Μικροκλιματική και βιοκλιματική συμπεριφορά χαρακτηριστικών μικρών υπαίθριων χωρών του αστικού περιβάλλοντος, μετρήσεις και προσομοιώσεις

Abstract

Σκοπός της παρούσας εργασίας, είναι η μικροκλιματική ανάλυση ιδιαίτερων αρχιτεκτονικά χώρων του αστικού περιβάλλοντος, με εσωτερικές αυλές ή αίθρια, που στοχεύουν την βελτιστοποίηση των βιοκλιματικών συνθηκών που διαμορφώνονται. Στα πλαίσια της εργασίας έγινε λοιπόν εκτεταμένη καταγραφή των δεδομένων θερμοκρασίας και σχετικής υγρασίας του αέρα, της ταχύτητας του ανέμου και της μικρού μήκους κύματος ακτινοβολίας, προσπίπτουσας και ανακλώμενης, σε μια εσωτερική αυλή και έναν γειτονικό ακάλυπτο χώρο πολύ μικρής έκτασης στην περιοχή των Πατησίων, καθώς και σε εσωτερική αυλή στην Νέα Σμύρνη. Παράλληλα διεξήχθησαν ημερήσιες μετρήσεις σε υπαίθριους και αίθριους χώρους του Γεωπονικού Πανεπιστημίου Αθηνών. Συνολικά οι μετρήσεις διήρκησαν 2,5 μήνες και πραγματοποιήθηκαν από της 25 Ιουνίου του 2013 μέχρι της 9 Σεπτεμβρίου του ιδίου έτους. Τα δεδομένα χρησιμοποιήθηκαν για την εξαγωγή συμπερασμάτων σχετικά με την μικροκλιματική κατάσταση των χώρων αυτών, ενώ έπειτα χρησιμοποιήθηκαν μικροκλιματικά δεδομένα του έτους 2007 (όπως παρουσιάζονται στην εργασία των Tsiros and Hoffman, 2013) για διεξαχθεί ο έλεγχος αξιοπιστίας του μοντέλου Envi-met στην περιοχή των Πατησίων. Το μοντέλο αυτό, στη συνέχεια χρησιμοποιήθηκε για την εξαγωγή σεναρίων σχετικά με τη βελτίωση των βιοκλιματικών συνθηκών της περιοχής αυτής. Τα αποτελέσματα από τις επί τόπου μετρήσεις έδειξαν ότι οι μικροκλιματικές συνθήκες εξαρτώνται κατά κύριο λόγο από την διαμόρφωση του χώρου και την γεωμετρία του, καθώς ο μικρός ακάλυπτος επηρεάζονταν ελάχιστα από τις μετεωρολογικές συνθήκες, ενώ στους δύο άλλους μεγάλους χώρους διαμορφώνονταν ένα μωσαϊκό θερμομετρικών συνθηκών που επηρεαζόταν από την ύπαρξη της βλάστησης, των κτιρίων καθώς και της κάλυψης του εδάφους. Ο έλεγχος αξιοπιστίας του μοντέλου έδειξε υψηλή συσχέτιση των μετρούμενων και προσομοιούμενων τιμών, με τα σενάρια που διεξήχθησαν να καταδεικνύουν την σημαντικότητα της υψηλής βλάστησης στην θερμική άνεση όπως εκφράζεται μέσω της μέσου ακτινοβόλου θερμοκρασίας (mean radiant temperature), ενώ σύμφωνα με το σενάριο με την χαμηλή βλάστηση, φαίνεται ότι η βλάστηση δεν επηρεάζει την θερμοκρασία του αέρος που διαμορφώνεται σε ένα ύψος πάνω από την επιφάνεια του εδάφους. Παράλληλα, οι δομικές τροποποιήσεις όπως αλλαγή προσανατολισμού της αυλής και μείωση του ύψους κτιρίων, σύμφωνα με τα εξεταζόμενα σενάρια, έδειξαν βελτίωση των μικροκλιματικών και βιοκλιματικών συνθηκών καταδεικνύοντας έτσι ότι τα οφέλη από μία κατάφυτη εσωτερική αυλή αυξάνονται όταν υπάρχει κατάλληλη δόμηση και προσανατολισμός της ευρύτερης περιοχής.

The purpose of this work is the micro-climatic analysis of specific architectural spaces of the urban environment, such as courtyards or atriums, aiming the optimization of bioclimatic conditions. An extensive data recording of temperature and relative humidity, wind speed and shortwave radiation, incident and reflected, were carried out in an inner courtyard and an adjacent small open space in Patissia/Athens and in a backyard in a suburb of Athens (Nea Smyrni). Furthermore, daily measurements were carried out in eight open spaces and atriums of the Agricultural University of Athens. Overall the measurements lasted for 2.5 months from June 25th till September 9th of 2013. These data were used to draw conclusions about the micro-climatic condition of these sites, while microclimatic data of the year 2007 (as presented in the work of Tsiros and Hoffman, 2013) were used to calibrate the Envi-met model. This model is then used for extraction scenarios on improving the bio-climatic conditions of this region. The results from the in-situ measurements showed that the microclimatic conditions are affected primarily of the shape of space and geometry, as well as the small unbuilt space minimally affected by meteorological conditions, while in the two other major areas were formed a mosaic which affected by the existence of vegetation, buildings and soil cover. The calibration of the model showed high correlation between measured and simulated values. The scenarios demonstrate the importance of high vegetation on thermal comfort as expressed through the mean radiant temperature, while according to the scenario with low vegetation, it appears that vegetation does not affect the temperature of air is formed at a height above the ground surface. Meanwhile, structural modifications such as changing orientation of the courtyard and reduce building heights, according to the scenarios showed an improvement of microclimatic and bioclimatic conditions; thus demonstrating that the benefits of a full vegetated inner courtyard increased when there is appropriate geometry and orientation of the region.