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A importância da arquitetura sustentável nos países de clima tropical Análise de casos na cidade de Luanda Mário Alcino Pio Gourgel Dissertação para a obtenção do Grau de Mestre em Arquitetura Júri Presidente: Profª Doutora Ana Cristina dos Santos Tostões Orientador: Profº Doutor Manuel Guilherme Caras Altas Duarte Pinheiro Vogal: Profº Doutor Manuel de Arriaga Brito Correia Guedes Fevereiro de 2012 i Agradecimentos Em primeiro lugar estou grato à Deus por ter tornado possível a realização deste trabalho. Os meus agradecimentos são dirigidos, especialmente, ao professor Manuel Pinheiro, pelo apoio e disponibilidade demonstrados na orientação da Dissertação, cuja referência e competência profissional aqui realço e reconheço desde que tive o prazer de o conhecer no curso de arquitetura do Instituto Superior Técnico. Ao professor Manuel Correia Guedes pelo apoio e conversas havidas, de incentivo ao desen- volvimento deste trabalho e pelo material disponibilizado. À arquiteta Filomena do Espírito Santo, pelo tempo concedido em conversa, apoio e motiva- ção no desenvolvimento do trabalho, e material disponibilizado. Aos meus pais, com amor, pela educação transmitida, sem a qual não seria o que hoje sou, e por toda a paciência e auxílio nas várias etapas da vida. À minha companheira, pelo apoio moral e compreensão demonstrados nos momentos difíceis e exigentes do trabalho, o meu profundo amor e carinho. Aos meus amigos, por acreditarem em mim, aos quais agradeço, pois que, sem eles a moti- vação para os projetos pessoais não teria a mesma expressão. Não posso deixar de evidenciar os meus tutores, conhecidos e “desconhecidos”, que continu- amente me motivam a seguir o caminho da sabedoria para o alcance de metas, na realização de projetos pessoais e profissionais, que têm como principal alvo o benefício da humanidade. ii Resumo As questões relacionadas com o ambiente natural têm merecido, nos dias de hoje, a atenção dos órgãos decisores de vários países e das organizações mundiais. A construção tem provocado grandes impactes e pressão sobre o ambiente natural. Assim, a arquitetura sustentável e os seus princípios poderá garantir um bom desempenho ambiental e socio- económico, com ênfase nos países de clima tropical, pretende-se com o presente trabalho realçar a importância da arquitetura sustentável, e dos seus princípios, na diminuição dos impactes ambientais, com particular destaque para os países de clima tropical, analisando o caso da cidade de Luanda. Para compreensão da matéria exposta, estabeleceu-se um enquadramento conceptual no qual foram sistematizados os conceitos relacionados com o tema nomeadamente, o de desenvolvi- mento sustentável, arquitetura sustentável, arquitetura tropical, entre outros, que serviram de base de análise ao objeto de estudo. De modo a obter-se uma compreensão prática apresenta-se, no final, um estudo de caso no qual são analisadas duas tipologias habitacionais edificadas em Luanda – um apartamento e uma moradia –, onde se pretendeu perceber, diagnosticar e avaliar com o sistema LiderA1 os seus de- sempenhos ambientais de acordo com indicadores e critérios deste sistema. O resultado desta avaliação permitiu que se propusessem medidas para melhoria de desem- penho da situação existente para cada caso. PALAVRAS-CHAVE: Arquitetura sustentável, Luanda, Angola, Avaliação da sustentabilidade Construção sustentável, 1 Sistema voluntário para avaliação da construção sustentável (www.lidera.info) iii Abstract Actual environmental aspects due to its increase importance in built environment have de- served, nowadays, the attention of decision makers from various countries and organizations world- wide. Urban construction has been increasing impact and pressure on natural environment. So, sus- tainable architecture and its principles could help to assure good environmental performance and so- cioeconomic service, emphasizing tropical climate countries. For sustainable architecture comprehension, a conceptual framework has been reviewed in which concepts were systematically related to sustainable development and tropical architecture. In order to obtain a practical understanding it is presented a case study, in last chapter, in which two built housing types in Luanda city - an apartment and a house – has been evaluated by LiderA2 system. The result of this evaluation made it possible to propose measures to improve the sustainable performance of the existing situation for each case. Keywords: Sustainable architecture, Luanda, Angola, Sustainability assessment, Sustainable construction. 2 Voluntary system for assessment of sustainable construction (www.lidera.info) iv Índice Agradecimentos ..................................................................................................................................... i Resumo.................................................................................................................................................... i Abstract ................................................................................................................................................. iii Índice de Figuras .................................................................................................................................. vi Indice de Quadros ............................................................................................................................... vii 1. Introdução ................................................................................................................................. 1 1.1. Enquadramento ...................................................................................................................... 1 1.2. Tema e Motivações ................................................................................................................ 4 1.3. Objetivos ................................................................................................................................ 5 1.4. Abordagem e Metodologia ..................................................................................................... 6 1.5. Estrutura e limitações do trabalho ......................................................................................... 6 2. O clima, o homem e o ambiente construído .......................................................................... 8 2.1. O clima mundial - caracterização das diferentes zonas climáticas ....................................... 8 2.2. Clima Tropical – tipos e caraterísticas ................................................................................. 10 2.2.1. Variáveis climáticas ..................................................................................................... 11 2.3. O conforto térmico humano, a envolvente natural e o ambiente construído ....................... 12 2.4. O consumo de energia ......................................................................................................... 13 2.5. Outros impactes e custos do ambiente construído .............................................................. 21 2.5.1. Impactes do ambiente construído ............................................................................... 21 2.5.2. Custo do ciclo de vida e dos impactes ambientais da construção .............................. 22 3. Arquitetura sustentável e arquitetura tropical .................................................................... 24 3.1. Enquadramento histórico, origem e conceito de arquitetura sustentável ............................ 24 3.2. Princípios da arquitetura sustentável e instrumentosde apoio ao projeto sustentável ....... 27 3.2.1. Princípios de arquitetura sustentável .......................................................................... 27 3.2.2. Instrumentos de apoio ao projeto sustentável ............................................................ 29 3.3. A Arquitetura tropical ............................................................................................................ 32 3.3.1. Origem do conceito ..................................................................................................... 32 3.4. Arquitetura tropical e sustentável – relação e aspetos a considerar na conceção de projetos sustentáveis. ..................................................................................................................................... 36 4. Medir e suportar a procura da sustentabilidade ................................................................. 41 4.1. Indicadores de sustentabilidade .......................................................................................... 41 4.1.1. Pegada ecológica ........................................................................................................ 42 4.1.2. Pegada de carbono ..................................................................................................... 43 4.2. Avaliação do ciclo de Vida ................................................................................................... 44 4.3. Sistemas de avaliação e certificação da construção sustentável ........................................ 46 4.4. LiderA – Sistema Voluntário de Avaliação da Construção Sustentável .............................. 49 4.4.1. Princípios globais ........................................................................................................ 49 4.4.2. Vertentes e áreas ........................................................................................................ 50 4.4.3. Critérios e níveis de desempenho ............................................................................... 50 4.4.4. Ponderação ................................................................................................................. 52 4.4.5. Aplicação do Sistema Lidera ....................................................................................... 52 v 4.4.6. Certificação pelo sistema LiderA ................................................................................. 54 5. Estudo de caso – Análise de casos na cidade de Luanda. ................................................ 56 5.1. Enquadramento - A República de Angola e a cidade de Luanda ........................................ 56 5.2. O Clima em Angola – Principais caraterísticas e as diferentes zonas climáticas. .............. 57 5.3. A cidade de Luanda – enquadramento, clima e estrutura urbana ....................................... 58 5.4. Caraterísticas da arquitetura e da construção em Luanda – do passado ao presente (uma abordagem crítica) ............................................................................................................................ 59 5.5. Os casos de estudo – Aplicação do LiderA África às duas unidades habitacionais em Luanda. ............................................................................................................................................. 67 5.5.1. Enquadramento ........................................................................................................... 67 O Projeto NOVA VIDA .................................................................................................................. 67 Moradia Unifamiliar ....................................................................................................................... 77 6. Discussão dos resultados .............................................................................................................. 83 7. Conclusão ........................................................................................................................................ 85 Bibliografia ........................................................................................................................................... 87 Anexos .................................................................................................................................................. 90 vi Índice de Figuras Figura 1 – Movimento elítico da terra à volta do sol e as estações anuais ............................................ 1 Figura 2 – Clima e diferentes zonas climáticas ....................................................................................... 9 Figura 3 – Temperaturas (Clima tropical) .............................................................................................. 10 Figura 4 – Orientação otimizada para a cidade de Luanda .................................................................. 11 Figura 5 – Diagrama do regime anual de ventos em Luanda mostrando a frequência dos ventos dominantes ............................................................................................................................................ 11 Figura 6 – Gráfico bioclimático com as diferentes zonas ...................................................................... 13 Figura 7 – O efeito da ilha de calor urbano sobre uma área urbana e rural ......................................... 14 Figura 8 – Variação temporal típica Urbana e Rural. (8 a) Temperatura do ar, (8 b) Taxas de arrefecimento/aquecimento e (8 c) A intensidade da ilha de calor urbano resultante sob condições atmosféricas .......................................................................................................................................... 15 Figura 9 – A diferença máxima entre a temperatura Urbana e Rural para as cidades Norte Americanas e Europeias ....................................................................................................................... 17 Figura 10 - O processo de aumento do consumo de energia ............................................................... 19 Figura 11 – Relógio solar horizontal (10a); Diagrama retangular (10b) ................................................ 30 Figura 12 – Diagrama radial .................................................................................................................. 30 Figura 13 – Diagrama psicrométrico ..................................................................................................... 31 Figura 14 – (a) O “banggolo”; (b) O bungalow adaptado pelos Europeus ............................................ 33 Figura 15 – Ilustração de uma incorreta implantação face a exposição solar e as chuvas (acima) e de correta implantação (em baixo) ............................................................................................................. 38 Figura 16 – Orientação correta, considerando o regime de ventos ...................................................... 39 Figura 17 – Orientação dos edifícios [em planta] e a influência dos ventos. ........................................ 39 Figura 18 – A proteção solar ................................................................................................................. 40 Figura 19 – A presença de elementos arbóreos e a sua importância quer na proteção solar, quer na ventilação............................................................................................................................................... 41 Figura 20 – Esquema de vertentes e áreas do Sistema LiderA............................................................ 49 Figura 21 – Classes de desempenho ambiental ................................................................................... 51 Figura 22 – Ponderação por vertentes na versão 2.0 ........................................................................... 52 Figura23 – Certificado Lidera ............................................................................................................... 55 Figura 24 – Mapa administrativo de Angola .......................................................................................... 56 Figura 25 – Ocupação informal: bairro suburbano ................................................................................ 62 Figura 26 –Prédios com varandas encerradas e uso do ar-condicionado, em Luanda (mau exemplo de uso) ................................................................................................................................................... 65 Figura 27 – Bom exemplos de soluções arquitetónicas em Luanda (grelhas de proteção do vidro e ventilação natural) ................................................................................................................................. 65 Figura 28 – (a) Obstrução da brisa por edifícios altos em climas quentes e húmidos (esquerda); (b) Edifícios em construção na marginal em Luanda (direita) .................................................................... 66 Figura 29 – Localização do projeto Nova Vida em relação ao centro da cidade .................................. 68 Figura 30 – Localização dos edifícios onde se situa o apartamento (Projeto Nova Vida) .................... 69 Figura 31 – Vista aérea da construção do projeto Nova Vida e uma das ruas com moradias construídas ............................................................................................................................................ 70 Figura 32 – Vista exterior de edifícios do Projeto Nova Vida ................................................................ 71 Figura 33 - Vista interior da zona de serviço (grelhas de ventilação) e do apartamento ...................... 74 Figura 34 – Vistas do hall de acesso aos apartamentos (aberturas permitem a promoção da ventilação natural) ................................................................................................................................. 77 Figura 35 – Moradia vista de fora .......................................................................................................... 77 Figura 36 – Interior da Moradia ............................................................................................................. 80 vii Indice de Quadros Quadro 1 – Padrões do consumo de energia por diferentes atividades nos Estados Unidos, Reino Unido e Sri Lannka ................................................................................................................................ 18 Quadro 2 - Comparação entre a Pegada Ecológica de África, Mundo e Angola .................................. 43 1 1. Introdução 1.1. Enquadramento As atividades humanas, de que a construção é um exemplo, têm acompanhado o crescimento populacional e o desenvolvimento, nomeadamente por via do aumento do nível de vida individual das populações, da maior capacidade de mobilizar recursos e do consequente impacte ambiental (Pinheiro, 2006). Os edifícios e o ambiente construído são os elementos definidores do ambiente urbano. Estes determinam o caráter e os marcos mais importantes de uma cidade que criam uma sensação de familiaridade e identidade que podem fazer das cidades locais aprazíveis e agradáveis, onde as pessoas gostem de trabalhar e viver. Por conseguinte, a qualidade do ambiente construído tem uma forte influência na qualidade do ambiente urbano, mas esta é muito mais profunda e abrangente, ultrapassando largamente considerações de caráter puramente estético (Pinheiro, 2006). A capacidade inventiva do homem permitiu-lhe desafiar os rigores ambientais utilizando o fogo para se aquecer, e peles para se cobrir. Quando o mais débil de entre os animais substituiu o engenho prometeico pela adaptação física similar a das outras espécies, o abrigo converteu-se na defesa mais elaborada contra climas hostis. À medida que evoluía o abrigo acumulavam-se experiências que, com engenho, diversificavam-se para enfrentar os desafios e a grande variedade de climas. A interpretação do clima como fator principal é justificável, somente, se a envolvente climática influi diretamente na expressão arquitetónica (Olgyay, 1962). Os antigos reconheciam que a adaptação era um princípio essencial da arquitetura. Vitrúvio (citado por Olgyay, 1962) disse em De Arquitectura: “O estilo dos edifícios deve manifestar-se diferente no Egito em relação a Espanha, em Pontus e em Roma, e em países e regiões de caraterísticas diferentes […].” O Dr. Walter B. Cannon (citado por Olgyay, 1962) afirma que: “O desenvolvimento de um equilíbrio térmico estável no nosso edifício deve observar-se como um dos mais valiosos avanços na evolução da edificação.” Esta tese pode confirmar-se ao observar as diversas formas de vivenda desenvolvidas por grupos étnicos de origem étnico similar, estabelecidos em diversas regiões climáticas. Para os arquitetos, o “homoclima”, ou seja, as necessidades humanas, constituem o fator determinante (Olgyay, 1962). Jean Dolfus (citado por Olgyay, 1962), com o seu mostruário de vivendas caraterísticas de todo o mundo, confirma que o principal objetivo dos construtores foi sempre a procura das condições ótimas de conforto térmico. Segundo o resultado das suas análises, conclui que a tipologia construtiva encontra-se definida mais pelas zonas climáticas do que pelas fronteiras territoriais. Na abordagem do conforto térmico surgem questões relativas ao consumo de recursos, o que nos remete para a questão da sustentabilidade que veio de outros domínios para a arquitetura: “It was not in architecture that the term sustainability was introduced for the first time. Already by the end 2 of the 1980´s, the term “sustainability” was used extensively in the economics field in reference to development for criticizing earlier models of economic growth for nations or regions that had favored fast returns and accelerated growth, while disregarding that in the long-run they were depleting irreplaceable resources – the very resources their growth depended upon” (Baweja, 2008). Existem evidências de que é fundamental a consideração da susentabilidade: “The question of the long-term, unanticipated negative impact of an economic policy on its performance was further extended to cover the effect of new products – chemical, agricultural, and mechanical – on environmental quality in the long run. It was in relation to this latter problem that the criterion of sustainability entered into architecture and urban design, providing a conceptual framework to handle the long-term negative impact of the application of techniques and materials of construction on material resource consumption and environmental physical quality “ (Baweja, 2008). A procura de soluções ajustadas ao clima e de desempenho foi uma preocupação sempre crescente nas soluções arquitetónicas desde Vitrúvio no século I a.C. (Guedes, et al., 2011), até ao assumir nos exemplos do arquiteto, presentes em Angola e Luanda. Nas últimas décadas o assumir de abordagens passivas e de baixa energia condiziu a várias abordagens, veja-se a PLEA – Passive and Low Energy Architecture3 que desde 1982 organiza conferências e eventos sobre estas abordagens. Integrado na reflexão sobre desenvolvimento sustentável, surge nos países mais desenvolvi- dos, um movimento internacional em 1993, (Kibert, 2003; citado por Pinheiro, 2006) que procura defi- nir e implementar o conceito de construção sustentável. No ano de 1994, realizou-se em Tampa, na Flórida, a Primeira Conferência Internacional so- bre Construção Sustentável ("The First International Conference on Sustainable Construction") patro- cinada pelo Rocky Mountain Institute, da Universidade da Florida, e a CIB - International Council for Building Research Studies onde se fizeram diversaspropostas no sentido de definir o conceito de construção sustentável. A definição mais aceite foi a apresentada por Charles Kibert em 1994 que define Construção Sustentável como a "criação e gestão responsável de um ambiente construído saudável, tendo em consideração os princípios ecológicos (para evitar danos ambientais) e a utiliza- ção eficiente dos recursos" (Pinheiro, 2006). Inevitavelmente, em associação com o conceito de construção sustentável, surge o conceito de arquitetura sustentável, pois, como afirma Corbella (2003, 8)4: “o arquiteto, sem desprezar o belo e a plasticidade das formas, [teve que] forçosamente reencontrar o meio ambiente, cujo equilíbrio é de fundamental importância para a sobrevivência da espécie humana na Terra”. Outro conceito de arqui- tetura sustentável é fornecido por Corbella (2003, 17)5 que a define como sendo a conceção e o de- senvolvimento de edificações que objetivem “o aumento da qualidade de vida do ser humano no am- biente construído e na sua envolvente, integrado com as caraterísticas de vida e do clima locais, além da redução do uso de recursos naturais”. 3 http://www.arct.cam.ac.uk/PLEA/Home.aspx 4 (citado por Vieira e Barros Filho, 2009), fonte: http://www.esuda.com.br/revista_humanae.php 5 Idem 3 Já de acordo com Steele (1997, 11)6, a arquitetura sustentável “consiste na produção de uma edificação que se adapte ao clima, à iluminação, ventilação e topografia, tirando proveito das condi- ções naturais do lugar reduzindo o desperdício energético. Há muitas definições para arquitetura sustentável, mas a essência da sustentabilidade está intrinsecamente ligada à essência da arquitetura. Um bom edifício é naturalmente sustentável (Guedes, et al., 2011). Baweja (2008) argumenta que a arquitetura sustentável já existe implícita na relação com a arquitetura tropical: “Green Architecture, which is considered a recent discourse, cannot therefore be fully grasped unless it is historicized in relationship to Tropical Architecture”. Sobre a arquitetura tropical Baweja (2008), refere ainda que: “Existing histories locate Tropical Architecture as a neo-colonial project that emerged in the 1950s along the networks of the diminishing British Empire” (Baweja, 2008). Baseado nos escritos de Koenigsberger, Baweja (2008) define essa arquitetura com um forte envolvimento com a dimensão energética, climática e consideração dos recursos: “Tropical Architecture paradigmatically as climate-responsive and energy-conservative design that makes the best use of locally available resources”. Neste sentido, a mesma autora (Baweja, 2008) afirma a existência de um conjunto de autores com reflexão na prática e abordagem: “From its inception in the 1930s through the 1950s, Tropical Architecture also developed and circulated through a network of global conferences. In the UK, Tropical Architects such as Otto Koenigsberger, Jane Drew, Maxwell Fry, Leo De Syllas, Fello Atkinson, and George Atkinson were engaged in the production of knowledge on energy-conservative climatic design”. Com base nestas assunções, considera-se pertinente sistematizá-las e estudar casos na ci- dade de Luanda. Devido a sua localização geográfica, apresenta um clima que se pode classificar como «hú- mido sem Inverno», correspondente ao subtipo «clima da savana» [...]. Desde a década de 50 Luan- da assiste a um grande crescimento demográfico, que implicará um aumento significativo da constru- ção e da consolidação urbana. Durante esta década, adquire progressivamente uma imagem de ci- dade moderna, assente em premissas do Movimento Moderno e, particularmente, baseada nos prin- cípios da Carta de Atenas. Após a descolonização, o crescimento demográfico acentuado mantém-se em progressão geométrica. Os movimentos migratórios justificados pela guerra civil, que irá prolon- gar-se por quase 30 anos, tornam Luanda numa cidade densa, sobrelotada e caótica. Por outro lado, os anos de guerra não permitem o investimento nas infraestruturas urbanas, nos equipamentos ou nos edifícios, o que força naturalmente a degradação da cidade e da sua arquitetura (Magalhães, 2009). Em nosso entender estes serão alguns dos problemas que poderão conduzir a situações de insustentabilidade decorrentes da degradação do ambiente construído naquela cidade como os refe- ridos no capítulo 2 (cf.2.3). 6 (citado por Vieira e Barros Filho, 2009) 4 1.2. Tema e Motivações Em 1987 no Relatório de Brundtland – "O Nosso Futuro Comum" – é apresentado um dos conceitos mais importantes ao nível ambiental, o conceito de Desenvolvimento Sustentável. Este é definido como: "desenvolvimento que dê resposta às necessidades do presente, sem comprometer a possibilidade de as gerações futuras darem resposta às delas" (Pinheiro, 2006). As atividades construtivas – infraestruturas, edifícios e outras – potenciam não só um impor- tante efeito económico e social mas também ambiental, desde logo associado à ocupação e ao uso do solo, ao consumo de recursos (nomeadamente água e energia), à produção em larga escala de resíduos e efluentes (líquidos e gasosos), bem como à alteração dos ecossistemas naturais, que podem interferir diretamente com o ambiente envolvente (Pinheiro, 2006). Por esse facto, o tema deste trabalho reveste-se de grande importância, pela sua relação com o de desenvolvimento sustentável em virtude da, cada vez maior, preocupação com a gestão dos recursos naturais com destaque para os países em vias de desenvolvimento, dos quais Angola faz parte. Neste sentido, as motivações para o desenvolvimento deste trabalho são, entre outras, o inte- resse que o tema suscita atualmente e, dada a sua importância para o exercício profissional da arqui- tetura, realçar a necessidade de contemplar os princípios da arquitetura sustentável no projeto de modo a conseguir-se uma integração, tanto quanto possível, da construção com o ambiente envol- vente - natural ou construído -, minimizando os impactes ambientais, sociais e económicos que pos- sam advir. Mas, uma vez que os impactes ambientais decorrem de um processo mais vasto, desde a ex- tração de matérias-primas, sua transformação, utilização e “destruição” do produto final, a motivação do trabalho recai igualmente sobre a necessidade de se estudar o impacte causado pela utilização de materiais não sustentáveis na construção que, de certo modo, condicionarão o comportamento dos utilizadores, no que ao consumo de energia diz respeito. 5 1.3. Objetivos Constitui objetivo principal do Dissertação, o estudo e análise da importância da arquitetura sustentável, e dos seus princípios, na definição de estratégias para as opções construtivas em países de clima tropical, de que Angola é exemplo, e do seu contributo na redução dos impactes ambientais que decorrem do uso ineficiente, e não racional, de recursos naturais não renováveis. Para o efeito definiram-se os seguintes objetivos específicos: Apresentar as causas prováveis e fatores que contribuem para o desconforto térmico existente na cidade de Luanda; Analisar, de forma crítica, em que medida as construções existentes em Luanda con- templam princípios de arquitetura sustentável; Apresentar medidas de melhoria e orientação, que se adequem à realidade estudada, fundamentadas na pesquisa efetuada, e nesse sentido fazer do presente Dissertação uma referência de apoio aos arquitetos, aos profissionais do ramo da construção, e aos principais atores sociais, dotando-os de uma ferramenta essencial para o exercí- cio das suas funções, para que as decisões que tomem sejam consentâneas com a preservação do ambiente natural através da mitigação dos impactes existentes, e la- tentes, provocados pela construção em todo o seu processo; Estudar casos de construçõescom uso habitacional – um apartamento e uma mora- dia –, na cidade de Luanda, avaliando o seu desempenho ambiental utilizando como instrumento de apoio o LiderA África v.2.00 – Sistema de Avaliação da Construção Sustentável adaptado aos PALOP7. 7 Países Africanos de Língua Oficial Portuguesa 6 1.4. Abordagem e Metodologia De acordo com os objetivos propostos, considerou-se pertinente estabelecer uma aborda- gem descritiva, com procedimentos técnicos assentes em pesquisa bibliográfica e estudos de caso. Para o efeito, a metodologia adotada foi a pesquisa e análise de documentos sobre o tema de estu- do, nomeadamente artigos, teses, sítios na internet, publicações de organismos nacionais8 e interna- cionais sobre o tema, que serviram de apoio a compreensão e exposição das ideias. Estes documen- tos foram igualmente úteis no estudo das tipologias construtivas propostas para o estudo de caso (um apartamento e uma moradia). 1.5. Estrutura e limitações do trabalho No sentido de atingir os objetivos definidos, o trabalho foi estruturado como a seguir se des- creve. No primeiro capítulo é feita uma introdução ao tema e são descritas as motivações que con- duziram ao seu desenvolvimento, aos objetivos e à abordagem e metodologia adotados. No segundo capítulo, faz-se uma compreensão sobre o conceito de clima, das variáveis pa- ra sua medição, e a sua relação com o homem e o ambiente construído. Para o efeito, considerou-se pertinente introduzir e caracterizar as diferentes zonas climáticas mundiais, premissa essencial para o entendimento da relação com o ser humano, no que ao conforto térmico diz respeito, e das suas op- ções relativamente ao ambiente construído. Na mesma linha de raciocínio são definidos os fatores que se relacionam mais diretamente com a qualidade de vida dos seres humanos em ambientes construídos e que influenciam direta ou indiretamente nos impactes ambientais. No terceiro capítulo é definido o conceito de arquitetura sustentável e dos seus princípios. De seguida são apresentados alguns instrumentos de apoio ao projeto sustentável. Posteriormente é introduzido o conceito de arquitetura tropical, sua origem, e relação com o conceito de arquitetura sustentável, onde se apresentam alguns aspetos a considerar na conceção de projetos sustentáveis. No quarto capítulo é apresentado o conceito de indicador de sustentabilidade e, de entre os muitos existentes, são exemplificados dois – pegada ecológica e pegada de carbono –, comummente utilizados na avaliação da sustentabilidade das construções e dos ambientes construídos, e onde se indica o valor dos mesmos para o caso de Angola.. Considerado relevante e desenvolvido neste capí- tulo é o conceito de Avaliação do Ciclo de Vida. Estes conceitos estão relacionados com o LiderA – Sistema Voluntário para Avaliação da Construção Sustentável, que de forma global e resumida é apresentado. 8 Angola 7 Este sistema de avaliação da construção sustentável (LiderA África v.2.00)9 é utilizado no Es- tudo de Caso – quinto capítulo – no qual são avaliadas duas tipologias construtivas existentes na cidade de Luanda, um apartamento e uma moradia, localizados na zona periurbana da cidade. O objetivo deste estudo é avaliar, através de princípios de sustentabilidade, os seus desempenhos em termos de sustentabilidade. No final faz-se a discussão dos resultados obtidos – sexto capítulo -, bem como a conclusão do trabalho – sétimo capítulo. O trabalho tem, no entanto, algumas limitações relativamente a informação sobre a cidade de Luanda, uma vez que devido a escassez de informação e dados estatísticos produzidos em Angola, tornou-se difícil confronta-los com a realidade estudada. Outra limitação foi a não possibilidade de apresentar valores concretos de possível medição, com meios e instrumentos concebidos para o efeito, para aferição das condições ambientais das unidades habitacionais estudadas. 9 Sistema LiderA adaptado aos PALOP 8 2. O clima, o homem e o ambiente construído 2.1. O clima mundial - caracterização das diferentes zonas climáticas O clima é um conjunto de condições atmosféricas que prevalecem num determinado local e hora; […] pode ser definido como a integração no tempo, de condições climatéricas caraterísticas de uma certa localização geográfica (Szokolay, 2004). A terra recebe quase toda a sua energia a partir do sol na forma de radiação10, e o sol é a in- fluência dominante no clima. A terra move-se à volta do sol numa orbita elítica ligeira. No máximo (aphelion) a distância terra-sol é de 152 milhões de quilómetros e no mínimo (perihelion) 147 milhões de quilómetros. O eixo da terra não é perpendicular ao plano da sua órbita, mas inclinado em cerca de 23,5º (Szokolay, 2004). Milankovitch teorizou que a inclinação do eixo da terra nem sempre é de 23,5°. Há uma certa oscilação com o passar do tempo. Ele calculou que a inclinação muda entre 22,1° e 24,5° dentro de um ciclo de cerca de 41.000 anos. Quando a inclinação é menor, os verões são mais frios e os inver- nos, menos rigorosos. Quando a inclinação é maior, as estações são mais extremas11. Consequentemente o ângulo entre o plano equatorial terrestre e a linha terra-sol (ou a eclíti- ca, o plano da órbita terrestre) variam ao longo do ano. Este ângulo é conhecido como declinação (DEC) e varia conforme o esquema seguinte (Szokolay, 2004,): +23,45◦ a 22 de Junho (Solstício do Norte) 0 a 21 de Março e a 22 de Setembro (Equinócios) −23,45◦ a 22 de Dezembro (Solstício do Sul) Ao nível global os climas são formados pela incidência diferencial de calor solar e da quase uniforme emissão de calor sobre a superfície terrestre. As regiões equatoriais recebem a maior inci- dência de energia do que as áreas mais próximas dos polos. Este diferencial é a principal força con- dutora dos fenómenos atmosféricos (ventos, formação de nuvens e movimentos), que proporcionam um mecanismo de transferência de calor do equador para os polos. Na ausência daquela transferên- cia de calor a temperatura média no polo norte seria de -40 ºC, em vez de -17 ºC e no equador de cerca de 33 ºC e não de 27 ºC como no presente (Szokolay, 2004). 10 Esta radiação pode ser classificada como radiação ultravioleta, de alta frequência e de pequeno comprimento de onda, que causa efeitos fotoquímicos, branqueamento, por queimadura de sol, etc; radiação de luz visível, e radiação infravermelha de grande comprimento de onda, produzindo calor radiante e alguns efeitos fotoquímicos. Fonte: http://people.aapt.net.au/jclark19/ 11 Fonte: https://www.planetseed.com/pt-br/node/15879# V sempre v Sphaera central e são inab É dade de Figura Virgílio (citad vermelha e a a Mundi, proj era inabitáve bitáveis devid É de realçar Luanda loca a 1 – Movime do por Olgya ardente pelo etou estas c l “devido ao do ao frio inte que, relativa alizam-se na Figu ento elítico d (Fonte: w ay, 1962) esc resplendor d inco zonas c fervor do sol enso, já que amente às di zona tropica ra 2 – Clima Fon da terra à vol www.planets creveu: “O cé do sol”. Sacr celestiais na l... Mas essa o sol se enc iferentes zon al (Figura 2). e diferentes nte: UNEP (2 lta do sol e a eed.com) éu possui cin robosco (cita terra, e coin as duas zona contra mais d nas climática . s zonas climá 2006) as estações a nco zonas, um ado por Olgya cidia com a i as, próximas distante delas s Angola, e p áticas anuais ma das quai ay, 1962), na ideia que a p dos polos d s.” particularme 9 s está a sua parte a Terra, ente a ci- 2 C menos p vez de q E dois fato grandes o Q C De e tropical, litoral até No “cacimbo 12 Em Ang 2.2. Clim Climas tropic para uma par quentes, e qu Em 1953 G.A ores, temper zonas e três Equatorial q origem desc Quente seco Composto o entre os tipo quente e hú é à província entanto, o o” e outra qu gola. ma Tropica cais são aqu rte susbtanc ue a tempera A. Atkinson ratura e hum s subgrupos: quente/húmid conhecida. o/ seco desé u clima de m os referidos úmido, na ma a de Luanda. clima12 é m uente e chuvo Fi al – tipos eles nos qua ial do ano, o atura média a (citado por C midade, que d : do; subgrupo rtico ou sem monção; subg é de realça aior parte do ” (Guedes, e marcado por osa (cf.5.2)1 igura 3 – Tem Fonte: e caraterí ais o calor é os edifícios s anual não é Clark, 1993) desde então o clima de mi-desértico; s grupo clima d ar que: “Em território, e et al., 2011). r duas esta mperaturas ( Fry & Drew, ísticas o problema ervem para menor do qu desenvolve o tem sido m ilha quente/ subgrupo de de ilha tropic m Angola, o semi‑árido e ações bem (Clima tropic , (1964) dominante ( manter fresc ue 20ºC (Clar u uma class muito aceite. /húmida ou sértico marít cal. clima é clas e sub‑húmid definidas: u al) (Figura 3), e cos os ocupa rk, 1993) (An sificação bas Atkinson de clima de v tmo quente e ssificado co do seco no S uma denomi 10 onde, ao antes, em nexo 0) seada em efiniu três entos de e seco. omo sub‑ ul e faixa inada de 2 O e publica ar, Preci C ratura, a tantes do Figura 2.2.1. Var Os principais ados de form ipitação, Neb Como as qua a humidade, o clima para 5 – Diagram riáveis clim s elementos ma sumária s bulosidade, I atro variávei a radiação e o projeto de Figura 4 – ma do regime máticas climáticos re são (Szokola nsolação, e s ambientais e o movimen e edifícios (S Orientação Fonte: (G e anual de ve Fonte: (G egularmente ay, 2004): Te Radiação so s que afetam nto do ar, es zokolay, 200 otimizada pa Guedes, et a entos em Lua minantes Guedes, et a e medidos pe emperaturas olar (Anexo A m diretamente tes serão os 04). ara a cidade al., 2011) anda mostran al., 2011) elas organiza (TBS), Hum A.1.2). e o conforto s quatro cons de Luanda ndo a frequê ações meteo midade, Movim térmico são stituintes ma ência dos ven 11 orológicas mento do a tempe- ais impor- ntos do- 12 2.3. O conforto térmico humano, a envolvente natural e o ambiente construído Os efeitos do meio ambiente incidem diretamente tanto na energia como na saúde do ho- mem. É muito comum a experiência de que em certos dias, as condições atmosféricas estimulam e dão vigor às nossas atividades ao passo que outras deprimem os esforços físicos e mentais. Tam- bém é muito conhecido que nas zonas climáticas onde prevalece calor ou frio excessivo, o esforço biológico de adaptação a tais condições diminui a nossa energia (Olgyay, 1962). O meio ambiente físico está formado por numerosos elementos que se relacionam. É possível tentar descrever os constituintes da envolvente tais como: luz, som, clima, espaço, etc. Todos eles incidem diretamente no corpo humano, o qual pode abosorvê-los ou tentar contrabalançar os seus efeitos. Na luta para conseguir o equilíbrio biológico produzem-se diversas reações físicas e psicológicas. O homem esforça-se para chegar ao ponto em que adaptar-se à sua envolvente lhe requeira somente um mínimo de energia. As condições sob as quais consegue este objetivo define-se como “zona de conforto”, donde a maior parte da energia humana se liberta para dedicar-se à produtividade (Olgyay, 1962). Os elementos principais que afetam o conforto humano são: a temperatura do ar, a radiação solar, o movimento do ar e a humidade. Os meios através dos quais o corpo humano troca calor com a sua envolvente podem classificar-se em quatro processos principais: radiação, condução, convecção e evaporação. Estima-se que o corpo humano perde dois quintos (2/5) do seu calor através da radiação, dois quintos (2/5) por convecção e um quinto (1/5) por evaporação; sem prejuízo, estas proporções podem mudar se se produzem variações nas condições térmicas (Olgyay, 1962). A vivenda é o principal instrumento que nos permite satisfazer as exigências de conforto adequadas. Modifica a envolvente natural e aproxima-nos às condições ótimas de habitabilidade. Deve filtrar, absorver ou repelir os elementos do meio ambiente segundo a sua influência benéfica ou negativa no conforto do ser humano. O critério ideal para o desenho de um abrigo em equilíbrio, relativamente ao seu meio ambiente seria o que cobrisse satisfatoriamente todas as necessidades fisiológicas humanas. O problema do arquiteto consiste em criar uma envolvente que não produza tensões negativas sobre o mecanismo de compensação de calor do corpo. O objetivo deve reinterpretar-se em termos de conforto, a representação deve ser gráfica e, para ser facilmente aplicável (exemplo figura 6), os dados derivados dos estudos empíricos devem ser expressos de forma a poderem ser utilizados na prática arquitetónica (Olgyay, 1962). 2 A Este fen ficada po microclim 1981; cit problema quentes urbano t urbana 2010). C que num urbana e to da áre mas frac de do pla 13 Citado 14 Urban 2.4. O c As áreas urb ómeno é co or Luke How ma provenie tado por Sha as encontra exacerbam têm como c e a corresp Como se ve ma cidade m e rural apres ea urbana a co, de increm ateau é inter por (UNEP, 2 Heat Island Figura 6 – Fonte: onsumo d banas tendem nhecido com ward em 182 entes das alt ahmohamad dos pelo Ho o consumo ausa fatores pondente de erifica na Fig aior com céu senta um gra parece como mento de tem rrompida pel 2006) – Gráfico bio (Boonyatika de energia m a ter temp mo efeito ilha 20, pela prim terações efe i, et al., 2010 omem neste de energia p s meteorológ manda na e gura 7, Oke u limpo e ve diente de te o um plateau mperatura em a influência d oclimático co am, S. & Bura a peraturas sup a de calor urb meira vez é u etuadas pelo 0). A ilha de e século. Os para refresc gicos e de u eletricidade (1987) (citad entos fracos mperatura a u do ar quen m direção ao de distintos om as diferen anakarn, V., periores em bano (UHI)14 uma reflexão o Homem n e calor urban s efeitos da amento no v urbanização numa área do por Shah após o por centuado pa nte com um o centro da c usos do solo ntes zonas 2006)13 relação às s . A ilha de ca o da totalidad a superfície o é consider ilha de calo verão. Os efe que increme urbana (Sh hmohamadi, do sol, a fro ara a ilha de gradiente ho idade. Na Fi o intraurbano suas envolve alor urbano de das muda urbana (La rado um dos or urbano e feitos da ilha entam a tem hahmohamad et al., 2010 onteira entre calor urbano orizontal est igura 7, a un os tais como 13 entes [...]. foi identi- anças de andsberg, s maiores m climas a de calor mperatura di, et al., ) afirmou as áreas o e o res- tacionário niformida- parques, lagos e tes). E a tempe dade da mente p 10 º C (A cie urba ilha de c consequ mantêm- áreas ur turas do de ilha d cura urb G da temp condiçõe de 8 – 1 aumento urbano é lógicos, mo o tam 15 Citado áreas aberta Figura Em áreas m ratura máxim a ilha de calo pelo equilíbrio Asimakopou na, ao contr calor urbano uentemente a -se quentes. rbanas (Figu ar na zona r de calor urba ana. O fenóm Givoni (1998 peratura urba es, as elevaç 10ºC foram i o de tempera é causada p tais comon manho desta por (Shahmo as (frescas) a 7 – O efeito etropolitanas ma é encont or urbano” ( o térmico da los et al., 20 rário da diss o tem vários a temperatu . Depois do ra 8b). Se a rural podem ano para um meno da ilha 8) (citado po ana ocorrem ções de temp igualmente o atura nas ci or diferentes ebulosidade a e da popula ohamadi, et al e áreas com o da ilha de c (Fonte: Sha s, o núcleo u rada. A difer t u-r ). A in a região urba 001)15. À noit ipação rápid picos horári ra da ar da nascer do so diferença da igualar ou ex mínimo diár a de calor urb or Shahmoha m durante as peratura de c observadas. dades e que s fatores que , velocidade ação, calor a ., 2010). merciais, ind calor urbano hmohamadi, urbano most rença entre tensidade da ana pode res te, o calor ar da do calor d ios depois d a superfície) ol, as áreas a taxa de aq xceder as te rio (Figura 8 bano pode o amadi, et al. s noites de c cerca de 3 – Existem alg e jogam um e podem ser do vento e ntropogénico dustriais ou á sobre uma á , et al., 2010 ra um pico f este valor e a ilha de cal sultar numa rmazenado é das superfíci do por do so tornaram-se rurais aquec uecimento é emperaturas 8c) e pode ge correr duran , 2010) afirm céu limpo se 5ºC são com guns parâme papel signif r divididos em humidade; ( o e canyon u áreas constr área urbana ) inal na ilha d a da área ru lor urbano d diferença de é libertado le es rurais. M l quando as e frescas as cem mais rap grande o su urbanas. Isto erar igualme te o dia ou d mou que as m em movimen muns, mas e etros principa ficativo. Port m dois tipos: (2) parâmetro urbano. ruídas densa e rural de calor urba ural define a eterminada e temperatu entamente da ais, a intens s superfícies s superfícies pidamente d uficiente, as o reduz a int ente uma ilha durante à no mais altas e nto de ar. S elevações de ais que influe tanto, a ilha : (1) fatores ros da cidade 14 as (quen- ano onde a “intensi- principal- ra de até a superfí- sidade da rurais (e urbanas do que as tempera- tensidade a de fres- ite. elevações Sob estas e cerca enciam o de calor meteoro- e tais co- Figura 8 mento/a D cidades criam se de poluiç incluindo (Asimako ( fluenciar tação) o porque m H kopoulos percenta ção e su to tende 16 (citado 17 Idem 18 Idem. 19 Ibidem 20 Idem 21 Idem 8 – Variação aquecimento De acordo c e é a mais eriamente im ção, e contri o o dióxido opoulos et a (Asimakopou r o clima atra ou na superf modifica o al Hoje, é aceit s et al., 2001 agem de sup uperfícies qu m a reter o c o por Shahmo . temporal típ o e (8 c) A int om Landsbe óbvia manif pactes na de buem també sulfuroso, o l., 2001)18. ulos et al., 2 avés de muit fície da terra bedo, a rugo te que a urba 1)20. As ilhas perfícies não- e retêm a hu calor à supe hamadi, et al. pica Urbana e tensidade da Font erg (1981)17, festação da emanda de a ém para o au o monóxido 001)19 menc tas atividade a (edifícios, osidade supe anização con s de calor urb -refletivas, e umidade. Em rfície (Lands , 2010).idem e Rural. (8 a a ilha de calo cas te: (Oke, 198 a ilha de ca urbanização ar-condiciona umento da e de carbono, ciona também es humanas rodovias); is erficial e o co nduz a um g bano desenv e resistentes m particular, o sberg, 1981; a) Temperatu or urbano res 82)16. alor urbano e o. Clarament ados nos ed missão de p , os óxidos m que os se e alterações sto é import omportament grande increm volvem-se em à água e um os materiais Oke, 1982; Q ura do ar, (8 b sultante sob c está presente e maiores te ifícios e incre oluentes das nitrosos e p res humano s na cobertur ante também to térmico e mento no us m áreas que ma baixa perc como a ped Quattrochi e b) Taxas de condições at e em todas a emperaturas ementam a p s fábricas de partículas su os são capaz ra do solo (d m numa esc humidade. so de energia e contêm um rcentagem de dra, o betão e et al., 2000)21 15 arrefeci- tmosféri- as vilas e s urbanas produção e energia, uspensas zes de in- desflores- cala local a (Asima- ma grande e vegeta- e o asfal- 1 e a falta 16 de vegetação reduz a perda de calor devido a evapotranspiração (Lougeay et al., 1996)22. A adição de calor antropogénico e poluentes na atmosfera urbana contribui ainda mais para a intensidade do efeito da ilha de calor urbano (Taha, 1997)23. Os centros urbanos tendem a ter maior demanda do que as áreas circundantes como resultado da sua elevada densidade populacional. Apesar de o efei- to da ilha de calor urbano reduzir a necessidade de aquecimento no inverno, isto é compensado pelo aumento demanda de ar-condicionado durante os meses de verão (Landsberg, 1981)24, que por sua vez é causa aumento da poluição do ar, local e regional, devido a produção de energia elétrica pela queima de combustível fóssil. A poluição criada pelas emissões a partir da produção de energia, au- menta a absorção da radiação na camada limite (Oke, 1982)25 e contribui para a criação da inversão de camadas. A inversão de camadas previne a ascensão do ar de arrefecimento a taxas normais e abranda a dispersão dos poluentes produzidos nas áreas urbanas (Sahashi et al., 2004)26. Consequentemente, a ilha de calor urbano não só cria impacte no conforto e saúde dos habi- tantes mas também no consumo de energia para aquecimento ou arrefecimento de edifícios. Oke (1982)27 correlacionou a intensidade da ilha de calor urbano ao tamanho da cidade. Utili- zando a população (P) como substituta do tamanho da cidade, ur é observada como proporcional ao log P. Oke (1982) salienta que produção de temperatura urbana quente tem relação direta com a população urbana. Isto é devido a densidade da área construída e a produção de fontes de calor an- tropogénicas, tais como, os transportes públicos, automóveis e atividades industriais, desenvolvem com o crescimento da população. Oke (1987)28 acrescenta que o caso ideal de ventos calmos e céus limpos que geram o valor máximo da ilha de calor urbano (Tur (max)) varia com o log P para muitos assentamentos Norte Americanos e Europeus. 22 Idem 23 Idem 24 Idem 25 Idem 26 Idem 27 Ibidem 28 Citado por (Shahmohamadi, et al., 2010) Figura O próximo onde T de do ve O muito for se verific é aproxi milhão d outro lad populaçã 29 Idem 30 Idem 31 Idem 9 – A diferen Oke (1987) 2 do por do so Equaçã Tur é a inte ento regional Oke (1987)3 rtes. A forma ca e possa s madamente de habitantes do, Bonan (2 ão para as c nça máxima (Oke, 29 sugere a ol com céu li ão 1 – Fórmu ensidade da (não-urbano 0 declarou q a da equação ser identificad 9 m/s (med s é cerca de 2002)31 decl idades Norte entre a temp na 1982) (Font fórmula segu mpo como fu ula para o cá (Fonte: Sha ilha de calor o) em m/s a que as difere o 1 não perm da numa dad dida a uma a 5 e 2 m/s pa arou que a e Americanas peratura Urb as e Europei te: Shahmoh uinte para c unção da po álculo da inte hmohamadi, r urbano em uma cota de enças térmic mite aferir fac da cidade. Ba altura de 10 ara populaçõ relação entr s e Europeia bana e Rural ias amadi, et al. alcular a inte pulação e ve ensidade da , et al., 2010 Kelvin (K), P e 10 m. cas urbano/r cilmente a ve aseado na o m num esp ões de 100.0 re a intensid as são as seg para as cida , 2010) ensidade da elocidade de ilha de calor ) P é a populaç rural são obl elocidadecrí bservação, p paço rural) n 00 e 10.000, ade da ilha guintes: ades Norte A a ilha de calo ventos regio r urbano ção e U é a literadas com ítica do vento parece que e numa cidade , respetivam de calor urb 17 America- or urbano onais: velocida- m ventos o na qual este valor com um ente. Por bano e a onde T precede demonst O mode dados es e arrefec S populaçã utilização acredita energia tados Un Quadr E mento d verão e geralme incremen especial 32 Citado 33 Idem 34 Idem. Equação 2 cidades T é a difere ntes realçam tra quão as lo de Bonan statísticos m cimento de e Santamouris ão urbana e o da energia que o dese nos edifícios nidos, Reino ro 1 – Padrõ Estes dados das temperat inverno. Ap nte aceite qu nto das rend mente os ar- por (Shahmo e 3 – Relaçã Norte Amer ença máxima m o papel da temperatura n (citado por mostram que escritórios e e s (2001) (cita em 1% aume a é duas vez nho urbano s. Emmanue Unido e Sri es do consu (Emmanu s ilustram cla turas urbana esar de mui ue a urbaniz das resultem -condicionad hamadi, et al. ão entre a in ricanas e Eur a entre as ár a população as urbanas e r Shahmoha a quantidad edifícios resi ado por Sha enta o consu zes a taxa d influencia as l (1995)33 mo Lanka, no Q mo de energ Uni el, 1995); (F aramente o as têm efeito tos fatores s ação na reg m numa proc dos (de Dear , 2010) tensidade da ropeias (Fon reas urbana na formaçã estão diretam amadi, et al e de energia idenciais aum ahmohamad umo da ener de alteração s necessidad ostrou a taxa Quadro 1. gia por difere ido e Sri Lan Fonte: Shahm impacte da o direto no c serem citado ião é a prime cura superio r and Founta a ilha de calo nte: Shahmo e rural e P o da ilha de mente relacio ., 2010) alca a consumida mentaram na i, et al., 201 rgia em 2,2% o urbana. Po des de ener a de consum entes atividad nnka mohamadi, et urbanização consumo de os como cau eira causa, p r por transp in, 1994)34. or urbano e a ohamadi, et a é a populaçã calor urban onadas com ança o mesm pelas cidad as últimas du 0) reportou %, isto é, a r outro lado gia para o tr mo de energi des nos Esta t al., 2010) o na utilizaçã energia dur usas do aum particularmen orte e dispo a população al., 2010) ão. Os dois no. O modelo a população mo propósito des para aqu uas décadas que um aum taxa de alte , Emmanuel ransporte e ia de três pa ados Unidos, ão da energ rante os per mento do con nte nas área ositivos dom 18 para as modelos o de Oke o urbana: o. Outros ecimento . mento da eração na (2005)32 o uso de aíses, Es- , Reino ia. O au- ríodos de nsumo, é as onde o ésticos e C urbana e que resu consumo (Oke, 19 presenta Antropog Geometr A dos proc A lor urban transpor artificial contribut mohama 35 These shortwave downward effectively 36 Citado Contudo, po e calor antro ulta numa “c o de energia 981) incorpo a mudanças génico; (3) S ria da superf A poluição d cessos indus A descarga d no. As fonte rte e a ilumin (Peterson, 1 to pontual e adi, et al., 20 atmospheric “ e (that is, so d where it is y warms the a por (Shahmo ode-se concl opogénico, q cúpula” de a a para aque rou estas ca ao ambiente Superfícies i fície. o ar resulta d strial, domést de calor antr es de calor a ação. O met 1973)36. No e em conjugaç 10) Figura 10 - “pollutants” ch olar) radiation retained by th ambient air (O ohamadi, et al uir que o au ue conduz à ar quente a cer e arrefe ausas nas se e pré-urbano mpermeávei da emissão d tico e combu ropogénico n antropogénic tabolismo hu entanto para ão com outr O processo (Fonte: Sha hange the urb , re-emitting he ground an ke, 1987) citad ., 2010). umento da p à temperatur cobrir a cida ecer os edifíc eguintes cinc o trazidas pe is à água; (4 de partículas ustão automó numa cidade co incluem o umano e anim a o aumento ros fatores c de aumento hmohamadi, an net all-wav long-wave (th nd absorbing l do por (Shah população n ras elevadas ade. Conseq cios. Este p co categorias ela urbanizaç 4) Proprieda s, vapor de á óvel (Oke, 19 contribui tam o aquecimen mal são tamb o de consum como eviden o do consumo , et al., 2010 ve radiation bu hat is, infrared longwave rad mohamadi, et a cidade cu s e cria uma quentemente rocesso é re s (não orden ção: (1) Polu ades térmica água e dióxid 987)35. mbém para o nto de espaç bém conside mo de energia nciado na fig o de energia ) udget by redu d) radiation f iation from th t al., 2010). ulmina na co a ilha de calo e, causa aum esumido na nadas), cada uição do ar; as da constr do de carbon o efeito de ilh ços, a manu erados fontes a este efeito gura seguint a ucing the incid from the urba he urban surfa 19 onstrução or urbano mento no figura 9. a uma re- (2) Calor ução; (5) no a partir ha de ca- ufatura, o s de calor o tem um te (Shah- dent flux of an surface ace, which 20 Superfícies impermeáveis à água, refere-se a predominância de superfícies impermeáveis nas áreas urbanas. Os edifícios e as ruas pavimentadas escoam a precipitação para as bacias hidro- gráficas, que criam um deficit de evaporação na cidade. Ao contrário, nas áreas rurais, os solos ex- postos e vegetação natural retêm a água, que conduz ao resfriamento por evapotranspiração. Durante o dia, a cobertura da superfície urbana propicia a troca de calor sensível e suprime o fluxo de calor latente, ao passo que as superfícies húmidas rurais suprimem a transferência de calor sensível e propiciam o fluxo de calor latente. O quarto fator que contribui para a ilha de calor urbano está relacionado com as propriedades térmicas da construção urbana. A capacidade calorífica e consequentemente a inércia térmica, dos materiais de construção urbanos, tais como o betão e o asfalto, é maior do que dos materiais naturais encontrados nos ambientes rurais. Uma maior capacidade calorífica significa que os materiais urba- nos absorvem e retêm mais radiação solar do que os solos e a vegetação em espaço rural. De noite, este calor absorvido é libertado lentamente da superfície urbana, ao contrário da rápida libertação das superfícies em espaço rural. A geometria complexa das superfícies urbanas influencia a temperatura do ar de duas for- mas. Primeiro, o aumento da fricção criada por uma superfície urbana rugosa (comparada com uma superfície rural suave) reduz o fluxo de ar na cidade. O ar quente estagna nos desfiladeiros urbanos em vez de serem ventilados pelo ar fresco dos espaços rurais. Segundo, a geometria complexa das superfícies urbanas alteram o balanço da radiação urbana. Durante o dia, os desfiladeiros de paredes verticais retêm (isto é, refletem e absorvem) as radiações de onde curta. As perdas noturnas da ener- gia infravermelha são igualmente retardadas devido ao decréscimo da visibilidade do céu por baixo do nível do telhado. As superfícies rurais, por outro lado, são comparativamente suaves e portanto experimentam maiores divergências de fluxos radiativos noturnos do que as complexas superfícies urbanas. Consequentemente, as altas temperaturas criam impactes de consumo de energia através do aumento das cargas de energia para arrefecer os edifícios; altas temperaturas ambientais aumen- tam os picos de carga de eletricidade. É de realçar que as teorias e os modelos acima expostos poderão ser extrapolados, com as necessárias adaptações, para a realidade da cidade de Luanda de modo a explicar as prováveis ra- zões do uso excessivo de sistemas mecânicos de ar-condicionado, da demanda deenergia elétrica, do desconforto térmico relacionado com as temperaturas observadas, o que poderá resultar na mani- festação do fenómeno ilha de calor urbano, em parte, devido ao processo de urbanização resultante do acelerado crescimento urbano, ao longo da guerra civil e desde a fim da mesma que durou cerca de 30 décadas, os processos e tecnologias construtivos utilizados nas construções por vezes não adequados à realidade local, e a sobrelotação de população na cidade de Luanda. 21 2.5. Outros impactes e custos do ambiente construído 2.5.1. Impactes do ambiente construído Os edifícios e espaços envolventes (empreendimentos) respondem às necessidades huma- nas, originando na sua construção, operação e desativação, impactes mais ou menos diretos: nos recursos, nas emissões, nas cargas e nos ambientes construídos e de forma indireta nos ambientes naturais. Um aspeto relevante a considerar assenta no facto de que para os edifícios satisfazerem as funções para que foram criados (por exemplo, residências, escritórios, entre outros) necessitam de infraestruturas e por isso, de forma indireta, também os impactes a elas associados podem decorrer da presença e operação dos edifícios. Os impactes dos edifícios, tal como os das restantes estrutu- ras, refletem-se de formas diferentes nas diferentes fases do seu ciclo de vida, [...] (Pinheiro, 2006). A fase de planeamento e conceção37 consiste no levantamento das condições que permi- tem executar o projeto, até à sua elaboração; [...] é nesta fase que se tomam as principais decisões a que muitos dos impactes ambientais, que ocorrem posteriormente, estão associados e são, essenci- almente, provocados nas outras fases. Os efeitos ambientais diretos estão associados aos trabalhos de conceção e levantamentos efetuados, para obtenção de dados. Em termos de dimensão, os im- pactes efetivos desta fase são muito reduzidos e quase sem significado quando comparados com as restantes fases, sendo essencialmente associados aos consumos (muito reduzidos) (Pinheiro, 2006). Na fase de construção incluem-se todas as ações que vão desde o concurso e o início da construção propriamente dita, até à receção da obra por parte do proprietário, numa escala temporal que pode ir de dias a alguns anos, [...]. Na fase de construção a atenção recai, sobretudo, sobre a forma de desenvolvimento do processo construtivo, sendo esta associada, essencialmente, à inter- venção no local, com alteração do uso do solo, consumo de matérias-primas, energia e água e alte- rações nos ambientes natural e/ou construído. Os impactes da extração, ou transformação, são tam- bém importantes, ainda que, na maior parte dos casos, sejam da responsabilidade da indústria produ- tora, pois não são específicos do sector da construção. No caso das estruturas edificadas estima-se que o impacte devido aos materiais represente cerca de 10-20% do impacte de um edifício, em todo o seu ciclo de vida38 (Edwards e Bennet, 2003)39. A fase de operação estende-se desde a receção da obra por parte do proprietário, até ao fim da utilização do empreendimento. Nesta podem incluir-se, também, as operações de manutenção e renovações pontuais. Os impactes relevantes associados ao empreendimento edificado, decorrentes da sua operação, resultam: no consumo de energia, de água e de materiais e na produção de resí- duos, de efluentes e de emissões atmosféricas, com consequentes impactes diretos. Existe igualmen- 37 Esta fase é, provavelmente, a mais importante do processo, pois é nesta altura que se tomam as principais decisões referentes ao local, à conceção, aos fornecedores, aos materiais a utilizar, às necessidades energéticas e de água e outras, cujas consequências se irão refletir nas restantes fases do ciclo de vida da construção. 38 Para os parâmetros usuais de avaliação do ciclo de vida (Pinheiro, 2006). 39 Citados por (Pinheiro, 2006). 22 te um conjunto de emissões interiores e exteriores de outras substâncias. Por exemplo, cerca de me- tade dos CFC produzidos no mundo inteiro são usados na refrigeração de sistemas de ar condiciona- do e na refrigeração de edifícios, em sistemas de extinção de incêndios e em sistemas de isolamento (Pearce, 2001)40; [...] um dos efeitos indiretos, também associados aos edifícios, prende-se com o aumento das necessidades de transporte e a alteração do tráfego local, a pressão sobre os serviços urbanos e a geração de emprego e riqueza. A operação dos empreendimentos edificados, embora os seus efeitos sejam mais discretos, lentos e progressivos ao longo de usualmente várias dezenas de anos, acaba por consumir recursos, gerar emissões, alterar os sistemas ambientais naturais e cons- truídos, de forma mais significativa do que a fase de construção [...] (Pinheiro, 2006). Ao nível dos sistemas socioeconómicos, podem referir-se: incómodos nas populações e co- munidades, eventuais riscos de saúde pública, na obra e para os utilizadores, necessidades suple- mentares de acessibilidades, de transportes e de alteração do tráfego local, pressão sobre as infraes- truturas e serviços urbanos, alteração das condições de segurança, mas também: geração de empre- go, conforto, funcionalidade, riqueza e desenvolvimento (Pinheiro, 2006). 2.5.2. Custo do ciclo de vida e dos impactes ambientais da construção Atualmente, muitos dos custos ambientais da edificação (emissões de gases de estufa, o consumo de recursos finitos tais como madeiras duras e metais, e a criação de lixo de construção) não se refletem quer no custo inicial de construção quer nos custos correntes de manutenção da construção. As taxas sobre a água, o lixo e a energia estão a modificar gradualmente estes aspetos, e tornam a construção verde economicamente cada vez mais atrativa. Será necessária uma análise do custo do ciclo de vida, para que o cliente possa fazer a avaliação do retorno financeiro de um in- vestimento inicial, em medidas de poupança de energia ou preservação de recursos, ao longo da vida útil de um edifício (Ordem dos Arquitetos, 2001). O objetivo é a otimização do valor de um projeto de construção ao longo da sua vida útil, ten- do em conta todos os custos do projeto, tanto diretos como indiretos. Isto envolve a definição de um prazo de vida apropriado para o edifício No entanto, com cuidados de manutenção, qualquer edifício poderá durar quase indefinidamente, sendo mais fácil atribuir um prazo de substituição para os siste- mas e componentes individuais. Quando se totaliza os custos anuais de operação e manutenção, este prazo de substituição pode ajudar a determinar o custo de ciclo de vida. Para uma avaliação ambiental completa, será necessário atribuir custos a outros fatores ambientais que não se contabili- zam: poluição, esgotamento de recursos (Ordem dos Arquitetos, 2001). No caso de um projeto de baixa energia ou de natureza sustentável, a consideração dos cus- tos do ciclo de vida desde o início será essencial. O equilíbrio entre o custo de construção e o custo durante a utilização é fundamental para a arquitetura do edifício. Por exemplo, o desenho de uma 40 Idem. 23 janela terá implicações no que se refere a aquecimento, arrefecimento, ventilação e iluminação artifi- cial, emissão de poluentes, dimensão das instalações especiais e custos de manutenção (Ordem dos Arquitetos, 2001). 24 3. Arquitetura sustentável e arquitetura tropical 3.1. Enquadramento histórico, origem e conceito de arquitetura sus- tentável Para perceber os conceitos de arquitetura sustentável e arquitetura tropical, considera-se per- tinente contextualiza-los na história das preocupações ambientais. O movimento ambiental moderno, teve uma dinâmica alargada a diferentes países, sendo frequentemente entendido como tendo iniciado nos Estados Unidos em1962 com o Silent Spring de Rachel Carson, a publicação que causou uma mudança de paradigma no entendimento do impacte ambiental do uso do pesticida41 (Baweja, 2008). Dos Estados Unidos da América, Ian McHarg, o emigrante escocês, publicou o seu trabalho seminal Design with Nature em 1969, sete anos depois de Carson. A tese ecológica de McHarg expande a disciplina do paisagismo, arquitetura e planeamento: ele é um dos pais fundadores do desenvolvimento sustentável. McHarg argumentou que o desenvolvimento humano deveria ser planeado de modo a ter-se em consideração a natureza e os processos naturais (Moughtin, et al., 2005). Small is Beautifull de Schumacher (1974)42 é outro marco na análise das causas dos problemas ambientais e no desenvolvimento de princípios “green”. Uma causa dos problemas ambientais de acordo com Schumacher é a noção de que podemos continuar a produzir e consumir a taxas crescentes num planeta finito. Schumacher advertiu que o planeta, nosso stock de capital, está a ser ameaçado pela produção excessiva: pelo efeito, a raça humana está a consumir o seu capital numa taxa alarmante, pondo em perigo os limites de tolerância da natureza, e como tal ameaçando os sistemas de suporte da vida que nutrem a espécie humana (Moughtin, et al., 2005) Contudo, as raízes do ambientalismo podem ser mais profundas. Farmer (1996) citado por (Moughtin, et al., 2005) traçou o desenvolvimento da “Green Sensibility” na arquitetura dos edifícios populares e no culto da casa no século XIX nos escritos de Ruskin, no trabalho do movimento das Arts & Crafts até ao século XX e as ideias orgânicas na Arquitetura Moderna. O planeamento pode citar também a sua lista de planeadores com credenciais “green”.. As preocupações com os impactes ambientais humanos cresceram exponecialmente nos anos 80, durante os quais o discurso foi dominado pelos acidentes industriais43, […]. Estes acidentes realçaram a magnitude dos processos humanos e seus impactes ambientais. (Baweja, 2008). 41 Shirley A. Briggs, "Remembering Rachel," EPA Journal 18, no. 2 (May-June 1992), M. Jimmie Killingsworth and Jacqueline S. Palmer, Ecospeak: Rhetoric and Environmental Politics in America (Southern Illinois UP: Car- bondale, 1992), Linda J. Lear, "Rachel Carson's Silent Spring," Environmental History Review Vol. 17, no. 2 (1993), Craig Waddell, ed., And No Birds Sing: Rhetorical Analyses of Rachel Carson’s Silent Spring. 42 Citado por (Mougtin, et al., 2005). 43 Including the 1984 Bhopal gas disaster, the 1986 Chernobyl nuclear disaster, and the 1989 Exxon Valdez oil spill. 25 Já nos finais dos anos 80, o termo sustentabilidade foi usado extensivamente no campo da economia em referência ao desenvolvimento para criticar os novos modelos de crescimento econó- mico para as nações e regiões que favoreciam os rápidos retornos e crescimento acelerado, enquan- to ignoravam que a longo prazo eles esgotariam os recursos não renováveis – os recursos dos quais dependem. A questão de longo prazo, dos impactes negativos não previstos de uma política económica no seu desempenho foi posteriormente dessiminado devido ao efeito de novos produtos – química, agricultura e mecânica – na qualidade do ambiente a longo prazo. Foi por causa deste último problema que o critério de sustentabilidade apareceu na arquitectrura e desenho urbano, fornecendo um quadro conceptual para lidar com o impacte negativo a longo prazo da aplicação de materiais e materiais de construção no consumo de recursos naturais e da qualidade física ambiental (Bay, et al., 2006). Em 1987, as Nações Unidas estabeleceu a Comissão Mundial para o Ambiente e Desenvolvimento (WCED), que se tornou conhecida como Comissão Brundtland, […]. O relatório da comissão, conhecido como Relatório Brundtland introduziu o conceito de “sustentabilidade” no discur- so ambiental, transformando o discurso arquitetónico e estabelecendo a “Arquitetura Verde” (Baweja, 2008). No Relatório de Brundtland – "O Nosso Futuro Comum" – é apresentado um dos conceitos mais importantes ao nível ambiental, o conceito de Desenvolvimento Sustentável. Este é definido como: "desenvolvimento que dê resposta às necessidades do presente, sem comprometer a possibilidade de as gerações futuras darem resposta às delas" (Pinheiro, 2006,). O relatório identificou o consumo excessivo de recursos naturais pelos ricos e a existência de pobreza extrema como constitutiva de problemas ambientais. O relatório Brundtland salientou que a sustentabilidade não pode ser alcaçada sem equidade social porque o desenvolvimento sustentável requer, não somente uma distribuição equitativa dos recursos no tempo para as futuras gerações mas, também, através do espaço sincronicamente, deste modo colmatando o fosso entre os ricos e as nações pobres. O relatório prescreveu o corte no consumo de energia nas nações ricas, que teve um impacto directo e significativo na definição de Arquitetura Sustentável (Baweja, 2008). Depois do relatório Brundtland, o marco significativo na história da “Arqutectura Verde” foi a formulação da Agenda 21, em 1992, “Conferência das Nações Unidas sobre o Ambiente e Desenvolvimento” no Rio de Janeiro (Baweja, 2008). A Agenda 21, um plano normativo para o desenvolvimento sustentável, contém instruções específicas para a prática da arquitetura sustentável. Os pontos-chaves previstos na Agenda 21 para a indústria da construção sustentável são o uso de tecnologia e materiais locais; tecnologias construtivas de trabalho intensivo; design energeticamente eficiente; reciclagem de materiais, prevenção de resíduos,; desenvolvimento de conhecimento sobre o impacte ambiental dos edifícios; ajuda na autoconstrução de casas para os pobres (Baweja, 2008). Esta tem sido interpretada em diversas Agendas locais e regionais. Uma dessas interpretações com especial relevância para o sector da construção é a Agenda Habitat II, que resultou da Conferência das Nações Unidas, em 1996, realizada em Istambul. A Agenda Habitat II 26 demonstra uma preocupação com abrigo para todos e a sustentabilidade dos aglomerados humanos e contém diversas secções dedicadas ao sector da construção civil e à forma como os governos nacionais devem encorajar a indústria no sentido da sustentabilidade. A especificidade dos países levou á disponibilização de Agendas 21 para a sustentabilidade na construção (Plessis, 2002)44, que salienta a importância do ajustamento à realidade especifica e ás soluções ajustadas (Pinheiro, 2006). O consumo de recursos e o status económico têm uma forte correlação. Assim como o nível de renda aumenta, também cresce o do consumo de recursos. A correlação entre os redimentos per capita e o consumo de energia demonstra esta tendência. A arquitetura é uma das formas conspícuas de actividade económica. Prevê-se que a intensidade do padrão dos recursos arquitetónicos (o rácio consumo de recursos arquitónicos per capita e renda per capita) seguirá os mesmos padrões […]. Ao longo da existência de um edifício, este afeta o ambiente local e global através de uma série de atividades humanas interconectadas e processos naturais. No estágio inicial, o desenvolvimento e a construção influenciam as caraterísticas ecológicas indígenas. Apesar de temporário, o afluxo de equipamentos da construção e pessoal para um local de obras e o processo de construção em si perturbam a ecologia local (Kim, et al., 1998). A aquisição e a manufatura de materiais impactam no ambiente global. Uma vez construído, as operações de construção infligem impactes de longa duração no ambiente. Por exemplo, a energia e água usados pelos seus habitantes produzem gases tóxicos e dejetos; o processo de extração, refinação e transporte de todos os recursos usados na manutenção e operação de um edifício têm também numerosos efeitos no ambiente (Kim, et al.,
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