Klimatologia
urbanistyczna
nieoficjalny skrypt egzaminacyjny
opracowany na podstawie wykładów dr Jolanty Wawer
z Wydziału Geografii i Studiów Regionalnych Uniwersytetu Warszawskiego
wersja rozszerzona, kolorowa
Autor: Wilk :)
Styczeń 2012
Ludność Świata, miasto, urbanizacja, typy miast
Miasto  historycznie ukształtowany typ osiedla, wraz ze społecznością lokalną, skoncentrowany na
pewnym obszarze, o odrębnej organizacji i charakterze, oraz określonej prawnie, specyficznej
fizjonomii, którą można uznać za oddzielny typ krajobrazu.
Urbanizacja  wielostronny proces, którego miarą jest udział ludności miejskiej w ogólnej liczbie
mieszkańców. Urbanizacja w Polsce wynosi 61,8%.
Rozmieszczenie ludności na Świecie jest nierównomierne, wynika z czynników przyrodniczych
i społeczno-ekonomicznych. Granice osiedleńcze: bariera świetlna, skrajne warunki klimatyczne,
woda (w strefie do 200 km od wybrzeży żyje 52% ludności), mimo, że jest to tylko 26% lądu. Inne
czynniki to np. warunki naturalne dla rozwoju rolnictwa.
Liczba ludności (2005 r.):
1. Chiny (1,3 mld)
2. Indie (1,1 mld)
3. USA (297 mln)
4. Indonezja (219 mln)
Według stanu z 2010 roku na Świecie żyje 6,9 mld ludzi.
Państwa o najwyższej urbanizacji (100%): Monako, Watykan, Nauru, Singapur
Państwa o najniższej urbanizacji (poniżej 15%): Rwanda, Burundi, Nepal
Największa dynamika liczby ludności: Indie, USA, Brazylia, Chiny
Najniższy przyrost naturalny: Botswana, Rosja, Ukraina
Najwyższy przyrost naturalny: Uganda, Jemen, Oman, Madagaskar
Kryteria wyróżniania miast mogą być prawno-administracyjne, statystyczne, funkcjonalne,
fizjonomiczne. Wielkość i charakter miasta zależą od czynników geograficznych. Pierwsze miasta
powstały w Mezopotamii i Egipcie (Jerycho  7 tys. lat p.n.e., Troja  2 tys. lat p.n.e.), w Europie:
Knossos, Ateny, Rzym, w basenie Morza Śródziemnego: Leptis Magna.
Podział krajów Świata ze względu na stopień urbanizacji:
" powyżej 75%: kraje wysoko rozwinięte, z gęstą siecią miast i dróg (Belgia, Holandia, Wielka
Brytania, Monako) oraz z dużymi miastami nadmorskimi (Islandia, Australia, Argentyna,
Izrael).
" od 50% do 75%: kraje słabiej rozwinięte, np. Polska, Turcja
" od 25% do 50%: kraje słabo rozwinięte, np. dawne kolonie, Pakistan, Indie, Albania
" poniżej 25%: kraje Trzeciego Świata, np. Rwanda  urbanizacja 6,3%
Na Świecie jest 405 miast powyżej 1 mln mieszkańców, z czego 43 znajdują się w Chinach.
Miasta powyżej 5 mln mieszkańców:
" Europa: Barcelona, Madryt, Londyn, Moskwa, Paryż
" Azja: 42 miasta
2
" Afryka: Kair
" Ameryka Północna i Środkowa: Chicago, Meksyk, Nowy Jork
" Ameryka Południowa: Bogota, Sao Paulo, Buenos Aires, Lima, Rio de Janeiro, Santiago
de Chile.
Dużo trudniej jest zarządzać miastami wielkimi niż średnimi czy małymi. Problem ze stosowaniem
zasad zrównoważonego rozwoju w wielkich aglomeracjach.
Typy fizjonomiczne miast:
- Europa północna: najmłodsze miasta, zabudowa niewysoka, brak wieżowców, domy solidne,
często drewniane (zwłaszcza na peryferiach)  np. Sztokholm, Oslo
- Europa zachodnia: bardzo liczne i bardzo zróżnicowane miasta
- Europa wschodnia: miasta państw byłego bloku socjalistycznego, dużo powierzchni przemysłwych,
liczne dzielnice wielopiętrowych bloków
- Ameryka Północna: szachownicowy układ miast, megalopolis
- Ameryka Południowa: szachownicowy układ z czasów kolonialnych, dominujący kościół i plac
centralny
- Afryka i Azja zachodnia: nieregularny układ z mediną pośrodku, meczety, domy
prostopadłościenne, liczne dziedzińce i ogrody
- Azja południowa i południowo-wschodnia: dawne funkcje miast: handlowo-usługowe, kulturalne,
rezydencjonalne, religijne, wzbogacone o przemysł i transport oraz obiekty turystyczne, miasta
przeludnione, często niska zabudowa, świątynie, dominujące gmachy
- Japonia: duże, nowoczesne megalopolis, ale prymitywne obrzeża
- Chiny: stare miasta były zbudowane na planie prostokąta i miały niską zabudowę.
- Afryka: mało miast, ale szybko rosną, przybywa dzielnic nędzy, zdegradowane środowisko,
największe miasto  Kair (ponad 20 mln mieszkańców), z czego 3 mln mieszkają na dachach i w
grobowcach.
Trzy wymiary struktury miejskiej:
a) morfologiczny  ulice, place, budynki
b) demograficzno-społeczny  spadek liczby mieszkańców od centrum ku przedmieściom
c) funkcjonalny  tereny mieszkaniowe, transportowe, przemysłowe, obszary zieleni
Miasta w Polsce: około 880, z czego 23 miasta powyżej 100 tys. mieszkańców. Warszawa  1,7 mln;
A
ódz
 770 tys.; Kraków 760 tys.; Wrocław  640 tys. Najbardziej zurbanizowane powiaty:
rzeszowski, brzozowski. Najsłabiej zurbanizowane powiaty: wałbrzyski.
3
Historia i literatura nt. klimatologii urbanistycznej
Klimatologia  nauka geograficzna zajmująca się badaniem klimatu w różnych skalach czasowych
i przestrzennych. Klimatologia stosowana zajmuje się wykorzystaniem wyników badań
klimatycznych do celów gospodarczej działalności człowieka. Wyróżnia się klimatologię techniczną,
morską, itp. Klimatologia techniczna  zajmuje się badaniem elementów klimatycznych istotnych
dla projektowania budowlanego i kontrukcji, a także bonitacją klimatu dla celów planowania
przestrzennego. Klimatologia urbanistyczna zajmuje się badaniem oddziaływań klimatycznych
w miastach i na obszarach zurbanizowanych.
Kalendarium:
Babilon  kierunki ulic dostosowywane do kierunku wiatru
I w. p.n.e.  Witruwiusz pisze o właściwościach lokalnych budynków względem Słońca
XIX w.  przełom, intensywny rozwój klimatologii urbanistycznej
1883  Howard publikuje dzieło Klimat Londynu
1860  Wittwer opisuje klimat Monachium
1925  Shaw i Owens piszÄ… o smogu w miastach
1937  1956  Kratzer publikuje prace nt. klimatu Berlina
1951  Sunborg bada klimat Uppsali
1960  Geiger  Klimat przygranicznej warstwy atmosfery
Lata 60-te i 70-te  Chandler  badania w Londynie
1968  sympozjum w Brukseli pt. Klimat miast i klimatologia urbanistyczna
Lata 70-te  włączenie się WMO do badań nad klimatem miast
1978  Oke publikuje pracÄ™ Boundary layer climates
1981  Landsberg pisze The urban climate
ponadto  powstawanie licznych monografii klimatu miast na przestrzeni ostatnich lat.
Badania w Polsce:
XVIII-XIX w.  wyniki badań prowadzonych w Warszawie przez Gorczyńskiego i Mereckiego
lata 60-te i 70-te  monografie o klimacie miast: Lublina, Krakowa, Warszawy, A
odzi
prace prof. Lewińskiej
1984  I ogólnopolska konferencja Klimat i bioklimat miast
1986  konferencja Współczesne badania topoklimatyczne
1992  II konferencja Klimat i bioklimat miast
1997  III konferencja Klimat i bioklimat miast
2003  międzynarodowa konferencja w A
odzi  Międzynarodowa Asocjacja Klimatologii Miejskiej
2007  IV konferencja Klimat i bioklimat miast
4
Klimat miasta  czynniki makroklimatyczne i urbanizacyjne
Klimat to typowe warunki pogodowe za okres wielolecia.
Czynniki makroklimatyczne: położenie geograficzne, odległość od mórz i oceanów, rzez
ba terenu,
wysokość n.p.m., pokrycie terenu, rodzaj podłoża.
Makroklimat uwarunkowany jest ogólną cyrkulacją atmosfery
Mezoklimat  klimat lokalny, zróżnicowany dzięki rzez
bie terenu, ekspozycji, rodzajowi podłoża
i pokrycia terenu.
Topoklimat  klimat lokalny, typy topoklimatów są jednostkami typologicznymi, nie są typami
klimatów!
Mikroklimat  uwarunkowany mikrorzez
bÄ….
Klimat może być rozpatrywany w skali makro, mezo lub mikro  topoklimat znajduje się poza tą
klasyfikacją i stanowi zupełnie inny rodzaj podziału (podział typologiczny, nie rodzajowy).
strefy klimatu, zmiana klimatu (MAKROKLIMAT)
Miasto rzez
ba terenu, gleba, klimat miasta (MEZOKLIMAT)
Klimat
mikrorzez
ba, gleba, budowle, tereny zielone (MIKROKLIMAT)
Wielkość miasta i liczba mieszkańców wpływa na zróżnicowanie klimatyczne obszaru
zurbanizowanego.
Budownictwo i klimat
Wpływy:
" makroklimatyczne: klimaty gorÄ…ce i wilgotne przewietrzanie
klimaty suche ochrona przed promieniowaniem słonecznym
klimaty umiarkowane ochrona przed chłodem i opadami, upałem
" mezoklimatyczne: ukształtowanie pionowe (miasta lokowane w dolinie),
ujemne cechy klimatu doliny
" mikroklimatyczne: klimat parku, klimat kanionu ulicznego
Czynniki urbanizacyjne:
1. Wielkość obszaru zurbanizowanego i liczba mieszkańców
2. Struktura i gęstość zabudowy
3. Rodzaj przemysłu i jego lokalizacja, wielkość zakładów przemysłowych, emisja
zanieczyszczeń
4. Stosunek powierzchni naturalnych do sztucznych (udział zieleni)
5
Głównym celem klimatologii urbanistycznej jest zmniejszenie niepożądanych zmian
klimatycznych, które wprowadza urbanizacja.
Przyczyny modyfikacji klimatu miasta:
zmiana charakteru i albedo podłoża (więcej powierzchni przyjmujących energię i ich różne
właściwości fizyczne)
zmiana geometrii warstwy czynnej (kształt, wysokość bloków i budynków)
zmiana bilansu radiacyjnego i cieplnego w wyniku emisji zanieczyszczeń
emisja sztucznego ciepła (np. z przemysłu, komunikacji, transportu)
naruszenie bilansu wodnego, obniżenie poziomu wód gruntowych, szybki odpływ wody
zakłócenie naturalnego przepływu powietrza
Udział procentowy rodzajów powierzchni w Warszawie: zabudowa 42%, zieleń 6%, wody 2%, lasy
24%, łąki 4%, użytki rolne 21%.
Zanieczyszczenie powietrza
Następstwami urbanizacji są: wzrost liczby samochodów, wprowadzanie zanieczyszczeń strefowych
i punktowych (np. skrzyżowania), zmniejszenie udziału powierzchni naturalnych, zmiana struktury
zabudowy, zmiana struktury użytkowania obszaru.
Składniki drugorzędne: Domieszki
Składniki główne:
(w czÄ…stkach na milion) (w czÄ…stkach na miliard)
Azot 78% Neon 18 Amoniak 6
Tlen 20,95% Podtlenek azotu 10 Dwutlenek azotu 1
Argon 0,93% Hel 5 Freony do 1
Dwutlenek węgla 0,034% Metan 1,7 Siarkowodór 0,2
Krypton 1 Dwutlenek siarki 0,2
Wodór 0,5
Ksenon 0,09
Powietrze jest odnawialnym zasobem przyrody, nie jest jednak dobrem wolnym. Człowiek zużywa
średnio 10 m3 powietrza na 24 godziny. Zużycie powietrza przez przemysł jest 10x większe niż
w procesie oddychania całej ludzkości  zachodzi zatem konieczność ochrony atmosfery. y
ródła
zanieczyszczeń powietrza dzielimy na naturalne (erupcje wulkanów, naturalne spalanie i pożary)
oraz sztuczne (np. energetyka, przemysł, transport, komunikacja).
6
Zanieczyszczenia pierwotne:
1. tlenek węgla CO
CO + Hb COHb (hemoglobina tlenkowęglowa)
2CO + O2 fotony 2CO2 (CO2 Å‚atwo rozpuszcza siÄ™ w wodzie, zatem ten zwiÄ…zek jest Å‚atwo usuwalny
z atmosfery)
2. tlenki azotu NxOy
powstajÄ… przy wysokotemperaturowym spalaniu paliw (np. w hutach)
N2 + O3 temperatura 2NO
2NO + O2 temperatura 2NO2
2NO2 + H2O HNO3 + HNO2
usuwanie z atmosfery przez opady:
2NO2 + O3 + H2O 2HNO3 + O2
3. węglowodory CxHy
pochodzą z emisji niespalonej benzyny lub innych paliw; wyróżniamy:
o węglowodory alifatyczne, np. eten, etin (przy stężeniu poniżej 500 ppm nie są szkodliwe)
o węglowodory aromatyczne (próg szkodliwości 25 ppm)
o węglowodory policykliczne (wykazują działanie rakotwórcze)
o węglowodory chlorowane (niebezpieczne dla zdrowia)
4. zwiÄ…zki siarki SO2, SO3
powstajÄ… przy spalaniu zasiarczonych paliw i w procesach hutniczych; usuwanie z atmosfery poprzez
opady:
SO2 + O UV SO3 + H2O H2SO4
powstający w ten sposób kwas siarkowy jest agresywny, niszczy materiały budowlane; utlenianie
SO2 do SO3 może zachodzić także przy udziale wolnych rodników lub NO2.
5. pyły przemysłowe, mineralne, organiczne, popioły z procesów spalania węgla
W Warszawie głównymi emiterami są EC: Żerań, Siekierki, ciepłownia Wola, Huta Warszawa. Norma
imisyjna to 200t/km2/rok. Powyżej 250t/km2/rok wyraz
nie zaznacza się ich szkodliwe działanie.
Pyły zawierają duże ilości metali ciężkich, zaś pyły hutnicze zawierają 500x więcej ołowiu niż inne
rodzaje pyłów.
Zanieczyszczenia wtórne:
Zanieczyszczenia pierwotne pod wpływem działania promieniowania UV mogą tworzyć
zanieczyszczenia wtórne, tzw. smogi.
smog fotochemiczny (typu Los Angeles)
smog kwaśny (typu londyńskiego) tworzy się przy dużej emisji związków siarki i innych
produktów spalania
7
Cechy charakterystyczne smogów:
Smog fotochemiczny
Smog kwaśny (londyński)
(Los Angeles)
inwersja temperatury, emisja inwersja temperatury, znaczne
Warunki powstania produktów spalania paliw nasłonecznienie, emisja
kopalnych zanieczyszczeń komunikacyjnych
dwutlenek siarki i jego tlenki azotu, tlenek węgla,
Składniki
pochodne, tlenek węgla węglowodory, azot
Temperatura od -3oC do 5oC od 24oC do 35oC
Prędkość wiatru cisza poniżej 2 m/s
Wilgotność względna ponad 80% poniżej 70%
Widzialność pozioma nawet poniżej 100 m 500 m do 1600 m
Pora roku listopad - styczeń lipiec  wrzesień
Pora dnia wieczór - rano południe
podrażnienie układu
Wpływ na ludzi podrażnienie śluzówki oczu
oddechowego
Ilustracja
Słynne przypadki smogów:
Dolina Mozy XII 1930 (Belgia), gęsta mgła, inwersja temperatury, cisza, emisja zanieczyszczeń
z licznych hut, zakładów wapienniczych, cementowych, zgony głównie wśród osób starszych
Donora X 1948 (USA)  huty Pitsburga, warunki powstania i objawy podobne jak w Dolinie Mozy
Londyn XII 1952 (Wielka Brytania)  Wielki Smog Londyński, bardzo ostry przypadek, zmarły ponad
4 tysiące osób. Stężenie związków siarki było ponad 10x większe niż w roku ubiegłym, pogoda
sprzyjała długiemu utrzymywaniu się zanieczyszczeń.
Najbardziej zanieczyszczone miasto Åšwiata to Meksyk  nawet przez 300 dni w ciÄ…gu roku
przekroczone są normy dotyczące stężeń zanieczyszczeń gazowych i pyłowych. Przyczynia się do
tego obecność ponad 3 mln aut oraz ponad 100 tysięcy różnych fabryk i fabryczek, zazwyczaj nie
posiadających żadnych systemów ochrony środowiska. W Europie najkorzystniejsze warunki do
powstania smogu fotochemicznego występują w Atenach.
8
Promieniowanie
99% promieniowania sÅ‚onecznego mieÅ›ci siÄ™ w zakresie 0,1  3 µm.
Widmo słoneczne:
0,1  0,4 µm  promieniowanie ultrafioletowe (UV)  7%
0,4  0,76 µm  promieniowanie widzialne  46%
powyżej 0,76 µm  promieniowanie podczerwone  47%
Promieniowanie elektromagnetyczne może być krótkofalowe (<3 µm) lub dÅ‚ugofalowe (>3 µm).
Promieniowanie słoneczne jest promieniowaniem krótkofalowym, zaś promieniowanie ziemskie
i atmosferyczne jest promieniowaniem długofalowym. Natężenie promieniowania (lub inaczej
gęstość strumienia promieniowania) mierzona jest w jednostkach: W/m2, J/cm2, cal/cm2. Ilość
energii promienistej pochodzenia słonecznego docierająca do górnej granicy atmosfery wynosi
1380 W/m2 i jest to stała słoneczna, oznaczana symbolem Io. Promieniowanie słoneczne
przechodząc przez atmosferę ulega pochłonięciu (29%), rozproszeniu (21%) i odbiciu (22%). Jako
promieniowanie bezpośrednie do Ziemi dociera tylko 28% wyjściowej energii promienistej.
Rodzaje promieniowania: bezpośrednie, rozproszone, całkowite (bezpośrednie + rozproszone),
promieniowanie powierzchni Ziemi, promieniowanie zwrotne atmosfery, promieniowanie
efektywne (promieniowanie Ziemi  promieniowanie zwrotne atmosfery).
Bilans (saldo) promieniowania: (nie to samo, co bilans cieplny!)
R = (I sinh + i)(1  A)  Ee, gdzie:
R  saldo promieniowania
I  promieniowanie bezpośrednie
h  wysokość Słońca
i  promieniowanie rozproszone
Ee  promieniowanie efektywne
A  albedo powierzchni czynnej
Saldo promieniowania można również zapisać następująco:
Q = (K“!  KÄ™!) + (L“!  LÄ™!), gdzie:
Q  saldo promieniowania
K“!  promieniowanie padajÄ…ce (krótkofalowe)
Kę!  promieniowanie odbite (krótkofalowe)
L“!  promieniowanie zwrotne atmosfery (dÅ‚ugofalowe)
Lę!  promieniowanie Ziemi (długofalowe)
9
Albedo jest to stosunek ilościowy promieniowania odbitego do promieniowania padającego na
daną powierzchnię czynną, wyrażony w procentach. Średnie albedo miasta: 15%, łąki: 20%, ziemi:
10%, śniegu: od 40 do 97%. Średnie albedo planetarne wynosi 30%.
O ilości ciepła dochodzącego do danego miejsca poprzez promieniowanie decydują:
- czas oświetlenia
- wysokość Słońca nad horyzontem
- przezroczystość atmosfery
- zachmurzenie
Obszary Õ>55o  niedobór promieniowania
ale nierównomierna dostawa promieniowania jest
kompensowana przez mechanizmy cyrkulacji
Obszary Õ<55o  nadmiar promieniowania
atmosferycznej
Dopływ promieniowania nad Warszawę
Io=8801 MJ/m2 (na górną granicę atmosfery). Do powierzchni Ziemi dociera 40% promieniowania.
Roczna suma całkowitego promieniowania padającego wynosi 3538 MJ/m2 (średnia z wielolecia).
Najniższe sumy miesięczne występują w grudniu (45,1 MJ/m2), najwyższe w lipcu (571,3 MJ/m2).
Sumy dzienne promieniowania nad Warszawą zależą głównie od zachmurzenia. Najmniejsze
w grudniu, najwyższe w czerwcu. Struktura promieniowania całkowitego: promieniowanie
bezpośrednie 49%, promieniowanie rozproszone 51%, ale proporcje te zmieniają się
w poszczególnych miesiącach i porach roku.
Natężenie strumienia promieniowania padającego na powierzchnię
o dowolnym nachyleniu i orientacji:
Ss = Sn cosą, gdzie: ą  kąt padania promieni słonecznych, Sn  natężenie promieniowania
padającego na powierzchnię prostopadłą do strumienia promieniowania.
Przybliżone sumy promieniowania całkowitego padającego na dowolnie zorientowaną
i nachylonÄ… powierzchniÄ™:
Qs = k Qn k = Qs/Qn
k  wartość względna promieniowania całkowitego
Qs  ilość energii promienistej padającej na daną powierzchnię
Qn  ilość energii promienistej padającej na powierzchnię poziomą.
Wpływ miast na bilans promieniowania słonecznego:
" ilość promieniowania docierającego do podłoża zależy od zachmurzenia, ilości
zanieczyszczeń i zawartości pary wodnej;
" bilans promieniowania miasta różni się od bilansu terenów sąsiednich, zarówno w dzień, jak
i w nocy;
" aerozole ograniczają dopływ promieniowania bezpośredniego, wypromieniowanie podłoża,
stanowią równocześnie z
ródło promieniowania skierowanego od atmosfery ku powierzchni
Ziemi
" promieniowanie krótkofalowe:
10
o zwiększone wartości promieniowania odbitego w porównaniu z obszarami
pozamiejskimi
o mniejsza ilość promieniowania bezpośredniego docierającego do Ziemi
o większa ilość pochłoniętej energii promienistej
" promieniowanie długofalowe:
o zwiększone promieniowanie zwrotne atmosfery (o 10 do 20%)
o większe promieniowanie Ziemi (o 5 do 20%)
Specyficzne charakterystyki bilansu promieniowania w mieście:
1. zmniejszony dopływ całkowitego promieniowania padającego (straty 10-20%, zależnie od
wielkości miasta)
2. niższy współczynnik przezroczystości atmosfery (o 10-15%)
3. wyższy współczynnik zmętnienia atmosfery (o 10-30%)
4. straty promieniowania ultrafioletowego (20-40%)
5. większy procentowy udział promieniowania rozproszonego w całkowitym promieniowaniu,
zwłaszcza w okresie zimowym
6. mniejsze promieniowanie odbite
7. większa ilość energii pochłoniętej (o 15-30%)
8. niższe albedo miasta (o 10-20%), z czym wiąże się większa absorpcja energii promienistej
Bilans cieplny
Bilans cieplny powierzchni czynnej w mieście (warstwy dachowej):
Q* + Qf = Qh + Qe + Qg + "Qs + "Qa, gdzie:
Q*  bilans radiacyjny
Qf  ciepło sztuczne ze spalania paliw oraz metabolizmu
Qh  turbulencyjny strumień ciepła jawnego
Qe  turbulencyjny strumień ciepła utajonego
Qg  strumień ciepła w podłożu
"Qs  ciepło nagromadzone w mieście wskutek zwiększonej pojemności cieplnej
"Qa  wypadkowa adwekcja cieplna
Sztuczne powierzchnie miejskie nagrzewajÄ… siÄ™ wolniej od powierzchni naturalnych  powstaje tzw.
jezioro chłodu (w dzień miasto może być chłodniejsze niż obszary pozamiejskie, w nocy zaś miasto
jest wyraz
nie cieplejsze niż obszary pozamiejskie). W mieście dużo wieksze wartości przyjmuje
promieniowanie długofalowe (cieplne) niż krótkofalowe. Antropogeniczne z
ródła ciepła w wielu
dużych miastach mają znaczny udział w bilansie cieplnym, szczególnie w sezonie grzewczym. Emisja
ciepła sztucznego pochodzącego ze spalania paliw ma swój pokaz
ny udział w tworzeniu się wysp
ciepła, zwłaszcza zimą. Albedo miasta zmienia się wraz z wegetacją roślin w mieście oraz
z pojawieniem się i zanikaniem pokrywy śnieżnej.
Charakterystyczną cechą obszarów miejskich jest niższa wartość turbulencyjnego strumienia ciepła
utajonego (Qe) w stosunku do turbulencyjnego strumienia ciepła jawnego (Qh), co jest wywołane
zmniejszonym parowaniem w stosunku do terenów pozamiejskich (nie dotyczy zimy).
11
Usłonecznienie
Usłonecznienie jest to czas dopływu bezpośredniego promieniowania słonecznego w określonym
punkcie na powierzchni Ziemi. Wyróżniamy usłonecznienie potencjalne (możliwe)  teoretyczne,
liczone od wschodu do zachodu Słońca (zależne od szerokości geograficznej i pory roku) oraz
usłonecznienie rzeczywiste (zależne od długości dnia, wielkości zachmurzenia, stopnia zakrycia
horyzontu przez przeszkody terenowe).
Średnie usłonecznienie w Europie wynosi powyżej 1500 h rocznie i jest raczej korzystne. Miasta
cechują się usłonecznieniem mniejszym o 5-15% w stosunku do obszarów pozamiejskich. Średnie
roczne usłonecznienie Warszawy wynosi 1600 h.
Warszawa
Usłonecznienie rzeczywiste: Usłonecznienie potencjalne:
XII: 29 h/mc XII: 243 h/mc
VII: 243 h/mc VI: 499 h/mc
W wielu miastach obserwuje się trend spadku usłonecznienia o około 1h/rok.
Warunki termiczne w mieście
W mieście czas usłonecznienia można wyznaczyć metodą prof. Twarowskiego (za pomocą tzw. linijki
Słońca MT). Wartości graniczne usłonecznienia muszą być wyznaczane przy projektowaniu szpitali,
uzdrowisk, sanatoriów, szkół, przedszkoli, a także w zabudowie śródmiejskiej i plombowej.
Usłonecznienie można też zmierzyć instrumentalnie  heliografem. Konstrukcja nomogramów linijki
Słońca MT jest oparta na zasadzie zmiany kąta padania promieni słonecznych w ciągu dnia
i wysokości górowaniu Słońca oraz wschodu i zachodu Słońca w ciągu roku. Jest to metoda graficzna
i analityczna.
Podstawowym założeniem jest zależność H1 = H ctgą, gdzie H1  długość cienia, H  wysokość
obiektu rzucającego cień, ą  kąt padania promieni słonecznych. W dniach równonocy cień rzucany
przez obiekt w południe jest równy wysokości obiektu.
Wyznaczanie obszarów zacienionych jest potrzebne w terenie o urozmaiconej rzez
bie, gdyż
obszary zacienione mają niekorzystne warunki mikroklimatyczne. Zacienienie dają wzgórza, lecz
także formy głębszych dolin.
Miejska wyspa ciepła
Miejska wyspa ciepła (mwc)  uprzywilejowanie termiczne miasta w stosunku do terenów
otaczających. Miarą miejskiej wyspy ciepła jest "T = Tmiasto  Twieś. Miejska wyspa ciepła to zjawisko
częste, ale niejednorodne, o strukturze mozaikowej. W mieście jest cieplej niż na zewnętrznych
terenach, zwłaszcza wieczorem i nocą. Przyczynami powstawania mwc są:
" nadwyżka w bilansie promieniowania cieplnego,
" udział sztucznego ciepła,
" deficyt wilgoci
" utrudniona wymiana powietrza.
12
Układ izoterm nad miastem ma charakter koncentryczny.
Wielkość różnic termicznych:
a) w wartościach średnich rocznych sięga 0,5oC w Warszawie, 1-3oC w największych miastach
Åšwiata.
b) w wartościach średnich miesięcznych sięga 2oC w Warszawie, kilku oC w innych miastach
c) w wartościach dziennych (w pojedynczych dniach pomiarowych) sięga nawet 10oC.
To, że średnia roczna różnica temperatury w mieście i poza nim jest niewielka, nie znaczy, że
w pojedynczych latach nie może być znacznie większa (w Warszawie w 2007 roku średnia roczna
różnica wyniosła 3oC).
Skrajne wartości różnicy temperatury wynikające z istnienia mwc:
Warszawa: powyżej 10oC
A
ódz
: 12oC
wielkie miasta amerykańskie: 14oC
miasta japońskie: 5-6oC (bo mwc jest niwelowana przez wpływ oceanów)
miasta koreańskie: 4oC (j.w.)
Poziomy zasięg mwc odpowiada najczęściej powierzchni miasta i jego zabudowy, zasięg pionowy
jest to zazwyczaj 3-5-krotna wysokość zabudowy miejskiej (średnio latem jest to 500 m, a zimą 200
m). Warto zauważyć, że ruch powietrza może przenosić poziomy wpływ mwc na tereny sąsiednie,
zgodnie z kierunkiem wiatru.
Na przykładzie stacji Warszawa Okęcie oraz Obserwatorium widać, że najmniejsze różnice
termiczne występują w marcu i listopadzie, a największe w miesiącach letnich, można zatem
powiedzieć, że w Warszawie mwc najbardziej uwidacznia się latem, a najmniej w porach
przejściowych. Mwc zaznacza się wyraz
niej w porze wieczornej i nocnej, a w ciÄ…gu dnia miasto jest
tylko nieznacznie cieplejsze (w chłodnej porze roku) lub chłodniejsze (w ciepłej porze roku) niż
obszary peryferyjne. Sytuację, kiedy miasto jest chłodniejsze niż tereny otaczające nazywamy
wyspą chłodu. Częstość mwc zmienia się w zależności od pory dnia: największa intensywność
przypada na godziny wieczorne, nocne lub wczesny ranek (zależnie od pory roku). Mwc nie musi
występować w każdym mieście i codziennie  może pojawiać się w zależności od pogody, nie
w każdym dniu (zazwyczaj towarzyszy pogodzie wyżowej).
Dobowe zmiany mwc uzależnione są następujących czynników:
" warunków pogodowych zmieniających się w poszczególnych porach roku
" aktualnej sytuacji synoptycznej
" wielkości zachmurzenia
" kierunku i prędkości wiatru
" makro- i mikrorzez
by
" zasłonięcia horyzontu
" bliskości zbiorników wodnych
Przy zbyt silnym wietrze mwc może zanikać całkowicie (w Warszawie mwc zanika przy wietrze
przekraczajÄ…cym 7-8 m/s, w Londynie przy wietrze przekraczajÄ…cym 10 m/s).
Peryferia mają znacznie wyższe tempo nagrzewania/ochładzania się niż centrum miasta. Rozkład
temperatury na wysokości 2 m jest mniej zróżnicowany niż temperatura podłoża atmosfery
(temperatura radiacyjna).
13
Skutki mwc:
1. zmiana czasu trwania termicznych pór roku (dłuższe lato, krótsza zima, dłuższy okres
wegetacyjny)
2. więcej dni gorących
3. mniej dni przymrozkowych, mroz
nych i bardzo mroz
nych
4. mniejsza głębokość przemarzania gleby
5. wzbudzanie lokalnej cyrkulacji bryzowej
6. wzbudzanie lokalnej cyrkulacji uwarunkowanej termicznie
7. wzrost konwekcji, zachmurzenia i opadów
8. osłabienie i zmniejszenie częstości inwersji dolnych lub podniesienie pułapu inwersji
i zwiększenie miąższości warstwy mieszania nad miastem
9. zmiana warunków biometeorologicznych (osłabienie bodz
cowości, dyskomfort termiczny,
przegrzewanie organizmu, deficyt tlenu, większa parność).
10. mniejsze koszty ogrzewania, ale większe klimatyzacji
Pewne skutki mwc sÄ… pozytywne, pewne negatywne.
Bryza miejska i lokalna cyrkulacja atmosferyczna nad miastem (Rys. IMGW)
Jakie czynniki wpływają na mwc?
" pogoda wyżowa, bezchmurne i bezwietrzne noce
" w ciepłej porze roku najistotniejszym czynnikiem jest pochłanianie promieniowania
krótkofalowego przez powierzchnie antropogeniczne
" zimą decydujące znaczenia ma ciepło antropogeniczne zgromadzone w mieście oraz
pokrywa śnieżna
" nocÄ… znikoma jest rola strumieni turbulencyjnych
" silne wypromieniowanie ciepła z podłoża nasila mwc
" pokrywa śnieżna zwiększa różnice temperatury między zabudową a peryferiami, ponieważ
charakteryzuje się małą admitancją termiczną.
Właściwości termiczne wybranych materiałów naturalnych i antropogenicznych:
skały charakteryzują się dużą pojemnością cieplną i przewodnictwem cieplnym
torfy mają małą pojemność cieplną i przewodnictwo cieplne
14
Admitancja (przewodność termiczna) uwzględnia kompleksowy wpływ pojemności cieplnej
i przewodnictwa cieplnego obiektu. Wyrażana jest w J/m2/K. Zdjęcia termalne rejestrują emisję
promieniowania podczerwonego i pozwalają określić zróżnicowanie temperatury obiektów
w zależności od pochłoniętej przez nie i emitowanej energii.
Elementy obiegu wody w atmosferze
Zagadnienie obiegu wody w mieście było do tej pory słabo rozpoznane. Na obieg wody w mieście
składają się m.in.: parowanie, wilgotność, zachmurzenie, opad. W mieście zachodzi przyśpieszony
odpływ wód opadowych (bo w mieście jest kanalizacja burzowa). Z miasta usuwane są też ścieki
komunalne i przemysłowe. Zazwyczaj miasta charakteryzują się przekształconym systemem
naturalnych cieków (ale np. Wisła w Warszawie jest słabo uregulowana). O nieprzepuszczalności
powierzchni miejskich decyduje struktura i zwartość zabudowy. Mało jest powierzchni naturalnych,
stanowiÄ…cych okna hydrologiczne sprzyjajÄ…ce infiltracji. urbanizacja skutkuje ograniczeniem
infiltracji i dalszym wzrostem odpływu powierzchniowego. W efekcie zwiększa się erozja
i spłukiwanie, zmniejsza się naturalne zasilanie wód podziemnych w miastach.
Cechy hydrologiczne obszaru miejskiego:
1. słaba przepuszczalność lub nieprzepuszczalność obszarów zabudowanych
2. redukcja zagłębień retencjonujących wodę
3. skoncentrowany pobór wód powierzchniowych i podziemnych
4. większa szorstkość podłoża
Współczynnik odpływu dla parków i ogrodów wynosi 0,05 do 0,25, dla dachów wynosi aż 0,9 do
0,95, co oznacza, że 95% opadu spływa z dachu bez zatrzymania.
Cechy bilansu wilgoci w mieście:
1. małe parowanie, bo jest niewiele powierzchni naturalnych z których zachodzi parowanie,
ale intensywność samego procesu jest większa niż na peryferiach
2. dużo pary wodnej dostarczanej z procesów przemysłowych oraz spalania paliw
3. wzrastają sumy opadów, bo jest więcej jąder kondensacji oraz silniej zaznaczają się
procesy konwekcji termicznej i dynamicznej
4. zmniejszona ewapotranspiracja
5. niska retencja, duży odpływ powierzchniowy
Na wyparowanie 1g wody potrzeba ok. 2500 J  tyle ciepła trzeba pobrać do atmosfery i tyle ciepła
trafia do atmosfery w wyniku odwrotnego procesu  kondensacji.
Sumy parowania potencjalnego:
od XII do II i w XI: 14 do 18 mm
od III do VIII  powyżej 100 mm
suma roczna: 623 mm
W mieście ewapotranspiracja jest niewielka, chyba, że intensywnie podlewa się obszary zieleni.
15
Wilgotność powietrza opisywana jest następującymi wskaz
nikami: aktualnym i maksymalnym
ciśnieniem pary wodnej, wilgotnością względną, wilgotnością bezwzględną, niedosytem
wilgotności, temperaturą punktu rosy, wilgotnością właściwą. ilość pary wodnej w powietrzu zależy
od warunków fizycznogeograficznych, pory dnia, roku oraz warunków pogodowych. Wilgotność
względna w mieście jest z reguły mniejsza o kilka, kilkanaście procent w stosunku do obszarów
pozamiejskich. Ciśnienie pary wodnej w mieście jest większe, ale wzrost ten jest niewielki i wynosi
tylko ok. 0,3 hPa. W mieście brak jest typowego dla terenów pozamiejskich przebiegu dobowego
ciśnienia pary wodnej, które wykazuje dwa maksima i dwa minima dobowe. Wilgotność
bezwzględna w mieście jest nieznacznie wyższa niż poza miastem. W dzień miasto jest suchsze,
nocą wilgotniejsze niż tereny otaczające (reżim dobowy jest szczególnie dobrze widoczny
w kanionach ulicznych). Czasami w mieście pojawiają się wyspy wilgoci, zwłaszcza we
wspomnianych kanionach ulicznych.
Zachmurzenie w mieście:
Miasto wzmaga konwekcję termiczną i spiętrza powietrze po stronie dowietrznej. W rezultacie
wzrasta zachmurzenie  o kilka do 10% (w Warszawie średnio o 5%). Chmury nad miastem formują
się nieco wyżej niż na obszarach pozamiejskich, na wysokości ok. 300-600 m. Często chmury
powstają też nad terenami emitującymi ciepło i parę wodną (ciepłownie i elektrociepłownie
miejskie). W mieście jest mniej dni pogodnych (w Warszawie średnio o 5 dni rocznie) i więcej
pochmurnych (średnio o kilkanaście rocznie). W zimie miasto może sprzyjać zmniejszonemu
rozwojowi chmur  rano przy silnych mrozach i wieczorem przy dużym zachmurzeniu.
Pokrywa śnieżna zalega w mieście krócej, a opady śniegu występują rzadziej niż poza miastem, co
jest szczególnie widoczne w pobliżu zakładów przemysłowych.
Opady atmosferyczne w mieście:
Rozkład przestrzenny wysokich sum opadów atmosferycznych w Warszawie wskazuje, że region
Warszawy południowo-zachodniej zazwyczaj otrzymuje mniej opadu niż reszta miasta (ale nie
zawsze tak jest). Szczególnie okolice Okęcia otrzymują mniej opadów niż inne części miasta. Doliny
rzek często mają wpływ na przebieg tras chmur burzowych. Nad miastami (w tym nad Warszawą)
burze często  przeskakują  dzieje się tak dlatego, że poziom kondensacji jest tam znacznie wyższy
niż na peryferiach czy obszarach wiejskich. Wyniki analizy występowania opadów ulewnych
w Warszawie, opracowane przez H. Lorenz z IMGW wykazują, że:
a) przy opadach o czasie trwania 30 minut  przez pierwsze 10 minut sumy opadu sÄ…
najwyższe, przez kolejne 20 minut gwałtownie maleją
b) przy opadach o czasie trwania 60 minut  przez pierwsze 20 minut spada 37% całego opadu
Skutki wzrostu sum opadów w mieście:
" modyfikacja bilansu wodnego zlewni miejskiej
" wzrost stanów wody, lokalne powodzie i podtopienia
" konieczność budowy sprawnej kanalizacji burzowej
" wymywanie zanieczyszczeń z atmosfery (ale deponowanie ich w glebach)
" wzmożona erozja gleb
" oczyszczanie roślinności i powierzchni miejskich
16
" ochładzający wpływ na organizmy ludzkie
" osłabienie pylenia
" gradobicia  szkody w zieleni miejskiej
" wzrost liczby kolizji i wypadków drogowych
" awaryjność systemów kanalizacji (w przypadku zbyt wysokich opadów)
" zakłócenia w komunikacji komunalnej i lotniczej
" szkody w zabudowie w skutek obciążenia pokrywą śnieżną
Deformacja pola wiatru w mieście:
Wiatr wykazuje bardzo złożoną strukturę nad miastem, wiąże się z przewietrzaniem układu
urbanistycznego, uzyskaniem warunków komfortu i bezpieczeństwa życia. Wiatr odpowiedzialny
jest za transport i rozprzestrzenianie zanieczyszczeń. Przy rozpatrywaniu miasta jako jednolitej
bryły  widać zmniejszenie prędkości i odkształcenie kierunku wiatru. Rozpatrując miasto jako zbiór
pojedynczych budowli widać zupełną mozaikę prędkości i kierunków wiatru, będących
wypadkowymi lokalnych uwarunkowań i mikrocyrkulacji.
Korzystne efekty wiatru Niekorzystne efekty wiatru
" Transport zanieczyszczeń z obiektów
" Przewietrzanie (przy prędkości powyżej
przemysłowych nad miasto lub niektóre
5 m/s)
dzielnice
" Rola wysuszająca, wzrost prędkości
" Rozprzestrzenianie odorów i hałasu
parowania
" y
ródło energii " Akumulacja śniegu
" Zapobieganie gromadzeniu siÄ™
" Parcie na budynki i ludzi
chłodnego powietrza
" Rozpraszanie i wynoszenie " Dyskomfort termiczny wyrażający się
zanieczyszczeń nadmiernym ochładzaniem
" Intensywna penetracja powierzchni
przez wodę (gdy opady są połączone
z silnym wiatrem)
17
Wpływ miasta na wiatr przejawia się zmianą kierunku i prędkości,
związaną ze współczynnikiem szorstkości (kilkanaście razy większy
w mieście niż poza nim, w terenie otwartym). Struktura wiatru
w granicznej warstwie atmosfery zależy od warunków
termodynamicznych podłoża: rzez
by terenu, przeszkód terenowych
(wiatry tunelowe), zróżnicowanej emisyjności cieplnej podłoża
(wiatry typu bryzowego), ekspozycji terenu w stosunku do Słońca.
W mieście szczególnie istotne są prądy pionowe (wstępujące
i zstępujące), wywołane czynnikami termiczno-dynamicznymi 
mają możliwość wynoszenia zanieczyszczeń z obszarów miejskich.
W miarę wzrostu wysokości nad podłożem zmianie ulega zarówno
kierunek, jak i prędkość wiatru, zgodnie ze spiralą Eckmana (patrz:
rysunek). Na wysokości 500-1000 m, powyżej warstwy granicznej,
a zarazem w swobodnej atmosferze, kierunek wiatru jest zgodny
z kierunkiem izobar (wiatr wieje zatem wzdłuż izobar). Prędkość
wiatru zależy od gradientu ciśnienia i siły tarcia.
Współczynnik szorstkości  stosunek rzutu elementu na
płaszczyznę, do całkowitej powierzchni obliczeniowej (np.
jednostkowej powierzchni) pomnożony przez średnią wysokość elementu (np. zabudowy). Według
Sapożnikowej wynosi średnio 1-2 m, według Orienki ok. 2 m. Współczynnik szorstkości morza,
jeziora lub terenu płaskiego zawiera się w granicach 0,05-0,005 m, teren podmiejski ma
współczynnik szorstkości 0,5-1,5 m, a centrum miasta z zabudową wysokościową  do 5 m. Wraz ze
wzrostem intensywności zabudowy wzrasta także różnica między średnią prędkością wiatru
w mieście i poza nim, np. wzrost intensywności (nie wysokości!) zabudowy o 20% powoduje spadek
prędkości wiatru o 30%, a wzrost intensywności zabudowy o 30% powoduje 50% spadek prędkości
wiatru.
Ruchy turbulencyjne w powietrzu miejskim mają duże znaczenie z racji rozprzestrzeniania się
zanieczyszczeń. Kształt i wielkość miasta decyduje o intensywności turbulencji, wysokości warstwy
mieszania i pionowych ruchach powietrza. Pionowe ruchy turbulentne w miejskiej warstwie
granicznej przedstawia się jako  pióropusze nad obszarem miast.
Kierunek wiatru w mieście może ulegać dużym zmianom w stosunku do zewnętrznego wiatru poza
miastem. Zazwyczaj następuje zmiana kierunku wiatru o 10-20o (w lewo) w stosunku do kierunku na
zewnątrz miasta. Ale kierunki wiatru mogą być generowane układem tras komunikacyjnych,
i wtedy nie podlegajÄ… tej zasadzie!
Najważniejszym kanałem przewietrzania Warszawy jest dolina Wisły. W latach
dziewięćdziesiątych wydano wiele pozwoleń na wprowadzenie zabudowy na obszary klinów
napowietrzających Warszawę, w efekcie czego większość z nich straciła swoje znaczenie
aerosanitarne. Kliny napowietrzające spełniają swoją rolę, gdy prędkość wiatru wynosi ok. 5 m/s,
a ich szerokość wynosi nie mniej niż 500 m. Bryza miejska może łączyć się z cyrkulacją stoków (np.
w obrębie Skarpy Wiślanej w Warszawie). W stolicy jest zbyt mało wiatrów o prędkości powyżej
5 m/s, aby można było efektywnie korzystać z klinów napowietrzających.
18
Wybrane korytarze napowietrzajÄ…ce WarszawÄ™:
" korytarz Wisły
" korytarz bródnowski
" korytarz kolejowy wschodni
" korytarz wilanowski
" korytarz mokotowski
" korytarz zachodni
" korytarz bemowski
Wpływ zabudowy na pole wiatru:
Na stronie dowietrznej budynku (w punkcie stagnacji) występuje zbieżność strumieni powietrza
(mówimy wtedy o strumieniu konwergentnym). Strona dowietrzna jest najbardziej narażona na
działanie wiatru (tam ciśnienie powietrza jest najwyższe). Za budynkiem, na stronie zewnętrznej
(zawietrznej) występuje cień aerodynamiczny. im wyższy budynek, tym silniejsze zakłócenia pola
wiatru wprowadza. Najkorzystniejsze warunki aerodynamiczne występują przy zabudowie do 6 m
wysokości (ale takiej w mieście praktycznie nie ma). nie tylko wysokie, ale również długie budynki
(tzw. falowce) znacząco deformują pole wiatru. Wokół bardzo wysokich budynków mogą powstać
bardzo silne pionowe wiry powietrza, naciskające na niskie budynki u ich podnóża. Innym lokalnym
zjawiskiem wiatrowym w mieście jest tzw. corner stream  wiatr wiejący zza rogu budynku, na jego
narożnikach. Przy wysokich budynkach chodniki powinny być oddalone od ściany budynku, aby nie
narażać pieszych na uciążliwy, silny wiatr.
Efekty wiatrowe w mieście:
efekt próżni  przy wypływie strumienia powietrza z kanionu ulicznego do otwartej przestrzeni
następuje zmiana kierunku i lokalne zawirowania
efekt zmiany kierunku  wyhamowanie przepływu, zawirowania, wzrost prędkości
efekt dyszy  płynna zmiana przekroju tunelu powoduje wzrost lub spadek prędkości, zależnie od
kierunku wiatru i zawirowania.
efekt efekt efekt zmiany
próżni dyszy kierunku
19
Wybrane charakterystyki aerodynamiczne obszaru zabudowanego:
" średnia prędkość wiatru na danym obszarze
" rozkład prędkości i kierunków wiatru w poszczególnych rejonach miasta
" średnia wysokość zabudowy [m]
Ab )
"(Hb
Hsr =
"Ab
Hb  wysokość budynków [m]
Ab  powierzchnia rzutu poziomego budynków [m2]
" bezwymiarowy wskaz
nik Wi
wi
Wi =
wo
Wi  wskaz
nik wietrzności obszaru zabudowanego
wi  lokalna prędkość wiatru w obrębie struktury urbanistycznej
wo  średnia prędkość wiatru poza obszarem zabudowanym
Wskaz
nik Wi przyjmuje wartości z zakresu:
poniżej 0,2  mała wietrzność
od 0,2 do 0,7  średnia wietrzność
powyżej 0,7  duża wietrzność
Parametry opisujÄ…ce obszar zabudowany:
" średnia wysokość zabudowy
" wskaz
nik intensywności zabudowy
"Ab
gh =
Ah
gh  wskaz
nik intensywności zabudowy
Ab  powierzchnia zajmowana przez budynki
Ah  całkowita powierzchnia obszaru
" wskaz
nik zamknięcia obszaru
U -
"Lb
gp =
U
gp  wskaz
nik zamknięcia obszaru
U  całkowity obwód obszaru zabudowanego
Lb  długość budynków usytuowanych na obwodzie obszaru
Systemy przewietrzania miasta:
zewnętrzny  wiatr (system niewystarczający)
wewnętrzny  lokalna cyrkulacja (system zakłócany)
20
Warunki biometeorologiczne w mieście
Uciążliwości życia w mieście wynikają z 1) przeobrażonego środowiska, 2) warunków pracy
i złożonych stosunków międzyludzkich oraz 3) ze sposobu bytowania. Te 3 kompleksy w łącznym
oddziaływaniu powodują:
a) przeciążenia (bo mamy nadmiar stymulacji)
b) częste reakcje stresowe, wywołane stresorami środowiskowymi jak i społecznymi
c) obniżenie progu odporności na warunki klimatu odczuwalnego
d) sprzyjają rozwojowi chorób cywilizacyjnych
Stresory społeczne: zatłoczenie, dojazdy, korki, szybkie tempo życia, przestępczość, bezdomność,
itp. Stresory środowiskowe: hałas, zanieczyszczenia, odory, itp.
Skutki urbanizacji i przeobrażonego środowiska (I kompleks):
1. zły stan higieniczny powietrza (oddziaływanie zanieczyszczeń w sposób bezpośredni
i pośredni, deficyt tlenu)
2. pogorszenie warunków usłonecznienia i oświetlenia
3. narażenie na bodz
ce termiczne (miejska wyspa ciepła, przegrzanie) i wilgotnościowe
(parność), wiatrowe oraz na ciepło sztuczne
4. oddziaływanie dodatkowych czynników, jak pole elektromagnetyczne, promieniowania
jonizujące, hałas
Kompleks warunków pracy i stosunków międzyludzkich w mieście (II kompleks):
1. wysiłek fizyczny i monotonia pracy
2. przeciążenie ośrodkowego układu nerwowego (napięcia, intensywny wysiłek intelektualny)
3. anonimowość ludzi
4. dojazdy do pracy, korki, agresja
5. uciążliwe warunki w pomieszczeniach pracy (zanieczyszczenia, hałasy, odory, wonie)
Sposoby bytowania ludzi (III kompleks):
1. zjawisko rozhartowania organizmu (większa wrażliwość na zmiany pogody, więcej
meteoropatów)
2. ograniczenie czasu kontaktu z naturÄ…
3. częściej występujące zmęczenie
4. naruszenie naturalnego rytmu procesów biologicznych
5. adaptacja biologiczna nie nadąża za zbyt gwałtownym tempem przeobrażeń środowiska
i tempem życia
Ocenę warunków biometeorologicznych można dokonać na podstawie bodz
ców:
" fotochemicznych (promieniowanie, zły stan higieniczny środowiska)
" termicznych, wilgotnościowych, wiatrowych (przegrzanie, deficyt tlenu, parność)
" chemicznych (zmiana składu chemicznego atmosfery, synergizm, wpływ zanieczyszczeń na
zdrowie)
" biologicznych (aerozol biologiczny, fitoncydy, rola zieleni)
21
" akustycznych (hałas)
" biotropowych (wpływ pogody na zdrowie człowieka)
Bodz
ce fizyczne mogą być radiacyjne (promieniowanie), termiczno-wilgotnościowe (dni gorące,
parne, upalne, mroz
ne, bardzo wilgotne), wiatrowe (wiatr bardzo słaby, poniżej 1 m/s, powyżej
8 m/s, bardzo silny), ciśnienie atmosferyczne (zmiany dobowe powyżej 8 hPa), elektryczne
(elektryczność atmosferyczna), akustyczne (hałas, 35 dB  próg szkodliwości, powyżej 85 dB  hałas
bardzo uciążliwy).
Działanie promieniowania słonecznego:
UVC  bakteriobójcze, niszczenie żywych komórek
UVB  przeciwkrzywiczne, starzenie się skóry, zaćma, rak skóry
UVA  leczenie łuszczycy, starzenie się skóry
widzialne  układ hormonalny
podczerwone  efekt cieplny, wzmożenie przemiany materii
W mieście promieniowanie słoneczne jest osłabione o około 10-30%, najbardziej osłabione jest
promieniowanie UV  o 25 do 45% (a ma ono bardzo istotne działanie bakteriobójcze i odkażające).
Niedobór promieniowania słonecznego wpływa na awitaminozę witaminy D3 oraz obniżenie
poziomu niezwiązanego fosforu w surowicy krwi, na skutek zmniejszonej ilości pochłoniętego przez
organizm promieniowania słonecznego.
Bodz
ce termiczno-wilgotnościowo-wiatrowe  w mieście panują warunki pozornego komfortu
termicznego, co powoduje obniżenie bodz
cowości klimatycznej. częściej też występują warunki
przegrzania niż zmarznięcia. Zjawisko domestykacji powoduje obniżenie bodz
cowości klimatycznej
i sprawności ośrodkowego układu nerwowego. Dyskomfort termiczny w mieście charakteryzuje
okres letni i zimowy. w mieście przeważają niższe prędkości wiatru, zatem wielkość ochładzająca
powietrza jest mniejsza.
Bodz
ce chemiczne  zjawisko synergizmu, polegające na łączeniu się wpływu zanieczyszczeń
pierwotnych i wtórnych, pyłowych, niedoboru tlenu i innych zmian chemicznych na organizm
człowieka. W mieście występuje stały deficyt tlenu, gdyż na skutek występowania miejskiej wyspy
ciepła jest cieplej, spada ciśnienie parcjalne tlenu, zaś przy niższym ciśnieniu parcjalnym tlenu
następuje hipoksemia (niedotlenienie organizmu). Ponadto wzrost temperatury i wilgotności (duża
parność) pogłębia dodatkowo deficyt tlenu.
Przenikanie zanieczyszczeń pyłowych do organizmu:
- czÄ…stki wiÄ™ksze niż 5 µm odkÅ‚adajÄ… siÄ™ w ukÅ‚adzie oddechowym wskutek bezwÅ‚adnoÅ›ci
- czÄ…stki od 1 do 5 µm  nastÄ™puje sedymentacja grawitacyjna (osiadanie) w ukÅ‚adzie oddechowym
- czÄ…stki poniżej 1 µm  usuwane z organizmu z pÅ‚ynami ustrojowymi.
Cząstki stałe powodują różne dolegliwości dróg oddechowych i skutki biologiczne zależne od
właściwości fizykochemicznych cząstek. Odkładanie cząstek następuje w jamie nosowo-gardłowej
(czÄ…stki o Å›rednicy do 10 µm), w drzewie tchawicowo-oskrzelowym (czÄ…stki do 7 µm), zaÅ› czÄ…stki
o Å›rednicy mniejszej niż 7 µm odkÅ‚adajÄ… siÄ™ w oskrzelikach i pÄ™cherzykach pÅ‚ucnych. NajwiÄ™ksze
czÄ…stki, o Å›rednicy przekraczajÄ…cej 50 µm, nie sÄ… wtÅ‚aczane do naszego ukÅ‚adu oddechowego.
W ostatnich latach normy zanieczyszczeń pyłowych w Warszawie były przekraczane tylko
sporadycznie. Obserwowany jest spadek wartoÅ›ci stężeÅ„ pyłów, najczęściej o 30-40 µg/m3.
22
związki siarki mogą dostać się do organizmu drogą inhalacyjną lub pokarmową. Powodują zmiany
czynności płuc, obkurczanie oskrzeli, zmniejszenie sprawności wentylacyjnej płuc, oddziałują na
zakończenia czuciowe, mogą powodować przewlekłe zapalenia oskrzeli i tchawicy.
związki azotu  w miastach ich stężenie jest dwukrotne większe niż na obszarach pozamiejskich.
powodują zatrucia, kichanie, kaszel, zapalenie oskrzelików, zwłóknienie tkanki płucnej. W ostatnich
latach normy w Warszawie nie były przekraczane.
ozon troposferyczny  silnie toksyczny, powoduje podrażnienie spojówek, spadek ostrości wzroku,
spadek wartości wentylacyjnej płuc, niemiarowy oddech. Wartość graniczna dopuszczalnego
stężenia to 100-200 µg/m3.
fluor  nie występuje w stanie wolnym, z uwagi na bardzo dużą aktywność chemiczną. Najlżejszy
pierwiastek, może tworzyć fluorowodór  gaz bardzo toksyczny, używany do trawienia szkła.
również związki zwane fluorkami są bardzo toksyczne. Freony  pochodne fluoru, niszczą ozon
stratosferyczny. y
ródłem fluoru są huty szkła, aluminium, stali, cegielnie, fabryki nawozów
sztucznych. Zatrucia drogą pokarmową mogą wywoływać nudności, wymioty, biegunkę, bóle
brzucha. Wdychanie fluorowodoru powoduje anemiÄ™, zaburzenia metabolizmu, uszkodzenia nerek
i kanalików nerkowych, działanie mutagenne i rakotwórcze. Dawka śmiertelna fluoru wynosi 1,4 do
2,3 g.
tlenek węgla  bezbarwny, bezwonny, silnie trujący gaz. poważne następstwa mają szczególnie
zatrucia kobiet ciężarnych, gdyż może dojść do uszkodzenia płodu. W kontakcie tlenku węgla
z hemoglobiną powstaje hemoglobina tlenkowęglowa. Może dojść do uszkodzeń narządu wzroku,
zaburzenia świadomości, pamięci, obrzęków i pęcherzy skórnych. Normy stężenia w Warszawie są
często przekraczane, aczkolwiek obserwuje się tendencję malejącą stężeń.
metale ciężkie  część z nich wykazuje w niewielkich ilościach działanie pozytywne i jest niezbędna
do prawidłowego funkcjonowania organizmu (żelazo, miedz
, chrom, molibden, cynk). Działanie
negatywne wykazują zwłaszcza: ołów, rtęć, kadm, tal, arsen, selen. Selen powoduje próchnicę,
uszkodzenia nerek i wątroby. Rtęć jest bardzo silną trucizną, wywołuje odczyny zapalne w płucach,
podrażnia układ nerwowy, powoduję utratę wagi, drżenie rąk, depresję, halucynacje. ołów odkłada
się w płucach i kościach, powoduje anemię, uszkadza nerki i mózgi dzieci.
węglowodory  szczególnie negatywne jest działanie węglowodorów chlorowych i aromatycznych 
silne działanie rakotwórcze.
Choroby cywilizacyjne sÄ… mechanizmem odpowiedzi organizmu na bodz
ce stresowe, na skutek
zaburzenia układu samoregulacji homeostatycznej organizmu łańcuchu: homeostaza  stres 
adaptacja. Przykładowe choroby wynikłe ze stresu to choroba wrzodowa żołądka i dwunastnicy,
nadciśnienie tętnicze samoistne, nerwice, natrętne lęki, fobie, meteoropatia. Choroby wynikające
z niewłaściwego odżywia są bardzo częste w miastach (zła dieta  spożywamy za mało błonnika, za
dużo cukrów i tłuszczy). Zaliczamy do nich:
" otyłość
" zaburzenia kostne, próchnicę zębów
" awitaminozÄ™ i hiperwitaminozÄ™
23
Następstwa masowego stosowania leków:
odczyny alergiczne
działanie teratogenne (uszkodzenia płodu)
działanie rakotwórcze
działanie mutagenne
działanie neurotoksyczne
wpływ na procesy biochemiczne ustroju
wpływ na procesy rozwojowe i rozrodcze
Rodzaje otyłości:
organiczna (proces chorobowy)
reaktywna (wzrost apetytu w wyniku emocji)
wczesna (od dzieciństwa)
wieku dojrzałego (mniejsze wydatki energetyczne)
Ludzie otyli częściej zapadają na choroby i żyją krócej (nawet o 15 lat).
Cukrzyca  choroba cywilizacyjna związana z niedoborem cukrów w organizmie. Największy
przyrost zachorowalności przypada na piątą dekadę życia.
Miażdżyca  cierpi na nią 80% ludności krajów rozwiniętych. Jest to chora tętnic, np. mózgu, dnia
oka, naczyń wieńcowych.
Choroba wieńcowa  spowodowana niedostatecznym ukrwieniem serca przy udziale miażdżycy.
Bardzo groz
na, jedna z głównych przyczyn zgonów w Polsce.
Inne rodzaje chorób: choroby wynikające z zanieczyszczeń środowiska, choroby zawodowe (zatrucia
ostre i przewlekłe, pylice płuc, choroba popromienna, choroba wibracyjna, uszkodzenia słuchu,
choroba mikrofalowa, choroba dekompresyjna  kesonowa), choroby pourazowe.
Choroby  utajone , związane z postępem cywilizacyjnym: nikotynizm, alkoholizm, narkomania.
Fazy działania alkoholu w zależności od stężenia we krwi:
1 0  dystroficzna (relaksacja mięśni)
1-2 0  euforyczna
2-3 0  ekscytacyjna
3-40  narkotyczna
4-4,5 0  porażeniowa (niebezpieczeństwo dla zdrowia i życia)
Zespół bodz
ców biotropowych
Meteoropatia  reakcja układu wegetatywnego, na zmiany atmosferyczne, połączona z uczuciem
niepokoju. Występuje częściej u neurotyków i ludzi o chwiejnym układzie wegetatywnym.
Przykładowe sytuacje synoptyczne mogące nasilać objawy meteoropatii: a) obecność układu
niżowego i związane z nim przechodzenie frontów atmosferycznych b) przejście z wyżu do niżu
c) przejście z niżu do wyżu. Bardziej wrażliwe są kobiety (około 71% kobiet jest meteoropatami) niż
mężczyz
ni (około 31%). Związki umieralności z pogodą: umieralność w Warszawie wykazuje
sezonowość  więcej jest zgonów zimą niż jesienią, występuje również wzrost umieralności
w zimnych warunkach oraz przy nasileniu gorÄ…ca w porze letniej.
24
Hałas w mieście i klimat akustyczny
klimat akustyczny jest to zespół zjawisk akustycznych występujących na danym obszarze,
niezależnie od z
ródeł je wywołujących. Klimat akustyczny okreslany jest ilościowo, najczęściej przy
pomocy poziomu dz
więku, wyrażonego w dB. najniższą częstotliwość mają infradz
więki (poniżej 20
Hz, są niesłyszalne dla człowieka, ale odczuwalne jako wibracje rezonansu mechanicznego
środowiska), dz
więki słyszalne zawierają się w paśmie 20 Hz do 16 kHz. Ultradz
więki mają
częstotliwość od 16 kHz do 10 GHz, a hiperdz
więki  powyżej 10 GHz. Ale nie można wykorzystywać
charakterystyki częstotliwości drgań do określania szkodliwości hałasu, bo nie uwzględnia ona tonu
ani mocy dz
więku.
y
ródła hałasu w mieście:
1. środki komunikacji i transportu
2. z
ródła przemysłowe zewnętrzne (hale fabryczne, transformatory, itp.)
3. z
ródła przemysłowe wewnętrzne (silniki, generatory, turbiny, prądnice, itp.)
4. maszyny budowlane, drogowe i komunalne (dz
wigi, walce, betoniarki, itp.)
5. obiekty komunalne, środowiskowe, wojskowe (sklepy, targi, parkingi, stadiony, poligony,
itp.)
6. naturalne z
ródła hałasu (burze, wiatry, sztormy, itp.)
Cechy hałasu miejskiego:
" duże rozproszenie z
ródeł, praktycznie po całym mieście i w jego otoczeniu
" zróżnicowanie widma częstotliwości i nakładanie się różnych dz
więków, prowadzące
w efekcie do powstania szumu
" nieregularna i zmienna w czasie intensywność emisji
0 db  próg słyszalności
poniżej 35 dB  dz
więki zupełnie nieszkodliwe dla zdrowia
65 db  próg szkodliwości
70-85 dB  spada wydajność pracy, pojawiają się bóle głowy
120-130 dB próg bólu
Plany akustyczne sporządzone dla około 200 miast Polski pokazały, że miasta duże hałasują
zazwyczaj na poziomie 65-75 dB, średnie na poziomie 63-73 dB, a małe na poziomie 62-71 dB.
Tereny wiejskie i osiedlowe cechuje hałas na poziomie 45-62 dB.
Grupy hałasów:
od komunikacji i transportu  najbardziej uciążliwe dla człowieka, samochodowe, szynowe,
powietrzne i wodne
od przemysłu i obiektów usługowych
od obiektów użyteczności publicznej, np. szkół, basenów, stadionów, kin
osiedlowe, np. urzÄ…dzenia komunalne, windy, sÄ…siedzi
25
Poziom hałasu w mieście zależy od liczby z
ródeł hałasu i ich charakterystyki, układu urbanistycznego
miasta, warunków pogodowych (wiatr przenosi hałas na duże odległości!), pory roku (wytłumianie
hałasu przez zieleń miejską). Zalecenia dotyczące układu urbanistycznego miasta związane
z redukcją hałasu ulicznego mówią, że najkorzystniejszy jest taki układ, w którym ulice nie
przecinajÄ… siÄ™ pod kÄ…tem prostym oraz nie sÄ… zlokalizowane na jednym poziomie. Najkorzystniejsze
jest zapewnienie płynnego ruchu kołowego przy prędkości od 40 do 60 km/h, bez zatrzymywania
się pojazdów na skrzyżowaniach. Ciężki ruch transportowy powinien być zakazany w obrębie
miasta, poza jego obrębem zaś powinien być usytuowany po zawietrznej stronie. trasy
komunikacyjne przebiegające przez strefę mieszkaniową powinny być izolowane zielenią
i budynkami handlowymi. Linie kolejowe lub tramwajowe, ze względu na hałas i drgania powinny
być sytuowane w wykopie lub tunelu. Lotniska powinny być usytuowane powyżej 20 km od granic
miasta (nie od jego centrum!), pomiędzy lotniskiem i miastem powinien znajdować się pas
izolacyjnej zieleni (np. las). Pasy startowe powinny być tak zorientowane, aby loty nie odbywały się
nad miastem, gdyż zasięg hałasów lotniczych jest bardzo duży i trudny do wyeliminowania. Zakłady
przemysłowe powinny być grupowane na wydzielonym terenie, po zawietrznej stronie miasta,
oddzielone izolacyjnym pasem zieleni o szerokości 50 do 100 m. Obiekty użyteczności publicznej
powinny znajdować się z dala od obiektów wymagających ciszy przez całą dobę, np. szpitali,
uzdrowisk.
Strefy akustyczne miasta:
Najlepszym sposobem na uniknięcie najbardziej uciążliwych hałasów jest podział miasta na strefy
akustyczne, grupujące dane obiekty: te wymagające ciszy, lub emitujące hałas. Jednakże w miastach
nie ma obecnie możliwości stworzenia w pełni zdrowego układu urbanistycznego w oparciu
o podział akustyczny, można jedynie modyfikować układ już istniejący.
Hałas wpływa szkodliwie na organizm człowieka, m.in. na poczucie niezależności, bezpieczeństwa,
komfortu, orientację w środowisku. Pojawia się wtedy zmęczenie, brak koncentracji, drażliwość,
podwyższenie ciśnienia krwi, zawroty i bóle głowy, czasowe lub stałe uszkodzenie słuchu.
Najbardziej narażone na negatywne oddziaływanie hałasu są dzieci, osoby starsze oraz osoby
z niedosłuchem w rodzinie. Wpływ hałasu może być bezpośredni  oddziaływanie na ucho
zewnętrzne i wewnętrzne, pośredni  oddziaływanie na układ nerwowy i psychikę lub na zasadzie
odruchu  na inne narządy i układy organizmu.
Ochrona przed hałasem obejmuje:
1. elementy urbanistyczne
a. oddzielenie budynków od z
ródła hałasu
b. neutralizacja z
ródła hałasu
c. ekranowanie za pomocą ekranów akustycznych
2. elementy budynku
a. ściany zewnętrzne o odpowiedniej izolacji akustycznej
b. okna o dużej izolacyjności
c. zabezpieczenie budynku przed wibracjami
d. odpowiednie sytuowanie pomieszczeń w stosunku do z
ródeł hałasu
3. sposoby administracyjno-prawne
4. sposoby techniczne
5. bierne metody ochrony elementami urbanistycznymi
6. tłumienie hałasu przez przegrody akustyczne i formy terenu
26
Wpływ zieleni miejskiej na klimat
Podział zieleni miejskiej ze względu na funkcjonalność:
" tereny zieleni ogólnodostępnej
" tereny zieleni o ograniczonej dostępności
" tereny zieleni towarzyszÄ…cej
" tereny zieleni na obszarach produkcyjnych
" tereny zieleni wycieczkowo-wypoczynkowej
" tereny agroturystyczne
Funkcje zieleni:
- zdrowotne i biologiczne (naturalna regeneracja powietrza, wzbogacanie powietrza w tlen)
- społeczne, dydaktyczne, wychowawcze (rekreacja mieszkańców  boiska, tereny i place zabaw)
- estetyczne (podkreślenie i uzupełnienie form architektonicznych)
- gospodarcze (osłona przeciwwiatrowa, przeciwerozyjna)
1. Tereny zieleni ogólnodostępnej
A. Parki miejskie
centralne  zajmują większe obszary, charakterystyczne dla głównych miast,
powierzchnia min. 15 ha; w Warszawie parkami centralnymi sÄ… np. A
azienki czy
Ogród Saski
dzielnicowe  dostępne dla mieszkańców dzielnicy w zasięgu pieszym, powierzchnia
od 5 do 10 ha
kultury i wypoczynku  tzw. parki ludowe, duże obszary położone w zasięgu pieszym,
powierzchnia najczęściej powyżej 20 ha, głównie wypoczynek czynny, imprezy
masowe, zabawy kulturalne
Park jest to podstawowy typ zieleni w mieście, obardzo urozmaiconej roślinności, brak
stałego schematu rozmieszczenia roślin jednorocznych.
B. Zieleńce (skwery)  powierzchnia 1-2 ha, łatwa dostępność
C. Zieleń uliczna  wzdłuż głównych ciągów komunikacyjnych, pas zieleni powinien być
urozmaicony i składać się z roślin o różnej wysokości i pokroju.
D. Zieleń towarzysząca komunikacji miejskiej  stanowi barierę dla kurzu, gazów, hałasu.
E. Promenady  szerokie aleje (20-80 m) wzdłuż głównych ulic.
F. Bulwary  przeznaczone na spacery, zlokalizowane nad wodÄ….
G. Lasy komunalne  leżą w obrębie miast, duża rola w kształtowaniu i ochronie środowiska.
H. Lasy podmiejskie  niezwykle ważna dla klimatu Warszawy jest Puszcza kampinoska!
I. Zieleń izolacyjna  oddziela dzielnice i strefy mieszkaniowe od przemysłu i komunikacji
miejskiej.
J. Pasy przeciwwiatrowe  zazwyczaj na obwodzie zewnętrznym miasta, często na
wzniesieniach, prostopadłe do przeważających kierunków wiatru.
2. Tereny zieleni o ograniczonej dostępności
A. Ogrody dydaktyczne (botaniczne, zoologiczne, etnograficzne)
B. Ogródki działkowe
27
C. Cmentarze  zwłaszcza stare
D. Parki i ogrody zabytkowe  podlegają ochronie, przeznaczone są do zwiedzania, pełnią
funkcjÄ™ spacerowo-wypoczynkowÄ…
3. Tereny zieleni towarzyszÄ…cej
A. Zieleń osiedlowa
B. Przedogródki
C. Ogródki za domem
D. Place gier i zabaw
E. Zieleń przy żłóbkach i przedszkolach
F. Zieleń przy szkołach podstawowych i średnich  część dekoracyjna, sportowa, rekreacyjna
i gospodarcza
G. Zieleń przy uczelniah wyższych
H. Zieleń przy obiektach kulturalnych, naukowo-technicznych, sakralnych i innych
I. Ogrody na dachach  zieleń na dachu ociepla budynek i lepiej akumuluje ciepło niż
tradycyjne pokrycie
3. Tereny zieleni na obszarach produkcyjnych
4. Tereny zieleni wycieczkowo-wypoczynkowej
A. Ośrodki wypoczynkowe
B. Parki Narodowe
C. Parki Krajobrazkowe
5. Tereny agroturystyczne  funkcje turystyczno-wypoczynkowe
Normatywy dotyczące zieleni miejskiej w Polsce pochodzą z 1964 roku, zatem nasze przepisy są już
stare i nieaktualne. Podają one powierzchnię obszarów zieleni miejskiej w przeliczeniu na jednego
mieszkańca:
a) zieleń wypoczynkowa: 8-15 m2/mieszkańca
b) zieleń ogólnodostępna: 10,6 m2/mieszkańca
c) parki osiedlowe: 1,5-2,5 m2/mieszkańca
d) zieleńce: 1,5-2,5 m2/mieszkańca
Znaczenie terenów zieleni w mieście:
1. zatrzymywanie pyłów, naturalny filtr powietrza
2. poprawa składu powietrza (więcej tlenu i pary wodnej w powietrzu)
3. emisja pola biologicznego (emisja jonów ujemnych i akumulacja jonów dodatnich)
4. wydzielanie fitoncydów (substancji bakteriobójczych) oraz olejków eterycznych;
np. fitoncydy jałowca niszczą bakterie E. Coli
5. ograniczenie wibracji
6. ochrona podłoża przed erozją
7. ochrona cieplna budynku, ochrona przed deszczem, hałasem, łagodzi kontrasty oświetlenia
w dni słoneczne
8. tereny zielone są układem przestrzennym biologicznie czynnym (swoją obecnością
korzystnie oddziałują na otoczenie)
Wpływ roślinności na wilgotność powietrza: rośliny wyższe lepiej poprawiają wilgotność powietrza
niż rośliny niskie; na powierzchni pokrytej roślinnością parowanie jest wyższe o 25-30% w stosunku
28
do powierzchni otwartej. Ponadtno następuje obniżenie temperatury powietrza na obszarach
pokrytych roślinnością, otrzymują one również więcej opadów (naweto do 15% więcej).
Wpływ roślinności na warunki wiatrowe: rośliny działają jak osłona przeciwwiatrowa. W zależności
od rodzaju i wysokości roślin, wyciszenie wiatru wynosi od 20% do nawet 50%, przy czym wartości
te zmieniają się w zależności od okresu wegetacyjnego i ulistnienia. Najefektywniejsze z punktu
widzenia ochrony akustycznej są kilkurzędowe pasy zieleni, nie zaś pojedynczy szpaler drzew.
Nasadzeniami można wzmóc lub osłabić prędkość wiatru, a także zmienić jego kierunek.
Wpływ roślinności na wymianę mas powietrza: zieleń wzmaga prądy konwekcyjne odpowiadające
za tworzenie się wysp chłodu i wilgoci, roślinny zmniejszają też amplitudę temperatury  najbardziej
rośliny wysokie. Różnice termiczne między obszarami zabudowanymi a obszarami pokrytymi
roślinnością zmieniają się w ciągu dnia. Najwyższe wartości kontrastów termicznych występują
latem w godzinach wieczornych i nocnych (zieleń szybko nagrzewa się w ciągu dnia i bardzo szybko
oddaje ciepło nocą).
Wpływ roślinności na warunki akustyczne: roślinność wpływa na obniżenie poziomu hałasu
poprzez ugięcie fali akustycznej. Przyuliczne pasy drzew wyciszają hałas uliczny o kilka do kilkunastu
dB, w zależności od ich grubości, stanu ulistnienia, itp. Wartości wyciszenia hałasu zielenią
kształtują się na poziomie 0,2-0,4 dB/m. Lepiej tłumi hałas szpaler drzew iglastych niż liściastych, ale
drzewa iglaste z
le czują się w mieście.
Funkcja biologiczna roślin: duża przyczepność pyłu do liści i igieł powoduje redukcję zanieczyszczeń
atmosfery. Zieleń pochłania duże ilości szkodliwych gazów, np. tlenku siarki, siarkowodoru,
dwutlenku węgla, a także wzbogaca powietrze w tlen. Ponadto roślinność wytwarza pole
biologiczne, które jest z
ródłem korzystnych jonów ujemnych
Pozostałe funkcje: zieleń jest stosowana jako naturalna osłona przeciwśniegowa
i przeciwoświetleniowa; obszary zielone zatrzymują wodę z opadów atmosferycznych (liście
zatrzymują do 35%wody opadowej). Wydzialnie fitoncydów przez rośliny może być niekorzystne dla
alergików.
Układy zieleni w mieście:
pierścieniowy
pasmowy
promienisty (klinowy)
plamowy
mieszany
Najczęściej występują typy mieszane.
Co można zrobić, aby było lepiej?
Nie należy zabudowywać klinów napowietrzających, nie wolno budować kosztem zmniejszenia
powierzchni terenów zieleni, należy zwiększyć ilość zieleni umożliwiającej czynną degradację
zanieczyszczeń. Konieczne jest uwzględnianie zieleni w planach nowobudowanych osiedli. Powinno
się organizować większe obszary zieleni miejskiej i traktować zieleń na równi z innymi elementami
miasta. Trzeba popierać rozwiązania ekologiczne i metro, tramwaje, robudowę stref pieszych, itp.
29
Jak czuje się zieleń w mieście?
" Wpływ temperatury (w mieście jet cieplej niż na obrzeżach, są większe kontrasty termiczne)
 przy wyższej temperaturze szybszy wzrost roślin, ale zbyt wysoka temperatura i zbyt mało
wody może powodować szkody. W miastach wcześniej zaczyna się wegetacja, ale wiele
gatunków przedwcześnie zrzuca liście, bo są przesuszone i narażone na zbyt duże stężenia
zanieczyszczeń.
" Skażona woda, ziemia, powietrze powodują różnorodny proces zamierania drzew, zależny
od gatunku rośliny/drzewa, rodzaju zanieczyszczeń, pory roku, warunków atmosferycznych.
" Wycofywanie się mszaków i paprotników  w centrach miast zazwyczaj obserwuje się
pustyniÄ™ porostowÄ….
" Wkraczają gatunki ciepłolubne, dla których miasto jest dobrym siedliskiem pod względem
termicznym.
Spośród wszystkich roślin drzewa w mieście mają najmniej korzystne warunki życia z powodu:
jałowej, twardej i zbitej gleby
braku wilgoci i złej jakości wody (zanieczyszczona)
małej powierzchni infiltracyjnej i objętości misy
braku ściółki
skażenia solami i metalami ciężkimi
zbyt wysokiej temperatury
mniejszego nasłonecznienia
dużego udziału powierzchni utwardzonych
Jakie sÄ… tego skutki?
słabe roczne przyrosty pędów i liści
mniejsza odporność na choroby i szkodniki
skrócenie niektórych faz fenologicznych
skrócenie wieku drzew (drzewa w mieście żyją o połowę krócej niż poza nim)
Najlepiej warunki miejskie znoszą: głóg jednoszyjkowy, platan klonolistny, klon jesionolistny,
brzoza, lipa warszawska.
Zamieraniu drzew w Warszawie można zaradzić poprzez sadzenie roślin dostosowanych do
warunków miejskich, stosowanie (intensywnego!) podlewania w sezonie letnim, zmniejszenie koron
drzew, obsypanie mis korą oraz wrowadzenie zabiegu żelowania, a przede wszystkim, poprzez
zaprzestanie solenia ulic zimÄ….
30
Oddziaływanie zanieczyszczeń na roślinność
osłabiają proces fotosyntezy, niszczą chlorofil, powodują przebarwienia
SO2 i SO3 liści, zakłócają gospodarkę wodną, powodują liczne choroby: chlorozę,
nekrozę, opadanie liści
CO2 wzrost intensywności fotosyntezy, zahamowany wzrost rośliny
związki azotu upośledzają wzrost roślin
uszkadzają liście, zakłócają gospodarkę wodną rośliny, mogą prowadzić do
zwiÄ…zki fluoru
zahamowania procesu fotosyntezy
ozon troposferyczny uszkadza liście i igły
hamujÄ… oddychanie, transpiracjÄ™ i asymilacjÄ™, zatykajÄ… aparaty szparkowe,
pyły
uszkadzają tkanki roślin
zmieniają skład chemiczny rośliny, zakłócają metabolizm, ograniczają
metale ciężkie
wzrost rośliny i produkcję biomasy
oddziałują bardzo silnie, powodują nekrozę, brązowienie i opadanie liści,
sole opóz
niają rozwój roślin, pogarszają warunki chemiczne gleby, powodują
obumieranie pędów
31
Część druga
Klimatologia techniczna (budowlana)
Projektowanie urbanistyczne zgodne z klimatem regionu
Podstawową funkcją domu lub mieszkania jest zapewnienie człowiekowi optymalnych warunków
funkcjonowania, w szczególności zaś zapewnienie optymalnych warunków klimatycznych poprzez
ograniczenie oddziaływania zewnętrznych warunków pogodowych. Warunki naturalne są określane
przez rzez
bÄ™ terenu, klimat, warunku gruntowo-wodne.
Rzez
ba terenu  najkorzystniejszy dla budownictwa jest stok o spadku terenu 3-8%, niemajÄ…cy
wystawy północnej; niekorzystne są m.in. tereny położone w dnach dolin.
Grunt  ważnym parametrem jest jego nośność. Najlepsze są grunty mineralne, skaliste, zaś
najgorsze  organiczne i nasypowe. Poważnym ograniczeniem jest wysoki poziom wody gruntowej,
jednak przy odpowiednich zabiegach można teren o złych warunkach gruntowo-wodnych
dostosować do zabudowy.
Warunki klimatyczne określane są przez rzez
bÄ™ terenu, ekspozycjÄ™, pokrycie terenu i rodzaj
podłoża. Dynamizację cech dodatnich (pozytywnych) klimatu miasta można uzyskać przez
kontrastowość sąsiadujących ze sobą powierzchni, wzmacnianie procesów związanych
z regeneracją powietrza, likwidację ekstremalnych warunków termicznych w mieście, stosowanie
zapór i wzmocnień regulujących prędkość wiatru. Najmniejsze możliwości poprawy warunków
klimatycznych występują w centrach miast, bo zabudowa jest tam zwarta, wysoka.
Tereny nie nadajÄ…ce siÄ™ pod zabudowÄ™ z powodu klimatu:
- tereny inwersyjne
- tereny o ekspozycji północnej
- tereny o dużym spadku
- tereny narażone na silne wiatry
- tereny będące w obrębie stałego i szkodliwego działania zanieczyszczeń
- rynny spływów grawitacyjnych chłodnego powietrza
Ponadto płaszczyzny poziome w dnach dolin i kotlin nie są najlepsze pod zabudowę
(np. Inowrocław, Warszawa, Płock, Toruń). Bardzo korzystne warunki mają: Szczawnica i Rabka.
32
Wymagania dla budownictwa w różnych typach klimatu:
Klimat: Ochrona przed: Budynki powinny zapewniać:
oświetlenie promieniami
wiatrem, chłodem, zaspami
chłodny słonecznymi przy małej
śniegu
wysokości Słońca
deszczem, śniegiem, czasem
wiatrem w lecie, przed
umiarkowany dostateczne oświetlenie
nadmiernym upałem, zimą
przed chłodem
wykorzystanie nawet
nadmiernym
minimalnych ilości deszczu,
suchy gorący promieniowaniem słonecznym,
dostateczną wilgotność
pyłem, zbędną suchością
powietrza
deszczem, gorÄ…cem, wilgociÄ…,
wilgotny gorący nadmiernym przewietrzanie i ochładzanie
promieniowaniem słonecznym
Najczęstszym błędem jest przenoszenie rozwiązań technologicznych z jednej strefy klimatycznej do
drugiej, np. wprowadzenie w USA zewnętrznych schodów wejściowych, które w zimie pokrywały się
lodem; stosowanie szkła i aluminium w klimatach gorących, co pogłębiło przegrzewanie się
pomieszczenia; loggie w regionach północnych zmniejszały dopływ promieniowania słonecznego.
Po II Wojnie Światowej zrozumiano konieczność projektowania domów z uwzględnieniem
warunków klimatu lokalnego. Najbardziej związane z klimatem lokalnym jest budownictwo
tradycyjne danego regionu. Obecnie pojawia się wiele problemów towarzyszących nowoczesnym
technikom budowlanym, np. przemarzanie ścian (gdy budynki były budowane z drewna lub
kamienia problemu nie było), przeciekanie złączy i stolarki, korozja stali i betonu pod wpływem
zanieczyszczeń.
Budownictwo w klimacie mroz
nym
Nie ma tam zbyt wielu miast. Kiedyś budowano igloo  posiadało ono okrągłą podstawę, miało
kulistą formę (bo taki kształt daje najmniejsze straty ciepła), wejście lokowane zawsze po stronie
zawietrznej. okrągła forma daje możliwość wykorzystywania promieni słonecznych. W środku igloo
temperatura wynosi od 0 do 18 oC, budulec to śnieżne bloki, ogrzewanie odbywa się za pomocą
lamp na tłuszcz fok. W klimacie mroz
nym zabudowa powinna być zwarta, przejścia powinny być
zakryte, z możliwie najmniejszym udziałem terenów całkowicie otwartych i odkrytych ciągów
pieszych. Zaleca się projektowanie zamkniętych struktur zabudowy w celu ochrony przed wiatrem,
do wysokości maksymalnie 5 pięter. Zazwyczaj roślinność pojawia się na krótko, tylko w okresie
letnim. Współczesne budownictwo kanadyjskie, tzw. kanadyjki  wyewoluowało z terenów
skandynawskich, główne cechy: spadzisty dach, niskie, 1-2 kondygnacje, konstrukcja oparta na
drewnie. Współczesne budownictwo na Grenlandii: budulec (drewno) importowane z Europy,
jaskrawa kolorystyka bodunków, dachówkowate łączenie desek.
Budownictwo w klimacie umiarkowanym
Konieczne uwzględnienie przewagi wiatrów zachodnich. Zabudowa powinna być dość zwarta,
o średniej gęstości, w ramach jednego osiedla wyodrębnione mniejsze, częściowo zamknięte układy
urbanistyczne o korzystnej aerodynamice. Swobodny dopływ promieniowania słonecznego. Grupy
33
budynków powinny dawać wielokątne dziedzińce, w miejscach silnych wiatrów budynki powinny
mieć podobną wysokość i być równoodległe od siebie. Minimalne usłonecznienie musi wynosić
powyżej 2,5h dziennie od września do marca. Budynki nie powinny być wyższe niż 4-5 pięter
(obiekty przekraczające tę wysokośc sprawiają wiele kłopotów eksploatacyjnych i trudniej jest
utrzymać w nich komfort termiczny).
Budownictwo w klimacie suchym i gorÄ…cym
Tradycyjne budownictwo: dom posiada fasadę bez okien zewnętrznych, co chroni przed
nadmiernym promieniowaniem i pyłem, lub też otwory okienne zasłaniane są okiennicami.
pomieszczenia najczęściej otwierają się na osłonięte podwórze wewnętrzne, z krytą galerią i często
fontanną (np. styl mauretański w Hiszpanii). Mała gęstość stosunkowo niskiej (maksymalnie 2-4
kondygnacje) zabudowy. Maksymalne wykorzystanie zieleni chroniÄ…cej przed promieniowaniem
i odświeżającej suche i nagrzane powietrze; najlepsza struktura urbanistyczna osiągana jest wtedy,
gdy wzajemnie przenikają się domy i zieleń oraz inne obiekty, jak np. baseny czy fontanny. Budynki
mają jasne elewacje, odbijające promieniowanie słoneczne.
Budownictwo w klimacie wilgotnym i gorÄ…cym
Występuje konieczność zapewnienia dobrego przewietrzania oraz skutecznej ochrony przed silnymi
i częstymi deszczami. Typowe budowle: słomiana chata, lepianka. Współczesny budynek:
podniesiony i przewiększony dach, któr poprawia wentylację, otwory okienne i drzwiowe
zlokalizowane w przeciwległych ścianach budynku w celu poprawy wentylacji. Domy znajdują się na
otwartej przestrzeni, luz
na zabudowa, duże odległości między budynkami, często posadowione są
one na palach, co chroni przed powodziÄ…. Dach jest solidny dla ochrony przed ulewami; zawieszane
dachy dają cień i skutecznie odprowadzają wodę deszczową.
Budownictwo na obszarach górskich
Występują tam znaczne kontrasty klimatyczne. Zabudowa jest niewysoka, silnie powiązana
z ekspozycją i warunkami wiatrowymi. Budynki tworzą zwarte grupy o niedużej liczbie kondygnacji,
poszczególne układy urbanistyczne dostosowane są do rzez
by terenu.
Åšrodki ochrony przed zbyt wysokimi temperaturami:
" więcej zieleni, fontann, oczek wodnych, itp.
" rozstaw budynków taki, aby ich cienie padały na siebie (wzajemne zacienianie się
budynków)
" wąskie ulice (aby całe były skryte w cieniu, ale nie było zastoisk powietrza)
" zminimalizowanie ilości zanieczyszczeń pyłowych i gazowych
Środki ochrony przed chłodem:
" materiały budowlane o dużej izolacyjności cieplnej (np. drewno)
" wykorzystywanie ciepła pochodzącego ze sztucznych z
ródeł
" rozstaw budynków nie za duży  raczej zwarta zabudowa
" forma budowli zbliżona do kuli (najmniejsze straty ciepła)
Nowe przedsięwzięcia w urbanistyce: zachodnie wybrzeże Korei Południowej  supertechnopolis
New Songdo City.
34
Kolebką wysokościowców był starożytny Rzym  w II w. p.n.e. powstał pierwszy budynek
10-piętrowy, wiele budowli miało 5 lub 6 kondygnacji  na wyższe piętra wchodziło się po drabinie.
Budownictwo w dobie kryzysu energii
Energia odnawialna  jej zasoby odnawiają się w sposób naturalny, bez udziału człowieka, i której
użycie nie zakłóca środowiska naturalnego. Kryzys paliwowy w latach 70-tych spowodował
poszukiwanie odnawialnych z
ródeł energii. Do odnawialnych z
ródeł energii (oze) zaliczamy:
biomasę, energię wnętrza Ziemi, energię Słońca, wiatru i wody. Według stanu z 2004 roku
odnawialne z
ródła energii stanowiły 18% zasobów energetycznych, węgiel 40%, a ropa naftowa 7%.
Biomasa  to cała istniejąca na Ziemi materia organiczna. Do celów energetycznych wykorzystuje
się: drewno odpadowe, odchody zwierząt, osady ściekowe, słomę, mąkuchy, inne odpady roślinne,
wodorosty uprawiane do celów energetycznych, wierzbę energetyczną, malwę pensylwańską,
odpady organiczne (wysłodki buraczane, liście kukurydzy). Zalety: zagospodarowanie odpadów,
niski koszt ogrzewania biomasą, ogólnie dostępne zasoby, mniej zawodna niż energia wiatru,
Słońca. Wady: duża wilgotność, mniejsza wartość energetyczna niż paliwa kopalne, niektóre
surowce biomasy dostępne są tylko sezonowo.
Biogaz  gaz uzyskiwany w wyniku fermentacji substancji organicznych pochodzenia zwierzęcego
i roślinnego, jak np. gnojowicy, osadów z oczyszczalni ścieków, gaz wysypiskowy.
Energia geotermalna (nagromadzona w wodach) i geotermiczna (nagromadzona w skałach)  w
Europie szczególnie wykorzystywana na Islandii, w Polsce np. w Pyrzycach, na Podhalu. Zalety:
czysta ekologicznie, obfita, miejscowa, tańsza niż paliwa kopalne, duże zasoby na głębokości 3-10
km, starczą na kilka tysiącleci. Elektrownie geotermalne działają w wielu krajach Świata: USA, Nowa
Zelandia, Japonia, Włochy. Ostatnio szczególnie popularna technologia HDR  Hot Dry Rocks 
w gorących skałach umieszcza się wymienniki ciepła, np. elektrownia HDR we Francji. Duży
potencjał do wykorzystania tej technologii ma Ausralia, gdzie odkryto gorące skały o temperaturze
powyżej 300oC.
Energia z Ziemi  pompy ciepła wykorzystują energię z gruntu. Działają jak lodówka chłodząca grunt
i jdnocześnie ogrzewająca dom (c.o.) lub tylko c.w.u. y
ródłem ciepła w tej technologii może też być
woda gruntowa.
Energia słoneczna  podstawowe z
ródło energii na Ziemi. Problemem jest akumulacja tych
zasobów, dlatego wykorzystanie energii słonecznej jest na bardzo niskim poziomie. od lat 90-tych
energetyka słoneczna przeżywa dynamiczny rozwój.
Wykorzystanie bezpośrednie energii słonecznej:
1. systemy aktywne  niskotemperaturowe systemy grzewcze, cieczowe i powietrzne, np.
kolektory słoneczne do ogrzewania c.w.u., system do ogrzewania pomieszczeń wyposażony
w kolektory słoneczne, słoneczne systemy do odsalania wody;
2. systemy bierne  tzw. architektura słoneczna: systemy do wytwarzania energii elektrycznej
z wykorzystaniem ogniw fotowoltaicznych, piece słoneczne, wieżowe elektrownie słoneczne
z heliostatami skupiającymi promieniowanie, wysokotemperaturowe systemy słoneczne
35
Metody konwersji promieniowania słonecznego w energię użytkową:
konwersja fototermiczna (powstaje energia cieplna)
konwersja fotowoltaiczna (powstaje energia elektryczna)
konwersja fotochemiczna (powstaje energia chemiczna lub biochemiczna)
Ogniwa fotowoltaiczne w budownictwie stosowane sÄ… m.in. w Belgii, Danii, Holandii, Niemczech,
Wielkiej Brytanii. Panele montowane na dachach lub fasadach budynków, lub na ruchomych
konstrukcjach obracających się i podążających za Słońcem. Stawy słoneczne 
wielkopowierzchniowe baseny wypełnione solanką  pułapka cieplna w przydennej warstwie
roztworu (gdzie stężenie soli jest największe). pierwszy staw słoneczny powstał w 1948 roku w
Izraelu. Piec słoneczny  urządzenie służące do gromadzenia i skupiania energii słonecznej, działa
jak reflektor Newtona. W systemach pasywnych konwersja energii zachodzi w sposób naturalny,
niewymuszony działaniem urządzeń mechanicznych. Zalety energii słonecznej: ekologiczna, brak
zanieczyszczeń, długotrwałe użytkowanie, wszechstronność zastosowań. Wady: potrzeba dużo
miejsca na urządzenia, niezbędne odpowiednie warunki helioenergetyczne, gęstość słonecznego
strumienia energii jet niewielka, wysoki koszt urządzeń, mała zdolność do magazynowania energii
słonecznej.
Energia wiatru  pochodna energii słonecznej, powstająca na skutek nierównomiernego nagrzania
powierzchni Ziemi. Początki energetyki wiatrowej - 25 lat temu w Danii. Obecnie największe
osiągnięcia w tej dziedzinie mają: USA i Niemcy. Jest to jeden z najszybciej rozwijających się
sektorów energetyki niekonwencjonalnej na Świecie. Optymalne warunki do produkcji energii
elektrycznej z energii wiatru są przy stałym wietrze o prędkości od 5 do 25 m/s. Najlepsze warunki
dla rozwoju tej ene77urgetyki majÄ… obszary nadmorskie, tereny otwarte oraz tereny o niskim
współczynniku szorstkości podłoża. Zalety: brak zanieczyszczeń, możliwe zasilanie miejsc trudno
dostępnych, możliwość aktywizacji terenów słabo zaludnionych lub o słabych glebach. Wady: stały,
monotonny hałas o niskim natężeniu, odblaski od wirnika, ujemny wpływ na krajobraz,
niebezpieczeństwo dla ptaków, wysokie koszty instalacji.
Energia wody  wyróżniamy energię wód płynących, pływów morskich, fal morskich oraz energię
cieplną mórz (różnica temperatury wody głębinowej i przypowierzchniowej; ma duże znaczenie na
obszarach równikowych). Największe wykorzystanie w Azji i Ameryce Południowej: Chiny, Indie,
Brazylia, Peru. Zalety: nieszkodliwa dla środowiska, brak zanieczyszczeń, gromadzenie zapasów
wody, niskie koszty użytkowania wody, wysoka niezawodność, mała energetyka zwiększa lokalną
małą retencję. Wady: niszczenie nadbrzeża, wpływ warunków pogodowych na pracę (susze,
powodzie), duże koszty budowy zapór i ich antropopresja.
ENERGIA ODNAWIALNA W POLSCE
(wykład opracowany przez Gosię i Kasię)
1. Biomasa
a. Z tym sektorem wiązane są duże nadzieje. Do spalania służą piece i kotły.
b. 2t suchego drewna lub innej biomasy = 1t węgla, a emisja SO2 o 80% mniejsza, CO2 również
mniejsza- tyle ile roślina pobrała w procesie fotosyntezy (bilans wychodzi więc na 0)
c. Spory potencjał w procesach rozkładu materii organicznej, gdzie wydziela się energia do
wykorzystania.
d. Metan i etanol  napędzanie turbin parowych produkujących elektryczność
36
e. Biopaliwa sÄ… coraz bardziej powszechne
i. W USA produkcja z trzciny cukrowej, prosa różowego, kukurydzy, słonecznika
energetycznego
f. Elektrownie z biomasÄ…
i. Mała moc- od 400kW do kilku Mw
ii. Inwestycje:
- w Połańcu (wióry drewna, pestki, liście buraków)  190 MW, blok energetyczny opalany
biomasÄ…,
- w Białymstoku
2. Energia geotermalna
a. Tania i ekologiczna
b. Duże koszty odwiertów
c. Pyrzyce  pierwsza elektrownia
d. Najbardziej korzystne tereny:
i. Niecka podhalańska
ii. Okręg grudziądzko  warszawski
iii. Okręg szczeciński
3. Energia Słońca
a. Najmniej korzystne warunki: okolice Warszawy i Górnu Śląsk- w sezonie grzewczym tylko
20% całkowitej rocznej sumy usłonecznienia; za duże zachmurzenie
b. Wykorzystanie w rolnictwie  suszenie (Polska jedna z pierwszych w Europie)
c. Warunki dobre do zakładania kolektorów  około 0,5% powierzchni Polski(?)
d. Inne zastosowania:
i. Parkometry
ii. Ogniwa fotowoltaiczne w urządzeniach nawigacyjnych na Bałtyku
iii. Małopolska (Wierzchowice)  elektrownia fotowoltaiczna o mocy 1MW, 4445 paneli
słonecznych o wysokości 1,5m
4. Energia wiatrowa
a. W Polsce warunki przeciętne
b. Wykorzystanie potencjału dałoby 17% zapotrzebowania na energię w kraju
c. Najlepsze warunki: północ (wyspa Uznam, wybrzeże Bałtyku, Suwalszczyzna), Niż.
Mazowiecka, Wielkopolska, Beskid ÅšlÄ…ski,
d. Pierwsze siłownie wiatrowe- lata 90-te
e. Największe elektrownie:
i. Tymień (Zachodniopomorskie) 2006, 50MW, 25 wież po 2MW
ii. Kisielice (Pomorskie) 40,5MW
f. Koszt siłowni  1,5mld euro
g. Wsparcie finansowe dla inwestorów budujących OZE 300mln& .
h. Powstaje farma na Suwałkach
i. 15 projektów siłowni na morzu
37
5. Energia wody
a. Polska nie posiada dobrych zasobów
b. Obecnie udział w produkcji energii to 11% w skali kraju, czyli całkiem sporo jak na słabe
zasoby
BUDOWNICTWO W DOBIE OSZCZ
DZANIA ENERGII
(wykład opracowany przez Gosię i Kasię)
1. budownictwo ekologiczne
2.budownictwo niskoenergetyczne:
- energooszczędne najnowszej generacji (pasywne)
-  inteligentne
-  świadome energetycznie  samowystarczalne energetycznie
-  przyjazne człowiekowi  ekologiczne
- zgodne z zasadami zrównoważonego rozwoju
1. Budownictwo ekologiczne
a. Oparte na zdrowych, energooszczędnych materiałach i rozwiązaniach minimalizujących
wpływ na otoczenie
b. poprzednie nazwy: b. alternatywne, autonomiczne, dom słoneczny, zielona architektura,
biotektura, architektura bioklimatyczna //=> budownictwo ekologiczne (jest to szersze
pojęcie niż bud. energooszczędne)
c. charakterystyka:
i. strefa buforowa, mieszkalna i rekreacyjna
ii. produkcja żywności
iii. pozyskiwanie energii ze Słońca/ wiatru
iv. samochody nie mają wstępu
v. brak strat energii
vi. osiedle estetyczne
2. Biobudownictwo
a. Materiały: glina, drewno, słoma
b. Wyjątkowo energooszczędne
c. Niskie koszty produkcji materiałów
d. Domy ciepłe, ciche, bardzo dobre warunki bioklimatyczne
e. Grube ściany, wymagają impregnacji tynków co kilka lat
3. Budownictwo niskoenergetyczne
38
a. Podstawy:
i. Tradycja budowlana
ii. Specyficzna sytuacja energetyczna
iii. Warunki klimatyczne
iv. Rozwiązania architektoniczne, instalacyjne, materiałowe
b. Zasady:
i. Stosowanie energooszczędnych rozwiązań
ii. Automatyka w układach kontroli i sterowania mikroklimatem pomieszczeń
iii. Opanowanie zużycia energii i jej nośników
4. Budownictwo pasywne
a. Oszczędzanie energii poprzez:
i. Ograniczenie strat ciepła przez stosowanie materiałów o najwyższej izolacyjności
ii. Pozyskiwanie ciepła odpadowego (marnowane przez wentylację i kanalizację)
iii. Efektywne pozyskiwanie ciepła z zewnątrz
b. Budynek pasywny:
i. Bardzo dobrze izolowany
ii. Z odpowiednim systemem wentylacyjnym, którego roczne zapotrzebowanie na energię
cieplnÄ… nie przekracza 15kWh/m2
iii. Bez klimatyzacji i ogrzewania  budyneg ogrzewa i ochładza się sam
c. Cechy domu pasywnego:
i. Zwarta bryła, bez załamań
ii. Bez piwnicy
iii. Wielkie okna
iv. Trwały, niezawodny, innowacyjny
v. 7-8% droższy niż dom konwencjonalny
vi. Mniejsze przeciÄ…gi
vii. Wyższa temperatura
viii. Więcej światła
ix. Lepsza jakość powietrza
x. Energooszczędny (400zł/rok na ocieplanie)
xi. Åšciany minimum 40cm
xii. Współczynnik przenikania ciepła U=0,15 W. Im mniejsza wartość, tym lepiej.
Polska  0,3  0,5
Niemcy - 0,44
Szwecja - 0,19
Hiszpania  0,68
39
Nowoczesne budownictwo energooszczędne
Domy pasywne
Oddziaływanie klimatu zewnętrznego na klimat wnętrz odbywa się głównie poprzez:
- temperaturÄ™ powietrza (element najistotniejszy)
- wilgotność powietrza (jej znaczenie było pomijane w tzw.  starym budownictwie )
- prędkość cyrkulacji powietrza
- promieniowanie słoneczne
Im niższa temperatura powietrza na zewnątrz, tym większe straty ciepła wewnątrz, gdyż konieczne
jest doprowadzenie większej ilości energii cieplnej aby zapewnić optymalną temperaturę.
Cyrkulacja powietrza: nie istnieje idealnie szczelna i izolacyjna przegroda budowlana. W starych
budynkach często stosowana była cyrkulacja grawitacyjna (duże straty ciepła, niewymuszony obieg
powietrza), obecnie w domach pasywnych stosowana jest wentylacja wymuszona, przy
zachowaniu dużej szczelności układu i zastosowaniu rekuperatora  wymiennika ciepła
pozwalającego odzyskać ciepło z powietrza opuszczającego dom i przekazać je powietrzu
wchodzÄ…cemu z zewnÄ…trz do systemu wentylacyjnego budynku.
Warunki klimatyczne Polski determinują szanse i zagrożenia dla budownictwa pasywnego w Polsce
(np. ujemna temperatura powietrza średnio przez 1/3 roku). Góry i Polska północno-wschodnia ze
względu na klimat nie są odpowiednie dla budownictwa pasywnego  bardzo trudne zachowanie
pasywności postawionych tam budynków. Najkorzystniejsze warunki klimatyczne dla budownictwa
pasywnego ma Wielkopolska, Pobrzeże Południowobałtyckie i Polska zachodnia.
Domy pasywne kosztują 7% drożej niż tradycyjne, ale można w nich zaoszczędzić do 70% energii.
W Polsce w projektach domów pasywnych specjalizuje się pracownia Miłosza Lipińskiego we
Wrocławu. Ponadto w Gdańsku i Warszawie działają Instytuty Budownictwa Pasywnego.
Budownictwo inteligentne
Budynek inteligentny to budynek, który zapewnia produktywne i wydajne środowisko pracy
poprzez optymalizację elementów struktury, systemów, usług oraz zarządzania. Budynek
wyposażony w zintegrowany i spójny system automatyki, pracującej w sieci telekomunikacyjnej,
umożliwiając sterowanie parametrami budynku, urządzeniami elektronicznymi i wyposażeniem
(np. oświetleniem, klimatyzacją, sprzętem AGD i RTV).
Cechy użytkowe budynku inteligentnego:
" utrzymywanie stabilnych parametrów środowiska wewnętrznego niezależnych od zmian
zewnętrznych
" dostosowywanie tych parametrów do zmiennych potrzeb użytkowników
" zapewnienie pełnej kontroli i ochrony zasobów budynku
" zapewnienie wymaganej infrastruktury technicznej i komunikacyjnej budynku
" zapewnienie pełnego nadzoru nad funkcjonowaniem budynku
Budynki inteligentne funkcjonują w oparciu o zasadę 3E: Efektywność Ekonomia Ekologia.
40
Sterowanie budynkiem inteligentnym może odbywać się poprzez telefon, internet, komputer,
wyłączniki ścienne, panele dotykowe, panele LCD oraz system głosowy. Zaletami centralnego
sterowania są: oszczędność, bezpieczeństwo, wygoda.
Korzyści technologiczne: wysoka jakość, niezawodność systemów, brak wysokich kosztów
konserwacji, umożliwia modernizację modułów systemu, stały monitoring funkcjonowania systemu.
Korzyści socjologiczne: dowolne i natychmiastowe dostosowanie określonych warunków
technicznych stanowiska pracy czy życa zgodnie z wymaganiami użytkowników, zwiększenie
bezpieczeństwa pracy.
Korzyści ekologiczne: zminimalizowanie emisji zanieczyszczeń i energii odpadowych do środowiska,
racjonalizacja obciążeń ekologicznych.
Korzyści ekonomiczne: optymalizacja kosztów technologicznej eksploatacji budynku.
Termomodernizacja budynków
Dawniej budownictwo było energochłonne (pobór 300 kWh/m2/rok), teraz jest energooszczędne
(120 kWh/m2/rok) i pasywne (10 kWh/m2/rok). W Polsce powszechne było budwnictwo z tzw.
 wielkiej płyty . Technologia wymyślona w Holandii, ale szybko tam z niej zrezygnowano z uwagi na
przemarzanie ścian (bardzo cienkie ściany  kilkanaście cm grubości, nieizolowane dodatkową
warstwą zewnętrzną, np. styropianu) i straty ciepła.
Wady wielkiej płyty: zbyt cienkie ściany i o słabej izolacyjności (przemarzanie  duży współczynnik
przenikania); niedoskonałości materiałowe i montażowe; pojawianie się mostków termicznych
i nieszczelności (szczególnie na najwyższych piętrach i na szczytach budynków); zły komfort
termiczny (przeciągi, duże kontrasty termiczne, silne wysuszenie mieszkań, miejsca kondensacji
wilgoci).
Osiedla wielkopłytowe cechowała zbyt duża wielkość pojedynczych budynków, skąpa infrastruktura
usługowo-handlowa, mało miejsc rekreacyjnych i ciągów pieszych, brak wnętrz urbanistycznych o
różnorodnym przeznaczeniu (place zabaw, parki), zbyt mała powierzchnia mieszkań. Rewitalizacja
osiedli wielkopłytowych następuje poprzez łączenie sąsiadujących ze sobą lokali, nadbudowę
budynków, dostawianie loggi i balkonów, lokalizowanie nowych obiektów usługowo-handlowych,
zmianę wyrazu architektonicznego budynków przez zastosowanie stromych dachów, efektownych
wejść, zmiany kolorystyki elewacji, zwiększenie udziału zieleni miejskiej.
Termomodernizacja to dostosowanie budynku do norm wymagań ochrony cieplnej i oszczędności
energii (dotyczy głównie właściwości przegród budowlanych i instalacji, zwłaszcza c.o.). Najczęściej
stosowanym zabiegiem jest ocieplanie budynku styropianem lub wełną mineralną. ponadto stosuje
się izolację transparentną (pozwala na wykorzystanie energii słonecznej do ogrzewania domu;
zbudowana z cienkich przezroczystych rurek ułożonych na ścianie, pobierających ciepło słoneczne
i oddających je ścianie budynku). Stosowane są także pompy ciepła (pobierające ciepło z gruntu lub
wody gruntowej), niekonwencjonalne z
ródła energii, okna nowej generacji, ocieplanie stropu,
modernizacja lub wymiana instalacji grzewczej, usprawnienie systemu wentylacji.
Termomodernizacja budynku może zostać wykonana nieprawidłowo, powstają wtedy mostki
termiczne  odbarwienia tynku spowodowane uwilgoceniem w okolicach kołków montażowych.
41
Audyt energetyczny to opracowanie określające zakres i parametry przedsięwzięcia
termomodernizacyjnego. W budownictwie coraz częściej stosuje się w tym celu badania
termograficzne, zewnętrzne i wewnętrzne.
Budownictwo zrównoważone
Budownictwo zrównoważone utożsamiane jest z realizacją zasad zrównoważonego rozwoju.
Zwraca uwagę na ekologiczne kształtowanie miast  miasto jako układ ekologiczny o specyficznym
charakterze ekosystemu antropogenicznego. Budownictwo zrównoważone oznacza wykorzystanie
zrównoważonych materiałów, odpowiedniej technologii.
Wykorzystanie wiedzy o klimacie w urbanistyce i budownictwie
Najbardziej wymagajÄ…ce dla budownictwa sÄ… klimaty: umiarkowany, polarny i subpolarny (ze
względu na kontrasty termiczne i zmienność warunków pogodowych w ciągu roku).
Lokalizacja  wybór terenu pod kątem przeznaczenia: ważna jest znajomość makro-
i mikroprocesów klimatycznych, specyfika klimatu lokalnego (przed czym się chronić, jak unikać
ekstremów termicznych, jakie zmiany na danym terenie nastąpą po wprowadzeniu zabudowy).
Układ zabudowy, jej forma i kształt zależą od makroklimatu. Konieczne jest także rozpoznanie
gruntu i jego zbadanie pod kątem przydatności do posadowienia budynku. Ważna jest stateczność
skarp  nie wolno budować na stokach o nachyleniu powyżej 45o przy gruntach niespoistych
i 60-80o przy gruntach spoistych. Najkorzystniejszy spadek terenu wynosi 2-8%. Ponadto zabudowy
nie powinno się lokalizować na odsłoniętych wzniesieniach (ryzyko występowania silnych
oziębiających wiatrów).
Ważne jest także zachowanie odpowiedniej odległości między budynkami (co najmniej dwukrotnej
wysokości wyższego budynku). Zmniejszenie tej odległości może spowodować spadek prędkości
42
przepływu wiatru. Wysoka zabudowa powoduje efekt kurtynowy, nie powinna być ponadto
lokalizowana na obrzeżach miasta.
Konieczna jest odpowiednia izolacja fundamentów i podpiwniczeń, szczególnie przed wodą
gruntową oraz przenikaniem wilgoci i przemarzaniem. Izolacja powinna zabezpieczać przed:
wilgociÄ… gruntowÄ…, wodÄ… naporowÄ… i wodÄ… przesÄ…czajÄ…cÄ… siÄ™.
Makroklimat jest ważny w skali miasta jako układu urbanistycznego. Decydujące znaczenie mają
warunki cieplne i promieniowanie słoneczne, czas usłonecznienia, opady, cyrkulacja atmosferyczna
i wiatr, wilgotność, hałas.
Mikroklimat jest ważny przy projektowaniu konkretnych domów czy mieszkań. Uwzględnia
ekstremalne warunki klimatyczne, usytuowanie względem stron Świata, usłonecznienie
i oświetlenie. Uprzywilejowane usytuowane względem stron Świata obejmuje kierunki od S do W
i od S do E. Mieszkania powinny mieć przynajmniej 1 pokój od strony uprzywilejowanej.
Konstrukcja budynku a klimat:
Obciążenia klimatyczne zaliczamy do tzw. obciążeń zmiennych krótkotrwałych środowiskowych.
Obciążenie wiatrem: powietrze, na które napiera wiatr, wywołuje parcie na ściany budynku po
stronie dowietrznej i ssanie po stronie zawietrznej. Wybrane parametry opisujące wpływ wiatru na
konstrukcje budowlane to: wartość charakterystyczna prędkości wiatru i jej kierunek, okres
powrotu w/w wartości charakterystycznej, profil średniej wiatru, charakterystyka turbulencji.
W Polsce mamy 3 strefy obciążenia wiatrem.
Strefa I obejmuje większość kraju.
Strefa II: pas Pobrzeży i A
ysogóry.
Strefa III: Przedgórze Sudeckie, Pogórze Karpackie, Góry.
Przy budowaniu wysokich obiektów stosowane są tłumiki (eliminatory) drgań. Mogą być
mechaniczne lub aerodynamiczne.
Wartości obciążenia wiatrem zależą od:
" położenia geograficznego
" wysokości budowli
" aerodynamiki budowli
" podatności budowli na dynamiczne działanie wiatru
Silny, impulsywny wiatr może wprowadzić budynek w wahania rezonansowe. Istotne są również
oddziaływania pulsacji turbulentnych wiatru.
Obciążenia śniegowe i twardymi produktami kondensacji (szron, szadz
, gołoledz
):
Czynniki obciążenia śniegiem:
" forma budowli (kształt połaci dachowej, nachylenie połaci)
" obecność elementów powstrzymujących śnieg przed zsuwaniem
" szorstkość dachu
" położenie obiektu względem otaczającej zabudowy (np. zwiewanie śniegu z wyższych
budynków na niższe)
" topografia terenu (kształt lokalnego pola przepływu powietrza)
43
" położenie geograficzne
Obciążenia szadzią i szronem sięgają 20-30 kg/m3. Szadz
może być miękka lub twarda, obciąża
przewody energetyczne, maszty, anteny, ogrodzenia, ale też drzewa i krzewy. Oblodzenia mogą
również obciążać maszty, anteny, drzewa, krzewy, linie wysokiego napięcia.
Wpływ temperatury na budynki: w klimacie umiarkowanym silne nagrzewanie się budynków
w okresie letnim może powodować powstawanie wewnętrznych naprężeń konstrukcyjnych.
Przemarzanie gruntu: im większe przewodnictwo cieplne gleby tym głębiej sięga przemarzanie.
Zamarzający grunt ulega zmianom strukturalnym. W Polsce wyróżniono cztery strefy przemarzania
gruntu, w których głębokość przemarzania osiąga odpowiednio: I  0,8 m, II  1 m, III  1,2 m, IV 
1,4 m.
Wilgotność: ważna w klimacie umiarkowanym, z uwagi na zawilgocenie ścian. W naszej strefie
klimatycznej wilgotność w pomieszczeniach nie powinna przekraczać 60%.
Oddanie budynku do eksploatacji i konserwacja
Na długość czasu prowadzenia prac budowlanych wpływają ekstremalne warunki pogodowe, choć
nowoczesne budownictwo staje się coraz bardziej niezależne od warunków pogodowych
i klimatycznych. Dawniej obserwowano wyraz
ną 3-miesięczną przerwę w prowadzeniu prac
budowlanych w okresie zimowym, teraz jednak nie zamyka się już budów zimą, bo wiązałoby się to
ze zbyt dużymi stratami finansowymi (rzędu 30%) i zwolnieniami pracowników.
Niektóre rodzaje robót (np. betoniarskie, drogowe, praca dz
wigu) mają wciąż silny związek
z pogodą. Praca żurawia budowlanego przy wietrze przekraczającym 20 m/s jest niemożliwa, bo jest
to zbyt niebezpieczne. Odpowiednio niższe prędkości wiatru wymuszają konieczność zmniejszenia
unosu całkowitego dz
wigu, nawet o 50%.
Obecnie podstawowa zasada budowlana mówi, że nie rozpoczyna się robót budowlanych jesienią,
ale na wiosnę. Przykładowo, nie należy robić wykopu fundamentowego jesienią ani zimą (ze
względu na m.in. wysadziny lodowe, przemarzanie gruntu, zawilgotnienie lub zamoknięcie
fundamentów). Należy rozpoczynać budowę wiosną, zaś w chłodnej porze roku należy prowadzić
prace wewnątrz budynku. Betonowanie w chłodnej porze roku jest możliwe, ale wymaga
specjalnych zabiegów technologicznych.
Utrudnienia zwiÄ…zane z opadami:
1. zmniejsza się dostępność miejsc pracy i transportu
2. trzeba myć koła pojazdów opuszczających plac budowy
3. wolniej zachodzi schnięcie budynku
4. pojawiajÄ… siÄ™ utrudnienia w robotach ziemnych
5. następuje spowolnienie lub zatrzymanie prac zewnętrznych
6. zwiększa się dyskomfort pracy
7. wzrasta niebezpieczeństwo pracy i ryzyko wypadku
Wilgoć budowlana może być materiałowo-techniczna (zawilgocenie wbudowanych materiałów) lub
eksploatacyjna (np. powstała w wyniku złej wentylacji). W nowoczesnych oknach stosuje się
44
specjalne nawiewniki mające odprowadzać nadmiar wilgoci z pomieszczenia i poprawiać
wentylacjÄ™.
Sposoby ochrony przed wilgociÄ…:
- wykonanie izolacji pierwotnej
- chowanie wilgoci i soli czasowo
- osuszanie przegród budowlanych
- ocieplenie budynku
- stałe obniżanie wilgotności przegrody budowlanej
- wykonanie izolacji wtórnych
Wzniesione budynki podlegają zużyciu: technicznemu, funkcjonalnemu i środowiskowemu.
Zużycie techniczne  zmęczenie wbudowanych materiałów. Zużycie funkcjonalne  jego z
ródłem
jest postęp technologiczno-ekonomiczny oraz zmiany w technologii życia. Zużycie środowiskowe 
zmiany w zagospodarowaniu terenu (np. wybudowanie autostrady czy wysypiska w pobliżu siedzib
ludzkich). Cykl życia budowli w sensie technicznym określa okres technicznej żywotności. Cykl życia
budowli w sensie ekonomicznym jest to okres, w którym nieruchomość znajduje się na rynku
nabywców.
Czynniki klimatyczne wpływają na trwałość i mikroklimat pomieszczeń. Należą do nich:
promieniowanie, temperatura, wilgotność, opady, wiatr.
Warunki do kondensacji pary wodnej na ścianach wewnętrznych określa się wzajemnym
stosunkiem między temperaturą pomieszczenia (Tp), temperaturą punktu rosy (Td), temperaturą
kąta wewnętrznego pomieszczenia (Ty) i minimalną temperaturą ścian wewnętrznych (Tmin). Jeżeli:
TpTp>Td>Ty  kondensacja zachodzi na wewętrznym kącie pomieszczenia
Tp>Td>Tmin  kondensacja zachodzi okresowo na wewnętrznej powierzchni ściany, w wyniku
niedostatecznej stałości cieplnej.
Czynniki wywołujące korozję materiałów budowlanych:
" biologiczne  spowodowane przez organizmy żywe
" chemiczne  spowodowane agresywnymi zwiÄ…zkami chemicznymi (np. kwasy)
" fizyczne  wywołane czynnikami fizycznymi (woda, temperatura, wilgotność, itp.)
" mechaniczne  działania mechaniczne (ścieranie, naprężenia, uderzenia)
" elektrochemiczne  prądy błądzące
Warunki klimatyczne szczególnie intesywnie wpływają na niszczenie zabytków. Najważniejszymi
czynnikami w tym procesie są: kwaśne deszcze, temperatura, wietrzenie, drobnoustroje, rodzaj
materiału, z jakiego wykonano zabytek.
Mikroklimat budynków
Biologia budynku  nauka badająca relacje między materiałami budowlanymi a organizmami
żywymi, oraz zmiany w tych materiałach spowodowane oddziaływaniem organizmów żywych.
45
Elementy mikroklimatu pomieszczeń:
1. termiczne
a. temperatura powietrza
b. średnia temperatura promieniowania
c. wilgotność powietrza
d. prędkość ruchu powietrza
2. pozatermiczne
a. zanieczyszczenia
b. jonizacja powietrza
c. hałas
d. pola elektryczne i elektromagnetyczne
e. promieniowanie radioaktywne przegród
f. oświetlenie i barwa
g. mikroflora i mikrofauna
Komfort cieplny w budynku  są to takie warunki mikroklimatyczne, w których samopoczucie
człowieka w pomieszczeniu jest dobre, nie jest mu ani za zimno, ani za gorąco. Na komfort cieplny
wpływa m.in. aktywność człowieka oraz jego ubiór. Warunki komfortu cieplnego latem zachodzą
przy temperaturze 23-25oC, zimą przy temperaturze 20-22oC, przy wilgotności względnej 40-60%
i prędkości ruchu powietrza poniżej 0,15 m/s. Najważniejszym czynnikiem dla zachowania komfortu
cieplnego jest utrzymanie wilgotności powietrza poniżej 60%.
Warunki cieplne w pomieszczeniu zależą od:
- strat ciepła związanych z jego przenikaniem przez ściany
- izolacyjności cieplnej ścian zewnętrznych
- wnikania powietrza z zewnÄ…trz do budynku
- stateczności cieplnej pomieszczeń i ścian zewnętrznych
Budynki powinny być tak projektowane, aby różnica temperatury między sąsiadującymi ze sobą
pomieszczeniami nie przekraczała 8oC. Czynnikami kształtującymi średnią temperaturę pomieszczeń
sÄ… ponadto: klimatyzacja (latem) i ogrzewanie (zimÄ…).
Infiltracja jest to dopływ powietrza do wewnątrz.
Eksfiltracja jest to wypływ powietra na zewnątrz budynku.
Straty ciepła w budynku związane są z jego przenikaniem przez obudowę i wentylację pomieszczeń.
Zyski ciepła zależą od docierającego do pomieszczeń promieniowania słonecznego, promieniowania
cieplnego ludzi i wyposażenia.
Szkodliwy wpływ na środowisko pomieszczeń mają czynniki:
fizyczne  niekorzystne zmiany temperatury, wilgotności, promieniowanie elektromagnetyczne,
hałas
chemiczne  w tym zanieczyszczenia atmosferyczne
biologiczne  organizmy żywe
Środki i materiały szkodliwe, to m.in. płyty paz
dzierzowe, papy, lakiery, kleje, impregnaty, farby,
wykładziny, itp.
Zespół chorób związanych z budynkami:
a) schorzenia zależne od budownictwa (legionelloza, gorączka Pontiac, itp.)
b) zespół chorego budownictwa (zapalenie spojówek, śluzówek nosa i krtani, itp.)
46