ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΟΣ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΣΤΟΝ ΑΣΤΙΚΟ ΔΗΜΟΣΙΟ ΧΩΡΟ ΚΑΙ ΣΤΗΝ ΟΙΚΙΣΤΙΚΗ ΑΝΑΠΤΥΞΗ Εισαγωγή Περιβαλλοντικός σχεδιασμός είναι ο σχεδιασμός που αποσκοπεί στην προστασία του φυσικού περιβάλλοντος και των φυσικών πόρων. Αφορά τον έλεγχο των περιβαλλοντικών παραμέτρων με σκοπό τον σχεδιασμό χώρων που εξασφαλίζουν θερμική άνεση. Ο αστικός δημόσιος χώρος είναι τα πάρκα, οι πλατείες και οι δρόμοι, σημεία της πόλης που όλοι έχουν πρόσβαση. Ο αστικός δημόσιος χώρος, διαμορφώνεται και αντικατοπτρίζει την κοινωνία στην οποία εντοπίζεται κάθε φορά. Παραδείγματος χάριν, διαφορετική είναι η έννοια της πλατείας στην Αρχαία Ρώμη, στη Ρωμαϊκή πόλη, στο Μεσαίωνα , στην Αναγέννηση και τέλος στον εικοστό αιώνα. Έτσι λοιπόν, ο σχεδιασμός του δημόσιου αστικού χώρου αποκαλύπτει τα κοινωνικά χαρακτηριστικά της κάθε κοινωνίας, τη σχέση των ανθρώπων μεταξύ τους, τις μορφές εξουσίας, τη σχέση της κοινωνίας με το φυσικό και το δομημένο περιβάλλον αλλά και τις αισθητικές της βάσεις. Οι σύγχρονες μεγαλουπόλεις αποτελούν κοινωνικές δομές που χαρακτηριστικό τους είναι η επέκταση, η οικονομική ανάπτυξη και η ανταγωνιστικότητα. Εύλογα προκύπτει λοιπόν ότι ο σχεδιασμός θα πρέπει να στοχεύει στον επαναπροσδιορισμό της έννοιας του δημόσιου χώρου με τρόπο τέτοιο ώστε να προκύψουν λειτουργικά κέντρα, σημεία αναφοράς και κοινωνικής συνάθροισης που θα στοχεύουν στην επανακοινωνικοποίηση του ατόμου. Οι άνθρωποι ολοένα και περισσότερο χάνουν την μεταξύ τους επαφή. Η καθημερινή τους εμπειρία σε σχέση με την πόλη δεν αφορά τους δημόσιους χώρους αλλά συνήθως μια κλειστή διαδρομή μεταξύ δουλειάς και οικίας με τα μέσα μεταφοράς ή το αυτοκίνητο. Από την άλλη, στη σύγχρονη πόλη η φύση βρίσκεται σε έλλειψη και η οικιστική ανάπτυξη καταπατά την ύπαιθρο. Στις σύγχρονες μητροπόλεις παρατηρείται μια σταδιακή υποβάθμιση του δημόσιου βίου, πρόβλημα που έχει τις ρίζες του στον πολεοδομικό σχεδιασμό και τη κοινωνική συγκρότηση. Η συνεχής εξάπλωση του αστικού ιστού και η συνεχιζόμενη αύξηση του πληθυσμού, δημιούργησε νέες ανάγκες και απαίτησε γρήγορες λύσεις που συνετέλεσαν στη δημιουργία περιβαλλοντικών και κοινωνικών προβλημάτων. Πιο συγκεκριμένα τα μεγάλα οικουμενικά περιβαλλοντικά προβλήματα όπως το φαινόμενο του θερμοκηπίου και η τρύπα του όζοντος, σχετίζονται σε μεγάλο βαθμό με τα ρυπογόνα προβλήματα των αστικών συγκροτημάτων και θέτουν στην πρώτη γραμμή την ανάγκη για εξασφάλιση υπαίθριων δημόσιων χώρων και πρασίνου στη σύγχρονη πόλη. Στην αναστροφή αυτής της κατάστασης μπορούν να συμβάλλει η χρήση μικρών υπαίθριων χώρων που θα συνεισφέρει στη βελτίωση του μικροκλίματος και των κοινωνικών σχέσεων και συνεπώς στη βελτίωση του αστικού περιβάλλοντος. Είναι γνωστό πως το κλίμα των πόλεων επηρεάζεται άμεσα από το δομημένο περιβάλλον και τη σχέση αυτού με τους υπαίθριους χώρους πρασίνου. Θα ήταν λάθος λοιπόν, αν απομονώναμε τους χώρους αυτούς από το ευρύτερο περιβάλλον στο οποίο εντάσσονται. Η αλόγιστη χρήση βιομηχανικών υλικών, η πυκνή δόμηση, το βεβαρημένο οδικό δίκτυο και η έλλειψη περιβαλλοντικής πολιτικής από τους αρμόδιους φορείς, έχουν επιδεινώσει την ποιότητα του αστικού περιβάλλοντος. Τέλος, υπάρχει έντονο ενδιαφέρον για την ποιότητα των ανοιχτών αστικών χώρων και αναγνωρίζεται ότι αυτοί μπορούν να συμβάλουν στην ποιότητα της ζωής μέσα στην πόλη ή από την άλλη να ενισχύσουν τον κοινωνικό αποκλεισμό και την αποξένωση. Αυτό σχετίζεται με το φυσικό και κοινωνικό περιβάλλον και την παραδοχή ότι αυτές οι αρχές επηρεάζουν τη συμπεριφορά των ανθρώπων και τη χρήση των ανοιχτών χώρων
Περιεχόμενα: Α. Τα σύγχρονα πολεοδομικά προβλήματα 1. Αστικό κλίμα και μικροκλίμα 2. Το φαινόμενα της θερμικής νησίδας 3. Η ενεργειακή κατανάλωση των κτιρίων 4. Το φαινόμενο της αστικής χαράδρας Β. Εφαρμογή βιοκλιματικών αρχών για τη βελτίωση του μικροκλίματος 1. Στόχοι και μέσα του βιοκλιματικού σχεδιασμού 2. Ηλιασμός και ηλιοπροστασία 3. Φυσικές ιδιότητες επιφανειών και δομικών υλικών 4. Φυσικός αερισμός και ανεμοπροστασία 5. Το υγρό στοιχείο ως μέσο δροσισμού 6. Το πράσινο στις πόλεις Γ. Παραδείγματα 1. Vertical city project – Future towers
Δ. Βιβλιογραφία
Α. Τα σύγχρονα πολεοδομικά προβλήματα 1. Αστικό κλίμα και μικροκλίμα Το κλίμα των πόλεων επηρεάζεται από το δομημένο περιβάλλον και την αναλογία του με τους υπαίθριους χώρους πρασίνου. Η πυκνή δόμηση, η αλόγιστη χρήση βιομηχανικών υλικών, το βεβαρημένο κυκλοφοριακό δίκτυο, η τσιμεντοποίηση κάθε ελεύθερου χώρου και η έλλειψη περιβαλλοντικής πολιτικής έχουν επιδεινώσει την ποιότητα του αστικού περιβάλλοντος. Το αστικό μικροκλίμα αναφέρεται στις τοπικές κλιματολογικές συνθήκες που επικρατούν σε έναν αστικό χώρο (πλατεία, πάρκο, γειτονιά κ.α.), οι οποίες μπορούν να παρουσιάζουν σημαντικές διαφοροποιήσεις σε σχέση με τις επικρατούσες κλιματολογικές συνθήκες στην ευρύτερη περιοχή. Οι μικροκλιματικές συνθήκες γύρω από τα κτίρια, τους δρόμους και τους ελεύθερους χώρους στις πυκνοδομημένες αστικές περιοχές, προσδιορίζονται σε μεγάλο βαθμό από τη μορφή της πόλης, για αυτό μπορούν να τροποποιηθούν με τον σχεδιασμό. Η θερμοκρασία του αέρα και των επιφανειών, η ταχύτητα και κατεύθυνση του ανέμου γύρω από τα κτίρια και τους δρόμους, ο ηλιασμός
των κτιρίων και των υπαίθριων αστικών χώρων, η συγκέντρωση της σκόνης και των ρύπων κοντά στο έδαφος, μπορούν να τροποποιηθούν ευνοϊκά, µε την εφαρμογή κατάλληλων επιλογών κατά το σχεδιασμό του αστικού χώρου. Τα φαινόμενα που συντελούν στη μεταβολή της θερμικής και αεροδυναμικής συμπεριφοράς των πόλεων είναι: 1.το φαινόμενο της θερμικής νησίδας, 2. Η ενεργειακή κατανάλωση των κτιρίων και 3. Το φαινόμενο της αστικής χαράδρας.
2. Το φαινόμενα της θερμικής νησίδας Το φαινόμενο αυτό σχετίζεται με την αύξηση της θερμοκρασίας του αέρα στο εσωτερικό των πόλεων, σε σχέση με τα περίχωρα, κατά τη διάρκεια μιας ζεστής καλοκαιρινής περιόδου, που οφείλεται στην αλλαγή του κλίματος που προκαλεί η αποθήκευση ηλιακής ενέργειας στις αστικές επιφάνειες, όπως είναι τα κτίρια και οι δρόμοι στη διάρκεια της ημέρας. Στη διαμόρφωση της θερμικής νησίδας συμβάλλουν τα σκούρα και θερμά υλικά αστικών επιφανειών που έχουν χαμηλή αντανακλαστικότητα, που παρακρατούν τη θερμότητα την ημέρα και την αποδίδουν τη νύχτα, εμποδίζοντας τη φυσική ψύχρανση της ατμόσφαιρας. Συντελούν επίσης οι πρόσθετες ανθρωπογενείς πηγές ενέργειας, που προέρχονται από τις μεταφορές, τη βιομηχανία και τον κλιματισμό των κτιρίων, καθώς και το ύψος και η διάταξη των κτιρίων, γύρω από στενούς δρόμους, που εμποδίζουν τη διαφυγή της ηλιακής ενέργειας και την κυκλοφορία του αέρα. Η απουσία πρασίνου στους δημόσιους χώρους αποτελεί ένα από τα βασικότερα αίτια δημιουργίας και έντασης του φαινομένου. Όλη αυτή η συγκεντρωμένη θερμική ενέργεια που εκλύεται τη νύχτα, θα έπρεπε υπό κανονικές συνθήκες να μειώνεται μέσω της διαδικασίας της διαπνοής των φυτών. Η συχνότερη εμφάνιση καυσώνων λόγω του φαινομένου του θερμοκηπίου, δυσκολεύει τα πράγματα ακόμη περισσότερο. Συνεπώς, με την αύξηση των θερμοκρασιών την ημέρα και τη διατήρησή της τη νύχτα, η θερμική νησίδα γίνεται πρόσθετος παράγοντας επικινδυνότητας για την ποιότητα ζωής στις πόλεις. 3. Η ενεργειακή κατανάλωση των κτιρίων Δεδομένου ότι ο κάτοικος των αστικών κυρίως κέντρων βιώνει το 80% της ζωής του στο εσωτερικό των κτιρίων, είναι προφανής η επίδραση της ποιότητας του εσωτερικού κλίματος στην υγεία του. Διαπιστώνουμε λοιπόν την αναγκαιότητα της αλλαγής της υφιστάμενης κατάστασης. Η αύξηση της θερμοκρασίας του περιβάλλοντος στα μεγάλα αστικά κέντρα έχει συντελέσει στην δραματική αύξηση της απαιτούμενης ενέργειας για τον δροσισμό των κτιρίων κατά την καλοκαιρινή περίοδο. Χαρακτηριστικά αναφέρεται ότι η απαιτούμενη ενέργεια για τον δροσισμό ενός κτιρίου στο κέντρο της Αθήνας είναι σχεδόν διπλάσια από την απαιτούμενη στην περιφέρεια της πόλης. Παράλληλα η αύξηση των επιπέδων της ατμοσφαιρικής ρύπανσης και οι υψηλές εκπομπές μέρους των σύγχρονων δομικών υλικών συντελούν στην αύξηση της συγκέντρωσης ρυπαντών στο εσωτερικό των κτιρίων. Ενεργειακή κατανάλωση
Η τελική ενεργειακή κατανάλωση των κτιρίων στις χώρες της Ευρωπαϊκής Ένωσης είναι της τάξης των 350 Mtoe ανά έτος, χωρίς να υπολογίζεται η συμμετοχή των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας. Το μεγαλύτερο μέρος της ενεργειακής κατανάλωσης των κτιρίων καλύπτεται από το φυσικό αέριο, 116 Mtoe, το πετρέλαιο 99 Mtoe, τον ηλεκτρισμό 91 Mtoe, και τα στερεά καύσιμα με 11 Mtoe. Οι πραγματικές ενεργειακές ανάγκες των κτιρίων στην Ευρώπη καλύπτονται σε μεγάλο ποσοστό και την έμμεση χρήση της ηλιακής ακτινοβολίας και των άλλων ατμοσφαιρικών πηγών. Στην περίπτωση αυτή το σύνολο της ενεργειακής κατανάλωσης των κτιρίων υπολογίζεται σε 740 Mtoe πρωτογενούς ενέργειας. Η κατανομή των διαφόρων πλέον καυσίμων είναι 43% διάφορα καύσιμα για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, 20% από άμεση χρήση πετρελαίου, 18% από άμεση χρήση φυσικού αερίου, 6% από άλλα στερεά καύσιμα και κατά 15% από ηλιακή ενέργεια. Με βάση τα παραπάνω προκύπτει ότι αντιστοιχεί περίπου ένας τόνος ισοδύναμου πετρελαίου ανά έτος και ανά κάτοικο για την κάλυψη των ενεργειακών αναγκών των κτιρίων στην Ευρώπη. Η διαχρονική μεταβολή κατά τα τελευταία χρόνια είναι ελαφρά αυξητική και η ετήσια αύξηση του ρυθμού κατανάλωσης στα κτίρια είναι ίση με 0.7%. Η ετήσια ενεργειακή κατανάλωση των κτιρίων στην Ελλάδα, είναι της τάξης των 4.6 Mtoe, και αντιστοιχούν 0.55 Mtoe ενέργειας ανά κάτοικο το έτος, δηλαδή περίπου το μισό της αντίστοιχης κατανάλωσης στην υπόλοιπη Ευρώπη. Η διαχρονική μεταβολή της ενεργειακής κατανάλωσης των κτιρίων στην Ελλάδα είναι καθαρά αυξητική και ο ετήσιος ρυθμός αύξησης της ενεργειακής κατανάλωσης των κτιρίων είναι περίπου 1,8%. Εξοικονόμηση και Υποκατάσταση Ενέργειας στα κτίρια: Η επίτευξη θερμικής και οπτικής άνεσης εντός των χώρων είναι ο πρωταρχικός στόχος του ενεργειακού σχεδιασμού. Η έννοια της θερμικής άνεσης σ' ένα χώρο σχετίζεται με το ενεργειακό ισοζύγιο των ενοίκων. Κάθε οργανισμός παράγει, δέχεται και αποβάλλει θερμότητα κύρια με διαδικασίες μεταφοράς, εκπομπής και εξάτμισης. Θετικό θερμικό ισοζύγιο αντιστοιχεί σε αίσθημα θερμικής δυσφορίας, ενώ αρνητικό ισοζύγιο προκαλεί το αίσθημα. κρύου. Στην περίπτωση όπου το φυσικό περιβάλλον του κτιρίου δεν εξασφαλίζει την θερμική ουδετερότητα του ατόμου, τότε επιβάλλεται η μεταβολή των παραμέτρων, προσωπικών ή κλιματικών, χωρίς να είναι απαραίτητη κατ' ανάγκη η προσθήκη η αφαίρεση θερμότητας από τον χώρο. Η επίτευξη των βέλτιστων τιμών των κλιματικών παραμέτρων στο κτίριο και κύρια της εσωτερικής θερμοκρασίας σχετίζεται πλέον με το ενεργειακό ισοζύγιο του ίδιου του κτιρίου. Μείωση των θερμικών απωλειών του κτιρίου επιτυγχάνεται κύρια με την μείωση της μεταφερόμενης θερμότητας δια μέσω του κελύφους και την ανάκτηση θερμότητας κατά τον αερισμό. Η θερμική προστασία του κελύφους με χρήση θερμομόνωσης εξασφαλίζει την μείωση των απωλειών μέσω του κελύφους, ενώ η χρήση ειδικών εναλλαγών θερμότητας μειώνει δραματικά τις απώλειες μέσω αερισμού.
Η αύξηση της εισερχόμενης στο κτίριο ηλιακής ακτινοβολίας κατά την διάρκεια της ψυχρής περιόδου συντελεί στην βελτίωση του θερμικού ισοζυγίου του και την μείωση των ενεργειακών αναγκών για θέρμανση. Η ηλιακή ακτινοβολία εισέρχεται στο κτίριο μέσω των διάφανων ανοιγμάτων και αποθηκεύεται στην μάζα του κτιρίου η οποία την επανεκπέμπει με την μορφή θερμικής ακτινοβολίας που πλέον δεν μπορεί να διαφύγει από κτίριο (φαινόμενο θερμοκηπίου). Το φυσικό αυτό φαινόμενο αποτελεί την σχεδιαστική αρχή των λεγόμενων παθητικών ηλιακών κτιρίων. Η οπτική άνεση σε ένα χώρο απαιτεί την εξασφάλιση τεσσάρων επιμέρους προϋποθέσεων: 1. Την επίτευξη των απαραίτητων φωτιστικών επιπέδων για το είδος των εργασιών που επιτελούνται στο χώρο. 2. Την αποφυγή οπτικής θρόμβωσης 3. Την εξασφάλιση οπτικής επαφής με το εξωτερικό περιβάλλον 4. Την οπτική επαφή με εξωτερικά στοιχεία ευχάριστα στο άτομο Εκατοντάδες χιλιάδες κτίρια έχουν ήδη κατασκευασθεί με βάση τις αρχές αυτές σε όλο τον κόσμο και παρουσιάζουν ιδιαίτερα ικανοποιητικά αποτελέσματα. Στην Ελλάδα, τα υπάρχοντα βιοκλιματικά κτίρια λειτουργούν με εξαιρετική επιτυχία και με βάση τις υπάρχουσες μετρήσεις καταναλώνουν κατά πολύ λιγότερη ενέργεια από ότι τα αντίστοιχα συμβατικά κτίρια.
4. Το φαινόμενο της αστικής χαράδρας Αστική χαράδρα (street canyon) αποτελεί μια περιοχή σε κάποιο αστικό περιβάλλον που χαρακτηρίζεται από την ύπαρξη υψηλών κτηρίων κατά μήκος μίας οδού. Η γεωμετρία του αστικού ιστού και των οικοδομημάτων και γενικότερα ο πολεοδομικός σχεδιασμός, επηρεάζουν τη ροή και την κατεύθυνση του αέρα και καθορίζουν σε μεγάλο βαθμό τη θερμοκρασία. Πράγματι, η ροή και τα θερμοκρασιακά χαρακτηριστικά στις οδικές χαράδρες είναι πολύ σημαντικά για την ασφάλεια και την άνεση των κατοίκων όσον αφορά στην προστασία από τον άνεμο, το κρύο ή τη ζέστη, τη βροχή, τα έντονα καιρικά φαινόμενα. Επίσης, στις οδικές χαράδρες με υψηλή κυκλοφορία αυτοκινήτων συγκεντρώνονται πολλοί ρύποι, οι οποίοι λόγω του χαμηλού αερισμού παγιδεύονται μεταξύ των κτιρίων και είναι άμεσα επικίνδυνοι για την υγεία των ανθρώπων που ζουν, περπατούν, εργάζονται ή οδηγούν σε αυτές, αλλά και έμμεσα επικίνδυνοι για ολόκληρη την πόλη, αφού αυτή αποτελείται από αλληλουχία οδικών χαραδρών. Ένας βασικός παράγοντας στα κλιματολογικά δεδομένα είναι και ο άνεμος, σε ένταση και σε κατεύθυνση. Τα δομικά υλικά και οι επιφάνειες των κτιρίων επηρεάζουν τους ανέμους. Οι συμπαγείς όγκοι των κτιρίων μειώνουν την μέση ταχύτητα του ανέμου και δημιουργούν στροβίλους. Η μείωση της ταχύτητας περιορίζει τον αερισμό και τον
δροσισμό των πόλεων και οι στρόβιλοι τις συνθήκες θερμικής άνεσης στο άμεσο αστικό περιβάλλον. Ένα φαινόμενο που παρατηρείται στη φύση είναι η αύξηση της έντασης του ανέμου σε χαράδρες και φαράγγια. Στις πόλεις οι συμπαγείς όγκοι που διαμορφώνουν τις πλευρές οδικών αξόνων λειτουργούν με τον ίδιο μηχανισμό, έτσι η ένταση του ανέμου σε μεγάλους οδικούς άξονες είναι ισχυρή. Ταυτόχρονα, οι θερμοκρασίες που αναπτύσσουν οι κατακόρυφες όψεις των κτηρίων μεταβάλλουν την κατανομή της θερμοκρασίας σε έναν αστικό δρόμο. Η κατανομή αυτή εξαρτάται από τη θερμότητα που απορροφάται και εκπέμπεται από τις επιφάνειες του δρόμου και των κτιρίων και κατά συνέπεια από τις θερμικές ιδιότητες των υλικών.
Β. Εφαρμογή βιοκλιματικών αρχών για τη βελτίωση του μικροκλίματος 1. Στόχοι και μέσα του βιοκλιματικού σχεδιασμού Καθώς ο πληθυσμός των ανθρώπων που κατοικούν σε αστικές περιοχές υπολογίζεται στο 60% του παγκοσμίου πληθυσμού το 2030 (Mirzaei & Haghighat, 2010), γίνεται σαφές ότι η βελτίωση των μικροκλιματικών συνθηκών στις πόλεις πρέπει να θεωρείται αναπόσπαστο κομμάτι του πολεοδομικού σχεδιασμού. Η αστική μορφολογία επηρεάζει σημαντικά το αστικό μικροκλίμα, αφού καθορίζει τις συνθήκες ακτινοβολίας και ανέμου μεταξύ των κτιρίων. Ο περιβαλλοντικός σχεδιασμός κάθε είδους υπαίθριου χώρου , με την εφαρμογή βιοκλιματικών αρχών, προσφέρει στο άμεσο περιβάλλον καλύτερες κλιματικές συνθήκες και παρέχει κατά κανόνα καλύτερες θερμικές, οπτικές και ακουστικές συνθήκες. O όρος «αστικό μικροκλίμα» αναφέρεται στις τοπικές κλιματολογικές συνθήκες που επικρατούν σε έναν αστικό χώρο όπως για παράδειγμα μία πλατεία ή ένα , οι οποίες μπορούν να παρουσιάζουν σημαντικές διαφοροποιήσεις σε σχέση με τις κλιματολογικές συνθήκες που επικρατούν στην ευρύτερη περιοχή. Η αστική μορφολογία, δηλαδή η μορφολογία που προκύπτει από τους όγκους και τις κορυφογραμμές των κτιρίων, επηρεάζει τις μικροκλιματικές αυτές συνθήκες, αφού καθορίζει σε μεγάλο βαθμό τη σκίαση και τη ροή του ατμοσφαιρικού αέρα ανάμεσα στα κτήρια (αερισμός). Σε σχεδιαστικό επίπεδο, οι βασικές αρχές του σχεδιασμού με περιβαλλοντικά κριτήρια είναι ο ηλιασμός και η ηλιοπροστασία, ο θερμική αδράνεια, ο φυσικός εξαερισμός, η αεροπερατότητα αλλά και η ανεμοπροστασία, καθώς και ο φυσικός δροσισμός. Για την επίτευξη όμως των παραπάνω στόχων, είναι απαραίτητο να λάβουμε υπόψη μας κατά το σχεδιασμό το αστικό ανάγλυφο και τα μορφολογικά συστατικά του αστικού ιστού, τις φυσικές ιδιότητες των επιφανειών αλλά και των δομικών στοιχείων που συναντάμε στην πόλη, την ύπαρξη υδάτινων στοιχείων αλλά και τους πόλους πρασίνου, είτε μέσα στην πόλη είτε σχετικά κοντά σε αυτή. Οι εφαρμογές των παραπάνω εξαρτώνται από τις κλιματικές και μικροκλιματικές συνθήκες του τόπου και από τη χρήση και τις λειτουργικές απαιτήσεις των υπαίθριων χώρων. 2. Ηλιασμός και ηλιοπροστασία
Για το Μεσογειακό κλίμα, ο ηλιασμός και η ηλιοπροστασία, είναι οι βασικότεροι και οι πιο ουσιαστικοί, διεποχικοί στόχοι του βιοκλιματικού σχεδιασμού για τους υπαίθριους χώρους. Ηλιασμός: η επιλεκτική έκθεση χώρων στην ηλιακή ακτινοβολία. Ηλιοπροστασία: η ηθελημένη αποφυγή έκθεση χώρων στην ηλιακή ακτινοβολία. Ο ηλιασμός των υπαίθριων χώρων συναρτάται άμεσα με τα μορφολογικά χαρακτηριστικά της πόλης, όπως τον προσανατολισμό των δρόμων, τη διατομή τους αλλά και το ύψος των γύρω κτιρίων. Η πρόσβαση στον ήλιο που έχει ο άνθρωπος είναι συνάρτηση της σχέσης ύψους κτιρίων αλλά και το πλάτος του δρόμου ή γενικότερα το πλάτος του χώρου. Για τον ηλιασμό (επιλεκτική έκθεση χώρων στην ηλιακή ακτινοβολία) ή σκίαση ενός αστικού χώρου, βασικό παράγοντα αποτελεί το γεωγραφικό μήκος και πλάτος του. Για παράδειγμα, για μια πόλη της Σουηδίας, θα επιλεγεί μια στρατηγική σχεδιασμού έτσι ώστε να υπάρχει μέγιστο ποσοστό ηλιασμού καθ’ όλη τη διάρκεια του χρόνου. Στον αντίποδα, για μια πόλη της Ελλάδας, θα επιλεγεί μέγιστο ποσοστό ηλιασμού το χειμώνα και ελάχιστο το καλοκαίρι. Αφού προσδιοριστεί η θέση (πόλη), εξετάζεται η ηλιακή γεωμετρία της περιοχής. Έτσι, προσδιορίζεται η ακριβής κίνηση του ηλίου στον ουράνιο θόλο για όλες τις μέρες του έτους. Επομένως, ο χώρος μπορεί να σχεδιαστεί έτσι ώστε να δέχεται τα κατάλληλα ποσοστά ηλιακής ακτινοβολίας για κάθε εποχή του έτους. Οι ρυθμιστικοί παράγοντες του ηλιασμού είναι ο προσανατολισμός και το πλάτος των δρόμων, το ύψος και η μορφή των οικοδομικών όγκων και η πυκνότητα δόμησης. Πλέον, η εκτίμηση και αξιολόγηση των συνθηκών ακτινοβολίας ενός αστικού χώρου μπορούν να γίνουν με μεγάλη ακρίβεια, λόγω της δημιουργίας τρισδιάστατου ψηφιακού μοντέλου του χώρου, της ύπαρξης ψηφιακών αρχείων με κλιματολογικά δεδομένα και της προσομοίωσης της κίνησης του ηλίου με τη χρήση υπολογιστικών προγραμμάτων. Σε ένα χώρο η ηλιοπροστασία μπορεί να επιτευχθεί τόσο με φυσικά όσο και με τεχνητά μέσα. Με κατάλληλη φύτευση όπως για παράδειγμα φυλλοβόλα δέντρα, για περιοχές τις Ελλάδας, μπορεί να επιτευχθεί ο ηλιασμός το χειμώνα αλλά και η σκίαση το καλοκαίρι. Τεχνητά μέσα σκιασμού αποτελούν οι τέντες, τα πετάσματα, οι πέργκολες αλλά και άλλα τέτοια μέσα ,που διαστασιολογούνται και τοποθετούνται οριζόντια ή κάθετα ανάλογα με τον προσανατολισμό. Οι ιδιότητες που διαθέτουν τα φυτά επιδρούν σημαντικά στο αστικό μικροκλίμα. Οι κυριότερες από αυτές είναι το υψηλό ποσοστό απορρόφησης της ηλιακής ακτινοβολίας και η χαμηλότερη θερμοχωρητικότητα και θερμική αγωγιμότητα σε σχέση με τα δομικά υλικά των κτιρίων και των υπαίθριων χώρων (Γιάννας, 2002). Το αστικό πράσινο δημιουργεί σημαντικό ποσοστό σκίασης στο αστικό περιβάλλον. Το ποσοστό για την ορατή και την υπέρυθρη ακτινοβολία που απορροφάται είναι περίπου 50%, το ποσοστό που αντανακλάται 30% και μόνο το 20% εκπέμπεται (ΚΑΠΕ, 2011). Σημαντική είναι και η επίδραση στις ανεμολογικές συνθήκες, καθώς αύξηση της εδαφοκάλυψης με δέντρα κατά 10%, συνεπάγεται μείωση της ταχύτητας του ανέμου κατά 10-20% (Ανδρέου, 2011). 3. Φυσικές ιδιότητες επιφανειών και δομικών υλικών Οι ιδιότητες που επηρεάζουν τις θερμοκρασίες εξωτερικών επιφανειών και δομικών στοιχείων της πόλης είναι:
− η ανακλαστικότητα και η απορροφητικότητα προς την ηλιακή ακτινοβολία (και για διαφανείς επιφάνειες και η διαπερατότητα) − ο συντελεστής θερμικής εκπομπής − η θερμοχωρητικότητα − η θερμική αντίσταση Ανακλαστικότητα, Απορροφητικότητα και ∆ιαπερατότητα: Ο έλεγχος της ανακλαστικότητας των επιφανειών ανάλογα µε τις κλιματικές συνθήκες και λειτουργικές απαιτήσεις, είναι από τα πιο σημαντικά μέτρα του βιοκλιματικού σχεδιασμού στον αστικό χώρο. Οι περισσότερες εξωτερικές επιφάνειες κτιρίων και υπαίθριων χώρων στις πόλεις είναι χαμηλής ανελαστικότητας, µε τιμές της τάξης των 0.10-0.30 και µέσο όρο 0.15 (Oke 1987). Αυτό σημαίνει ότι, κατά µέσο όρο, το 15% της προσπίπτουσας ηλιακής ακτινοβολίας ανακλάται ενώ το υπόλοιπο 85% απορροφάται από τον ιστό της πόλης. H απορρόφηση ηλιακής ακτινοβολίας από τα δομικά υλικά επηρεάζει σημαντικά τις θεοκρασίες των αστικών κέντρων. Ιδιαίτερα χαμηλή είναι η ανακλαστικότητα του καταστρώματος ασφαλτοστρωμένων δρόμων, που κυμαίνεται από 0.04 για φρεσκοστρωµένη άσφαλτο ως τα 0.12 μετά από χρήση. Τα ανοιχτά χρώματα είναι προτιμότερα, ειδικά σε περιοχές µε υψηλές τιμές του λόγου υ/π, καθότι πέρα από τη μειωμένη απορρόφηση θερμικής ενέργειας ευνοούν και το φυσικό φωτισμό. ∆ώματα: Οι στέγες και τα δώµατα είναι οι πιο εκτεθειμένες επιφάνειες σε µια πόλη. Ο Givoni (Givoni 1994) αναφέρει διάφορες της τάξης των 30-40 βαθμών Κελσίου ανάμεσα στις μέγιστες εξωτερικές θερμοκρασίες μιας άσπρης και μιας μαύρης στέγης (ανακλαστικότητες 0.7 - 0.8 και 0.1 - 0.2 αντίστοιχα). Η διατήρηση των δωμάτων σε χαμηλότερες θερμοκρασίες ωφελεί το µμικροκλίμα της πόλης ενώ παράλληλα μειώνει και το ψυκτικό φορτίο των κτιρίων. Η φύτευση στεγών και δωµάτων συντελεί στο δροσισµό και εξυγίανση των γειτονικών στρωµάτων αέρα συμβάλλοντας στην καλυτέρευση του αστικού µμικροκλίματος. Συντελεστής θερµικής εκπομπής: Στις πόλεις οι δρόµοι και οι περισσότεροι υπαίθριοι χώροι περιβάλλονται από επιφάνειες µε υψηλή ικανότητα θερµικής εκπομπής. Το θετικό είναι ότι µε αυτόν τον τρόπο τα δοµικά στοιχεία της πόλης αποβάλλουν τη θερμότητα που έχουν απορροφήσει και έτσι ψύχονται. Ανάλογα όµως µε την ένταση και τη χρονική διάρκεια της η διαδικασία αυτή µπορεί να έχει αρνητικές επιπτώσεις στις συνθήκες θερµικής άνεσης των υπαίθριων χώρων της πόλης γιατί τους θερμαίνει. Από την άλλη πλευρά, σημαντική µείωση του συντελεστή εκπομπής, δηλαδή της ικανότητας των επιφανειών να αποβάλλουν θερμότητα, οδηγεί σε ανύψωση της επιφανειακής θεοκρασίας. Θερµική αντίσταση και θερµοχωρητικότητα των εξωτερικών τοίχων και ανοιγμάτων των κτιρίων έχουν ρυθμιστικό ρόλο στις ανταλλαγές θερμότητας ανάµεσα στα κτίρια και τους υπαίθριους χώρους. Η θερµική αντίσταση (θερμομόνωση) µμειώνει τις ανταλλαγές θερμότητας µε το περιβάλλον, ουσιαστικά απομονώνοντας το κτίριο από το εξωτερικό περιβάλλον. Η θερμοχωρητικότητα που παρέχει ένα κτίριο στο εσωτερικό του περιορίζει τη θερμοκρασιακή διακύμανση µέσα στο κτίριο. Η θερμοχωρητικότητα των εξωτερικών στρώσεων τοίχων επηρεάζει τις θερμοκρασίες των δρόµων και των ακάλυπτων χώρων.
4. Φυσικός αερισμός και ανεμοπροστασία:
Τα κτίρια λειτουργούν σαν εµπόδια στον ανεµο και µεχρι ενος σηµειου και σαν ανεµοπροστασια για τους εξωτερικούς χώρους. Αποτελεσµα είναι ότι οι ταχύτητες του ανεµου στις πόλεις είναι γενικά µμικρότερες απ' ότι στην ανοικτή ύπαιθρο. Αυτό µμειώνει την διάχυση του θερµικου πλεονάσματος εντείνοντας την αστική θερµικη νησίδα. Έχει επίσης επιπτώσεις και στη διασπορά των ρύπων και κατά συνέπεια και στην ποιότητα του αέρα και τον αερισµο των υπαίθριων χώρων και των κτιρίων. Ο τρόπος κίνησης του αέρα µεσα στην πόλη είναι συνάρτηση της γεωμετρίας του αστικού ιστού. Όπου οι δροµοι είναι παράλληλοι προς την κατεύθυνση του ανέμου η κίνηση του αέρα είναι πιο ελεύθερη. Όσο φαρδύτεροι είναι οι δρόμοι τόσο λιγότερη είναι η αντίσταση στην κίνηση του αέρα. Όταν η κατεύθυνση του ανέμου σχηματίζει οξεία γωνία µε τον δρόμο, η κίνηση μοιράζεται σε δυο, το ένα τμήμα ακολουθεί την κατεύθυνση του δρόμου. Οι ακάλυπτοι χώροι των οικοδομικών τετραγώνων παραμένουν συνήθως έξω από την πνοή του ανέμου. Τα ψηλά κτίρια και η διοχέτευση του αέρα μέσα από τα στενά φαράγγια των δρόμων προκαλούν πολύπλοκες κινήσεις µε δίνες και στροβίλους δημιουργώντας µια σειρά από προβλήματα για τους γύρω χώρους, τα κτίρια και τους διαβάτες. Με δόμηση εν σειρά η ευθυγράμμιση των δρόμων µε την κατεύθυνση του ανέμου επιτυγχάνει τον αποτελεσματικότερο αερισμό. Με πανταχόθεν ελεύθερα κτίρια καλύτερο αποτέλεσμα επιτυγχάνεται όταν ο άνεμος πνέει µε κλίση 45 μοιρών προς την κατεύθυνση του δρόμου. Το κατά πόσο είναι επιθυμητή η µμεταβολή της ταχύτητας ή η ευθυγράμμιση της κατεύθυνσης του ανέμου µε τις αρτηρίες της πόλης εξαρτάται και από άλλους κλιματικούς παράγοντες. Ένα γενικό κριτήριο είναι η ταχύτητα του ανέμου να µην υπερβαίνει τα 5m/s. Πάνω από αυτό το όριο ο άνεμος προκαλεί ενόχληση και πάνω από 10m/s γίνεται δυσάρεστος. Σε ψυχρά κλίματα η ανεµοπροστασία είναι ένας από τους περιβαλλοντικούς στόχους ιδιαίτερα όταν η δόμηση είναι αραιή.
5. Το υγρό στοιχείο ως μέσο δροσισμού: Το νερό διαθέτει πολύ µμεγαλύτερη θερμοχωρητικότητα από τα άλλα δομικά στοιχειά του αστικού ιστού, δυο µε τρεις φορές μεγαλύτερη ακόμη και από τα δομικά υλικά µε τη μεγαλύτερη θερμοχωρητικότητα (πέτρα, μπετόν, τούβλο). Μια μεγάλη μάζα νερού (θάλασσα, ποταμός, λίμνη) λειτούργει σαν σταθεροποιητικό στοιχείο της θερμοκρασίας του αέρα μιας πόλης. Παράλληλα, ο εξατμιστικός δροσισμός είναι σημαντική συμβολή των υδάτινων στοιχείων της πόλης είτε στο γενικότερο αστικό μικροκλίμα είτε τοπικά (σιντριβάνι, τεχνητή λίμνη, άλλα υδάτινα στοιχεία). Με άλλα λόγια το νερό απορροφά σχεδόν όλη την προσπίπτουσα ηλιακή ακτινοβολία και άρα λειτουργεί σαν ηλιοπροστατευτικό στοιχείο στην περιοχή του. Η ακτινοβολία μεγάλου μήκους κύματος επίσης απορροφάται σχεδόν πλήρως από το νερό. Το βράδυ η διάχυση της αποθηκευόμενης ενέργειας αντισταθμίζει την απώλεια θερμότητας μέσω ακτινοβολίας αλλά και υποβοηθά την εξάτμιση που μπορεί να συνεχιστεί όλη τη νύχτα. Έτσι σε αντίθεση µε τα κοινά δομικά υλικά, τα οποία όταν απορροφούν ηλιακή ακτινοβολία θερμαίνονται και εκπέμπουν µε τη σειρά τους θερμότητα λειτουργώντας έτσι σαν θερμάστρες, το νερό λειτουργεί σαν στοιχείο δροσισμού. 6. Το πράσινο στις πόλεις Η επίδραση που έχει το πράσινο στη διαμόρφωση του µμικροκλίματος είναι συνάρτηση των εξής ιδιοτήτων του:
− του υψηλού ποσοστού απορρόφησης της ηλιακής ακτινοβολίας − της χαμηλότερης θερμοχωρητικότητας και θερμικής αγωγιμότητας που έχει σε σύγκριση µε τα δομικά υλικά των κτιρίων και των υπαίθριων χώρων − της µμείωσης της θερμοκρασίας του περιβάλλοντος αέρα μέσω της διαπνοής − της μειωμένης υπέρυθρης ακτινοβολίας που εκπέμπει − της μείωσης της ταχύτητας του ανέμου κοντά στο έδαφος − της κατακράτησης σκόνης και ρυπαντικών από τον περιβάλλοντα αέρα − της ηχοπροστασίας που παρέχει. Η διεθνής βιβλιογραφία αναφέρεται σε πολλά παραδείγματα και εκτιμήσεις της περιβαλλοντικής συμβολής του πράσινου ιδιαίτερα σε σχέση µε την δυνατότητα μείωσης ή κάλυψης του ψυκτικού φορτίου κτιρίων. Σύμφωνα µε στοιχεία από μελέτη του Lawrence Berkeley Laboratory (www.eande.lbl.gov/EE.html#labs) η φύτευση δένδρων αποτελεί οικονομική λύση για την μείωση των ψυκτικών φορτίων των κτιρίων και τον περιορισμό της κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας. Η Αμερικάνικη βιβλιογραφία αναφέρεται σε μείωση της θερμοκρασίας του αέρα μέχρι και κατά 8 βαθμούς ανάμεσα σε φυτεμένες και ξερές περιοχές της πόλης. Η προσθήκη πρασίνου στις εξωτερικές επιφάνειες κτιρίων προσφέρει επιπλέον δυνατότητα ρύθμισης του θερμικού ισοζυγίου προς τα έξω. Η επίδραση όμως του πρασίνου είναι αφενός αισθητή μόνο στην άμεση περιοχή του και αφετέρου χρειάζεται κάποια σημαντική επιφάνεια (π.χ. 2000τµ ή περισσότερο, δηλαδή διαστάσεις μιας πλατείας) για να λειτουργήσει σαν µια όαση. Γ. Παραδείγματα Vertical city project – Future towers
Στο ινδικό κρατίδιο Μαχαράστρα, έχει αρχίσει η πρώτη φάση της κατασκευής του “Amanora - διαμέρισματα της πόλης”. Αυτοί οι «μελλοντικoί πύργοι» σχεδιάστηκαν από το Ρότερνταμ από το αρχιτεκτονικό γραφείο MVRDV και αποτελούνται από μια δομή σχήματος λόφου που το χαρακτηρίζει από όρμος, φαράγγια, σπήλαια, κορυφές κ.α. Παρέχει όλες τις ανέσεις, δημόσιες εγκαταστάσεις, πάρκα και ένα μείγμα κατοίκων που παρουσιάζονται σε κάθε πόλη. Αποτελείται από 1068 διαμερίσματα που κυμαίνονται από στούντιο μέχρι βίλες (42μ²-530μ²). Οι μονάδες αποτελούν μέρος μιας μεγαλύτερης κλίμακας που μετρά 400000 μ, που χωρίζεται σε ένα μεγαλειώδες σύνολο 3500 διαμερισμάτων. Είναι σχεδιασμένο σύμφωνα με τα σύγχρονα ινδικά πρότυπα στέγασης. Κάθε ένας από τους χώρους διαβίωσης είναι εξοπλισμένος με μπαλκόνια και φυσικά αεριζόμενους χώρος.
Το Γραφείο μελετώντας την πόλη και την Ιστορία της δεν θεωρεί τον ποταμό απλά ένα στοιχείο στην Βαγδάτη, αλλά ότι ορίζει τον χαρακτήρα της πόλης από την αρχαιότητα. . Όπως φαίνεται και στα διαγράμματα τα οποία δημοσιεύονται στο Monthly Bulletin, αναφέρονται τα πλεονεκτήματα που προσφέρει το ποτάμι όπως: το ευχάριστο μικροκλίμα, θέα, φύτευση, αλλά και υποδομές για μεταφορές. Σημειώνεται λοιπόν, ότι ≪ο άξονας που ήδη έχει τεθεί από τον ποταμό Τίγρη πρέπει να διατηρηθεί και η μελλοντική πόλη να βασιστεί σε αυτήν≫. (Doxiadis Associates, 1959) Συνεπώς αποφασίζει να επεκτείνει το δίκτυο του ποταμού κατασκευάζοντας ένα κανάλι αρχικά και σε δεύτερη φάση πιθανών και περισσότερα, τα οποία θα μεταφέρουν τα οφέλη του ποταμού και στις καινούριες, ≪υπό μελέτη≫ περιοχές επέκτασης της πόλης. Η τελική πρόταση του Δοξιάδη θα είναι ένα ορθογωνικό Μάστερπλαν το οποίο κρατά σε μεγάλο βαθμό τις υφιστάμενες κύριες οδικές αρτηρίες, διανοίγοντας παράλληλα νέες, σχηματίζοντας ένα ορθογωνικό κυκλοφοριακό σύστημα. Αυτό προσφέρει εύκολη πρόσβαση στην υπόλοιπη χώρα, θέτοντας την πόλη σε ένα ευρύτερο χωροτακτικό δίκτυο.
Δ. Βιβλιογραφία •
Ανδρέου Ε. (2011) Η διερεύνηση των παραγόντων που διαμορφώνουν το μικροκλίμα στα αστικά φαράγγια. Το παράδειγμα παραδοσιακών και νεόδμητων οικισμών της Τήνου, Θεσσαλονίκη: Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών, Διδακτορική διατριβή (Διαθέσιμο: ttp://thesis.ekt.gr/thesisBookReader/id/25242#page/1/mode/2up)
• Γιάννας (2002) Βιοκλιματικά κριτήρια σχεδιασμού στη πόλη, London: Architectural Association Graduate School •
Σιούτας Φ. (2011) Προβλέψεις συγκεντρώσεων ΒΤΕΧ με χρήση εργαλείων πολλαπλής παλινδρόμησης, Θεσσαλονίκη: Τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών,
Διπλωματική Εργασία http://invenio.lib.auth.gr/record/127581/files/sioutas.pdf)
•
(Διαθέσιμο:
Kofoed N. & Gaardsted M. (2004) ‘Considerations of the Wind in Urban Spaces’ at Designing Open Spaces in the Urban Environment – A Bioclimatic Approach, European Union: Rediscovering the Urban Realm and Open Spaces
• Steemers K., Ramos M., Sinou M. (2004) ‘Urban Morphology’ at Designing Open Spaces in the Urban Environment – A Bioclimatic Approach, European Union: Rediscovering the Urban Realm and Open Spaces •
Βarry, R.G. and R.J. Chorley Atmosphere, Weather & Climate Routledge, London, Seventh Edition, 1998.