Influência de diferentes camadas de drenagem no desempenho hidrológico de telhados verdes extensivos na cidade de Curitiba - PR

Abstract

Resumo: O aumento da preocupação acerca da sustentabilidade tem impulsionado o setor da construção civil a busca de mudanças inovadoras. Políticas pelo mundo têm exigido a adoção de inovações sustentáveis em termos de produtos e processos para encorajar construções mais sustentáveis. Nesse sentido, telhados verdes têm emergido como uma solução capaz de proporcionar uma série de benefícios ambientais. O aumento e incentivo da implantação dessas coberturas faz com que materiais comerciais sejam lançados, entretanto, esses geralmente são projetados buscando apenas o apelo estético desses tipos de cobertura, sendo necessário a busca de materiais que otimizem o desempenho dessas coberturas. Dessa maneira, cinco protótipos de telhado verde com diferentes tipos de camada de drenagem foram monitorados durante um período de 11 meses na cidade de Curitiba - PR, com um total de 44 eventos de chuva analisados, a fim de avaliar a influência da camada de drenagem quanto sua capacidade de retenção pluvial e qualidade das águas de escoamento. Os materiais drenantes utilizados na construção dos telhados verdes foram: (TV1) painel modular, (TV2) sem camada de drenagem, (TV3) argila expandida, (TV4) brita graduada e (TV5) Geocomposto drenante (tapete drenante). Os resultados de taxa de retenção pluvial apresentam um melhor desempenho do telhado com uso de painel modular, com uma taxa de retenção média total de 76,6%. Observou-se uma tendência de similaridade entre os resultados de retenção pluvial e dos parâmetros de qualidade da água obtidos pelo protótipo com uso de argila expandida e pelo protótipo com brita graduada, ambos materiais granulares, o que pode indicar um comportamento característico do tipo de material drenante. Os resultados dos ensaios de qualidade da água apresentaram variação entre cada coleta e amostra de telhado avaliado, mas em geral, os ensaios de fósforo total e ortofosfato apresentaram lixiviação maior destes nutrientes pelos protótipos de telhado verde que pela amostra de água de chuva. Entretanto, o TV2, sem uso de material drenante, apresentou um valor maior que os outros telhados, o que indica uma capacidade de retenção destes nutrientes pelas camadas de drenagem utilizadas. Já para os resultados de nitrogênio total, o protótipo sem camada drenante apresentou um valor de Nitrogênio total menor que os obtidos pelos protótipos com uso de material drenante. Os resultados de nitrogênio amoniacal total indicaram capacidade de retenção deste nutriente pelos telhados verdes. Esta pesquisa também traz como inovação a aplicação da avaliação de fluorescência molecular, como complementação do parâmetro de carbono orgânico dissolvido (COD), possibilitando uma análise qualitativa do tipo de material orgânico presente nas amostras de escoamento. A partir desse, constata-se que, apesar dos altos valores de COD obtidos pelas amostras dos telhados verdes, as mesmas são compostas predominantemente por material de origem húmica, portanto não apresentam um potencial de poluição tão significativo ao meio ambiente. Nenhum comprometimento do desempenho e da estrutura do telhado sem uso de camada de drenagem foi observada, indicando que este tipo de composição pode ser uma opção viável de sistema. Concluise que a camada de drenagem tem capacidade de influenciar no desempenho de telhados verdes, tanto de maneira negativa quanto positiva, apresentando potencial de ser projetada para um melhor desempenho do sistema. Palavras-chave: Materiais drenantes. Redução de escoamento. Qualidade dos escoamentos. Coberturas verdes.

Abstract: The growing concern about sustainability has driven the construction industry to seek innovative change. Policies around the world have required the adoption of sustainable product and process innovations to encourage more sustainable construction. In this sense, green roofs have emerged as a solution capable of providing several environmental benefits. The increase and incentive of the implementation of these coverages causes commercial materials to be released, however, these are usually designed only to seek the aesthetic appeal of these types of coverage, therefore, it is necessary to search for materials that optimize the performance of these coverages. In this way, five green roof prototypes with different types of drainage layer were monitored during a period of 11 months in the city of Curitiba, PR, with a total of 44 rain events analyzed, to evaluate the influence of the drainage layer in their capacity of retention of rainwater and quality of runoff water. The drainage materials used in the construction of the green roofs were: (TV1) modular panel, (TV2) without drainage layer, (TV3) expanded clay, (TV4) graded gravel and (TV5) drainage geocomposite. The results of rain retention rate show a better performance of the roof with a modular panel, with a total average retention rate of 76.6%. A similarity trend was observed between the rain retention results and the water quality parameters obtained by the prototype with the use of expanded clay and the prototype with graded stone, both granular materials, which may indicate a characteristic behavior of the type of material draining. The results of the water quality tests presented variation between each collect and sample of evaluated roof, but in general, the tests of Total Phosphorus and Orthophosphate presented higher leaching of these nutrients by the prototypes of green roof than by the sample of rainwater. However, TV2, without the use of drainage material, presented a higher value than the other roofs, indicating a capacity of retention of these nutrients by the drainage layers used. For the total nitrogen results, the prototype with no draining layer had a lower Total Nitrogen value than those obtained by the prototypes with drainage material. The results of Total Ammoniacal Nitrogen indicated the capacity of retention of this nutrient by the green roofs. This research also brings as innovation the application of molecular fluorescence evaluation, as a complementation of the parameter of Dissolved Organic Carbon (DOC), allowing a qualitative analysis of the type of organic material present in the flow samples. From this, it is observed that, despite the high DOC values obtained by green roof samples, they are predominantly composed of material of humic origin, so they do not present a significant pollution potential to the environment. No compromise of performance and roof structure without drainage layer was observed, indicating that this type of composition may be a viable system option. It is concluded that the drainage layer has the capacity to influence the performance of green roofs, both in a negative and positive way, presenting potential to be designed for a better performance of the system. Keywords: Drainage material. Outflow detention. Outflow quality. Green roofs.