Analysis of the thermal and hydrological performance of green walls and green roofs in subtropical and temperate climates

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Gabriel, Elaise
Data de Publicação: 2023
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do UFSM
Texto Completo: http://repositorio.ufsm.br/handle/1/30063
Resumo: Título conforme ata de defesa: Analysis of the thermal pertormance of green walls and green roofs in subtropical and temperate climates
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spelling 2023-08-23T17:34:55Z2023-08-23T17:34:55Z2023-08-11http://repositorio.ufsm.br/handle/1/30063Título conforme ata de defesa: Analysis of the thermal pertormance of green walls and green roofs in subtropical and temperate climatesThe search for energy efficiency and thermal comfort is widely discussed and constant in the academia. Numerous technologies, sustainable practices and policies have been developed aimed at reducing energy consumption and manage stormwater events and urban heat island. This research aimed to analyze the thermal and hydrological performance of a green walls and green roofs over 2 years of data monitoring. At first, since green infrastructure performance is significantly affected by regional climatic conditions, the meteorological parameters, such as temperature, relative humidity, solar radiation, wind speed, precipitation, and atmospheric pressure, of a Southern Brazilian city were assessed through the generation of updated weather files, in order to correct eventual inconsistencies in previous ones. Significant differences among the weather files were observed, specifically in precipitation volume, which was the parameter with more gaps and monitoring errors. In relation to the comparative analysis, both updated weather files (Test Reference Year and Typical Meteorological Year) presented dry bulb temperatures in consonance with the other files previously available. After this, climatological data was monitored from a green wall vegetated with the Wisteria floribunda species, installed at the Federal University of Santa Maria since 2017. The data were monitored for over 2 years every five minutes including wind speed, solar radiation, and internal and external temperatures conditions, and were used to calibrate a mathematical model that represents the heat flow through the exposed and vegetated walls. Through the examination of heat flux, it was observed that the vegetated wall led to a substantial reduction in conductive heat, reaching up to 83% during summer days. As a result of the plant layer's presence, the external surface temperature was significantly reduced by 8.6 °C. With the aim to analyze the hydrological behavior of green roofs in different climates, the data monitored in three green roofs in Brazil and three in Germany were crossed and compared. The findings indicated that green roofs demonstrate comparable cumulative retention capabilities, with a retention rate of 76.4% in Cfb (humid temperate climate) and 72.1% in Cfa (humid subtropical climate), despite variations in rainfall patterns. Additionally in humid subtropical climates, lower range classifications exhibited better retention performance, while in temperate climates, higher range classifications showed higher retention performance. These findings contribute to our understanding of the impact of adjacent microclimatic conditions.A busca por eficiência energética e conforto térmico é amplamente discutida e constante no meio acadêmico. Inúmeras tecnologias, práticas e políticas sustentáveis foram desenvolvidas com o objetivo de reduzir o consumo de energia e gerenciar eventos de águas pluviais e ilhas de calor urbanas. Esta pesquisa teve como objetivo analisar o desempenho térmico e hidrológico de infraestruturas verde através do monitoramento de dados a longo prazo. A princípio, como o desempenho da infraestrutura verde é significativamente afetado pelas condições climáticas regionais, os parâmetros meteorológicos, como temperatura, umidade relativa, radiação solar, velocidade do vento, precipitação e pressão atmosférica de Santa Maria foram avaliados por meio da geração de arquivos climáticos atualizados, a fim de corrigir eventuais inconsistências em arquivos anteriores. Foram observadas diferenças significativas entre os arquivos climáticos, especificamente no volume de precipitação, que foi o parâmetro com mais lacunas e erros de monitoramento. Em relação à análise comparativa, ambos os arquivos atualizados (TRY17 e TMY0220) apresentaram temperaturas de bulbo seco em consonância com os demais arquivos anteriormente disponíveis. Em seguida, foram monitorados dados climatológicos de uma parede verde vegetada com a espécie Wisteria floribunda, instalada na Universidade Federal de Santa Maria desde 2017. Os dados foram monitorados a cada cinco minutos incluindo velocidade do vento, radiação solar e condições de temperatura interna e externa, e foram usados para calibrar um modelo matemático que representa o fluxo de calor através das paredes expostas e vegetadas. Através da análise do fluxo de calor, observou-se que a parede vegetada levou a uma redução substancial do calor condutivo, chegando a 83% nos dias de verão. Como resultado da presença da camada vegetal, a temperatura da superfície externa foi significativamente reduzida em 8,6 °C. Com o objetivo de analisar o comportamento hidrológico de telhados verdes em diferentes climas, os dados monitorados em três telhados verdes no Brasil e três na Alemanha foram cruzados e comparados. Os resultados indicaram que os telhados verdes demonstraram capacidades de retenção cumulativas comparáveis, com uma taxa de retenção de 76,4% em Cfb (clima temperado úmido) e 72,1% em Cfa (clima subtropical úmido), apesar das variações nos padrões de chuva. Além disso, em climas subtropicais úmidos, faixas de classificação mais baixas exibiram melhor desempenho de retenção, enquanto em climas temperados, faixas de classificação mais altas mostraram desempenho de retenção mais alto. Este trabalho traz uma contribuição valiosa para alcançar a criação de cidades e edifícios inclusivos, seguros, resilientes e sustentáveis. Ao promover a implementação de infraestruturas verdes, especialmente em projetos habitacionais populares, o conforto do usuário e a economia de energia são mais prováveis de serem alcançados. Essas descobertas contribuem para a compreensão do impacto das condições microclimáticas adjacentes.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESporUniversidade Federal de Santa MariaCentro de TecnologiaPrograma de Pós-Graduação em Engenharia CivilUFSMBrasilEngenharia CivilAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Internationalhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccessTelhados verdesParedes verdesMonitoramento de dadosDesempenho térmico e hidrológicoGreen wallsGreen roofsThermal and hydrological performanceCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVILAnalysis of the thermal and hydrological performance of green walls and green roofs in subtropical and temperate climatesAnálise do desempenho térmico e hidrológico de paredes verdes e telhados verdes em climas subtropical e temperadoinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisPiccilli, Daniel Gustavo Allasiahttp://lattes.cnpq.br/3858010328968944Krebs, Lisandra FachinelloPossebon, Évelyn PanizKöhler, ManfredSantos, Ísis Portolan doshttp://lattes.cnpq.br/5647891789557591Gabriel, Elaise3001000000036006006006006006006001c2baa5d-393c-455f-a5e2-fb47cd900c30934f39b4-8b52-4ed1-a350-2a868d3930d971207b19-88ea-497d-9161-c444290aa269b56a912f-1f8e-4b5c-80dd-5cd08ffb55046eafb664-ddd0-4547-accb-45a2471960e6ba6c2d06-ec68-4738-905c-dfc525e64101reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do UFSMinstname:Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)instacron:UFSMCC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8805http://repositorio.ufsm.br/bitstream/1/30063/2/license_rdf4460e5956bc1d1639be9ae6146a50347MD52LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-816http://repositorio.ufsm.br/bitstream/1/30063/3/license.txt6eeec7985884eb94336b41cc5308bf0fMD53ORIGINALTES_PPGEC_2023_GABRIEL_ELAISE.pdfTES_PPGEC_2023_GABRIEL_ELAISE.pdfTese de doutoradoapplication/pdf4548770http://repositorio.ufsm.br/bitstream/1/30063/4/TES_PPGEC_2023_GABRIEL_ELAISE.pdfa7221e4562512142a9fb286b21dd8066MD541/300632023-10-31 15:36:32.381oai:repositorio.ufsm.br:1/30063Q3JlYXRpdmUgQ29tbXVucw==Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttps://repositorio.ufsm.br/ONGhttps://repositorio.ufsm.br/oai/requestatendimento.sib@ufsm.br||tedebc@gmail.comopendoar:2023-10-31T18:36:32Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do UFSM - Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)false
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