Горные и высокогорные регионы считаются одними из самых хрупких экосистем на Земле. От таяния ледников до эрозии почвы, эти среды сталкиваются с растущими угрозами изменения климата, что делает крайне важным переосмысление того, как архитектура и ее поддерживающая инфраструктура проектируются для таких мест.
Сообщества, проживающие в горных экосистемах, особенно уязвимы к последствиям изменения климата из-за их близости к ранним симптомам изменения окружающей среды и отсутствия доступа к адаптивным ресурсам и материалам. Помимо всех поэтических стремлений к строительству и проживанию в горной среде, настоятельно необходимо разработать решения, которые должным образом противостоят агрессивным климатическим условиям и способствуют устойчивому и безопасному развитию человеческих поселений в горных регионах.
В этой статье общие нити дизайна связываются через климатические зоны путем изучения конкретных экологических и социальных условий, таких как материальные потребности заснеженных гор или инфраструктурные потребности строительства в отдаленных регионах. От адаптивных методов строительства до смягчения дефицита ресурсов, будущее горных сред зависит от уникального подхода к экологическому урбанизму и срочной потребности во вдумчивом, контекстуальном дизайне в двадцать первом веке.
Альпийский климат: расширение технологий заводского изготовления
Альпийский климат, называемый горным климатом или высокогорным климатом, характеризуется температурой региона. Обычно средняя температура месяцев в альпийских климатических зонах не превышает 50 градусов по Фаренгейту (10 градусов по Цельсию), что не позволяет расти большинству видов деревьев и растительности. Хотя этот тип климатической зоны охватывает относительно небольшую часть поверхности Земли, альпийские зоны широко распространены на каждом континенте. Обильные снегопады, низкие температуры и быстрое образование льда указывают на короткое окно для строительства и проблемы с сохранением тепла для жителей. Застроенная среда альпийского климата требует тщательного подхода к проектированию для выживания в экстремальных погодных условиях.
Используя сильно изолированные материалы, крутые скатные крыши и усиленные конструкции для выдерживания снеговых и ветровых нагрузок, проектировщики находят решения, учитывающие особенности участка, чтобы выжить в суровых климатических условиях альпийских регионов. Хотя солнечная энергия не всегда может быть надежной в этих условиях, геотермальное отопление предлагает многообещающую альтернативу для получения энергии. Как в случаях с Alpine Shelter и Outward Bound Micro-cabins, проектировщики предвидели трудности строительства на месте и использовали стратегии заводского изготовления для строительства, оснащения и транспортировки материалов на место. Эти стратегии строительства, получения энергии и сохранения тепла не только преодолевают препятствия, но и демонстрируют инновационные решения для высотного строительства.
Засушливый климат: стабилизация рыхлых грунтов
Засушливые климатические зоны определяются отсутствием осадков, обычно менее 10 дюймов (25 сантиметров) в год. Хотя это определение, безусловно, включает пустыни, засушливые регионы не ограничиваются ландшафтами дюн и каньонов. Существует множество засушливых ландшафтов в чрезвычайно холодных или скалистых регионах, а в случаях горной среды существует множество засушливых гор, которые удерживают снег и лед в холодное время года. Экологические проблемы, связанные с проектированием застроенной среды в засушливых горных хребтах, в частности, нехватка доступной воды, экстремальные перепады температур днем и ночью и пронизывающие ветры, создают уникальные условия для проектировщиков, чтобы учитывать доступность ресурсов и стратегии устойчивого потребления энергии и воды для жителей.
Обычно, поскольку засушливый ландшафт состоит из рыхлого поверхностного материала, одной из самых больших угроз для планирования строительства является эрозия и возможность оползней. Проектировщики решают эти проблемы путем тщательного анализа участка, стабилизации склонов с помощью подпорных стенок и террас или высадки растительности для закрепления почвы. Фундаменты укрепляются, чтобы противостоять сдвигу грунта, а дренажные системы проектируются для отвода дождевой воды от уязвимых участков, сводя к минимуму риски эрозии.
Расчетные навесы обеспечивают тень от прямых солнечных лучей в самые жаркие части дня, снижая температуру в помещении, в то время как использование материалов с тепловой массой помогает создать естественный «теплоотвод», поглощая избыточное тепло в течение дня и медленно выделяя его ночью. Открывающиеся окна стратегически размещены для облегчения перекрестной вентиляции, втягивая более прохладный воздух и вытесняя теплый воздух, делая интерьеры комфортными без чрезмерной зависимости от механических систем. Чтобы выдержать суровые, засушливые климатические условия, проектировщики отдают приоритет пассивным стратегиям охлаждения, таким как расчетные навесы для затенения, тепловая масса как теплоотвод и стратегически размещенные открывающиеся окна для охлаждения перекрестной вентиляцией. Тепловые оболочки и высокоэффективные окна имеют решающее значение для безопасной жизни.
Средиземноморский климат: использование тепловой массы
Средиземноморская климатическая зона определяется резким контрастом жаркого, сухого лета и прохладной, влажной зимы. Географически расположенные на западной стороне континентов, средиземноморские горные хребты будут испытывать преимущества и трудности переходных сезонов. В течение года эти высокогорные регионы могут испытывать засухи, волны тепла и ограниченное водоснабжение летом, а затем готовиться к наводнениям, резким заморозкам и пронизывающим ветрам несколько месяцев спустя.
Ключевым принципом проектирования в этой климатической зоне является использование материалов с тепловой массой, отражающих материалов и светлоокрашенных поверхностей на крышах и фасадах для управления теплом в жаркие летние месяцы. Поскольку более светлые цвета отражают солнечный свет, а не поглощают его, здания остаются прохладнее и, следовательно, снижается потребность в искусственном охлаждении. Материалы с тепловой массой медленно поглощают тепло в течение дня и выделяют его в более прохладные периоды, помогая сдерживать температуру в помещении и создавая естественный буфер для снижения зависимости от систем отопления и охлаждения.
Зеленые крыши подходят для средиземноморского климата, поскольку многие типы растительности процветают в этом влажном климате. Кроме того, этот компонент управляет ливневыми водами, поглощая годовые осадки, что имеет решающее значение в районах, где источники воды непредсказуемы. Проектировщики, которые интегрируют системы сбора дождевой воды на этапе планирования и строительства, могут собирать чистую, надежную воду в дождливые месяцы с помощью наклонных крыш, систем водосбора и резервуаров для хранения.
Субарктический и бореальный климат: строительство на вечной мерзлоте
Субарктические и бореальные горные климатические зоны характеризуются своими длинными, суровыми зимами, коротким летом и наличием вечной мерзлоты, так называются слои земной поверхности, которые остаются полностью замороженными в течение всего года. Проблемы проектирования для этих климатических зон сосредоточены вокруг резких перепадов температур, низкого уровня солнечного света в течение года и закрепления в замороженном слое вечной мерзлоты. Во многих аспектах горы субарктического климата будут соответствовать характеристикам и возможностям регионов альпийского климата, но недостаток солнечного света и вечная мерзлота добавляют уникальную проблему к стратегиям проектирования, специфичным для конкретных участков.
Строительство на вечной мерзлоте представляет собой целый ряд проблем для проектировщика. Поскольку тепло из зданий просачивается к земле, замерзшая земля начнет оттаивать, создавая смещение фундаментов и структурную нестабильность. Чтобы бороться с этим состоянием, многие здания поднимаются на сваях или сваях, чтобы холодный воздух мог циркулировать под ними и закрепить здание глубоко в земле. Специальные тепловые барьеры устанавливаются в полах, фундаментах и тепловой оболочке для сохранения тепла и влаги. Наиболее уязвимыми участками тепловой оболочки являются окна и двери, поэтому тщательное рассмотрение деталей этих элементов имеет решающее значение для успешной оболочки здания.
Включение окон, хотя их трудно должным образом изолировать в субарктическом климате, является обязательным условием для борьбы с несколькими часами солнечного света, которые достигают этих регионов. Стратегически включая световые люки и отражающие внутренние поверхности, дизайнер обеспечит максимальное естественное освещение в летние месяцы. Долгие темные зимы требуют искусственного освещения, однако дизайнер может интегрировать соответствующие типы искусственного освещения, которые имитируют тепло, цвет и узоры дневного света. Эти стратегии гарантируют, что житель имеет высокое качество жизни за счет устойчивого и продуманного планирования.
Зоны смешанного климата и положительное влияние микроклимата
Подготовленный список климатических зон дает представление об уникальных климатических, экологических и экологических условиях различных горных хребтов по всему миру. Однако гора или ее окружающий хребет редко будут отнесены к одной климатической зоне. Из-за их различных склонов, высот, ориентации и ветровых режимов микроклимат горных хребтов может меняться на небольшом расстоянии и быстро меняться в течение времени года или дня. Архитекторы, дизайнеры и инженеры могут использовать свои знания о конкретных климатических зонах для обеспечения безопасности, комфорта и значимой устойчивости при строительстве и проживании в горных условиях. Однако важно отметить, что проектирование для участка в горной или высокогорной местности потребует целостного и чуткого подхода к тому, как климатические зоны накладываются, колеблются и переходят друг в друга.
Эта статья является частью раздела Topics: Outdoors and the Built Environment. Каждый месяц мы подробно изучаем тему с помощью статей, интервью, новостей и архитектурных проектов. Мы приглашаем вас узнать больше о наших разделах . И, как всегда, в мы приветствуем вклад наших читателей; если вы хотите представить статью или проект, свяжитесь с нами.
