Městské tepelné ostrovy
Fenomén městských tepelných ostrovů není novinka. V Austrálii či USA se jedná o téma, které je projednáváno na všech úrovních vlády. I česká architektonická obec si je vědoma teplotních rozdílů mezi venkovem a zastavěnými městskými částmi a snaží se o navržení nových či rekonstruovaných oblastí tak, aby je zmírnila. Velkou roli v tomto boji hrají nové nízkoemisní materiály a « zelená » řešení.
Letecké termální snímky dokazují velké rozdíly mezi teplotou prostředí zastavěného (parkoviště, silnice a další místa, kde jsou použity materiály jako beton a asfalt) a teplotou v oblastech předměstských, či venkovských. Městské tepelné ostrovy vyzařují na termálních fotografiích jasnou červenou, zatímco okolí spíše žlutou až modrou. Teplotní rozdíl mezi městskými tepelnými ostrovy a okolím v aglomeraci s cca jedním milionem obyvatel může přes den činit 3 - 8°C, v noci i 12°C. To navyšuje spotřeby energií na chlazení klimatizacemi, čímž je ovzduší ještě více oteplováno. Dostáváme se do začarovaného kruhu. Architekti, urbanisté, projektanti a některé autority na městských úřadech proto v poslední době usilují o zmírnění efektu městských tepelných ostrovů, nastavují priority, a vytváří strategie za účelem zajištění udržitelné budoucnosti nejen obyvatel měst, ale lidstva jako takového.
Příčiny a důsledky
Vysokoemisními materiály (beton, asfalt) pokrytá území, masivní výstavba budov, nedostatek zelených ploch (parky, stromořadí), povrchy silnic a chodníků z materiálů s nulovou vodopropustností, nevhodně uspořádané město, které vyvolává sníženou rychlost větru v ulicích... To vše jsou apekty, které výrazně navyšují teplotu ve městech a vytváří městské tepelné ostrovy. Na výstavbu silnic i budov jsou používány převážně materiály s nízkou odrazivostí (s nízkým albedem, které je poměrem odraženého elektromagnetického záření ku množství dopadajícího záření). Díky tomu je v nich kumulováno teplo pocházející ze slunce.
Ve městech je samozřejmě kromě tepla slunečního produkováno i teplo « umělé » pocházející z domácností. Neporézní povrchy ve městech nedovolují srážkové vodě vsáknout se do půdy, přispívají k odtoku vod z přívalových dešťů do kanalizací, do řek, a dále do moří. Ubývá tak podzemních vod, vznikají záplavy a v návaznosti na ně také eroze půdy. Dochází ke znečištění vody chemickými látkami (pesticidy, zbytky pohonných hmot). Vyšší teploty zapříčiňují tvorbu přízemního ozonu a proměňují klima na lokální i širší úrovni. Dochází k vlhkostním změnám a narušení ekosystému. Jsou tvořeny tzv. městské kaňony - na komunikacích lemovaných vyšší zástavbou buď vzduch « stojí », nebo se vytváří nežádoucí průvan, či víry zvedající prach a navyšující koncentraci oxidu uhličitého. Městské tepelné ostrovy (anglický termín urban heat islands, zkr. UHI) zhoršují tepelnou pohodu obyvatel. V souvislosti s tím dochází k poškozování termoregulačního systému člověka, které mnohdy vyvolává kardiovaskulární a respirační onemocnění. Sálání UHI dále způsobuje vyšší srážkovost nad městskými oblastmi, častější výskyt mlh, a v zimním období zintenzivňuje přítomnost smogu.
Řešení
Metod, kterými lze ochladit městské tepelné ostrovy je hned několik. První z nich je vysazování zeleně. Výzkumy naznačují, že umisťování zelených ploch (stromy s hustými korunami, živé ploty, keře, tráva) snižuje teplotní rozdíly mezi městem a okolím (venkovem). Mimo to má zeleň estetický potenciál – pozitivně dotváří architektonický ráz města. Zeleň, potažmo parky, napomáhají rozvoji sociálních vztahů v obci a ovlivňují harmonické uspořádání psychiky člověka.
Městskému klimatu ve městě prospívá i výstavba chodníků a silnic z inovativních vodopropustných materiálů. Porézní povrchy, které dovolí prostup jak vodě do půdy, tak často i trávě ven, napomáhají doplňování podzemních vod přímo v místě dešťových srážek. Voda tak neodtéká kanalizací pryč, a je tedy podpořeno vsakování, a co je podstatné, i odpařování vody. Kapalina při vypařování odebírá z okolí teplo, a tedy ochlazuje okolí. Vypařující se voda pak odebírá několikanásobně více tepla z okolí než je tomu v případě výparu jiných kapalin.
Roli hraje také barva a odrazivost materiálu, ze kterého je pochozí vrstva chodníku vyrobena. Chodník lze dláždit klasickým betonem s nátěrem světlé barvy, a nebo lze do betonové směsi přidat pojidlo s vysoce reflexním agregátem. Obojí odráží sluneční záření. Nevýhodou je trvanlivost světlé úpravy chodníku. Povrch totiž pod vlivem pneumatik či mastnoty postupem času tmavne. Reflexní úprava pak může být nežádoucí v extrémně slunných oblastech, jelikož může nebezpečně oslňovat řidiče automobilů.
Efekt městských tepelných ostrovů je prohlubován i nevhodným výběrem materiálu a barvy střešních krytin. Velkým tématem, které jsme v našem časopise již rozebírali, jsou bílé střechy. Trend, který není žádnou novinkou, ale naopak velmi obvyklou realizací v mnoha, především jižanských zemích, je ve střední Evropě doposud podceňován. U nás obvyklé tmavé střechy se přitom při jasné obloze a teplotě okolního vzduchu 37° C ohřejí i na 80° C, zatímco ty bílé na pouhých 44° C. Bílá střecha tak svou schopností odrazit velkou část slunečního záření snižuje náklady na chladicí zařízení o 10 – 15 % (dle konkrétní lokality). To přímo úměrně ovlivňuje okolní klima, úbytek tepelných emisí ze slunce i z domácností (např. teplo produkované klimatizacemi) je citelný. Řešením je např. bílý nátěr z elastomerních materiálů (pružný materiál, např. kaučuk), ale lze využít i bíle natřenou kovovou krytinu. Světlá barva svědčí také fasádám domů. Nejen střechy, ale i obvodové zdi bývají v letních měsících rozpáleny na velmi vysoké teploty.
Esteticky přitažlivé, ale především velmi environmentálně prospěšné, jsou taktéž střechy porostlé zelení. Tzv. zelené střechy regulují přehřívání okolí stejně jako standardní zeleň ve městech, tedy zadržují srážkovou vodu v místě, kde dopadne. Voda se tedy může postupně vypařovat zpět do atmosféry a odebírat teplo z okolí. Dochází tak k ochlazení klimatu, ve kterém je stavba umístěna (ačkoliv zvýšená vlhkost může naopak částečně zapřičiňovat pocitové navýšení teploty). Zelené střechy také objekt izolují, zastiňují, chladí jej, a tedy snižují spotřebu energií vynaložených na provoz chladicích zařízení. Výsledná kvalita zelené střechy se samozřejmě odvíjí od výšky porostu a kvality zeminy, ale také od konkrétního klimatu, ve kterém je objekt umístěn. Například silné a časté deště vylučují využití některých granulovaných zemin apod. Zelené střechy také regulují odtok přebytečné vody pryč, ale neřeší už její dodávku do nedostatkových podzemních vod. Některé výzkumy navíc naznačují, že voda odtékající ze zelených střech do povrchových vod může být znečištěna dusíkem a fosforem pocházejících z použitého substrátu.
Střechy nebo obvodový plášť budov je možné také tzv. adiabaticky chladit (tzn. bez vnějšího přispění energie). Jedná se o jednoduchý odpařovací systém s účelem ochlazení vzduchu. Město lze chladit také za pomocí přirozeného větru, to pokud jsou budovy vhodně uspořádány (opak městských kaňonů). UHI efekt je všeobecně snižován použitím materiálu s vysokou odrazivostí. Ochlazení je dosažitelné i jednoduchým stíněním budov stromy, příp. umělými konstrukcemi. Efekt městských tepelných ostrovů je nižší také v oblastech, kde jsou přítomné vnitrozemské vodní útvary. Řeky a jezera ve městech dodávají do prostoru čerstvý vzduch, oddělují jednotlivá tepelná pole, a celkově snižují veškeré tepelné sálání v místě.
Téma: Letní přehřívání budov
V oblasti potlačování UHI hrají svou roli také automobily světlé barvy. Světlá, například stříbrná auta mohou odrazit až 60 % dopadajícího slunečního záření, zatímco ta černá pouhých 5 %. V interiérech aut tak není třeba nijak značně klimatizovat, a do ovzduší uniká méně tepelných emisí. Kapota auta není slunečním zářením přehřívána, a tak nesálá teplo ani dále do okolí.
Závěr
Každá obec disponuje jinými podmínkami, v moderním urbanistickém plánování bychom se měli držet pořekadla « nic se nesmí přehánět ». Základem je pracovat se všemi výše zmiňovanými řešeními, které jsou prostorem umožněny, a kombinovat nízkoemisivní materiály (vysokoreflexní, světlých barev) s návrhy pracujícími na principu spotřeby výparného tepla (zeleň, propustné materiály).
Prozatím je efekt městských tepelných ostrovů v České Republice i přes jeho prokazatelnost často podceňován či ignorován. Výjimky však potvrzují pravidlo, zmínit je možné například mezinárodní konferenci Adaptace měst na změnu klimatu, která byla v letošním září pořádána Statutárním městem Ostrava. Projednávány byly především příkladová « zelená města » jako je Lublaň, Essen a Vídeň.
Související články
- Důvod pro bílé střechy: šetření peněz, chladnější léto
- Vodopropustný beton (pervious concrete)
- Beton se samoregeneračními schopnostmi
