Impacto de um edifício na irradiação solar anual em ambientes urbanos: uma análise paramétrica para a cidade de Uberaba-MG

Introdução

A urbanização e a verticalização das cidades modificam as condições de acesso à radiação solar no ambiente construído, principalmente em decorrência do sombreamento provocado pelas edificações. Em áreas urbanas, a disponibilidade de energia solar depende não apenas das condições climáticas locais, mas também das características geométricas e do posicionamento das construções. Nesse contexto, torna se relevante compreender como parâmetros como altura, área da base, razão de aspecto e orientação das edificações afetam a irradiação solar disponível em superfícies adjacentes, contribuindo para análises relacionadas ao aproveitamento do recurso solar e ao planejamento do ambiente urbano.

Objetivo

Analisar, por meio de simulação computacional, a influência de diferentes configurações geométricas e orientações de uma edificação sobre a irradiação solar anual disponível em seu entorno, adotando como estudo de caso as condições climáticas e urbanas de Uberaba, Minas Gerais. RELATÓRIO FINAL (revisado ) -

Método

Inicialmente, foram levantados parâmetros geométricos representativos das edificações da área estudada por meio de ferramentas de processamento geoespacial, considerando altura, área da base, razão de aspecto e orientação. Em seguida, o arquivo climático utilizado nas simulações foi ajustado com base em valores mensais de referência de irradiação global horizontal. A análise paramétrica considerou 14 valores de área da base, 10 valores de razão de aspecto, 14 valores de altura e cinco orientações, totalizando 9.800 combinações. Os modelos foram gerados automaticamente e simulados no EnergyPlus. Para cada configuração, determinou se a redução percentual da irradiação solar provocada pelo sombreamento, e os resultados foram utilizados no desenvolvimento de uma correlação semiempírica.

Resultados e discussão

O levantamento geoespacial permitiu estabelecer valores representativos para as variáveis geométricas empregadas nas simulações. A análise dos 9.800 cenários mostrou que a redução da irradiação solar pode ser relacionada à área da base, altura, razão de aspecto e orientação da edificação. Inicialmente, foi avaliado um modelo fundamentado em análise dimensional, que apresentou coeficiente de determinação de (R^2=0,9902), embora tenham sido observados erros mais elevados em determinadas faixas de altura. A introdução de um termo quadrático associado ao logaritmo da altura resultou em um modelo com (R^2=0,9973), erro relativo mediano de 2,31% e erro relativo médio de 2,59%. Aproximadamente 88,5% dos casos apresentaram erro inferior a 5%, enquanto 99,6% permaneceram abaixo de 10%. Em relação ao modelo inicial, o erro relativo mediano foi reduzido de 4,70% para 2,31%, e o erro máximo, de aproximadamente 24% para 10,4%, indicando elevada concordância entre os valores estimados e os resultados obtidos por simulação

Conclusão

Os resultados demonstraram que as características geométricas e a orientação da edificação influenciam a disponibilidade de irradiação solar em seu entorno. A correlação desenvolvida apresentou elevada concordância com os resultados simulados e possibilitou estimar a redução da irradiação dentro do domínio paramétrico analisado. Os resultados obtidos fornecem, ainda, subsídios para o aprofundamento da aplicação da correlação em estudos relacionados ao planejamento urbano.

Palavras-chave

• Energia solar
• sombreamento
• edificação