ΗΛΙΑΚΗ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ – ΗΛΙΟΠΡΟΣΤΑΣΙΑ

ΗΛΙΑΚΗ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ

Η ένταση της ηλιακής ακτινοβολίας στην επιφάνεια της γης είναι ανάλογη με το γεωγραφικό πλάτος και την εποχή του έτους, με μέγιστες τιμές το καλοκαίρι και ελάχιστες το χειμώνα.

Στα γεωγραφικά πλάτη της Μεσογείου, οι τιμές της είναι σχετικά υψηλές, έτσι το κλίμα της Μεσογείου χαρακτηρίζεται από σχετικά ήπιους χειμώνες και από πολύ θερμά καλοκαίρια. Η θερμική άνεση και συνεπώς η χρήση και η λειτουργία των αστικών υπαίθριων χώρων στις μεσογειακές χώρες, επηρεάζεται το καλοκαίρι έντονα από την έκθεσή τους στην ηλιακή ακτινοβολία.

Η μέγιστη ένταση ηλιακής ακτινοβολίας στο οριζόντιο επίπεδο εμφανίζεται κατά το θερινό ηλιοστάσιο, στις 21 Ιουνίου, ενώ η ελάχιστη κατά το χειμερινό ηλιοστάσιο, στις 21 Δεκεμβρίου. Ο Ιούνιος όμως δεν είναι ο θερμότερος μήνας του χρόνου, ούτε ο Δεκέμβριος ο ψυχρότερος. Συνήθως, οι μέγιστες θερμοκρασίες παρουσιάζονται έναν έως δύο μήνες μετά το θερινό ηλιοστάσιο και οι ελάχιστες έναν έως δύο μήνες μετά το χειμερινό ηλιοστάσιο. Αυτό συμβαίνει επειδή η θερμοκρασία του αέρα επηρεάζεται πολύ έντονα, από την ηλιακή ακτινοβολία, αλλά και από τη θερμοκρασία γης και θάλασσας που έχουν μεγάλη θερμοχωρητικότητα. Η μάζα τους παρουσιάζει μεγάλη θερμική αδράνεια, για να ζεσταθούν ή για να ψυχθούν, πρέπει να μεσολαβήσει μεγάλο χρονικό διάστημα (1 έως 2 μήνες). Εμφανίζεται έτσι μια σημαντική χρονική καθυστέρηση, μεταξύ μέγιστης έντασης της ηλιακής ακτινοβολίας και μέγιστης θερμοκρασίας της γης, της θάλασσας και του αέρα του περιβάλλοντος.

Κατά τους χειμερινούς μήνες ο ήλιος κινείται χαμηλά στο στερέωμα, προς την πλευρά του Νότου, έτσι, οι σκιές στον αστικό χώρο είναι μεγάλες σε όλη τη διάρκεια της ημέρας.Η 21^η Δεκεμβρίου είναι η μικρότερη ημέρα του έτους, το χειμερινό ηλιοστάσιο, την ημέρα αυτή, στα γεωγραφικά πλάτη της Ελλάδας (41⁰ έως 31⁰ βόρεια), ο ήλιος ανατέλλει 28 ^ο – 34 ^ο μοίρες νοτιότερα της Ανατολής και δύει 28^ο – 34^ο μοίρες νοτιότερα της Δύσης.

Κατά τους θερινούς μήνες ο ήλιος κινείται υψηλά στο στερέωμα, προς την πλευρά του Νότου, έτσι, οι σκιές στον αστικό χώρο είναι μεγάλες μόνο κατά τις πρωινές και απογευματινές ώρες. Η 21^η Ιουνίου είναι η μεγαλύτερη ημέρα του έτους, το θερινό ηλιοστάσιο, την ημέρα αυτή, στα γεωγραφικά πλάτη της Ελλάδας (41⁰ έως 31⁰ βόρεια), ο ήλιος ανατέλλει 28 ^ο – 34 ^ο μοίρες βορειοτέρα της Ανατολής και δύει 28^ο – 34^ο μοίρες βορειότερα της Δύσης.

ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΗΣ ΗΛΙΑΚΗΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ ΣΤΗ ΘΕΡΜΙΚΗ ΑΝΕΣΗ

Η άμεση ηλιακή ακτινοβολία είναι στους υπαίθριους χώρους, η σημαντικότερη παράμετρος που επηρεάζει τη θερμική άνεσή των ανθρώπων, σε ποσοστό άνω του 35 %, σε σχέση με άλλες παραμέτρους, όπως είναι η θερμοκρασία αέρα και επιφανειών, η ταχύτητα ροής αέρα και η υγρασία.

Το ελληνικό κλίμα έχει σχετικά ψυχρούς χειμώνες, με αυξημένη όμως ηλιακή ακτινοβολία, εξαιρετικά ευνοϊκή για τη θερμική άνεση των υπαίθριων χώρων κατά τη διάρκεια της ημέρας.

Τα καλοκαίρια στην Ελλάδα είναι θερμά, με μεγάλη ένταση ηλιακής ακτινοβολίας, που προκαλεί μεγάλη δυσφορία ήδη από τις πρώτες πρωινές ώρες.

Τα κριτήρια για την εξασφάλιση διεποχικής θερμικής άνεσης στους αστικούς υπαίθριους χώρους είναι πολύπλοκα και πολλές φορές αντικρουόμενα.

Η στρατηγική σχεδιασμού ενός θερμικά άνετου υπαίθριου χώρου, θα πρέπει να περιλαμβάνει:

Για τους χειμερινούς μήνες:

• Εξασφάλιση πλήρους ηλιασμού, δηλαδή ανεμπόδιστη είσοδο της ηλιακής ακτινοβολίας στο χώρο.
• Επιλογή θερμοσυσσωρευτικών υλικών και αύξηση της θερμικής ακτινοβολίας στο άμεσο περιβάλλον τους.
• Ανεμοπροστασία

Για τους θερινούς μήνες:

• Εξασφάλιση ηλιοπροστασίας, δηλαδή μείωση της ηλιακής ακτινοβολίας με σκιασμό.
• Μείωση της θερμοσυσσώρευσης και ανακλαστικότητας των υλικών, δηλαδή μείωση της θερμικής ακτινοβολίας στο περιβάλλον.
• Μείωση της θερμοκρασίας αέρα.

Η βασική αντίφαση μεταξύ της απαίτησης ηλιασμού το χειμώνα και της απαίτησης σκιασμού το καλοκαίρι, λύνεται με τη φύτευση φυλλοβόλας βλάστησης. Τα φυλλώματά της ανακόπτουν, κατά τους θερινούς μήνες, το μεγαλύτερο μέρος της ηλιακής ακτινοβολίας και εμποδίζουν την αύξηση της επιφανειακής θερμοκρασίας των υλικών, αποτρέπουν την άνοδο της θερμοκρασίας του αέρα και ταυτόχρονα τον δροσίζουν με τη διαπνοή τους.

Τα φυλλώματα της φυλλοβόλας βλάστησης πέφτουν κατά τους χειμερινούς μήνες και έτσι η είσοδος της ηλιακής ακτινοβολίας στους υπαίθριους χώρους γίνεται απρόσκοπτα.

ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΗΣ ΗΛΙΑΚΗΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ ΣΤΙΣ ΕΠΙΦΑΝΕΙΕΣ ΤΩΝ ΚΤΗΡΙΩΝ

Η επίδραση της ηλιακής ακτινοβολίας σε κάθε επιφάνεια εξαρτάται από τη γωνία πρόσπτωσης των ηλιακών ακτίνων πάνω της. Όσο η γωνία πρόσπτωσης μικραίνει, όσο δηλαδή πιο πλάγια βλέπει ο ήλιος την επιφάνεια, τόσο μειώνεται η επίδρασή του. Όσο η γωνία πρόσπτωσης μεγαλώνει, όσο δηλαδή πιο κάθετα βλέπει ο ήλιος την επιφάνεια, τόσο περισσότερο την επηρεάζει, αφού έτσι αυξάνει ο βαθμός απορρόφησης της ακτινοβολίας από την επιφάνεια.

Το μεγαλύτερο ποσοστό του κελύφους των κτηριακών όγκων, αποτελείται από κατακόρυφες επιφάνειες, τις όψεις τους. Οριζόντιες κτηριακές επιφάνειες είναι κυρίως τα δώματα. Η επίδραση της ηλιακής ακτινοβολίας στα δώματα είναι το καλοκαίρι πολύ ισχυρή, διότι ο ήλιος τα βλέπει για πολλές ώρες σχεδόν κάθετα. Ο βαθμός επίδρασης της ηλιακής ακτινοβολίας στις όψεις των κτηρίων εξαρτάται κυρίως από τον προσανατολισμό τους.

Τοίχοι νότιου προσανατολισμού

Οι τοίχοι με νότιο προσανατολισμό δέχονται, κατά τη χειμερινή περίοδο, το μεγαλύτερο ποσό ηλιακής ακτινοβολίας σε σχέση με τους τοίχους άλλων προσανατολισμών. Ο ήλιος κινείται χαμηλά στο στερέωμα, στην περιοχή του Νότου, και τους βλέπει, για μεγάλο χρονικό διάστημα, σχεδόν κάθετα. Οι τοίχοι αυτοί αποθηκεύουν την ηλιακή ενέργεια, θερμαίνονται και έτσι επιδρούν θετικά στις μικροκλιματικές συνθήκες του υπαίθριου χώρου τους.

Οι νότιοι τοίχοι δέχονται το καλοκαίρι μικρά ποσά ηλιακής ακτινοβολίας, καθώς ο ήλιος τους βλέπει τις περισσότερες ώρες από ψηλά, πλάγια και ελάχιστα.

Στην περιοχή της Θεσσαλονίκης, το μεσημέρι της 21^ης Ιουνίου, όταν ο ήλιος μεσουρανεί, σχηματίζει με το οριζόντιο επίπεδο γωνία 72^ο, έτσι οι νότιες επιφάνειες των κτηρίων δεν αναπτύσσουν το καλοκαίρι μεγάλες επιφανειακές θερμοκρασίες.

Τοίχοι βόρειου προσανατολισμού

Οι τοίχοι με βόρειο προσανατολισμό δέχονται, κατά τη διάρκεια του έτους, τα μικρότερα ποσά ηλιακής ακτινοβολίας. Το χειμώνα είναι μόνιμα σκιασμένοι. Δέχονται τον ήλιο μόνο το καλοκαίρι πολύ λίγο και πλάγια, νωρίς το πρωί και αργά το απόγευμα. Το καλοκαίρι αποτελούν τη δροσερότερη επιφάνεια των κτηρίων, η οποία επηρεάζει ευχάριστα τον άμεσο υπαίθριο χώρο τους. Η βορεινή περιοχή των κτηρίων λοιπόν είναι η ψυχρότερη υπαίθρια περιοχή το χειμώνα και η δροσερότερη το καλοκαίρι.

Τοίχοι ανατολικού και δυτικού προσανατολισμού

Οι τοίχοι με ανατολικό και δυτικό προσανατολισμό δέχονται κατά την περίοδο του χειμώνα, για πολύ λίγη ώρα, ασθενή ηλιακή ακτινοβολία, που δεν επηρεάζει θερμικά ούτε τους ίδιους, ούτετο περιβάλλον τους.

Κατά την περίοδο του καλοκαιριού δέχονται πολύ μεγαλύτερα ποσά ηλιακής ακτινοβολίας, απ’ ότι όλες οι άλλες κατακόρυφες κτηριακές επιφάνειες. Κατά τη διάρκεια όλων σχεδόν των πρωινών ωρών, ο ήλιος βλέπει τους ανατολικούς τοίχους κάθετα, ενώ από το μεσημέρι και μετά οι δυτικοί τοίχοι είναι πλήρως εκτεθειμένοι στην έντονηηλιακή ακτινοβολία. Σε αυτές τις επιφάνειες παρουσιάζονται συνήθως και οι μέγιστες επιφανειακές θερμοκρασίες, που επηρεάζουν άμεσα και σημαντικά, με ανακλάσεις και θερμική ακτινοβολία,τους υπαίθριους χώρους που βρίσκονται δίπλα τους.

Η θερμική αδρανοποίηση των επιφανειών αυτών, ώστε να μειώνονται οι θερμικές τους εκπομπές, έχει μεγάλη σημασία και επιτυγχάνεται με καλή θερμομόνωση. Η επικάλυψη με παχύ στρώμα βλάστησης θα ήταν ακόμη αποτελεσματικότερη, γιατί θα τις σκίαζε, θα τις διατηρούσε δροσερές και δεν θα μετέδιδε θερμότητα προς το περιβάλλον τους.

Δώματα – οριζόντιες επιφάνειες κτηρίων

Τα δώματα των κτηρίων δέχονται το χειμώνα την ηλιακή ακτινοβολία πλάγια και για λίγες ώρες. Το καλοκαίρι όμως είναι πλήρως εκτεθειμένα στον ήλιο,τον δέχονται σχεδόν κάθετα, κατά την διάρκεια της ημέρας. Γιαυτό τα υλικά κατασκευής τους αναπτύσσουν πολύ υψηλές επιφανειακές θερμοκρασίες, με αποτέλεσμα την υπερθέρμανση της ζώνης του αέρα πάνω από την τελική στάθμη των κτηριακών όγκων.

Η θερμική αδρανοποίηση της μάζας των δωμάτων μπορεί να μειώσει σημαντικά την υπερθέρμανση τους, με μονωτικά υλικά, με μη θερμοαπορροφητικές επιστρώσεις και ιδιαίτερα με αποτελεσματικό σκιασμό. Ακόμη πιο αποτελεσματική είναι η επικάλυψη των δωμάτων με βλάστηση, δηλαδή η φύτευσή τους, ή ακόμη και η ηλιοπροστασία τους με φυτικές πέργκολες.

Η απαγόρευση δημιουργίας πέργκολας στα δώματα των πολυκατοικιών, κυρίως από τις ΕΠΑΕ, έχει εξαιρετικά αρνητικές συνέπειες στο κλίμα της πόλης.

ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΗΣ ΗΛΙΑΚΗΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ ΣΤΟ ΑΣΤΙΚΟ ΕΔΑΦΟΣ

Το αστικό έδαφος είναι αυτό στο οποίο εδράζεται η πόλη, συντίθεται από οριζόντιες επιφάνειες, που το καλοκαίρι δέχονται σχεδόν κάθετα την ηλιακή ακτινοβολία.

Το αστικό έδαφος στην Ελλάδα είναι κυρίως τεχνητό και όχι φυσικό, περιλαμβάνει κυρίως επιστρωμένες επιφάνειες όπως πεζοδρόμια, αυτοκινητοδρόμους, πεζοδρόμους, αύλειους και ακάλυπτους χώρους μεταξύ των πολυκατοικιών, καθώς και πλατείες και πάρκα στα οποία ενσωματώνονται μόνο μικρά τμήματα φυσικού εδάφους. Τα υλικά των επιστρώσεων είναι συνήθως σκληρά, σκουρόχρωμα και ιδιαίτερα θερμοχωρητικά (άσφαλτος, σκυρόδεμα, πέτρινες πλάκες, κτλ).

Από την ηλιακή ακτινοβολία, που δέχονται οι αστικές επιστρώσεις, ένα ποσοστό ανακλάται και ένα άλλο αποθηκεύεται, αυξάνει την επιφανειακή τους θερμοκρασία και επανεκπέμπεται ως θερμική ακτινοβολία, αυξάνοντας τη θερμοκρασία του αέρα.

Η ανακλαστικότητα και η θερμοχωρητικότητα των υλικών επίστρωσης των υπαίθριων χώρων, είναι οι σημαντικότερες ιδιότητες, που ρυθμίζουν τόσο την θερμική τους συμπεριφορά, όσο και του αστικού χώρου που τις περιβάλει.

Επιφάνεια ασφάλτου, που δέχεται απρόσκοπτα ηλιακή ακτινοβολία, αναπτύσσει κατά τις μεσημεριανές ώρες μιας καλοκαιρινής μέρας, επιφανειακές θερμοκρασίες 60 έως και 70 ^οC.

Πεζόδρομος Ανατολικής θράκης, Καλαμαριά, Θεσσαλονίκη
Θερινές επιφανειακές θερμοκρασίες σε διαφορετικές ώρες της ίδιας μέρας.

Όσο πιο σκούρα είναι μια επιφάνεια, τόσο μεγαλύτερη είναι συνήθως η επιφανειακή θερμοκρασία που αναπτύσσει.

Οι ανοιχτόχρωμες επιφάνειες, παρόλο που αναπτύσσουν χαμηλότερες επιφανειακές θερμοκρασίες από τις σκουρόχρωμες, δημιουργούν, ιδιαίτερα το καλοκαίρι, έναοπτικά και θερμικά δυσάρεστο περιβάλλον, εξαιτίας της υψηλής τους ανακλαστικότητας. Το λευκό χρώμα σίγουρα δεν είναι η καλύτερη στρατηγική ψύξης ενός υπαίθριου χώρου, καθώς προξενεί μεγάλη οπτική και θερμική δυσφορία.

ΗΛΙΟΠΡΟΣΤΑΣΙΑ – ΣΚΙΑΣΜΟΣ

Η ηλιοπροστασία των αστικών υπαίθριων χώρων στην Ελλάδα, όπως και σε όλες τις περιοχές της Μεσογείου, αποτελεί προϋπόθεση για τη χρήση και την απρόσκοπτη λειτουργία τους κατά τους θερινούς μήνες. Ο σκιασμός μετριάζει σημαντικά τις δυσμενείς επιδράσεις της έντονης ηλιακής ακτινοβολίας. Ο σκιασμός έχει αποτέλεσμα την ελάττωση της οπτικής θάμβωσης, την άμεση μείωση των επιφανειακών θερμοκρασιών των υλικών και την έμμεση μείωση της θερμοκρασίας του αέρα. Οι επιφανειακές θερμοκρασίες των σκιασμένων υλικών πλησιάζουν τα επίπεδα της θερμοκρασίας του αέρα.

Μία σκιασμένη επιφάνεια ασφάλτου αναπτύσσει, κατά τη διάρκεια μιας καλοκαιρινής μέρας, επιφανειακές θερμοκρασίες 35 έως και 40 ^οC, δηλαδή θερμοκρασίες χαμηλότερες, έως και 30 ^οC, από ίδια επιφάνεια ασφάλτου, που δεν σκιάζεται.

Πιο αποτελεσματικός σκιασμός επιτυγχάνεται με φύτευση δέντρων ή και με πέργολες καλυμμένες με αναρριχόμενα φυτά, καθώς η ευνοϊκή επίδραση του σκιασμού στη θερμοκρασία των υλικών και του αέρα, συνδυάζεται με τον δροσισμό, που παράγει η βλάστηση εξ αιτίας της φωτοσύνθεσης και της διαπνοής. Η χρήση φυλλοβόλων δέντρων και αναρριχώμενων φυτών υποστηρίζει τη διεποχική χρήση των χώρων.

Η βελτίωση στους αστικούς υπαίθριους χώρους το καλοκαίρι, των επιπέδων θερμικής και οπτικής άνεσης προϋποθέτει αποτελεσματικό σκιασμό, κυρίως φυτικό, σε συνδυασμό με τη χρήση θερμικά κατάλληλων, ανοιχτόχρωμων υλικών στις κατασκευές και στις επιστρώσεις τους.

ΣΚΙΑΣΜΟΣ ΤΟΥ ΑΣΤΙΚΟΥ ΕΔΑΦΟΥΣ ΑΝΑΛΟΓΑ ΜΕ ΤΟΝ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟ

Η σκιά που δημιουργεί μία επιφάνεια ή ένας όγκος δεν παραμένει σταθερή κατά τη διάρκεια της ημέρας και του έτους, κινείται και αυξομειώνεται σύμφωνα με τη θέση και το ύψος του ήλιου στον ουρανό. Η κατεύθυνση της ηλιακής ακτινοβολίας αλλάζει ανάλογα με την ώρα της μέρας.

Μεσημβρινός σκιασμός

Ο ήλιος βρίσκεται το καλοκαίρι, κατά τις μεσημβρινές ώρες, ψηλά στο στερέωμα και η ακτινοβολία του είναι σχεδόν κάθετη προς την επιφάνεια του εδάφους. Συνεπώς μεσημβρινό σκιασμό δημιουργούν μόνον οι οριζόντιες επιφάνειες.

Πρωινός και απογευματινός σκιασμός

Ο ήλιος κινείται το καλοκαίρι, κατά τις πρωινές και απογευματινές ώρες, χαμηλά στο στερέωμα, στην πλευρά της Ανατολής και της Δύσης αντίστοιχα. Η ακτινοβολία του έχει σχεδόν οριζόντια διεύθυνση. Συνεπώς μόνο κατακόρυφες επιφάνειες με διεύθυνση από Βορά προς Νότο, δημιουργούν αποτελεσματικό πρωινό και απογευματινό σκιασμό.

Ο σκιασμός στην Ανατολή ή Δύση είναι εφικτός μόνο με κατακόρυφα σκίαστρα.

ΣΚΙΑΣΜΟΣ ΔΡΟΜΩΝ

Ο σκιασμός ενός δρόμου από τα κτήρια εκατέρωθεν των πλευρών του, εξαρτάται από την εποχή του έτους, τον προσανατολισμό του δρόμου, το πλάτος του και το ύψος των κτηρίων. Δρόμοι με μικρό πλάτος και υψηλά κτήρια (αστικά φαράγγια) σκιάζονται σχεδόν πλήρως από τους κτηριακούς όγκους, που τους περιβάλουν, όλες τις εποχές του έτους.

Προσανατολισμός δρόμου Α – Δ

Δρόμοι με ανατολικό – δυτικό προσανατολισμό δέχονται το καλοκαίρι τηνηλιακή ακτινοβολία σχεδόν όλη την ημέρα. Στις 21 Ιουνίου, για το γεωγραφικό πλάτος 40^ο (Θεσσαλονίκη), στις 8:00 το πρωί, ο ήλιος βρίσκεται στην περιοχή της Ανατολής και βλέπει το δρόμο παράλληλα, σε όλο το μήκος του. Μέχρι τις 18:00 το απόγευμα, όταν ο ήλιος βρίσκεται στην περιοχή της Δύσης, ο δρόμος ηλιάζεται πλήρως. Το αίσθημα δυσφορίας αρχίζει ήδη από τις πρώτες πρωινές ώρες και επιδεινώνεται πολύ κατά τις μεσημβρινές και απογευματινές ώρες.

Οι συνθήκες ηλιασμού μεταβάλλονται ανάλογα με τη σχέση του ύψους των κτηρίων προς το πλάτος του δρόμου (Υ/Π).

Ο σκιασμός δρόμων με ανατολικό – δυτικό προσανατολισμό επιτυγχάνεται:

• Κατά τις μεσημβρινές ώρες, ώρες της μέγιστης ηλιακής ακτινοβολίας και των μέγιστων θερμοκρασιών του αέρα, με οριζόντια σκίαστρα (π.χ. δέντρα με πλατύ φύλλωμα, πέργολες).
• Κατά τις πρωινές και απογευματινές ώρες με κατακόρυφα ηλιοπροστατευτικά εμπόδια, διατεταγμένα κάθετα προς τον άξονα του δρόμου (π.χ. συστάδες υψηλής, μεσαίας και χαμηλής βλάστησης).

Παρόλο που ο σκιασμός κατά τις πρωινές και τις απογευματινές ώρες είναι δύσκολος, ο προσανατολισμός Ανατολής – Δύσης, μειώνει στο ελάχιστο την θερμοσυσσώρευση των δομημένων όγκων που περιβάλλουν το δρόμο, με ευνοϊκές επιπτώσεις στις μέσες θερμοκρασίες της περιοχής.

Σκιασμός στην Οδό Μπότσαρη, Θεσσαλονίκη.
Πλάτος δρόμου 20 m, ύψος περιμετρικών κτηρίων περίπου 21 m.

Προσανατολισμός δρόμου Β – Ν

Δρόμοι με βόρειο – νότιο προσανατολισμό σκιάζονται πλήρως κατά τις πρωινές και τις απογευματινές ώρες, από τα κτήρια που βρίσκονται εκατέρωθεν των πλευρών τους. Το μεσημέρι, όταν ο ήλιος μεσουρανεί, είναι εκτεθειμένοι στην ηλιακή ακτινοβολία. Κατάτις ενδιάμεσες ώρες το ποσοστό σκιασμού τους εξαρτάται από τη σχέση του ύψους των κτηρίων προς το πλάτος του δρόμου (Υ/Π). Όσο μεγαλώνει αυτή η αναλογία, δηλαδή όσο πιο στενός είναι ο δρόμος και όσο πιο ψηλά είναι τα κτήρια, τόσο μεγαλύτερος είναι και ο χρόνος σκιασμού του δρόμου από αυτά.

Ο σκιασμός των δρόμων με βόρειο – νότιο προσανατολισμό επιτυγχάνεται πλήρως με οριζόντια σκίαστρα (π.χ. δέντρα με πλατύ φύλλωμα, πέργολες).

Παρόλο που οι ώρες ηλιασμού των δρόμων είναι λίγες, είναι οι ώρες της μέγιστης έντασης ηλιακής ακτινοβολίας και της μέγιστης θερμοκρασίας αέρα. Ταυτόχρονα στον προσανατολισμό αυτό παρουσιάζεται στις όψεις των κτιρίων η μέγιστη θερμοσυσσώρευση, που αυξάνει άμεσα τις μέσες θερμοκρασίες, το πρωί στις ανατολικές και το απόγευμα στις δυτικές όψεις του δρόμου.

ΔΟΜΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΣΚΙΑΣΜΟΥ

Στοές

Οι στοές δηλαδή οι επιμήκεις χώροι, συνήθως ενσωματωμένοι ή προσαρτημένοι στον όγκο των κτηρίων, αποτελούν αναπόσπαστο κλιματικό – δομικό στοιχείο της μεσογειακής αρχιτεκτονικής, ως υπαίθριες περιοχές, προστατευμένες από τα καιρικά φαινόμενα. Το χειμώνα προστατεύουν από την βροχή και τους ανέμους, ενώ το καλοκαίρι από την έντονη ηλιακή ακτινοβολία, επειδή σκιάζουν ζώνες των υπαίθριων χώρων, αλλά και τα ίδια τα κτήρια στα οποία προσαρτώνται.

Ο συνηθέστερος και βέλτιστος προσανατολισμός της ανοιχτής μεγάλης πλευράς των στοών είναι ο νότιος.

Καθώς ο ήλιος κινείται το χειμώνα χαμηλά στο στερέωμα προς την πλευρά του Νότου, βλέπει ανεμπόδιστα, κατά τη διάρκεια της ημέρας, τους χώρους στο εσωτερικό της στοάς.

Στην ελληνική παραδοσιακή αρχιτεκτονική, τόσο στην νησιώτικη όσο και στην ηπειρωτική, υπάρχουν παραδείγματα αστικών στοών διαφόρων τύπων. Άλλοτε περιβάλλουν πλατείες, άλλοτε διαπερνούν κτηριακούς όγκους, άλλοτε οριοθετούν περιοχές υπαίθριων χώρων και άλλες φορές γεφυρώνουν τους κτηριακούς όγκους πυκνοδομημένων περιοχών.

Περιτοιχισμένες αυλές

Οι περιτοιχισμένες αυλές αποτελούσαν από τους αρχαίους χρόνους συνηθισμένο στοιχείο της υπαίθριας αστικής δομής στην περιοχή της Μεσογείου.

Κάθε αυλή που περιβάλλεται από κτηριακούς όγκους, αποκτά το δικό της ιδιαίτερο θερμικό περιβάλλον. Η θερμοκρασία του αέρα στο εσωτερικό της, μπορεί να είναι σημαντικά διαφορετική από αυτή του εξωτερικού υπαίθριου χώρου. Η διαφορά θερμοκρασίαςεξαρτάται από τον προσανατολισμό της αυλής, τη γεωμετρία της, την κατεύθυνση του ανέμου, τα υλικά της κατασκευής και τις επιφάνειες των τοίχων και των κτηρίων της.

Μια περιτοιχισμένη αυλή στραμμένη προς το Νότο σχηματίζει το χειμώνα μία προστατευμένη αγκαλιά προς τον ήλιο, με ευνοϊκό μικροκλίμα για τον χώρο της και για τα κτήρια που την περιβάλλουν.Οι κτηριακοί της όγκοι δημιουργούν το καλοκαίρι σκιές, σχεδόν όλη την ημέρα, εκτός από το μεσημέρι. Κατά τις μεσημβρινές ώρες μπορεί να σκιαστεί με φυτεμένες πέργκολες και φυλλοβόλα δέντρα, που βελτιώνουντο μικροκλίμα της. Ο συνδυασμός με στοιχεία νερού αυξάνει ακόμη περισσότερο την ψύξη του αέρα στο εσωτερικό της.

Οι εσωτερικοί ακάλυπτοι χώροι των οικοδομικών τετραγώνων, μπορούν να θεωρηθούν ως μια σύγχρονη μορφή περιτοιχισμένων αστικών αυλών. Μετρήσεις σε εσωτερικούς ακάλυπτους χώρους στην Αθήνα έδειξαν, ότι τα διαμερίσματα των κάτω ορόφων, που βλέπουν προς την εσωτερική αυλή, είναι πάντοτε δροσερότερα από τα διαμερίσματα, που βλέπουν σε δρόμο, με θερμοκρασία αέρα μέχρι και 5,1 ^οCχαμηλότερη απ’ αυτή των παρακείμενων δρόμων. (Tsianaka, 2006)

Οι εσωτερικοί ακάλυπτοιχώροι έχουν συνήθως ανεπαρκή αερισμό. Παρεμβάσεις δομικού χαρακτήρα, που διευκολύνουν την κυκλοφορία του αέρα στη χαμηλότερη ζώνη τους, κατά τη διάρκεια της νύχτας, υποβοηθούν την απαγωγή του θερμού εσωτερικού τους αέρα προς τον ουρανό, με αποτέλεσμα τη νυχτερινή τους ψύξη, καθώς και τον δροσισμό των κτηρίων που τους περιβάλουν.

ΣΚΙΑΣΜΟΣ ΑΝΟΙΧΤΩΝ ΥΠΑΙΘΡΙΩΝ ΧΩΡΩΝ

Οι παράμετροι που επηρεάζουν το θερινό σκιασμό των υπαίθριων χώρων είναι ο προσανατολισμός και η γεωμετρία τους, δηλαδή η αναλογία ύψους των κτηρίων προς τις διαστάσεις των υπαίθριων χώρων. Όταν οι υπαίθριοι χώροι είναι μεγάλοι, ο σκιασμός τους από τα κτήρια είναι περιμετρικός και αναλογικά περιορισμένος, ενώ όταν έχουν μικρή έκταση, ο σκιασμός τους από τα κτήρια είναι αναλογικά εκτεταμένος.

Σκιασμός της Πλατείας Φωκά, Θεσσαλονίκη.

Το χειμώνα όταν η νότια πλευρά των υπαίθριων χώρων είναι ανοιχτή, ο σκιασμός τους είναι ελάχιστος. Το καλοκαίρι σκιάζεται το πρωί η ανατολική και το απόγευμα η δυτική τους ζώνη για λίγες όμως ώρες. Τις περισσότερες ώρες της ημέρας ο χώρος τους είναι εκτεθειμένος σε έντονη, σχεδόν κατακόρυφη ηλιακή ακτινοβολία. Συνεπώς ο σκιασμός τους είναι εφικτός μόνο με οριζόντια ηλιοπροστατευτικά στοιχεία.

Όταν είναι ανοιχτή η ανατολική ή η δυτική πλευρά των υπαίθριων χώρων απαιτείται το καλοκαίρι πρωινός ή αντίστοιχα απογευματινός σκιασμός, ο οποίος μπορεί να επιτευχθεί μόνο με κατακόρυφα ηλιοπροστατευτικά στοιχεία.

Στοιχεία που δημιουργούν αποτελεσματικό θερινό σκιασμό και βελτιώνουν το μικροκλίμα είναι:

• Η υψηλή φυλλοβόλα βλάστηση, με μεγάλο εύρος φυλλώματος, που πέφτει το χειμώνα και επιτρέπει την είσοδο του ήλιου στο χώρο.
• Φυτικές και τεχνητές οριζόντιες ή κατακόρυφες κατασκευές, με δυνατότητα σύμπτυξης ή αναδίπλωσης κατά τους χειμερινούς μήνες, ώστε να μην εμποδίζουν τον ήλιο.
• Φυσικά ή τεχνητά εδαφομορφικά εμπόδια.

ΣΚΙΑΣΜΟΣ ΜΕ ΒΛΑΣΤΗΣΗ

Η βλάστηση, εκτός από τη μεγάλη κλιματική, περιβαλλοντική, βιολογική και αισθητική της αξία, αποτελεί μια από τις αποτελεσματικότερες μεθόδους σκιασμού, υπαίθριων χώρων και κτηρίων.

Τα φυλλώματα των φυτών ανακόπτουν την είσοδο της άμεσης ηλιακής ακτινοβολίας σε ένα χώρο, την απορροφούν και την καταναλώνουν, ενώ ταυτόχρονα απορροφούν και την έμμεση ακτινοβολία που ανακλάται από τις επιφάνειες που περιβάλλουν το χώρο.

Η βλάστηση μπορεί να ανακόψει, κατά τις θερμές καλοκαιρινές μέρες, μέχρι και το 90% της ακτινοβολούμενης ηλιακής ενέργειας, ποσοστό που εξαρτάται από το είδος των φυτών και από την πυκνότητα του φυλλώματος τους. (Θεοχάρη, 2003)

Δέντρα

Ο σκιασμός με δέντρα είναι αρκετά σύνθετο ζήτημα, καθώς κάθε φυτό είναι ζωντανός οργανισμός με συγκεκριμένη μορφολογία, χαρακτηριστικά και ρυθμούς ζωής. Το μέγεθος της σκιάς που δίνει ένα δέντρο εξαρτάται από το είδος και το σχήμα του φυλλώματος του, καθώς και από την πυκνότητα των κλαδιών του. Δέντρα με ευρύ φύλλωμα και σφαιρικό σχήμα σκιάζουν μεγαλύτερες επιφάνειες απ’ ότι αυτά, που έχουν κατακόρυφο, κωνικό σχήμα.

Τα αειθαλή δέντρα προσφέρουν σκιά όλο το χρόνο, ενώ τα φυλλοβόλα σκιάζουν κυρίως το καλοκαίρι, την εποχή δηλαδή που ο σκιασμός είναι απαραίτητος. Τα φυλλοβόλα δένδρα διευρύνουν τη δυνατότητα της διεποχικής χρήσης των χώρων.

Κατά τους χειμερινούς μήνες ρίχνουν τα φυλλώματά τους. Ο σκιασμός των γυμνών κλαδιών εξακολουθεί να σκιάζει, αλλά μόνο σε μικρό ποσοστό. Η επιλογή του κατάλληλου είδους δέντρων κάθε φορά είναι σημαντική, διότι το ποσοστό σκιασμού των κλαδιών τους μπορεί να ποικίλει από 20 % έως 85 %.

Ο σκιασμός των κτηρίων με βλάστηση είναι πιο αποτελεσματικός από το σκιασμό με τεχνητά συστήματα σκιασμού, όπως ρολά και τέντες. Μετρήσεις έχουν αποδείξει ότι δέντρα τοποθετημένα σωστά, μπορούν να βελτιώσουν το δροσισμό κτηρίων σε ποσοστό από 15 έως 35 % και σε συγκεκριμένες περιπτώσεις, μέχρι και 50 %. (Akbari et al., 1992).

Θερμοφωτογραφίες σκιασμένων από παρακείμενα δέντρα όψεων κτηρίων
(από http://www.thermoguy.com/).

Πέργολες

Οι πέργολες είναι κατασκευές που προσφέρουν την υποδομή για την αναρρίχηση της βλάστησης. Οι φυτεμένες πέργολες σκιάζουν και διαμορφώνουν ελκυστικούς και θερμικά άνετους υπαίθριους χώρους, διαδρόμους και καθιστικά. Ανάλογα με τις ανάγκες της εποχικής λειτουργίας των χώρων, μπορούν να καλύπτονται είτε από φυλλοβόλα είτε από αειθαλή αναρριχώμενα φυτά.

Ανάλογα με τις ανάγκες της εποχικής λειτουργίας των χώρων, οι πέργκολες μπορούν να καλύπτονται είτε από φυλλοβόλα είτε από αειθαλή αναρριχώμενα φυτά.

Οι οριζόντιες πέργολες προσφέρουν σκιασμό και ευχάριστες συνθήκες το καλοκαίρι, τις μεσημβρινές ώρες, όταν η ηλιακή ακτινοβολία είναι κατακόρυφη.

Οι οριζόντιες πέργολες, που δέχονται ανατολική ή δυτική ακτινοβολία (τις πρωινές και τις απογευματινές ώρες), πρέπει να συμπληρώνονται από κατακόρυφα στοιχεία σκιασμού προς την πλευρά της Ανατολής ή της Δύσης.

Ο σκιασμός στην Ανατολή ή Δύση είναι εφικτός μόνο με κατακόρυφα σκίαστρα.

Φυτικές κατασκευές

Τα τελευταία χρόνια έχει αναπτυχθεί ένα ρεύμα πειραματισμού με μεγάλης κλίμακας φυτικές κατασκευές. Φυτικά είδη, επιλεγμένα κατάλληλα, καλλιεργούνται και κατευθύνονται τεχνητά, με τρόπο ώστε να διαμορφώνουν φυτικά κελύφη με μορφές που υπακούουν σε ποικίλες λειτουργικές και σχεδιαστικές στοχεύσεις. Ανεξάρτητα από το εάν μια τέτοια προσπάθεια προκαλεί ενδεχομένως διάφορους προβληματισμούς, μπορεί να δώσει εξελιγμένη τεχνογνωσία, χρήσιμη για τη διαμόρφωση ηλιοπροστατευτικών φυτικών κελυφών.

Δημιουργία φυτικών στοών, αντίστοιχων με τις κτηριακές, με κατάλληλη διαμόρφωση της βλάστησης
(Minke G., 2012).

ΤΕΧΝΗΤΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΣΚΙΑΣΜΟΥ

Ο σκιασμός σε υπαίθριους χώρους επιτυγχάνεται, εκτός από την φυτική προστασία, και με διάφορες άλλες κατασκευές, ελαφρές, συμπαγείς ή διάτρητες, όπως στέγαστρα, τέντες, ομπρέλες, καλαμωτές κ.α.

Τα υλικά κατασκευής των τεχνητών συστημάτωνσκιασμού είναι καλό να επιλέγονται και με το κριτήριο τις θερμοφυσικές τους ιδιότητες, ώστε να μην θερμοσυσσώρευουν και να μην εκπέμπουν θερμική ακτινοβολία προς το χώρο που σκιάζουν. Προτιμότερα είναι τα θερμικά ουδέτερα υλικά, όπως το ξύλο, τα καλάμια, το ύφασμα κ.α..

Τα συμπαγή συστήματα σκιασμού σκιάζουν καλά τους χώρους, όμως εμποδίζουν την κατακόρυφη κίνηση του αέρα, δηλαδή την απαγωγή του θερμού αέρα, που συγκεντρώνεται στην ανώτερη ζώνη του χώρου που σκιάζουν.

Η διάσπαση των μεγάλων συμπαγών σκιάστρων, σε μικρότερα τμήματα με ενδιάμεσους αρμούς ή κενά, ευνοεί τον καλό αερισμό και τον δροσισμό των σκιασμένων χώρων.

Διάτρητα και περσιδωτά συστήματα σκιασμού

Τα διάτρητα συστήματα σκιασμού δημιουργούν όμορφους χώρους, με ευχάριστα επίπεδα σκιασμού και φωτισμού. Ένα μεγάλο πλεονέκτημά τους είναι ότι επιτρέπουν την κίνηση του αέρα, βελτιώνοντας έτσι την αίσθηση της θερμικής άνεσης στο σκιασμένο χώρο.

Μια μεταλλική επιφάνεια όμως, ακόμη και διάτρητη, δεν είναι η καλύτερη επιλογή σκιασμού ενός υπαίθριου χώρου, καθώς αναπτύσσει μεγάλες επιφανειακές θερμοκρασίες και ακτινοβολεί θερμική ενέργεια προς το άμεσο περιβάλλον.

Τα σκίαστρα, που κατασκευάζονται από φυσικά υλικά, όπως οι καλαμωτές, είναι θερμικά ουδέτερα, χαμηλού κόστους και προσφέρουν πολύ αποτελεσματικό σκιασμό.

Τα σκίαστρα σταθερών περσίδων προσφέρουν τη μεγαλύτερη ελευθερία στην κίνηση του αέρα. Η κατεύθυνση και η κλίση των περσίδων καθορίζεται από τον προσανατολισμό του σκιαζόμενου χώρου και τις επιθυμητές ώρες σκιασμού.

Τα σκίαστρα ρυθμιζόμενων περσίδων δίνουν τη δυνατότητα πληρέστερου σκιασμού, καθώς η κλίση των περσίδων ρυθμίζεται σύμφωνα με το ύψος του ήλιου. Το κόστος τους όμως είναι υψηλότερο και συχνά παραμελείται η ρύθμισή τους.

Τέντες – υφάσματα

Οι τέντες και τα υφάσματα σκιασμού είναι λεπτές και θερμικά ουδέτερες ηλιοπροστατευτικές επιφάνειες. Είναι συνήθως ανοιχτόχρωμες για τη μεγιστοποίηση ανάκλασης της ηλιακής ακτινοβολίας, Με κατάλληλη ύφανση επιτρέπουν την είσοδο μικρού ποσοστού ηλιακής ακτινοβολίας, βελτιώνοντας τα επίπεδα φυσικού φωτισμού και ελαχιστοποιώντας τα προβλήματα θάμβωσης στο σκιασμένο χώρο.

Πτυσσόμενα συστήματα σκιασμού

Τα πτυσσόμενα συστήματα σκιασμού παρουσιάζουν ένα σημαντικό πλεονέκτημα, σκιάζουν κατά τη διάρκεια της ημέρας και συμπτύσσονται κατά τη διάρκεια της νύχτας, επιτρέποντας την ανεμπόδιστη θέα προς τον ουρανό και άρα τον δροσισμό του χώρου με τη θερμική εκπομπή προς το στερέωμα. Διευκολύνουν τη διεποχική χρήση των χώρων, καθώς, κατά την περίοδο του χειμώνα, όταν ο ηλιασμός είναι επιθυμητός, παραμένουν κλειστά και δε σκιάζουν καθόλου το χώρο τους.