چگونه می‌توان با سازه‌ها، جزایر گرمایی را کاهش داد؟

محققان پیش‌بینی کرده‌اند که تا سال 2050، بیش از دو سوم سازه‌های سراسر جهان به سیستم‌های خنک‌کننده مجهز شود و نیاز به انرژی برای کاهش دمای سازه‌ها تا سه برابر افزایش یابد. متأسفانه نیروی لازم برای عملکرد این سیستم‌ها خود عامل مهمی در تولید گازهای گلخانه‌ای به شمار می‌رود و به‌سهم خود در افزایش گرمای کره خاکی سهیم خواهد بود مگر اینکه از انرژی تجدیدپذیر برای کارکرد آن‌ها بهره گرفته شود. البته خبر خوش اینکه اخیراً معماران به طراحی سازه‌های به گونه‌ای روی آورده‌اند تا نیاز به انرژی را در آن‌ها به حداقل برسانند و از این طریق به کاهش دمای کره سرخ مملو از جزایر گرمایی کمک کنند. در ادامه به معرفی رویکردهایی در طراحی شهری و به ویژه سازه‌ها پرداخته می‌شود که می‌تواند مصرف انرژی شهری را به حداقل برساند و به طور همزمان در کاهش دما اثربخش باشد.

 بهره‌گیری از پنجره‌ها و سایه‌ها

بسیاری از مردم برای خنک‌سازی منازل خود از باز کردن پنجره‌ها بهره می‌گیرند که البته این کار به جریان یافتن دمای بیرون به فضای داخلی منجر می‌شود و خود می‌تواند افزایش دمای داخلی را در پی داشته باشد. در بهره‌گیری از پنجره‌ها برای خنک‌سازی محیط داخلی بهترین رویکرد افزایش عایق‌بندی آن‌ها و در صورت امکان نصب پنجره‌های دوجداره است تا از جذب نور خورشید به فضاهای داخلی خودداری کند. علاوه بر این، موقعیت قرار گرفتن پنجره‌ها در سازه‌ها از اهمیت بسزایی برخوردار است چرا که نصب آن‌ها در مقابل تابش نور خورشید، خود به افزایش دمای محیط داخلی منازل منجر می‌شود. معماران می‌توانند در طراحی سازه‌ها از سایبان‌ها یا پوشش‌هایی گیاهی نیز بر فراز پنجره‌ها بهره گیرند تا از جذب نور خورشید به داخل ساختمان‌ها خودداری به عمل آورند.

پنجره‌های شرقی و غربی برای تأمین سایه مناسب نیست و این در حالی است که استفاده از پرده نیز برای این منظور عاقلانه به نظر نمی‌رسد چرا که از هدایت نور طبیعی به داخل سازه‌ها جلوگیری می‌کند ضمن اینکه خود در افزایش دمای محیط تأثیر زیادی دارد. در این راستا، پنجره‌های کرکره‌ای بیرونی، مشابه با آنچه که در سازه‌های قدیمی ایتالیا و فرانسه به چشم می‌خورد، می‌تواند رویکرد بسیار مناسبی باشد.

 رنگ‌ها و جلاها

امروزه در بسیاری از شهرهای جهان، معماران از رنگ‌هایی برای بام و پوشش بیرون سازه‌ها بهره می‌گیرند که نور خورشید را از سطح آن‌ها منعکس می‌کند که این اقدام در کاهش قابل توجه دمای محیط اثربخش است. شواهد حاکی است در سازه‌هایی که به این شکل طراحی می‌شود، دمای سطوح در مقایسه با سایر ساختمان‌های معمولی حدود 10 درجه سانتیگراد پایین‌تر است. صیقل خورشیدی با کارایی بالا روی پنجره‌ها نیز می‌تواند اثربخش باشد به این شکل از پوشش‌هایی لعاب‌دار روی پنجره‌ها بهره گرفته می‌شود که به انعکاس اشعه‌های خورشید کمک می‌کند ضمن اینکه به هدایت نور طبیعی به فضاهای داخلی منجر می‌شود.

لعاب فتوکرومیک نیز که بسته به شدت نور، وضوح را تغییر می‌دهد و همچون عینک‌های آفتابی عمل می‌کند و به هنگام شدت یافتن تابش خورشید رنگ تیره‌تری به خود می‌گیرد که این فرآیند به سهم خود در کاهش دمای محیط اثربخش است.

 استفاده از مصالح ساختمانی مناسب

ساختمان‌هایی که از سنگ، آجر و بتن ساخته می‌شود به لطف جرم حرارتی "thermal mass" بسیار بالای خود کاهش دمای محیط را در پی دارد چرا که گرمای خورشید را در دراز مدت و تدریجاً به خود جذب می‌کند ضمن اینکه در انتشار گرما به بیرون از خود نیز با سرعت بسیار پایین عمل می‌کند. در نتیجه این امر، سازه‌هایی که از این مواد ساخته می‌شود در طول روز دمای پایین‌تری را تجربه می‌کند و این در حالی است که شب‌هایی گرم‌تر پیش روی ساکنان آن‌ها است. تمام گردشگرانی که در روزهای گرم تابستانی به کلیساهای سنگی ایتالیا سفر می‌کنند به واسطه هوای بسیار خنک فضاهای داخلی این سازه‌ها به خوبی از اثرات مواد ساختمانی بر کاهش دمای محیط واقف می‌شوند.

متأسفانه سنگ کمترین سهم را در ساخت سازه‌های امروزی به خود اختصاص داده است و همین امر خود نقش مهمی در افزایش دمای محیط ساختمان‌ها و در نتیجه کره خاکی ایفا کرده است. علاوه بر این، استفاده از چوب در ساخت سازه‌های مدرن به طور قابل توجهی افزایش یافته است که اگرچه این کار در کاهش اثرات منفی زیست‌محیطی سهیم است با این حال، از حجم گرمایی نامناسبی برخوردار است که این امر می‌تواند به سهم خود در افزایش دمای محیط اثربخش باشد.

 استفاده از مواد هیبریدی به جای بتن

اگرچه بتن می‌تواند در کاهش دما تأثیر بسزایی داشته باشد با این حال، استفاده از آن در ساخت سازه‌ها به انتشار قابل توجه دی اکسید کربن منجر می‌شود که این امر در افزایش دمای محیط نقش مهمی ایفا می‌کند. سیستم‌های هیبریدی که متشکل از چوب و بتن است می‌تواند جایگزین مناسبی برای کاربرد سیمان و بتن به تنهایی در سازه‌ها باشد تا اثرات منفی را خنثی و در عین حال به تأمین حجم گرمایی کمک کند.