Насаждения и тепловой режим

В условиях летнего перегрева проблема оздоровления городской среды с помощью регулирования температурного режима приобрела важнейшее значение из-за сложившейся в крупнейших городах тенденции на потепление климата.

На городской территории температура воздуха не дает полного представления о существующем тепловом состоянии. Большая роль в условиях застройки отводится инсоляционному и радиационному режимам.
 
Суммарная солнечная радиация состоит из: прямой солнечной радиации (инсоляции); рассеянной, поступающей от всего небосвода; коротковолновой радиации, отраженной поверхностями, и длинноволнового (теплового) излучения нагретых естественных и искусственных поверхностей.
 
Если в период солнечной радиации покрытия аллей, дорог, площадок, инженерные и архитектурные сооружения, малые архитектурные формы и другие объекты подвергаются прямому солнечному облучению и нагреваются, то после захода солнца они еще длительное время излучают тепло, которое существенно влияет на микроклимат и вызывает перегрев окружающей среды и повышение температуры воздуха. Излучение нагретого до 65 °С искусственного покрытия составляет 0,48 кал/см2, что равно почти половине интенсивности падающей солнечной радиации. Очень большое значение имеет теплоотдача дорожных покрытий. Летом температура воздуха среди городской застройки значительно выше, чем среди растительности.
 
Интенсивность излученной и отраженной поверхностью радиации и радиус ее отрицательного воздействия определяются количеством поступающей солнечной радиации и «альбедо» этой поверхности.
 
Коэффициент «альбедо» (отношение отраженного числа к полученному) характеризует отражательную способность поверхности. Чем сильнее поверхность отражает радиационную энергию, тем меньше она нагревается и тем больше его альбедо.
 
Альбедо некоторых поверхностей
 
щебень кирпичный....... 2
щебень гранитный....... 2,5
булыжник....... 3
асфальт черный....... 4
земля....... 4,5
мрамор белый полированный....... 5,5
кровельное железо....... 6
штукатурка....... 8
бетон....... 8,5
кирпич красный....... 10
гранит серый....... 11,5
песок желтый....... 14,5
мрамор белый шероховатый....... 16
 
Альбедо одних и тех же материалов зависит от фактуры обработанной поверхности и ее состояния (влажности, запыленности, степени изношенности и т. д.).
 
Зеленые насаждения способны существенно влиять на микроклимат, понижая температуру и увеличивая скорость движения воздуха, что в условиях жаркого лета благоприятно действует на организм человека и создает комфортность теплоощущения. Растения прежде всего воздействуют на радиационный режим, снижая интенсивность прямой солнечной радиации.
 
Охлаждающее действие зеленых насаждений в значительной степени объясняется расходом большого количества тепла на испарение и повышение относительной влажности воздуха. Листья имеют температуру значительно ниже температуры окружающего воздуха. Подсчет показал, что на 1 га со 198 деревьями бука, имеющими 23,6 млн. листьев, общая поверхность листвы составила 5,6 га, а 790 деревьев ели также на 1 га имели 4128 млн. хвоинок площадью 12,8 га.
 
Различные виды растений обладают способностью по-разному отражать, поглощать и пропускать солнечные лучи в зависимости от физиологического строения листьев, структуры, размеров кроны и т. д. Лучший эффект по снижению температуры дают деревья с крупными листьями (каштан, дуб, липа крупнолистная, клен остролистный, тополь серебристый, платан и др.).
 
Альбедо в зависимости от плотности, расположения листьев и формы кроны изменяется у деревьев и кустарников в пределах 8—46 %. Деревья с наибольшим альбедо дают наилучшую защиту от тепловой энергии, и их применение имеет большое практическое значение. Следует учитывать, что альбедо всей кроны дерева на 12—15 % меньше .альбедо отдельно взятых листьев. Чем мельче лист, тем меньше тепловой энергии отражает крона растения. Альбедо хвойных пород значительно ниже лиственных. Необходимо иметь в виду, что солнечному нагреву подвергаются листья в основном верхней части кроны.
 
Листья на дереве располагаются в виде листовой мозаики, не затеняя друг друга. Если листья создают сплошную поверхность, то отражение увеличивается по сравнению с рыхлым расположением листьев. Просветы в кроне поглощают значительную часть поступающей энергии. Листва деревьев и кустарников пропускает солнечную радиацию за счет прозрачности кроны. Коэффициент прозрачности кроны определяется как отношение интенсивности прямой солнечной радиации под кроной к потоку прямой радиации, падающей на открытое место (по исследованиям Е. С. Лахно в Центральном республиканском ботаническом саду АН СССР).
 
Характеристика прохождения световой энергии сквозь кроны деревьев, %
 
Деревья Коэффициент прозрачности кроны Поглощение Альбедо
Береза бородавчатая 6,5 5,55 38
Боярышник сибирский 1 62 37
Дуб летний 8,5 41,2 50,5
Каштан конский 10 38,5 51,5
Клен остролистный 6 44 50
Липа крымская 5 72 23
Ольха черная 5 58 37
Осина 9,5 29 61,5
Орех мончжурский 1 71 28
Сирень венгерская 5 63 32
Тополь бальзамический 5,5 55 39,5
Черемуха обыкновенная 2 78,5 19,5
Яблоня сибирская 10 36,5 53,5
 
 
Осина пропускает сквозь листву почти в 10 раз больше тепловой энергии, чем орех манчжурский или боярышник, и в то же время альбедо осины приблизительно в 2 раза выше альбедо этих растений. Альбедо газона равно 20,5 %.
 
На территории зеленых насаждений радиационный режим, а вследствие этого и температура воздуха меняются в зависимости от ассортимента деревьев, их возраста, плотности смыкания крон, ярусности. Например, по многолетним средним данным, в сосновом бору лесостепной зоны температура почвы на 6—6,2 %, а стволов на 4,1—4,3 % выше, чем в лиственных. Радиация среди насаждений существенно меняется в зависимости от высоты. Если принять за 100 % радиацию на поверхности крон, то непосредственно под кроной она составляет лишь 30 %, на высоте 1 м над почвой— 25 %, а на травяном покрове — только 10 %, создавая наиболее благоприятные условия.
 
По данным В. Н. Оболенского, солнечная радиация задерживается растительностью в молодом дубовом лесу на 96,8 %, в сосновом лесу на 96 %, смешанном лесу из ели, дуба и тополя на 97—98 %, густом еловом лесу на 99 %.
 
При горизонтальной сомкнутости крон, равной 1, под их полог проникает менее 10 % солнечной радиации, поступающей на открытый участок. Сомкнутый полог задерживает солнечную энергию и препятствует излучению с поверхности почвы. Под плотными кронами прямая солнечная радиация в наиболее жаркий период дня практически человеком не ощущается, так как она ниже бытового порога (0,07 кал/см2 в минуту ее ощущения) . Уменьшение сомкнутости только на 0,01 увеличивает радиацию в зависимости от времени года и периода дня на 5—10 %.
 
Вертикальное распределение температуры воздуха в насаждениях с различной сомкнутостью полога
Вертикальное распределение температуры воздуха в насаждениях с различной сомкнутостью полога
 
В южных районах для озеленения территорий, используемых с 9 до 15 ч, рекомендуются высокие растения с плотными кронами, способными затенять газоны, парковые дороги, площадки для отдыха, спортплощадки, предохранять от перегрева стены архитектурных и инженерных объектов и т. д. Деревья с сильно развитой и высокой ажурной кроной снижают радиационные и конвекционные температуры и за счет лучшего проветривания увеличивают влияние растений в 1,3—1,5 раза. В этих условиях наиболее благоприятны для отдыха участки, расположенные на северных склонах.
 
Озеленение пешеходных аллей значительно ослабляет неблагоприятное тепловое облучение пешеходов. Создание 5-метровой зеленой полосы между тротуаром и проезжей частью снижает тепловое облучение пешеходов от мостовой более чем в 2,5 раза. При облучении солнцем площадки с асфальтовым покрытием и подпорной стенки они нагреваются соответственно до 60 и 55 °С, а тепловое излучение достигает 0,5 кал/см2 в минуту. Если вместо асфальта уложить песчанобетонные плиты, а подпорную стенку покрыть вьющимися растениями, излучение составит всего 0,16 кал/см2 в минуту.
 
Микроклиматическая эффективность зеленых насаждений и элементов внешнего благоустройства в условиях перегрева городской среды (по данным ЦНИИП градостроительства)
 
Элементы озеленения внешнего благоустройства Снижение температуры воздуха, C° Повышение относительной влажности воздуха, % Снижение скорости вертра, % Снижение интенсивности прямой солнечной радиации, % Снижение температуры поверхности, C°
Массив зеленых насаждений полнотой 0,8 — 1 3,5 — 5,5 10 —20 50 — 75 95 — 100 20 — 25
Группа деревьев 1 — 1,5 4 — 6 20 — 40 94 — 96 12 — 20
Рядовая посадка деревьев 1 — 1,5 4 — 7 30 — 50 95 12 — 19
Газон, цветник 0,5 1 — 4 6 — 12
Кондиционерная установка, сплошная завеса воды высотой до 2,5 м 8 40
Фонтан 1,5 — 3,5 5 — 10
Детский плескательный бассейн нет нет
Пергола, увитая растениями 1 — 1,5 20 — 30 80
Навесы 0,5 — 0,8 20 — 40 20 — 100
 
На озелененных территориях средней полосы и севера, где солнечная радиация не так велика, целесообразно создавать больше открытых, освещаемых солнцем полян на южных склонах.
 
Размещая растения с учетом ориентации дорог и аллей, расположения инженерных сооружений и архитектурных объектов, применяя покрытия с оптимальными гигиеническими характеристиками, используя вертикальное озеленение, можно оказывать существенное влияние на комфортность теплового режима.
 
Наиболее высокие температуры воздуха характерны для центральных частей города с плотной застройкой, обширными асфальтовыми поверхностями улиц, площадей. Чем больше город, тем значительней разница температур воздуха среди застройки и в крупных массивах зеленых насаждений.
 
На характерных для центра города небольших участках зеленых насаждений (скверы, бульвары) в сравнении с соседними участками застройки температуры воздуха ниже на 1— 1,5 °С, а радиационная температура на 6—10 °С.
 
В Москве температура воздуха в приземном слое над газоном при прямом солнечном облучении на 4—5°С ниже, чем над асфальтом. Если на открытом участке разница температур поверхности газона и асфальта составляла 8—10 °С, то газон в тени имеет температуру на 22 °С ниже. Даже открытый незатененный газон имеет температуру поверхности на 6°С  ниже, чем затененный асфальт.
 
На формирование теплового режима влияют размеры озеленяемой территории.
 
В результате натурных наблюдений в Москве, проведенных Н. С. Краснощековой в июле-августе при безоблачном небе и температуре воздуха 24— 30 °С, выявлены различия (∆t, °С) в температуре воздуха на открытых городских площадях и территориях зеленых насаждений разной величины (табл. 2.3).
 
Зависимость от площади зеленого массива (∆t, °С)
 
Объекты Характер насаждений Площадь, га (∆t, °С)
Сквер на ул. Чернышевского Лиственные 0,42 1,8
Сквер на ул. Пушкина 0,82 2
Ботанический сад МГУ (старый) 6,2 2,8
Парк при стадионе «Динамо» 13,7 3,4
Парк Речного вокзала 24 2,7
Парк Дружбы Смешанные 42 3,3
Лесопарк в Химках - Ховрино 148 4,5
Ботанический сад АН СССР, ВДНХ, парк им. Дзержинского Широколиственные 621 6
Измайловский лесопарк Лиственные 1174 6,2
Погонно-Лосиноостровский лесопарк Смешанные 2167 4,2
 
По мере увеличения зеленого массива величина ∆t, °С возрастает, но скорость нарастания падает. Стабилизация ∆t, °С наступает при площади зеленого массива 600—1000 га.
 
Небольшие участки зеленых насаждений и редкая посадка способны снизить температуру воздуха не только внутри массива, но и на прилегающей территории, но незначительно. Существенное влияние зеленые насаждения в городе оказывают при размерах территории свыше 6 га.
 
Температура воздуха внутри городского зеленого массива в среднем на 2—3°С ниже, чем в жилых дворах, на улицах и площадях.
 
В. Л. Машинским и Е. Г. Залогиной приведены данные для московских условий (табл. 2.4).
 
Озелененные территории и участки Температура воздуха, C° Относительная влажность воздуха, %
Крупный парковый массив 700 га:
в насаждениях парка 28 60
в городской застройке 30 — 31,8 39
у входа в парк (100 м от входа) 31,8 — 33,2 37
у входа в парк (300 м от входа) 31,8 — 33 36 — 38
Зеленый массив в жилой застройке площадью 6 га:
в насаждениях сада 24,8 — 26,8 57
у входа в сад 26,6 — 27,8 46
100 м от входа в сад 27,2 — 30,2 41 — 45
300 м от входа в сад 27,4 — 30,8 35 — 46
Небольшой массив в жилой застройке площадью 2,5 га:
в нассаждениях массива 31,6 57
у входа в зеленый массив 32 55
 
В радиусе 100 м до зеленого массива температура воздуха на 1 —1,5°С ниже за счет циркуляции воздушных масс вблизи насаждений. Нагретый на открытой территории воздух поднимается вверх, уступая место более холодному, поступающему из зеленого массива.
 
Существующие нормы требуют в летние жаркие часы дня обязательное ограничение инсоляции на отдельных участках городской территории. Так, на детских игровых и спортивных площадках затеняется не менее 50 % площади, отведенной для отдыха, и не менее 75 % пешеходных дорожек и тротуаров.
 
Эффект влияния озеленения на тепловой режим можно значительно увеличить, сочетая зеленые массивы и водоемы.
 
Если периметральная застройка ведет к застою нагретого от стен зданий воздуха, то приемы свободной планировки с включением крупных участков зелени улучшают проветривание, понижают в жаркое время температуру воздуха, улучшая микроклимат, застройки.
 
При озеленении территорий промышленных предприятий пешеходные аллеи, дорожки, тротуары, площадки отдыха лучше всего затенять лиственными деревьями, обладающими летом, когда это необходимо, солнцезащитными свойствами и обеспечивающими инсоляцию в остальные времена года.
 
Следует учитывать и еще одно свойство растений — сохранять зимой температуру поверхности древесных стволов до 10 °С, что при плотных посадках и снижении в массивах скорости ветра смягчает микроклимат.
 
Величина воздействия зеленых насаждений на тепловой режим городских территорий определяется:
 
образованием оптимальной системы городских зеленых насаждений, включающей разнообразные территории (по размерам, функциональному назначению, структуре, видовому составу растений, ландшафтным приемам организации и т. д.);
клинообразным вводом в глубь застройки достаточно крупных зеленых массивов, имеющих связь с пригородными зелеными зонами;
плотностью размещения деревьев и кустарников, обеспечивающей затенение не менее 50 % занятой ими территории.

«Городское зеленое строительство». Горохов В.А. 1991

поддержать Totalarch

Добавить комментарий

CAPTCHA
Подтвердите, что вы не спамер