גגות ירוקים, הנקראים גם גגות מוגזמים או גגות חיים, הם אסטרטגיה עיצוב עירונית נפוצה יותר ויותר הכוללת צמחייה גוברת על גגות הבניין.מערכות אלה מאומצות בערים ברחבי העולם כפתרון מעשי, מבוסס טבע כדי להתמודד עם שני אתגרים סביבתיים דחופים: אפקט החום העירוני ואיכות אוויר ירודה. בעוד הרעיון הוא פשוט, תוך כימות את היתרונות בפועל דורש מודלים מתוחכמות כי חשבונות עבור אקלים מקומי, גיאומטריה, סוג זה, מודלים דינמיים, ומודלים, לבדוק את האפקטיביות של עיצוב ירוק.

בעיית האי החום העירוני ולמה דווקא הגגות הירוקים חשובים

אזורים עירוניים הם לעתים קרובות 1- ° C חם יותר מאשר אזורים כפריים שמסביב, ובמהלך גלי חום, ההבדל יכול לעלות על 10 מעלות צלזיוס.אפקט חום עירוני זה מתרחש כי חומרי בניין קונבנציונליים - ect, asphalt, גג מתכת - Absorb ו re-remit קרינה סולארית, בעוד משטחים לא יציבים להפחית את קירור evaporative.

גגות ירוקים מנוגדים להשפעות אלה באמצעות שני מנגנונים עיקריים: גילוח ותחושה של משיכה.צמחון וגידול אמצעי התקשורת לחסום קרינה סולארית מלהגיע למאגר הגג, צמצום טמפרטורות פני השטח ב -30-60 מעלות צלזיוס בהשוואה לגגות שחורות או אפלות קונבנציונליות.מים המוחזקים באדמה ורקמות צמחיות מתאדה, קירור האוויר סביב נוף טבעי.

מודלים של גגות ירוקים: סקירה

כדי לעבור מעבר לראיות אקסדוטליות וניסויים בקנה מידה קטן, החוקרים פיתחו מגוון של מודלים המדמים ביצועים של גג ירוק בתנאים שונים.מודלים אלה מאפשרים למתכננים להעריך את ההפחתה של הטמפרטורה, שיפור איכות האוויר, שימור מים סערה, וחיסכון באנרגיה לפני ההתקנה.הם נופלים לקטגוריות: מודלים של איזון אנרגיה בקנה מידה בנייה, מודלים מיקרו-קליליים, מודלים עירוניים, מודלים איכותיים ומודלים איכותיים אוויריים אזוריים יש גישה לכל אחד.

מודל איזון אנרגיה

מודלים אלה מתמקדים בשטף החום על פני השטח: קרינה סולארית נטו, העברת חום הגיונית לאוויר, העברת חום מאוחרת דרך evapotranspiration, והתנהלות דרך שכבות הגג.הם בדרך כלל משתמשים בשעה או תת-שעה נתונים מזג אוויר, ודורשים פרמטרים כגון על אזור על, עמידות סטומטית, מוליכות אדמה ותוכן לחות.

מודלים מיקרוקליליים ומודלים עירוניים

בקנה מידה גדול יותר, מודלים כמו FLT:0 ⁇ -metigerFLT ( 1:1 או ה-FLT:2Weather Research andחיזויing (WRF) veFLT 3 יחד עם פרמטר קאנופי עירוני יכול לדמות את ההשפעה של גגות ירוקים על המיקרוקלי העירוניים, מודלים אלה מייצגים רחובות, מבנים, צמחייה, אווירה בשלושה ממדים, המאפשרים לחוקרים לבחינת כמה חום או כמה ימים הם בדרך כלל משפיעים על פני שטח ירוק של תאים, על פני שטח של תאים, או טמפרטורה, בדרך כלל, על פני שטח של תאים אפורים, על פני שטח של תאים, כלומר, כמה חום.

מודל איכות אוויר

(ההשפעה על זיהום האוויר, מודלים כגון:0.0) קומוניקטיבי איכות האוויר (CMAQ)FLT:1 מערכת מודלים מודל (מודלים אלה משלבים ממציאים פליטות, תחבורה כימית ותהליכי מחיקה. גגות ירוקים להפחית את המזהמים בשתי דרכים: על ידי סינון חומר חלקי (PM) באמצעות על פני עלות עלים ועל ידי קליטת חומרים מסוכנים כגון: 4F2 חנקן) חנקן (D2F2 חנקן)

קומפלקסים מרכזיים ופירמטרים במודלים של גג ירוק

הדיוק של כל מודל תלוי כמה הפרמטרים שלו מייצגים את המערכת האמיתית.כאן הם המרכיבים החיוניים שחוקרים חייבים לציין:

  • (FLT:0) ופיזיולוגיה: FLT:1 מינים צמחיים שונים יש אינדיקציות על שטח שונים (LAI), albedo, התנהגות סטומטית ומעמקי שורש. ⁇ הם נפוצים עבור גגות ירוקים נרחבים בשל צרכי המים הנמוכים שלהם, אבל עשבים, פרחי בר, ושמיכות יכולים לספק קירור גדול יותר וזיהום.
  • (ב) [ה]: [ה] [ה]] [ה]] [ה]] [ה]]] [ה]]]] [ה]]] [ה]]][ה]]]]] [ה]]] [ה]] [ה]]ה'[ה']'[ה'[ה']']'[ה']'[ה'[ה'[ה']']'[ה'[ה']']'[ה'[ה']'[ה'[ה'[ה'[ה'[ה'[ה'[ה']']'[ה'[ה']'[ה']']']'[ה']']'[ה'[ה'[ה']']']']']']']'[ה'[ה']']'[ה'[ה'[ה']']'[ה'[ה']']'['[ה'[ה'[ה']'[ה']']']'['['['['['[ה'
  • (FLT:0)Roof Geo and Building Properties: FLT:1 size, shape, יחס היבט ועניין אוריינטציה. גגות ירוקים על בניינים גבוהים חווים מהירויות רוח שונות וטמפרטורות מאשר אלה על מבנים נמוכים.ה בידוד ואלבדו של הגג הקיים גם משפיע על פלוקס החום הכולל.מודלים עשויים לכלול שלושה ממדים באמצעות נתונים של GIS ו-LDAR.
  • (FLT:0) אקלים ומזג אוויר מקומי: 1.FLT:1 קרינה השמש, טמפרטורה אווירית, מהירות רוח, לחות ומשקעים הם נהגים מרכזיים.שעה נתונים מתחנות מזג אוויר הסמוכים או שחזור נתונים (למשל, ERA5) משמשים. תנאים קיצוניים, כגון גלי חום או בצורת, חשובים במיוחד לבדיקת עמידות של ביצועים ירוקים.
  • (ב) [17] , ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

תוצאות מחקר מודלים: מה אומרים המדע

מחקרים רבים שנערכו עבור ערים ברחבי העולם, והממצאים עקביים להפליא, בעוד שמספרים מדויקים משתנים, יש ראיות חזקות כי גגות ירוקים יכולים לייצר הפחתה משמעותית בטמפרטורה ובזיהום אוויר.

טמפרטורה Reduction

הפחתת הטמפרטורה של 15-40 מעלות צלזיוס על פני השטח הגג עצמה נפוצה עבור גגות ירוקים מעומים היטב, בהשוואה לגגות אפלות קונבנציונליות. בסולם הבנייה, חיסכון באנרגיה פנימית בטווח קירור מ 10% עד 40%, בהתאם לאזור האקלים ול בידוד. בסולם השכונה, מודלים על ידי FLT נמוך יותר:0Santaisis (2014)FLT 1 נבדקו עשרות מחקרים ומצא כי ניתן כיסוי של חום נמוך יותר של 2 מעלות צלזיוס, אך נמוך יותר מ טמפרטורות חום ירוקות בטמפרטורה נמוכה יותר של פחות מ טמפרטורות חום נמוך יותר של 3.

שיפור איכות האוויר

[ה] גגות ירוקים מסירים את זיהום האוויר באמצעות פיזור יבש של מחקר מודלי דרך על ידי Currie and Bass (2008)FLT:1 בטורונטו, העריכו כי אם 6% מהגגות של העיר היו ירוקות, ההפחתה השנתית של PMFLT: 21010FLT 3, 000 $ 3, 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 של סין, 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000

חשוב לציין כי הסרת הזיהום המוחלטת צנועה בקנה מידה העיר, אבל היתרונות גדולים באופן לא פרופורציונלי באזורים עירוניים צפופים שבהם רמות זיהום גבוהות ביותר ואוכלוסיות נחשפים ביותר.בנוסף, גגות ירוקים להפחית את השימוש באנרגיה בבנייה, אשר בתורו מקטין פליטות מתחנות כוח, יצירת הטבות איכות אוויר עקיפות כי יכול להיות כמה פעמים גדול יותר מאשר אפקט deposition ישיר.

מחקרים אמיתיים ואימות

מודלים לבד אינם מספיקים; יש לאמת אותם מפני מדידות שדה.כמה ערים מממנות פרויקטים של גג ירוק הטייס המספקים נתונים עבור קליברציה מודל ואימות.

שיקגו City Hall Green Roof

אחד הגגות הירוקים המלומדים ביותר בארצות הברית הוא בית העירייה בשיקגו, שהותקן בשנת 2000.

טורונטו הגג הירוק Bylaw

טורונטו הפכה לעיר הצפונית הראשונה של אמריקה כדי לחייב גגות ירוקים על מבנים מסחריים ודירות חדשים על פני גודל מסוים, החוקרים יעילים 2010. "החוקרים השתמשו במסד הנתונים הנרחב של מתקני גג ירוקים כדי לאמת מודלים אזוריים.מחקר באמצעות FLT:0503503FLT 1 מצא כי הגגות הירוקים הפחיתו את הטמפרטורה הממוצעת של יום הקיץ על ידי 0.5-1.5 מעלות ברחבי העיר, עם הגדול ביותר באזורי קירור בטמפרטורה גבוהה עם רמות ריכוז של 3 ימים.

ברצלונה Superblocks ו-Green Roofאינטגרציה

מודל ה-Moderlock של ברצלונה, אשר מחזיר רחובות להולכי רגל וירוקרי, הורחב וכולל גגות ירוקים כחלק מאסטרטגיה להתאמה מקיפה.מחקר מודלי באמצעות FLT:0ENVI-metFLT:1 הראה כי הוספת גגות ירוקים לבניינים הקיימים בתוך מנעליים מעולים מורידים את טמפרטורות האוויר ברמת הולכי הרגל עד 1.8 מעלות בשעות אחר הצהריים והפחתו:210:21021.

אתגרים ומגבלות של גג ירוק

למרות הבטחתו, מודלים של יעילות הגג הירוק ניצבים בפני כמה מכשולים שחוקרים ממשיכים לטפל בהם.

  • (FLT:0) רגישות זמנית וזמנית: אנדרט (FLT) 1:1 ביצועי גג ירוק משתנה במידה רבה בהתאם לזמינות מים, בריאות צמחית, מחזורי עונתיים ותחזוקה. מודלים המחישים צמחייה אחידה או לחות קרקע קבועה עשויים להיות יתרונות מופרזים.
  • (FLT:0) מחסור בנתונים: 1 ערים רבות חסרות מידע מפורט על מבנה הגג, גובה הבנייה או המרחב הירוק הקיים.מודלים חייבים להסתמך על ערכי ברירת מחדל או על הערכות מדרבנים, אשר מגבירות את אי הוודאות.
  • (FLT:0)Scale לא מתאים: מודלים בקנה מידה 1 של בנייה עשויים לא ללכוד תבניות מחזור עירוני, בעוד מודלים אזוריים לא יכולים לפתור אפקטים קירור מקומיים.
  • (FLT:0) תנאים: FLT:1 היתרונות של גגות ירוקים תלויים בד העירוני שמסביב.גג ירוק אחד במדבר של אספלט תהיה השפעה מוגבלת; רשת של גגות ירוקים על פני מחוז יכול לייצר קירור סינרגי וצמצום זיהום.
  • שיקולים של שוויון: 1.FLT 1 מודלים לעתים קרובות מניחים אימוץ אחיד, אבל במציאות, גגות ירוקים צפויים להיות מותקנים יותר על בניינים עשירים יותר.זה יכול להחמיר את אי השוויון הסביבתי אם היתרונות מרוכזים כבר בשכונות יתרון.

כיוונים עתידיים והתקדמות מודלים

התחום מתפתח במהירות, עם טכניקות חדשות המבטיחות תחזיות מדויקות ופעולותיות יותר.

מכונות למידה ומודלים של Data-Driven

עם הזמינות הגוברת של נתונים מרחוק לווייני (למשל, טמפרטורת פני הקרקע הקרקע לנדסאט, ספיריט-2 צמחייה צמחייה) ו-resolution בנייה טביעות רגל, אלגוריתמים של מכונות כגון FLT:0random ForestssphFLT:1 ו-FLT:2neuralרשתות FLT 3 יכול לחזות הפחתה טמפרטורה ושיפור אווירי ללא צורך מודלים פיזיים מלאים, אז ניתן למתן תצפיות ירוקות על פני השטח.

Life Cycle Assessmentאינטגרציה

מודלים עתידיים יתמזגו יותר ויותר ביצועים סביבתיים עם עלויות מחזור חיים ויגלו פחמן.המבנה והתחזוקה של גג ירוק יש עקבות סביבתיים משלהם. integrating אלה לתוך מסגרות מודלים (למשל, הפיכה מודלים ביצועים ירוקים עם FLT:0Life מחזור הערכה (LCA) FLT:1 תוכנה) יעזור להפוך ערים לסחר בין גג ירוק לאסטרטגיות מידבקות אחרות.

תאומים

ערים מתקדמות כמו הלסינקי, סינגפור, וניו יורק מפתחים תאומים דיגיטליים - דינמיים, בזמן אמת 3D מודלים של הסביבה העירונית כולה.פלטפורמות אלה יכולות לשלב מודלים של גג ירוק לצד תחבורה, אנרגיה ומערכות מים. מקבלי החלטות יכולים לדמות תרחישים כגון רטרוטוב של 20% מהגגות עד 2030, ולראות מיד את ההשפעה הצפויה על חום עירוני, איכות אוויר, מרוצף, ואפילו ערכי רכוש.

יצירת מדיניות ועיצוב

(דוגמת) על מנת להנחות את הפעולה של מספר ערים השתמש בתוצאות מודל כדי לייסד את המנדטים, סובסידיות, בונוסים בצפיפות (למשל, FLT:040 ערים קבוצות מנהיגות אקלים ערים Climate Leadership GroupFLT:1 ממליץ על כך שערים חברות משתמשות במודל כדי לזהות אזורי עדיפות עבור התקנת גג ירוק - כמו פגיעת חום גבוהה, זיהום גבוה, גישה מוגבלת לפארק, LT2: הגנה ירוקה (EPA) מאפשר חיסכון באנרגיה פשוטה (CLT5) וחיסכון באנרגיה פשוטה (C).

מסקנה

גגות ירוקים אינם תרופת פלאנה לכל הבעיות הסביבתיות העירוניות, אך מודלים קפדניים מוכיחים באופן עקבי כי הם יכולים לתרום תרומה משמעותית לצמצום אפקט האי החום העירוני ושיפור איכות האוויר.עם פרמטרציה זהירה ואימות, מודלים מספקים בסיס הראיות הדרוש כדי להצדיק השקעות ועיצוב מדיניות יעילה.כפי שכלים חישוביים הופכים נגישים יותר והנתונים עשירים יותר, היכולת לדמות ביצועים ירוקים רק, עוזר סביב ערים אלה כדי לשלב את ההתחממות האוויר, כלומר, כדי לפתח את ההתחממות הגלובלית, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כדי לשפר את הטמפרטורות הגדולות ביותר, הן יכולות לפתח את ההתחממות האוויר הגדולות ביותר, כלומר, כלומר, כדי לשפר את ההתחממות, כדי לשפר את ההתחממות, כלומר, כלומר, כדי לשפר את ההתחממות, כדי לשפר את ההתחממות ירוקה, כדי לשפר את הטמפרטורות גבוהות יותר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כדי לשפר את הטמפרטורות גבוהות יותר, כלומר, כלומר, כדי לפתח את הטמפרטורות גבוהות יותר, כלומר, כאשר כלים חישוביות, כאשר כלים חישוביות.