Hogyan csökkenthető a városi hőszigethatás? – Természetalapú és építészeti megoldások

Bevezetés

A világ népességének városokban élő aránya folyamatosan növekszik. Az ENSZ előrejelzése szerint 2030-ra a városi lakosság száma eléri az 5,06 milliárd főt, ami a globális népesség 60%-át jelenti. Továbbá, 2050-re ez az arány várhatóan 68%-ra emelkedik.

Az urbanizáció és iparosodás következtében a 21. században a városi hőszigetek (urban heat island) komoly problémává váltak az urbanizáció és iparosodás következtében. A fő okok közé tartozik a városi épületek által elnyelt és visszasugárzott napenergia, valamint az emberi tevékenységekből származó hő. Ezek együttesen a városi területek hőmérsékletének emelkedéséhez vezetnek a környező vidékhez képest. Számos módszert, modellt és vizsgálati eszközt alkalmaztak ennek a jelenségnek a tanulmányozására.

A városi hőszigethatás mérséklésének egyik alapvető stratégiája a természetalapú megoldások (Nature-Based Solutions, NBS) alkalmazása, amelyek a természetes ökoszisztémákra és folyamataikra építenek a környezeti és társadalmi kihívások kezelésére. Az NBS keretében a zöld infrastruktúra, például a városi zöldterületek, zöldtetők, zöldfalak és fásított utcák létrehozása kiemelten fontos szerepet játszik.

A mikroklimatikus viszonyok javításában az evapotranszspiráció kulcsszerepet tölt be, amely révén a növényzet csökkenti a környezet hőmérsékletét és növeli a komfortérzetet. Az NBS nemcsak a hőszigethatás mérséklésében, hanem a fenntartható városi fejlődésben is fontos szerepet játszik, mivel javítja a levegő minőségét, növeli a biodiverzitást és elősegíti a klímaadaptációt. A kutatások többsége a hőszigethatás növekvő tendenciáját mutatja, amely elsősorban a csökkenő növényborítottsággal és a földhasználati változásokkal áll összefüggésben.

A kültéri komfortelemzés egy olyan építészeti és mérnöki tervezési folyamat, amelynek célja, hogy a kültéri terek (pl. parkok, teraszok, közterek) hőkomfortja, szélviszonyai, árnyékolása és egyéb környezeti tényezői megfelelőek legyenek a használók számára. Ez az elemzés különösen fontos a klímaváltozás, és az egyre gyakoribb szélsőséges időjárási viszonyok miatt is.

Kapcsolódó szakpolitikák

A kültéri komfort számos szakpolitikához kapcsolódik, amelyek célja a városi hőszigethatás csökkentése, a zöldinfrastruktúra fejlesztése és a fenntartható városfejlesztés elősegítése. Mind az EU-s, mind a magyar szakpolitikák középpontjában áll az élhetőbb és klímaadaptált városi terek kialakítása, ami hozzájárul a lakosság egészségének, életminőségének és komfortérzetének javításához.

1. Európai Uniós szakpolitikák
   • Európai Zöld Megállapodás (European Green Deal) – klímasemlegesség elérése 2050-re.
   • Fit for 55 csomag – 55%-os kibocsátáscsökkentési cél 2030-ig.
   • Urban Agenda for the EU (Városfejlesztési Menetrend)
   • EU Biodiverzitás Stratégia 2030-ig
   • Helyreállítási és Ellenállóképességi Eszköz (RRF)
2. Magyarországi szakpolitikák
   • Nemzeti Éghajlatváltozási Stratégia (NÉS-2, 2020-2030)
   • Nemzeti Energia- és Klímaterv (NEKT)
   • Budapesti Klímastratégia (SECAP)
   • Országos Településrendezési és Építési Követelmények (OTÉK) – árnyékolási és zöldfelületi előírások.
   • Levegőminőségi terv
3. Kapcsolódó tematikus stratégiák és kezdeményezések
   • Zöldinfrastruktúra fejlesztési tervek
   • Helyi klímaadaptációs programok
   • Fenntartható városfejlesztési stratégiák

Kültéri komfort fogalma

A kültéri komfort azt jelenti, hogy egy tér hőmérséklete, szélviszonyai, páratartalma és árnyékolása megfelelő az emberek számára. Fő tényezői közé tartozik a kellemes hőmérséklet, a megfelelő szélmozgás, az elviselhető páratartalom, a napvédelem, valamint a burkolatok és anyagok hővezetése. Például egy árnyék nélküli betonburkolatú tér nyáron akár 10-15°C-kal melegebb lehet, míg egy fásított környezet hűvösebb érzetet nyújt. Magas épületek között pedig kellemetlen huzat alakulhat ki.

Az ASHRAE szerint a termikus komfort egy mentális állapot, amelyben az ember elégedett a környezeti hőmérséklettel. Bár ez szubjektív, léteznek objektív mérési módszerek, például a PMV (Predicted Mean Vote) és PPD (Predicted Percentage of Dissatisfied) indexek, amelyek előre jelzik az emberek hőérzetét.

• PMV (-3 és +3 között) segít megállapítani, hogy egy adott környezet túl meleg, hideg vagy komfortos.
• PPD megmutatja, hogy az adott hőkomfort környezetben az emberek hány százaléka érzi magát kényelmetlenül.

A cél mindig PMV ≈ 0 és PPD ≤ 10%, hogy az emberek többsége komfortosan érezze magát.

Példa 1 – Konferencia terem

Egy konferenciateremben 22°C a hőmérséklet, a páratartalom 50%, és van egy kis légmozgás.

• PMV = 0, ami az ideális komfortzóna.
• PPD = 5%, azaz az emberek csupán 5%-a érzi magát kényelmetlenül, ami elfogadható szint.

Példa 2 – Nyári kávézó teraszán

Egy kávézó utcai teraszán 35°C van, nincs árnyékolás, és a légmozgás minimális.

• PMV = +3, vagyis a legtöbben túl melegnek érzik a környezetet.
• PPD = 90%, azaz az emberek 90%-a elégedetlen, ezért a vendégek többsége elhagyja a teraszt.

A kültéri komfort vizsgálata több tudományterület metszéspontjában helyezkedik el, mivel különböző szakterületek eltérő megközelítései egészítik ki egymást. Egyrészt a fiziológia, pszicho-biológia és viselkedési ökológia a természettudományok szemszögéből vizsgálja a jelenséget. Másrészt mérnökök, klimatológusok, bio-meteorológusok, geográfusok és építészek a fizikai környezet és az emberi test közötti kölcsönhatásokra összpontosítanak.

Kutatások szerint a mikro-klimatikus tényezők és a szubjektív hőérzet között gyenge összefüggés van, így az akklimatizáció, viselkedés és pszichológiai tényezők is kulcsszerepet játszanak. Korábbi tapasztalatok, személyes kontroll és környezeti ingerek egyaránt befolyásolják, hogy egy tér mennyire komfortos az emberek számára.

A bioklimatikus diagram, amelyet Victor Olgyay az 1960-as években fejlesztett ki, segít az építészeknek és várostervezőknek a komfortos épületek és szabadtéri terek kialakításában, figyelembe véve az éghajlati tényezőket. Az eszköz az emberi hőkomfortot vizsgálja különböző időjárási körülmények között, és passzív tervezési megoldásokat ajánl, például természetes szellőzést vagy árnyékolást.

A diagram x tengelyén a levegő hőmérséklete (°C), y tengelyén pedig a relatív páratartalom (%) található, és a komfortzónán kívüli területeken Olgyay különböző beavatkozási lehetőségeket ajánl a komfortérzet javítására. Manapság digitális változatok és számítógépes szimulációk is segítik a bioklimatikus tervezést, lehetővé téve az adatok pontosabb elemzését és a klímaadaptált építészeti megoldások hatékonyabb alkalmazását.

A kültéri komfortelemzés lépései

1. Mikroklíma és helyszíni adottságok vizsgálata

   • Nap és árnyék elemzése (hol és mikor süt leginkább a nap?)
   • Szélirányok és szélsebesség modellezése
   • Hőmérsékleti viszonyok mérése vagy szimulációja
   • Levegőminőség vizsgálata (pl. szennyeződések, pollen)

2. Termikus komfort számítása (PET, UTCI, WBGT indexek)

   • PET (Physiological Equivalent Temperature): Az emberi test hőháztartását figyelembe vevő hőmérsékletmodell.
   • UTCI (Universal Thermal Climate Index): Egy globálisan elfogadott index, amely figyelembe veszi a szél, sugárzás és páratartalom hatásait is.
   • WBGT (Wet Bulb Globe Temperature): Főként extrém hőstressz mérésére szolgál, például sporteseményeknél vagy munkahelyi kockázatelemzésnél.
   • Egy UTCI számítás kimutathatja, hogy egy városi park nyáron kellemesebb mikroklímát biztosít, mint egy betonozott tér.

3. Szimulációk és digitális modellezés

   • CFD (Computational Fluid Dynamics): A széláramlás és hőmozgás modellezése
   • Nap- és árnyékmodellek (pl. Grasshopper, Ladybug, ENVI-met szoftverekkel)
   • Hősziget-hatás elemzése (hol alakulnak ki túlmelegedési zónák?)
   • Egy 3D árnyékolási szimuláció megmutathatja, hogy egy tér délután mennyire van kitéve a napsugárzásnak, és hol lenne szükség több növényzetre vagy árnyékolásra.

Kellemes kültéri terek tervezése

1. Árnyékolás és növényzet
   • Fák és zöldtetők a természetes árnyékolás és párologtatás érdekében
   • Pergolák és árnyékoló szerkezetek
   • Térburkolat világos színű anyagokból, hogy kevesebb hőt nyeljen el
   • Egy parkban a lombos fák csökkenthetik a környezeti hőmérsékletet akár 5-8°C-kal
2. Szélvédelem és légmozgás irányítása
   • Szélcsatornák elkerülése magas épületek között
   • Térelválasztó falak vagy zöld növényzet a túl erős szél ellen
   • Vízfelületek használata, amelyek párologtatással hűtik a levegőt
   • Egy vízfelület közelében akár 2-3°C-kal hűvösebb lehet a levegő a párolgás miatt
3. Burkolatok és anyaghasználat
   • Hideg burkolatok alkalmazása, amelyek kevésbé forrósodnak fel
   • Zöldtetők és zöldhomlokzatok a természetes hőszabályozás érdekében
   • Vízáteresztő burkolatok, hogy csökkentsék a felszíni hőmérsékletet
   • Egy sötét színű betonburkolat nyáron akár 60°C-ra is felmelegedhet

Előnyök/Hátrányok

Előnyök

1. Hőmérséklet-csökkentés és jobb mikroklíma

   • Zöldfelületek, vízfelületek és árnyékolás révén hűvösebb városi környezet.

2. Energiafogyasztás csökkentése

   • Kevesebb hőterhelés → alacsonyabb hűtési igény.
   • Hőreflektív tetők és burkolatok csökkentik a klímaberendezések használatát.
   • Hőreflektív tetők akár 15-30%-kal csökkenthetik az energiafogyasztást.

3. Egészségügyi és komfortjavulás

   • Csökken a hőstressz és a légszennyezettség.

4. Fenntartható és esztétikus városi környezet

   • Zöldtetők és zöldfalak hűtik és szebbé teszik a várost, növelik a rekreációs lehetőségeket és az életminőséget.

5. Ingatlanérték növekedése

   • Élhetőbb városrészek → magasabb ingatlanárak.

Hátrányok

1. Magas kezdeti költségek

   • A zöldtetők, vízfelületek és energiahatékony megoldások drágák lehetnek.
   • Egy zöldtető telepítése 20-40%-kal drágább, mint egy hagyományos tető.

2. Karbantartási igény

   • A növényzet és a vízfelületek folyamatos gondozást igényelnek. Példa: Egy zöldfal öntözőrendszer nélkül kiszáradhat és esztétikailag romolhat.
   • Helyigény és tervezési kihívások Sűrűn beépített városi területeken nehéz zöldfelületeket telepíteni. Példa: Belvárosokban korlátozott a természetes szellőzés és árnyékolás lehetősége.

3. Éghajlati és időjárási korlátok

   • Hideg, száraz klímákban a növényzet fenntartása nehézkes. Példa: Száraz éghajlatú városokban (pl. Dubai) a zöld infrastruktúra jelentős vízfogyasztást igényel.

4. Időigényes bevezetés

   • A városi klímaadaptáció hosszú távú tervezést és szabályozási változtatásokat igényel.

Ajánlás

Az Equinox Iroda elkötelezett a fenntartható és élhető városi környezet kialakítása mellett. A kültéri komfortelemzéskulcsszerepet játszik abban, hogy a városokban élők számára kellemes, jól használható köztereket hozzunk létre, amelyek hozzájárulnak a hőszigethatás csökkentéséhez, az energiahatékonyság növeléséhez és az életminőség javításához.

Miért fontos a kültéri komfortelemzés?

• Hőszabályozás és mikroklíma javítás → Az árnyékolás, zöldfelületek és vízfelületek optimális elhelyezése csökkenti a túlmelegedést és biztosítja a megfelelő légmozgást.
• Fenntartható várostervezés → Az intelligens anyaghasználat és építészeti megoldások hozzájárulnak az energiafogyasztás csökkentéséhez és a környezeti hatások mérsékléséhez.
• Lakossági komfort és egészség → A jól megtervezett közterek csökkentik a hőstresszt, javítják a levegő minőségét, és elősegítik a közösségi terek aktív használatát.

Az Equinox modern szimulációs és elemzési módszerekkel segíti ügyfeleit abban, hogy építészeti és várostervezési projektjeik megfeleljenek a klímaváltozás kihívásainak, miközben kényelmes és fenntartható környezetet biztosítanak az emberek számára.

Ajánlatkéréshez szükséges információk

Ahhoz, hogy a lehető legpontosabb ajánlatot készíthessük az Ön projektjére, kérjük, adja meg az alábbi adatokat:

• Projekt típusa: Épületfejlesztés, városi tér, ipari létesítmény, napelemes rendszer stb.
• Helyszín: Település, terület jellemzői, klimatikus adottságok.
• Kültéri komfort céljai: Hőszabályozás, árnyékolás, légmozgás optimalizálása.
• Építészeti és műszaki adatok: Tervezett épületek, anyaghasználat, meglévő infrastruktúra.
• Fenntarthatósági elvárások: Megújuló energiaforrások, zöldfelületek, vízfelületek stb.
• Költségkeret és ütemezés: Megvalósítás tervezett időtartama és költségkerete.
• Egyéb speciális igények: Okos technológiák, adaptív árnyékolás, urbanisztikai szempontok

Keressen minket bizalommal, és dolgozzunk együtt az Ön kültéri komfortját növelő, fenntartható és energiahatékony megoldások kialakításán!

Hivatkozott és további szakirodalom

Könyvek

1. Oke, T. R., Mills, G., Christen, A., & Voogt, J. A. (2017). Urban Climates. Cambridge University Press.
2. Olgyay, V., Olgyay, A., Lyndon, D., Olgyay, V. W., Reynolds, J., and Yeang, K. (1963). Design with climate: bioclimatic approach to architectural regionalism (Vol. 26). Princeton, NJ: Princeton University Press.

Tudományos cikkek

1. Santamouris, M. (2020). Cooling the Cities: A Review of Reflective and Green Roof Mitigation Technologies to Fight Heat Island and Improve Comfort in Urban Environments. Solar Energy, 103, 682-703.
2. Fadhil, R., Mohamed Irfeey, M., & Yamaguchi, M. (2023). The Role of Urban Green Infrastructure in Mitigating Urban Heat Island Effects. Environmental Research and Climate Change Journal, 15(2), 203-218.
3. United Nations. (2022). World Urbanization Prospects: The 2022 Revision. United Nations, Department of Economic and Social Affairs, Population Division.

Szabályozások

• Európai Bizottság. (2019). The European Green Deal. European Commission. Forrás: https://ec.europa.eu

• Európai Bizottság. (2021). Fit for 55 Package – Delivering the EU’s 2030 Climate Target on the way to climate neutrality. European Commission. Forrás: https://ec.europa.eu/clima/policies/fit-for-55

• European Commission. (2016). Urban Agenda for the EU. Forrás: https://ec.europa.eu/futurium/en/urban-agenda

• European Commission. (2020). EU Biodiversity Strategy for 2030 – Bringing nature back into our lives. Forrás:https://ec.europa.eu/environment/strategy/biodiversity-strategy-2030_en

• European Council. (2020). Recovery and Resilience Facility (RRF). Forrás:https://www.consilium.europa.eu/en/policies/eu-recovery-plan/

• Innovációs és Technológiai Minisztérium. (2020). Nemzeti Éghajlatváltozási Stratégia 2020-2030 (NÉS-2). Budapest. Forrás: https://kormany.hu/dokumentumtar

• Magyarország Kormánya. (2019). Nemzeti Energia- és Klímaterv (NEKT). Budapest. Forrás:https://ec.europa.eu/energy

• Fővárosi Önkormányzat. (2021). Budapesti Klímastratégia (SECAP). Forrás: https://budapest.hu

• Magyar Közlöny. (2022). Országos Településrendezési és Építési Követelmények (OTÉK). Budapest: Kormányrendelet. Forrás: https://njt.hu

• Levegő Munkacsoport. (2020). Levegőminőségi terv és intézkedések Magyarországon. Forrás: https://levego.hu

• European Environment Agency. (2021). Green Infrastructure Development in Europe. Forrás:https://www.eea.europa.eu

• Fővárosi Önkormányzat. (2022). Helyi Klímaadaptációs Programok Budapesten. Forrás: https://budapest.hu

• UN-Habitat. (2021). Sustainable Urban Development Strategies. Forrás: https://unhabitat.org