Αστική Μορφή και Περιβαλλοντική Απόδοση Σύγχρονων Πόλεων
Αντιμετωπίζοντας την πρόκληση των πιο βιώσιμων αστικών περιβαλλόντων, η πυκνότητα της ανάπτυξης εξακολουθεί να είναι ένα κρίσιμο και συζητούμενο θέμα, για τις αμφιλεγόμενες οικονομικές, κοινωνικές και περιβαλλοντικές συνέπειές της.
Στην πραγματικότητα, οι αστικές περιοχές φιλοξενούν ήδη περισσότερο από το ήμισυ του παγκόσμιου πληθυσμού, έχοντας ξεπεράσει αυτό το σημαντικό όριο από το 2008 (στοιχεία της Παγκόσμιας Τράπεζας). Με την πραγματική τάση ανάπτυξης, το ποσοστό αυτό προβλέπεται να φτάσει το 70% μόνο μέχρι το 2050. Οι πόλεις είναι το επίκεντρο της παγκόσμιας οικονομίας, αλλά και η κύρια αιτία των τρεχόντων περιβαλλοντικών και ενεργειακών ζητημάτων. Οι υπερβολικές εκπομπές θερμοκηπίου που ευθύνονται για την παγκόσμια κλιματική αλλαγή παράγονται πράγματι σε μεγάλο βαθμό σε αστικές περιοχές, όπου πραγματοποιείται το μεγαλύτερο μέρος της κατανάλωσης ενέργειας, λόγω των μεταφορών και των ενεργειακών αναγκών των κτιρίων.
Οι πόλεις είναι επομένως πολύπλοκα φυσικά συστήματα, των οποίων η λειτουργία επηρεάζει φαινόμενα μεγάλης κλίμακας, όπως η παγκόσμια κλιματική αλλαγή και φαινόμενα τοπικής κλίμακας, όπως το αστικό μικροκλίμα και η υγεία και η ποιότητα ζωής των πολιτών σε κτίρια και αστικούς χώρους. Αυτή η συνθήκη τοποθετεί τις πόλεις στην καρδιά του περιβαλλοντικού ζητήματος. Από τη μία πλευρά, οι αστικές περιοχές έχουν τεράστια περιβαλλοντικά αποτυπώματα και είναι επίσης το πιο ευάλωτο μέρος στις επιπτώσεις της κλιματικής αλλαγής. Από την άλλη πλευρά, θα μπορούσαν να προσφέρουν πολλαπλές ευκαιρίες για να μειώσουν σημαντικά τον τρέχοντα ρυθμό εκπομπών άνθρακα σε παγκόσμιο επίπεδο, προωθώντας μοντέλα αστικής ανάπτυξης με λιγότερους πόρους.
Βασική μεταβλητή της περιβαλλοντικής συμπεριφοράς των αστικών περιοχών είναι η πυκνότητα και η μορφολογία της αστικής δομής. Το φυσικό σχήμα των πόλεων έχει άμεσες και έμμεσες επιπτώσεις στην ενεργειακή συμπεριφορά των δομημένων περιβαλλόντων επειδή επηρεάζει τις καταναλώσεις για μεταφορά και τις ενεργειακές ανάγκες των κτιρίων. Η πυκνότητα των κτιρίων συμβάλλει επίσης στις τοπικές κλιματικές αλλαγές, όπως το λεγόμενο φαινόμενο «Αστική θερμική νησίδα», το οποίο είναι μια αύξηση της θερμοκρασίας των πόλεων σε σύγκριση με τα αγροτικά περιβάλλοντα.
Στους πολλούς κλάδους που εμπλέκονται στη μελέτη του δομημένου περιβάλλοντος, η έννοια της αστικής «πυκνότητας» και της «συμπαγούς» έχουν δείξει έτσι τη δυνατότητα χρήσης ως δείκτη βιωσιμότητας. Ωστόσο, οι έννοιες της «πυκνότητας» και της «συμπαγούς πόλης» είναι επίσης μάλλον διφορούμενες, καθώς μπορεί να έχουν ποσοτική ή ποιοτική σημασία ανάλογα με τον στόχο και το πεδίο της ανάλυσης, που μπορεί να είναι η κοινωνική σφαίρα, η αντίληψη των πολιτών και ευημερία ή την ενεργειακή και περιβαλλοντική απόδοση του συστήματος.
Αυτή η μελέτη παρέχει μια ποσοτική ανάλυση του αντίκτυπου της αστικής συμπαγούς πυκνότητας στην ενεργειακή απόδοση των κτιρίων στο μεσογειακό πλαίσιο. Η έρευνα αναπτύχθηκε ως μέρος μιας κοινής διδακτορικής διατριβής. πρόγραμμα μεταξύ του «SOS Urban_Lab» στο Πανεπιστήμιο Sapienza της Ρώμης, Ιταλία, και της ερευνητικής ομάδας «Architecture Energy and Environment» στη Σχολή Αρχιτεκτονικής της Βαρκελώνης, Ισπανία. Οι δύο ομάδες πραγματοποίησαν πολλές ερευνητικές δραστηριότητες με στόχο την ενίσχυση μιας ολοκληρωμένης και πολυεπιστημονικής γνώσης στην πρακτική του πολεοδομικού σχεδιασμού και του σχεδιασμού κτιρίων, παρέχοντας σε υπεύθυνους χάραξης πολιτικής, επαγγελματίες και φοιτητές επαρκή εργαλεία ανάλυσης για την κατανόηση των περίπλοκων περιβαλλοντικών φαινομένων που λαμβάνουν χώρα στην πόλη. περιοχές.
Αστική συμπαγής και ενεργειακή απόδοση κτιρίου στο μεσογειακό κλίμα
Η αστική συμπίεση έχει αντισταθμιστικά αποτελέσματα στην ενεργειακή απόδοση των κτιρίων σε αστικά περιβάλλοντα. Οι συμπαγείς αστικές δομές ενισχύουν την ένταση της λεγόμενης αστικής θερμικής νησίδας (UHI), προκαλώντας σημαντική αύξηση της θερμοκρασίας του αέρα στις αστικές περιοχές. Ωστόσο, η αστική συμπαγής στάθμη καθορίζει τη μείωση της άμεσης ηλιακής ακτινοβολίας στις προσόψεις των κτιρίων. Αυτά τα φαινόμενα έχουν αντίθετα αποτελέσματα στην ενεργειακή απόδοση των κτιρίων σε εύκρατα κλίματα, όπου οι απαιτήσεις θέρμανσης και ψύξης είναι εξίσου σημαντικές. Η παρουσία του UHI συμβάλλει στη μείωση της ζήτησης θέρμανσης των κτιρίων, αλλά είναι πολύ επιζήμια για την ψύξη. Από την άλλη πλευρά, η μείωση της άμεσης ηλιακής ακτινοβολίας επιτρέπει στα κτίρια να διατηρούν άνετες θερμοκρασίες κατά τη θερινή περίοδο χωρίς την ανάγκη μηχανικής ψύξης, αλλά συνεπάγεται και μεγαλύτερη ζήτηση ενέργειας κατά τη χειμερινή περίοδο. Επομένως, ο συνολικός αντίκτυπος της αστικής πυκνότητας στην ενεργειακή απόδοση των κτιρίων πρέπει να αναλυθεί λαμβάνοντας υπόψη και τις δύο επιπτώσεις.
Αυτή η μελέτη δείχνει τη μεταβλητότητα της ενεργειακής απόδοσης των κτιρίων σε ένα μεσογειακό αστικό πλαίσιο, λαμβάνοντας υπόψη ένα δείγμα αστικών υφών της Ρώμης (Ιταλία) και της Βαρκελώνης (Ισπανία) ως περιπτώσεις μελέτης. Οι υφές αντιπροσωπεύουν το τυπικό εύρος αστικής συμπαγείας των μεσογειακών αστικών περιοχών. Η ενεργειακή ζήτηση ενός δοκιμαστικού διαμερίσματος υπολογίστηκε υπό τις αντίστοιχες μεταβαλλόμενες συνθήκες της έντασης UHI και της ηλιακής ακτινοβολίας των διαφορετικών αστικών δομών.
Η πυκνότητα των υφών μετρήθηκε χρησιμοποιώντας τον δείκτη «Site Coverage Ratio», που δίνεται από την αναλογία του αποτυπώματος του κτιρίου προς τη συνολική επιφάνεια του χώρου. Η μεταβλητότητα της έντασης UHI ανάλογα με τη συμπαγή κτίρια στις περιοχές του δείγματος αναλύθηκε με το κλιματικό μοντέλο «Urban Weather Generator», ενώ η δυναμική θερμική προσομοίωση των κτιρίων πραγματοποιήθηκε με τη χρήση του λογισμικού Design Builder.
Η ενεργειακή ζήτηση του διαμερίσματος δοκιμής υπολογίστηκε λαμβάνοντας υπόψη την ηλιακή απόφραξη που προσδιορίζεται από τη γεωμετρία των διαφορετικών αστικών υφών και την αντίστοιχη ένταση UHI. Τα προκύπτοντα ενεργειακά φορτία έχουν αναλυθεί σε σχέση με τους λόγους κάλυψης της τοποθεσίας των διαφορετικών αστικών υφών.
Τα αποτελέσματα δείχνουν διαφορετικές σχέσεις μεταξύ της ζήτησης θέρμανσης, της ζήτησης ψύξης και της συμπαγούς αστικής υφής. Το ψυκτικό φορτίο έχει αρνητική γραμμική συσχέτιση με την αναλογία κάλυψης τοποθεσίας της αστικής υφής, πράγμα που σημαίνει ότι οι συμπαγείς αστικές διατάξεις συμβάλλουν στη μείωση της ζήτησης ψύξης σε ένα μεσογειακό αστικό περιβάλλον, παρά το φαινόμενο UHI. Αντίθετα, η ζήτηση θέρμανσης δείχνει μια μη γραμμική συσχέτιση με τη συμπαγή υφή. η ζήτηση θέρμανσης μειώνεται όταν η αστική πυκνότητα αυξάνεται πέρα από μια τιμή κατωφλίου της αναλογίας κάλυψης της τοποθεσίας. Αυτό σημαίνει ότι οι συμπαγείς αστικές υφές βελτιώνουν την απόδοση θέρμανσης των κτιρίων χάρη στην ευεργετική επίδραση της ισχυρής έντασης UHI, παρά τη μείωση των ηλιακών κερδών.
Αυτή η μελέτη υπογραμμίζει έτσι ότι οι συμπαγείς αστικές κατασκευές μπορούν να βοηθήσουν στη βελτίωση της ενεργειακής απόδοσης των κτιρίων καθ' όλη τη διάρκεια του έτους σε ένα μεσογειακό πλαίσιο. Αυτό σημαίνει επίσης ότι ο πυκνός ιστορικός ιστός πολλών κέντρων πόλεων σε αυτήν την περιοχή είναι πιθανό να είναι πιο ενεργειακά αποδοτικός από τα πιο αραιά και λιγότερο πυκνά αστικά πρότυπα, τυπικά για πιο πρόσφατες αστικές εξελίξεις. Η ποσοτική σχέση που προσδιορίστηκε μεταξύ συμπαγούς και ενεργειακής απόδοσης θα μπορούσε να βοηθήσει τους πολεοδόμους και τους υπεύθυνους λήψης αποφάσεων για την ταχεία αναγνώριση των ενεργειακών τρωτών σημείων στις αστικές περιοχές και την εφαρμογή αποτελεσματικών στρατηγικών μετασκευής σε αστική κλίμακα.
Αυτή η μελέτη, Επιπτώσεις της αστικής συμπαγείας στην ενεργειακή απόδοση των κτιρίων στο μεσογειακό κλίμα δημοσιεύτηκε πρόσφατα στο περιοδικό Energy Procedia .
