به گزارش سرویس ترجمه خبرگزاری ایمنا، یکی از چالشهای بنیادین در طراحی شهرهای مدرن و تابآور، مدیریت اثرات ناشی از تغییرات اقلیمی بر زیرساختهای سخت شهری است. در حالی که فضای سبز نقش بسیار مهمی در خنکسازی ایفا میکند، اما پاسخ به بحران گرمای شهری مستلزم بازنگری اساسی در انتخاب و مدیریت مواد مورد استفاده در روسازیها، نماهای ساختمان و فضاهای عمومی است. راهکارهای مبتنی بر مهندسی مواد با تمرکز بر مدیریت بازتاب حرارتی، پتانسیل بالایی برای کاهش مستقیم دمای سطح و هوای محیط دارند.
این رویکرد که بر استفاده از مواد با بازتابندگی بالا و فناوریهای پیشرفته خنکسازی سطحی استوار است، بهدنبال کاهش اثر گرمایی ناشی از تراکم بتنی و آسفالتی است. با ادغام این استراتژیها در برنامههای توسعه شهری، میتوان با مدیریت هوشمندانه تابش خورشیدی، از افزایش مصرف انرژی در ساختمانها جلوگیری کرد و به سوی ایجاد محیطهای شهری خنکتر، پایدارتر و انسانیتر گام برداشت.
استراتژیهای مهندسی با تمرکز بر ویژگیهای فیزیکی مواد، به دنبال کاهش جذب انرژی خورشیدی هستند. استفاده از «سطوح خنک» که شامل آسفالتهای بازتابنده یا سنگفرشهای با بازتاب بالاست، مانع از آن میشود که زمین همچون یک باطری حرارتی، گرما را در طول روز ذخیره کند و در شب به هوا بازگرداند. این رویکرد با استفاده از رنگهای سرد با بازتاب بالا در پشتبامها، به جای جذب پرتوهای خورشیدی، آنها را به سمت جو بازمیگرداند و به این ترتیب، دمای داخلی ساختمانها و دمای هوای نزدیک به سطح را کاهش میدهد. طراحی پارکلتها و سایهبانهای هوشمند در مسیرهای پیادهرو نیز با ترکیب مواد سبک و پوششهای گیاهی، ایجاد ریزاقلیمهای خنک را ممکن میسازد که تجربه پیادهروی در روزهای گرم را برای انسانها بسیار خوشایندتر و ایمنتر میکند.
لسآنجلس؛ استراتژی بازتابندگی و مدیریت جرم حرارتی برای مقابله با جذب تابشی در مقیاس شهری
لسآنجلس در رویارویی با گرمای شدید کالیفرنیا، بهعنوان یکی از پیشگامان جهانی در بهکارگیری راهکارهای مبتنی بر مهندسی بازتابندگی شناخته میشود. این شهر با درک این واقعیت که بافت شهری سنتی به دلیل استفاده از مواد با جذب حرارتی بالا، به یک ذخیرهساز گرمایی عظیم تبدیل شده است، استراتژی خود را بر کاهش ضریب جذب تابشی سطوح متمرکز کرده است. یکی از محورهای اصلی این برنامه، اجرای پروژههای گسترده بامهای خنک است. در این طرح، با استفاده از رنگهای سفید با بازتابندگی بسیار بالا، میزان بازگشت پرتوهای خورشیدی به جو افزایش پیدا میکند و از نفوذ انرژی گرمایی به درون ساختمانها جلوگیری میشود. این اقدام علاوه بر کاهش دمای سطح، بهطور مستقیم با کاهش بار حرارتی ساختمانها، از افزایش بیرویه مصرف انرژی در سیستمهای تهویه مطبوع جلوگیری میکند.
لسآنجلس در سطح زمین و زیرساختهای جادهای، از تکنولوژیهای پیشرفتهای برای بازنگری در ترکیب شیمیایی روسازیها بهره میبرد. در بعضی مناطق آزمایشی، به جای استفاده از آسفالتهای سنتی و سیاه که نرخ جذب انرژی آنها بسیار بالاست، از «آسفالتهای خنک» استفاده شده است. این مواد شامل پوششهای بازتابنده یا افزودنیهای متالیک در ترکیب با قیر هستند که باعث افزایش بازتابندگی سطح جاده میشوند. نتایج آزمایشهای میدانی نشان داده است که این سطوح مهندسیشده، در ساعات اوج تابش خورشیدی، دمای سطح خیابانها را به میزان چشمگیری، در مقایسه با آسفالتهای استاندارد، پایین نگه میدارند. این کاهش دما تنها یک بهبود موضعی نیست، بلکه با جلوگیری از تجمع انرژی در لایهی سطحی، از پدیده «گرمایش شبانه» که ناشی از بازتاب گرمای ذخیرهشده توسط جادههاست، جلوگیری میکند.
این مداخلات در لسآنجلس به دنبال شکستن چرخه «ذخیره حرارتی جرم شهری» است. با مدیریت دقیق بازتاب حرارتی، این شهر تلاش میکند تا از تبدیل شدن زیرساختهای سخت به منابع ذخیره گرما جلوگیری کند؛ فرایندی که عامل اصلی تداوم دمای بالا در ساعات شب و پدیده جزیره گرمایی است. از طریق ترکیب استفاده از سطوح با بازتابندگی بالا در پشتبامها و روسازیهای هوشمند در سطح زمین، لسآنجلس نهتنها دمای محسوس محیطی را کاهش میدهد، بلکه با مدیریت هوشمندانه جریان انرژی در سطح زمین، به سوی ایجاد یک زیستبوم شهری با تابآوری حرارتی بالا حرکت میکند. این مسیر هزینههای انرژی را به شدت کاهش میدهد و سلامت عمومی شهروندان را در برابر استرسهای گرمایی محافظت میکند.
برلین؛ مدیریت هیدرولیکی و مهندسی سطوح نفوذپذیر برای مهار نوسانات دمایی
شهر برلین در آلمان، با بهکارگیری رویکردی چندجانبه در مقابله با تغییرات اقلیمی، از استراتژی پیشروی «شهر اسفنجی» برای مدیریت بحرانهای آب و گرما استفاده میکند. برخلاف مدلهای سنتی توسعه شهری که بر مدیریت سریع آبهای سطحی از طریق کانالیزه کردن و هدایت آنها به سیستمهای فاضلاب متمرکز بودند، برلین بر حفظ و ذخیرهسازی آب در بافت شهری تمرکز کرده است. هدف اصلی این استراتژی، تبدیل شهر از یک محیط سخت و غیرقابل نفوذ به یک سیستم بیولوژیک و منعطف است که قادر به جذب، ذخیره و بازچرخانی رطوبت در طول چرخههای جوی باشد. این رویکرد، نهتنها از وقوع سیلابهای ناگهانی در زمان بارشهای شدید جلوگیری میکند، بلکه از طریق مدیریت دقیق چرخه آب، بهعنوان یک ابزار خنکسازی طبیعی عمل میکند.
یکی از اقدامات بنیادین برلین،در بخش اجرایی، جایگزینی گسترده سطوح سخت، صلب و غیرنفوذپذیر با مواد نفوذپذیر است. در این پروژهها، از سنگفرشهای مدرن و پوششهای نفوذپذیر با طراحیهای مهندسیشده در میادین و پیادهروها استفاده میشود که اجازه میدهند آب باران به جای جاری شدن روی سطح، بهطور مستقیم به لایههای زیرین خاک نفوذ کند. این فرایند، ذخیره رطوبت در پروفیل خاک را تضمین میکند؛ رطوبتی که در طول روز و تحت تأثیر گرمای خورشید، از طریق فرایند تبخیر و تعرق به لایه مرزی زمین و هوای نزدیک به سطح بازمیگردد. تبخیر مداوم، عملکردی مشابه «خنککننده تبخیری» در کل سطح شهر ایفا میکند و بهطور محسوس دمای محیطی را در طول روز پایین نگه میدارد.
علاوه بر مدیریت هیدرولوژیک، برلین از ترکیب هوشمندانه تکنولوژیهای مهندسی مواد برای مقابله با تجمع حرارتی استفاده میکند. در بسیاری از پروژههای نوسازی شهری، به جای استفاده از سنگها و بتنهای تیره که جذبکننده شدید انرژی هستند، از پوششهای پلیمری با بازتابندگی بالا برای سطوح افقی و روسازیها استفاده میشود. این مواد با افزایش ضریب بازتابندگی، از تبدیل شدن خیابانها و میادین به «کورههای حرارتی» جلوگیری میکنند و از ذخیره گرمای خورشید در جرم سنگین زیرساختهای شهری پیشگیری میکنند. این رویکرد ترکیبی که همزمان بر مدیریت نفوذپذیری آب و کنترل بازتاب حرارتی استوار است، برلین را به نمونهای موفق در مدیریت نوسانات دمایی تبدیل کرده است؛ سیستمی که در آن، مدیریت هوشمندانه جریان انرژی و جریان آب، با هم ادغام شدهاند تا پایداری زیستمحیطی و آسایش حرارتی شهروندان در برابر تغییرات اقلیمی تضمین شود.
زوریخ؛ میکرومدلسازی و مدیریت توازن انرژی در محیطهای شهری
در زوریخ سوئیس، مدیریت دما از طریق تحلیل «موازنه انرژی سطح» انجام میشود. متخصصان این شهر با استفاده از دادههای سنسورهای اینترنت اشیا (IoT)، نرخ «تابش صافی» را در نقاط مختلف شهر اندازهگیری میکنند. با استفاده از این دادهها، طراحی فضاهای عمومی به گونهای انجام میشود که تعادل بین تابش موج کوتاه خورشیدی و تابش موج بلند که گرمای بازگشتی از زمین است، برقرار شود.
در واقعیت، هر نقطه از سطح شهر از جمله آسفالت، پیادهرو یا حیاط یک پارک مانند یک مخزن انرژی عمل میکند. موازنه انرژی یعنی محاسبه اینکه چقدر انرژی از خورشید به سطح میرسد و چقدر از آن به فضا بازگشته یا توسط گیاهان و آب مصرف میشود. کارشناسان شهری در زوریخ محاسبات فضاسازی را بهطور دقیق محاسبه میکنند و به جای اینکه فقط شهر را زیبا طراحی کنند، سعی میکنند موتور حرارتی شهر را مدیریت کنند.
استفاده از آبنماهای کوچک در نقاط استراتژیک، از جمله راهکارهایی است که با استفاده از جابهجاییهای جزئی هوا در اثر اختلاف دما، جریانهای هوای بسیار ملایمی ایجاد میکند که موجب خنک ماندن مناطق پرجمعیت در مقیاسهای بسیار کوچک میشود. این رویکرد، طراحی شهری را از یک هنر بصری به یک مهندسی دقیق از انتقال جرم و انرژی تبدیل کرده است.
نظر شما