Μελέτη φαινομένου αστικής θερμικής νησίδας, στη πόλη της Καλαμάτας - επίδραση στην ενεργειακή συμπεριφορά κτιρίων
Authors: Κυριακόπουλος Παναγιώτης 
Published: May 2023

Η Αστική Θερμική Νησίδα (ΑΘΝ) είναι το φαινόμενο εκείνο κατά το οποίο οι θερμοκρασίες αέρα, των αστικών περιοχών, εμφανίζονται να είναι υψηλότερες από τις αντίστοιχες των περιαστικών και αγροτικών περιοχών. Η αστική θερμική νησίδα θεωρείται ως το πιο γνωστό αποτέλεσμα της επέμβασης του ανθρώπου στο κλίμα και οφείλεται κυρίως στην αστικοποίηση. Η εμφάνιση της ΑΘΝ συνδέεται άμεσα με τις συνθήκες θερμικής άνεσης στις πόλεις και με την υγεία των ανθρώπων. Επιδρά στην κατανάλωση ενέργειας για θέρμανση και ψύξη των κτιρίων, επηρεάζει τις δραστηριότητες των ανθρώπων και επιφέρει οικονομικές επιπτώσεις. Βασικοί σκοποί τις παρούσας διδακτορικής διατριβής είναι: α) η μελέτη του φαινομένου της ΑΘΝ στην παραλιακή πόλη της Καλαμάτας, β) ο προσδιορισμός της έντασης της ΑΘΝ, γ) η μελέτη της ανθρώπινης θερμικής «άνεσης» σε εξωτερικό χώρο στις αστικές, περιαστικές και αγροτικές περιοχές, δ) ο προσδιορισμός των βαθμοωρών θέρμανσης και ψύξης, καθώς και ε) η επίδραση της ΑΘΝ στις ενεργειακές καταναλώσεις των κτιρίων. Για το σκοπό αυτό, αναπτύχτηκε ένα δίκτυο 11 μετρητικών σταθμών εντός και πέριξ του αστικού ιστού. Επιπλέον, τοποθετήθηκαν 2 ακόμη μετρητικοί σταθμοί σε δύο αγροτικές περιοχές, στην ενδοχώρα και κοντά στη θάλασσα. Οι μετρητικοί σταθμοί κατέγραφαν την θερμοκρασία αέρα καθώς και την σχετική υγρασία, ανά δεκάλεπτο, για δύο συναπτά έτη, 2019 και 2020. Για κάθε θέση των μετρητικών σταθμών προσδιορίστηκε, σε ακτίνα 200μ, το ποσοστό πρασίνου, υπολογίζοντας τον κανονικοποιημένο δείκτη βλάστησης NDVI. Για την ανάλυση της ΑΘΝ θεωρήθηκαν οι μήνες Ιούνιος, Ιούλιος, Αύγουστος και Σεπτέμβριος για τα έτη 2019 και 2020 και μελετήθηκαν α) οι μέσες μηνιαίες ολοήμερες (ολόκληρου του 24ωρου) θερμοκρασίες αέρα (Tmean-24h), β) οι μέσες μηνιαίες ημερήσιες (07:00 έως 21:00) θερμοκρασίες αέρα (Tdaytime), γ) οι μέσες μηνιαίες νυκτερινές (22:00 έως 06:00) θερμοκρασίες αέρα (Tnighttime), δ) οι μέσες μηνιαίες μέγιστες (Tmax-24h) και ε) ελάχιστες (Tmin-24h) θερμοκρασίες αέρα. Τα συμπεράσματα που εξήχθησαν είναι ότι κατά τους μήνες Ιούνιο έως και Σεπτέμβριο, αναπτύσσεται ΑΘΝ αλλά το φαινόμενο δεν είναι πολύ έντονο. Η μέγιστη μέση ωριαία παρατηρούμενη Ένταση Αστικής Θερμικής Νησίδας (ΕΑΘΝ) υπολογίστηκε στους 6.45°C και 6.69°C, τον Σεπτέμβριο του 2019 και του 2020, αντίστοιχα, μεταξύ της αστικής περιοχής και της αγροτικής περιοχής στην ενδοχώρα. Μελετήθηκαν επίσης, οι συνθήκες θερμικής άνεσης σε εξωτερικό χώρο χρησιμοποιώντας τον βιοκλιματικό δείκτη θερμικής άνεσης Humidex (H) και τον δείκτη Heat Index (ΗΙ). Συνθήκες θερμικής δυσφορίας παρατηρήθηκαν κυρίως κατά την διάρκεια της ημέρας και πολύ λιγότερο το βράδυ, με μεγαλύτερη συχνότητα εμφάνισης, το διάστημα από 3:00μμ έως και 4:00μμ. Ο δυσμενέστερος μήνας εμφανίζεται να είναι ο Αύγουστος με τις μεγαλύτερες συχνότητες εμφάνισης επικίνδυνων συνθηκών θερμικής δυσφορίας. Με την χρήση του λογισμικού Design Builder / Energy Plus πραγματοποιήθηκαν εξομοιώσεις για ένα τυπικό κτίριο τριών επιπέδων (με κατάστημα στο ισόγειο και κατοικίες στους δύο υπέργειους ορόφους) το οποίο συμμορφώνεται με τις απαιτήσεις του Κανονισμού Ενεργειακής Απόδοσης Κτιρίων (Κ.ΕΝ.Α.Κ). Θεωρήθηκε ότι το κτίριο έχει ανεγερθεί σε κάθε μία διαφορετική θέση όπου έχει τοποθετηθεί μετρητικός σταθμός. Οι ενεργειακές καταναλώσεις για θέρμανση και ψύξη προσδιορίστηκαν από τις εξομοιώσεις. Οι ενεργειακές ανάγκες για θέρμανση είναι ~23% μειωμένες στον αστικό ιστό (αντίστοιχα, οι βαθμοώρες θέρμανσης είναι μειωμένες κατά ~24%) συγκριτικά με την μέση τιμή των αγροτικών περιοχών ενώ οι ανάγκες σε ψύξη είναι υψηλότερες κατά ~8.5% (και κατά ~22% οι βαθμοώρες ψύξης). Η πρωτοτυπία της διδακτορικής διατριβής έγκειται στο γεγονός ότι το φαινόμενο της ΑΘΝ μελετήθηκε, σε συνδυασμό με την θερμική άνεση σε εξωτερικό χώρο και τις ενεργειακές καταναλώσεις των κτιρίων, σε μία μικρού μεγέθους παραλιακή πόλη της Μεσογείου, την Καλαμάτα. Ανάλογα δεδομένα για την συγκεκριμένη περιοχή δεν υπήρχαν μέχρι τώρα. Η συνδυασμένη ανάλυση και το πλήθος των στοιχείων που παρουσιάζονται, όπως τα αναλυτικά χαρακτηριστικά κάθε περιοχής, δίνουν την δυνατότητα για περαιτέρω ανάλυση του φαινομένου της ΑΘΝ και την ανάπτυξη στρατηγικών περιορισμού της σε μικρές παράκτιες Μεσογειακές πόλεις. Αυτό αποκτά ιδιαίτερη σημασία, δεδομένου ότι η Μεσόγειος ανήκει στις περισσότερο πληττόμενες, από τη κλιματική αλλαγή, περιοχές.