e 15% menor (LAN-
DSBERG, H.E., 1997). Essas condições dependem, fundamentalmente, da latitude do local e das condições do 
sítio urbano (montanhas, serras, grandes formações rochosas, etc.). Em escala microclimática, a massa edificada 
urbana modifica a duração da exposição nos espaços, provocando sombreamento do solo, sobre si mesmo, 
ou em outros edifícios (fotografia 2.3).
Fotografia 2.3: Exemplo da minimização da exposição à radiação 
solar nos espaços urbanos: sombreamento dos logradouros a parir 
da aproximação dos blocos de massa edificada - Rua de Marrakesh.
Fonte: Eggy’s photo [200-].
CL IMA URBANO E EF IC IÊNC IA ENERGÉT ICA NAS ED IF ICAÇÕES30
2.3.4 Ventos
O movimento do ar é resultado das diferenças de pressão atmosférica verificadas pela influência direta da 
temperatura do ar, deslocando-se horizontalmente e verticalmente. O movimento horizontal está relacionado 
às diferenças de temperatura da superfície terrestre, e o movimento vertical, ao perfil de temperatura.
No centro urbano, a velocidade do vento é mais baixa que nos arredores. O ar tende a se mover mais devagar 
próximo ao solo e aumenta a sua velocidade com a altura. Além do mais, o vento, ao chegar à cidade, pode 
mudar de direção, ao seguir os túneis criados pelas ruas com edificações altas em ambos os lados, ou ao 
incidir em edificações perpendiculares à direção original do vento.
A diminuição da velocidade do vento está relacionada à rugosidade da superfície edificada na cidade. 
Contudo, em alguns casos, a configuração de vias e edifícios pode acelerar a velocidade do vento urbano - 
efeito de canalização de ruas, efeito de pilotis, desvio do fluxo de ar até o solo por edifícios altos (quadro 2.1).
Quadro 2.1: Efeitos 
aerodinâmicos do 
vento. Fonte: Bus-
tos Romero (1988).
CL IMA URBANO E EF IC IÊNC IA ENERGÉT ICA NAS ED IF ICAÇÕES 31
A turbulência criada pelas edificações e traçado viário modifica a direção dos ventos na cidade (esquema 
2.10). Pequenas brisas podem, ainda, ser formadas a partir dos contrastes de temperatura entre diferentes 
setores dentro da área urbana.
Esquema 2.10: Efeito da turbu-
lência e formação de sombras de 
vento em diferentes posiciona-
mentos da massa edificada. 
Fonte: Oke (1999 pp. 265).
A convergência de fluxos de ar, da periferia ao centro, quando o vento regional está fraco ou em calmaria, 
denomina-se brisa urbana. Surge a partir do estabelecimento de um gradiente horizontal de temperatura, 
e quando a ilha de calor (denominação atribuída ao maior aquecimento das cidades em relação a sua área 
periférica ou rural) apresenta-se bem desenvolvida. O ar mais fresco, ao chegar à cidade, reduz temporal-
mente a intensidade da ilha de calor. Cria-se, assim, um sistema de circulação local, de modo que o ar mais 
fresco procedente do campo ou da periferia dirige-se ao centro urbano, de onde ascende, para retornar ao 
campo, onde, já mais frio, descende novamente. Esse fenômeno é, em geral, intermitente.
A rugosidade (Zg) é um parâmetro que expressa a morfologia geométrica da superfície (esquema 2.11), cujo 
conceito significa a medida da rugosidade aerodinâmica da superfície, relacionada, à altura dos elementos, 
como também, à forma e distribuição da densidade destes (OKE, 1996).
CL IMA URBANO E EF IC IÊNC IA ENERGÉT ICA NAS ED IF ICAÇÕES32
Esquema 2.11: Representação 
esquemática do perfil do ven-
to em diferentes ambientes, a 
partir da influência do tipo de 
rugosidade. 
Fonte: Oke (1996).
Assim, (1)
Onde:
h = altura média do elemento de rugosidade (m);
A* = “área de silhueta”, ou área da face do elemento, na direção perpendicular à do vento (m2);
A’= área ocupada pelo elemento (m2).
Através da tabela 3.1, podem-se observar alguns valores de rugosidade de diferentes superfícies urbanas 
e a respectiva classificação destas tipologias na perspectiva do clima urbano.
CL IMA URBANO E EF IC IÊNC IA ENERGÉT ICA NAS ED IF ICAÇÕES 33
Tabela 2.1 - Critérios para 
um sistema de classificação 
urbana.
Fonte: Katzschner (1997, 
p.52)
Em uma área urbana, os elementos de rugosidade são principalmente suas edificações, o que torna a cidade 
a mais rugosa das superfícies. Em face da dificuldade de sua medição para problemas práticos relacionados 
ao meio ambiente urbano (OKE, T. R., 1996), sugere-se os seguintes valores típicos para rugosidade em 
terrenos urbanizados, expressos na tabela 2.2:
Tabela 2.2 - 
Valores típicos 
da rugosidade 
Zg para terrenos 
urbanizados.
Fonte: Oke 
(1996, p.298).
CL IMA URBANO E EF IC IÊNC IA ENERGÉT ICA NAS ED IF ICAÇÕES34
2.3.5 Nebulosidade
A atmosfera urbana contém numerosas partículas ao redor das quais o vapor d’água pode condensar-se, 
incrementando a turbidez, e consequentemente, afetando a visibilidade urbana. 
2.3.6 Precipitações
As precipitações são o resultado de qualquer deposição em forma líquida ou sólida derivada da atmosfera. 
Refere-se, portanto, às várias formas líquidas e congeladas de água, como chuva, neve, granizo, orvalho, geada 
e nevoeiro. A evaporação das águas de superfície leva à formação de chuva e outras precipitações. Esta água 
flui através dos córregos, rios, etc., voltando para o oceano e completando o ciclo hidrológico (esquema 2.12). 
O acúmulo de poluentes na atmosfera urbana lhe dá maior densidade e, consequentemente,maior acúmulo 
de energia térmica nessa atmosfera (efeito estufa). A corrente de ar quente ascendente, junto ao aumento de 
poluentes, pode provocar um aumento de precipitações, que podem ser danosas (chuva ácida) à cidade, cor-
roendo a massa construída, prejudicando a vida ali existente e poluindo os cursos d’água ao serem canalizados.
Esquema 2. 12: Represen-
tação das transformações 
nos processos referentes ao 
ciclo hidrológico através da 
urbanização: A) Meio rural. 
B) Meio urbanizado.
Fonte: Houge (1998, p.40).
A condensação do vapor d’água, em forma de chuva, provém, em grande parte, de massas de ar úmido em 
ascensão, esfriadas rapidamente pelo contato com massas de ar mais frias. No ambiente urbano, a maior 
precipitação nas cidades em relação ao campo circundante deve-se, fundamentalmente, aos movimentos 
ascendentes do ar sobre a cidade devido à ilha de calor; à turbulência resultante de obstáculos próprios do 
ambiente da cidade e da nebulosidade urbana, proveniente da presença de partículas na atmosfera da cidade.
A quantidade de chuva de uma área urbana depende fundamentalmente do seu clima, mas a presença 
de uma cidade pode incrementar o acúmulo natural de chuva, em comparação com uma área não urbana 
próxima. Por outro lado, a evapotranspiração é baixa nas cidades, já que há menor proporção de áreas verdes 
e corpos d’água. Através da tabela 2.3, pode-se identificar as principais alterações climáticas produzidas 
pelas cidades.
CL IMA URBANO E EF IC IÊNC IA ENERGÉT ICA NAS ED IF ICAÇÕES 35
Tabela 2.3 - Alterações climá-
ticas locais produzidas pelas 
cidades.
Fonte: Arquivo pessoal.
3 A URBANIZAÇÃO E SEUS EFEITOS NO CLIMA DA 
CIDADE
O ambiente urbano é diferenciado pela ação antrópica sobre o meio natural, e gera o chamado “clima urba-
no”, ou situação climática típica das cidades. Os climas urbanos distinguem-se daqueles com áreas menos 
construídas por diferenças de temperaturas do ar, umidade, velocidade e direção dos ventos e quantidade 
de precipitação.
A atmosfera complexa da cidade gera diferenças de temperatura e, consequentemente, pressões diferencia-
das, gerando correntes ascendentes de ar e diminuição da porcentagem de umidade relativa do ar. A massa 
edificada urbana também pode diminuir a duração de exposição ao sol dos espaços, com o sombreamento.
O ambiente da cidade gera modificações climáticas devido às fontes adicionais de calor, de caráter antropo-
gênico, e da composição dos materiais de sua superfície, a maioria bons condutores térmicos e com grande 
capacidade calorífica. Esse fato interfere nos elementos do clima, alterando a composição de sua atmosfera.
Dentre os aspectos que caracterizam o clima urbano, podem-se citar como principais os seguintes (LOM-
BARDO, M. A., 1995):
a) o clima urbano é uma modificação substancial de um clima local;
b) o desenvolvimento urbano tende a acentuar ou eliminar as diferenças causadas pela posição do sítio.
Sobre a relação cidade - campo:
a) a cidade modifica o clima através de alterações complexas na superfície;
b) a cidade tem fontes adicionais de calor, de caráter antropogênico, além de se constituir de materiais, na 
sua maioria, bons condutores térmicos e com grande capacidade calorífica;
CL IMA URBANO E EF IC IÊNC IA ENERGÉT ICA NAS ED IF ICAÇÕES38
c) a cidade aumenta a produção de calor, com consequente modificação na ventilação, umidade e preci-
pitações;
d) a cidade altera a composição da atmosfera resultando, na maioria das vezes, em condições adversas.
A forma urbana pode ser definida como o produto das relações estabelecidas pelo homem entre a morfo-
logia da massa edificada e a morfologia dos espaços exteriores de permanência e circulação; e entre essas 
e a morfologia do solo / paisagem (OLGYAY, V., 1998).
A parcela armazenada no balanço energético é substancialmente modificada pela urbanização, com a 
diminuição da dissipação de calor e maior armazenamento de energia térmica. Dentre os principais fatores 
dessas mudanças estão: a localização da cidade dentro da região, o tamanho das cidades, a densidade da 
área construída, a cobertura do solo, a altura dos edifícios, a orientação e a largura das ruas, a divisão dos 
lotes, os efeitos dos parques e áreas verdes e detalhes especiais do desenho dos edifícios (GIVONI, B., 1998).
Alguns estudos apontam que características da morfologia do solo e paisagem (como a convexidade ou 
concavidade do sítio) e da forma urbana, são condicionantes do clima urbano: rugosidade e porosidade, 
densidade de construção, tamanho (horizontal e vertical), ocupação do solo, orientação, permeabilidade 
do solo e propriedades termodinâmicas dos materiais constituintes (OLIVEIRA, P., 1987), sintetizados no 
quadro 3.1., de acordo com os atributos bioclimatizantes da forma urbana:
a) Porosidade: corresponde ao espaçamento entre as edificações e/ou arranjos morfológicos, diversidade 
de alturas das edificações e índice de fragmentação das áreas construídas que conferem maior ou menor 
permeabilidade aos ventos do tecido urbano. A diminuição da porosidade da malha urbana (redução de 
índices que definem afastamentos mínimos) entre o edifício e o limite do lote e o aumento do gabarito das 
edificações (altura da edificação) reduzem a velocidade dos ventos.
b) Rugosidade: corresponde a maior ou menor fricção entre a superfície urbana e os ventos que a atraves-
sam. Deve-se, em climas quentes e úmidos, tornar a malha urbana mais porosa, aumentando as dimensões 
dos recuos (mínimos e adicionais) e incentivar o uso de pilotis ou de pavimentos intermediários vazados, 
propiciando uma melhor ventilação natural na malha urbana, evitando a formação de ilhas de calor. Nos 
climas quentes e úmidos, as ruas devem ser largas para permitir a ventilação do tecido urbano, devem pos-
sibilitar o sombreamento por vegetação ou por elementos construídos do lado do poente, ser orientadas 
procurando a sombra e oferecer aos pedestres caminhos sombreados.
CL IMA URBANO E EF IC IÊNC IA ENERGÉT ICA NAS ED IF ICAÇÕES 39
c) Densidade de construção: corresponde aos aspectos relacionados a taxas de ocupação da área constru-
ída, distâncias entre edificações e alturas médias dos edifícios, além de detalhes da estrutura urbana como 
tamanho e forma das edificações e posição relativa entre as mesmas. Há estreita correlação entre densidade 
populacional e condições de conforto dentro de uma estrutura urbana. Givoni (1992) observa que para um 
clima quente-úmido, as melhores condições de conforto são obtidas com edifícios altos e estreitos (torres), 
posicionados distantes um do outro de acordo com a densidade do local. Em climas quentes e secos, por 
outro lado, uma mesma altura de edificações deve ser estimulada.
d) Tamanho da cidade (horizontal e Vertical): O tamanho da cidade influi na quantidade de fontes produtoras 
de calor e de poluentes, bem como as áreas com crescimento vertical intenso também estão associadas às 
altas temperaturas urbanas. Os padrões de ocupação com maior densidade tendem a possuir as maiores 
médias de temperatura, enquanto que os padrões de ocupação com menores taxas tendem a possuir as 
menores médias.
e) Uso e ocupação do solo: influenciam na distribuição das temperaturas dentro das estruturas urbanas, 
concentração/dispersão de atividades de acordo com o tempo (dias úteis / fins de semana); centralização/
descentralização de atividades (maior massa construída nos centros urbanos) e a proporção de áreas verdes.
f ) Orientação: refere-se à influência da insolação e da incidência dos ventos e/ou modificações na mor-
fologia do solo/paisagem e barreiras edificadas. Nos climas quentes e úmidos, as ruas devem ser largas 
para permitir a ventilação do tecido urbano. Devem possibilitar o sombreamentopor vegetação ou por 
elementos construídos do lado do poente. 
g) Permeabilidade do solo urbano: está relacionada com a quantidade de superfície do solo urbano 
recoberto de edificações e construções (pavimentada) e a quantidade de solo nu compactado. A baixa 
permeabilidade pode provocar a Redução da umidade do ar e da evaporação na área urbana, decorrente 
da pouca absorção das águas pluviais pela superfície do solo; maior quantidade de calor acumulado e altas 
temperaturas na estrutura urbana; além da tendência cíclica de inundações.
h) Propriedades termodinâmicas dos materiais constituintes: corresponde às propriedades físicas como 
albedo, absortância à radiação solar, emissividade, inércia térmica e índices de impermeabilidade dos 
materiais da massa edificada. As maiores temperaturas em áreas urbanas podem ser diagnosticadas em 
locais revestidos por superfície escura e impermeável, com incidência de concreto, cimento e pavimentação 
asfáltica, materiais bons condutores térmicos e com grande capacidade calorífica.
CL IMA URBANO E EF IC IÊNC IA ENERGÉT ICA NAS ED IF ICAÇÕES40
 
Quadro 3.1: Relação entre 
os principais atributos da 
forma urbana e as con-
sequências no ambiente 
urbano. Fonte: adaptado 
de Oliveira (1988).
CL IMA URBANO E EF IC IÊNC IA ENERGÉT ICA NAS ED IF ICAÇÕES 41
3.1 Escalas de medição em clima urbano e camadas atmosféricas urbanas
O conceito de escala em estudos relacionados ao clima urbano é fundamental para realização e análise de 
medições, de modo que estas se tornem ferramentas representativas do meio ambiente meteorológico, em lugar 
do clima em geral, e forneça dados e suporte às necessidades de aplicação no projeto e planejamento urbano. 
As considerações, relativas ao clima urbano, podem ser verificadas em várias escalas. Alguns estudos apon-
tam por ordem hierárquica de abrangência, a escala do clima regional, a escala das modificações devido 
à orografia e a escala das modificações provocadas por edificações ou grupo de edificações (CHANDLER, 
T.J. (ed.), 1976).
A escala regional (macro-escala) é relacionada às propriedades meteorológicas. A escala das modificações 
provocadas pela orografia (meso-escala) propicia uma abordagem das diferenças climáticas causadas por 
pequenas mudanças de altitudes. A escala das edificações (micro-escala) evidencia a importância das de-
cisões sobre a forma e a orientação das estruturas urbanas e suas interferências no microclima do entorno. 
Dentro desse entendimento, a importância relativa das diferentes escalas climatológicas nos estágios de 
decisão de planejamento dentro da arquitetura e da construção é demonstrada no quadro 3.2:
Quadro 3.2: Escalas clima-
tológicas e sua impor-
tância nos estágios de 
planejamento de arquite-
tura e construção. Fonte: 
Chandler (1976, p.2).
Recentemente, convencionaram-se essas três escalas de particular interesse de áreas urbanas dentro das 
escalas horizontais: a micro-escala, a escala local e a meso-escala, além de três camadas verticais encon-
tradas em áreas urbanas: a camada intra-urbana, ou escala de cobertura urbana, a camada limite urbana e 
a subcamada de rugosidade (OKE, T.R., 2004).
a) Micro-escala - Os microclimas urbanos são definidos pelas superfícies e objetos dos arredores mais 
próximos podendo variar em distâncias muito pequenas, até mesmo em milímetros. As escalas típicas 
de microclimas urbanos correspondem à influência de prédios, árvores, estradas, ruas, jardins, pátios; 
estendendo-se de um até centenas de metros.
CL IMA URBANO E EF IC IÊNC IA ENERGÉT ICA NAS ED IF ICAÇÕES42
b) Escala local - Nesta escala são necessárias estações climáticas para monitoramento urbano. Incluem as 
características da paisagem como a topografia, mas excluem os efeitos de micro-escala. Representa, em 
áreas urbanas, o clima de arredores com características similares de desenvolvimento urbano (cobertura 
de superfície, tamanho espaçamento de edificações). Variam de um a vários quilômetros.
c) Meso-escala - Consiste na escala da cidade como um todo, e normalmente tem extensão de dezenas de 
quilômetros. Por esse motivo, uma única estação não pode representar esta escala.
Dentro das camadas verticais atmosféricas urbanas, é possível estabelecer uma divisão simplificada da 
atmosfera urbana em duas camadas (LOMBARDO, M. A., 1995): a camada intra-urbana e a camada limite 
urbana2. A primeira, de nível microclimático, abrange desde o solo até, aproximadamente, o nível das 
coberturas das edificações (podendo desaparecer totalmente em grandes espaços abertos). A segunda 
equivale à escala mesoclimática, situando-se imediatamente acima da camada de cobertura urbana e com 
características influenciadas pela presença da cidade (esquema 3.1). Sob a influência de ventos regionais, 
esta última camada pode, a sotavento, separar-se da superfície, à medida que se desenvolve uma camada 
limite rural e passa a ser chamada de “pluma urbana”. Tanto a camada de cobertura urbana quanto a camada 
limite urbana são regidas pelas condições sinóticas do tempo, apresentadas pela macro-escala.
Esquema 3.1 - Representação da atmos-
fera urbana em duas camadas térmicas.
Fonte: Oke (1976, p.275).
Para cada um desses níveis, os efeitos da urbanização sobre o clima podem ser notados, sobretudo quando 
é considerada a distribuição térmica do ar nas cidades. A camada limite urbana é a porção onde as caracte-
rísticas climáticas estão modificadas pela presença da cidade na superfície. Estende-se, desta forma, desde 
os telhados dos edifícios até um nível abaixo do qual os fenômenos locais estão geridos pela natureza da 
superfície urbana.
2Tradução correspondente às expressões urban canopy layer e urban boundary layer, respectivamente. Para ASSIS (1990, 
p.18), a primeira pode ser chamada de “camada de cobertura urbana”.
CL IMA URBANO E EF IC IÊNC IA ENERGÉT ICA NAS ED IF ICAÇÕES 43
A camada intra-urbana é a capa de ar existente por debaixo da capa limite urbana, estendendo-se desde a 
superfície até ao nível que marca a altura dos telhados dos edifícios. Engloba, pois, todos aqueles setores 
entre os edifícios da cidade e que apresentam toda uma gama de microclimas inferidas pelos arredores 
mais imediatos.
Enquanto a camada limite urbana é um fenômeno de escala local a de mesoescala, a camada de cobertura 
urbana é governada por processos de microescala, presentes na camada intra-urbana das ruas, que formam 
os “canyons” entre as edificações3. A pluma urbana, por sua vez, é resultado do isolamento da camada mais 
quente urbana, mais acima da camada estável rural.
Essas duas camadas de influência - camada intra-urbana e camada limite urbana - tem extensões variadas 
no tempo e no espaço e aumentam e diminuem em estilo rítmico, de acordo com o ciclo solar diário.
Assim, em uma “situação ideal”, durante o dia, quando há transferência de calor para cima na direção da 
atmosfera mais fria, a altura da camada limite pode se estender para 1 km a 2 km. À noite, por outro lado, há 
uma transferência de calor para baixo, já que a superfície da terra esfria mais rapidamente que a atmosfera. 
A camada limite, consequentemente, pode reduzir-se a menos de 100 m4.
Na camada intra-urbana ocorrem as trocas de energia que afetam diretamente os moradores da cidade. 
Essas trocas dependem, em grande parte, da natureza da superfície e da forma das diversas estruturas 
urbanas (GIVONI, B., 1989).
3.2 O canyon urbano
Partindo-se de uma maneira simplificada de tratar a forma urbana e com objetivos relacionados à modelação 
climática, são comumente encontrados os termos “urban canyon” ou “street canyon”. Estes se referem a uma 
unidade geométrica, de natureza tridimensional, correspondendo a um perfil de via urbana de formaretangular, 
orientado sob um determinado ângulo, em relação ao eixo norte-sul. É composto por duas superfícies verticais 
de altura H e por uma superfície horizontal W, geralmente representativas das fachadas das edificações e da 
via de circulação urbana, respectivamente. Como suas dimensões absolutas não são, normalmente, relevantes, 
é comum considerar esta unidade como sendo adimensional e caracterizá-la pela razão entre a altura média 
e a largura do perfil, chamada de relação H/W (esquema 3.2). Sua extensão, também por simplificação, pode 
ser considerada infinita.
3 OKE (1996) sugere as seguintes escalas e seus limites, baseado em esquemas de classificação de distâncias horizontais: 
microescala: 10-2 a 103 m; escala local: 102 a 5 x 104 m e mesoescala: 104 a 2 x 105 m; macroescala: 105 a 108 m.
4 OKE (1996) resume os limites da camada limite em ~ 1 km (distância vertical) e ~50 km (distância horizontal), para o período 
de aproximadamente 1 dia.
CL IMA URBANO E EF IC IÊNC IA ENERGÉT ICA NAS ED IF ICAÇÕES44
Esquema 3.2: Representação da variação 
da unidade geométrica - urban canyon ou 
street canyon.
Fonte: adaptado de Oke (1988, p.108).
O canyon urbano (esquema 3.3) consiste na principal unidade da camada intra-urbana, e refere-se ao volu-
me de ar delimitado pelas paredes e o solo entre dois edifícios adjacentes, e as inter-reflexões produzidas 
nas superfícies que o compõe, resultando em microclimas particulares dentro do macroclima da cidade. 
No balanço energético do canyon urbano é importante a determinação de fatores como a orientação, a 
relação entre largura das vias e altura das edificações e os materiais de construção utilizados.
Esquema 3.3: Corte esque-
mático de um canyon urbano 
com o volume de ar contido. 
Fonte: adaptado de Oke 
(1988).
Alguns estudos, por exemplo, demonstraram, através desta unidade, a interferência das edificações no 
fluxo de ar, diminuindo a transferência de calor sensível por turbulência (OKE, T. R., 1988). Seus resultados 
indicam os limites para os quais ocorre mudança do tipo de fluxo de ar, podendo ser extraídas as seguintes 
informações:
1. As edificações interferem no fluxo de ar, criando um campo de turbulência ao seu redor. Quanto mais 
afastadas umas das outras, portanto menores H/W, mais isolado se torna o campo de turbulência, não 
chegando a causar o impacto de uma edificação no fluxo de ar que atinge a outra;
CL IMA URBANO E EF IC IÊNC IA ENERGÉT ICA NAS ED IF ICAÇÕES 45
2. No caso de edificações mais próximas entre si, os campos de turbulência se interagem;
3. À medida que o espaçamento entre edificações diminui, o fluxo de ar tende a não penetrar entre elas, 
formando um campo isolado, que sofre pequeno movimento, provocado pelo atrito com as camadas su-
periores, causando assim uma diminuição na perda de calor por turbulência.
Da mesma forma, considerando-se a relação H/W, pode ser verificado o acesso solar de vias e a capacidade 
de absorção solar devido à geometria urbana. O aumento de cerca de 13% a 27% de absorção ocorre para 
H/W entre 0,5 e 2,0, comparados a um albedo de 0,40 para uma superfície plana (OKE, T. R., 1988). O albedo 
é mais pronunciado em épocas de sol mais baixo (inverno), aumentando com o H/W, sendo maior para 
orientações leste-oeste do que para norte-sul. Por outro lado, pode-se destacar que o albedo é apenas 
fracamente dependente da latitude (ARNFIELD, A.J., 1990) (Tabela 3.1). O aumento de H/W provoca o sur-
gimento de superfícies refletoras no entorno, causando um aumento de absorção.
Tabela 3.1 - Albedo 
no topo da camada de 
cobertura urbana em 
função de H/W, estação 
do ano e latitude.
Fonte: Arnfield (1990, 
p.128).
Aliados a gráficos solares, estes perfis urbanos servem ainda como instrumento para análise do desenho 
urbano em relação à largura de ruas e à altura de edificações, em função do acesso solar ou da promoção de 
sombreamento. Destaca-se ainda que para cidades tropicais é desejável a minimização da radiação solar no 
ambiente urbano e o acesso solar pode ser diminuído pelo aumento da relação H/W (ARNFIELD, A.J., 1990).
Outra unidade, sob o ponto de vista climatológico, que pode ser considerada no estudo da forma urbana, 
tem como um dos elementos que a compõem, a abóbada celeste.
Como o céu apresenta, normalmente, temperaturas mais baixas do que a superfície terrestre, funciona como 
um elemento primordial no balanço de energia, pois recebe as radiações de ondas longas emitidas pelo 
solo terrestre, que consequentemente perde calor, diminuindo a sua temperatura. Por isso a capacidade 
de resfriamento das superfícies urbanas está relacionada à obstrução do seu horizonte, evidenciando a 
importância da forma geométrica de uma superfície e de um conjunto de superfícies.
CL IMA URBANO E EF IC IÊNC IA ENERGÉT ICA NAS ED IF ICAÇÕES46
No ambiente urbano ocorre uma relação geométrica entre as superfícies, a qual influi na troca de calor 
por radiação entre elas e na troca de calor dessas com o céu. Essa relação é um parâmetro adimensional 
chamado de fator de visão.
Quando as condições morfológicas observadas, a partir de um determinado ponto da superfície, causam 
obstrução do céu, a troca de calor ocorre entre as superfícies, acarretando um acúmulo de calor no entor-
no urbano. Por outro lado, quanto maior a capacidade de visão de uma superfície para o céu, maior a sua 
capacidade de resfriamento.
Assim sendo, a área de céu visível a partir de um ponto na superfície terrestre deve ser considerada nas 
análises climáticas da forma urbana. Alguns estudiosos (BÄRRING, et. al. 1985), (JOHNSON, WATSON, 1987), 
(OKE, 1981), (STEYN, 1980), (SOUZA, MENDES, 2003) expressam essa unidade pelo FVC (fator de visão do 
céu). Trata-se de um fator que indica uma relação geométrica entre a Terra e o céu e que representa uma 
estimativa da área visível de céu. Algumas vezes, em função do interesse da pesquisa, esta unidade é re-
lacionada com o fluxo de radiação, através de expressões trigonométricas, sendo definida como a razão 
entre a radiação do céu recebida por uma superfície plana e aquela recebida de todo o ambiente radiante.
Assim, a área de céu toma uma configuração resultante de limites impostos pelas edificações, associada 
à sua própria forma, aparentemente arredondada para os olhos do observador na Terra. Na inclusão desta 
forma arredondada aparente do céu como elemento da unidade geométrica, sua representação é tida 
como uma superfície hemisférica imaginária (Esquema 3.4).
Esquema 3.4 - Representação, em 
corte, da abóbada celeste. 
Fonte: Arquivo pessoal (2005).
CL IMA URBANO E EF IC IÊNC IA ENERGÉT ICA NAS ED IF ICAÇÕES 47
Em termos geométricos, qualquer edificação, elemento ou equipamento urbano pertencente ao plano do 
observador representa uma obstrução à abóbada celeste. A projeção dessa edificação na abóbada celeste 
é a fração do céu por ela obstruída para o observador; representando, ainda, a parcela da radiação que não 
atinge o observador. Seu valor numérico é sempre menor que a unidade, pois dificilmente se encontram 
regiões urbanas, que não apresentem nenhuma obstrução do horizonte (situação para a qual seu valor 
seria igual à unidade).
Utilizando-se o método de projeção estereográfica, os pontos, que correspondem à obstrução na abóbada 
celeste, podem ser projetados em um plano horizontal e assim representada, a área de céu visível para o 
ponto de observação em questão (esquema 3.5).
Esquema 3.5 - Projeção estereo-
gráfica da área de céu obstruída. 
Fonte: Arquivo pessoal (2005).
O fator de visão do céu é um recurso, que permite estabelecer uma série de relações, que podem servir de 
instrumento para o planejamento urbano.
Medindo o fluxo de radiação em váriospontos de uma única via em relação a diversos fatores de visão do 
céu, em Vancouver, pode-se observar que a relação entre eles é aproximadamente linear (OKE, T. R., 1981). À 
medida que a área de visão do céu diminui, o fluxo de radiação perdido pelo entorno decresce. Confirma-se 
esta tendência através da utilização de um modelo de simulação para a camada de cobertura urbana, que 
considera condições noturnas e calmas, sem interferências do calor antropogênico ou sazonal da cidade 
no balanço de energia.
CL IMA URBANO E EF IC IÊNC IA ENERGÉT ICA NAS ED IF ICAÇÕES48
A estimativa do fator de visão do céu pode ser feita por processos analíticos (matemáticos), por fotografia, 
por processamento de imagens, por diagramas ou por gráficos. Tanto pelo processo analítico como pelo 
uso de diagramas e gráficos, é necessária uma base de dados angulares relativos às edificações existentes 
no entorno urbano, sendo este, um dos problemas mais constantes neste tipo de pesquisa. No caso de 
fotografias e processamento de imagens, são necessários equipamentos sofisticados, devendo-se contar 
com uma câmera, com possibilidade de nela ser acoplada uma lente tipo “olho de peixe” (fotografia 3.1). 
Além disso, no caso do processamento de imagem, são necessários recursos computacionais apropriados.
Fotografia 3.1- Fotografia com 
lente tipo “olho de peixe”. Fonte: 
Steyn (1980, p.256).
Para simplificar a determinação do FVC, alguns estudiosos desenvolveram um algoritmo de cálculo inte-
grado a um sistema de informações geográficas, capaz de gerar valores de fator de visão do céu, a partir de 
arquivos vetoriais (polígonos) representativos das edificações da malha urbana (SOUZA, L. C. L.; RODRIGUES, 
D. S.; MENDES, J. F. G., 2003). Este algoritmo permite obter novas coordenadas cartesianas para pontos que 
representem os vértices das arestas das edificações ou elementos urbanos que compõem a cena. Assim, a 
área total da malha estereográfica pode ser comparada à área obstruída pelos elementos urbanos e con-
sequentemente extraído o FVC, além de criadas representações da projeção estereográfica das edificações 
que compõem o canyon. (esquema 3.6)
CL IMA URBANO E EF IC IÊNC IA ENERGÉT ICA NAS ED IF ICAÇÕES 49
Esquema 3.6 - Projeção estereográfica de um canyon gera-
da no programa 3DSkyView. 
Fonte: Arquivo pessoal (2005).
3.3 O balanço de energia urbano
O estudo dos processos de fluxos de energia, umidade e massa em ambientes urbanos permite uma melhor 
caracterização da superfície atmosférica afetada pela urbanização. O balanço de energia de uma superfície 
urbana permite um melhor conhecimento do clima urbano e é representado satisfatoriamente por fluxos de 
energia através do volume solo - construções - ar, até uma altura onde as trocas verticais de calor são despre-
zíveis para o período de interesse (KALANDA, PITTLEHOUSE, 1980). 
O balanço de energia da superfície constitui o seccionamento da energia radiante absorvida na superfície 
da terra em fluxos de calor que controlam o clima da superfície, que dependem de diversos fatores como 
umidade; propriedades térmicas e perfis da temperatura da superfície, da atmosfera e do solo; velocidade 
do vento; rugosidade da superfície; estabilidade atmosférica; entre outros.
A maioria dos modelos matemáticos desenvolvidos, salvo algumas simplificações, considera os seguintes 
componentes na equação do balanço de energia ao topo da camada intra-urbana, mostrado esquemati-
camente no esquema 3.7:
CL IMA URBANO E EF IC IÊNC IA ENERGÉT ICA NAS ED IF ICAÇÕES50
Esquema 3.7 - Fluxos envolvidos no 
balanço de energia de um volume 
urbano construção-ar.
Fonte: Oke (1996, p.275).
Q* + QF = ∆QS + ∆QA + QH + QE
onde:
Q* = fluxo de radiação líquida, em função do albedo5, energia solar difusa e direta, radiação infravermelha 
emitida pelo topo da camada intra-urbana e densidade de fluxo infravermelho da atmosfera;
QF = fluxo de calor antropogênico (combustão, condicionamento do ar etc.); 
∆QS = densidade de fluxo de armazenamento de energia na camada intra-urbana e solo;
∆QA = advecção6 líquida;
QH = fluxo de calor turbulento sensível;
QE = fluxo de calor turbulento latente.
O balanço de energia é resultado do intercâmbio de radiações entre a Terra, o Sol e o ar, de forma que, numa 
definição simplificada, representa a diferença entre as radiações recebidas pela superfície terrestre e aquela 
devolvida ao espaço, após as interações térmicas entre as superfícies e o ar. No entanto, a complexidade 
dessas inter-relações é muito grande, principalmente quando considerada a ação humana.
5 Significa a razão entre a quantidade de radiação solar refletida por um corpo e a quantidade incidente sobre ele (OKE, 
1996, p.400).
6 A advecção descreve, predominantemente, o movimento horizontal na atmosfera (OKE, 1996, p.400).
CL IMA URBANO E EF IC IÊNC IA ENERGÉT ICA NAS ED IF ICAÇÕES 51
Há pesquisas que alcançaram a formulação do balanço de energia completo (OKE, T.R., 1996). Outras 
formulações simplificadas ignoram a advecção ou a presença de qualquer fonte antropogênica de calor.
O termo fluxo de armazenamento de energia inclui trocas de calor turbulento no ar, edificações, vegeta-
ção e solo, desde o nível médio dos telhados até uma profundidade no solo onde as trocas de calor são 
consideradas desprezíveis para os objetivos de um determinado estudo (OKE, T.R.; CLEUGH, H.A., 1987). 
Constitui-se, portanto, em um termo importante na formação da ilha de calor urbana.
As mudanças de armazenamento de energia em sistemas urbanos são maiores que em sistemas naturais, 
já que os materiais de construção em geral tem propriedades térmicas que os fazem bons condutores e/
ou armazenadores (OKE, T.R.; CLEUGH, H.A., 1987).
No ambiente urbano, a obtenção do fluxo de calor do solo torna-se mais difícil, já que a superfície urbana 
é multifacetada e extremamente complexa. De qualquer forma, se todos os outros termos da equação são 
independentemente avaliados, o armazenamento pode ser obtido através de parametrizações, em função 
de Q* (OKE, CLEUGH, 1987). Pode, ainda, ser encontrado como resíduo da equação, em função de Q*, QH e 
QE, e desprezando-se os termos relativos ao calor antropogênico e advecção (DUFNER, et. al., 1993).
Os efeitos típicos das áreas urbanas em cada um dos termos da equação de balanço de energia (como o 
aumento do calor sensível devido à geometria urbana e materiais; redução do calor latente, pela diminuição 
da disponibilidade de umidade etc.), bem como a influência urbana típica nos componentes individuais 
da radiação líquida (como o aumento da radiação de ondas longas, devido ao aumento da temperatura do 
ar urbano e aumento da emissão de ondas longas, pela poluição etc.) são sintetizados, respectivamente, 
nos quadros 3.3 e 3.4.
CL IMA URBANO E EF IC IÊNC IA ENERGÉT ICA NAS ED IF ICAÇÕES52
Quadro 3.3 - Influência típica 
urbana no balanço de energia.
Fonte: Dufner et al. (1993, 
p.433)
Quadro 3.4 - Influência 
típica urbana na radiação 
líquida.
Fonte: Dufner et al. (1993, 
p.434)
CL IMA URBANO E EF IC IÊNC IA ENERGÉT ICA NAS ED IF ICAÇÕES 53
O balanço hídrico urbano de um volume edificado - ar pode ser expresso pela seguinte equação:
P + F + I = E + ∆r + ∆S + ∆A
Onde:
P = precipitação;
F = a água liberada para a atmosfera por combustão;
I = a entrada de água por tubulações procedente, por exemplo, de rios;
E = evapotranspiração;
∆r = variação de “runoff”;
∆S = variação armazenada de água no solo, nos edifícios e o ar contido no volume;
∆A = a transferência líquida de água em gotas ou em vapor, através das superfícies do volume.
Comparando-se este balanço hídrico com o que se apresenta em um volume rural (supondo-se ∆A =0),as diferenças são bem claras. A cidade possui dois componentes novos, o F e o I, que contribuem para 
aumentar a entrada de água no sistema urbano.
4 ILHA DE CALOR URBANA
De todas as modificações climáticas produzidas pela cidade, a mais evidente e estudada consiste no fenô-
meno chamado de “ilha de calor”. É um fenômeno próprio das cidades, resultante do processo de urbanização 
e características peculiares ao meio urbano. Este fenômeno ocorre especialmente à noite, quando as cidades 
apresentam temperaturas maiores que o meio rural ou menos urbanizado, que a rodeia (esquema 4.1). O lo-
cal de seu maior desenvolvimento coincide, com frequência, com o centro das cidades, onde as construções 
formam um conjunto mais densificado.
Esquema 4.1: Representação do perfil típico de 
ilha de calor urbana.
Fonte: Santamouris (2001, p.49).
As causas que contribuem para a formação da ilha de calor estão relacionadas às mudanças no balanço 
energético da superfície devido à urbanização. Sabe-se que, devido à sua natureza física particular, os 
centros urbanos podem ter temperaturas maiores que as áreas adjacentes, especialmente durante a noite 
e de maneira proporcional ao tamanho da cidade (OKE, T. R. 1973).
Na verdade, desde o trabalho pioneiro de Howard7 para a cidade de Londres em 1833, muito se tem estu-
dado sobre o clima urbano. A maioria dessas inumeráveis investigações tem como objetivo a comprovação 
do já bem conhecido e documentado fenômeno da “ilha de calor urbana”, um exemplo de modificação 
da atmosfera devido à urbanização (OKE, T. R. 1973). Pode-se definir esse fenômeno como um reflexo da 
totalidade das mudanças microclimáticas trazidas pelas alterações humanas na superfície urbana (LAN-
DSBERG, H.E., 1981).
7 Foram analisadas observações meteorológicas entre 1797 e 1831, e identificaram-se maiores temperaturas no centro da 
cidade.
CL IMA URBANO E EF IC IÊNC IA ENERGÉT ICA NAS ED IF ICAÇÕES56
O fenômeno da ilha de calor da camada intra-urbana (“Urban Canopy Layer - UCL”) pode resultar dos se-
guintes fatores (HOWARD, L., 1833):
1. fontes de calor antropogênico;
2. propriedades térmicas dos materiais de construção, que ocasionam maior armazenamento de energia 
durante o dia e liberação do calor absorvido à noite;
3. aumento de absorção de radiação de ondas curtas devido à geometria urbana;
4. diminuição das perdas de calor sensível face à redução da velocidade do vento na malha urbana;
5. redução da evaporação pela impermeabilização das superfícies e diminuição de vegetação;
6. aumento da reemissão de radiação de ondas longas pelas construções, consequente do aumento de 
absorção da radiação por poluentes da atmosfera;
7. redução da perda de radiação de ondas pela diminuição do fator de visão do céu.
Os contrastes entre as temperaturas urbanas - rurais são maiores em condições de céu claro e ar calmo, e 
mais evidente ao cair da tarde e após o pôr do sol (diferença máxima de temperatura, de duas a três horas 
depois) (LANDSBERG, H.E., 1981).
Durante o dia, as ilhas de calor são menos intensas. Na verdade, as “ilhas frias”, ou temperaturas urbanas 
menores que as rurais, nesse período, podem ocorrer devido ao efeito térmico de atraso (retardamento) 
de áreas como os centros urbanos com alta capacidade térmica dos materiais, e devido ao sombreamento, 
por edifícios altos, de ruas, jardins e pátios (OKE, T.R., 1996).
Ainda sobre as anomalias entre temperatura urbana e rural, sabe-se que o desenvolvimento noturno da 
ilha de calor em cidades de latitudes médias, sob condições de céu claro e ar calmo, no verão, é atribuído à 
diminuição da perda de radiação de ondas longas (devido à geometria urbana) e aumento do armazena-
mento de calor (devido a diferenças das características térmicas da superfície) em comparação ao ambiente 
rural (CHANDLER, 1976).
CL IMA URBANO E EF IC IÊNC IA ENERGÉT ICA NAS ED IF ICAÇÕES 57
4.1 Desenvolvimento do fenômeno
Alguns estudos definem o fenômeno da ilha de calor, ao mesmo tempo, como resultado final e como 
causa de distorções climáticas, sendo ela própria passível de ser considerada uma forma de poluição térmica 
(TITARELLI, A. H. V., 1982).
Outros autores destacam que as principais causas da ilha de calor são (GIVONI, B., 1989):
a) diferença no balanço total de radiação entre a área urbana e a rural, em particular a baixa taxa de resfria-
mento durante a noite;
b) armazenamento de energia solar nas edificações durante o dia e desprendida durante a noite;
c) produção concentrada de calor pelas atividades de transporte, indústria etc.;
d) baixa evaporação do solo e da vegetação em áreas densas;
e) fontes sazonais de calor (aquecimento e resfriamento do ar com consequente desprendimento de calor 
para o ar urbano).
Esses aspectos podem ser complementados pelo Quadro 4.1, em que se destacam algumas das razões 
usualmente apresentadas para a formação da ilha de calor.
Quadro 4.1 - Aspectos 
da urbanização que 
mudam o ambien-
te físico e levam a 
alterações na troca de 
energia e condições 
térmicas, em compara-
ção à periferia.
Fonte: adaptado de 
Oke (1981, p.238).
CL IMA URBANO E EF IC IÊNC IA ENERGÉT ICA NAS ED IF ICAÇÕES58
Alguns estudos apontam que: dentre os vários fatores que geram a ilha de calor, o mais importante parece 
ser a mudança no balanço de energia, afetando vários componentes (LANDSBERG, 1974). A troca do albe-
do causada pela mudança de superfícies naturais para materiais construtivos não é tão grande, porém a 
mudança na condutividade, na capacidade calorífica e na área superficial é marcante, de maneira que os 
materiais armazenam mais energia que o solo natural, agindo como reservatórios de radiação.
Alguns desses fatores podem ser observados facilmente por instrumentos de medição, outros são mais 
teóricos e de difícil determinação na prática, muitas vezes pelas características das próprias superfícies.
Assim, a ilha de calor configura-se como um fenômeno decorrente do balanço de energia no espaço urbano, 
que se caracteriza através do acúmulo de calor nas superfícies e consequente elevação da temperatura do ar.
A radiação solar é o componente de valor mais elevado no balanço de energia. As superfícies ganham calor 
por radiação solar durante o dia e perdem por ondas longas, num processo contínuo, dia e noite. Parte desta 
radiação é refletida, conforme seu albedo, e outra são absorvidos. Da radiação absorvida pela superfície, 
parte da energia é usada como calor latente na evaporação da água nela contida, reduzindo a elevação da 
sua temperatura, e outra parte é conduzida às suas camadas mais internas. Em áreas urbanas, a presença 
de superfícies impermeáveis acelera o escoamento da água que estaria disponível para evaporação, e a 
radiação solar absorvida é rapidamente convertida em calor, elevando sua temperatura e, consequente-
mente, a de seu entorno.
Pesquisas já comprovaram que cerca de 60% do excedente de radiação é perdido como calor sensível 
para o ar e 30% é armazenado nos materiais, que compõem a camada de cobertura urbana, sendo 10% 
consumido na evaporação. Conclui-se, portanto, que o balanço de energia das paredes e solo é fortemente 
condicionado pela influência da configuração geométrica do espaço entre edificações e da orientação nas 
trocas de calor por radiação (NUNEZ, M., OKE, T. R., 1977).
As edificações interferem na quantidade de radiação solar que atinge as superfícies da estrutura urbana, 
pois grande parte desta radiação é por elas bloqueada. Quanto mais altas e mais compactas são as edifica-
ções, menor o acesso do entorno à radiação solar (esquema 4.2). Além disso, pode haver uma redução do 
acesso solar provocada pela emissão de poluentes em áreas urbanas (PETERSON, J. T., STOFFEL, T. L., 1980).CL IMA URBANO E EF IC IÊNC IA ENERGÉT ICA NAS ED IF ICAÇÕES 59
Através de medições na cidade de St. Louis (Missouri - EUA), estudos revelaram que a radiação solar, no 
centro metropolitano, sofreu uma redução média anual de 3% em relação a áreas periféricas, variando esta 
porcentagem para 2% no verão e 4,5% no inverno (a mais alta redução no inverno foi atribuída ao maior 
percurso dos raios solares através da atmosfera, nesta época).
Esquema 4.2 - Acesso solar de 
áreas urbanas conforme o perfil 
das vias. 
Fonte: o autor (2005).
Por outro lado, as edificações funcionam como um espaço de armazenamento de radiação de ondas cur-
tas, aumentando a energia solar absorvida, devido às múltiplas reflexões sofridas pelos raios solares, ao 
encontrarem as superfícies das edificações. Além disso, as edificações também constituem um obstáculo 
ao resfriamento urbano, uma vez que dificultam a perda de radiação de ondas longas para o espaço.
O calor perdido por ondas longas determina o resfriamento das superfícies e do ar adjacente. A perda de 
radiação de ondas longas é maior, quanto maior for à área de céu visível para propiciar a troca de calor entre 
a superfície e o espaço. Deste modo, quanto mais compacta a massa edificada mais difícil seu resfriamento.
Acentuando este quadro, as indústrias, os transportes e os equipamentos de condicionamento do ar são 
fontes de calor que influem nas condições térmicas de uma cidade, dependendo da intensidade com que 
estas atividades são desenvolvidas.
4.2 Intensidade e variabilidade da ilha de calor
Em sua configuração espacial, a ilha de calor não é uma estrutura única, mas sim um conjunto de microclimas 
dinâmico, podendo ter vários núcleos. Uma pesquisa fundamentada na análise da estrutura espacial da ilha 
de calor sobre a cidade de Green Bay (Wisconsin- EUA), através de imagens de satélite, obteve a distribuição 
térmica apresentada no Mapa 4.18. Nela, podem ser observados os poli-núcleos térmicos encontrados (SOUZA, 
L. C. L., 1996). 
8 Mapa obtido a partir da classificação da imagem de julho de 1984 do satélite LANDSAT-5, banda 6 (térmica), pertencente 
aos arquivos do Laboratório de Sensoriamento Remoto da University of Wisconsin - Madison (EUA).
CL IMA URBANO E EF IC IÊNC IA ENERGÉT ICA NAS ED IF ICAÇÕES60
A forma e intensidade do fenômeno da ilha de calor dependem do regime climático, estações do ano e ca-
racterísticas da cidade, podendo apresentar, consequentemente, uma variabilidade periódica ou aperiódica.
Mapa 4.1 - Configuração espacial de uma ilha de 
calor.
Fonte: Souza (1993, p.230).
Os diversos estudos existentes apontam que o seu maior desenvolvimento se dá em noites claras e calmas, 
de 2 a 5 horas após o pôr-do-sol, quando o resfriamento das áreas periféricas e rurais é maior do que aquele 
ocorrido em áreas urbanas. Para condições de céu nublado e chuva, no período diurno, a ilha é mais fraca. 
Após atingir o seu máximo, a intensidade da ilha decai, sendo eliminada quando ocorre a temperatura 
máxima, no dia seguinte.
Um estudo realizado na metrópole paulistana (LOMBARDO, M. A., 1985) mostrou a dinâmica espacial e 
temporal da ilha de calor e comprovou que “em dias de céu claro, com calmaria e subsidência, a ilha de calor 
alcança sua maior expressão em área e no gradiente de temperatura; em contrapartida, em dias chuvosos, 
com instabilidade, há uma concentração em área e a intensidade de variação da temperatura diminui”. 
Esta pesquisa enfatiza que a maior expressão da ilha foi registrada no inverno (com início às 15h), e seu 
declínio ocorreu no verão, diminuindo sua intensidade. Outra variação temporal e espacial apontada foi a 
interferência antropogênica gerada pela intensa atividade urbana. Desta forma, diminuem-se as anomalias 
climáticas no fim de semana, incluindo os efeitos de ilha de calor, poluição e precipitação.
Para as condições de calmaria, o maior aquecimento do ar sobre a cidade, em relação ao seu entorno peri-
férico, cria zonas com diferentes pressões que formam uma circulação térmica do ar, com sentido de fluxo 
da área rural para a cidade, pois sobre a cidade se desenvolve uma região de baixa pressão. Esta corrente 
tem penetração na cidade conforme o tamanho, configuração e densidades urbanas. Quanto mais rugosa e 
com menor permeabilidade ao ar se apresenta a estrutura urbana, menor é a capacidade de penetração da 
mesma. Por outro lado, a circulação estabelecida pode impedir a estagnação do ar e limitar o crescimento 
da ilha (OKE, T.R., 1973).
CL IMA URBANO E EF IC IÊNC IA ENERGÉT ICA NAS ED IF ICAÇÕES 61
Uma pesquisa realizada na década de 90 investigou a importância da circulação do ar, induzida pela ilha 
de calor, para a cidade de Bochum, na região industrial de Ruhr, na Alemanha, e concluiu que este tipo 
de corrente é um elemento essencial para o planejamento urbano, pois sua ocorrência está relacionada à 
própria estrutura da cidade (BARLAG, A.; W. KUTTLER, 1990). Salientou-se, ainda, a necessidade das cidades 
serem planejadas de forma a permitirem maior eficiência dessas brisas.
Evidencia-se, assim, uma inter-relação entre a mesoescala e a microescala climáticas (KERSCHGENS, M.J.; 
KRAUS, H., 1990). Por isso, alguns pesquisadores da área concentram os estudos na análise do armazena-
mento de calor na escala local e sua interação com as correntes advectivas na mesoescala, mostrando a 
influência da estrutura urbana neste processo.
Determinada pesquisa baseada no desenvolvimento de um modelo de simulação para o balanço de energia 
(MILLS, G.M.; ARNFIELD, J.A., 1993) mostrou que, à medida que as ruas se estreitam, estas se tornam mais 
isoladas em termos de troca de calor com a atmosfera (gráfico 4.1), ou seja, apresentam menor possibilidade 
de renovação do ar no espaço entre edificações proveniente da dificuldade de penetração de correntes. 
A velocidade do ar e turbulência no espaço da estrutura urbana diminuem, reduzindo a perda de calor 
sensível e de calor latente.
Gráfico 4.1 - Efeitos do perfil urbano 
sobre o fluxo de radiação nas paredes 
oeste (a), leste (b), chão (c) e topo (d). 
As razões 1:2, 1:1, 2:1 e 3:1 repre-
sentam as proporções entre altura e 
largura da via.
Fonte: Mills (1993, p.167)
CL IMA URBANO E EF IC IÊNC IA ENERGÉT ICA NAS ED IF ICAÇÕES62
O movimento do ar é um fator relevante na formação da ilha de calor, pois, dependendo da sua velocidade, 
pode superar o fluxo de radiação, eliminando-a. 
Alguns estudos permitiram estabelecer uma relação entre a velocidade do vento e o tamanho das cidades 
(OKE, T.R.; HANNELL; F.G., 1970), sugerindo a seguinte equação para a determinação da velocidade limite 
que impede a formação da ilha de calor:
(coeficiente correlação 0,97 e coeficiente determinação 0,94)
onde:
Ucrít = velocidade limite do ar (m/s) 
P = número de habitantes.
Os mesmos alertam para a necessidade de aprimoramento da equação, pois para uma velocidade limite 
Ucrít = 0, o número mínimo de habitantes para a formação de ilha seria cerca de 2000. No entanto, outros 
pesquisadores (OKE, 1973) constataram ilhas de pequenas intensidades (de 0,2 a 1,8oC) mesmo com assen-
tamentos de apenas 1100 habitantes, o que revela a dificuldade em se estabelecer uma estimativa para o 
limite mínimo da equação.
Para relacionar o tamanho da cidade com a intensidade da ilha de calor, propõe-se uma equação (OKE, T.R., 
1973), que foi mais tarde ajustada (OKE, T.R., 1976), resultando na seguinte expressão:
(coeficiente determinação 0,97 e desvio padrão ± 0,6ºC)
onde:
∆Tu-r(máx.) = diferença entre a temperatura máxima urbana e a rural (oC)
P = número de habitantes
A máxima intensidade de ilha de calor é, ainda, relacionada à geometria dos canyons urbanas.
A geometria das canyons, nestecaso, pode ser determinada pela relação entre a altura das edificações da 
camada intra-urbana considerada (H) e a sua largura (W), distância entre as edificações, conforme já men-
cionado anteriormente, podendo a intensidade da ilha de calor ser descrita por:
∆T (u-r)máx = 7,54 + 3,97 In (H/W)
CL IMA URBANO E EF IC IÊNC IA ENERGÉT ICA NAS ED IF ICAÇÕES 63
Outra forma de descrever a intensidade da ilha, considerando a forma dos canyons urbanos é através do 
fator de visão do céu. Este fator, também já mencionado anteriormente, indica a área de céu visível a partir 
de um determinado ponto dentro da camada intra-urbana. Quando a intensidade da ilha é dada em função 
desta unidade, a seguinte equação a descreve:
∆T (u-r)máx =15,27 - 13,88 ψsky
Onde:
ψsky = fator de visão de céu
De uma maneira geral, a intensidade da ilha aumenta com a população urbana. No entanto, há que se 
chamar a atenção que outras pesquisas (PARK, 1986) fundamentadas na análise de dados para cidades 
coreanas, constataram uma intensidade menor do que a observada em cidades americanas e européias, 
apesar delas apresentarem praticamente o mesmo número de habitantes. Para as cidades coreanas com 
população abaixo de 300.000 habitantes o aumento apresentou-se suave e gradual, crescendo, rapida-
mente, para cidades com população acima deste número, enquanto para cidades americanas e européias 
a relação encontrada é mais linear.
Alguns dados disponíveis para os trópicos revelam que a intensidade da ilha é menor do que aquela sugerida 
pelo tamanho da população, em muitos casos causada pela grande influência topográfica (LANDSBERG, 
H.E., 1981). Como a situação topográfica pode impor às cidades condições de ventilação específicas, a 
topografia é um determinante da forma e direcionamento do fenômeno.
Pesquisas sobre microclimas de algumas cidades tropicais na Índia (PADMANABHAMURTY, B., 1991) afirmam 
haver uma tendência de redução da intensidade da ilha de calor, à medida que a cidade está mais próxima 
do equador (Tabela 4.1). Relacionando a temperatura e a densidade populacional para uma dessas cida-
des, observa-se que, diferentemente dos complexos urbanos de latitudes médias, em cidades tropicais, a 
temperatura aumenta apenas suavemente com a população (gráfico 4.2).
CL IMA URBANO E EF IC IÊNC IA ENERGÉT ICA NAS ED IF ICAÇÕES64
Tabela 4.1 - Intensidades de 
ilhas de calor em algumas 
cidades indianas.
Fonte: Padmanabhamurty 
(1990/91).
Gráfico 4.2 - Variação da temperatura 
em função da densidade populacio-
nal em Visakhapatnam.
Fonte: Padmanabhamurty (1990/91, 
p.86).
De uma maneira geral, quanto maior a estrutura urbana, maior a produção e armazenamento de calor na 
cidade e, portanto, maiores as possibilidades de formação da ilha de calor.
A densidade construtiva e a ocupação do solo também parecem apresentar estreita relação com a intensi-
dade da ilha de calor. Na pesquisa realizada na metrópole paulistana (LOMBARDO, M. A., 1985) os maiores 
gradientes de temperatura foram registrados em bairros industriais, no centro da cidade e em bairros com 
alto coeficiente de ocupação dos lotes. Já as menores intensidades concentraram-se em áreas com índices 
elevados de vegetação arbórea.
Tempe r a t u r a ° C
Den s i d ade Popu l a c i on a l ( p e s s o a s / a c r e )
CL IMA URBANO E EF IC IÊNC IA ENERGÉT ICA NAS ED IF ICAÇÕES 65
Constatou-se também comportamento semelhante para a cidade de Green Bay - Wisconsin (EUA), ao 
identificar suas densidades construtivas (Mapa 4.2)9 e compará-las aos fluxos de calor estimados (SOUZA, 
L. C. L., 1996).
Mapa 4.2 - Densidades construtivas para a 
cidade de Green Bay. 
Fonte: Souza (1993, p.231).
Em relação à variabilidade da ilha de calor, cabe ressaltar ainda que sua estrutura vertical, quando estudada 
em cidades no Japão (SEKIGUTI, 1974), aponta o registro de uma variação de 3 a 5 vezes a altura média das 
edificações na área urbana. Enquanto em Tóquio, com edificações altas, o alcance vertical médio da ilha 
pode ser de cerca de 100 a 150 m acima do solo, em cidades de porte médio, no mesmo país, ela só atinge 
de 30 a 40 m de altura.
Uma comparação entre o gradiente térmico vertical da área urbana e da área rural (gráfico 4.3) mostra a 
formação de uma inversão térmica. Acima da área urbana, o ar tende a apresentar uma temperatura cons-
tante, sendo mais alta do que a da rural nas camadas mais próximas ao solo. Para as camadas mais altas, o 
ar acima da área rural alcança temperaturas mais elevadas do que a da área urbana.
9 Figura obtida a partir da classificação da imagem de julho de 1984 do satélite LANDSAT-5, bandas 3, 4 e 5, pertencentes 
aos arquivos do Laboratório de Sensoriamento Remoto da University of Wisconsin - Madison (EUA).
CL IMA URBANO E EF IC IÊNC IA ENERGÉT ICA NAS ED IF ICAÇÕES66
Gráfico 4.3 - Comparação entre a estrutura térmi-
ca vertical de áreas urbanas e rurais, no período 
noturno. 
Fonte: Landsberg (1981, p. 109).
Estas noções básicas permitem identificar os principais aspectos relativos à formação da ilha de calor. Há, 
no entanto, a necessidade de maior aprofundamento em fatores específicos da estrutura urbana, como o 
da geometria.
Diversos outros aspectos referentes à ilha de calor podem ser destacados e pesquisados, principalmente 
em relação a climas urbanos brasileiros, pois são relativamente poucas as pesquisas voltadas para esta área. 
Cabe aqui ressaltar como importante trabalho de referência aquele desenvolvido por Monteiro (1986), que 
destaca estudos relevantes realizados por diversos autores para várias cidades brasileiras no período de 
1975 a 1984.
4.3 As consequências do fenômeno 
As altas temperaturas urbanas têm, certamente, uma grande influência no consumo de energia elétrica 
para condicionamento das edificações. No verão, as altas temperaturas urbanas aumentam a demanda para 
resfriamento, enquanto reduzem, no período de inverno, a carga para aquecimento de edificações (SANTA-
MOURIS et al., 2001).
O padrão de ventilação e as temperaturas em “canyons” urbanos afetam o potencial de aproveitamento de 
estratégias de resfriamento passivas como a ventilação natural, aumentando a necessidade de condiciona-
mento do ar. A qualidade ambiental das edificações depende fundamentalmente da qualidade ambiental 
urbana, portanto, esse aspecto deve ser considerado nos estudos consolidados relacionados a conforto e 
desempenho de ambientes.
CL IMA URBANO E EF IC IÊNC IA ENERGÉT ICA NAS ED IF ICAÇÕES 67
No Brasil e no mundo, a redução do consumo de energia elétrica vem sendo uma preocupação crescente. 
As fontes de energia não-renováveis estão cada vez mais caras, gerando motivos, além dos ambientais, 
também econômicos e políticos para alternativas sustentáveis de geração de energia. Analisando o pano-
rama das restrições de energia no Brasil e no mundo, observa-se que esta problemática vem sendo muito 
discutida após a crise mundial de energia ocorrida durante a década de 70 e após a “ECO 92”. Cada vez mais, 
a conservação e eficiência no uso da energia se apresentam como fatores essenciais à retomada do desen-
volvimento, visto que, reduzem os recursos governamentais para ampliação do setor elétrico, diminuindo 
os impactos ambientais e a poluição global, proporcionada, por exemplo, pela necessidade de construção 
de novas usinas geradoras de energia (ELETROBRÁS, 1994).
O Brasil, que tem 87% de sua energia elétrica proveniente de hidrelétricas, já foi vítima da crise energética 
em 2001. A arquitetura se apresenta, nesse contexto, como responsável pelo uso racional da energia das 
edificações, a partir do aprofundamento dos conhecimentos relativos à adaptação climática do edifício e 
à interferência do meiourbano na eficiência energética do mesmo.
Existe uma grande preocupação com as áreas tropicais, pela pouca quantidade de estudos relativos ao 
tema. Nos países temperados, pela própria necessidade de conforto térmico, há estudos mais detalhados, 
mas que não se adaptam às condições quentes, sendo, portanto, necessários estudos específicos para 
essas condições. 
O Brasil tem um clima favorável do ponto de vista energético: a diferença entre a temperatura de ambiente 
e a temperatura considerada de conforto não é grande, e a abóboda celeste é muito luminosa, não exigindo 
grandes esforços luminosos para o aproveitamento da luz natural (MASCARÓ, J.L.; MASCARÓ, L.E.R., 1992). É 
preciso saber como maximizar essas qualidades, aproveitando as vantagens naturais oferecidas por essas 
condições e convertê-las em conhecimento, para que se possa reduzir o consumo energético.
Analisando o consumo energético do edifício num aspecto mais amplo, verifica-se a grande influência 
energética exercida por fatores externos ao mesmo, fatores relacionados à configuração da cidade e ao 
entorno. Consequentemente, a ilha de calor representa um elemento determinante do consumo de energia 
dos edifícios.
CL IMA URBANO E EF IC IÊNC IA ENERGÉT ICA NAS ED IF ICAÇÕES68
Em um estudo específico (SOUZA, L.C.L.; et. al., 2005) para correlacionar a estrutura urbana com o consumo 
de energia elétrica na cidade de Bauru/SP foi observado o comportamento das temperaturas do ar e de 
superfícies, além de suas amplitudes para diversos pontos em um bairro residencial. As seguintes caracte-
rísticas foram encontradas:
Tabela 4.2: Relação entre 
o consumo de energia elé-
trica e o comportamento 
da temperatura do ar
Fonte: Souza; Leme; Pe-
drotti (2005)
Verifica-se que a faixa de consumo mais baixa refere-se à de menor amplitude (cerca de 1ºC de diferença 
para a faixa intermediária), tanto do ar quanto de superfície. Já as faixas de consumo médio e aquela acima 
de 288 kWh por mês tendem a uma temperatura mais igualada entre si.
Nesse mesmo estudo foram ainda verificadas as orientações das vias estudadas e os respectivos consumos 
de energia elétrica das edificações nelas implantadas. O bairro estudado apresenta apenas dois tipos de 
orientação de vias: vias implantadas a 60° ou a 150° em relação ao Norte. A tabela 4.3 apresenta os resul-
tados alcançados:
Tabela 4.3 - Orientação das vias e o consumo 
de energia.
Fonte: Souza; Leme; Pedrotti (2005).
A orientação de 60º em relação ao Norte (ou seja, vias implantadas sobre o eixo NE-SO) apresentou um 
consumo cerca de 34 % maior do que a orientação de 150º (ou seja, vias implantadas sobre o eixo NO-SE). 
Já as temperaturas médias não apresentaram diferenças significativas.
As orientações à 60º apresentaram consumo 7% maior no verão do que no inverno, enquanto que as orien-
tações à 150º apresentaram consumo 6% maior no inverno do que no verão.
Desta forma, como será explicitado a seguir, o uso de elementos apropriados, como telhados de cores claras 
e vegetação arbórea no ambiente urbano, diminuem a carga térmica requerida pelo uso de ar condicio-
nado nas edificações no verão, reduzindo, consequentemente, as ilhas de calor e aumentando o conforto 
no ambiente térmico urbano. 
CL IMA URBANO E EF IC IÊNC IA ENERGÉT ICA NAS ED IF ICAÇÕES 69
A criação de microclimas no interior da estrutura urbana, através da utilização de elementos e estratégias 
para a amenização dos efeitos gerados pelo processo de urbanização ou até mesmo pelas próprias carac-
terísticas climáticas locais, define-se como importante solução urbanística para o controle da qualidade 
ambiental das cidades. Assim, pode-se evitar o desperdício de energia elétrica decorrente da inadequação 
das estruturas urbanas às necessidades de conforto humano, garantindo melhor qualidade de vida para 
a população urbana.
5 CONCEITOS DE CLIMA E MICROCLIMA URBANO 
APLICADOS
5.1 A formação de microclimas
O microclima urbano significa a condição particular, em um ambiente urbano pequeno, de variáveis climáticas 
como radiação solar e terrestre, temperatura do ar, umidade e precipitação (BROCON, GILLESPIE, 1995). Nele, 
estão refletidos os efeitos e a influência das atividades humanas sobre o entorno, sendo, portanto, um “desvio 
climático” de características singulares, em recintos como praças, ruas, jardins, parques etc.
O clima de uma região pode ser modificado por diversos fatores locais como topografia, presença de vege-
tação, tipo de solo, capacidade térmica dos materiais presentes na superfície, proximidade de corpos d’água, 
orientação quanto à exposição solar, presença de estruturas como edificações, ruas etc. (LECHNER, N., 2000).
O microclima urbano influencia fortemente o conforto térmico e a energia requerida para aquecimento ou 
resfriamento de edificações na paisagem urbana. Desse modo, seu entendimento pode se constituir em 
ferramenta útil para o projetista criar ambientes termicamente confortáveis e energeticamente eficientes 
em edificações e espaços externos. 
A morfologia urbana é um elemento importante na determinação dos microclimas da cidade, na medida 
em que a quantidade de radiação solar incidente e o regime de ventos no ambiente urbano dependem 
diretamente da forma, distribuição e orientação das edificações.
São exemplos de microclimas urbanos, as ruas margeadas por edifícios altos, praças e parques urbanos, 
sendo que estes últimos podem influenciar climaticamente até ruas adjacentes, dependendo do seu porte 
(BUSTOS ROMERO, M.A., 2001). A partir de diversos estudos previamente realizados, pode-se estabelecer 
algumas considerações microclimáticas urbanas bastante úteis para o traçado de ruas em diferentes tipos 
de climas:
CL IMA URBANO E EF IC IÊNC IA ENERGÉT ICA NAS ED IF ICAÇÕES72
1. Se as ruas são dispostas perpendicularmente à direção do vento, haverá pouca ou nenhuma ventilação. 
Nesse caso, elas devem ser suficientemente largas, para garantir ventilação em edificações a sotavento. 
Se edificações ao longo da mesma são justapostas, haverá bloqueio do vento, não havendo contribuição 
significativa para a ventilação urbana;
2. Para favorecimento da ventilação urbana, deve-se evitar edificações de uma mesma altura. Por outro lado, 
se estas têm orientação oblíqua aos ventos, haverá favorecimento da ventilação nas edificações ao longo 
da mesma, que ficarão expostas a diferentes pressões;
3. Edificações de diferentes alturas, e torres estreitas (edificações altas) espaçadas favorecem a ventilação 
no tecido urbano;
4. Em climas quentes e secos, a minimização das temperaturas pode ser obtida com a reflexão das superfícies, 
que devem ser claras; com o traçado de ruas estreitas e pequenas distâncias entre edificações, de modo a 
favorecer o sombreamento; as edificações devem, preferencialmente, ter a mesma altura e as ruas devem 
ter orientação leste - oeste;
5. Corpos d’água podem ser utilizados como moderadores de temperatura, pela alta capacidade de arma-
zenamento de calor, gerando brisas locais próprias pelo aquecimento diferenciado terra - água, além de 
incrementarem a umidade;
6. A vegetação reduz a temperatura do ar e do solo pelo sombreamento e transpiração, aumentando a 
umidade próxima;
7. A malha urbana densa, com presença de edificações altas, pode criar sombreamento de passeios públicos. 
Da mesma forma, grandes áreas pavimentadas podem gerar desconforto pela alta absorção da radiação 
solar próxima ao solo.
O microclima de uma área urbana pode ser modificado com planejamento correto do sítio urbano e do 
entorno natural e construído, para que seja possível obter resultados mais favoráveis ao conforto térmico 
humano. Particularmente em regiões de clima quente e com elevada umidade doar, torna-se fundamental 
a refrigeração dos espaços urbanos, através do incremento do movimento do ar (esquema 5.1) e da pre-
venção contra ganhos excessivos de calor, com recursos de sombreamento.
CL IMA URBANO E EF IC IÊNC IA ENERGÉT ICA NAS ED IF ICAÇÕES 73
Esquema 5.1: Estratégias 
de aproveitamento da ven-
tilação natural no interior 
das estruturas urbanas. 
Fonte: Gonzalo et al (2001). 
Conclui-se, portanto, que as características morfológica e ambiental são as que determinam o desempenho 
microclimático do recinto urbano. A quantidade de radiação solar que penetra nele, a área parcialmente 
sombreada, o fator de céu visível das fachadas dos edifícios que o delimitam e a sua orientação em relação 
ao sol e ao vento, definem seu comportamento térmico (MASCARÓ, MASCARÓ, 2002). Como foi exposto 
anteriormente, o desempenho microclimático do recinto urbano também é fortemente influenciado pelas 
propriedades termo-físicas dos materiais das fachadas e pela geometria dos edifícios que o delimitam (perfil 
regular, saliências e reentrâncias). Uma simples intervenção urbana como a construção de uma edificação 
vertical pode provocar modificações nas condições microclimáticas dos recintos urbanos (esquema 5.2). A 
qualidade destes efeitos microclimáticos (positiva ou negativa) dependerá das solicitações e características 
climáticas específicas de cada local. Desta forma, o conhecimento dos fenômenos urbanos e das caracte-
rísticas climáticas é de extrema importância para evitar efeitos térmicos indesejáveis, como o desconforto 
de usuários e o consequente aumento do consumo de energia nas edificações que compõem o entorno 
urbano.
Esquema 5.2: Exemplo de uma 
modificação das condições 
microclimáticas a partir de uma 
intervenção urbana. 
Fonte: Lechner (2001, p.72).
5.2. A influência do desenho de assentamentos construtivos na qualidade 
térmica urbana
Dentre as principais funções da arquitetura, destaca-se a otimização da qualidade de conforto interna. Esta 
condição dependerá do conhecimento do clima e de seus efeitos sobre os elementos construídos. Trata-se, 
assim, de complexas inter-relações inerentes aos edifícios e à climatologia urbana, pois o ato de construir um 
CL IMA URBANO E EF IC IÊNC IA ENERGÉT ICA NAS ED IF ICAÇÕES74
novo edifício modifica o clima exterior. Essa interação significa que o projetista vem a ser o responsável, a 
partir do seu desenho, não somente pelas condições internas, como também pelo entorno climático externo 
(BUSTOS ROMERO, M.A., 2001).
O entendimento dos fatores externos que condicionam uma edificação é importante para o controle dos 
ambientes na concepção de projetos. Os espaços construídos devem amenizar as sensações de desconforto 
impostas pelas condições externas em diferentes realidades climáticas e proporcionar ambientes favoráveis 
à realização satisfatória das atividades dos usuários.
O condicionamento térmico natural é a técnica que estuda os meios para que o espaço construído possa 
apresentar condições térmicas exigidas pelo ser humano, sem que se recorra necessariamente a um tipo de 
energia ativa, ou seja, aproveitando ao máximo os recursos imediatos oferecidos pelo meio, promovendo 
integração entre construção e o ambiente urbano.
A classificação climática tem por objetivo facilitar o mapeamento das regiões segundo critérios adequados 
de caracterização dos elementos climáticos combinados. É um exercício de caráter fundamentalmente 
subjetivo dado à dinâmica do clima, que dificulta as divisões e fronteiras entre os vários tipos sugeridos.
Pode-se classificar os climas conforme a temperatura (quente, temperado, frio), amplitude térmica (conti-
nental, oceânico); umidade (seco, úmido), precipitações (desértico, árido, chuvoso) etc.
Existem vários sistemas de classificação de climas tradicionais e universalmente aceitos (KOEPPEN, 1948; 
BUSTOS ROMERO, 2001), além de algumas simplificações (OLGYAY, 1973; KOENIGSBERGER, et. al., 1977) para 
zonas de clima tropical. Pode-se, portanto, adotar a classificação simplificada de três tipos principais de 
climas encontrados na região tropical (BUSTOS ROMERO, 1988). As principais informações desta classificação 
climática podem ser observadas no Quadro 5.1:
CL IMA URBANO E EF IC IÊNC IA ENERGÉT ICA NAS ED IF ICAÇÕES 75
Quadro 5.1: Carac-
terização dos climas 
tropicais.
Fonte: adaptado 
de Bustos Romero 
(1988).
A dinâmica dos efeitos do clima parte da radiação solar que, ao atravessar a atmosfera, aquece a superfície 
terrestre de maneira diferenciada, de acordo com o tipo e características térmicas das superfícies (água, 
terra, montanha, vale), gerando áreas de alta e baixa pressão e, consequentemente, circulação de ar dife-
renciada e maior ou menor diferença de temperaturas entre os dias e as noites, ou estações durante o ano. 
O quadro 5.2 apresenta os elementos climáticos que devem ser controlados para tipos climáticos tropicais:
Quadro 5.2: Elementos do 
clima a serem controlados.
Fonte: adaptado de Bustos 
Romero (1988).
CL IMA URBANO E EF IC IÊNC IA ENERGÉT ICA NAS ED IF ICAÇÕES76
O estudo das trajetórias solares em uma certa localidade permite a análise das estratégias ideais para o projeto 
climático, determinando os horários de desejável ou indesejável insolação, a proteção solar requerida e o 
dimensionamento de dispositivos de proteção. No contexto urbano, permite conhecer o sombreamento 
de obstáculos, massa vegetativa e outros objetos tridimensionais nos espaços públicos.
Além do tipo de clima, um projeto climático deve levar em conta o microclima, ou seja, o clima do entorno 
próximo, já que as condições meteorológicas são distintas do nível de ocupação. O microclima local e os 
fatores do sítio afetam as condições da edificação. Assim, a topografia (elevação, vales, condições da superfície 
do solo), vegetação (altura, massa, textura, localização) e formas das edificações (superfícies, edificações 
próximas) são fatores que devem ser considerados quando se faz um projeto climático. 
As variáveis de projeto, importantes para a determinação da expressão arquitetônica adequada ao clima, 
devem incluir, entre outros aspectos, a forma (relação superfície - volume), materiais, isolamento térmico, 
sombreamento e controle solar, tamanho, posição e orientação de aberturas e ventilação.
5.2.1 Princípios de Desenho Urbano para Regiões de Clima quente e seco
Os climas quentes e secos requerem estratégias para aumentar o grau de umidade do ar, através de vegeta-
ção e água, além da proteção quanto à radiação solar, através do sombreamento e do uso de superfícies claras 
(quadro 5.3). Em algumas regiões secas há inverno rigoroso e, portanto, a arquitetura deve estar “preparada” 
para enfrentar esse rigor climático usando materiais de grande capacidade térmica (barro, concreto, pedra) e 
envoltória externa pesada, de modo que o calor seja retardado e conservado para as horas mais frias, quando 
necessário. O arranjo urbano deve ser compacto (Fotografia 5.3), de modo a diminuir as superfícies expostas, 
com o sombreamento entre edificações. 
CL IMA URBANO E EF IC IÊNC IA ENERGÉT ICA NAS ED IF ICAÇÕES 77
Quadro 5.3: Princípios 
para regiões de clima 
quente e seco.
Fonte: adaptado de Bustos 
Romero (1988).
Fotografia 5.3: Vista geral da cidade de Fez, clima 
quente e seco. 
Fonte: Declan McCullagm Photograhy (2002)
5.2.2 Princípios de Desenho Urbano para Regiões de Clima quente e úmido
Em climas úmidos, caracterizados por presença de alto grau de umidade e alta nebulosidade, as diferenças de 
temperatura diurnas são menores que em climas secos, onde as diferenças de temperatura entre o dia e a noite 
são maiores, pela ausência de nuvens que bloqueiam a radiação deondas longas (radiação térmica) para o céu.
Portanto, para o projeto de edificações e espaços externos, o movimento do ar é indispensável para manter 
o conforto em climas quentes e úmidos (esquema 5.3), além da necessidade de diminuição de tempera-
tura e escoamento rápido das chuvas. As ruas e edificações devem estar orientadas para captar as brisas 
existentes, e edificações com diferentes alturas promovem a ventilação no espaço urbano (quadro 5.4). O 
CL IMA URBANO E EF IC IÊNC IA ENERGÉT ICA NAS ED IF ICAÇÕES78
uso de vegetação, como solo gramado e espécies arbóreas de copas permeáveis, são bem vindas para o 
sombreamento necessário e para a proteção do solo da radiação solar direta, já que esta é, sob presença 
de vegetação, em boa parte, filtrada. 
Esquema 5.3 - Simbologia dos princípios gerais 
de conforto para o clima quente-úmido.
Fonte: adaptado de Bittencourt (1988, p. 06).
Quadro 5.4: Princípios 
para regiões de clima 
quente e úmido.
Fonte: adaptado de 
Bustos Romero (1988).
5.2.3 Princípios de desenho urbano para regiões de clima tropical de altitude
As regiões tropicais dos planaltos ou tropical de altitude apresentam características do clima quente e úmi-
do no período chuvoso, e do clima quente e seco no período seco. As diretrizes para o desenho urbano são, 
portanto, limitadas pelas exigências muitas vezes conflitantes para diferentes épocas do ano. Assim, face às 
limitações do traçado urbano, são fundamentais para esse tipo de clima os controles da forma e desempenho 
das edificações (relação entre temperatura interna e externa durante diferentes estações) (quadro 5.5). O edi-
fício torna-se, desta forma, instrumento importante de medição das condições climáticas externas, “fechado” 
durante a estação seca e “aberto” para estação úmida.
CL IMA URBANO E EF IC IÊNC IA ENERGÉT ICA NAS ED IF ICAÇÕES 79
Quadro 5.5: Princípios 
para regiões de clima 
tropical de altitude.
Fonte: adaptado de Bustos 
Romero (1988).
5.3 A qualidade ambiental urbana
A qualidade ambiental urbana e o conforto térmico urbano dependem tanto dos recursos naturais - incluindo 
clima e morfologia do lugar - quanto da capacidade do homem para criar condições artificiais que melhorem 
o que a natureza oferece. Além disso, pode ser determinada por um conjunto de aspectos físicos, sociais e psi-
cológicos que são percebidos de modo diverso por indivíduos e grupos sociais como consequência de valores 
culturais diferentes. Alguns estudos apontam que existe uma nítida diferença entre as respostas ambientais nas 
culturas de países frios e temperados, e entre trópicos secos e úmidos (BUSTOS ROMERO, M.A., 2001). Porém, 
muito pouca atenção tem sido dada às diferenças ambientais que se relacionam ao conforto térmico. 
Neste sentido, o valor de uma arquitetura integrada ao desenho urbano, que reconheça a importância do 
conforto ambiental, está no fato de que o bem-estar material é condição indispensável para a satisfação 
das necessidades não-materiais (psicológicas, sociais etc.) que justificam e enaltecem a vida humana. 
Diante dos impactos ocasionados pelo alto consumo energético nos espaços urbanos na atualidade, esta 
necessidade de valorização dos aspectos ligados ao conforto ambiental torna-se extremamente relevante, 
devendo ser considerada em toda e qualquer atividade relacionada ao planejamento e intervenção urbana. 
6 O PAPEL DA VEGETAÇÃO URBANA
A presença da vegetação na cidade de porte arbóreo, arbustivo ou herbáceo (rasteira), na forma de áreas 
verdes públicas e particulares (parques, jardins, etc.); além de arborização espalhada em quintais, ruas e avenidas, 
pode contribuir de maneira significativa para o resfriamento e economia de energia, atenuando problemas 
ambientais urbanos10. 
Árvores urbanas podem desempenhar o papel de sombreamento, controle de ruídos, filtragem e dispersão 
da poluição atmosférica, redução da velocidade dos ventos, prevenção de erosões, proteção solar de um 
conjunto urbano edificado, além da redução das temperaturas urbanas pela evapotranspiração e retenção 
de umidade do solo e do ar. Embora não possa ser considerada área verde urbana, se há impermeabilidade 
do solo próximo ao local, a presença de árvores na cidade é importante por favorecer a qualidade climática 
de recintos e a biodiversidade urbana. A importância da presença de vegetação na cidade envolve ainda 
aspectos diversos, como paisagísticos, ecológicos, educativos, estéticos, sociais e psicológicos. As áreas 
verdes urbanas estimulam o uso dos espaços coletivos pela comunidade, além de constituírem espaços 
atrativos e simbólicos.
Quanto à importância energética no meio urbano, a vegetação, ao produzir sombreamento em áreas 
edificadas, diminui a necessidade de resfriamento através do uso de energia ativa no verão. Árvores plan-
tadas próximas a edificações podem reduzir entre 15% a 35% os custos de condicionamento do ar no 
verão (MONTEIRO, MENDONÇA, 2003). À noite, o sombreamento também diminui as trocas por radiação 
da superfície construída para a atmosfera. 
Em regiões de climas com diferenças sazonais acentuadas, o emprego de espécies arbóreas de folhas decí-
duas, é importante pelo sombreamento que proporciona no verão, com a copa cheia, e a permeabilidade 
à radiação solar no inverno, com a ausência de folhas.
10 Segundo, Jim; Chen (2003), as áreas verdes urbanas são universalmente avaliadas como locais de recreação, refúgios de 
vida selvagem e ingredientes essenciais para uma cidade habitável.
CL IMA URBANO E EF IC IÊNC IA ENERGÉT ICA NAS ED IF ICAÇÕES82
É importante que a vegetação seja aproveitada de maneira racional e inteligente no meio ambiente urba-
no, para que se obtenham melhores e mais confortáveis condições microclimáticas, e evitem-se possíveis 
conflitos como a interferência das raízes das árvores com os pavimentos de calçadas e vias, ou das copas 
com redes aéreas urbanas.
O sombreamento proporcionado pela vegetação urbana contribui para a formação de microclimas favo-
ráveis ao conforto humano, melhorando as condições ambientais adversas (fotografias 6.1 e 6.2). Ao gerar 
menor quantidade de calor que áreas construídas na cidade, reduz significativamente os efeitos nocivos 
da ilha de calor urbana, durante o verão. Em regiões de clima quente e úmido, a vegetação de grande 
porte produz microclimas mais amenos, pois além de fornecer sombra protegendo o recinto urbano da 
insolação indesejada, matiza suas superfícies planas, criando um efeito de filtragem dinâmica (MORENO 
GARCÍA, M.C., 1999).
Fotografias 6.1 e 6.2: Exemplos de utilização de elementos arbóreos nos recintos urbanos para amenização térmica em 
Maceió - AL: Rua Augusta e Praça Cidade Universitária.
Fonte: Simone Torres (2005).
A vegetação tem menor capacidade e condutividade térmica do que os materiais de construção presentes 
na cidade. Uma árvore pode controlar a radiação solar direta que chega até o solo, diminuindo o calor irra-
diado a partir deste, e consequentemente, diminui a temperatura do ar próxima. A radiação solar incidente 
é absorvida pelas folhas, que possuem baixo índice de reflexão. As árvores interceptam uma quantidade de 
radiação solar direta, e, dependendo da densidade de sua folhagem e extensão e espessura de sua copa, 
pode alcançar valores altos de radiação absorvida, sendo uma parte refletida para cima e o resto absorvido 
pela própria árvore, a fim de ser utilizada nos processos de transpiração e fotossíntese. 
CL IMA URBANO E EF IC IÊNC IA ENERGÉT ICA NAS ED IF ICAÇÕES 83
A pavimentação urbana pode ser substituída por vegetação rasteira, ou associação desta com compo-
nentes construtivos. Desse modo, obtém-se diminuição da temperatura do solo, e melhores condições de 
drenagem e escoamentodas águas pluviais.
A radiação de onda curta que incide nas folhas de uma árvore é parcialmente transmitida como radiação 
difusa, porque a folha não é opaca à radiação solar. A reflexão da radiação solar depende da morfologia e 
das características físicas das plantas, e mais especificamente do albedo da superfície foliar, que chega a 
cerca de 30% da superfície total. Apenas 20% do fluxo incidente sobre a cobertura vegetal atingem o solo. 
Cerca de 46% da radiação solar transmitida sob a vegetação é difusa. Quanto à absorção, que depende 
principalmente da pigmentação das folhas, a cobertura vegetal pode absorver até 50% da radiação de onda 
curta e até 95% da radiação de onda longa (MORENO GARCÍA, M.C., 1999).
A altura das plantas, a idade e o tipo de folhagem das espécies arbóreas modificam a iluminância sob a co-
bertura vegetal. Em geral, a arborização homogênea e densa pode reduzir a iluminância significativamente 
em qualquer época do ano. Um bosque pode reduzir até 90% da luz que nele incide (KATZCHNER, L., 1997).
Sob grupamentos arbóreos, a temperatura do ar é de 3°C a 4°C menor que nas áreas expostas à radiação 
solar (esquema 6.1). Através do controle da radiação solar, associado ao aumento da umidade do ar, a va-
riação de temperatura do ar sob a vegetação torna-se menor, reduzindo, assim, a amplitude térmica nos 
locais arborizados. Este fato ocorre de maneira mais significativa durante o verão, pois a densidade foliar e 
a evapotranspiração das plantas são mais intensas (MORENO GARCÍA, M.C., 1999).
Esquema 6.1: Representação 
ilustrativa do efeito de grupos 
arbóreos na temperatura do ar no 
período diurno e noturno.
Fonte: Mascaro (1996).
A umidade relativa do ar sob a vegetação é de 3% a 10% maior que nos espaços sem ela, verificando-se 
as maiores diferenças no verão, pois este efeito é proporcional à densidade foliar da vegetação; os valores 
menores registram-se na primavera devido à existência de vazios na copa (MORENO GARCÍA, M.C., 1999).
A vegetação reduz a incidência da precipitação sobre o solo, diminuindo a velocidade de descida da água 
e alterando a quantidade de umidade que alcança o solo. Permite, ainda, o aumento da incorporação de 
matéria orgânica no solo.
CL IMA URBANO E EF IC IÊNC IA ENERGÉT ICA NAS ED IF ICAÇÕES84
A incidência do vento sob arborização reduz as diferenças de temperatura e umidade relativa do ar entre 
as áreas sombreadas e ensolaradas. A vegetação pode contribuir para o efeito de canalização dos ventos, 
proporcionando o resfriamento das superfícies, além de atuar como moderadora das velocidades extremas 
do ar no microclima urbano. 
Dentre os efeitos de barreira desempenhados pela cobertura vegetal (Esquemas 6.2 e 6.3), pode-se destacar 
os efeitos de obstrução (quando a vegetação bloqueia o fluxo do ar), deflexão (desvia a direção do fluxo 
do ar e sua velocidade), filtragem (reduz a velocidade do vento conforme a permeabilidade da barreira) e 
condução (direciona o fluxo do ar, modificando sua velocidade).
A vegetação, sem dúvida, contribui de forma significativa para o estabelecimento de microclimas. A fo-
tossíntese auxilia na umidificação do ar, e consequente resfriamento evaporativo. Esse fenômeno é mais 
significativo quando se trata de grandes superfícies verdes urbanas, permitindo até mesmo a formação de 
“ilhas de frescor” dentro do microclima urbano (BARBIRATO, MATTOS, 2000).
Esquema 6.2: Representação 
esquemática dos efeitos da 
vegetação na modificação da 
direção dos ventos. 
Fonte: Mascaro (1996).
CL IMA URBANO E EF IC IÊNC IA ENERGÉT ICA NAS ED IF ICAÇÕES 85
Esquema 6.3: Exemplo representativo do 
uso da vegetação para desvio de ventos 
indesejáveis.
Fonte: Lechner (2001, p.306).
As velocidades do vento iguais ou superiores a 3,5m/s (equivalente a 12,6 km/h) podem ser inconvenientes 
e dificultar o deslocamento de pedestres, provocando ruídos e transportando pó (LOWRY, 1977). A utili-
zação da vegetação como barreira tem capacidade de reduzir a velocidade do vento e barrar os resíduos 
transportados por ele. Além disso, o uso de barreiras de vegetação possibilita o relativo isolamento dos 
usuários no interior de espaços públicos, minimizando os ruídos externos.
Como pode ser observado no esquema 6.4, a posição e a distância da vegetação ao edifício ou espaço 
aberto a ser ventilado ou protegido influencia significativamente a trajetória do vento, redirecionando-o 
para que penetre no interior desses espaços de maneira conveniente ou afastando-o.
 Geralmente a utilização da vegetação para efeito de obstrução é identificada quando se quer impedir a 
passagem do vento de inverno e permitir a passagem no verão, pois estes frequentemente apresentam 
orientações diferenciadas. Em determinadas situações as barreiras de vegetação podem ser mais efica-
zes do que barreiras sólidas (muros, edificações), pois a redução da velocidade ocorre de forma gradual, 
atingindo maiores extensões e evitando a formação de zonas de turbulência, devido à permeabilidade da 
vegetação (LOWRY, 1977).
CL IMA URBANO E EF IC IÊNC IA ENERGÉT ICA NAS ED IF ICAÇÕES86
Esquema 6.4: Exemplo da utiliza-
ção da vegetação como barreira 
contra ventos indesejáveis e 
como canalizadora da ventilação 
benéfica.
Fonte: adaptado de Mascaró 
(2002; p. 46).
7 O MONITORAMENTO URBANO
Para conhecer os efeitos da urbanização sobre o clima, o ideal seria dispor de observações meteorológicas 
prévias desde o surgimento de determinada cidade, continuando o monitoramento ao longo do seu de-
senvolvimento e crescimento. Desse modo, poderiam ser comparadas as observações nos diversos estágios 
do processo de urbanização. Mas, esta situação ideal de monitoramento urbano é particularmente de difícil 
execução, pois a maioria das cidades, principalmente as mais antigas, não possuíam os recursos disponíveis e 
adequados (estações meteorológicas) para iniciar o monitoramento desde o seu surgimento. Outras, como as 
mais recentes, não contam com os recursos financeiros ou com o apoio das instituições relacionadas com o 
processo de urbanização para iniciar os estudos dos efeitos deste processo (STATHOPOULOS, ZACHARIAS, 2004). 
O quadro atual dos estudos sobre o clima urbano é constituído a partir da disponibilidade de dados regis-
trados e monitorados apenas a partir de determinada fase do processo de urbanização. Para evitar a lacuna 
de dados referentes ao surgimento das cidades, existe um método que, com razoável aproximação, permite 
demonstrar a aproximação correta sobre as modificações climáticas impostas pela urbanização. Consiste 
em estabelecer comparações entre a área urbana, ou melhor, entre o centro urbano, e as áreas rurais ou 
periféricas circundantes. Para que os resultados sejam válidos deve-se levar em consideração a eliminação 
de um conjunto de efeitos de distorção. As modificações climáticas causadas pelo efeito da urbanização 
das cidades devem somar as possíveis modificações provocadas pela influência das distintas localizações 
topográficas de cada uma delas.
Na maioria das vezes, não é possível existir um monitoramento climático que quantifique esses efeitos 
desde o nascimento da cidade e seu crescimento. A aproximação correta das modificações climáticas 
devido à urbanização, entretanto, pode ser estimada a partir da relação entre um valor medido de uma 
variável meteorológica (GIVONI, NOGUCHI, 2000) no meio urbano (Mu) e um valor medido de uma variável 
meteorológica rural (Mr), de modo que:
Mu = C + Lu + U
e
Mr = C + Lr
CL IMA URBANO E EF IC IÊNC IA ENERGÉT ICA NAS ED IF ICAÇÕES88
onde:
C = a componente resultante do clima da região;
Lu = a contribuição resultante da localização da cidade (influência da topografia, massas de água,etc.);
Lr = a contribuição resultante da localização do entorno rural (influência da topografia, massas de água, etc.);
Mr = valor medido de uma variável meteorológica rural;
Mu = valor medido de uma variável meteorológica urbana;
U = a alteração produzida pela cidade.
Consequentemente:
Mu - Mr = Lu - Lr + U
Se Lu = Lr, tem-se: Mu - Mr = U
Ou seja, para características semelhantes topográficas entre uma cidade e seu entorno rural, as diferenças 
entre os valores medidos das variáveis meteorológicas no espaço urbano e no espaço rural são consequ-
ências exclusivamente do efeito urbano.
A dificuldade maior, dentro dessa relação, consiste na determinação exata dos limites entre áreas urbanas 
e rurais, por causa da influência urbana que pode existir, em área rural como, entre outros fatores, o efeito 
a sotavento da direção predominante do vento regional na cidade.
7.1 Procedimentos básicos para o monitoramento urbano
O monitoramento de uma cidade pode ser realizado de diversas maneiras. De acordo com os principais es-
tudos, três procedimentos básicos se destacam (STATHOPOULOS, ZACHARIAS, 2004): o monitoramento através 
de estações fixas, ou convencionais, situadas na cidade (ou em diversos pontos da cidade) e nos arredores; o 
estabelecimento de transetos urbanos por meio de medições móveis em percursos rápidos a pé ou em estações 
meteorológicas móveis em veículos; e a utilização de recursos de sensoriamento remoto.
CL IMA URBANO E EF IC IÊNC IA ENERGÉT ICA NAS ED IF ICAÇÕES 89
7.1.1 As estações fixas
Um dos procedimentos habitualmente seguidos em numerosos estudos de clima urbano está baseado na 
análise dos dados meteorológicos registrados em observatórios fixos e convencionais, o primeiro, situado na 
cidade, e o segundo, nos arredores (que com frequência corresponde ao do aeroporto da cidade). Mas, os regis-
tros através de estações meteorológicas fixas convencionais ao longo da cidade são, muitas vezes, insuficientes 
para uma análise climática urbana. O ideal seria o monitoramento através de estações fixas posicionadas em 
diversos pontos. Sabe-se que esse método nem sempre é possível, já que seriam necessárias muitas estações 
para o monitoramento, de modo que se pudesse obter uma rede densa de informações sobre o clima da cidade.
Um exemplo deste método pode ser identificado através das observações diretas do balanço de energia na 
cidade do México, que foram realizadas a partir de uma estação fixa, como mostra a fotografia 7.1 (RIVERO, 
R., 1985), (HERTZ, J. B., 1998).
Fotografia 7.1: Estação meteorológica fixa implantada na cobertura de um 
edifício na área central da Cidade do México.
Fonte: Oke et al (1999, p.3921).
7.1.2 Os transetos urbanos 
A realização do transeto urbano é o procedimento que incorpora a utilização de veículos para realizar medi-
ções meteorológicas localizadas nos diversos pontos da cidade, ao longo de um determinado percurso. É uma 
técnica muito usual e representativa para a análise dos climas urbanos. Este método permite a obtenção de 
um maior número de observações correspondentes a diferentes locais da cidade, em relação aos sistemas de 
medidas habituais nas observações fixas convencionais, que se limitam a um só ponto. Os transetos, portanto, 
permitem que se trace o perfil de diferentes lugares da cidade, em particular, partes de interesse pela peculia-
CL IMA URBANO E EF IC IÊNC IA ENERGÉT ICA NAS ED IF ICAÇÕES90
ridade urbana (ruas com tráfego intenso, parques municipais etc.) mostrando, em cortes esquemáticos, o perfil 
climático. A técnica dos transetos, utilizando as estações meteorológicas móveis, é indicada especialmente para 
medir a temperatura e a umidade relativa do ar. A escolha dos transetos se faz de acordo com as características 
urbanas da localidade. Convém corresponder a lugares que, a priori, possam ter um comportamento climático 
diferenciado. Paralelamente às medições, é importante que sejam anotadas observações sobre nebulosidade, 
condições de ventilação etc., que podem se constituir em informações úteis para a análise.
Os transetos permitem, ainda, cortes diferentes da ilha de calor urbana. Para a correta análise desses da-
dos, correções devem ser feitas considerando-se o intervalo de tempo durante o trajeto entre os pontos 
de medição, especialmente em lugares onde a amplitude térmica diária é considerável. A representação 
gráfica dos transetos (gráfico 7.1) em uma série de perfis térmicos urbanos proporciona outra visão distinta 
da ilha de calor que é mostrada nos mapas de isotermas.
Gráfico 7.1: Exemplo de representação 
gráfica dos dados coletados através de 
transeto (medições móveis) obtidos 
a partir de um estudo sobre o clima 
urbano da cidade de Maceió-AL. 
Fonte: Barbosa et al (2001).
7.1.3 Sensoriamento remoto
O sensoriamento remoto torna possível a captação da temperatura radiante das superfícies urbanas, permi-
tindo uma análise detalhada da distribuição espacial da temperatura radiante presente na superfície urbana, 
a partir da obtenção de imagens em infravermelho. Para transformar essas informações de interesse para os 
estudos de clima urbano, é preciso correlacionar os dados dessas temperaturas com a temperatura do ar. Um 
dos primeiros trabalhos utilizando o sensoriamento remoto com vistas ao mapeamento do fenômeno de ilhas 
de calor em São Paulo foi desenvolvido por Magda Lombardo (1985).
CL IMA URBANO E EF IC IÊNC IA ENERGÉT ICA NAS ED IF ICAÇÕES 91
7.2 Localização e exposição de instrumentos meteorológicos em ambientes 
urbanos
Desde os recentes avanços nas pesquisas relacionadas ao monitoramento climático urbano que se discute 
a necessidade de se estabelecer critérios mínimos nos trabalhos experimentais de observação urbana face 
à sua peculiaridade, em especial devido às obstruções do fluxo de ar, trocas de radiação, características das 
superfícies artificiais e das atividades humanas (OKE. T. R., 2004). Uma estação urbana não deve seguir rigida-
mente as determinações de uma estação climática convencional. Por essa razão, recomenda-se ao invés de 
locais abertos e gramados, a centralização de uma estação urbana com arredores representativos da localidade 
estudada. Essa abordagem flexível significa, inclusive, que nem todas as observações em um lugar devem ser 
realizadas no mesmo local. Da mesma forma, tão importante quanto os dados meteorológicos colhidos, é a 
descrição detalhada da estação, de modo a relacionar as observações obtidas às características do entorno. 
Uma estação meteorológica deve ser representativa de uma área, de acordo com o objetivo a que se alcançar. 
Idenfica-se como primeiro passo para a localização de uma estação urbana a avaliação da natureza física do 
terreno, de modo a selecionar áreas homogêneas e quantificar o n° de estações necessárias (OKE. T. R., 2004).
Se há apenas uma estação, deve-se decidir se o objetivo é o monitoramento de uma localidade particular, 
ou o maior impacto climático da cidade. Pode-se refinar o trabalho de campo através de estabelecimento 
de transetos ou mapas com isolinhas que revelem anomalias térmicas ou de umidade, de interesse para 
a pesquisa.
Nesse caso, aconselha-se a realização do monitoramento inicial em algumas horas após o pôr do sol ou antes 
do amanhecer, em noites relativamente calmas e de céu claro, quando são potencializadas as diferenças 
microclimáticas (OKE. T. R., 2004).
Quanto à exposição de instrumentos na camada de cobertura urbana destacam-se as seguintes recomen-
dações (OKE. T. R., 2004).
a) O sensor de temperatura deve estar protegido de aquecimento ou superfícies altamente refletoras, além 
do bloqueio efetivo da radiação;
b) A ventilação do sensor é essencial;
CL IMA URBANO E EF IC IÊNC IA ENERGÉT ICA NAS ED IF ICAÇÕES92c) Em áreas urbanas muito densas, por exemplo, a instrumentação deve se localizar a apenas 5 a 10m de 
edificações;
d) Alturas entre 1,25m e 2m acima do nível do solo são aceitáveis para áreas urbanas, mas, como o gradiente 
de temperatura do ar na camada de cobertura urbana é suave em canyons, as alturas de 3m a 5m não apre-
sentam grandes diferenças das realizadas a alturas padrão, com a vantagem de proteger a instrumentação 
de possíveis vandalismos e da interferência do calor antropogênico gerado pelo tráfego de veículos no 
ambiente urbano;
e) Muito comumente as observações meteorológicas são situadas em telhados, cujos efeitos podem afetar 
o microclima de maneira significativa e compromoter as medições realizadas;
f ) Em estações rurais a altura padrão para medidas de vento é de 10m, com o sensor livre de obstruções. Em 
localidades urbanas, essa condição na maioria das vezes não é possível. Para localidades mais densamente 
construídas, com alturas relativamente uniformes dos elementos construídos, o anemômetro pode ser 
montado em um mastro de uma construção, a 10m, ou a 1,5 vezes a altura média dos elementos (escolher 
a que corresponde à maior altura);
g) Ainda a respeito do monitoramento de velocidade e direção do vento na cidade, deve-se evitar o posi-
cionamento dos instrumentos em zonas a sotavento de estruturas altas;
h) Sensores de medição da velocidade e direção do vento devem considerar o efeito da estrutura no fluxo 
resultante, quando montado em edificações altas ou isoladas. Esse efeito pode ser obtido com análise 
complementar, utilizando-se algumas técnicas de análise, como o túnel de vento ou mesa d’água para 
simulação dos modelos reduzidos ou, ainda, através da modelagem numérica computacional.
7.3 Teorias e abordagens de análise do clima urbano
7.3.1 A metodologia de Monteiro
O prof. Monteiro (MONTEIRO, MENDONÇA, 2003) analisa o clima urbano do ponto vista metodológico, como 
sistema que compreende o clima de um determinado espaço urbanizado, ou seja, como um espaço concreto 
e tridimensional, que instantânea e interruptamente, incorpora e desprende energia de natureza térmica. 
Monteiro defende a utilização da Teoria dos Sistemas como um quadro de referência teórico para o estudo 
do clima urbano. Desta forma, considera o clima urbano como um sistema dinâmico adaptativo, atentando 
CL IMA URBANO E EF IC IÊNC IA ENERGÉT ICA NAS ED IF ICAÇÕES 93
que para o estudo do clima da cidade deve-se adotar uma conduta de investigação que veja nela não um 
antagonismo entre o homem e a natureza, mas uma co-participação. A proposta de análise deste sistema é 
baseada em três canais perceptivos, associados aos conjuntos de fenômenos do universo climático: conforto 
térmico (subsistema termodinâmico), a qualidade do ar (subsistema físico-químico) e o impacto meteórico 
(subsistema hidrodinâmico). 
Dentro do Sistema Clima Urbano (S.C.U.), o canal I, correspondente ao subsistema termodinâmico, atra-
vessa toda a sua estrutura, pois é insumo básico, transformado na cidade e que pressupõe uma produção 
fundamental no balanço de energia líquida atuante no sistema (diagrama 7.1). O uso do solo, a morfologia 
urbana, bem como suas funções, estão intimamente implicados no processo de transformação e produção. 
A estrutura do S.C.U. inclui obrigatoriamente o natural e o construído pelo homem. O artefato físico criado 
pela urbanização, integrado ao suporte geoecológico em que se insere, dinamizado pelos fluxos urbanos, 
é que constitui o operando do sistema, cuja estrutura é penetrada e percorrida por fluxos energéticos do 
operador: a atmosfera (diagrama 7.2).
Diagrama 7.1: Diagra-
ma básico - Sistema 
Clima Urbano. 
Fonte: Monteiro & 
Mendonça (2003).
CL IMA URBANO E EF IC IÊNC IA ENERGÉT ICA NAS ED IF ICAÇÕES94
Diagrama 7.2: Representação 
do canal I: Conforto térmico 
(subsistema termodinâmico).
Fonte: Monteiro & Mendonça 
(2003, p.47).
CL IMA URBANO E EF IC IÊNC IA ENERGÉT ICA NAS ED IF ICAÇÕES 95
7.3.2 A contribuição de Oke
O prof. Timothy Oke, entre tantas contribuições que tem prestado à área de climatologia urbana, fundamenta 
a base energética do fenômeno de ilha de calor urbana (OKE, 1982), consolidando uma vertente teórica baseada 
na compreensão da cidade a partir do balanço de energia urbano (ver seção 3 do capítulo 4) importantes para 
os estudos relacionados à modelagem climática urbana. 
7.3.3 A metodologia de Bittan
Ariel Bittan apresenta uma metodologia destinada à climatologia aplicada ao planejamento urbano e do 
edifício (BITAN, A., 1988), integrando diferentes elementos climatológicos em todos os níveis de planejamento. 
A metodologia de Bitan baseia-se em cinco estágios (requisitos dos usuários, dados ambientais, coleta de dados 
climáticos, observação climatológica e processo de análise) que auxiliam o planejamento e projeto urbano 
e edificações. O impacto dos elementos climatológicos no planejamento, de acordo com a metodologia de 
Bittan, é mostrado no diagrama 7.3: 
Diagrama 7.3: Im-
pacto dos elementos 
climatológicos no 
planejamento regional, 
na forma urbana e no 
edifício. 
Fonte: Bittan (1985, 
p.06).
7.3.4 A metodologia de Oliveira (1988)
O método desenvolvido por Oliveira (OLIVEIRA, P., 1989) para a avaliação do clima urbano é baseado na 
análise qualitativa dos atributos bioclimatizantes da forma urbana. Na tabela 7.1, pode-se observar os principais 
atributos determinantes da morfologia da massa edificada, da morfologia dos espaços exteriores e da morfologia 
do solo/ paisagem que possuem influência na qualidade térmica dos recintos urbanos destacados por Oliveira.
CL IMA URBANO E EF IC IÊNC IA ENERGÉT ICA NAS ED IF ICAÇÕES96
Quadro 7.1: Principais 
atributos determinantes 
da morfologia urbana 
segundo 
Fonte: adaptado de 
Oliveira (1988)
7.3.5 A metodologia desenvolvida por Katzschner 
Lutz Katzschner (KATZCHNER, L., 1997) desenvolveu um método de análise do clima urbano baseado na 
descrição qualitativa das características espaciais dos recintos urbanos para o desenvolvimento de um sistema 
de classificação (esquema 7.2). Primeiramente é realizada uma análise geográfica a partir da confecção de 
mapas de uso do solo e caracterização da estrutura urbana como, estratificação das edificações (altura, profun-
didade e largura), localização dos espaços de arborização urbana e especificações relacionadas aos sistemas 
de drenagem de águas pluviais. A sobreposição destes mapas, a partir da integração das informações sobre 
as condições das superfícies urbanas, pode ser correlacionada com as condições do ar próximo ao solo, onde 
os resultados analisados permitem desenvolver um sistema de classificação das condições termodinâmicas. 
A análise de Katzschner pode ser combinada com as medições das variáveis climáticas nos recintos urbanos 
estudados. A validação e correção destes mapas são finalizadas com a confecção de um mapa climático 
padrão, que inclui todos os fatores determinados no sistema de classificação do clima urbano. É importante 
destacar, porém, que nesta validação a influência dos fatores climáticos locais deve ser considerada.
CL IMA URBANO E EF IC IÊNC IA ENERGÉT ICA NAS ED IF ICAÇÕES 97
Diagrama 7.4: Diagrama esquemático sobre 
as etapas do método de investigação do 
clima urbano desenvolvido por Katzschner 
(1994).
7.3.6 A abordagem bioclimática de Bustos Romero
Bustos Romero (2001) destaca a proposta de concepção bioclimática do espaço público, visando à obten-
ção, na escala urbana, do que a arquitetura bioclimática consegue com o edifício. Ou seja, os espaços públicos 
urbanos devem transformar-se em um mediador entre o clima externo e o ambiente de seu interior emoldu-
rado. A ideia fundamentalde seu método de análise é a abordagem de novas categorias para tratar o espaço 
público exterior, a partir da conjugação dos elementos formais. Aponta-se, portanto, três grandes categorias 
temáticas a serem apreciadas a partir da concepção bioclimática para a caracterização do espaço público: o 
entorno, a base e superfície fronteira (esquema 7.1 e quadro 7.1).
CL IMA URBANO E EF IC IÊNC IA ENERGÉT ICA NAS ED IF ICAÇÕES98
Esquema 7.1: Representação 
das categorias para a caracte-
rização bioclimática do espaço 
público - entorno, base e 
superfície fronteira.
Fonte: Bustos Romero (2001).
A base (espaço sobre o qual se assenta o arranjo construtivo urbano) inclui a caracterização da pavimen-
tação, vegetação, presença de água, mobiliário urbano e propriedades físicas dos materiais utilizados. A 
superfície fronteira (espaço que forma o limite ou margem de espaço arquitetônico) compreenderá a ti-
pologia edificadora. O entorno compreende informações sobre o espaço urbano mais imediato ao arranjo 
construtivo, apresentando os aspectos relacionados à incidência da radiação solar, atividades próximas, 
além das características sobre movimento do ar entre edificações.
Quadro 7.2: Elementos 
que conformam o espaço 
público a partir da abord-
agem bioclimática. 
Fonte: Bustos Romero 
(2001, p.155).
8 CLIMA E PLANEJAMENTO URBANO
8.1 Conforto térmico urbano e eficiência energética
O clima urbano, da mesma forma que o interior das edificações, exerce influência no conforto térmico do 
homem. Em espaços externos, o conforto humano pode ser afetado por diversos parâmetros, entre os quais 
a temperatura do ar, a umidade do ar, a velocidade do vento, a atividade humana e o nível de vestimenta 
utilizado. Porém, os critérios e abordagens adotados para avaliação das condições de conforto externas não 
podem ser os mesmos que os adotados para condições internas. Isso se justifica porque na maioria das vezes, 
as condições externas não correspondem às estabelecidas para as zonas de conforto internas, e porque as 
condições de conforto em espaços externos, as expectativas dos usuários e as respostas fisiológicas variam de 
maneira mais evidente às condições sazonais do tempo (STATHOPOULOS, ZACHARIAS, 2004).
Diversos estudos procuram estabelecer relações entre a resposta subjetiva e comportamento humano em 
função de condições climáticas externas (ARENS, BOSSELMANN, 1989), (NIKOLOPOULOU, et.al. 1998), (HO-
PPE, 2002). A maior parte deles tem como base os estudos desenvolvidos por Fanger (1973) sobre conforto 
térmico e parâmetros intervenientes. 
Nesses estudos estão incluídas medições de parâmetros meteorológicos como temperatura do ar, vento, 
umidade e radiação solar. São ainda aplicados questionários para medição da resposta fisiológica humana 
frente às condições que se estabelecem simultaneamente às medições, além do estabelecimento de rela-
ções entre a atividade, o metabolismo, vestimenta e taxas de sudação. 
A adaptação fisiológica ou adaptação perceptiva refere-se aos efeitos culturais e cognitivos, e à extensão 
de experiências e expectativas que podem alterar a percepção e reação ao ambiente térmico (BRAGER, 
G.S., DE DEAR, R.J., 1998).
Uma avaliação do conforto térmico urbano requer o entendimento da inter-relação entre diferentes parâ-
metros envolvidos. É, sem dúvida, de maior complexidade, uma vez que envolvem uma maior variação de 
condições climáticas, como a velocidade do vento e a radiação solar incidente. 
CL IMA URBANO E EF IC IÊNC IA ENERGÉT ICA NAS ED IF ICAÇÕES100
Aspectos relacionados ao projeto de espaços urbanos devem incluir, portanto, o cuidado no correto tra-
çado, disposição dos volumes edificados, incluindo um estudo sobre os espaçamentos mínimos, altura e 
profundidade da massa edificada urbana. Deve incluir, também, informações sobre as propriedades termo-
físicas dos materiais constituintes do solo e dos edifícios que irão compor a estrutura urbana, de modo que 
o conforto térmico urbano seja obtido pelos usuários, especialmente nos espaços de uso público.
Algumas pesquisas, a partir de estudos em espaços abertos, estabelecem índices de conforto para áreas 
externas, estimando o efeito quantitativo de vários aspectos de projeto que modificam a incidência de sol 
e ventos em épocas distintas. Givoni e Noguchi (2000), por exemplo, estabeleceram um índice a partir de 
questionários com pessoas (homens e mulheres) em áreas sombreadas, ao sol e protegidas do vento, durante 
épocas diferentes no Japão. Nesses questionários, a escala de conforto a ser respondida pelos indivíduos 
variava de 1 (muito desconfortável) a 7 (muito confortável). Para a sensação térmica, foi estabelecida uma 
escala de 1 (muito frio) a 7 (muito quente). 
A relação final entre essa variável e o conforto pôde ser expressa como mostra a equação a seguir. Para níveis 
de sensação térmica superiores à escala estabelecida, a resposta deve estar ligada a estímulos não relacio-
nados ao conforto térmico. Entre 5, 6 e 7, pode-se considerar confortável. Se inferior a 5, desconfortável:
TS = 1,7 + 0,118 Ta + 0,0019 SR - 0,32 WS - 0,0073 RH + 0,0054 ST
Onde:
TS = sensação térmica;
Ta = temperatura na sombra (°C);
SR = Radiação solar horizontal (W/m2);
WS = velocidade do vento (m/s);
RH = umidade relativa (%);
ST = temperatura da superfície ao redor (°C).
CL IMA URBANO E EF IC IÊNC IA ENERGÉT ICA NAS ED IF ICAÇÕES 101
O conforto térmico, portanto, é um dos requisitos básicos para que os ambientes apresentem o melhor 
nível de habitabilidade. Sua importância relaciona-se não só à sensação de conforto dos seus usuários, 
como também ao seu desempenho no trabalho e à sua saúde. 
8.2 Ambiente urbano e eficiência energética
Os diversos estudos existentes comprovam que a qualidade da vida humana está diretamente relacionada 
com a interferência da obra do homem no meio natural urbano. A complexidade de se produzir uma arquite-
tura e um traçado urbano eficaz está na necessidade de se considerar seus aspectos não isoladamente (físicos, 
funcionais, estéticos, econômicos), mas de forma integrada e adequada a cada caso específico (RIVERO, 1985).
As pesquisas, portanto, comprovam que a forma urbana modifica o comportamento das variáveis climáti-
cas alterando as condições térmicas nos recintos urbanos e nas edificações que compõem o seu entorno. 
Por isso, o clima local deve ser entendido como importante condicionante na elaboração e avaliação de 
projetos arquitetônicos e urbanos. 
Quando a estrutura urbana não se apresenta de forma adequada ao aproveitamento dos fatores climáticos 
favoráveis ao conforto térmico nos espaços externos e nas edificações que a compõem, a qualidade térmica 
insatisfatória resultante nestes recintos pode acarretar no aumento de consumo energético nos edifícios 
através da implantação da climatização artificial. 
Cabe, portanto, à arquitetura e ao desenho urbano, entre outros aspectos a se considerar no projeto, 
neutralizar as condições climáticas desfavoráveis e potencializar as favoráveis, dando a máxima satisfação 
possível às exigências humanas sobre o conforto térmico com base nos princípios do condicionamento 
natural (HERTZ, J. B., 1998).
Sabendo que o desempenho térmico da estrutura urbana está diretamente associado às condições cli-
máticas do ambiente onde ela se insere, um mesmo sistema construtivo quando utilizado em condições 
climáticas diferentes apresentará desempenho térmico diferenciado. Portanto, a desconsideração das 
condições climáticas locais, pode ocasionar além do alto consumo de energia elétrica, em patologias 
construtivas, além de provocar, em alguns casos, o comprometimento da saúde física e psicológica dos 
usuários (ALUCCI, M.P., 1986).
CL IMA URBANO EEF IC IÊNC IA ENERGÉT ICA NAS ED IF ICAÇÕES102
Nesse contexto, dá-se importância aos princípios de desenho urbano orientados pela concepção arqui-
tetural do bioclimatismo, que correspondem ao próprio ambiente construído atuando como mecanismo 
de controle das variáveis do meio, através de sua envoltória (paredes, pisos e coberturas), seu entorno 
(água, vegetação, sombra, solo) e, ainda, através do aproveitamento dos elementos e fatores do clima para 
o melhor controle do vento e do sol (BUSTOS ROMERO, 2001).
Em relação aos estudos sobre o clima urbano, a problemática que tem sido alvo de crescente preocupa-
ção, é justamente a constatação, nos exemplos da arquitetura contemporânea, da difusão de modelos de 
edifícios importados, revelando a total ausência de vínculos entre estes com o ambiente físico, ambiental e 
social de onde estão implantados. O predomínio de soluções padronizadas e a postura de ignorar as espe-
cificidades climáticas locais tem acarretado no evidente desajuste térmico na escala urbana, provocando 
graves consequências na escala do edifício (fotografias 8.1 e 8.2).
Fotografias 8.1 e 8.2: Ambientes urbanos “internacionalizados” em diferentes cidades do mundo, São Paulo e Hong 
Kong, respectivamente.
Fonte: Lau (2002).
Observa-se que a nova dinâmica global tem provocado formas de produção e consumo inadequadas 
no espaço construído. Este fato pode ser verificado através da própria desconsideração do entorno e da 
paisagem no processo de ocupação por assentamentos humanos. Neste sentido, destacam-se dois as-
pectos que tem provocado a existência de ocupações que desprezam o contexto e a geografia do sítio. O 
primeiro refere-se à constante substituição de limites naturais por limites técnicos, econômicos e políticos 
na ordenação do espaço habitado. O segundo relaciona-se à dissolução da densidade histórica do lugar, 
em benefício da banalização do urbano.
CL IMA URBANO E EF IC IÊNC IA ENERGÉT ICA NAS ED IF ICAÇÕES 103
Essa tendência tem acarretado graves consequências ao meio ambiente. Além da implementação de téc-
nicas de produção quase sempre sem relação com suas possíveis consequências ambientais e humanas, 
a nova configuração urbana evidencia o não comprometimento com as características locais, detectada 
em duas escalas: a da cidade e a do edifício.
Em relação à cidade, tem-se observado que o desenho urbano já não corresponde à “expressão do lugar”- 
característica detectada em assentamentos urbanos marcados pelo aproveitamento das características 
físicas e culturais -, sendo extremamente afetado pelo acelerado processo de urbanização e pelo descaso 
com a paisagem natural. Dentre os principais efeitos dessas mudanças, está a própria formação do clima 
urbano e do fenômeno ilha de calor, como já foi discutido anteriormente, determinados pela influência 
direta do ambiente construído na modificação do comportamento das variáveis climáticas.
Em relação à escala reduzida, observa-se também o domínio da concepção do edifício como obra isolada 
de arquitetura, em detrimento de seu relacionamento com o contexto, através da utilização de modelos 
e tipologias importados, decorrente do processo de internacionalização das práticas construtivas. Além 
disso, o avanço tecnológico tem levado ao estabelecimento de uma posição cômoda de projetistas, que, 
ao conceberem edificações não adaptadas às realidades climáticas locais, abusam da aplicação de siste-
mas de iluminação e climatização artificiais, gerando tipologias altamente “energívoras” devido ao grande 
desconforto causados aos usuários. No Brasil, desde 1973, com o embargo do petróleo, o alto consumo de 
energia para proporcionar melhores condições de conforto em edificações tem levado diversos setores 
governamentais a reavaliar estas práticas insustentáveis.
Um recinto urbano sem planejamento adequado do uso do solo, com ausência de parâmetros adequados 
de verticalização e ocupação do solo, sobretudo onde ele cresce a uma velocidade rápida e com poucos 
recursos técnicos, pode colocar em risco a qualidade de vida de seus habitantes. 
É importante destacar que a necessidade de consumo energético na obtenção de um conforto ambiental 
apropriado não se deve apenas a um problema decorrente das condições climáticas, mas, muitas vezes, ao 
desconforto gerado por uma organização espacial urbana não compatível com o meio. Assim, deve-se prio-
rizar a concepção de espaços habitados com a utilização de recursos naturais de climatização. Esta postura 
é imposta hoje pelas necessidades econômicas que apóiam a conservação de energia nas edificações e 
pela relevância do tema, face ao seu potencial de impacto tecnológico, social e ambiental (GIVONI. B., 1998).
CL IMA URBANO E EF IC IÊNC IA ENERGÉT ICA NAS ED IF ICAÇÕES104
A arquitetura e o desenho urbano devem ser encarados de maneira integrada visando priorizar o bem-estar 
de seus moradores, o uso dos recursos naturais, a economia energética e a responsabilidade ambiental. 
Esta postura não deve se restringir apenas a uma parcela da sociedade. Pelo contrário, deve atender todo 
o conjunto populacional da cidade, a partir de toda extensão do setor da construção civil.
Torna-se clara, assim, a importância da obtenção do conhecimento das características climáticas da região 
antes da realização de intervenções arquitetônicas e urbanas no meio urbano ou natural. Ou seja, o plane-
jador urbano deve sempre buscar informações sobre alguns parâmetros climatológicos como a ventilação 
natural e a insolação, que possam servir como orientação no projeto de edificações e das diversas tipologias 
urbanas, verificando os efeitos térmicos possíveis de diferentes arranjos dos espaços. 
Nos países em desenvolvimento, onde a maior parte da população urbana é carente de recursos básicos, tais 
como habitação, serviços (água, energia, esgoto) e transporte, a intervenção tecnológica, para a correção 
do espaço urbano torna-se economicamente inviável. Por isso é necessária a ampliação dos estudos que 
forneçam subsídios para um controle de ocupação do espaço urbano, fixando parâmetros físicos para um 
ambiente urbano mais compatível com a qualidade de vida humana (LOMBARDO, M. A., 1997).
Neste sentido, a compreensão da análise ambiental nos espaços urbanos pode oferecer subsídios, sob 
forma de soluções alternativas apresentadas ao poder público, a quem compete as decisões para futuras 
mudanças. 
O fato é que, além de se caracterizar como um problema econômico e de degradação ambiental, o consumo 
excessivo de energia elétrica, também provoca o agravamento de problemas sociais. Isso porque para que 
haja o aumento da produção de eletricidade, os impactos ambientais tornam-se inevitáveis, principalmente 
os causados pelas novas usinas, como inundações, deslocamentos de populações (no caso de hidrelétricas) 
ou poluição e riscos com a segurança pública (no caso de usinas nucleares ou termoelétricas). Além disso, 
o aumento nos dispêndios para a produção de energia implica na redução dos investimentos em outras 
áreas (saúde, educação e habitação). Estes fatos, portanto, são contrários à ideia de progresso, embutida 
na política de globalização e internacionalização de tipologias construtivas.
Diante disso, torna-se clara a necessidade de difusão de práticas de conservação de energia e de eficiência 
energética, ao nível de projeto e de especificações de materiais e equipamentos de edificações urbanas. A 
recuperação das características peculiares do lugar, nas decisões de desenho arquitetônico e urbanístico, ou 
CL IMA URBANO E EF IC IÊNC IA ENERGÉT ICA NAS ED IF ICAÇÕES 105
seja, a recuperação da influência dos aspectos climáticos, culturais, tecnológicos e históricos do território, 
deve ser entendida como a principal forma de estabelecera produção e o consumo do espaço habitado 
de maneira sustentável.
8.3 A importância do tratamento dos espaços externos
Pode-se definir os espaços públicos como componentes essenciais à paisagem urbana, constituindo-se 
como “espaços de vida”, devendo ser projetados como unidades arquitetônicas onde as características am-
bientais, climáticas, históricas, culturais e tecnológicas são os elementos que o configuram como estímulos 
dimensionais (BUSTOS ROMERO, 2001).
A sensação de conforto térmico está associada com o ritmo de troca de calor entre o corpo e o meio am-
biente, sendo assim, o desempenho humano durante qualquer atividade pode ser otimizado, desde que 
o ambiente propicie condições de conforto e que sejam evitadas sensações desagradáveis, tais como: 
dificuldade de eliminar o excesso de calor produzido pelo organismo; perda exagerada de calor pelo corpo 
e desigualdade de temperatura entre as diversas partes do corpo.
O conforto ambiental urbano é, em parte, preservado pelos índices urbanísticos de densidade de área cons-
truída e de preservação de áreas verdes. As áreas verdes contribuem em muitos aspectos para a qualidade 
do meio ambiente urbano e tem grande impacto nas condições de conforto ambiental, especialmente em 
locais caracterizados pela intensa radiação solar, com altas temperaturas diurnas. Além de contribuir para 
o microclima das cidades, a vegetação urbana tem influência no comportamento social, na poluição do 
ar, no amortecimento no nível de ruído, na estética das cidades etc. (GIVONI, 1998). Em geral, a vegetação 
estabiliza os efeitos do clima de seu entorno, reduzindo os extremos das variáveis ambientais e, além de 
auxiliar na diminuição da temperatura do ar, absorve parte da energia solar e favorece a manutenção do 
ciclo oxigênio-gás carbônico, essencial à renovação do ar. (DIMOUDI, NIKOLOPOULOU, 2003)
A presença de espaços livres na malha urbana, caracterizados pela presença de arborização urbana, contribui 
para uma melhor movimentação do ar, transformando as condições de salubridade. Estas áreas, quando 
tratadas adequadamente, desempenham um papel importante para a cidade, pois além de constituírem 
zonas de amenização do clima, cumprem funções sociais, culturais e higiênicas.
Sabe-se que o espaço público, além de se configurar como local de convívio e encontro, pode ser identi-
ficado, também, como palco de expressão e exercício da cidadania, assumindo extrema importância no 
contexto da vida urbana. Os espaços públicos, portanto, podem desempenhar diversas funções no am-
CL IMA URBANO E EF IC IÊNC IA ENERGÉT ICA NAS ED IF ICAÇÕES106
biente urbano, como as relacionadas aos seus valores visuais ou paisagísticos, valores recreativos e valores 
ambientais. Uma boa qualidade do espaço público pode favorecer a permanência em uma espacialidade 
tranquila, o desenvolvimento de atividades sociais e, consequentemente, vitalidade urbana (fotografia 8.3).
Fotografia 8.3: Praça Marechal Deodoro no centro de 
comércio e serviços de Maceió-AL: arborização urbana 
possibilitando o melhor convívio social e ambiental.
Fonte: Simone Torres (2005).
Nos centros urbanos, áreas verdes são indispensáveis na prevenção de situações de desconforto, de gastos 
energéticos com a climatização de edifícios e do efeito urbano de “ilha de calor” (NIACHOU, et.al., 2001).
As árvores e outros tipos de vegetação são os elementos mais completos para adaptar e proteger os espaços 
livres, para manter o equilíbrio do ecossistema urbano e favorecer a composição atmosférica, a velocidade 
do ar ou a umidade ambiental. Por sua função fisiológica, liberam umidade ao ambiente, da água absorvida 
por suas raízes: um metro quadrado de bosque libera 500 kg de água por ano. No verão, são reduzidas as 
temperaturas no ambiente circundante à vegetação, em proporção equivalente ao calor latente necessário 
para evaporar a água transpirada (RHEINGANTZ, P.A., 2001).
Os estudos na área da climatologia urbana identificam que a qualidade, quantidade e forma de uso dos 
espaços públicos urbanos são determinadas, em grande parte, por suas condições microclimáticas e que 
aspectos como o tipo de superfície, geometria do espaço e a presença ou não de vegetação são importan-
tes para a determinação de sua qualidade bioambiental. Portanto, a qualidade do ambiente urbano pode 
ser verificada por meio do conforto térmico que este propicia aos seus usuários. Torná-los termicamente 
eficientes, através da utilização de elementos e equipamentos favoráveis ao clima, manifesta-se como 
primeiro passo para transformá-los em espaços de vida, potencializando, assim, o seu papel ambiental.
CL IMA URBANO E EF IC IÊNC IA ENERGÉT ICA NAS ED IF ICAÇÕES 107
Dentre os principais aspectos a serem analisados no desenho físico urbano, durante o processo de plane-
jamento das cidades, podem-se destacar os seguintes (NASCIMENTO, C. C., 1993):
a) configuração geométrica dos edifícios;
b) propriedades dos materiais de construção;
c) cores das superfícies exteriores;
d) extensão e a densidade da área construída;
e) as condições de sombra nas rua e estacionamentos;
f ) distribuição das áreas verdes.
Em relação aos principais aspectos físico-ambientais que devem ser considerados pelo urbanista, podem-
se citar os seguintes:
1- Separação espacial das atividades poluentes da atmosfera e localização das mesmas, considerando 
topografia, características morfológicas e direção dos ventos;
2- Utilização de amplos espaços abertos e áreas verdes distribuídos na estrutura urbana, facilitando a dispersão 
de poluentes gerados pelas atividades urbanas, bem como a redução do ganho térmico no espaço urbano;
3- Sistema veicular relacionado com a localização dos edifícios e mobiliário urbano, de modo a evitar bolsões 
de poluição, facilitando a dispersão de gases e partículas gerados por veículos.
É evidente, ainda, a necessidade da adequação de uma legislação baseada em pesquisas para controlar 
o crescimento urbano, considerando-se a proporção mínima de área verde em relação à quantidade de 
concentração de concreto.
Para a obtenção da qualidade climática do ambiente urbano é necessário, portanto, estabelecer o uso 
correto dos elementos climatológicos e sua interação em diferentes níveis de planejamento e construção, 
melhorando, assim, os microclimas dos espaços externos e a eficiência energética urbana. Um espaço mais 
qualificado microclimaticamente representa mais conforto humano e, consequentemente, menor consumo 
de energia com equipamentos artificiais de climatização.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
ALUCCI, M. P. et al. Implantação de conjuntos habitacionais – Recomendação para adequação climática e 
acústica. Publicação IPT 1729, 1986, 95p.
ARENS, E.; BOSSELMANN, P. Wind, sun and temperature— Predicting the thermal comfort of people in 
outdoor spaces. Building and Environment, Volume 24, Issue 4, 1989, p. 315-320, 1989.
ARNFIELD, A.J. An analysis of the energy budget for an urban canyon. Annual Meetings of the Association 
of American Geographers, Toronto, Canada, April 22, 1990.
BARBIRATO, G.M.; MATTOS, A. Os modelos de balanço de energia e sua aplicação no planejamento urbano. 
In: Encontro Nacional de Tecnologia do Ambiente Construído, 8, 2000, Salvador-BA. Anais... Salvador, ANTAC, 
2000. 1 CD-ROM.
BARBOSA, R. V. R.; FERNANDES, M. F.; MORAIS, C. S. de; BARBIRATO, G. M. A influência da proximidade de 
massas d’água em ambiente climático urbano de Maceió - AL. In: Encontro Nacional sobre Conforto no 
Ambiente Construído, 6, 2001, São Pedro. Anais... São Pedro, ANTAC, 2003. 1 CD-ROM.
BARDOU, P., ARZOUMANIAN, V. Sol y Arquitectura. 3ª ed., Barcelona: Gustavo Gilli, 1984.
BARLAG, A.; KUTTLER, W. The significance of country breezes for urban planning. Energy and Building,15-
16, p.291-297, 1990.
BÄRRING, L., MATTSSON, J. O., LINDQVIST, S., Canyon geometry, street temperatures and urban heat island 
in Malmö, Sweden, Journal of Climatology, vol. 5, 1985.
BEHLING, S.; BEHLING, S. Sol power: the evolution of solar architecture. Munique: Prestel, 1996.
BITAN, A. The methodology of applied climatology in planning and building. Energy and Buildings 11, p. 
1-10, 1988.
CL IMA URBANO E EF IC IÊNC IA ENERGÉT ICA NAS ED IF ICAÇÕES110
BITTENCOURT, L. S. Ventilation as a cooling resource for warm humid climates: an investigation on perforated 
block wall geometry to improve ventilation inside low-rise buildings. Tese (Doutorado em Meio-ambiente 
e estudos de energia). Architectural Association Graduate School, Londres, 1993.
BITTENCOURT, L. S.; LIMA, B. M. Escala de Conforto para Maceió. Maceió. Departamento de Arquitetura da 
Universidade Federal de Alagoas – UFAL, 1988.
BONINE, M. The traditional city of Yazd, Iran. SBS Developments, winter 2004. Disponível em: <bandura.sbs.
arizona.edu/development/nes/mission.html>. acesso em 20 out 2005.
BRAGER, G. S., DE DEAR, R. J. Thermal adaptation in the built environment: A literature review, Energy and 
Buildings, 27, pp. 83-96, 1998.
BROCON, R. D.; GILLESPIE, T. J. Microclimatic landscape design: creating thermal comfort and energy effi-
ciency. New York. John Wiley & Sons, 1995. 193p.
BROWN, L.; JACOBSON, J. L. The future of urbanization: facing the ecological and economic constraints. 
Worldwatch Paper 77. Washington, DC:Worldwatch Institute, 1987.
BUSTOS ROMERO, M. A. Bioclimatismo, sustentabilidade e senso do lugar. In: Encontro Nacional Sobre 
Conforto no Ambiente Construído, 7., 2003, Curitiba. Anais... Curitiba – PR: ANTAC, 2003. 1 CD-ROM. 2003.
BUSTOS ROMERO, M. A. Arquitetura bioclimática do espaço público. Brasília-DF, Editora Universidade de 
Brasília. 2001.
BUSTOS ROMERO, M. A. Princípios bioclimáticos para o desenho urbano. São Paulo, Proeditores, 1988.128p.
CASTRO, J. Geografia da fome. São Paulo. 2ª Ed., Brasiliense. 1987.
CHANDLER, T. J. (ed.) Urban climatology and its relevance to urban design (WMO n.438, Tech. Note 149) 
World Meteorological Organization, Geneva, 1976, 61p.
DIMOUDI, A. & NIKOLOPOULOU, M. Vegetation in the urban environment: microclimatic analysis and benefits. 
Energy and Building, 35, p.69-76, 2003.
CL IMA URBANO E EF IC IÊNC IA ENERGÉT ICA NAS ED IF ICAÇÕES 111
DUFNER, K. L.; BAILEY, D. T.; WOLFE, D.E.; ARYA, S.P. Determination of climate variation within metropolitan 
areas, phase I summary. ASHRAE Transaction v.99, 1993, p.430-449.
EGGY’S PHOTO. Marrakesh Royeggy. [website pessoal]. Disponível em: http://royeggy.com/photos/Moroc-
co%20%20Mar%202005/slides/Marrakesh%2005.html acesso em: 13 set. 2005.
ELETROBRAS. Plano Nacional de Energia Elétrica 1993/2015, Rio de Janeiro, 1994.
EMMANUEL, R. Thermal comfort implications of urbanization in a warm-humid city: The Colombo Metro-
politan Region (CMR), Sirilanka. Building and Environment 40, p.1591-1601, 2005.
ESPERE-ENC. Urban environment albedo. Environmental Science Published for Everybody Round the Earth, 
2003. Disponível em: < www.atmosphere.mpg.de/ media/archive/4608.gif> acesso em: 18 set. 2005.
FANGER, P. O. Thermal comfort. New York, McGraw-Hill, 1973.
FERREIRA, D, B., A contribuição da luz natural para a sustentabilidade dos ambientes construídos: o caso 
das escolas em climas quentes úmidos. Dissertação (Mestrado em Desenvolvimento e Meio Ambiente), 
PRODEMA, Universidade Federal de Alagoas, Maceió. 2004. 279 f.
FOTONOSTRA. Fotografia y diseño digital. 2005. Disponible em: <www.fotonostra.com/ albums/europa/
atenas.htm > acesso em 20 set 2005.
GARINAGU Photo Gallery. Tocamacho, Honduras, 1999. Disponível em: <www.garinagu.com/gallery> 
acesso em 20 set. 2005.
GIVONI, B. Man, climate and architecture, 2a. ed., Applied Science Publishers, London, 1976. 
GIVONI, B. Urban design in different climates. Los Angeles, World Meteorological Organization (WMO/TD-
n.346, WCAP-10), 1989.
GIVONI, B., NOGUCHI, M. Issues in outdoor comfort research.: International Conference on Passive and Low 
Energy Architecture, 17. 2000, Cambridge. Proceedings... Cambridge: James & James, 2000, p. 562 – 565. 1 
CD-ROM.
CL IMA URBANO E EF IC IÊNC IA ENERGÉT ICA NAS ED IF ICAÇÕES112
GIVONI, B. Climate considerations in building and urban design. New York, John Wiley & Sons, 1998.
GONZALO, G., LEDESMA, S.L., NOTA, V.M., MARTINEZ, CISTERNA, S., MÁRQUES, G., QUIÑONES, G. Estudios 
ambientales del código de edificación de la ciudad de San Miguel de Tucumán. In VI Encontro Nacional e 
III Encontro Latino Americano sobre Conforto no Ambiente Construído, 6., 2001, São Pedro. Anais... São 
Pedro-SP: ANTAC, 2001.1CD-ROM.
HERTZ, J. B. Ecotécnicas em arquitetura. Como projetar nos trópicos úmidos do Brasil. São Paulo: Ed. Pioneira, 
1998, 125p.
HOPPE, P. Different aspects of assessing. Indoor and outdoor thermal comfort. Energy and. Buildings, 34, 
(6), 661-665, 2002.
HOUGH, Michael. Naturaleza y ciudad. Barcelona: Editorial Gustavo Gilli, 1998.
HOWARD, L. Climate of London deduced from meteorological observations. 3rd ed., Vol. 1, London, Harvey 
and Darton, 1833.
JIM,C. Y.; CHEN, S.S. Comprehensive greenspace planning based on landscape ecology principles in compact 
Nanjing City, China. Landscape and Urban Planning, 65, p.95-116, 2003.
JOHNSON, G. T., I. D. WATSON. Modeling the radiative heating and cooling of urban canyons. Int. Conf. Model. 
Simulation, Proceedings…Melbourne, 1987. 7 p.
KALANDA, B. D.; T. R.; D. L. SPITTLEHOUSE, Suburban energy balance estimates for Vancouver, B. C., using the 
Bowen ratio-energy balance approach. J. Appl. Meteor., 19. 1980. p.791-802.
KATZCHNER, L.. Urban climate studies as tools for urban planning and architecture. In: Encontro Nacional 
sobre Conforto no Ambiente Construído, 4., 1997, Salvador-BA. Anais... Salvador-BA: ANTAC, 1997. 1 CD-ROM.
KERSCHGENS, M.J.; KRAUS, H. On the energetics of the urban canopy layer. Atmospheric Environment, 24B, 
p.321-328, 1990.
KOENIGSBERGER, O. H., INGERSOLL, T.; MAYHEW,A; SZOKOLAY, S.V. Manual of tropical housing and building, 
London: Longman, 1977.
CL IMA URBANO E EF IC IÊNC IA ENERGÉT ICA NAS ED IF ICAÇÕES 113
KOEPPEN. Climatologia, com un estudio de los climas de la tierra. México, Fondo de Cultura Econômica, 1948.
LAMBERTS, R.; DUTRA, L.; PEREIRA, F. O. R. Eficiência energética na arquitetura. 2ed., São Paulo: Pro Livros, 
2004, 192p.
LANDSBERG, H. E. Inadvertent atmospheric modification through urbanization. In Weather and Climate 
Modification. W. Hess, Ed., John Wiley and Sons, New York, 1974, 726-763.
LANDSBERG, H.E. The urban climate. New York, Academic Press, 1981, 276p.
LAU, Stephen. Megacities Now (Network of the World) Where the Future Is Now! Notes From 2002. In: Se-
minário Internacional NUTAU, 2002, São Paulo. Anais... São Paulo: NUTAU, 2002. 1CD-ROM.
LECHNER, N. Heating, cooling, lighting: Design methods for architects, 2nd Edition, New York, 2000. 620p.
LLOYD, H. Essay: The art of seeing. Harvey Lloyd studios, 2003. Disponível em: <www.harveylloyd.com/ 
art_f.htm> acesso em: 20 set. 2005.
LOMBARDO, M. A.. Qualidade ambiental e planejamento urbano: considerações e métodos. Tese (Livre-
docência). Faculdade de Filosofia, Letras e Ciências Humanas, Universidade de São Paulo, 1995.
LOMBARDO, M.A. Ilha de calor nas metrópoles-o exemplo de São Paulo. São Paulo, Hucitec, 1985, 244p.
LOMBARDO, Magda A. O clima e a cidade. In: Encontro Nacional sobre Conforto no Ambiente Construído, 
4., 1997, Salvador-BA. Anais... Salvador-BA: ANTAC, 1997. 1 CD-ROM.
LOWRY, W. P. Empirical estimation of urban effects on climate: a problem analysis, Journal of Applied Me-
teorology,16 (2), p.129-135, 1977.
MASCARÓ, J.L.; MASCARÓ, L.E.R. Incidência das variáveis projetivas e de construção no consumo energético 
dos edifícios. 2ª ed., Porto Alegre: Sagra-DC Luzzatto, 1992.
MASCARÓ, J.L; MASCARÓ, L.. Cidade: energia, arborização urbana e impacto ambiental. Ciência e ambiente, 
22, Santa Maria, p.59-72, 2001.
CL IMA URBANO E EF IC IÊNC IA ENERGÉT ICA NAS ED IF ICAÇÕES114
MASCARÓ, L. ; MASCARÓ, J. Vegetação urbana, UFRGS, Porto Alegre, 2002. 242p.
MASCARÓ, L. Ambiência urbana. Porto Alegre, Sagra / DC Luzatto, 1996,199p.
MASCARÓ, L. Luz, clima e arquitetura. São Paulo, Nobel, 1988.
McDONNEL, M. J.; PICKETT, S. T. A. Ecosystem structure and function along urban-rural gradient: an unex-
ploited opportunity for ecology. Ecology, 71(4) 1232-1237, 1990.
MILLS, G.M.; ARNFIELD, J.A. Simulation of the energy budget of an urban canyon—II. Comparison of model 
results with measurements. Atmospheric Environment. Part B. Urban Atmosphere, Volume 27, Issue 2, June 
1993, p. 171-181, June 1993.
MONTEIRO, C.A de F. , MENDONÇA, F. (Org.) Clima urbano. São Paulo: Contexto, 2003.
MONTEIRO, C.A.F. Some aspects of the urban climates of tropical South America: the Brazilian contribution, 
in: OKE, T.R.(ed.). The Technical Conference On Urban Climatology And Its Applications With Special Regard 
To Tropical Areas. Mexico, 1984. Proceedings (WMO n.652), World Meteorological Organization, Geneva, 
p.166-197, 1986.
MORENO GARCÍA, M.C. Climatología urbana. Colección Textos Docents nº 160, Edicions universitat de 
Barcelona, Barcelona, 1999.
MURAKAWA, S.; SEKINE, T. e NISHINA, K.N.D., Study of the effects of a river on the thermal environment in an 
urban area. Energy and Buildings. Volume 16, Issues 3-4, 1991, Pages 993-1001.
NASCIMENTO, C. C. Clima e morfologia urbana em Belém. Dissertação (Mestrado em Arquitetura), Faculdade 
de Arquitetura e Urbanismo, Universidade de Brasília, Brasília-DF, 1993.
NIACHOU, K; PAPAKONSTANTINOU, M.; SANTAMOURIS, A.; TSANGRASSOULIS; G. MIHALAKAKOU. Analysis 
of the green roof thermal properties and investigation of its energy performance. J. Energy and Buildings, 
33, 719-729, 2001.
CL IMA URBANO E EF IC IÊNC IA ENERGÉT ICA NAS ED IF ICAÇÕES 115
NIKOLOPOULOU, M.; BAKER, N.; STEEMERS, K. Thermal comfort in outdoor urban spaces. In: International 
Conference on Passive and Low Energy Architecture, 15., 1998, Lisboa. Proceedings.... Lisboa: PLEA, 1998, 
p.179-182, 1 CD-ROM.
NUNEZ, M., OKE, T. R. The energy balance of an urban canyon, Journal Applied. Meteor., vol. 16, 1977, 11-19.
OKE, T. R. Canyon geometry and the nocturnal heat island: comparisons of scale model and field observa-
tions. Journal of Climatology, vol.1., 1981 p. 237-254.
OKE, T. R. City size and the urban heat island. Atmospheric Environment, 7, 769-779, 1973.
OKE, T. R. et al. The energy balance of central México City, during the dry season. Atmospheric Environment, 
33, p.3919-3930, 1999.
OKE, T. R. The energetic basics of the urban heat island. Quartely Journal: of the Royal Meteorological Society, 
108, p.1-24, 1982.
OKE, T. R. Street design and urban canopy layer climate. Energy and Buildings, v.11, n.1-3, 1988. p.103-113.
OKE, T. R., The distinction between canopy and boundary-layer urban heat islands. Atmosphere, 14.19762. 
p.68-277, 1976.
OKE, T. R. Boundary layer climates. 2.ed. New York: Routledge, 1996, 435p.
OKE, T. R.; ZEUNER, G.; JAUREGUI, E. The surface energy balance in Mexico City. Atmospheric Environment 
vol. 26B, n.4, p. 433-444, 1992.
OKE, T. R. Evapotranspiration in urban areas and its implications for urban climate planning. In:Conference 
Teaching the Teachers on Building Climatology. Proceedings. The National SwedishInstitute for Building 
Research, v.2, 1973.
OKE, T. R. Initial guidance to obtain representative meteorological observations at urban site, Instruments 
and Methods of Observation Program, IOM Report No. 81, WMO/TD 1250, World Meteorological Organi-
zation, Geneva, 2004.
CL IMA URBANO E EF IC IÊNC IA ENERGÉT ICA NAS ED IF ICAÇÕES116
OKE, T. R.; CLEUGH, H. A. Urban heat storage derived as energy balance residuals. Boundary - Layer Meteo-
rology n.39. 1987. p.223-245.
OKE, T. R.; HANNELL; F. G. The form of the urban heat island in Hamilton, Canada. Tech. Paper 141, WMO- World 
Meteorological Organization, Geneva, No. 254, p.113-126, 1970.
OLGYAY, V. Arquitetura y clima. Manual de diseño para arquitectos y urbanistas. Barcelona: Gustavo Gilli, 1998.
OLGYAY, V. Design with climate: Bioclimatic approach to Architectural Regionalism, Princeton, NJ: Princeton 
University Press. 1963.
OLIVEIRA, P. A Cidade apropriada ao clima: a forma urbana como instrumento do clima urbano. Universidade 
de Brasília, Brasília-DF, 1987.
PADMANABHAMURTY, B. Microclimates in tropical urban complexes. Energy and Buildings v.15-16, n.1-2, 
p.83-92, 1991.
PARK, H. S., Features of the heat island in Seoul and its surrounding cities. Atmospheric Environment, 20, 
1859-1866, 1986.
PETERSON, J. T.; STOFFEL, T. L. Analysis of urban-rural solar radiation data from St. Louis, Missouri. Journal 
Applied. Meteor., 19, 275-283, 1980.
RADEKA Photography. Taos Pueblo, vertical, 1998. Taos, New México. Disponível em: < www.radekaphoto-
graphy.com/ taosvertical.htm>. acesso em: 20 set. 2005.
RHEINGANTZ, P. A. Pequena digressão sobre conforto ambiental e qualidade de vida nos centros urbanos. 
Ciência e Ambiente, Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria, v. 22, jan /jun, p. 34-53, 2001.
RIVERO, R. Arquitetura e clima. Acondicionamento térmico natural. Porto Alegre, D.C. Luzzatto, 1985.
ROMA. José Roberto Vedovato [website pessoal]. Disponível em: <www.jrvedovato.hpg.ig.com.br/roma.
htm.> acesso em: 4 set. 2005.
CL IMA URBANO E EF IC IÊNC IA ENERGÉT ICA NAS ED IF ICAÇÕES 117
ROVO, M. K. I.; OLIVEIRA, B. S. Por um regionalismo eco-eficiente: a obra de Severiano Mário Porto no Amazonas 
(1) Arquitextos, texto especial 226-abril 2004. Disponível em: < http://www.vitruvius.com.br/arquitextos/
arq000/esp210.asp>. Acesso em 20 set. 2005.
SAMPAIO, H. L. Correlações entre uso do solo e ilha de calor no ambiente urbano: o caso de Salvador. Dis-
sertação (Mestrado), Faculdade de Filosofia, Letras e Ciências Humanas, Universidade de São Paulo, São 
Paulo, 1981, 103 f.
SANTAMOURIS, M. et al. On the impact of urban climate on the energy consumption of buildings. Solar 
Energy, Volume 70, Issue 3, Pages 201-216, 2001.
SANTAMOURIS, M. (ed). Energy and climate in the urban built environment. London: James & James, p.145-
159, 1999.
SEKIGUTI, T. Human dimensions of weather: Physical values to socio-economic values. Tokyo Geography 
Papers, 18, March, p.63-67, 1974.
SOUZA, L. C. L. Influência da geometria urbana na temperatura do ar ao nível do pedestre. 125f. Tese (Douto-
rado em Ciências da Engenharia Ambiental). Departamento de Hidráulica e Saneamento, EESC, Universidade 
de São Paulo, São Carlos, SP, 1996.
SOUZA, L. C. L.; RODRIGUES, D. S.; MENDES, J. F. G. A 3d-Gis Extension For Sky View Factors Assessment In 
Urban Environment. In: Cupum International Conference On Computers, 8. In: Urban Planning And Urban 
Management, 2003, Sendai. Proceedings... CUPUM’03 Sendai. 2003. 1 CD-ROM.
SOUZA, L. C. L.; LEME, F. T.; PEDROTTI, F. S. Relações entre o fator de visão do céu, a temperatura urbana e o 
consumo de energia elétrica. In: Congreso Latinoamericano, COTEDI, 4, 2005, Ciudad de México. Anais… 
Universidad Autonoma Metropolitana, 2005.
STATHOPOULOS, T., Wu, H., ZACHARIAS, J. Outdoor comfort in an urban climate. Building & Environment, 
39, 3, p.297-305, 2004.
STEYN, D. G. The calculation of view factors from fish-eye lens photographs. Atmosphere Ocean, 18, 254.
CL IMA URBANO E EF ICIÊNC IA ENERGÉT ICA NAS ED IF ICAÇÕES118
THORNTHWAITE, C. W. An approach toward a rational classification of climate. Geographic Review, v. 38, p. 
55-94, 1948.
TITARELLI, A. H. V. Alterações do clima local nos centros urbanos: efeitos adversos da urbanização. Caderno 
Prudentino de Geografia, n. 03, AGB, Presidente Prudente, 1982, p. 28-35.