Ciepło jak w miejskiej dżungli

23-04-2021

Wielkomiejska zabudowa oddziałuje na okolice, tworząc specyficzny mikroklimat – o mniejszej wilgotności, wyższej temperaturze i większym zanieczyszczeniu. Miejska wyspa ciepła to zjawisko znane od stuleci.

W mieście temperatura powietrza jest wyższa niż na przedmieściach czy terenach podmiejskich. Różnica temperatur największa bywa w nocy, nawet 10-15oC!

Efekt miejskiej wyspy ciepła 

Zjawisko miejskiej wyspy ciepła, MWC (ang. Urban Heat Island, UHI), zbadał i opisał na początku XIX wieku Luke Howard. Różnice temperatur występują w ciągu dnia, najbardziej jednak są widoczne późnym wieczorem, szczególnie jesienią i zimą, np. w Warszawie między wrześniem a listopadem temperatura minimalna w północnej części Śródmieścia jest średnio o 3°C wyższa niż na Okęciu.

50

proc.

ludzkości żyje dziś w miastach, około roku 2030 może to być nawet 70 proc. światowej populacji.

Głównymi przyczynami powstawania MWC są:  

*rozwój miast – wzrost liczby mieszkańców, zagęszczanie zabudowy, stawianie wyższych budynków;

*zabudowanie terenu budynkami i drogami z materiałów wodoodpornych, nieodbijających promieniowania słonecznego, tylko je absorbujących. Ciepło pochłaniają nie tylko powierzchnie poziome, ale również i ściany;

*emisja ciepła odpadowego z instalacji klimatyzacyjnych i chłodniczych, a także z procesów przemysłowych i zmotoryzowanego ruchu kołowego;

*deficyt wilgoci wynikający z małej przepuszczalności terenu, małej jego wilgotności i odprowadzania wody deszczowej poza teren centrum miasta;

*niedostateczna wymiana powietrza przez zabudowę miejską – ciepło zostaje uwięzione na nagrzanej powierzchni.

Pierwszy badacz klimatu miasta

Luke Howard, 1772-1864, chemik i meteorolog, londyńczyk. To jemu zawdzięczamy pojęcie: miejska wyspa ciepła. Był prekursorem badań klimatu miasta. Howard jest także twórcą nowoczesnej klasyfikacji chmur, którym nadał nazwy: cirrus (pierzaste), stratus (warstwowe) i cumulus (kłębiaste).

Miejska wyspa ciepła to wielki generator ciepła, które jest oddawane do otoczenia w postaci ciepła odpadowego. Szczególnie wielkomiejska zabudowa oddziałuje na okolice, tworząc specyficzny mikroklimat – o mniejszej wilgotności, wyższej temperaturze i większym zanieczyszczeniu. Jedną z największych MWC, aglomeracji o mikroklimacie charakterystycznym dla pustyń kamienistych, jest metropolia Wielkie Tokio (Tokio-Kawasaki-Jokohama-Chiba-Saitama). Zamieszkuje ją 32-43 mln mieszkańców. Wywiera wpływ na klimat, np. siłę i kierunki wiatrów oraz ilość opadów w całym otoczeniu Zatoki Tokijskiej.

Wpływ MWC na zdrowie ludzi

Nasilenie fali upałów, które występują w okresach wyjątkowo gorącej pogody, podwyższona temperatura w dzień, mniejsze spadki temperatury w nocy, wyższe stężenie zanieczyszczeń powietrza związanych z MWC, wszystko to wpływa na zdrowie mieszkańców. Mogą się skarżyć na poczucie ogólnego dyskomfortu, trudności z oddychaniem, skurcze cieplne i wycieńczenie cieplne, które mogą prowadzić do niebezpiecznego udaru cieplnego.

Jak ograniczyć występowanie MWC

Zazwyczaj wymienia się dwa główne rozwiązania, związane ze zwiększeniem współczynnika odbijania światła od powierzchni zamiast pochłaniania go, np. stosowanie jasnych ścian i dachów, oraz wzrostem ilości roślinności w miastach, szczególnie tej wysokiej.

Naukowcy z NASA obliczyli, że dopóki tereny zielone stanowią co najmniej 65 proc. obszaru miasta, bez trudu neutralizują nagrzewanie przez okoliczne budynki, temperatura w mieście jest wtedy wyższa tylko o 1,3 stopnia Celsjusza niż na obrzeżach.

Miasta zielone na pół

Obserwatorium Polityki Miejskiej w marcu br. przygotowało zestawienie dotyczące miejskich terenów zielonych. W dużych miastach średni udział terenów zieleni (UTZ) w całkowitej powierzchni wyniósł 52 proc. UTZ zalecanym przez NASA z dużych miast mogą się pochwalić jedynie: Koszalin, Zielona Góra i Kielce. Najniższy stopień zazielenienia mają: Opole i Kalisz – poniżej 30 proc. oraz Białystok i Lublin – poniżej 40 proc.

Ograniczenie MWC można więc osiągnąć poprzez: zachowanie w przestrzeni miasta korytarzy wymiany powietrza, ochronę już istniejących obszarów zieleni wysokiej, takich jak parki, ogródki działkowe czy cmentarze, zamianę ulic w aleje z drzewami, zacienianie zielenią miejskich placów, skwerów i  placów zabaw. 

Inne pomysły dotyczą np. gospodarki wodnej i podniesienia poziomu wilgotności – zraszanie dachów, zakładanie wodnych ogrodów, retencja deszczówki; sadzenia drzew czy tworzenia pergol na parkingach;  a nawet zaleceń budowania mniejszych domów i budynków – zabierają mniej powierzchni ze środowiska naturalnego, emitują do otoczenia mniejszą ilość ciepła oraz potrzebują mniejszej ilości ciepła do zapewnienia komfortu cieplnego mieszkańcom.

Sadźmy drzewa, ale jakie?

Zieleń, zwłaszcza wysoka, pozytywnie oddziałuje na warunki bioklimatyczne w mieście: zmniejsza tempo nagrzewania się powietrza dniem i jego wychładzania nocą; poprawia wilgotność, co ułatwia oddychanie i zmniejsza tempo wysuszania się skóry i błon śluzowych; wywołuje lokalną cyrkulację powietrza dzięki różnemu nagrzewaniu się powierzchni sztucznych i pokrytych roślinnością, a to pomaga wietrzyć miasto i ułatwia oczyszczanie powietrza z  zanieczyszczeń, zwłaszcza pyłowych; tłumi hałas.

Ważne, by nowe nasadzenia nie pogorszyły jakości życia mieszkańców cierpiących na choroby alergiczne spowodowane uczuleniem na pyłki. Najlepiej więc wybierać gatunki o niskim potencjale alergennym: z drzew – klony, kasztanowce, robinie (popularnie zwane akacjami), bzy, jarzębiny, sosny, świerki, jodły, modrzewie oraz żeńskie egzemplarze topoli, jesionu i wierzby; z krzewów – irgi, bukszpany, derenie, forsycje, pigwowce, sumaki, berberysy, głogi; z pnączy – bluszcz pospolity, rdestówkę bucharską, winobluszcz pięciolistkowy.

Chłód systemowy

Produkcja w jednym procesie – tzw. trigeneracji –  trzech produktów: energii elektrycznej, ciepła i chłodu to idealne rozwiązanie, także w kontekście łagodzenia zjawiska MWC. Co ważne, pozwalają na nie procesy technologiczne.   

Systemy trigeneracyjne składają się z modułu kogeneracyjnego oraz absorpcyjnego agregatu wody lodowej (tzw. chillera). Woda lodowa dostarczona do obiektu chłodzi pomieszczenia. Jest szczególnie przydatna w pomieszczeniach technologicznych, w których do tej pory stosowano instalację wentylacyjno-chłodniczą, wykorzystującą szkodliwe substancje freonowe. 

Zmiany klimatu, wzrost liczby upalnych dni, coraz popularniejsze wykorzystanie klimatyzacji nie tylko w biurach, budynkach użyteczności publicznej, szpitalach, centrach handlowych, ale również w domach i mieszkaniach są kolejnymi argumentami dla zastosowania gazowej kogeneracji do produkcji chłodu systemowego i do rozwoju sieci coraz nowszych generacji. Nowoczesny, inteligentny, niskotemperaturowy system ciepłowniczy wykorzystujący lokalnie występujące ciepło odpadowe, pompy ciepła i źródła odnawialne rozwija na Łasztowni SEC w Szczecinie. Pierwszy odcinek sieci o długości 750 m zasili w ciepło i chłód Morskie Centrum Nauki – latem będzie dostarczać czynnik o temperaturze 15oC, a zimą ciepło niskotemperaturowe o temperaturze 50oC. Produkcję ciepła i chłodu opartych na odnawialnych źródłach energii oraz innowacyjne rozwiązania energetyczne proponuje także Veolia.

W polskich miastach smog jak z Los Angeles

08-04-2021

Z raportu Najwyższej Izby Kontroli z 2020 roku wynika, że w centrach dużych miast wpływ na (złą) jakość powietrza mają w dużej mierze zanieczyszczenia z transportu

Transport to drugie po niskiej emisji źródło zanieczyszczeń w Polsce, w dużych miastach, np. w Warszawie czy w Krakowie – pierwsze. Według danych Politechniki Warszawskiej z 2017 roku powoduje ok. 40-60 proc. zanieczyszczeń powietrza.

Czytaj dalej