Optimering av mikroklimat för stadsbebyggelse på och kring vatten

Sammanfattning

Bakgrund: I takt med att urbaniseringen ökar och allt fler städer i världen expanderar, bebyggs fler och fler kustlinjer och gamla hamnområden. Att bebygga vattennära miljöer innebär dock specifika utmaningar, då klimatet präglas av hög vindexponering och fuktighet. Eftersom vattenytor har obetydlig markfriktion träffar havsvindarna den kustnära bebyggelsen med mycket hög hastighet, vilket kan skapa farliga kastvindar, vindtunnlar och turbulenta vakuumområden i stadsrummet. Dessutom medför de pågående klimatförändringarna ett allt mer extremt väder med höjda temperaturer. För att forma attraktiva, säkra och funktionella stadsrum vid vattnet är det av yttersta vikt att förstå och hantera det lokala mikroklimatet, då detta har en direkt påverkan på människors termiska komfort,hälsa och rörelsemönster. Syfte och Mål: Målet med detta examensarbete är att kritiskt undersöka och utvärdera hur mikroklimatet i marina stadsmiljöer kan optimeras för att främja termisk komfort. Målet är att, genom en fallstudie av Kanozi Arkitekters projektförslag Norra Sundskajen, fördjupa förståelsen för hur strategisk integrering av blågröna strukturer, vegetation och fysiska vindskydd kan förstärka maritima klimatkvaliteter och mildra negativa aerodynamiska effekter. Frågeställning: Arbetet utgår från fyra centrala frågeställningar: Vad uppfattas som ett optimalt mikroklimat? Hur påverkar den urbana morfologin och byggnadernas konfiguration vindmiljön och den termiska komforten på fotgängarnivå i det aktuella projektområdet? Vilken roll spelar integreringen av blågrön infrastruktur för att moderera lokala vindhastigheter och temperaturer i ett exponerat, vattennära läge? Vilka specifika gestaltningsstrategier för byggnadsvolymer och vegetation är mest effektiva för att minimera negativa aerodynamiska fenomen såsom nedåtriktade luftströmmar och korridoreffekter? Metod: Arbetet vilar på en metodkombination där en omfattande litteraturstudie utgör den teoretiska grunden för termisk komfort, urban morfologi och aerodynamik. Teorin appliceras därefter praktiskt genom digitala Computational Fluid Dynamics (CFD) simuleringar i programvaran SimScale. Genom iterativa simuleringar av en förenklad 3D modell över Norra Sundskajen utvärderas vindflöden och gestaltningsåtgärder utifrån Lawson Wind Comfort Criteria. Slutsatser: Studien visar att en tät frontbebyggelse mot havet ej är optimalt ur ett mikroklimatiskt perspektiv, det skapar kraftiga kastvindar samt kraftig kanalisering mellan huskropparna. Samtidigt blockerar den även havsbrisen till inre delar av stadsbebyggelsen. För att hantera denna obalans krävs det en strategisk integrering av blå,grön,grå infrastruktur. Till åtgärderna hör porösa trädridåer med fria stammar i de blåsiga passagerna, städsegröna barrträd kombinerat med arkitektoniska vindskydd i form av skärmar vid högexponerade gavlar. Det behöver även integreras småskaliga vattenfunktioner och ljusa markmaterial på områdets innergårdar för att kunna säkerställa en god termisk komfort dygnet runt.De aktiva vattenfunktionerna är nödvändiga för att skapa en lokal evaporativ kylning. Parallellt krävs ljusa markmaterial med högt albedo, vilket inte bara minskar värmeabsorptionen under dagtid, utan framför allt underlättar den långvågiga utstrålningen under natten. Detta förhindrar att värme lagras i stadsrummet och säkerställer att området kan svalna ordentligt efter solnedgången.