جزایر گرمایی در شهرها و ارتباط آن با طراحی ساختمان ها

در سالهای اخیر فعالیت های بشری در شهرها باعث تغییرات غیرقابل پیشبینی آب و هوا و تخریب محیط زیست شده است. گرم شدن جهانی زمین و کمبود انرژی، بشر را به سوی نگرانی از وضعیت فعلی و اخذ راهکارهای موثر سوق داده است.
برای کاهش مصرف انرژی و گازهای گلخانه ای، تاکنون راهکارهای گوناگونی در صنایع مختلف توصیه شده است. یکی از مهمترین راهکارهای پیشنهادی در صنعت ساخت، طراحی ساختمانهای سبز (Green Buildings) است که هدف آن ایجاد فضای مناسب و راحت برای ساکنین، محافظت از محیط زیست و جلوگیری از گرم شدن زمین است.
اما در شهرهای بزرگ، اتفاق دیگری در حال رخ دادن است و آن تشکیل جزایر گرمایی (Urban Heat Island) است. تشکیل جزایر گرمایی باعت محبوس شدن محلی گرما و غیرقابل تحمل شدن فضای بیرون می شود و بر آسایش حرارتی و عملکرد داخل ساختمانها تاثیرات مخربی مانند افزایش مصرف انرژی، آب و ... می گذارد.
در این مقاله به بررسی مطالعات آقایJieHe که در سال 2019 منتشر شده است میپردازیم ([1]).

1- نقش ساختمان های سبز در جلوگیری از تشکیل جزایر گرمایی شهری  (UHI)

گرمای انسانی، تبخیر و تعرق کم، آلودگی هوا و وزش کم باد به علت شرایط شهری، برخی از عوامل ایجاد پدیده جزایر گرمایی شهری (UHI) هستند. علاوه بر فضاهای سبز؛ آب های
آزاد، زمین های کشاورزی و جاده ها (از نظر کاربری و پوشش زمین ساختمان ها) به عنوان بخش اصلی کاهش جزایر گرمایی شهری بر روی زمین ایفای نقش میکنند.
عوامل ایجاد پدیده جزایر گرمایی شهری  (UHI)
- گرمای انسانی
- تبخیر و تعرق کم
- آلودگی هوا
- وزش کم باد به علت شرایط شهری
عوامل کاهش جزایر گرمایی شهری
- فضاهای سبز
- آب های آزاد
- زمین های کشاورزی و جاده ها (از نظر کاربری و پوشش زمین ساختمان ها)
ساختمان ها، بیشترین نسبت پوشش شهری را به خود اختصاص داده اند. با گذشت زمان و افزایش تراکم ساختمان ها، پدیده جزایر گرمایی شهری تشدید خواهد شد. بنابراین باید با توجه به این شرایط، ساختمان ها از ایجاد مانع برای کاهش جزایر گرمایی شهری به فرصتی برای کاهش این پدیده تبدیل شوند.
می توان با استفاده از ایجاد ساختمان های سبز، در جهت کاهش این پدیده گام برداشت. ساختمان های سبز با کاهش مصرف انرژی، کاهش انتشار کربن و ایجاد فضاهای داخلی مناسب راهکاری مناسب تلقی میشوند. 
با این وجود، پدیده جزایر گرمایی شهری، بر خلاف هدف تامین ایجاد فضاهای داخلی مناسب برای شهروندان، باعث کاهش فضاهای داخلی و خارجی برای شهروندان می شود. برای مثال، افزایش دمای محیط خارجی (فضای باز) در شهر، مردم را از انجام فعالیت های خارج از خانه منصرف خواهد کرد و آن ها مجبور می شوند در محیط های داخلی مانند منازل بمانند. این موضوع باعث افزایش استفاده از سیستم تهویه مطبوع، افزایش مصرف برق بیشتر و افزایش انتشار کربن میشود. همچنین، بهره وری در فضاهای باز یا داخلی میتواند تحت تاثیر قرار گیرد.
می توان گفت استفاده از ساختمان های سبز باعث کاهش مصرف انرژی، کاهش انتشار کربن و افزایش کیفیت محیط های داخلی شهری خواهد شد.

شکل 1. نمودار شماتیک مرز، ورودی و خروجی ساختمان سبز

2- روش های کاهش جزایر گرمایی شهری  (UHIM)

برای جلوگیری از تشکیل جزایر گرمایی شهری، تاکنون راه حل های مختلفی مانند ایجاد فضای سبز، جداره های آبی (Water Bodies) و استفاده از مصالح سرد (Cool Materials) بکار رفته است اما این راهکارها به علت محدودیت فضاهای شهری و افزایش ارتفاع ساختمانها، به اندازه کافی موثر نیستند. به عنوان مثال، بام سبز یا بام سرد در ساختمانهای بالای ده طبقه، هیچکدام بر کاهش دمای ایجاد شده در کف خیابانها موثر نیستند.
افزایش تراکم شهرها باعث کمبود فضای مناسب برای ایجاد فضای سبز و بدنه های آبی می شود. بنابراین، اگر چه طراحی ساختمان های سبز به عنوان یکی از بهترین راهکارها در کاهش تخریب محیط زیست و گرم شدن جهانی زمین مطرح شده، اما باید در استفاده از این ساختمانها تجدید نظر کرد.

شکل 2. تغییر انرژی در چرخه عمر ساختمان ها.

موثرترین تکنیک کاهش جزایر گرمایی، روش طراحی غیرفعال (Passive) است. روش طراحی غیرفعال شامل این موارد است:
- بکارگیری ترکیبی از محوطه سازی با عناصر طبیعت
- بهبود مصالح جدار خارجی ساختمان
- کاهش دمای تولیدی در فضای داخلی ساختمان
دلیل استفاده از سیستم های فعال (Active) آنست که مثل سیستم مکانیکی گرمایش - سرمایش و تهویه (HVAC)، باعث ایجاد گرما و افزایش دما در فضای خارج ساختمان می شود.
باید در انتخاب مصالح جداره خارجی ساختمان دقت کافی داشت. این موضوع بدان علت است که در طراحی غیرفعال ساختمانها، به استفاده از مصالح با قابلیت جذب حرارتی بالا نیاز است که این موضوع با استراتژی کاهش جزیره های گرمایی محیط بیرون ساختمان در تضاد است.
علاوه بر این اگر چه استفاده از مصالح سرد در بام ساختمانها در تابستان بسیار موثر است، اما در زمستان با بازتاب نور خورشید، باعث ایجاد اختلال در جذب انرژی مفید گرمایی در ساختمان می شود و ممکن است مشکلاتی در محیط خارج ساختمان از جمله خیرگی چشم (Glare) در معابر عمومی بوجود آورد.

3- نتیجه گیری

در طراحی ساختمانهای شهری، علاوه بر الزامات کاهش مصرف انرژی و آلاینده های زیست محیطی، باید به ایجاد جزیره های گرمایی محلی توجه کرد. موارد مهمی که باید برای حذف جزایر گرمایی در طراحی ساختمانها در نظر گرفته شود عبارتند از:
- انتخاب مصالح جداره های خارجی ساختمان با در نظر گرفتن هدایت حرارتی، رنگ، میزان بازتاب نور و ....
- استفاده از تاسیسات مکانیکی
- تهویه فضای داخلی ساختمان
- استفاده از پوشش گیاهی در محوطه سازی و نوع آنها با در نظر گرفتن ارتفاع درختان، تراکم آنها و...
- موقعیت جغرافیایی
- شرایط آب و هوایی
- سیاست ها و طرح های اقتصادی دولت ها

جایگاه مبانی ارائه شده در آموزش های موسسه ACEMI

در نقشه راه جامع موسسه مهندسی و مدیریت ساخت علوی پور (ACEMI)، در سطح مهارت های سخت، دوره مدیریت پایداری پروژه به صورت جامع ارائه می شود که بسیاری از این مبانی را در بر میگیرد.

دوره های "برنامه ریزی، زمانبندی، ارزیابی و کنترل پروژه" و "اجرا و مدیریت پروژه به روش اصول ناب" پیشنیازهای اصلی این دوره هستند.

برای کسب اطلاعات بیشتر درباره دوره ها می توانید به تقویم آموزشی موسسه مهندسی و مدیریت ساخت علوی پور مراجعه نمایید.