Benefícios do Telhado Verde Para o Conforto Térmico

O Telhado verde é uma cobertura formada por uma camada de vegetação. Essa é uma solução é sustentável porque é capaz de proporcionar maior conforto térmico e eficiência energética quando comparamos com outros tipos de coberturas em construções.

Esses telhados ajudam a absorver o calor, e por consequência, diminuem a necessidade de ar condicionado, diminuindo assim o consumo de energia. As plantas por sua vez, também são grandes responsáveis por melhorar a qualidade do ar, já que elas absorvem o dióxido de carbono ao mesmo tempo em que produzem oxigênio.

Imagem: Modlar

Benefícios do Telhado Verde

Os telhados verdes se tornaram um item bastante comum em edificações sustentáveis. Isso porque, eles reduzem as cargas térmicas que entram através da cobertura melhorando o conforto térmico e eficiência energética nos edifícios.

Nesse artigo, vamos comparar 3 tipos de cobertura:

• Laje de concreto exposta de 10 cm

• Telhado verde composto por uma laje de concreto de 10 cm e 40 cm de solo

• Laje de concreto com uma camada superior de eps (isopor)

A imagem abaixo mostra uma composição típica de um Telhado Verde.

Existem muitas outras composições com outras tecnologias e tipos de substrato, mas vamos focar nesse exemplo da imagem, já que ele é um dos mais utilizados.

Nessa composição, há o solo na parte superior, depois uma bandeja de drenagem onde cai a água da chuva e logo abaixo uma membrana impermeável para que a água não chegue até o substrato, que nesse caso é uma laje de concreto.

A profundidade do solo e a base irão variar dependendo da aplicação do telhado verde e do tipo de tecnologia utilizada.

Telhado verde intensivo x extensivo

O Telhado Verde pode ser intensivo ou extensivo. Os telhados intensivos possuem geralmente uma espessura de solo maior e são utilizados para plantações com maior densidade e maior porte de vegetação, inclusive para “fazendas urbanas” e plantações de alimentos.

Já os telhados extensivos tem uma profundidade menor de solo e acomodam uma vegetação de menor porte.

Nessa comparação, vamos usar como exemplo um telhado verde com uma profundidade maior ( 40 centímetros ).

O telhado verde e o conforto térmico

Os telhados verdes possuem duas propriedades que auxiliam na manutenção do conforto térmico e na redução do consumo energético.

A primeira delas é que os telhados verdes possuem boas propriedades insulativas, ou seja, eles resistem à passagem de calor do meio externo para o meio interno. São bons isolantes térmicos e quanto maior a espessura do solo, melhor isolante será esse sistema.

Em segundo lugar, o solo possui  inércia térmica ou capacidade térmica, que é basicamente a habilidade que um material tem em absorver e reter calor dentro de sua massa.

Para que você entenda melhor as propriedades insulativas, você precisa entender melhor o conceito de condutância térmica. Clique aqui para ler a explicação.

Explicando brevemente, o valor “U” age na condução de calor entre o meio mais quente para o meio mais frio. Esse processo de transferência de calor chamado “condução” ocorre quando há uma diferença na temperatura entre uma superfície e outra, estando elas em contato físico. Lembre-se que o calor sempre vai passar do meio mais quente para o mais frio até que se alcance o equilíbrio.

Esse fenômeno ocorre em uma laje exposta de cobertura (representação no desenho acima). O meio externo está sujeito à radiação solar e isso fará com que a temperatura da superfície externa esquente e por condução o calor vai passar para superfície interna da laje e na sequência passará para o ar interno.

Quanto menor a condutância desta cobertura, menos calor irá passar. Quanto maior a condutância, mais calor irá passar. 

O valor U é o quanto de energia passa por m² de material exposto,  a cada grau de diferença de temperatura.

Quanto mais alto a condutância mais calor ele conduz, portanto ele é um mau isolante. Quanto mais baixo o valor U, melhor é o nível de isolamento térmico que um componente construtivo proporciona.

O solo também possui “inércia térmica” – é a propriedade que um material tem de absorver e reter calor na sua massa durante algumas horas.

Além do solo, o concreto aparente, as rochas e até a água possuem alta inércia térmica.

Para entender esse conceito, veja o gráfico acima. No eixo Y estão as temperaturas e no eixo X, as horas do dia. A curva verde é a temperatura do ar externo (que sobe ao longo do dia e chega em seu pico ao meio dia e em sua temperatura mínima às 2h da manhã)

A linha azul representa um ambiente com baixa inércia térmica e a linha marrom representa um ambiente com alta inércia térmica.

Considere agora a linha marrom, veja que ocorre um atraso no pico de temperatura. Esse atraso de pico ou Time-lag é uma das características da inércia térmica, assim como o achatamento dos picos. Quando comparamos com os picos da temperatura externa, a temperatura mínima e máxima da inércia estão mais próximas da zona de conforto do ser humano (linha pontilhada).

Para essas simulações, utilizamos o software Design Builder para construir a geometria e aplicar os materiais. Por trás desse software, ele roda uma ferramenta de cálculo chamada Energy Plus (uma das ferramentas mais poderosas para cálculo termodinâmico).

Assista ao vídeo para ver os detalhes da simulação:

Na simulação, consideramos um telhado verde de 40 cm e uma laje de concreto de 10cm. Com esses materiais o software nos informa como resultado um valor U= 0,964, portanto essa composição oferece um bom isolamento térmico (valor U baixo = bom isolante )

Esse valor U você também encontra no anexo V de materiais do Procel:

Já a laje de concreto tem um valor U de 3,73 :

Comparando os valores acima, percebemos que o nível de isolamento térmico do telhado verde é muito superior ao isolamento da laja de concreto.

A capacidade ou inércia térmica do telhado verde também é muito superior comparando com a laje de concreto.

Agora, vejamos o que ocorre com a temperatura interna dos espaços com esse tipo de cobertura (considerando um dia típico de verão no clima da cidade de São Paulo).

Para o cenário com laje exposta a temperatura chega em seu pico com 37º (simulando um ambiente fechado e sem ar-condicionado)

Esse pico de temperatura ocorre por volta das 13 horas. O que é muito próximo do pico da temperatura do ar externo.

Já com a cobertura verde (gráfico abaixo), considerando as mesmas temperaturas externas, nós vemos uma redução na temperatura do ar de cerca de 7,5º no pico em relação ao pico da laje de concreto. Ou seja, o pico de temperatura do ar interno com a cobertura de telhado verde é de 29,5º.

A temperatura do ar interno entre 13h e 14h está praticamente igual à temperatura do ar externo, e o pico de temperatura ocorre às 20h. Isso ocorre por conta da chamada inércia térmica. Ou seja há um atraso no pico fazendo com que as temperaturas ao longo do dia sejam mais amenas.

Com esses cenários podemos ver que há uma grande diferença de temperatura entre essas duas coberturas, sendo que o telhado verde possui ganhos significativos na redução no consumo energético de ar condicionado e no conforto térmico dos espaços.

Agora, se considerarmos uma cobertura com cerca de 3cm de EPS  e 10cm de concreto, veja o que ocorre no gráfico abaixo:

Nós temos um pico de 31º por volta das 17h (bastante inferior ao pico de 37º considerando apenas a laje de concreto). O EPS e o telhado verde possuem o mesmo nível de isolamento térmico, mas em relação à inércia térmica o telhado verde traz ganhos superiores de desempenho.

Diante dos resultados que vimos nas simulações, fica claro que o telhado verde (desde que você utilize uma boa espessura de solo), melhora o isolamento térmico, o conforto térmico e consequentemente reduz o consumo energético. Esse tipo de cobertura armazena calor em seu interior, achatando os picos e fazendo com que as temperaturas fiquem mais amenas ao longo do dia.

Se você quer saber mais sobre isolamento térmico, veja o vídeo:

Imagem destaque: Blog da arquitetura