Annual-cycle assessment of street orientation effects on outdoor thermal comfort in a hot-summer cold-winter district

Imagine sua cidade como uma gigantesca sala de estar ao ar livre, onde os móveis são os edifícios e o chão é o pavimento. Assim como você pode sentir frio sentado em um canto com corrente de ar ou suar sob uma lâmpada direta, as pessoas que caminham por uma rua sentem temperaturas diferentes dependendo de como os edifícios ao redor delas estão arranjados. Este é o mundo dos "microclimas urbanos" — os minúsculos, locais sistemas meteorológicos criados pelas nossas ruas e praças. Um personagem fundamental nesta história é o "conforto térmico ao ar livre", que é apenas uma maneira sofisticada de perguntar: "É agradável estar do lado de fora agora?". Se o sol estiver te atingindo intensamente, é desconfortável; se uma brisa fresca for retida por uma parede, isso é ótimo. Mas aqui está a parte complicada: o sol se move. Ele brilha de forma diferente no verão do que no inverno, e o ângulo muda a cada hora do dia. A maioria dos cientistas apenas observou como as ruas parecem em um único dia quente de verão, como verificar o tempo apenas na terça-feira mais quente de julho. Mas a vida real acontece o ano todo, e uma rua que parece perfeita em julho pode parecer um congelador em janeiro. Entender como projetar ruas que pareçam boas o ano todo é o grande quebra-cabeça que este artigo tenta resolver.

Os pesquisadores por trás deste estudo decidiram parar de adivinhar e começar a simular o ano inteiro para uma área histórica chamada Rua Yuhou, em Chenzhou, China. Esta cidade está situada em uma zona de "Verão Quente e Inverno Frio", o que significa que fica escaldante no verão e congelante no inverno, tornando o desafio de design extra difícil. Normalmente, verificar o clima para cada uma das horas de um ano inteiro (isso são 8.760 horas!) levaria tanto tempo para um computador processar os números que os planejadores urbanos desistiriam e iriam para casa. Para contornar isso, a equipe usou um truque matemático inteligente chamado "algoritmo de regressão harmônica de Fourier". Pense nisso como um compressor de música: em vez de ouvir uma sinfonia inteira de 8.760 horas de dados meteorológicos, o algoritmo seleciona as 12 "notas" mais importantes (ou dias representativos) que capturam o ritmo de toda a canção.

Usando esses 12 dias especiais, a equipe realizou 48 simulações de computador para ver como quatro direções de rua diferentes — Norte-Sul, Leste-Oeste, Nordeste-Sudoeste e Noroeste-Sudeste — pareciam ao longo do ano. Eles não olharam apenas para a temperatura; eles mapearam a "percepção térmica" (o quão quente ou frio parece) e a "autonomia" (com que frequência a rua é confortável sem precisar de ajuda).

Os resultados dessas simulações revelaram um vencedor claro e um perdedor claro. A orientação Nordeste-Sudoeste revelou-se a direção "Cachinhos Dourados" (Goldilocks). Não estava quente demais no verão nem frio demais no inverno; estava na medida certa. Este layout conseguiu equilibrar a necessidade de sombra durante os meses escaldantes de verão com a necessidade de luz solar durante os dias frios de inverno, tornando-se o melhor compromisso para o ano inteiro. Por outro lado, a orientação Leste-Oeste foi a problemática. Nessas simulações, ela mostrou o maior risco de desconforto térmico e passou muito tempo em um estado de "não autonomia", o que significa que era frequentemente desconfortável demais para as pessoas aproveitarem sem alguma intervenção.

Em última análise, este estudo sugere que, ao usar esta nova e mais rápida maneira de simular um ano inteiro de clima, os designers de cidades podem fazer escolhas mais inteligentes. Em vez de projetar apenas para um único dia de verão, eles podem usar este método para encontrar layouts de ruas que mantenham as pessoas confortáveis o ano todo, especificamente em regiões que oscilam entre calor e frio extremos.