Energieffektiv landskapsarkitektur
Energieffektiv landskapsarkitektur är en typ av landskapsarkitektur utformad för att spara energi . Det finns en skillnad mellan den inbäddade energin av material och att bygga landskapet, och den energi som förbrukas av underhåll och drift av ett landskap.
Terminologi och definition
Landskapsarkitektur hänvisar ofta till utövandet av landskapsdesign och trädgårdsskötsel , som traditionellt handlar om att designa platser med vegetation och hantverk för estetiska, kulturella, sociala och religiösa syften.
Landskapsarkitektur och landskapsteknik , å andra sidan, är tvärvetenskapliga och tvärvetenskapliga yrken som integrerar tekniska överväganden, såsom geografi , ekologi , biologi och teknik , i utformningen av landskapet och förverkligandet av det.
Energieffektiv landskapsarkitektur faller inom kategorierna av de senare, och det betonar energibesparingen vid drift av anläggningen eller skapandet av platsen. Bland dess olika termanvändning kan energieffektiv landskapsarkitektur hänvisa till minskningen av energianvändningen vid underhåll och drift av landskapet snävt för användaren/ägaren av platsen, eller i stort sett för energihushållningen av den globala miljön, som t.ex. värmeöeffekt med reflekterande yta (öka albedo) eller minska behovet av vattenrening och avlopp genom att använda genomtränglig trottoar. Vanliga metoder för energieffektiv landskapsplanering inkluderar att minska värme- eller kylbelastningen i en byggnad genom skugga, vindblockering och isolering; hantering av vatten; och använda växter eller byggmaterial som kostar mindre energi.
Metoder och tekniker
Designtekniker inkluderar:
Skugga med träd
Plantera träd i syfte att ge skugga , vilket minskar kylkostnaderna. Den mogna höjden på träden och deras krontakform måste studeras väl. Trädens placering bör utformas utifrån deras höjd och byggnadens höjd. Dessutom, när träd planteras närmare fönstren eller väggarna, kommer de att ge skugga under större delen av dagen eftersom solen fortsätter att ändra sin relativa position till fönstret och träden. Att plantera träden för nära byggnaden är dock inte heller önskvärt, eftersom det kan medföra fara för att vidröra ledningar ovan eller under jord.
Typen av löv på träden är också viktig. Bredbladiga vintergröna växter som södra magnolia kan användas för att ge tät året runt skugga. Emellertid kan nålbladiga vintergröna växter som tallar och cedrar ge mer luftcirkulation även om deras nyans är glesare och mer öppen.
Inte bara kan trädskugga användas för att minska kylbelastningen i byggnaden, den kan också användas på parkeringsplatser, uppfarter och lekplatser.
Vindskydd
Plantera eller bygga vindskydd för att bromsa vindar nära byggnader, vilket minskar värmeförlusten. Hem förlorar värme genom infiltration på vintern. Vindskydd bör utformas för att fånga upp och omdirigera vintervindarna innan de når huset och utomhusområden med lekplatser eller känsliga växter. Vindskyddet på vintern bör också utformas så att det inte blockerar solljuset i Windern eller blockerar vinden på sommaren.
Väggskydd med buskage eller vinrankor
Genom att plätera buskar nära väggen skapar det ett isolerande dödluftsutrymme runt väggen. Detta är en liknande idé med vindskydd av träd. Busken bör planteras minst 2 fot från väggen för att förhindra fukt och insektsproblem.
Utnyttja naturliga landformer
Jordskydd är ett exempel på att använda naturliga landformer och geologiska tillstånd för att spara energi vid byggandet av en struktur. Det tros spara energi på flera sätt: genom att använda stenen eller stark
jord som vägg och mark som golv, byggkostnaden reduceras kraftigt, eftersom strukturen kommer att behöva mindre bärande material och det finns inget behov av schaktning och grundkonstruktion; väggen och golvet av naturligt material kommer sannolikt att ha bättre isolering än konstgjorda väggar och golv; Naturliga väggar och golv kan också minska brandrisken, eftersom de är svåra att antända, vilket minskar behovet av flamskyddsmedel .
I en studie av att simulera en struktur med varierande djup nedsänkt i marken för att förstå den isolerande effekten av naturlig vägg och mark i kallt klimat, fann man att värmegenomsläppligheten för de jordskyddade väggarna och golvet är 16 % - 45 % lägre än strukturen helt ovan jord.
Ett enklare sätt att dra fördel av naturliga landformer än jordskydd är att använda geologi, som berg, för skugga.
Gröna tak
Ofta hänvisar landskapsdesign och arkitektur till designen i markytan; i många sammanhang, specifikt, är designvägledningen och ämnena för ett typiskt bostadslandskap i förortsbostäder, där det finns en gård (trädgård), en uppfart och ett hus. I den trånga tätorten finns dock inte riklig markyta för landskapsdesign. Gröna tak blir därför ett tilltalande alternativ för att lägga till lite estetik och grönt till de trånga städerna. Inte begränsat till städerna, gröna tak kan appliceras varhelst det passar. De flesta gånger är faktiskt beslutet att bygga gröna tak baserat på lokalt klimat och policy. Det beror på att andra än dess estetik används gröna tak ofta för deras förmåga att spara energi, såsom att öka isoleringen av byggnadens tak, behålla och infiltrera regnvatten och potentiellt minska urban värmeö-effekt när den installerades till en viss skala. I Tyskland, till exempel, delvis på grund av EU:s förordning, är 17 % av den nya takkonstruktionen gröna tak. I Washington DC används gröna tak som en alternativ dagvattenretentionsteknik.
Fördelar
Minska byggnadens energiförbrukning genom att öka takisoleringen: I en total minskning av energiförbrukningen skulle grönt tak ha den bästa prestandan jämfört med ett kalt tak i ett kallare klimat, som kräver uppvärmning under natten. Minskningen av byggnadens värmebelastning ökar när det gröna takets jorddjup ökar, även om ett ökat jorddjup skulle innebära tyngre tak. Å andra sidan, om en byggnad är kyldominerad, bladareaindex viktigare. Vid maximal minskning av energiförbrukningen har grönt tak också en anmärkningsvärd effekt, och bladareaindex och jorddjup är båda positivt relaterade till dess prestanda.
Regnvattenretention och evapotranspiration : en 3-4 tum jord kan behålla cirka 1 tum av regnvatten. Det är cirka 75% av nederbörden i de flesta områden i USA. Genom att hålla kvar regnvattnet i marken skulle vattnet inte bli avrinnande, istället skulle det resultera i evapotranspiration.
Kontroverser
Vattenavrinningskvalitet: När det gröna taket inte klarar av nederbördsmängden kommer det överflödiga regnvattnet att bli avrinning. I ett fältexperiment där förorenat vatten droppas in i en grön taksektion för att efterlikna regn i det gröna taket, studerades och analyserades exfiltratvattnet. Det visade sig att eftersom den genomsnittliga nivån av suspenderade fasta ämnen, kväve och fosfor i vattenutflödet från grönt tak är betydligt högre än vid konventionellt takutflöde, kommer omfattande gröna tak att bli en källa till näringsföroreningar i stadsvattenmiljön.
Brandrisk: Gröna tak kan antändas lättare än konventionella tak; det är en oro att när det gröna taket fattade eld skulle den höga temperaturen skada själva takkonstruktionen. Inte bara tanken på att skada taket strider mot energihushållning och hållbarhet, branden och takskadorna kan orsaka säkerhetsproblem för de boende. Det diskuteras fortfarande om det gröna taket kommer att orsaka brand eller om det minskar risken för en sådan. Vissa hävdar att eftersom växtligheten består av cirka 95 % vatten, minskar det gröna taket faktiskt risken för en brand. Å andra sidan hävdar vissa att under hösten och vindar när löven torkas upp kommer brandrisken att öka då. En nyligen genomförd studie har funnit, genom matematisk modell, att när själva växtligheten fattade eld, kommer värmen att tränga ner ganska långsamt, eftersom jordens värmeledningsförmåga är låg, och till slut skadade själva taket. Därför beror nyckeln till huruvida elden som fångas av växtligheten kommer att skada taket eller inte på jordens tjocklek. Studien fann också att genom att installera ett gipslager under jordlagret kan möjligheten att skada taket minskas avsevärt.
Ytterligare strukturell belastning: De flesta gamla byggnader var inte konstruerade för de gröna takens extra egenbelastning på taket. Om mer energi förbrukas för att bygga den extra bärande strukturen för de gröna taken än den energi som sparas genom förbättring av isolering och vattenretention, skulle det strida mot idén om energibesparing. Genom undersökning skulle vanliga gröna taktyper på marknaden öka belastningen på taket med 1,2 till 2,43 kilo-newton per kvadratmeter.
Genomtränglig (porös/permeabel) beläggning
Många trottoarer i stads- och förortsområdet är ogenomträngliga, detta skulle sannolikt resultera i förorenat dagvattenavrinning . I området före utvecklingen skulle i genomsnitt 50 % av dagvattnet resultera i evapotranspiration , 5 % i avrinning och 45 % i infiltration , medan i området efter utvecklingen endast 35 % dagvatten resulterar i evapotranspiration och 50 % i avrinning och 15 % i infiltration. Denna förändring har orsakat olika problem, såsom översvämningar, infrastrukturella skador på grund av snabb rörelse av vatten och vattenförorening .
Genom att använda genomtränglig beläggning kommer dock mängden infiltrerat dagvatten att öka i området efter utvecklingen, och föroreningarna i det filtrerade vattnet kan minskas; så problemet kan mildras. Under Low Impact Development 2008-konferensen genomförde ASCE två bänkskalastudier för att undersöka effektiviteten av permeabel sammankopplande betongbeläggning i termer av vattenflödeshastighet och mikrobiella koloniers roll vid avlägsnande av föroreningar i mikromiljön av porös beläggning. Experimentet visar i genomsnitt 84 % relativ total borttagning av suspenderade fasta partiklar (TSS), men det ökade relativa avlägsnandet över tiden tyder på att det finns potentiellt fast ansamling, och det kan leda till att systemet täpps till och systemfel. Bevisen för avlägsnande av föroreningar bevisade slutsatsen från den tidigare studien att den årliga föroreningsavrinningen från uppfarterna var 86 % lägre för genomträngliga uppfarter än ogenomträngliga uppfarter.
Typer av genomtränglig trottoar inkluderar:
Porös asfalt
Fördel: Relativt låg kostnad; Enkel åtkomst till materialet; Arbetarna har erfarenhet av det
Nackdel: Mottaglig för vattenskador; Används vanligtvis endast under kort tid; Låg relativ styrka
Genomtränglig betong
Fördel: Hög strukturell styrka; Enkel åtkomst till materialet
Nackdel: Långsam byggprocess; Hög initial kostnad
Permeabel sammankopplande betongbeläggare
Fördel: Enkel konstruktion, estetik, enkel underhåll och reparation
Nackdel: Hög kostnad; Kan endast användas för låghastighetsvägar
Gallerbeläggning
Fördel: Stort utbud av produkter; Ganska billigt; Lätt underhåll och reparation
Nackdel: Vanligtvis begränsad till parkeringsplatser
Beslutet mellan olika permeabla beläggningstyper beror på projektets behov, tillgängligt material och utrustning samt budget.
Effektiv och smart belysning
Platsbelysning med helt avstängda armaturer, ljusnivåsensorer och högeffektiva armaturer.
Strukturorientering
Solen går upp från öst, rör sig mot söder och går ner i väst. En tumregel för design är alltså att undvika fönster i söderläge när man försöker minska byggnadens kylbelastning och öka fönstret i söderläge när man försöker minska byggnadens värmebelastning. Verkligheten är dock mer komplicerad. Solen går upp från öster och går ner i väst perfekt endast på höst- och vårdagjämningen, och under den stora majoriteten av året färdas solen något söderut och österut beroende på om det är sommar eller vinter och om observatören befinner sig på norra halvklotet eller Södra halvklotet.
För att designa för webbplatsens bästa prestanda måste designern förstå det lokala klimatet och platsens läge i förhållande till ekvatorn.
Mer att inkludera
Energieffektiva landskapstekniker inkluderar användning av lokala material, kompostering och flisning på plats för att minska transport av grönt avfall , handverktyg istället för bensindrivna, och kan också innebära att använda torkatåliga planteringar i torra områden, köpa lager från lokala odlare för att undvika energi i transporter och liknande tekniker.
Exempel
I samförstånd med staden för att bygga ett motståndskraftigt och hållbart landskap har Massachusetts Institute of Technology initierat flera energieffektiviseringsprojekt, dessa projekt inkluderar:
- Att plantera träd och använda trädkronorna för att ge skugga åt fotgängare, vilket också skulle ge eleverna mer incitament att gå
- Landskapsfilter läggs till för att (delvis) behandla regnvatten
- Dagvattenförråd installeras för att mildra översvämningar
- Ljusare färgbeläggning för att minska värmeöeffekten
