Energooszczędna architektura krajobrazu

Energooszczędne kształtowanie krajobrazu to rodzaj kształtowania krajobrazu zaprojektowany w celu oszczędzania energii . Istnieje rozróżnienie między energią osadzoną w materiałach i konstruowaniu krajobrazu a energią zużywaną na utrzymanie i eksploatację krajobrazu.

Terminologia i definicja

Architektura krajobrazu często odnosi się do praktyki projektowania krajobrazu i ogrodnictwa , które tradycyjnie dotyczą projektowania miejsc z roślinnością i rzemiosłem w celach estetycznych, kulturowych, społecznych i religijnych.

architektura krajobrazu i inżynieria krajobrazu to multidyscyplinarne i interdyscyplinarne zawody, które integrują względy techniczne, takie jak geografia , ekologia , biologia i inżynieria , z projektowaniem krajobrazu i jego aktualizacją.

Energooszczędne kształtowanie krajobrazu należy do tych ostatnich kategorii i kładzie nacisk na oszczędność energii podczas działania witryny lub tworzenia witryny. Wśród różnych terminów, efektywne energetycznie kształtowanie krajobrazu może odnosić się do zmniejszenia zużycia energii w utrzymaniu i eksploatacji krajobrazu wąsko dla użytkownika/właściciela terenu lub ogólnie do oszczędzania energii w globalnym środowisku, na przykład efekt wyspy ciepła z odblaskową powierzchnią (zwiększenie albedo) czy ograniczenie konieczności uzdatniania wody i odprowadzania ścieków poprzez zastosowanie przepuszczalnej nawierzchni. Typowe metody energooszczędnego kształtowania krajobrazu obejmują zmniejszenie obciążenia cieplnego lub chłodniczego budynku poprzez zacienienie, blokowanie wiatru i izolację; gospodarka wodna; oraz używanie roślin lub materiałów budowlanych, które kosztują mniej energii.

Metody i techniki

Techniki projektowania obejmują:

Cień z drzewami

Sadzenie drzew w celu zapewnienia cienia , co zmniejsza koszty chłodzenia. Dojrzała wysokość drzew i ich kształt korony muszą być dobrze zbadane. Lokalizacja drzew powinna być zaprojektowana w oparciu o ich wysokość i wysokość budynku. Ponadto, gdy drzewa są sadzone bliżej okien lub ścian, zapewnią cień przez większą część dnia, ponieważ Słońce ciągle zmienia swoją względną pozycję względem okna i drzew. Niepożądane jest jednak również sadzenie drzew zbyt blisko budynku, gdyż grozi to zahaczeniem o naziemne lub podziemne linie energetyczne.

Ważny jest również rodzaj liści drzew. Zimozielone rośliny o szerokich liściach, takie jak południowa magnolia, mogą być używane do zapewnienia gęstego cienia przez cały rok. Jednak wiecznie zielone iglaste, takie jak sosny i cedry, mogą zapewnić większą cyrkulację powietrza, chociaż ich cień jest rzadszy i bardziej otwarty.

Cień drzew można wykorzystać nie tylko do zmniejszenia obciążenia chłodniczego w budynku, ale można go również wykorzystać na parkingach, podjazdach i placach zabaw.

Osłona od wiatru

Sadzenie lub budowanie wiatrochronów w celu spowolnienia wiatrów w pobliżu budynków, co zmniejsza straty ciepła. Domy tracą ciepło przez infiltrację w zimie. Wiatrochrony powinny być zaprojektowane tak, aby przechwytywały i przekierowywały zimowe wiatry, zanim dotrą one do domu i terenów zewnętrznych z placami zabaw lub wrażliwymi roślinami. Wiatrochron w zimie powinien być również zaprojektowany tak, aby nie blokował światła słonecznego w Winderze ani nie blokował wiatru w lecie.

Osłona muru za pomocą krzewów lub winorośli

Poprzez poszycie krzewów w pobliżu ściany tworzy izolującą martwą przestrzeń wokół ściany. Jest to podobny pomysł z użyciem osłony przeciwwiatrowej drzewa. Krzew należy sadzić co najmniej 2 stopy od ściany, aby zapobiec problemowi z wilgocią i owadami.

Wykorzystanie naturalnego ukształtowania terenu

Osłanianie ziemi jest przykładem wykorzystania naturalnego ukształtowania terenu i warunków geologicznych do oszczędzania energii podczas budowy konstrukcji. Uważa się, że oszczędza energię na wiele sposobów: używając skały lub mocnego

Ziemny dom autorstwa Petera Vetscha

grunt jako ściana i grunt jako podłoga, koszty budowy są znacznie zmniejszone, ponieważ konstrukcja będzie wymagać mniej materiału nośnego i nie ma potrzeby wykonywania wykopów i budowy fundamentów; ściana i podłoga wykonane z naturalnego materiału prawdopodobnie będą miały lepszą izolację niż sztuczna ściana i podłoga; Naturalne ściany i podłogi mogą również zmniejszyć zagrożenie pożarowe, ponieważ trudno je zapalić, co zmniejsza zapotrzebowanie na środki zmniejszające palność .

W badaniu symulacji struktury o różnej głębokości zanurzonej w ziemi w celu zrozumienia efektu izolacyjnego naturalnej ściany i gruntu w zimnym klimacie stwierdzono, że współczynnik przenikania ciepła osłoniętych ziemią ścian i podłogi jest o 16% - 45 % niższy niż konstrukcja całkowicie nadziemna.

Oprócz osłony Ziemi prostszym sposobem wykorzystania naturalnego ukształtowania terenu jest wykorzystanie geologii, takiej jak góry, do zapewnienia cienia.

Zielone dachy

Często projektowanie krajobrazu i architektura odnoszą się do projektowania powierzchni ziemi; w wielu kontekstach, w szczególności wytyczne i tematy projektowe dotyczą typowego krajobrazu mieszkalnego w budownictwie podmiejskim, gdzie znajduje się podwórko (ogród), podjazd i dom. Jednak w zatłoczonym obszarze miejskim nie ma obfitej powierzchni gruntu do projektowania krajobrazu. Zielone dachy stają się zatem atrakcyjną opcją dodania estetyki i zieleni zatłoczonym miastom. Nie ograniczając się do miast, zielone dachy mogą być stosowane wszędzie tam, gdzie będą pasować. W większości przypadków decyzja o budowie zielonych dachów jest oparta na lokalnym klimacie i polityce. Dzieje się tak dlatego, że poza estetyką, zielone dachy są często wykorzystywane ze względu na ich zdolność do oszczędzania energii, na przykład zwiększając izolację dachu budynku, zatrzymując i infiltrując wodę deszczową oraz potencjalnie zmniejszając efekt miejskiej wyspy ciepła, gdy został zainstalowany w określonej skali. Na przykład w Niemczech, częściowo z powodu przepisów UE, 17% nowych konstrukcji dachowych to dachy zielone. W Waszyngtonie zielone dachy są wykorzystywane jako alternatywna technika retencji wód opadowych.

Zielony dach ratusza w Chicago

Korzyści

Zmniejszenie zużycia energii w budynku poprzez zwiększenie izolacji dachu: W przypadku całkowitej redukcji zużycia energii zielony dach miałby najlepszą wydajność w stosunku do gołego dachu w chłodniejszym klimacie, który wymaga nocnego ogrzewania. Zmniejszenie obciążenia grzewczego budynku wzrasta wraz ze wzrostem głębokości gleby zielonego dachu, chociaż zwiększona głębokość gleby oznaczałaby cięższy dach. Z drugiej strony, jeśli budynek jest zdominowany przez chłodzenie, ważniejszy jest wskaźnik powierzchni liści . W redukcji szczytowego zużycia energii zielony dach ma również znaczący wpływ, a wskaźnik powierzchni liści i głębokość gleby są pozytywnie powiązane z jego wydajnością.

Retencja wody deszczowej i ewapotranspiracja : 3-4 cale gleby może zatrzymać około 1 cala wody deszczowej. To około 75% opadów na większości obszarów w Stanach Zjednoczonych. Dzięki zatrzymywaniu wody deszczowej w glebie, woda nie stałaby się spływem, zamiast tego spowodowałaby ewapotranspirację.

Kontrowersje

Jakość spływu wody: Gdy zielony dach nie jest w stanie utrzymać ilości opadów, nadmiar wody deszczowej stanie się spływem. W eksperymencie polowym, w którym zanieczyszczona woda jest kapana na sekcję zielonego dachu w celu naśladowania opadów deszczu na zielonym dachu, zbadano i przeanalizowano wodę eksfiltracyjną. Stwierdzono, że ponieważ średni poziom stężeń zawiesiny, azotu i fosforu w wodach odpływowych z dachów zielonych jest znacznie wyższy niż w odpływach z dachów konwencjonalnych, ekstensywne dachy zielone staną się źródłem skażenia biogenami w miejskim środowisku wodnym.

Zagrożenie pożarowe: zielone dachy mogą się łatwiej zapalić niż konwencjonalne dachy; istnieje obawa, że w przypadku zapalenia się zielonego dachu wysoka temperatura uszkodzi samą konstrukcję dachu. Nie tylko pomysł uszkodzenia dachu jest sprzeczny z oszczędzaniem energii i zrównoważonym rozwojem, ale pożar i uszkodzenie dachu mogą stanowić zagrożenie dla bezpieczeństwa mieszkańców. Nadal toczy się dyskusja, czy zielony dach spowoduje pożar, czy też zmniejszy jego prawdopodobieństwo. Niektórzy twierdzą, że ponieważ roślinność składa się w około 95% z wody, zielony dach faktycznie zmniejsza ryzyko pożaru. Z drugiej strony niektórzy twierdzą, że w okresie jesienno-zimowym, gdy liście wysychają, wówczas wzrasta zagrożenie pożarowe. Niedawne badania wykazały, za pomocą modelu matematycznego, że kiedy sama roślinność zapali się, ciepło będzie przenikać w dół raczej powoli, ponieważ przewodność cieplna gleby jest niska, i ostatecznie uszkodzi sam dach. Tak więc klucz do tego, czy pożar przejęty przez roślinność uszkodzi dach, czy nie, zależy od grubości gleby. Badanie wykazało również, że instalując warstwę gipsu pod warstwą gruntu, można znacznie zmniejszyć możliwość uszkodzenia dachu.

Dodatkowe obciążenie strukturalne: Większość starych budynków nie została zaprojektowana z myślą o dodatkowym ciężarze własnym dachów zielonych. Jeśli na budowę dodatkowej konstrukcji nośnej zielonych dachów zużywa się więcej energii niż energii zaoszczędzonej na poprawie izolacji i retencji wody, byłoby to sprzeczne z ideą oszczędzania energii. Według badań popularne typy zielonych dachów na rynku zwiększyłyby obciążenie dachu o 1,2 do 2,43 kiloniutona na metr kwadratowy.

Nawierzchnia przepuszczalna (porowata/przepuszczalna).

Wiele chodników w obszarach miejskich i podmiejskich jest nieprzepuszczalnych, co prawdopodobnie spowodowałoby odpływ zanieczyszczonej wody deszczowej . Na terenach przed zabudową średnio 50% wód opadowych powodowałoby ewapotranspirację , 5% spływ, a 45% infiltrację , podczas gdy na terenach poprzemysłowych tylko 35% wód opadowych powodowałoby ewapotranspirację, a 50% spływu i 15% w infiltracji. Ta zmiana spowodowała różne problemy, takie jak powodzie, uszkodzenia infrastruktury spowodowane szybkim ruchem wody i zanieczyszczenie wody .

dzięki zastosowaniu przepuszczalnej nawierzchni ilość infiltrowanych wód opadowych zostanie zwiększona na terenach poprzemysłowych, a zanieczyszczenia w przefiltrowanej wodzie mogą zostać zmniejszone; w ten sposób problem można złagodzić. Podczas konferencji Low Impact Development 2008 ASCE przeprowadziło dwa badania w skali laboratoryjnej, aby zbadać skuteczność przepuszczalnej nawierzchni betonowej blokującej pod względem natężenia przepływu wody i roli kolonii drobnoustrojów w usuwaniu zanieczyszczeń w mikrośrodowisku porowatej nawierzchni. Eksperyment pokazuje średnio 84% względnego całkowitego usunięcia zawieszonych ciał stałych (TSS), jednak zwiększone względne usuwanie w czasie sugeruje, że istnieje potencjalne nagromadzenie ciał stałych, które może spowodować zatkanie systemu i awarię systemu. Dowody dotyczące usuwania zanieczyszczeń potwierdziły wniosek z poprzedniego badania, że roczny odpływ zanieczyszczeń z podjazdów był o 86% niższy w przypadku podjazdów przepuszczalnych niż podjazdów nieprzepuszczalnych.

Rodzaje nawierzchni przepuszczalnej obejmują:

Porowaty asfalt

Zaleta: Stosunkowo niski koszt; Łatwy dostęp do materiału; Pracownicy mają w tym doświadczenie

Wada: podatność na uszkodzenia spowodowane przez wodę; Zwykle używany tylko krótkoterminowo; Niska siła względna

Beton przepuszczalny

Zaleta: Wysoka wytrzymałość konstrukcyjna; Łatwy dostęp do materiału

Wada: Powolny proces budowy; Wysoki koszt początkowy

Przepuszczalna, blokująca się kostka brukowa do betonu

Zaleta: Łatwość budowy, Estetyka, Łatwość konserwacji i naprawy

Wada: Wysoki koszt; Może być używany tylko na drogach o niskiej prędkości

Nawierzchnia siatki

Nawierzchnia siatkowa

Zaleta: Szeroka gama produktów; Stosunkowo niedrogi; Łatwość konserwacji i naprawy

Wada: Zwykle ogranicza się do parkingów

Wybór między różnymi rodzajami nawierzchni przepuszczalnych zależy od potrzeb projektu, dostępnych materiałów i sprzętu oraz budżetu.

Efektywne i inteligentne oświetlenie

Oświetlenie terenu z całkowicie odciętymi oprawami, czujnikami poziomu światła i oprawami o wysokiej wydajności.

Orientacja struktury

Słońce wschodzi ze wschodu, przesuwa się na południe i zachodzi na zachodzie. Tak więc praktyczną zasadą projektowania jest unikanie okien wychodzących na południe, gdy próbuje się zmniejszyć obciążenie chłodnicze budynku i zwiększanie okien skierowanych na południe, próbując zmniejszyć obciążenie grzewcze budynku. Rzeczywistość jest jednak bardziej skomplikowana. Słońce wschodzi ze wschodu i zachodzi na zachodzie doskonale tylko podczas równonocy jesiennej i wiosennej , a przez zdecydowaną większość roku Słońce przemieszcza się nieco na południe i na wschód, w zależności od tego, czy jest lato czy zima i od tego, czy obserwator znajduje się na półkuli północnej, czy Półkula południowa.

Aby zaprojektować witrynę w celu uzyskania jak najlepszej wydajności, projektant musi dobrze zrozumieć lokalny klimat i położenie witryny względem równika.

Więcej do uwzględnienia

Energooszczędne techniki kształtowania krajobrazu obejmują wykorzystywanie lokalnych materiałów, kompostowanie i rozdrabnianie na miejscu w celu ograniczenia transportu odpadów zielonych , narzędzia ręczne zamiast napędzanych benzyną, a także mogą obejmować stosowanie odpornych na suszę nasadzeń na obszarach suchych , kupowanie surowca od lokalnych hodowców w celu uniknięcia energia w transporcie i podobne techniki.

Przykład

W porozumieniu z miastem, aby zbudować odporny i zrównoważony krajobraz, Massachusetts Institute of Technology zainicjował kilka projektów poprawy efektywności energetycznej, projekty te obejmują:

Sadzenie drzew i wykorzystanie baldachimu drzew w celu zapewnienia cienia pieszym, co również zachęciłoby uczniów do spacerów
Filtry krajobrazowe są dodawane w celu (częściowego) oczyszczania wody deszczowej
Zbiorniki na wodę deszczową są instalowane w celu łagodzenia skutków powodzi
Jaśniejszy kolor nawierzchni w celu zmniejszenia efektu wyspy ciepła

Zobacz też

Linki zewnętrzne

Zrównoważony projekt mieszkaniowy: Przewodnik po zasobach zwiększających efektywność energetyczną