• Nie Znaleziono Wyników

II_2.7 Dostęp do światła słonecznego a powtarzalność - przypadkowość wysokości budynków i odległości między nimi 28

Nie ma wątpliwości, że układ urbanistyczny, rozmiary budynków oraz odległości między nimi mają za-sadniczy wpływ na dostępność światła słonecznego. Brakuje jednak jednoznacznych wskaźników jak należy kształtować zabudowę śródmiejską w celu maksymalizacji dostępu do świtała. Badania doty-czące morfologi zabudowy prowadzi zespół pod kierunkiem Raphaela Compagnona. Próbuje on dociec jaką formę powinny mieć miasta „słoneczne” jaka morfologia zabudowy zapewnia większy potencjał słoneczny. Czy powinna być to struktura o jednolitym, powtarzalnym planie i jednakowej wysokości, czy przeciwnie, nieregularnym planie i zmiennej wysokość? Zabudowa powinna być zwarta czy rozrzedzo-na? Jak na tym tle kształtuje się powierzchnia użytkowa budynków? Wszystkie te podstawowe pytania muszą znaleźć odpowiedź w celu świadomego projektowania układów zabudowy w których słońce ma być źródłem pozyskiwania energii w sposób aktywny i bierny. Dotychczasowe wyniki badań sugerują, iż powierzchnia zabudowy29, powierzchnia zabudowana30 oraz gęstość zabudowy31 mają różny wpływ na potencjał pozyskiwania energii słońca w strukturze zurbanizowanej. Wartości takie jak: współczyn-nik widoczności nieba32, kąt horyzontu miejskiego33 czy współczynnik proporcji kanionu ulicznego34 bezpośrednio związane są z dostępnością energii słonecznej na płaszczyznach ścian i dachów. Co cie-kawe część badań wskazuje na możliwość zwiększenia powierzchni użytkowej oraz powierzchni zabu-dowy bez istotnego, negatywnego wpływu na nasłonecznienie zabuzabu-dowy.

Cytowani naukowcy próbowali dowieść jaki układ zabudowy, będzie najbardziej optymalny dla czerpania zysków energetycznych w intensywnej zabudowie śródmiejskiej. W tym celu porównali z sobą szereg rożnych typów zabudowy mających:

- jednakowy rozstaw odległości między budynkami i jednakową wysokość budynków - jednakowy rozstaw odległości między budynkami i różnorodną wysokość budynków - różnorodny rozstaw budynków o jednakowej wysokości

- różnorodny rozstaw budynków o różnorodnej wysokości

Wszystkie powyżej przytoczone przypadki przebadano dla zmiennej powierzchni zabudowy:

- zabudowy intensywnej - 36% powierzchni działki - zabudowy o małej intensywności - 9% powierzchni działki A także dla różnych współczynników gęstości zabudowy:

- 1.4 dla zabudowy o niskiej gęstości - 3.6 dla zabudowy o średniej gęstości - 7.2 dla zabudowy o wysokiej gęstości

Celem zespołu badawczego było porównanie dostępności energii słonecznej na dachach, ścianach oraz wokół budynków. W tym celu wymodelowano szereg budynków, na podstawie o wymiarach 100 x 100 m. Wirtualne modele zabudowy porównano w programie służącym do kalkulacji nasłonecz-nienia. W symulacjach komputerowych brano pod uwagę trzy podstawowe kryteria:

28. Analiza przeprowadzona na podstawie publikacji:

· Carlo Ratti, Dana Raydan, Koen Steemers, 2006, Buil-ding form and environmental performance: archetypes, ana-lysis and an arid climate

· Vicky Cheng, Koen Steemers, Marylene Montavon, liczona w zewnętrznym ob-rysie murów / ścian (wraz liczona w zewnętrznym ob-rysie murów / ścian (wraz z prześwitami ipodcieniami).

[Norma PN-ISO 9836]

31. gęstość zabudowy - wskaźnik będący iloczynem sumy kubatury zabudowy do powierzchni terenu (m³/ha).

[Norma PN-ISO 9836]

32. współczynnik widoczności nieba - SVF (Sky View Factor) - miara przestrzeni miejskiej wkierunku nieba, wyraża kąt, do którego niebo jest zasło-nięte przez stałe elementy otoczenia z danego miejsca.

Jest także interpretowany jako współczynnik promieniowania słonecznego przyjmowane-go przez daną powierzchnię wstosunku do promieniowa-nia emitowanego przez całą kat, który tworzy linia pozioma poprowadzona wdanym punk-cie z linią łączącą ten punkt z krawędzią budynku bezpo-średnio zasłaniającego widok.

[Zielonko - Jung K. 2013]

34. współczynnik propor-cji kanionu ulicznego - (H/S) - charakteryzuje geometrię szczelnie zabudowanych ulic miejskich, wyraża proporcję między wysokością budynków aodległością między nimi [Zielonko - Jung K. 2013]

Ilustracja II_2_13b

Schematy obrazujące parametry geometryczne służące do analizy warunków klimatycznych wzabudowie miejskiej, współczynnik widoczności nieba, kąt horyzontu miejskiego, kąt horyzontu miejskiego.

II

Ilustracja II_2_13

Fragment badań dotyczących optymalizacji dostępu do światła słonecznego w zależ-ności od układu i wysokości zabudowy [Vicky Cheng, Koen Steemers, Marylene Mon-tavon, Raphaël Compagnon, 2003, Urban Form, Density and Solar Potential

II

- otwartość na poziomie gruntu, która jest niezwykle ważna z pt. widzenia pieszych

- dostępność światła dziennego na fasadzie budynku, odpowiadająca za doświetlenie wnętrz budynków

- potencjał pozyskiwania energii z instalacji fotowoltaicznych zamontowanych na powierzchni obu-dowy budynków.

Badania wykazały, że przypadkowy układ budynków na planie oraz mała gęstość zabudowy jest zasadniczo rozwiązaniem najkorzystniejszym. W układach, gdzie powierzchnia zabudowy jest mała dachy odgrywają stosunkowo nieznaczną rolę w pozyskiwaniu energii. Rozrzedzenie zabudowy umoż-liwia dobre doświetlenie elewacji. Zmienna wysokość budynków ułatwia natomiast dostęp promie-niom słonecznym do powierzchni fasad, skutkując większym potencjałem pozyskiwana energii. Jeśli chodzi o potencjał instalacji PV, różnorodność wysokości związana jest ściśle z gęstością zabudowy.

Lepszym rozwiązaniem okazuje się w tym przypadku niski stopień wykorzystania terenu. W przypadku dużej gęstości zabudowy różnorodna wysokość budynków wpływa negatywnie na zacienianie dachów.

Jednakowa wysokość budynków nie ma jednakże istotnego wpływu na potencjał pozyskiwania energii z instalacji PV.. Wysoki stopień wykorzystania działki ma negatywne skutki dla większości badanych czynników. Zmniejsza ilość światła słonecznego dostępnego na elewacjach, oraz obniża wartość pro-mieniowania docierającą do terenu. Jednakże duża łączna powierzchnia dachów związana z gęstą za-budową, daje możliwości aplikacji systemów fotowoltaicznych o dużej powierzchni.

Wyniki sugerują, że znacząca poprawa osiągów w zakresie dostępności światła dziennego i zwiększania potencjału pozyskiwania energii z systemów PV, może być uzyskana dzięki, różnicowaniu planu zabudowy. Bez strat w zakresie powierzchni użytkowej w zależności od badanego układu zabudowy osiąga się różnorodną wydajność. Nasłonecznienie najlepszych układów możne być nawet trzykrot-nie większe w odtrzykrot-niesieniu do układów zabudowy o najmtrzykrot-niejszej wydajności. Porównania pomiędzy słabymi układami zabudowy o niskim współczynniku wykorzystania powierzchni działki a dobrymi układami o wysokim stopniu procenta zabudowy wskazują, że możliwe jest uzyskanie zarówno do-brych właściwości nasłonecznienia i wysokiego poziomu gęstości zabudowy. Wyniki te są przeciw-stawne do konwencjonalnego założenia, że zwiększenie gęstości zabudowy, prowadzi do pogorszenia się nasłonecznienia w najbliższym otoczeniu budynków i zmniejszenia potencjału pozyskiwania enregii słonecznej w skali urbanistycznej. Wykorzystanie oprogramowania komputerowego i wykresów nasło-neczniania i zacieniania struktury urbanistycznej, przyczynić się może do tworzenia różnorodnych stra-tegii wykorzystania potencjału energii słonecznej oraz tworzenia różnorodnych form urbanistycznych.

Wyniki tego badania dostarczają pomocnych spostrzeżeń, dotyczących planowania miast słonecz-nych o dużej gęstości zabudowy. Jednym z najważniejszych zaleceń jest losowość w układzie po-ziomym. Gdy porównuje się układy zabudowy o jednakowej powierzchni użytkowej lepsze wyniki nasłonecznia uzyskuje się w zabudowie o niejednorodnej wysokości budynków. Autorzy badań za-chęcają do zmian przepisów pozwalających na tworzenie zabudowy o zmiennej wysokości w celu zwiększenia potencjału pozyskiwania energii słonecznej.

Badanie przeprowadzano dla warunków klimatycznych oraz w odniesieniu do formy zabudowy San Paulo w Brazylii. Wykonano próbę aplikacji proponowanych rozwiązań we fragmencie istniejącej za-budowy. Niska, powtarzalna, gęsto upakowana struktura w dużej mierze ogranicza możliwość po-zyskiwania energii słonecznej szczególnie poprzez elewacje budynków. Autorzy proponują by zastą-pić ją budynkami wysokimi, usytuowanymi w znaczącym oddaleniu od siebie. Ich usytuowanie oraz

II

wysokość są zmienne i przypadkowe. Nowa konfiguracja zapewnia tą samą wartość powierzchni użyt-kowej, zmiany skutkują jednak zwiększeniem dostępności światła dziennego do wnętrz oraz potencja-łu produkcji energii na fasadach obiektów. Na podstawie przeprowadzonych doświadczeń stwierdzono, że zagęszczanie zabudowy i koncepcja zrównoważonego rozwoju nie wykluczają się wzajemnie. Po uwzględnieniu właściwego układu zabudowy, miasta kompaktowe stać się mogą właściwym rozwią-zaniem, dla szybkiego procesu urbanizacji a także rewitalizacji miast.

Przeprowadzone badanie ma jednak szereg ograniczeń. Przede wszystkim różnorodne, losowe układy zabudowy za każdym razem mogą dawać nieco odmienne rezultaty. Po drugie wnioski oparto w całości o symulacje komputerowe. W warunkach rzeczywistych ukształtowanie fasad ich kolorystyka i mate-riały mogą wpływać na wyniki. Po trzecie symulacje wykonano dla danych pogodowych oraz lokalizacji geograficznej San Paulo (23° 30’ S 46° 37’ W). Lokalizacja ta charakteryzuje się wysokim położeniem słońca, powoduje to znaczące różnice w napromieniowaniu fasad i dachów budynków. W związku z tym wyniki badań mogą znacząco różnić się dla innych lokalizacji.

Sposób przeprowadzenia doświadczeń oraz ich wnyki są dla autora dysertacji ciekawą inspiracją i pod-powiedzią. W dalszej części pracy (III_9.5 Poszukiwanie zależności przestrzennych wpływających na nasło-necznienie i zacienianie) autor dokonał porównań, które próbują odpowiedzieć na podobnie postawione pytania. Jednakże w przeprowadzonych testach uwzględniono polskie warunki klimatyczne.

Wnioski

- badania przeprowadzono dla szerokości geograficznej 23° 30’ S 46° 37’ W odpowiadającej miastu San Paulo - są to więc warunki nasłonecznienia znacząco odbiegające od polskich

- mała powierzchnia zabudowy jest bardziej korzystna, niż duża gęstość zabudowy przy założeniu czerpania energii na elewacjach

- zmienna wysokość zabudowy pozwala na dotarcie do tkanki urbanistycznej większej ilości światła słonecznego

- niejednolity plan zabudowy tkanki urbanistycznej jest bardziej korzystny dla pozyskiwania energii słonecznej

II_2.8 Miasta bioklimatyczne oparte o zasady i strukturę budowy fraktali -

Outline

Powiązane dokumenty