Paikallis- ja pienilmastotietoinen suunnittelu Vihreän infrastruktuurin ratkaisut Rakennusfoorumi 02.10.2018 Anni Järvitalo, maisema-arkkitehti MARK Nomaji maisema-arkkitehdit Oy Nomaji maisema-arkkitehdit Oy Lönnrotinkatu 32 A 26 nomaji@nomaji.fi +358 (0)40 020 5483 00180 Helsinki Y-tunnus: 27151511
Sisältö 1 Suunnittelun lähtökohdat määritelmät paikallis- ja pienilmaston analyysi toimintojen sijoittelu 2 Miten paikallis- ja pienilmastoon voi suunnittelun kautta vaikuttaa? pienilmastolliset haasteet ja tavoitteet vihreän infrastruktuurin ratkaisut rinnakkaishyödyt ja ristiriidat 3 Yhteenveto Nomaji maisema-arkkitehdit Oy Lönnrotinkatu 32 A 26 nomaji@nomaji.fi +358 (0)40 020 5483 00180 Helsinki Y-tunnus: 27151511
1 Suunnittelun lähtökohdat Nomaji maisema-arkkitehdit Oy Lönnrotinkatu 32 A 26 nomaji@nomaji.fi +358 (0)40 020 5483 00180 Helsinki Y-tunnus: 27151511
1 Suunnittelun lähtökohdat määritelmät Paikallisilmasto (myös mesoilmasto) kaupungin tai sen sisäisen yhtenäisen alueen (esim. kaupunginosa, laakso, puisto) ilmasto, johon vaikuttavat alueellisen suurilmaston lisäksi esimerkiksi pinnanmuodot ja rakennukset Pienilmasto (myös mikroilmasto) muutaman metrin etäisyydellä maanpinnasta vallitsevia ilmastotekijöitä, jotka ovat ihmisen ja muiden eliöiden koettavissa. Pienilmasto vaihtelee voimakkaasti alueellisesti maaston pinnanmuotojen, kasvillisuuden, vesipintojen ja rakennusten ja rakenteiden mukaan. Pienilmaston lämpötila voi poiketa suurilmaston lämpötilasta huomattavastikin. Pienilmastoherkkä Pienilmastolta enemmän vaativa ja sen haitoille, kuten ilman epäpuhtauksille ja ylilämpenemiselle, herkempi toiminto tai maankäyttö Ilmaston tekijät valo ja lämpö tuuli ja ilmanlaatu sade ja kosteus
1 Suunnittelun lähtökohdat paikallis- ja pienilmaston analyysi 1 Luonnontilaiset, rakentamattomat alueet mm. pienilmaston ja vesitasapainon säätelyn, luonnon monimuotoisuuden ja virkistyskäytön alueet Jätetään rakentamisen ulkopuolelle 2 Suotuisimmat alueet valoisat ja lämpimät alueet kuten etelä-lounas-sektorin rinteet mahdollisimman tyynet alueet, esim. riittävä tuulensuoja olemassa olevasta kasvillisuudesta kylmien pohjois-itätuulten puolella Varataan pienilmastoherkille toiminnoille (mm. asutus, päiväkodit, sairaalat, palvelutalot) 2 Epäsuotuisammat alueet varjoisat ja viileät luode-koillissektorin rinteet, kylmäilmajärvet, savimaat voimakkaan tuulen alueet, mm. merenrannat, peltoaukeat, luontaiset ja rakennetut tuulensolat häiriöitä (mm. ilmanlaatu ja melu) aiheuttavien toimintojen läheisyys potentiaaliset lämpösaarekkeet, esim. tiiviisti rakennetut kaupunkikeskustat Jätetään rakentamatta / varataan vähemmän herkille toiminnoille
1 Suunnittelun lähtökohdat paikallis- ja pienilmaston analyysi Ote paikallis- ja pienilmaston analyysista Pinnanmuodoiltaan ja kasvillisuudeltaan vaihteleva alue on pääosin tuulensuojainen. Laskettelurinne sijoittuu lumen pysyvyyden kannalta luontevasti pohjoisrinteelle. Kuva: MA-arkkitehdit, maisemaselvitys, Talman osayleiskaava; Lähde: Sipoon kunta, 2012.
1 Suunnittelun lähtökohdat toimintojen sijoittelu
Nomaji maisema-arkkitehdit Oy Lönnrotinkatu 32 A 26 nomaji@nomaji.fi +358 (0)40 020 5483 00180 Helsinki Y-tunnus: 27151511 2 Suunnittelu
pienilmastolliset haasteet Esimerkki Riittävän päivänvalon varmistaminen pihoilla ja kaupunkitiloissa tuntia Rakentamisen sijoittelussa huomioidaan aiheutuvien varjojen suunta ja pituus, jotta oleskelualueet saavat riittävästi auringon valoa ja lämpöä. Riittävän suuret piha- ja ulkoalueet helpottavat miellyttävien ja vaihtelevien olosuhteiden luomista. Kuvalähde: Antti Rantamäki
pienilmastolliset haasteet Esimerkki Voimakkaiden tuulien ja tuulenpyörteiden välttäminen rakennetussa ympäristössä - Suositaan pienpiirteistä rakentamista, joka pitää tuulet kattojen yläpuolella. - Väljää rakentamista täydennetään rakennusten korkuisella piha- ja katukasvillisuudella. Lähde: Oke, 1988; ref: Lenzholzer, 2015.
pienilmastolliset haasteet Esimerkki Kaupunkisuunnittelun merkitys ilmanlaadulle Korkea rakentaminen yhdistettynä kapeaan katukuiluun heikentää ilmanlaatua sekä kadulla että piha-alueella. Kuva havainnollistaa typpioksidipitoisuuksia kadulla ja pihalla. Rakentamisen massoittelulla voidaan ohjata ilmavirtauksia ja edistää ilman epäpuhtauksien tuulettumista pois sekä kadulta että ympäröivien kortteleiden piha-alueilta. Lähde: Airola ja Myllynen, 2015.
pienilmastolliset tavoitteet valo ja lämpö tuuli ja ilmanlaatu sade ja kosteus
pienilmastolliset tavoitteet valo ja lämpö Luonnonvalo ja lämpö ovat usein ilmastossamme erityisen toivottuja ominaisuuksia, joita vaalitaan suunnittelussa. Ilmaston lämmetessä tulee kuitenkin huolehtia, ettei rakennetuissa ympäristöissä pääse syntymään ns. lämpösaarekeilmiötä, joka voi johtaa rakennusten ylilämpenemiseen. Tavallisenakin kesäpäivänä tulee valon lisäksi tarjota riittävää varjoa ulkotilojen oleskelupaikoilla. Erityisen herkkiä paahteisuudelle: palvelutalot, päiväkodit, sairaalat jne
pienilmastolliset tavoitteet Tuulisella ja viileällä säällä sama lämpötila tuntuu jopa 10 astetta kylmemmältä kuin tyynellä säällä. Miellyttävä pienilmasto onkin Suomessa usein mahdollisimman tyyni. Kaupunkeihin voi syntyä epämiellyttäviä tuulitunneleita, mikäli rakennukset ovat suuria, erillään toisistaan ja puustoa on vähäisesti. tuuli ja ilmanlaatu Tuuli mahdollistaa kuitenkin myös ilman epäpuhtauksien tuulettumisen niistä kärsivillä alueilla ja voi tarjota toivottua viilennystä hellepäivinä.
pienilmastolliset tavoitteet Sateen epämiellyttävyys lisääntyy viileällä ja tuulisella säällä. Sade tuo mukanaan myös hulevesiä, tulvia sekä talvisin lunta ja jäätä. sade ja kosteus Koska sateelta ei voi välttyä, tärkeintä on varmistaa tärkeimpien ulkotilojen, kuten sisäänkäyntien ja kulkureittien, riittävä suojaaminen. Rakennusmateriaalien kestävyys tulee taata talvien sateisuuden lisääntyessä. Sade- ja hulevesi on myös tärkeä resurssi kaupungeissa. Vesiaiheet tasaavat lämpötiloja, ehkäisten osaltaan lämpösaarekeilmiötä.
vihreän infrastruktuurin ratkaisut Vihreä infrastruktuuri kaupunkirakenteessa Viheralueiden riittävä mitoitus, määrä ja jakautuminen kaupunkirakenteessa tulee huomioida yleiskaavatasolla: 1. Olemassa olevien viheralueiden säilyttäminen ensisijaista, etenkin: potentiaalisesti tuulisilla alueilla, mm. vesistöjen äärellä tärkeillä oleskelualueilla rakennettaessa yli kuusikerroksisia rakennuksia tienreunassa veden kierron kannalta oleellisilla alueilla, esim. kosteikot 2. Olevien viheralueiden puuttuessa muodostetaan riittävä määrä uusia viheralueita.
vihreän infrastruktuurin ratkaisut Esimerkki Puistot lämpötilaerojen tasaajina kaupungissa Kasvillisuuden viilentävä vaikutus on mitattavissa jopa 300-1000 m etäisyydellä puistosta, koosta riippuen. Kuvalähde: Honjo ja Takakura, 1990 Seitsemän kertaa reunustavien rakennusten korkeuden levyinen puisto on todettu optimaalisimmaksi lämpötilaerojen tasaamisessa.
vihreän infrastruktuurin ratkaisut Esimerkki Vihersormet ja tuuletuskäytävät Tehokkaasti rakennettaessa vihersormet sekä luontaisiin ilmavirtauksiin perustuvat tuuletuskäytävät voivat tuoda viilennystä sekä parempaa ilmanlaatua keskustoihin. Kuvalähde: Lenzholzer, 2015. rakennettu ympäristö vihersormi Huom. Tuuletuskäytävien riskinä tuulisuus ja keväisin ilmavirtausten nostattama katupöly
vihreän infrastruktuurin ratkaisut Vihreä infrastruktuuri kaupunkirakenteessa Vihersormi tuo raikasta, viileämpää ilmaa rakennettuun ympäristöön Vajaakäytössä olevia alueita voidaan määrätietoisesti muuttaa viheralueiksi. Tuuletuskäytävä voi parantaa ilmanlaatua keskusta-alueilla Vesistöt ja luonnonmukainen hulevesien käsittely tasaavat kaupungin kosteus- ja lämpöolosuhteita. Puustoinen etäsuoja vähentää tuulisuutta koko alueella - suoja esim. aina samasta suunnasta puhaltavalta merituulelta. Kuvalähde: Helsingin kaupunki, 2016
vihreän infrastruktuurin ratkaisut Ilmastotietoisesti sijoiteltu kasvillisuus Tarjoaa pienilmastoltaan vaihtelevia ulkotiloja Suojaa liialta auringon säteilyltä, tuulisuudelta sekä sateen vaikutuksilta (ml. lumi, tulvat) Päästää päivänvalon tärkeimmille ulkotilojen oleskelualueille (mm. leikkipaikat, terassialueet) tai rakennusten sisätiloihin (etenkin keittiö ja olohuone) Ei estä ilman epäpuhtauksien tuulettumista runsaasti liikennöidyiltä alueilta ja niiden ympäristöstä.
vihreän infrastruktuurin ratkaisut Ilmastotietoisesti sijoiteltu kasvillisuus Rakennuskorkeus kasvaa epäsuotuisiin suuntiin ja laskee suotuisiin suuntiin pihan pienilmaston ja kasvillisuuden menestymisen parantamiseksi Oleskelupaikat suotuisimmille paikoille (suojassa tuulelta; sekä sekä päivänvaloa että varjoa) Kylmiä pohjois- ja itätuulia voidaan torjua pihan laidalle istutetulla, monikerroksisella, ainavihantoja puita sisältävällä kasvillisuudella. Lumenvarastointipaikat ja hulevesiratkaisut kannattaa mahdollisuuksien mukaan sijoittaa toistensa yhteyteen sulamisvesien luontaisen käsittelyn mahdollistamiseksi. Pensasmainen tienvarsikasvillisuus parantaa ilmanlaatua ihmisen tasolla. Kaakko-lounais-välillä istutettu ja säilytetty kesävihanta kasvillisuus varjostaa kesäisin, mutta päästää valon läpi talvisin Kattopuutarhat voivat torjua tuulta ja ilman epäpuhtauksia Kesävihanta katupuusto sitoo ilman epäpuhtauksia, mutta mahdollistaa myös ilman paremman vaihtumisen talvi- ja kevätaikaan, jolloin ilmanlaatu on usein heikoimmillaan. Kylmät tuulet Aurinko ja lämpö Ilman epäpuhtaudet Aurinkoenergian hyödyntäminen - kasvillisuus ei varjosta mahdollisia aurinkopaneeleja Huolto- ja varastotoiminnot sekä lumen varastointipaikat epäsuotuisimmille paikoille (varjoon jäävät; tuuliset)
rinnakkaishyödyt ja ristiriidat Ilmastotekijä RATKAISU RINNAKKAISHYÖDYT (vaikutus: + + + +) RISTIRIIDAT (vaikutus: - - - -) Luonnon- valo ja lämpö Kesävihanta kasvillisuus luonnonvalon päästämiseksi läpi talvella + + keväinen ja talvinen katukuilujen tuuletus - - tuulisuus talvisin Oleskelualueen sijoittelu aurinkoisemmalle puolelle; tummat ja lämpöä varastoivat pintamateriaalivalinnat - - riski ylilämpenemisestä Ylilämpeneminen Runsas varjostava kasvillisuus sisä- ja ulkotilojen ylilämpenemisen ehkäisemiseksi + + + + + + mitä runsaampi kasvillisuus, sitä parempi - varjo sisä- ja ulkotiloissa (säädeltävissä jälkikäteen hoidolla) Tuuletuskäytävät katukuilujen ja tiiviiden kaupunkikeskustojen viilentämiseksi + + + ilman vaihtuminen parantaa ilmanlaatua - - - riski epämiellyttävän tuulitunnelin muodostumisesta Nurmikon leikkaaminen harvemmin säteilyn heijastumisen lisäämiseksi + + haihdunta lisää hulevesien imeytymistä Tuuli Rakennusten sijoittaminen lähekkäin tontilla pihan tuulisuuden vähentämiseksi - - - - - pihan varjoisuus ja heikko tuuletus (ei säädeltävissä jälkikäteen hoidolla) Rakennuksen harjan korkuinen, runsas tuulensuojakasvillisuus pihalla + + + haihdunta lisää hulevesien imeytymistä - - pihan varjoisuus ja heikko tuuletus (säädeltävissä jälkikäteen) Monikerroksinen tuulensuojakasvillisuus voimakkaan tuulen suunnassa + + kasvillisuus parantaa ilmanlaatua - mikäli kaakko-lounais -välillä Ilmanlaatu Ilman epäpuhtauksia suodattavat sateenvarjomaiset latvukset; alla pensasistutus + + + + varjostavat ja suojaavat sateelta; hulevesien hallinta - - umpeutunut latvusto voi myös estää tuulettumisen Sade Vesiaiheet luonnonmukaisessa hulevesien vesipinnan haihdunta viilentää hallinnassa + + + Lumiaita + + + tuulen hallinta
Nomaji maisema-arkkitehdit Oy Lönnrotinkatu 32 A 26 nomaji@nomaji.fi +358 (0)40 020 5483 00180 Helsinki Y-tunnus: 27151511 3 Yhteenveto
3 Yhteenveto Turvallinen ja viihtyisä pienilmasto syntyy - sijoittamalla rakentaminen ensisijaisesti luonnostaan suotuisille alueille - rakentamalla ja ennen kaikkea säilyttämällä olemassa olevaa viherrakennetta, joka luonnostaan säätelee pienilmastoa - rakentamalla pienpiirteisesti vaihtelevaa kaupunkirakennetta Riittävän kattava vihreän infrastruktuurin verkosto - tarjoaa suojaa säteilyltä ja ylikuumenemiselta varjostamalla ja viilentämällä, - hidastaa tuulta ja sen kuljettamaa viistosadetta ja lunta, - vähentää tulvariskiä - sitoo ja suodattaa epäpuhtauksia hengitysilmasta - hyödyntää ilmaston positiivisia ominaisuuksia, kuten päivänvaloa ja luontaista tuulettumista.
Lähteet Airola, H., ja Myllynen, M. 2015. Ilmanlaatu maankäytön suunnittelussa. Elykeskuksen julkaisuja, 2 / 2015. Helsingin kaupunki, 2016. Helsingin viher- ja virkistysverkoston kehittämissuunnitelma. Vistra osa 2. Kaupunkisuunnitteluvirasto. Honjo, T. ja Takakura, T., 1990. Simulation of thermal effects of urban green areas on their surrounding areas. Energy and Buildings, 15(3-4), pp.443-446. Kurppa, M., Hellsten, A., Auvinen, M., Kousa, A., Kauhaniemi, M. ja Kaski, N., 2016. LES-virtausmallitarkastelu kaupunkibulevardilla. https://www.hel.fi/hel2/ksv/ julkaisut/yos_2016-5.pdf Lenzholzer, S., 2015. Weather in the city - How design shapes the urban climate. Nai 010 Uitgevers/Publishers. Sipoon kaupunki, 2012. Talman osayleiskaava, perusselvitykset ja tavoitteet. Kaavoitusjaosto 28.3.2012 Oke, T. R. 1988. Street Design and Urban Canopy Layer Climate. Energy and Buildings, 11.