Πτυχιακή Εργασία
Φοιτητές: Ρόλλης Χρήστος, Παπαθυμίου Αλμπάνα Επιβλέπων καθηγητής: Στυλιάδης Αθανάσιος
ΔΡΑΜΑ 2010
Αρχιτεκτονική Τοπίου Παραμετροποιημένη με Μικροκλίμα & Συνθήκες Άνεσης : Περίπτωση του Ανασχεδιασμού της πλατείας Ηρώων Φλώρινας
ΣΤΕΓ ΔΡΑΜΑΣ
ΤΜΗΜΑ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗΣ ΤΟΠΙΟΥ
1
Πρόλογος 2
Περίληψη 3
Abstract 4
Α
’ ΜΕΡΟΣ - Αρχιτεκτονική Τοπίου (Μικροκλίμα & Συνθήκες Άνεσης)1. Βιοκλιματικός σχεδιασμός υπαίθριων χώρων 6
1.1. Αειφορική ανάπτυξη και βιώσιμες πόλεις 6
1.2. Βιοκλιματική αντίληψη για τον σχεδιασμό του χώρου 6
1.3. Βιοκλιματικός σχεδιασμός και Αρχιτεκτονική Τοπίου 7
1.4. Στόχοι και αρχές βιοκλιματικού σχεδιασμού των υπαίθριων χώρων 7
2. Μικροκλιματικές συνθήκες στον αστικό υπαίθριο χώρο (παράγοντες που
τις διαμορφώνουν 8
2.1. Φυσικοί παράγοντες 8
2.1.1. Ηλιακή ακτινοβολία – ρύθμισή της 8
2.1.2. Θερμοκρασία του αέρα – ρύθμισή της 10
2.1.3. Άνεμος – επέμβαση στην ανεμορροή – ρύθμιση της ποιότητας του αέρα 12
2.1.4. Υγρασία – ρύθμιση της σχετικής υγρασίας 14
2.1.5. Τοπογραφία 15
2.1.6. Ύπαρξη υδάτινου όγκου 15
2.2. Τεχνητοί παράγοντες- Αστικό τοπίο 15
2.2.1. Ανθρωπογενής παραγωγή θερμότητας 16
2.2.2. Μόλυνση της ατμόσφαιρας 16
2.2.3. Αστική μορφολογία 17
2.2.4. Ιδιότητες υλικών δομημένου περιβάλλοντος 18
2.2.5. Έλεγχος της οπτικής άνεσης 20
3. Συνθήκες θερμικής άνεσης και προσαρμοστικότητα του ανθρώπου στον
υπαίθριο χώρο 21
3.1. Εκτίμηση δεικτών θερμικής άνεσης στον υπαίθριο χώρο 22
3.2. Οπτική άνεση 23
3.3. Ηχητικό περιβάλλον και ακουστική άνεση σε αστικούς χώρους 24
4. Παραδείγματα βιοκλιματικών εφαρμογών στον υπαίθριο χώρο 27
4.1. Πλατεία Κρήτης Θεσσαλονίκης 27
4.2. Πλατεία Μακεδονομάχων Θεσσαλονίκης 28
4.3. EXPO της Σεβίλλης, 1992 29
4.4. Στέγαστρο σε σχολείο στη Λυών, Γαλλία 30
Β
’ ΜΕΡΟΣ – Ανασχεδιασμός της πλατείας Ηρώων Φλώρινας5. Ανάλυση της περιοχής μελέτης 33
5.1. Θέση και ταυτότητα περιοχής 33
5.2. Υπάρχοντα κτίρια, κατασκευές και υλικά 34
5.3. Θέα 34
5.4. Λειτουργίες του χώρου 35
5.5.Τοπογραφία 35
5.6.Υδρολογία και αποστράγγιση 35
5.7.Βλάστηση 36
5.8.Μικροκλιματική ανάλυση 37
5.8.1.Φυσικοί παράγοντες μικροκλίματος 37
5.8.2.Τεχνητοί παράγοντες μικροκλίματος 40
6. Συμπεράσματα ανάλυσης- Κεντρική ιδέα πρότασης ανασχεδιασμού 45
6.1.Αρχές οργάνωσης – σχεδιασμού 45
6.2. Συμπεράσματα ανάλυσης 46
7. Πρόταση Εφαρμογής 47
Συμπεράσματα 50
Βιβλιογραφία 51
2 Πρόλογος
Τα τελευταία χρόνια παρουσιάζεται έντονο ενδιαφέρον για τον αστικό χώρο και τα προβλήματά του. Οι αρνητικές συνέπειες που είχε η ανεξέλεγκτη ανάπτυξη των αστικών κέντρων τις τελευταίες δεκαετίες οδήγησε στον κατακερματισμό και υποβιβασμό των εν λόγω περιοχών. Οι πόλεις σήμερα παρουσιάζουν χαρακτηριστικά που δημιουργούν συνθήκες ανθυγιεινής διαβίωσης και δυσάρεστο περιβάλλον όπως είναι η πυκνή δόμηση, η έλλειψη πρασίνου και υπαίθριων χώρων, η μόλυνση της ατμόσφαιρας, ο κυκλοφοριακός φόρτος, ο θόρυβος και η ηχορύπανση. Όλα τα παραπάνω έχουν επηρεάσει τους δημόσιους υπαίθριους χώρους, οι οποίοι για πολλά χρόνια αντιμετωπίζονταν ως αστικά κενά και σήμερα πολλοί από αυτούς παρουσιάζουν εικόνα εγκατάλειψης.
Οι υπαίθριοι χώροι εντούτοις, αποτελούν σημαντικές ενότητες μέσα στο αστικό τοπίο.
Πρόκειται για χώρους γεμάτους εμπειρίες και δράσεις και είναι άρρηκτα συνδεδεμένοι με τη ζωή και εξέλιξη των πόλεων. Ο υπαίθριος χώρος αποτελεί το άμεσα αντιληπτό και προσιτό υπόβαθρο της καθημερινής αστικής ζωής και χαρακτηρίζεται από λειτουργίες και χρήσεις εξίσου σημαντικές με τις υπόλοιπες λειτουργίες της πόλης. Παράλληλα με την κοινωνική και λειτουργική συνεισφορά τους, συμβάλλουν τα μέγιστα στην περιβαλλοντική αναβάθμιση των πόλεων και θεωρούνται αποδεδειγμένα ρυθμιστές των κλιματικών συνθηκών μιας περιοχής, καθώς το περιβάλλον σε αυτούς τους χώρους διαφοροποιείται τοπικά από αυτό των πυκνά δομημένων περιοχών, παρέχοντας καλύτερες συνθήκες άνεσης. Υπό αυτό το πρίσμα, ούτε η πόλη ούτε οι υπαίθριοι χώροι της δεν μπορούν να αναλυθούν μεμονωμένα αλλά ως ενιαίο αστικό τοπίο, όπου κυριαρχούν σχέσεις αλληλεπίδρασης και αλληλεξάρτησης.
Για την βελτίωση των συνθηκών του αστικού περιβάλλοντος έχει γίνει μία στροφή προς μία βιοκλιματική αντίληψη για τον σχεδιασμό του χώρου, η οποία επεκτείνεται πλέον και στον πολεοδομικό σχεδιασμό και στην αρχιτεκτονική τοπίου. Η λογική του σχεδιασμού σε αρμονική σχέση με το κλίμα στοχεύει στην διασφάλιση καταλληλότερου περιβάλλοντος διαβίωσης στις πόλεις, στη βελτίωση του μικροκλίματος και της θερμικής, οπτικής και ακουστικής άνεσης. Η βιοκλιματική προσέγγιση στο σχεδιασμό εντάσσεται στο γενικότερο πλαίσιο της αειφορικής ανάπτυξης, η οποία μεριμνά για την ικανοποίηση των αναγκών τόσο της σημερινής γενιάς όσο και των μελλοντικών.
Η εφαρμογή βιοκλιματικών αρχών στον σχεδιασμό του υπαίθριου χώρου έχει διττή σημασία. Αφενός βελτιώνει τις μικροκλιματικές συνθήκες του χώρου ώστε να αποτελούν πυρήνες δημόσιας ζωής και χώρους οικειοποιημένους, αφετέρου συμβάλει στην γενικότερη βελτίωση του κλίματος των πόλεων και της ποιότητας ζωής στο αστικό περιβάλλον. Πρακτικά, η προσέγγιση αυτή είναι περισσότερο αποτελεσματική όταν εφαρμόζεται σε οργανωμένες επεμβάσεις αξιοποίησης των δημόσιων ελεύθερων χώρων διαμορφώνοντας δίκτυα σε μεγαλύτερη κλίμακα, αλλά ακόμα και οι μεμονωμένες επεμβάσεις μπορούν να έχουν σημαντικά αποτελέσματα για την περιοχή και για την πόλη γενικότερα. Η διαδικασία αυτή προϋποθέτει κατανόηση των μικροκλιματικών συνθηκών της τοποθεσίας και ενσωμάτωσή τους στον σχεδιασμό ως σημαντικές παραμέτρους για ανάλυση και αξιοποίηση.
3 Περίληψη
Η πτυχιακή εργασία μελετά τον ρόλο των μικροκλιματικών συνθηκών στο σχεδιασμό των αστικών υπαίθριων χώρων για την βελτίωση των συνθηκών άνεσης σε αυτούς αλλά και του αστικού μικροκλίματος γενικότερα. Στόχος της είναι η διερεύνηση των ευνοϊκών και δυσμενών επιδράσεων των κλιματικών παραγόντων και οι χειρισμοί με τους οποίους μπορούν να αξιοποιηθούν οι θετικές και να περιοριστούν οι αρνητικές επιδράσεις.
Το Α’ μέρος της εργασίας αποτελεί το θεωρητικό τμήμα της και αποτελείται από τέσσερα κεφάλαια. Η προσέγγιση των διαφόρων ζητημάτων γίνεται με τη βοήθεια της βιβλιογραφίας. Οι περισσότερες βιβλιογραφικές αναφορές αφορούν δημοσιεύσεις ερευνών και αναλύσεις επιστημονικών ομάδων που άπτονται του συγκεκριμένου αντικειμένου της διατριβής και είναι σύγχρονες και τεκμηριωμένες.
Το πρώτο κεφάλαιο εστιάζει στις έννοιες της αειφορικής ανάπτυξης των αστικών κέντρων και του βιοκλιματικού σχεδιασμού. Γίνεται μία προσέγγιση στο νόημα που έχει αποκτήσει σήμερα η αειφορική ανάπτυξη των πόλεων, στα βασικά συστατικά της και στο ρόλο των υπαίθριων χώρων στη διαδικασία αυτή. Στη συνέχεια, γίνεται επεξήγηση της έννοιας του
“βιοκλιματικού σχεδιασμού” και της σημασίας της εφαρμογής του στον αστικό υπαίθριο χώρο.
Το κεφάλαιο καταλήγει με τους στόχους και τις αρχές του βιοκλιματικού σχεδιασμού αστικών υπαίθριων χώρων.
Στο δεύτερο κεφάλαιο γίνεται ανάλυση των παραγόντων που διαμορφώνουν τις μικροκλιματικές συνθήκες στον υπαίθριο χώρο. Η γνώση και ανάλυση των παραγόντων αυτών είναι απαραίτητη προϋπόθεση για την ρύθμιση των μικροκλιματικών συνθηκών. Γίνεται αρχικά επεξήγηση του όρου “μικροκλίμα” και στη συνέχεια εκτενής αναφορά στους φυσικούς και τεχνητούς παράγοντες που επηρεάζουν το μικροκλίμα των αστικών υπαίθριων χώρων, και στον τρόπο που αυτοί διαντιδρούν μεταξύ τους καθώς και οδηγίες για την επίτευξη βέλτιστων μικροκλιματικών συνθηκών στον αστικό υπαίθριο χώρο.
Το τρίτο κεφάλαιο πραγματεύεται το σημαντικό θέμα των συνθηκών άνεσης στον αστικό υπαίθριο χώρο. Γίνεται ανάλυση και των τριών συνιστωσών της ευεξίας του ανθρώπου, της θερμικής, οπτικής και ακουστικής άνεσης, αφού αυτά αποτελούν βασικό στόχο της διαχείρισης των μικροκλιματικών παραμέτρων. Διαπιστώνεται η πολλαπλότητα και η πολυπλοκότητα των στοιχείων αυτών στον υπαίθριο χώρο, με τη βοήθεια πρόσφατων ερευνών και αναλύσεων.
Στο τέταρτο κεφάλαιο παρατίθενται σύγχρονα παραδείγματα βιοκλιματικού σχεδιασμού υπαίθριου χώρου. Ορισμένα προέρχονται από τον ελλαδικό χώρο και άλλα από το εξωτερικό.
Ανεξάρτητα από την κλιματική ζώνη στην οποία ανήκουν, έχουν ένα κοινό γνώμονα, την αξιοποίηση των κλιματικών στοιχείων για την εξοικονόμηση ενέργειας και τη βελτίωση των μικροκλιματικών συνθηκών.
Ζητούμενο του Α’ μέρους της εργασίας είναι να γίνει κατανοητός ο ρόλος των μικροκλιματικών συνθηκών ως παράμετροι σχεδιασμού των αστικών υπαίθριων χώρων και ο σκοπός και οι τρόποι διαχείρισής τους. Κάθε μικροκλιματική παράμετρος επηρεάζει με διαφορετικό ή παρόμοιο τρόπο τον σχεδιασμό του αστικού υπαίθριου χώρου. Με δεδομένο ότι οι ανάγκες διαφοροποιούνται ανάλογα με την εποχή του έτους, απαιτείται ολοκληρωμένη μελέτη και επεξεργασία των παραγόντων αυτών για την επίτευξη των καλύτερων δυνατών περιβαλλοντικών συνθηκών αλλά και συνθηκών διαβίωσης μέσα στα κτίρια.
.
Το Β’ μέρος της εργασίας αποτελεί μία εφαρμογή βιοκλιματικού σχεδιασμού σε έναν υπαίθριο χώρο της Φλώρινας, την πλατεία Ηρώων. Σκοπός είναι η διερεύνηση της επίδρασης των κλιματικών και άλλων παραγόντων στο χώρο αυτό ώστε να ακολουθήσει ο σχεδιασμός του με γνώμονα την βελτίωση των μικροκλιματικών συνθηκών. Το μέρος αυτό χωρίζεται σε τρία μεγάλα κεφάλαια, αυτό της ανάλυσης της τοποθεσίας, το δεύτερο των συμπερασμάτων της ανάλυσης και το τρίτο της πρότασης.
Η ανάλυση της τοποθεσίας περιλαμβάνει στοιχεία όχι μόνο μικροκλιματικά, αν και σε αυτά εστιάζει, αλλά και κοινωνικοοικονομικά και αντιληπτικά ώστε ο σχεδιασμός να καλύπτει τις ποικίλες ανάγκες της περιοχής και να εναρμονίζει τα διαφορετικά δεδομένα της τοποθεσίας.
Την ανάλυση ακολουθεί ο συσχετισμός των δεδομένων ο οποίος καταλήγει σε χάρτες και διαγράμματα τα οποία κατευθύνουν το σχεδιασμό και θέτουν τις βασικές αρχές οργάνωσης.
Πρόκειται για την διαδικασία διεξαγωγής συμπερασμάτων από την ανάλυση και συνδυασμού των κοινωνικών, οικολογικών και αντιληπτικών στοιχείων.
Τέλος, ακολουθεί η πρόταση που αποτελεί εφαρμογή των παραπάνω. Γίνεται οργάνωση του χώρου και διαχείριση των στοιχείων του για την εξασφάλιση συνθηκών άνεσης.
Η εργασία ολοκληρώνεται με τα συμπεράσματα από την μελέτη της πρότασης και με τα γενικά συμπεράσματα της εργασίας.
4 Abstract
The present serration thesis studies the role of the microclimatic conditions on the planning and design of urban open spaces for the improvement of the human comfort conditions and the urban microclimate in general. Its goal is the seek of the beneficial and harmful affect of the climatic factors and the ways with which there can be exploitation of the positive and elimination of the negative influences.
The first part of the study constitutes its theoretical approach and is consisted of five chapters. The approach of the different issues is done with the help of bibliography. Most of the bibliographic references refer to recent research publications of scientific groups which are relevant to the subject.
The first chapter focuses on the meanings of the sustainable development of urban centers and the bioclimatic planning. There is an approach on the meaning that sustainable urban development has nowadays, its basic components and the role of open spaces on this procedure. There is given an explanation of the meaning of bioclimatic design and the importance of its implementation on urban outdoor spaces. The chapter ends up with the goals and the principles of bioclimatic design of urban open spaces.
In the second chapter there are analyzed the factors that form the microclimatic conditions
on open space. The knowledge and analysis of these factors are a necessary requirement for the formation of microclimatic conditions. Initially, an explanation of the term “microclimate” is given, and then there is an extended reference on the natural and man - made factors that influence the microclimate of urban open spaces, and on the way they are correlated.
The third chapter deals with the important issue of comfort conditions in open spaces. The three components of human well-being - thermal, visual and acoustic comfort - are analyzed, since they consist the basic goal of the management of microclimatic parameters. The multiplicity of these elements on open spaces is noted, with the help of recent researches and analysis.
In the fourth chapter, there are indicated examples of bioclimatic design of open spaces.
Some of them come from Greece, while others from abroad. Despite the climatic zone in which they belong, they have the same approach on the exploitation of climatic elements for energy saving and improvement of the microclimate.
The goal of the first part of the thesis is to make clear of the role of microclimatic conditions as parameters in the design of urban open spaces. Each one influences with similar or different ways the urban open space planning and design. Given that the needs differ according to the season of the year, there is a need for an integrated study and work of these factors for the accomplishment of the best environmental conditions and the living conditions in and outside of the buildings.
.
The second part of the thesis consists an application of bioclimatic design on an urban open space the city of Florina (North west Greece), the Hero’s square. Its goal is the seek of the influence of climatic and other factors on that space, so that its design will improve the microclimate. This part is divided in three big chapters, that of the analysis of the location, the second of the results of the analysis and the third of the proposal.
The analysis of the location includes elements not only microclimatic ones, even though it focuses on them, but also social, economic and perceptual ones, so that the design will cover the various needs of the area and will correlate the different data of the location. The analysis is followed by the correlation of the data and by diagrams which direct the decisions and the proposals and set the basic principles. It is the process of conducting conclusions by the analysis of the combination of social, ecological and perceptual elements.
Finally, the proposal of redesigning the site is formed by the former procedure. The location is reorganized for the accomplishment of comfort conditions. Several constructions are suggested in order to cover the seasonal range.
The thesis ends up with the conclusions from the theoretical study and from the application.
The importance of microclimatic parameters in the design of urban open spaces is underlined
5
Μ ΕΡΟΣ A ’
Α ΡΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ Τ ΟΠΙΟΥ ( Μ ΙΚΡΟΚΛΙΜΑ & Σ ΥΝΘΗΚΕΣ Α ΝΕΣΗΣ)
6
1. Βιοκλιματικός σχεδιασμός υπαίθριων χώρων
Βιοκλιματικός Σχεδιασμός είναι ο σχεδιασμός ο οποίος λαμβάνοντας υπόψη το κλίμα κάθε περιοχής, στοχεύει στην εξασφάλιση των απαραίτητων εσωκλιματικών συνθηκών (θερμική και οπτική άνεση, ποιότητα αέρα) με την ελάχιστη δυνατή κατανάλωση ενέργειας, αξιοποιώντας τις διαθέσιμες περιβαλλοντικές πηγές (ήλιο, αέρα - άνεμο, έδαφος). Στους αστικούς χώρους οι θερμικές συνθήκες και το μικροκλίμα είναι δυσμενή λόγω της αύξησης του αστικού πληθυσμού και των δραστηριοτήτων, της πυκνής δόμησης, της γεωμετρίας του δομημένου περιβάλλοντος και των θερμικών χαρακτηριστικών δομικών κατασκευών, της αύξησης χρόνου χρήσης κλιματιστικών στο αστικό κέντρο κατά 350% σε σχέση με περιαστικούς δήμους με αύξηση θερμοκρασιών από την απορριπτόμενη θερμότητα.
1.1. Αειφορική ανάπτυξη και βιώσιμες πόλεις
Η μεγάλη αστική ανάπτυξη και η πληθυσμιακή έκρηξη που παρουσιάζονται έντονα από τον προηγούμενο αιώνα, συνέβαλαν ώστε η πλειοψηφία των κατοίκων των ανεπτυγμένων κρατών να κατοικεί σε αστικά κέντρα. Η άναρχη διόγκωση των πόλεων σε συνδυασμό με την υπερκατανάλωση πόρων οδήγησε στην υποβάθμιση του αστικού τοπίου και της ποιότητας ζωής στις πόλεις (Εικ.1). Η ατμοσφαιρική ρύπανση, η υπερθέρμανση, ο κυκλοφοριακός φόρτος και η ηχορύπανση είναι μερικές από τις συνέπειες της οικονομικής και τεχνολογικής ανάπτυξης πολλών ετών, η οποία άφησε έκδηλα τα σημάδια της στα σύγχρονα αστικά κέντρα.
Η κατανάλωση υπαίθριων χώρων είτε για λόγους στέγασης νέοαφιχθέντων πληθυσμών είτε καθαρά για οικονομικούς λόγους εκμετάλλευσης, επιδείνωσε την κατάσταση και συνέβαλε στην αρνητική εικόνα και υγεία των αστικών συγκροτημάτων. Όλα τα παραπάνω οδήγησαν στην ανάγκη δρομολόγησης μίας διαφορετικής στρατηγικής ανάπτυξης με περισσότερο ανθρωποκεντρικό χαρακτήρα που καθιερώθηκε με τον όρο “Αειφορική ανάπτυξη”.
Οι έννοιες “Αειφορία” και “Αειφορική ανάπτυξη” χρησιμοποιούνται τις τελευταίες δεκαετίες όλο και συχνότερα ενώ πλήθος ορισμών έχουν διατυπωθεί για την ερμηνεία τους. Ο ευρύτερα ίσως αναφερόμενος ορισμός για την Αειφορική ανάπτυξη είναι αυτός που διατυπώθηκε από την Παγκόσμια Επιτροπή για το Περιβάλλον και την Ανάπτυξη (World Commission on Environment and Development) και έχει ως εξής:
“Αειφορική ανάπτυξη είναι εκείνη που μπορεί να ικανοποιεί τις ανάγκες του παρόντος χωρίς να μειώνει την ικανότητα των μελλοντικών γενεών να ικανοποιούν τις δικές τους ανάγκες”.
1.2. Βιοκλιματική αντίληψη για τον σχεδιασμό του χώρου
Η βιοκλιματική αντίληψη για το σχεδιασμό του αστικού χώρου είναι μία συνειδητή ενεργειακή προσέγγιση για την διαχείριση της πόλης. Αποσκοπεί στην καταπολέμηση των προβλημάτων των πόλεων μέσω μιας προσεκτικής και μελετημένης διαμόρφωσης του αστικού ιστού και των χαρακτηριστικών του μεγεθών, ώστε να βελτιώνεται το μικροκλίμα και η θερμική άνεση ενώ παράλληλα να περιορίζεται η κατανάλωση ενέργειας.
Προσανατολισμός και χωροθέτηση κτιριακών συνόλων, καθώς και διάταξη και πλάτος των οδικών και άλλων αξόνων (μορφολογία εδάφους, ηλιασμός και σκιασμός κτιρίων και ανοιχτών χώρων, κλπ). Διαμόρφωση περιβάλλοντος χώρου και επιλογή βλάστησης για τον ανάλογα με την εποχή ηλιασμό ή ηλιοπροστασία και αντίστοιχα έκθεση στον άνεμο ή ανεμοπροστασία του πολεοδομικού συνόλου. Υλικά σε κτίρια, δρόμους, πεζοδρόμια, αστικό εξοπλισμό (συμπεριλαμβανομένης της υφής και του χρωματισμού).
Εικ. 1. Η σημερινή εικόνα της Φλώρινας μαρτυρά την υποβάθμισή της.
7
1.3. Βιοκλιματικός σχεδιασμός και Αρχιτεκτονική Τοπίου
Ο βιοκλιματικός σχεδιασμός στην αρχιτεκτονική τοπίου μπορεί να οριστεί ως η διαχείριση των μικροκλιματικών παραμέτρων με τρόπο ώστε να επιτυγχάνεται βελτίωση των συνθηκών άνεσης στον υπαίθριο χώρο και της ενεργειακής συμπεριφοράς των κατασκευών. Η ρύθμιση των μικροκλιματικών συνθηκών είναι μεγίστης σημασίας για την αειφορική ανάπτυξη των πόλεων, επειδή συνεισφέρει και στα τρία συστατικά της, την περιβαλλοντική, την οικονομική και την κοινωνική βιωσιμότητα .
Η περιβαλλοντική βιωσιμότητα εξασφαλίζεται με την αξιοποίηση των κλιματικών παραγόντων για την μείωση της ρύπανσης, των θορύβων και του φαινομένου της υπερθέρμανσης καθώς και για την βελτίωση της αποδοτικότητας των κτιρίων. Η χρήση της βλάστησης, των υλικών, της τοπογραφίας και των διάφορων κατασκευών στους υπαίθριους χώρους με βιοκλιματικά κριτήρια οδηγεί στην περιβαλλοντική αναβάθμιση της πόλης.
Βελτιώνοντας το μικροκλίμα των ελεύθερων χώρων, ανεξάρτητα από το μέγεθός τους, μπορεί να βελτιωθεί το κλίμα της ίδιας της πόλης, όπως για παράδειγμα να μετριαστεί το φαινόμενο της αστικής θερμικής νησίδας.
Η οικονομική βιωσιμότητα επίσης ενισχύεται με την ρύθμιση των μικροκλιματικών συνθηκών, καθώς με τον τρόπο αυτό διαμορφώνονται περισσότερο θελκτικοί χώροι, οι οποίοι προσελκύουν με τη σειρά τους επιχειρήσεις, εργαζόμενους κατοίκους, με αποτέλεσμα την οικονομική ανάπτυξη της περιοχής. Δεν είναι λίγα τα παραδείγματα περιοχών που υποβαθμίστηκαν και ερήμωσαν λόγω της απουσίας μελετημένου σχεδιασμού ως προς τους υπαίθριους χώρους και την δυνατότητά τους να προσφέρουν με κατάλληλο σχεδιασμό στην οικονομική ευημερία τους.
Η κοινωνική συνεισφορά του σχεδιασμού των υπαίθριων χώρων με βιοκλιματικά κριτήρια είναι αδιαμφισβήτητη. Ένα από τα βασικά οφέλη είναι η διεύρυνση της περιόδου χρήσης του χώρου, καθώς ο βιοκλιματικός σχεδιασμός προϋποθέτει προσαρμογή στις κλιματικές συνθήκες κάθε εποχής του έτους ώστε να εξασφαλίζονται συνθήκες άνεσης στους χρήστες για μεγαλύτερα χρονικά διαστήματα. Ενίσχυση της χρήσης των αστικών υπαίθριων χώρων σημαίνει μεγαλύτερη συμμετοχή στην δημόσια ζωή της πόλης, ανάπτυξη κοινωνικών επαφών και βελτίωση της ψυχικής υγείας των ανθρώπων (Benson and Roe, 2000).
1.4. Στόχοι και αρχές βιοκλιματικού σχεδιασμού των υπαίθριων χώρων
Ο βιοκλιματικός σχεδιασμός στοχεύει στη μείωση ενεργειακών καταναλώσεων των κτιρίων για θέρμανση και ψύξη, δημιουργία ζωνών με ευνοϊκό μικροκλίμα, δημιουργία άνετων εξωτερικών χώρων, εναρμόνιση του δομημένου χώρου με το φυσικό τοπίο και δημιουργία αειφόρων και βιώσιμων πόλεων.
Η αξιοποίηση του δυναμικού της ηλιακής ενέργειας, των ανέμων και της μορφολογίας της περιοχής, αξιοποίηση και προστασία από τους τοπικούς επικρατούντες ανέμους, μέθοδοι σκιασμού, ηλιοπροστασίας και ηλιασμού, μέθοδοι προστασίας από ακουστικές οχλήσεις, χρήση υλικών και χρωματισμοί αυτών, επιλογή βλάστησης, ορθή οργάνωση του χώρου με βάση το τοπικό κλίμα (ορθή χωροθέτηση), σωστή διάταξη των λειτουργιών του χώρων σε συνδυασμό με τη χρήση των κατάλληλων υλικών και φύτευσης.
Οι βασικές αρχές σχεδιασμού, λοιπόν, προκειμένου ο υπαίθριος χώρος να ανταποκρίνεται στην αντίληψη του βιοκλιματικού σχεδιασμού είναι:
- Ο ηλιασμός και η ηλιοπροστασία
- Ο έλεγχος της αποθήκευσης και εκπομπής θερμότητας
- Ο φυσικός αερισμός, η ανεμοπροστασία και η αεροπερατότητα - Ο φυσικός δροσισμός,
και όλα αυτά προσαρμοσμένα ανάλογα με την εποχή του έτους.
Για το μεσογειακό κλίμα ο ηλιασμός και η ηλιοπροστασία είναι οι βασικότεροι και ουσιαστικότεροι στόχοι του βιοκλιματικού σχεδιασμού υπαίθριων χώρων. Με τον όρο
“ηλιασμός” εννοούμε την επιλεκτική έκθεση χώρων στην ηλιακή ακτινοβολία ενώ με τον όρο
“ηλιοπροστασία”, την θελημένη αποφυγή της. Το πότε και κατά πόσο σε ένα χώρο προτιμάται ηλιασμός ή ηλιοπροστασία είναι συνάρτηση τόσο της χρήσης του χώρου όσο και του προσανατολισμού, της εποχής του έτους και των κλιματικών συνθηκών της περιοχής.
Σε υπαίθριους χώρους, η έκθεση ενός ατόμου στον ήλιο ισοδυναμεί με ανύψωση της θερμοκρασίας του αέρα. Αυτό σημαίνει ότι κατά τη χειμερινή περίοδο κατάλληλη έκθεση στον ήλιο μπορεί να εξασφαλίσει συνθήκες άνεσης στους χρήστες του υπαίθριου χώρου, οι οποίοι σε άλλη περίπτωση δεν θα παρέμεναν έξω για πολλή ώρα. Αντίθετα, εάν η θερμοκρασία του αέρα είναι ήδη υψηλή, η έκθεση στον ήλιο είναι ανεπιθύμητη. Αξιοσημείωτο είναι το γεγονός ότι με καλή ηλιοπροστασία, και παράλληλη κίνηση αέρα, ο άνθρωπος είναι σε θέση να ανεχθεί θερμοκρασίες υψηλότερες από 30 βαθμούς χωρίς ιδιαίτερη δυσφορία. Οι παραδοχές αυτές δείχνουν ότι σε υπαίθριους χώρους που είναι σε θέση να προσφέρουν είτε ηλιασμό είτε ηλιοπροστασία, είναι δυνατόν να διευρυνθεί η χρήση τους έτσι ώστε και με παράλληλη εφαρμογή και άλλων μέτρων βιοκλιματικού σχεδιασμού να καλύπτει σχεδόν όλο το χρόνο (Γιάννας, 2002).
Ο αερισμός και η ανεμοπροστασία είναι και αυτοί εποχιακοί στόχοι για τα εύκρατα κλίματα. Ο αερισμός το καλοκαίρι μπορεί να βελτιώσει την αισθητή θερμοκρασία και το αίσθημα άνεσης των χρηστών του υπαίθριου χώρου, επομένως ο σχεδιασμός στοχεύει στην ενίσχυσή του. Το χειμώνα, ανάλογα με την τοποθεσία, τον προσανατολισμό και άλλους παράγοντες οι άνεμοι ενδέχεται να είναι ιδιαίτερα δυσμενείς και η ανεμοπροστασία επιβεβλημένη. Επιπλέον, η ανάγκη αερισμού ή ανεμοπροστασίας μπορεί να σχετίζεται με ζητήματα προστασίας από την ατμοσφαιρική ρύπανση.
Ο φυσικός δροσισμός αποτελεί βασική αρχή του βιοκλιματικού σχεδιασμού. Αναφέρεται είτε στην δυνατότητα απαγωγής θερμότητας προς την ατμόσφαιρα με εκπομπή της από τις διάφορες επιφάνειες, είτε στον εξατμιστικό δροσισμό από τις υδάτινες επιφάνειες.
Στην πρώτη περίπτωση, σημασία έχει εάν οι επιφάνειες έχουν καλή ορατότητα του ουρανού ενώ στη δεύτερη, αν υπάρχουν υδάτινοι όγκοι.
Όλα τα παραπάνω είναι απαραίτητο να προσαρμόζονται κάθε φορά στην εκάστοτε περιοχή μελέτης γιατί κάθε τοποθεσία είναι ιδιαίτερη και προκαλεί διαφορετικές ανάγκες σχεδιασμού.
Για το λόγο αυτό μεγάλη σημασία έχει η διερεύνηση των μικροκλιματικών συνθηκών και των παραγόντων που τις επηρεάζουν καθώς και ο προσδιορισμός των χειρισμών που ικανοποιούν τις αρχές βιοκλιματικού σχεδιασμού.
8
2. Μικροκλιματικές συνθήκες στον αστικό υπαίθριο χώρο ( παράγοντες που τις διαμορφώνουν)
Η έννοια του μικροκλίματος αναφέρεται στις ιδιαίτερες κλιματολογικές συνθήκες οι οποίες διαμορφώνονται σε μία περιοχή και την διαφοροποιούν από μία γειτονική της. Επιστημονικά, ορίζεται ως το κλίμα του αέριου στρώματος ανάμεσα στην επιφάνεια του εδάφους και του ύψους εκείνου πάνω από το οποίο ο χαρακτήρας της υποκείμενης επιφάνειας δεν μπορεί να επηρεάσει το κλίμα της περιοχής (Αξαρλή, Κλιματικοί παράγοντες και μεσόκλιμα, 2004). Το ύψος αυτό δεν είναι καθορισμένο και εξαρτάται από το ύψος των επιφανειακών δομών και ανωμαλιών. Η διάκριση σε διάφορους τύπους μικροκλίματος εξαρτάται από τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά μίας συγκεκριμένης τοποθεσίας. Το αστικό μικροκλίμα αποτελεί μία κατηγορία μικροκλίματος, εντούτοις μέσα στον αστικό ιστό εντοπίζονται περιοχές με διαφορετικές τοπικές κλιματικές συνθήκες.
Οι μικροκλιματικές συνθήκες στο αστικό περιβάλλον δημιουργούνται από την διαντίδραση μεταξύ φυσικών και τεχνητών παραγόντων. Στους φυσικούς παράγοντες εντάσσονται:
α) Οι επικρατούσες κλιματικές συνθήκες: ηλιοφάνεια, θερμοκρασία αέρα, ταχύτητα και διεύθυνση ανέμου και υγρασία, οι οποίες παρουσιάζουν τόσο εποχιακές όσο και ημερήσιες διαφοροποιήσεις. Για την αξιοποίηση των κλιματικών παραγόντων απαιτείται
ανάλυση του ετήσιου κλιματικού κύκλου, ποσοτική έκφραση των κλιματικών παραγόντων και προσδιορισμός των συγκεκριμένων κλιματικών συνθηκών για την περιοχή. Στην κλίμακα του μικροκλίματος, είναι απαραίτητο να γίνεται ιδιαίτερη επεξεργασία του τρόπου με τον οποίο μεταβάλλονται οι παράγοντες αυτοί όταν έρχονται σε επαφή με επιφανειακές δομές μιας συγκεκριμένης περιοχής.
β) Η τοπογραφία της περιοχής. Όπως συμβαίνει στο μεσόκλιμα όπου η παρουσία βουνών και κοιλάδων διαφοροποιεί τις κλιματικές συνθήκες, αντίστοιχα εδαφικές εξάρσεις τροποποιούν το μικροκλίμα.
γ) Η ύπαρξη υδάτινου όγκου. Η παρουσία του είναι πολύ σημαντική για περιοχές που γειτνιάζουν με αυτόν, γιατί προκαλεί σημαντικές μεταβολές στην διαμόρφωση των κλιματικών συνθηκών. Στους τεχνητούς παράγοντες εντάσσεται το αστικό τοπίο, δηλαδή το δομημένο περιβάλλον, ο προσανατολισμός και η γεωμετρία των κτιρίων, η κάλυψη του εδάφους με βλάστηση διαφόρων ειδών, η ρύπανση, τα υλικά, ακόμα και τα χρώματα που περιβάλλουν το χώρο. Τα παραπάνω στοιχεία επηρεάζουν έντονα τις συνθήκες που επικρατούν στον αστικό υπαίθριο χώρο καθώς αυτά αποτελούν το άμεσο περιβάλλον του.
Τα παραπάνω στοιχεία διαμορφώνουν το μικροκλίμα μίας περιοχής, το οποίο μπορεί να παρουσιάζει σημαντικές διαφοροποιήσεις μέσα στην ίδια περιοχή, καθορίζοντας και τις συνθήκες άνεσης του χρήστη στο χώρο.
2.1. Φυσικοί παράγοντες
Οι πιο σημαντικοί από τους φυσικούς παράγοντες που επηρεάζουν το μικροκλίμα είναι οι κλιματικοί. Από αυτούς, εκείνοι που κυρίως αποτελούν κριτήρια για τον καθορισμό του μικροκλίματος και οι οποίοι επηρεάζουν άμεσα τη θερμική άνεση είναι:
1) Η ηλιακή ακτινοβολία (ηλιακή γεωμετρία, ηλιοφάνεια-διάρκεια, ένταση ηλιακής ακτινοβολίας)
2) Η θερμοκρασία του αέρα (μέση, μέγιστη, ελάχιστη)
3) Ο άνεμος (με παραμέτρους την ένταση και την διεύθυνση)
4) Η υγρασία (με παραμέτρους τη σχετική υγρασία του αέρα και τη βροχόπτωση)
2.1.1. Ηλιακή ακτινοβολία – ρύθμισή της
Η ηλιακή ακτινοβολία είναι καθοριστικός παράγοντας διαμόρφωσης των κλιματικών συνθηκών.
Ευθύνεται για τις ατμοσφαιρικές κινήσεις και τις διάφορες διεργασίες που συντελούνται στην ατμόσφαιρα, για τα μετεωρολογικά και κλιματικά φαινόμενα που παρατηρούνται στη γη καθώς επίσης και για τις διακυμάνσεις τους.
Η ολική ηλιακή ακτινοβολία που φτάνει στην επιφάνεια της γης από τον ήλιο, τον ουρανό και την ατμόσφαιρα, διακρίνεται σε:
- άμεση, που είναι δέσμη παράλληλων ακτινών προερχόμενη απευθείας από τον ήλιο - διάχυτη, που προέρχεται από σκέδαση σε αιωρούμενα σωματίδια της ατμόσφαιρας.
Όταν η ολική ηλιακή ακτινοβολία φτάνει σε μία συγκεκριμένη επιφάνεια στη γη ένα ποσό της ανακλάται από το έδαφος και τα γύρω κτίρια. Τότε πλέον υπεισέρχονται και άλλοι παράγοντες στην κατανομή της ηλιακής ακτινοβολίας, όπως οι ιδιότητες των υλικών, και η ανάλυση πραγματοποιείται στην κλίμακα του μικροκλίματος.
Ο ηλιασμός ενός τόπου σε κάποια χρονική στιγμή εξαρτάται από την ηλιακή γεωμετρία, δηλαδή τη γωνία αζιμούθιου και τη γωνία ύψους του ήλιου, καθώς και από το γεωγραφικό πλάτος του τόπου. Όταν όμως πρόκειται για μία συγκεκριμένη επιφάνεια σε έναν τόπο, ο ηλιασμός εξαρτάται από τον προσανατολισμό και την κλίση της όπως επίσης και από γειτονικούς όγκους που ενδέχεται να επηρεάζουν το ποσό της ηλιακής ακτινοβολίας που δέχεται η επιφάνεια. Σε αυτή την περίπτωση μιλάμε και πάλι για μικροκλιματικές συνθήκες ηλιασμού.
9 Η ρύθμιση της ηλιακής ακτινοβολίας στοχεύει στον σκιασμό ή ηλιασμό περιοχών ανάλογα με την εποχή και της ιδιαίτερες απαιτήσεις της λειτουργίας του χώρου. Συγκεκριμένα για τις ελληνικές κλιματικές συνθήκες, στόχος του σχεδιασμού είναι ο σκιασμός κατά την θερινή περίοδο και ο ανεμπόδιστος ηλιασμός κατά την χειμερινή. Ο παράγοντας που λαμβάνεται σημαντικά υπόψη για τον συγκερασμό των δύο απαιτήσεων είναι η χαμηλότερη τροχιά του ήλιου το χειμώνα. Επιπλέον, για τον αστικό υπαίθριο χώρο είναι απαραίτητο να συνυπολογίζεται η συμβολή του δομημένου περιβάλλοντος στις συνθήκες ηλιασμού- σκιασμού του χώρου. Η επέμβαση στην ηλιακή ακτινοβολία μπορεί να γίνει με την χρήση φύτευσης ή κατασκευών υπαίθριου χώρου.
Α. Χρήση φύτευσης
Ο σκιασμός με τη φύτευση είναι πολύ αποτελεσματικός. Ακόμη και δέντρα χωρίς φύλλωμα, εμποδίζουν κατά 40-80% την διείσδυση της ηλιακής ακτινοβολίας. Τα χαρακτηριστικά του φυτού που καθορίζουν το ποσοστό του σκιασμού είναι το σχήμα και η πυκνότητα της κόμης του (Εικ. 2). Όταν επιζητείται ηλιασμός το χειμώνα και σκιασμός το καλοκαίρι, τα φυλλοβόλα φυτά είναι τα πλέον κατάλληλα. Ένα μεγάλο φυλλοβόλο δέντρο που σκιάζει μία νότια προσανατολισμένη περιοχή επιτρέπει τον ηλιασμό της το χειμώνα ενώ συνεισφέρει στον δροσισμό της το καλοκαίρι. Και σε αυτήν την περίπτωση τα χαρακτηριστικά του φυτού παίζουν σημαντικό ρόλο καθώς ακόμα και χωρίς φύλλα, τα κλαδιά προκαλούν σημαντικό σκιασμό, που κυμαίνεται ανάλογα με την πυκνότητά τους από 30-60 %. Επιπλέον, ενδέχεται κάποιο φυτό να διατηρεί τα ξερά του φύλλα το χειμώνα (όπως για παράδειγμα η βελανιδιά) οπότε να αποκόπτουν μέχρι και 80% του χειμερινού ήλου.
Β. Κατασκευές υπαίθριου χώρου
Υπάρχει πλήθος κατασκευών για τον σκιασμό στον υπαίθριο χώρο. Στέγαστρα, πέργκολες, ομπρέλες και διάφορες σταθερές ή εφήμερες κατασκευές παρέχουν ποικίλες δυνατότητες σύνθεσης (Εικ. 3). Τα υλικά τους και ο τρόπος κατασκευής αποτελούν σημαντικά κριτήρια επιλογής τους. Η επιλογή των υλικών είναι καθοριστική καθώς μπορεί ένα στέγαστρο να παρέχει πλήρη σκιασμό αλλά ταυτόχρονα να αυξάνει την θερμοκρασία του αέρα λόγω εκπομπής θερμότητας από το υλικό επίστρωσής του και έτσι να προκαλεί τελικά δυσφορία στους χρήστες του χώρου. Σε τέτοιες περιπτώσεις είναι προτιμότερη η επιλογή υλικών με χαμηλό δείκτη εκπομπής. Τα αναρριχόμενα φυτά αποτελούν μία κατάλληλη επίστρωση όταν υπάρχει εκτός από την ανάγκη σκιασμού και ανάγκη δροσισμού του χώρου.
Τα συμπαγή στέγαστρα παρέχουν πολύ καλό σκιασμό το καλοκαίρι καθώς και προστασία από τις βροχοπτώσεις. Εντούτοις, δυσχεραίνουν τον αερισμό και κατ’ επέκταση δροσισμό ενώ το χειμώνα δεν επιτρέπουν τον ηλιασμό του χώρου οπότε περιορίζεται η περίοδος λειτουργίας του. Τα στέγαστρα με πετάσματα υπό κλίση τέτοια ώστε να διαπερνούν οι χειμερινές ακτίνες του ήλιου είναι μία λύση σε αυτήν την περίπτωση.
Εικ.2 : Είδη κόμης
Εικ. 3: Διάφορα είδη σκιασμού με φυσικά ή τεχνητά μέσα
10 2.1.2. Θερμοκρασία του αέρα – ρύθμισή της
Η θερμοκρασία του αέρα αποτελεί το βασικότερο κλιματικό στοιχείο και τη σημαντικότερη κλιματική παράμετρο γιατί επηρεάζει σημαντικά τις συνθήκες άνεσης του ανθρώπου. Η θερμοκρασία της ατμόσφαιρας ρυθμίζεται άμεσα και έμμεσα από την ηλιακή ενέργεια. Σε ένα συγκεκριμένο τόπο όμως οι θερμομετρικές συνθήκες διαμορφώνονται και από άλλους παράγοντες (Αξαρλή, 2004) οι οποίοι είναι:
- η ποσότητα της ηλιακής ακτινοβολίας που δέχεται ο τόπος
- η δυνατότητα (λόγω αναγλύφου του εδάφους) και η συχνότητα μεταφοράς θερμότητας με οριζόντιες και κατακόρυφες κινήσεις αέριων μαζών
- τα ποσά της θερμότητας που εκλύονται ή προσλαμβάνονται κατά τους μηχανισμούς της συμπύκνωσης ή της εξάτμισης του νερού
- Τα φυσικοχημικά χαρακτηριστικά της επιφάνειας του εδάφους που συνδέονται και με την ανακλαστικότητα και τη φυτοκάλυψή του
- Τα θαλάσσια ρεύματα που τυχόν περνούν κοντά από τον τόπο
Είναι φανερό ότι η θερμοκρασία του αέρα διαφέρει σημαντικά από τόπο σε τόπο. Σε επίπεδο μικροκλίματος επομένως πρέπει να λαμβάνεται υπόψη σε συνδυασμό με τις ιδιαίτερες συνθήκες της συγκεκριμένης τοποθεσίας, δηλαδή τους υπόλοιπους φυσικούς παράγοντες και το τεχνητό περιβάλλον.
Τα δέντρα οι θάμνοι και το γρασίδι βελτιώνουν τη θερμοκρασία του αέρα στο αστικό περιβάλλον ρυθμίζοντας την ηλιακή ακτινοβολία. Τα φύλλα των δέντρων διακρατούν, αντανακλούν, απορροφούν και μεταβιβάζουν ηλιακή ακτινοβολία. Η αποτελεσματικότητά τους εξαρτάται για παράδειγμα από την πυκνότητα του φυλλώματος, τη μορφή των φύλλων και το σύστημα διακλάδωσης. Φυλλοβόλα δέντρα είναι περισσότερο αποτελεσματικά στη ρύθμιση της θερμότητας στο αστικό περιβάλλον της εύκρατης ζώνης. Κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού διακρατούν ηλιακή ακτινοβολία και προκαλούν μείωση της θερμοκρασίας. Κατά τη διάρκεια του χειμώνα ρίχνουν τα φύλλα τους και αφήνουν την ακτινοβολία να φτάσει μέχρι το έδαφος δημιουργώντας το ευχάριστο αίσθημα ζεστασιάς από την αυξημένη ηλιακή ακτινοβολία (Ντάφης 1991).
Η ρύθμιση της θερμοκρασίας του αέρα στοχεύει στην μείωσή της κατά την θερινή περίοδο και στην κατά το δυνατόν αύξησή της το χειμώνα.
Α. Χρήση φύτευσης
Τα φυτά με τη θερμοχωρητικότητα του νερού των ιστών τους, τη φωτοσύνθεση και κυρίως τη διαπνοή απορροφούν μεγάλο μέρος της ηλιακής ακτινοβολίας με αποτέλεσμα να αφαιρούν θερμότητα από το περιβάλλον τους, βελτιώνοντας έτσι τη θερμοκρασία του αέρα στο αστικό τοπίο. Τα φυτά έχουν το δικό τους ενεργειακό ισοζύγιο. Με τα φύλλα τους αντανακλούν, κρατούν, απορροφούν και μεταβιβάζουν την ηλιακή ακτινοβολία ανάλογα με την πυκνότητα του φυλλώματος και την μορφή των φύλλων. Έτσι, το καλοκαίρι με το πλούσιο φύλλωμα κρατούν την ηλιακή ακτινοβολία μειώνοντας τη θερμοκρασία, ενώ το χειμώνα με την πτώση των φύλλων επιτρέπουν την ακτινοβολία να φτάσει μέχρι το έδαφος ανεβάζοντας τη θερμοκρασία.
Γενικά, οι επιφάνειες πρασίνου κατά τη διάρκεια της ημέρας παρουσιάζουν σημαντικά χαμηλότερες θερμοκρασίες σε σχέση με τις δομημένες. Αυτό είναι αποτέλεσμα της μεγάλης απορρόφησης της ακτινοβολίας και διάθεσής της για την εξάτμιση και διαπνοή. Μέσω της εξατμισοδιαπνοής το καλοκαίρι τα φυτά βελτιώνουν τις συνθήκες του αέρα στις πόλεις,
λειτουργώντας ως “φυτικές συσκευές κλιματισμού”. Σε μία θερμή ημέρα ένα μέτριο δέντρο, εφόσον έχει στη διάθεσή του νερό από το έδαφος, διαπνέει μέχρι και 300 λίτρα νερό. Έτσι, δημιουργούνται ευχάριστες συνθήκες γύρω από την κόμη του δέντρου (Οικονόμου, 2000). Η θερμοκρασία σφαίρας (globe temperature) κάτω από ένα μεγάλο δέντρο είναι συνήθως 15 – 20 οC χαμηλότερη από τη θερμοκρασία της ίδιας περιοχής ασκίαστης.
Η επίδραση της βλάστησης στο μικροκλίμα εξαρτάται και από την ανάπτυξη των φυτών.
Ώριμα δέντρα έχουν θερμοκρασία φυλλωμάτων λίγο χαμηλότερη από τη θερμοκρασία του αέρα, ενώ νεαρά δέντρα και πέργκολες έχουν θερμοκρασία φυλλωμάτων λίγο υψηλότερη από τη θερμοκρασία του αέρα (Scudo et al, 2004).
Η επίδραση όμως του πράσινου, όσον αφορά τη διαμόρφωση της θερμοκρασίας, είναι αισθητή μόνο στην άμεση περιοχή του. Για να επηρεάσει το κλίμα ευρύτερης περιοχής, χρειάζεται κάποια σημαντική επιφάνεια (π.χ. 2000 τ.μ. ή περισσότερο). Σε αυτή την περίπτωση παρατηρούνται διαφορές της θερμοκρασίας του αέρα, έως και 8οC ανάμεσα σε φυτεμένες και σκληρές περιοχές της πόλης.
Β. Κατάλληλη επιλογή υλικών
Οι ιδιότητες των υλικών οι οποίες κυρίως καθορίζουν τα κριτήρια επιλογής τους ώστε να έχουν κατάλληλη ενεργειακή συμπεριφορά στον υπαίθριο χώρο είναι:
- Η ανακλαστικότητα, και ως συμπληρωματική ιδιότητα η απορροφητικότητα - Ο συντελεστής θερμικής εκπομπής
Εικ. 4: Σκληρά και μαλακά υλικά για τη ρύθμιση της θερμοκρασίας
11 Γ. Χρήση υδάτινων στοιχείων
Το νερό ως στοιχείο στον υπαίθριο χώρο έχει πολύ σημαντική επίδραση στην θερμοκρασία του αέρα. Αυτό οφείλεται στην μεγάλη θερμοχωρητικότητά του σε σχέση με άλλα δομικά στοιχεία (δύο με τρεις φορές μεγαλύτερη ακόμα και από τα δομικά στοιχεία με τη μεγαλύτερη θερμοχωρητικότητα) που συνεπάγεται μεγάλη θερμική αδράνεια. Αυτό σημαίνει ότι μία μεγάλη μάζα νερού αποθηκεύει θερμότητα για μεγάλο χρονικό διάστημα λειτουργώντας ως σταθεροποιητικό στοιχείο της θερμοκρασίας και περιορίζοντας τις αυξομειώσεις της.
Παράλληλα, το νερό όταν θερμαίνεται λειτουργεί ως στοιχείο δροσισμού μέσω της εξάτμισής του (εξατμιστικός δροσισμός). Η αλλαγή φάσης από νερό σε αέριο απορροφά θερμότητα μειώνοντας έτσι τη θερμοκρασία του αέρα ενώ παράλληλα αυξάνεται η περιεκτικότητά του σε υγρασία. Υπάρχουν πολλοί τρόποι και συνθετικές δυνατότητες για την ενσωμάτωση του υγρού στοιχείου στον σχεδιασμό του υπαίθριου χώρου. Άλλωστε, εκτός από τον εξισορροπητικό του ρόλο στο μικροκλίμα της περιοχής, το νερό αποτελεί ενδιαφέρον στοιχείο τόσο αισθητικά όσο και λειτουργικά.
Δ. Με κατασκευές
Κατασκευές που έχουν δοκιμαστεί και εφαρμοστεί στον υπαίθριο χώρο για την επίτευξη δροσισμού είναι οι πύργοι δροσισμού. Παράλληλα με τη χρήση τους για το σκοπό αυτό, είναι δυνατόν να λειτουργούν ως τοπόσημα, ή ακόμα και ως φωτιστικές στήλες.
Εικ. 5: Κυβόλιθοι με κενά από γρασίδι
Εικ. 6: Μονοπάτια με πατημένο χώμα
Εικ.7: Μονοπάτια με συνθέσεις από χαλίκι και κυβόλιθους
Εικ. 8: Συνδυασμός υγρού στοιχείου και ξύλινων επιφανειών
12 2.1.3. Άνεμος – επέμβαση στην ανεμορροή – ρύθμιση της ποιότητας του αέρα
Ένας από τους πιο σημαντικούς παράγοντες που επηρεάζει τις συνθήκες άνεσης των πεζών σε ανοιχτούς χώρους είναι ο άνεμος. Οι συνθήκες ανέμου είναι δύσκολο να προβλεφθούν και να ελεγχθούν καθώς επηρεάζονται από μεγάλο αριθμό παγκόσμιων, περιφερειακών και τοπικών παραγόντων. Σε παγκόσμια κλίμακα ο άνεμος προέρχεται από τον αέρα που κινείται από περιοχές υψηλής πίεσης προς περιοχές χαμηλής πίεσης. Η ταχύτητα και η διεύθυνση του ανέμου που προκαλείται από τα παγκόσμια καιρικά συστήματα επηρεάζονται από την τυπολογία του τοπίου σε περιφερειακό και τοπικό επίπεδο. Είναι, συνεπώς, σημαντικό να κατανοήσουμε ότι μπορεί να υπάρχουν μεγάλες διαφορές στις συνθήκες ανέμου από ένα μέρος μιας πόλης σε ένα άλλο, ή ακόμα σε μικροκλίμακα από ένα μέρος ενός χώρου σε ένα άλλο.
Ο άνεμος δεν είναι ένα συνεχές φαινόμενο – ποικίλει σημαντικά ως προς τη διεύθυνση και την ένταση (ριπές ανέμου) και οι διαφοροποιήσεις μπορεί να είναι εποχιακές ή ετήσιες. Οι επιδράσεις του ανέμου μπορούν να χωριστούν σε δύο μεγάλες κατηγορίες – μηχανικές και θερμικές επιδράσεις. Οι μηχανικές επιδράσεις του ανέμου γίνονται αισθητές σε ταχύτητες ανέμου μεγαλύτερες από 4-5 m.s-1. Πάνω από 10 m/sec θα είναι δυσάρεστο για περπάτημα και πάνω από 15 m.s-1 μπορεί να προκαλέσει ατυχήματα. Για τις θερμικές επιδράσεις μπορούν να χρησιμοποιηθούν τα κριτήρια άνεσης του Πίνακας 1, θεωρώντας ότι οι άνθρωποι θα προσαρμόσουν τη συμπεριφορά τους και το επίπεδο ρουχισμού τους στην εποχή. Ο πίνακας μπορεί να χρησιμοποιηθεί για θερμοκρασίες πάνω από 10ºC.
Πρέπει να σημειωθεί ότι, ανάλογα με το κλίμα, μια ορισμένη στάθμη ανέμου μπορεί να χαρακτηριστεί ως επιθυμητή ή ανεπιθύμητη. Σε ψυχρά κλίματα ο άνεμος σχεδόν πάντα θα μειώσει τις εξωτερικές συνθήκες άνεσης, ενώ το αντίθετο ισχύει για θερμά κλίματα.
ΠΙΝΑΚΑΣ 1ος: Κριτήρια άνεσης
Δραστηριότητα Τύπος χώρου Χαρακτηριστικά
Α Δ ΠΔ
Γρήγορο περπάτημα Πεζοδρόμια, μονοπάτια 43,0% 50% 53%
Περίπατος Πάρκα, δρόμοι αγοράς 23,0% 34% 53%
Ορθοστασία/κάθισμα για σύντομο διάστημα Πάρκα, αστικοί χώροι 6,0% 15% 53%
Ορθοστασία/κάθισμα για μεγάλο διάστημα Υπαίθρια εστιατόρια 0,1% 3% 53%
ΠΗΓΗ: Κέντρο Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας (Κ.Α.Π.Ε) Χαρακτηριστικά του κριτηρίου των 5 m.s-1.
A= Αποδεκτά, Δ= Δυσάρεστα,ΠΔ= Πολύ δυσάρεστα/ επικίνδυνα.
Σημείωση: Τα χαρακτηριστικά του ανέμου είναι αποδεκτά για ανθρώπους που κάθονται για μικρότερες περιόδους, εάν η μέση ταχύτητα του ανέμου των 5 m.s-1 δεν υπερβαίνεται περισσότερο από 6% του χρόνου. Εάν οι άνθρωποι παραμένουν για μεγαλύτερες περιόδους τα 5 m.s-1 δεν πρέπει να υπερβαίνονται πάνω από 01% του χρόνου
ΠΗΓΗ: Κέντρο Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας (Κ.Α.Π.Ε)
Σχήμα 1: Προφίλ ταχύτητας ανέμου για τρία διαφορετικά είδη περιοχών. Η τραχύτητα (α) είναι μεγαλύτερη σε πυκνοδομημένη πόλη με ψηλά κτίρια
Σχήμα 2: Παράδειγμα μέτρου προστασίας Κατά της κατακόρυφης ροής του αέρα βεράντα στη βάση ψηλού κτιρίου.
Ο άνεμος αποτελεί πολύ σημαντική μικροκλιματική παράμετρο καθώς επηρεάζει την θερμική άνεση του ανθρώπου στον υπαίθριο χώρο αλλά και την ενεργειακή συμπεριφορά των κτιρίων. Στόχος του σχεδιασμού είναι η αποφυγή δυσμενών ανέμων το χειμώνα και η αξιοποίηση των ευμενών ανέμων το καλοκαίρι. Υπάρχουν δύο τρόποι επέμβασης στην ανεμορροή: α. αλλαγή της κατεύθυνσης και β. επιτάχυνση. Αυτοί επιτυγχάνονται με την βοήθεια της φύτευσης, με την χρήση κατασκευών ή με αλλαγές στην τοπογραφία.
Βασικό παράγοντα στην εκτροπή της ανεμορροής στον αστικό υπαίθριο χώρο αποτελούν οι διαστάσεις του χώρου. Ανάλογα με τις διαστάσεις του ο άνεμος ρέει πάνω από το χώρο ή εισέρχεται και μέσα στο χώρο δημιουργώντας δυσάρεστες συνθήκες στο επίπεδο των πεζών.
Η ροή του ανέμου πάνω από το χώρο αποκαλείται φαινόμενο πλέγματος (the mesh effect).
Σχήμα 3: Η βλάστηση ως ανεμοφράχτης
