Lämpösaarekeilmiötä voidaan lieventää kaupunkisuunnittelulla
Lämpösaarekeilmiötä voidaan lievittää erilaisin ratkaisuin muun muassa kaupunkirakenteen ja rakentamisen ohjauksella. Keskeistä on huomioida alueen pinnanmuodot, riittävä kasvillisuus ja sijainti suhteessa vesistöihin. Monimuotoisella siniviherinfrastruktuurilla voidaan tehokkaasti viilentää ja varjostaa kaupunkiympäristöä sekä lisätä luonnon monimuotoisuutta ja viihtyisyyttä kaupungeissa.
Viilennystarvetta voidaan pienentää väljentämällä kaupungin rakennetta
Ilmaston kuumentuessa kaupunkien täydennysrakentamista on tärkeää punnita kokonaisvaltaisesti. Tiiviimpi kaupunkirakenne voi olla energiatehokkuuden ja päästöjen vähentämisen kannalta tavoiteltavaa (esimerkiksi mahdollistamalla vähähiiliset kulkutapavalinnat), mutta se voi voimistaa lämpösaarekeilmiötä ja lisätä ilmastonmuutoksen haitallisia terveysvaikutuksia. Lisäksi täydennysrakentamiseen liittyy muita haittavaikutuksia, kuten hulevesitulvien lisääntyminen. Hulevesien hallinta tiiviissä ja paljon läpäisemätöntä pinta-alaa sisältävässä kaupunkiympäristössä on haasteellisempaa.
Lämpösaarekeilmiön voimakkuutta voidaan lieventää väljemmällä kaupunkirakenteella eli säätelemällä rakennusten korkeuden ja katujen leveyden välistä suhdetta. Tiiviimpi kaupunki tarkoittaa suurempaa rakennusmassaa ja siten suurempaa lämmönvarauskykyä, jolloin lämpöä syntyy suuremmasta asukastiheydestä, asumisesta ja liikenteestä. Lisäksi kaupunkirakenteen tiiviys keskimäärin heikentää tuulesta aiheutuvia ilmavirtauksia katutasolla. [1]
Lämpösaarekeilmiön vaikutuksia voidaan siis lieventää huomioimalla kaupunkirakenteen vaikutus lämmön kertymiseen. Esimerkiksi katujen suunta suhteessa aurinkoon sekä niiden leveys ja ympäröivien rakennusten korkeus säätelevät auringonsäteilyn määrää eri rakenteisiin [2]. Itä-länsisuuntaiset kadut altistuvat päivän aikana eniten auringonsäteilylle, kun taas pohjoiseteläsuuntaiset kadut altistuvat vähiten. Lisäksi leveillä kaduilla, joissa rakennukset ovat matalia, auringonsäteilyaltistus voi olla voimakkaampi päivän aikana [3], [4]. Toisaalta asia ei ole yksiselitteinen, sillä myös kapeat, korkeita rakennuksia sisältävät kadut saattavat kanjonimaisen rakenteensa vuoksi estää ilmanvirtaamisen, mikä voimistaa lämpösaareketta [5]. Uusien alueiden rakentamisessa tulee pyrkiä välttämään tällaisia kaupunkirakenteita sekä tunnistaa ja kehittää jo olemassa olevia kuumuudelle alttiita alueita.
Erilaisten suunnitteluratkaisujen vaikutuksia lämpösaarekkeiden muodostumiseen ja ilmavirtauksiin voidaan selvittää mallinnuksen avulla. Samalla on mahdollista tarkentaa energian kulutuksen arvioita ja saada lisätietoa muun muassa energiajärjestelmän suunnittelua varten.
Tuulen ja kasvillisuuden, esimerkiksi suojapuuston, yhteisvaikutuksia voi hyödyntää varaamalla niille riittävästi tilaa ja huomioimalla rakennusten suuntaus sekä sijoittelu toisiinsa ja maaston muotoihin nähden. Tällöin varjon lisäksi saadaan viilennys- ja lämmityshyötyjä (tuulensuoja) [6]. Lisäksi aluesuunnittelussa on tärkeää mahdollistaa tilavaraukset lämpöpumpuin toteutettavalle viilennykselle sekä rakennuksen liittäminen kaukokylmään eli kaukojäähdytysverkkoon, mikäli tämä on mahdollista tulevaisuudessa.
Kaavamääräykset ja rakentamisen ohjaus ovat tärkeitä keinoja lämpösaarekeilmiön lieventämisessä
Kaupunkien lämpötasapainoon voidaan vaikuttaa merkittävästi kaavoituksella sekä kiinnittämällä huomiota rakennusmateriaaleihin ja rakennusten lämpöolosuhteisiin. Kaavoituksen kautta voidaan asettaa määräyksiä ja suosituksia rakennusten suunnasta, koosta ja viheralueiden määrästä tonteilla. Lämpösaarekeilmiöön vaikuttavia tekijöitä voidaan huomioida myös rakentamista ohjaavissa rakennusjärjestyksissä ja kaupungin kilpailutettavissa suunnitteluratkaisuissa. Esimerkiksi Helsingissä tehtyjen mallinnusten mukaan koettu kuumarasitus lisääntyy sen myötä mitä korkeampia alueen rakennukset ovat. Rakennusten korkeuden kasvaessa yli 20 metrin kuumarasituksen ei kuitenkaan enää havaittu kasvavan rakennusten varjostavan vaikutuksen vuoksi [7].
Keinoja, joilla kaavoituksessa ja rakentamisen ohjauksessa voidaan lieventää lämpösaarekeilmiötä [8], [9], [10]:
- Heijastuskyvyn (albedon) huomioiminen eli esimerkiksi rakenteiden pintamateriaalit sekä puiden rooli lämpösäteilyä heijastavana, varjostavana ja haihduntaa lisäävänä tekijänä eli viilentävä keidasvaikutus alueen suunnittelussa.
- Aerodynamiikan eli ilman vapaan virtaamisen huomioiminen rakentamisessa. Siihen vaikuttavat muun muassa rakennusten korkeudet, liikenneväylien leveys ja muoto ja näiden sijoittelu sekä viher-, vesi- ja muut rakennuksista vapaat alueet.
- Vihreän vyöhykkeen ja/tai vihreän pinta-alan suunnittelu ja kehittäminen kaupunkialueella huomioiden alueen tuulet ja paikallisten lämpötilaerojen synnyttämät ilmanvirtaukset viilentävänä tekijänä.
- Viherkattojen, -kansien, -seinien ja puutarhojen lisääminen kaupunkialueiden rakennuksiin tai sopiville alueille, jolloin voidaan edistää kasvien ja kasvillisuuden haihdutusjäähdytystä ja rakennuksia viilentävää vaikutusta.
- Sprinklereiden tai suihkulähteiden asennus katoille tai pihoille edistämään haihduntaa ja sen jäähdytysvaikutusta.
- Rakenteiden ja pintamateriaalien maalaaminen valkoisiksi tai vaaleiksi lisää niiden kykyä heijastaa auringonsäteilyä (albedo).
- Kaukokylmäverkojen mahdollistaminen lämpöpumppujen avulla sekä liittyminen jäähdytysverkkoon.
- Passiivisten rakenteiden hyödyntäminen huomioiden materiaalien ja rakenteiden lämpökäyttäytyminen ja läpäisevyys.
Monimuotoinen siniviherinfrastruktuuri viilentää ja varjostaa kaupunkiympäristöä
Kaupunkisuunnittelussa lämpösaarekeilmiötä voidaan lieventää sinivihreällä infrastruktuurilla, kuten kaupunkipuistoilla, katupuilla, viherkatoilla ja -seinillä sekä luontaisilla tai rakennetuilla vesialueilla ja kosteikoilla. Viheralueiden ja -elementtien lisäksi vesialueet, jotka tunnetaan myös sinirakenteina tai sinisenä infrastruktuurina, vaikuttavat ilman lämpötilaan. Veden haihtumiseen kuluu energiaa ja toisaalta vesistöt varastoivat merkittäviä määriä lämpöä ja muokkaavat ilmavirtauksia [11]. Päivällä, kun ilman lämpötila on korkeimmillaan, sinirakenteet useimmiten laskevat lämpötilaa [12], [13].
Ilman lämpötilojen vaikutusten lisäksi vesialueet voivat tehostaa vihreän infrastruktuurin vaikutuksia, erityisesti kuivuusjaksojen aikana. Kuivuudesta kärsivillä kasvustoilla ja puilla on riittävästi kasteltuihin kasveihin verrattuna heikompi haihdutuskyky. Viilentävien vaikutusten saavuttamiseksi onkin tärkeää huolehtia viherrakenteiden asianmukaisesta kastelusta [9], [14]. Ensisijaisesti kastelussa tulisi käyttää hukkavettä, kuten sade- ja sulamisvesien muodostamaa hulevettä [2]. Hulevesien hyödyntäminen vaatii kuitenkin investointeja keräys- ja varastointijärjestelmiin, joihin esimerkiksi sadepuutarhat ja muut viivytyspainateet kuuluvat. Investoinnit kuitenkin saattavat olla kannattavia, koska hulevesien hallinta vähentää myös tulvariskejä ja maanpinnan eroosiota [15].
Jotta kaupunkivihreällä ja erilaisilla vesielementeillä saadaan aikaan lämpösaareketta viilentävä vaikutus, sinivihreä infrastruktuuri on suunniteltava ja sijoitettava huolellisesti. Suunnitteluprosessissa kannattaa myös hyödyntää monialaista asiantuntemusta hyötyjen maksimoimiseksi. Esimerkiksi viheralueet, jotka ovat luonteeltaan puustoisia ja monikerroksisia ympäristöjä, vaikuttavat ilmaston viilenemiseen tehokkaammin kuin avoimet viheralueet, jotka saattavat jopa voimistaa lämpösaarekkeen vaikutuksia erityisesti kuumina päivinä [16]. Usein kaupunkivihreän lisääminen suoraan kaupunkirakenteeseen erillisten laajojen viheralueiden sijaan voi lieventää lämpösaarekeilmiötä jopa tehokkaammin [17]. Lajien valinnassa puolestaan tulee huomioida muuttuva ilmasto ja sen myötä kasavavat riskit, kuten lisääntyvät kasvitaudit.
Esimerkki
Katualueilla useimmiten käytettyjä vihreän infrastruktuurin keinoja ovat katupuut. Katupuut ja muu kasvillisuus höyrystävät vettä, joka viilentää ja kosteuttaa ympäröivää ilmaa sitomalla energiaa. Kun sama höyry tiivistyy uudelleen vedeksi, sitoutettu energia vapautuu taas lämpönä ympäristöön. Tämä tasapainottaa lämpötilaa sekä ajassa että paikassa, toisin kuin keinotekoinen ilmastointi, joka vapauttaa lämpöä lähiympäristöönsä. [18] Puut luovat myös viilentäviä varjoja ja toimivat siten auringon säteilyä lieventävinä tekijöinä, mikä puolestaan parantaa ihmisten lämpömukavuutta.
Katupuiden suunnittelussa tulee kuitenkin olla huolellinen, sillä niiden vaikutus ympäristön lämpötilaan ja ilmanlaatuun on monimutkainen. Se riippuu tekijöistä, kuten kasvillisuuden tiheydestä, paikallisesta ilmastosta ja puulajeista. [19] Erityisesti taivaan näkyvyyskerroin on otettava huomioon, samoin kuin kadun geometria ja suuntaus suhteessa aurinkoon [20]. On tärkeää, etteivät puut estä ilman virtaamista. Tähän voidaan vaikuttaa muun muassa istutusetäisyyksillä, valitsemalla lajikkeita, jotka eivät kasva liian korkeiksi tai leveiksi sekä suosimalla puuston monimuotoisuutta ja huolehtimalla niiden säännöllisestä karsinnasta.
Esimerkki
Lämpösaarekkeen hillinnässä voidaan hyödyntää myös viherkattoja. Ne voivat alentaa sisäilman lämpötilaa kuumalla säällä ja samalla vähentää talvella lämpöhukkaa, mikä pienentää lämmityskuluja. Lisäksi viherkatot hallitsevat sadevettä, parantavat ilmanlaatua, tarjoavat esteettistä arvoa ja ovat ympäristöystävällisiä vaihtoehtoja perinteisille katoille. Monihyötyisyys tekee viherkatoista houkuttelevan vaihtoehdon kestävän rakentamisen edistämisessä. [21]
Toisin kuin usein luullaan, viherkatot sopivat myös pohjoiseen ilmastoon [22] ja ovat etenkin pitkällä aikavälillä kustannustehokas vaihtoehto. Kuten katupuiden, myös viherkattojen suunnittelu vaatii kuitenkin monialaista osaamista ja yhteistyötä esimerkiksi rakennus- ja viheralan välillä.
Kaupunkisuunnittelun toimijoiden tarkistuslista: lämpösaarekeilmiön huomioiminen
Seuraava kysymyslista auttaa huomioimaan lämpösaarekeilmiön osana kaupunkisuunnittelua.
Katso myös
Tuottajatahot
Sisältö on tuotettu EU:n LIFE-ohjelman osarahoittamassa LIFE17 IPC/FI/000002 LIFE-IP CANEMURE -hankkeessa.