Słoneczny Blok Mieszkalny (eng. Residential Solar Block - RSB) to nazwa opracowanego przez Ahmada Okeila układu zabudowy, charakteryzującego się dbałością o optymalne wykorzystanie energii słonecz-nej. Ahmad Okeli, profesor Abu Dhabi University, dowodzi, że dotychczasowe badania nad formami za-budowy śródmiejskiej, wykorzystującej energię słoneczną, nie są skonsolidowane. Koncentrują się zwy-kle wokół pewnych grup tematycznych, zwyzwy-kle dotyczą one jedynie wybranych aspektów wykorzystania energii słońca w mieście. Skupiają się na wyselekcjonowanych współczynnikach czy strategiach. Liczne badania dotyczą minimalizacji nasłonecznienia w lecie oraz maksymalizacji zysków ciepła w zimie. Część badań dotyczy minimalizacji wzajemnego zacieniania budynków. Inne wskazują na formę budynku w re-lacji do położenia geograficznego czy lokalnego klimatu. Duża część badań dotyczy zaś wskaźników urbanistycznych takich jak gęstość zabudowy, liczba ludności, komunikacja itp.
Wskazuje na brak skutecznych wyznaczników projektowych czy norm urbanistycznych, pozwalających architektom na tworzenie zabudowy, która optymalizuje pozyskiwanie energii słonecznej w skali całego miasta. Zadaniem badawczym które postawił sobie Ahmad Okeil było opracowanie tkanki miejskiej,
któ-26. Analiza przeprowadzona na podstawie publikacji:
· Ahmad Okeil, 2010, A holistic approach to energy efficient building forms
88
II
parametry modułu układ 2x2 moduły
wymiar modułu: 76,8m x 78,6m długość budynku: 60m
wymiar modułu: 76,8m x 78,6m długość budynku: 60m
wymiar modułu: 76,8m x 78,6m długość budynku: 60m porów-nywanych typów zabudowy miejskiej w badaniach doty-czących wartości bezpośred-niego światła słonecznego docierającego obudowy po-wietrza, przez strukturę za-budowy RSB przeprowadzo-na wprogramie Envi - MET.
Symulacja przedstawiona dla różnych kierunków przy pręd-kości wiatru 10 m/s. [Ahmad Okeil]
Ilustracja II_2_11b
Zakres cieni rzucanych przez proponowaną zabudowę w godzinach 09.00 - 12.00 wgrudniu dla szerokości geo-graficznej 48°. [Ahmad Okeil]
II
ra łączy w sobie różnorodne aspekty zrównoważonego rozwoju. Zadaje on sobie pytanie jaka powinna być forma kwartału czy ich szeregu by maksymalnie wykorzystać potencjał energii słonecznej mieście.
Wykazuje, iż energia słoneczna dzięki znanym technologiom w łatwy sposób może podlegać konwersji na energię elektryczną lub cieplną dzięki panelom fotowoltaicznym lub kolektorom słonecznym.
Jednakże techniki te wymagają efektywnego przechowywania i dystrybucji. W budownictwie jednoro-dzinnym energia pozyskana ze źródeł odnawialnych, może zostać skonsumowana przez użytkowni-ków niemal bezpośrednio. W zabudowie wielorodzinnej czy biurowej, która charakteryzuje centra miast energia ze źródeł odnawialnych musi być magazynowana i dystrybuowana a to rodzi szereg problemów technologicznych oraz powoduje znaczne straty przesyłowe. Poza tym ilość produkowanej dzięki pa-nelom fotowoltaicznym czy kolektorom słonecznym energii, ulega znacznym wahaniom wraz z dzien-ną i sezonową wędrówką słońca. Największa wydajność technologii konwersji światła słonecznego, przypada w okresie letnim, gdy zapotrzebowanie na ciepłą wodę i energię elektryczna jest najmniejsze.
Oraz przeciwnie w zimie gdy niezbędne są duże ilości energii do oświetlenia i ogrzania pomieszczeń, zyski energetyczne z systemów solarnych są znikome. Dlatego postuluje wykorzystanie energii słońca głównie do naturalnego oświetlenia wnętrz budynków. A także użycia jej w systemach pasywnych nie wymagających zaawansowanej drogiej, technologii. Naukowiec wskazuje, że użycie współczesnych technologii budowy fasad może skutecznie zabezpieczyć przed negatywnymi skutkami otwarcia na promieniowanie słoneczne. Powyższa konstatacja skłoniła go do zaprojektowania układu zabudowy w którym ważna jest głównie ilości energii dostępnej na fasadach budynków. Strategia ta pozwala na użycie powierzchni dachów jako zielonych tarasów a nie miejsca montażu systemów konwersji energii słonecznej.
Ahmad Okeil porównuje z sobą dwa najbardziej typowe schematy tkanki miejskiej - zabudowę linearną i kwartałową. Stwierdza, że obie te struktury mają szereg cech negatywnych. W zabudowie linearnej, kłopotliwe jest właściwe zaprojektowanie infrastruktury komunikacyjnej. Wadą jest także monotonia, powtarzalność struktury urbanistycznej. Kłopotliwe jest także zdefiniowanie otwartej przestrzeni pub-licznej o różnorodnej skali i funkcji. Zabudowa kwartałowa pozwala na użycie prostej i powtarzalnej komunikacji pomiędzy kwartałami. Dziedzińce kwartałów mogą być przestrzenią pół-publiczną wypeł-nioną zielenią. Wpływa to pozytywnie na tworzenie wspólnoty społecznej, pozwala na identyfikowanie się z miejscem zamieszkania. Niestety w przypadku zabudowy kwartałowej duża część elewacji narażo-na jest narażo-na zacienianie, w szczególności dotyczy to narażo-narożników budynku.
Residential Solar Block to budynek zaprojektowany z myślą o osiągnięciu wysokiej jakości przestrzennej, funkcjonalnej, socjalnej i wizualnej budynku kwartałowego. Przy jednoczesnym dążeniu do wysokiej wy-dajności w pozyskiwaniu energii słonecznej, zbliżonej do zabudowy linearnej. W związku z tym zaprojek-towano bryłę na planie kwadratu obróconego pod kątem 45° do osi wschód - zachód. Elewacje otwar-te są zaotwar-tem na światło słoneczne docierające z kierunków południowo - wschodniego; południowego;
południowo - zachodniego. Kwartał zabudowy został podzielony na dwie części na planie litery „L” co ułatwia przewietrzanie wewnętrznego dziedzińca ale także zmniejsza zacienianie. Wysokość budynków nie przekracza umownej płaszczyzny, której odchylenie wynika z kąta podania promieni słonecznych w grudniu dla danej lokalizacji geograficznej.
By porównać wydajność, różnych typów zabudowy urbanistycznej Ahmad Okeil wymodelował trzy struktury, które mają niemal identyczne parametry geometryczne. Wymiary zewnętrzne 76,8 m x 76,8 m, wysokość maksymalną 12 m, wewnętrzne dziedzińce mają wymiary 36 x 36 m, ulice szerokość 16,8 m.
Badanie przeprowadzono dla 48° północnej szerokości geograficznej. Dla struktur tych przeprowadzo-no badanie porównujące zakres zacieniania i dostępprzeprowadzo-ność światła słonczego. Wyniki potwierdzają tezę.
W porównaniu do zabudowy linearnej i kwartałowej do RSB dociera więcej energii świetlnej zimą. Latem
II
zaś do obudowy budynku RSB dociera mniej energii, niż w zabudowie kwartałowej i więcej niż w dowie liniowej. W okresie przejściowym jesienno - wiosennym RSB otrzymuje wyniki zbliżone do zabu-dowy liniowej, i nieco większe niż w zabudowie kwartałowej.
Forma zabudowy proponowana przez Ahmada Okeila charakteryzuje się tarasowo opadającymi dacha-mi, które w zamierzeniu projektanta stać się mają ogrodadacha-mi, dostępnymi z mieszkań na poszczególnych piętrach. Jedną z najważniejszych funkcji zielonych dachów jest obniżanie temperatury i zwiększenie wilgotności powietrza wokół budynków. Zielone tarasy mają być także miejscem wypoczynku, rekre-acji, siedliskiem roślin i zwierząt. Okeil zwraca uwagę na efekt tzw. „wyspy ciepła”. W większości du-żych jednostek urbanistycznych temperatura powietrza jest wyższa o 4°-12° od terenów przyległych miastu. Jest to ciepło antropogeniczne, wynikające z intensywnej działalności człowieka, związane ze spalaniem kopalin do ogrzewania budynków, działaniem systemów klimatyzacyjnych, komunikacją na-pędzaną spalaniem paliw ale także absorpcją ciepła przez ciemne fasady i dachy budynków, w końcu brakiem przewietrzania struktury miasta. Proponowany układ zabudowy przez swą formę, materiały i kolorystykę ma temu przeciwdziałać. Rośliny pochłaniają wodę opadową, zwiększają wilgotność po-wietrza, oczyszczając je z zapylenia i zanieczyszczeń, produkują tlen, będąc jednocześnie miejscem życia zwierząt i odpoczynku ludzi. Okeil uważa, że tarasowa forma budynków zwiększy atrakcyjność marke-tingową apartamentów, przez co również w aspekcie ekonomicznym rozwiązanie takie ma wiele zalet.
Kolejnym aspektem na który zwrócił uwagę przy projektowaniu prototypu zabudowy jest umożliwienie przewietrzania tkanki miejskiej. Jest to ułatwione dzięki zmiennej wysokości struktury. Brak połącze-nia pomiędzy dwoma budynkami tworzącymi kwartał dodatkowo wzmacpołącze-nia efekt przewietrzapołącze-nia przez strukturę. Otwarty plan powoduje, że budynki mogą być wentylowane w sposób naturalny. Ułatwia to niewielka szerokość obiektów i dostępność powietrza i światła z obu stron.
Przeprowadzone porównanie trzech form zabudowy oraz propozycja wysunięta przez Ahmada Okeila są niezwykle ciekawe. Zaproponowana forma zabudowy, rozwiązuje kompleksowo szereg różnorod-nych problemów. W odróżnieniu od inróżnorod-nych badaczy proponowana metodyka dotyczy nie tylko konwer-sji energii słonecznej czy zacieniania ale wszelkich aspektów związanych z zabudową śródmiejską od ekonomi poprzez komunikację, dostęp do światła słonecznego, powietrza, kończąc na komforcie użyt-kowników, aspektach społecznych i ekologicznych. Proponowane rozwiązanie nie pozwala jednak na produkcję energii. Forma budynków z premedytacją nie przewiduje montażu systemów konwersji energii słonecznej.
Wnioski
Forma zabudowy umożliwia:
- poprawę nasłonecznienia tkanki urbanistycznej
- zacienienie wypełnia większość terenów wolnych od zabudowy, nie wpływając na fasady - poprawę przewietrzania tkanki urbanistycznej
- zapewnienie dostępu do komunikacji i mediów, dzięki zaadaptowaniu znanego i szeroko stosowane-go systemu kwartałowestosowane-go w którym siatka ulic przecina się z sobą pod kątem 90°
- zwiększenie powierzchni możliwej do obsadzenia roślinami, dzięki zaadaptowaniu powierzchni dachów w formie następujących po sobie tarasów
Strategia działania wobec zjawiska tzw. „wysp ciepła”
- zamiana ciemnych powierzchni takich jak dachy, asfaltowe drogi i parkingi powierzchniami o większej refleksyjności
- projektowanie przestrzeni otwartych z dużą ilością zieleni, zwiększenie rozstawu budynków - zwiększenie przepływu powietrza między budynkami poprzez staranne rozważenie form zabudowy
II
- zwiększenie stopnia ewaporacji i transpiracji poprzez sadzenie większej ilości roślin i rozszerzenie powierzchni przepuszczalnej
- utrzymanie widoku nocnego nieba w celu ułatwienia chłodzenia tkanki miejskiej nocą Zmniejszenie zużycia produkcji ciepła poprzez:
- wysoką efektywność energetyczną zawłaszcza jednostek klimatyzacyjnych, procesów przemysło-wych i systemów transportoprzemysło-wych w celu zmniejszenia produkcji ciepła.
- zmianę stylu życia, by zużywać mniej energii, zmniejszyć dystanse pokonywane samochodem Zalety stosowania zielonych dachów związane ze zużyciem energii:
- zmniejszenie kosztów ogrzewania dzięki zwiększonej izolacyjności dachów
- zmniejszenie kosztów chłodzenia ze względu na zwiększenie zacienienia i obniżenie temperatury otoczenia
- możliwość zmniejszenia rozmiaru central HVAC - stworzenie chłodniejszego mikroklimatu w lecie
- walory estetyczne dzięki bezpośredniemu dostępowi do zielonych tarasów
- tarasowa, zielona zabudowa zwiększa wartości nieruchomości oraz ocenę marketingową
- dostarczenie przestrzeni do rekreacji, budowania wspólnoty, produkowania żywności oraz innych rodzajów aktywności
- zmniejszenie zapotrzebowania na usługi opieki zdrowotnej dzięki redukcji zanieczyszczeń
- zwiększenie kreatywności i wydajności pracowników dzięki codziennemu obcowaniu z roślinnością, środowiskiem przyrodniczym
- poprawa jakości powietrza dzięki filtracji przez rośliny cząstek stałych
- możliwość wykorzystania wody opadowej i szarej w podlewaniu tarasów - zmniejszenie ilości wody odprowadzanej do systemu odpływowego