Mestské tepelné ostrovy

Letecké termálne zámery dokazujú veľké rozdiely medzi teplotou prostredia zastavaného miesta (parkoviská, cesty a ďalšie), kde sú použité materiály ako betón, asfalt a teplotou v predmestských či vidieckych oblastiach. Mestské tepelné ostrovy vyžarujú na termálnych fotografiách jasnú červenú, kým okolie skôr žltú až modrú. Teplotný rozdiel medzi mestskými tepelnými ostrovmi a okolím v aglomerácii s cca jedným miliónom obyvateľov môže cez deň predstavovať 3 - 8°C, v noci aj 12°C. To navyšuje spotreby energií na chladenie klimatizáciami, čím je ovzdušie ešte viac otepľované. Dostávame sa do začarovaného kruhu. Architekti, urbanisti, projektanti a niektoré autority na mestských úradoch preto v poslednej dobe usilujú o zmiernenie efektu mestských tepelných ostrovov, nastavujú priority a vytvárajú stratégie za účelom zabezpečenia udržateľnej budúcnosti nielen obyvateľov miesť, ale aj ľudstva ako takého.

Vodopriepustný betón na chodníkoch v parku v spojení s jazierkami, je jedným z efektívnych prostriedkov znižovania efektu mestského ostrova. (Zdroj: ZAPA betón, a. s.)

Príčiny a následky

Vysokoemisívne materiály (betón, asfalt) pokryté územia, masívna výstavba budov, nedostatok zelených plôch (parky, stromoradia), povrchy ciest a chodníkov z materiálov s nulovou vodopriepustnosťou, nevhodne usporiadané mesto, ktoré vyvoláva zníženú rýchlosť vetra v uliciach...To všetko sú aspekty, ktoré výrazne navyšujú teplotu v mestách a vytvárajú mestské tepelné ostrovy. Na výstavbu ciest aj budov sú používané prevažne materiály s nízkou odrazivosťou (s nízkym albedom, ktorý je pomerom odrazeného elektromagnetického žiarenia k množstvu dopadajúceho žiarenia. Vďaka tomu je v nich kumulované teplo pochádzajúce zo Slnka. V mestách je samozrejme okrem slnečného tepla produkované aj teplo « umelé » pochádzajúce z domácností.

Neporézne povrchy v mestách nedovoľujú zrážkovej vode vsiaknuť sa do pôdy, prispievajú k odtoku vôd z prívalových dažďov do kanalizácií, do riek a ďalej do morí. Ubúda tak podzemných vôd, vznikajú záplavy a v nadväznosti na nich tiež erózie pôdy. Dochádza k znečisteniu vody chemickými látkami (pesticídy, zvyšky pohonných hmôt). Vyššie teploty zapríčiňujú tvorbu prízemného ozónu a premieňajú klímu na lokálnej aj širšej úrovni. Dochádza k vlhkostným zmenám a narušeniu ekosystému. Sú tvorené tzv. mestské kaňony - na komunikáciách lemovaných vyššou zástavbou buď vzduch « stojí », alebo sa vytvára nežiaduci prievan, ten víry zdvíhajúci sa prach a navyšuje koncentráciu oxidu uhličitého. Mestské tepelné ostrovy (anglický termín urban heat islands, skr. UHI) zhoršujú tepelnú pohodu obyvateľov. V súvislosti s tým dochádza k poškodzovaniu termoregulačného systému človeka, ktoré veľakrát vyvoláva kardiovaskulárne a respiračné ochorenia. Sálanie UHI ďalej spôsobuje vyššiu zrážkovú činnosť nad mestskými oblasťami, častejší výskyt hmly a v zimnom období zintenzívňuje prítomnosť smogu.

Radiačná hmla v meste vzniká predovšetkým na jeseň a počas bezveterných nocí, kedy sa cez deň zahriaty povrch rýchlo ochladzuje. (Autor: Alekseykolotvin, Shutterstock)

Riešenie

Metód, ktorými je možné ochladiť mestské tepelné ostrovy je hneď niekoľko. Prvou z nich je vysádzanie zelene. Výskumy naznačujú, že umiestňovanie zelených plôch (stromy s hustými korunami, živé ploty, kríky, tráva) znižuje teplotný rozdiel medzi mestom a okolím (vidiekom). Okrem toho má zeleň estetický potenciál – pozitívne dotvára architektonický ráz mesta. Zeleň a teda hlavne parky, napomáhajú rozvoju sociálnych vzťahov v obci a ovplyvňujú harmonické usporiadanie psychiky človeka.

Mestskej klíme prospieva aj výstavba chodníkov a ciest z inovatívnych vodopriepustných materiálov. Porézne povrchy, ktoré dovolia prístup či už vode do pôdy, tak často aj tráve von, napomáhajú doplňovanie podzemných vôd priamo v mieste dažďových zrážok. Voda tak neodteká kanalizáciou preč, je teda podporené jej vsakovanie a čo je podstatné aj odparovanie. Kvapalina pri vyparovaní odoberá z okolia teplo a ochladzuje ho. Vyparujúca sa voda potom odoberá niekoľkonásobne viac tepla z okolia, než je to v prípade výparov iných kvapalín.

Svoju rolu hrá aj farba a odrazivosť materiálu, z ktorého je pochôdza vrstva chodníku vyrobená. Chodník je možné dláždiť klasickým betónom s náterom svetlej farby, alebo je možné do betónovej zmesi pridať pojivo s vysoko reflexným agregátom. Oboje odráža slnečné žiarenie. Nevýhodou je trvanlivosť svetlej úpravy chodníku. Povrch totiž pod vplyvom pneumatík či mastnoty postupom času tmavne. Reflexná úprava potom môže byť nežiaduca v extrémne slnečných oblastiach, pretože môže nebezpečne oslňovať vodičov automobilov.

Biela strecha má schopnosť veľmi výrazne vylepšiť vnútornú klímu v dome. Účinne odráža veľké percento slnečného žiarenia. (Autor: Radovan1, Shutterstock)

Efekt mestských tepelných ostrovov je prehlbovaný aj nevhodným výberom materiálu a farby strešných krytín. Veľkou témou, ktorú sme v našom časopise už rozoberali, sú biele strechy. Trend, ktorý vo svete nie je žiadnou novinkou, ale naopak veľmi zvyčajnou realizáciou v mnohých, predovšetkým južanských krajinách, je v strednej Európe zatiaľ podceňovaný. U nás sa zvyčajné tmavé strechy pri jasnej oblohe a teplote okolitého vzduchu 37° C ohrejú aj na 80° C, zatiaľ, čo biele len na 44° C. Biela strecha tak svojou schopnosťou odraziť veľkú časť slnečného žiarenia znižuje náklady na chladiace zariadenia o 10 – 15 % (podľa konkrétnej lokality). To priamo úmerne ovplyvňuje okolitá klíma, úbytok tepelných emisií zo Slnka aj z domácností (napr. teplo produkované klimatizáciami). Riešením je napr. biely náter z elastomérnych materiálov (pružný materiál, napr. kaučuk), ale je možné využiť aj bielo natretú kovovú krytinu. Svetlá farba sa hodí k fasádam domov tiež. Nielen strechy, ale aj obvodové múry bývajú v letných mesiacoch rozpálené na veľmi vysoké teploty.

Esteticky príťažlivé, ale predovšetkým veľmi enviromentálne prospešné, sú tiež strechy porastené zeleňou. Tzv. zelené strechy regulujú prehrievanie okolia rovnako ako štandardná zeleň v mestách, teda zaručujú zrážkovú vodu v mieste, kde dopadne. Voda sa teda môže postupne vyparovať späť do atmosféry a odoberať teplo z okolia. Dochádza tak k ochladeniu klímy, v ktorej je stavba umiestnená (avšak zvýšená vlhkosť môže naopak čiastočne zapríčiňovať pocitové navýšenie teploty). Zelené strechy objekt tiež izolujú, zatieňujú, chladia ho a teda znižujú spotrebu energií vynaložených na prevádzku chladiacich zariadení. Výsledná kvalita zelenej strechy sa samozrejme odvíja od výšky porastu a kvality zeminy, ale tiež od konkrétnej klímy, v ktorej je objekt umiestnený. Napríklad silné a časté dažde vylučujú využitie niektorých granulovaných zemín apod. Zelené strechy tiež regulujú odtok prebytočnej vody preč, ale neriešia už jej dodávku do nedostatkových podzemných vôd. Niektoré výskumy navyše naznačujú, že voda odtekajúca zo zelených striech do povrchových vôd môže byť znečistená dusíkom a fosforom pochádzajúcich z použitého substrátu.

Evapotranspirácia (odparovanie vody z vegetácie) takisto redukuje efekt mestského tepelného ostrova. Zelené strechy v meste to umožňujú. Na obrázku je vidieť, že nie je problém aplikovať zeleň ani na strechy panelových domov. (Autor: Dominik Michalek, Shutterstock)

Strechy alebo obvodový plášť budov je možné tiež tzv. adiabaticky chladiť (tzn. bez vonkajšieho príspevku energie). Jedná sa o jednoduchý odparovací systém, ktorý má za účel ochladenie vzduchu. Mesto je možné hladiť tiež s pomocou prirodzeného vetra a to v prípade, ak sú budovy vhodne usporiadané (opak mestských kaňonov). UHI efekt je všeobecne znižovaný použitím materiálov s vysokou odrazivosťou. Ochladenie je dosiahnuteľné aj jednoduchým tienením budov stromami, príp. umelými konštrukciami. Efekt mestských tepelných ostrovov je nižší tiež v oblastiach, kde sú prítomné vnútrozemné vodné útvary. Rieky a jazerá v mestách dodávajú do priestoru čerstvý vzduch, oddeľujú jednotlivé tepelné polia a celkovo znižujú všetky tepelné sálania v mieste. V oblasti potlačovania UHI svoju úlohu hrajú aj automobily svetlej farby. Svetlé, napríklad strieborné autá, môžu odraziť až 60 % dopadajúceho slnečného žiarenia, kým čierne len 5 %. V interiéroch áut tak nie je potrebné nijako výrazne klimatizovať a do ovzdušia uniká menej tepelných emisií. Kapota auta nie je slnečným žiarením prehrievaná a tak nesála teplo ani ďalej do okolia.

Umelé vodné prvky sú zaradené do tzv. modrej infraštruktúry. Ochladzujú okolie aj na miestach, kde sa nenachádzajú prírodné vodné útvary. (Autor: Oleggg, Shuterstock)

Záver

Každá obec disponuje inými podmienkami a v modernom urbanistickom plánovaní by sme mali držať porekadla « nič sa nesmie preháňať ». Základom je pracovať so všetkými vyššie spomínanými riešeniami, ktoré sú priestorom umožnené a kombinovať nízkoemisívne materiály (vysokoreflexné, svetlých farieb) s návrhmi pracujúcimi na princípe spotreby výparného tepla (zeleň, priepustné materiály).

Zatiaľ je efekt mestských tepelných ostrovov na Slovensku, aj v susedných Čechách, aj napriek jeho preukázateľnosti ,často podceňovaný či ignorovaný. Výnimky však potvrdzujú pravidlo. Je možné spomenúť napríklad medzinárodnú konferenciu Adaptácia miest na zmenu klímy, ktorá bola v septembri tohto roku usporiadaná v meste Ostrava. Prejednávané boli predovšetkým « zelené mestá » ako je Ľubľana, Essen a Viedeň.