MELLANHUS

Bostadsmiljö och mikroklimat

Examensarbete i arkitektur, Lunds Tekniska Högskola, 2022-2023.
Laura Liuke handledde och Tomas Tägil examinerade.
Ett projekt som började i en vilja att utforska en termiskt sinnlig dimension i bostadsarkitektur. Att förstå hur bostaden kan integreras med omgivningen genom de fysiska processer som försiggår i lufthavet omkring och över oss.
- Jag undersökte hur bekymmer om livsmiljö historiskt skapat reaktiv arkitektur för boende och samlade ett antal mönster av arkitektoniska angreppssätt för bekväma mikroklimat intill husen
- Utredde vädret och klimatets beståndsdelar och beskrev principer för hur fysiska designval påverkar den termiska energin i miljön, det som skapar urbana mikroklimat
- Arbetade med digitala verktyg för klimatsimulering och analys och ritade ett förslag till en bostadsmiljö i ett av Lunds framtida utvecklingsområden

Termisk livsmiljö

Problemställningen av att undersöka arkitekturens relation till de mikroklimat den skapar eller påverkar kom ur en känsla att något ofta går fel eller förbises i planering av byggnader och miljöer i Sverige. Väder och klimat är totalt grundläggande för om människor vill uppehålla sig på en plats eller inte, vilket i sin tur avgör om platsen faktiskt blir en plats. Att det finns förutsättningar för folkliv och samvaro med andra människor (Gehl).
Ofta speglar den byggda miljön inte de väderförhållanden som faktiskt förekommer under den större delen av året. En bänk placeras i slutet av en gata riktad åt det håll vinden oftast blåser, och där hörnet på höghuset intill drar ned kraftiga vindbyar från högre höjd. Intentionen att detta ska kunna vara en plats att slå sig ned en stund är uppenbar, men allt förutom bänken i sig talar emot, utom möjligen under några veckor på sommaren.
Jag har en uppfattning om att detta är ett problem som återfinns i många fler utformningar och på fler skalor än sittplatser i offentlig miljö. Möjligheten att skapa klimatskydd och bekvämlighet under en längre tidsperiod än bara när det är som varmast, även utanför byggnadernas skal, prioriteras bort eller så är medvetenheten om hur detta faktiskt går att påverka allt för liten.
Klimat och byggande

Vädret tycks ofta oförutsägbart (och oförutsägbarheten tycks öka). Däremot är klimatet, väderstatistik, "medelvädret" under en tidsperiod, av sin natur förutsägbart med återkommande förändringar över året, som årstiderna på våra breddgrader.
Byggnadskulturer i olika regioner över världen har historiskt sett haft en nära relation till regionens klimat. Det som byggdes var tvunget att tillgodose de behov som uppstår för att skapa mänsklig komfort under inverkan av rådande väder och klimat för platsen de byggdes på. Begränsningar av energitillgång utvecklade lösningar som var de mest effektiva med dem material och tekniker som fanns att tillgå för de som byggde.
Reyner Banham kategoriserade tre huvudsakliga klimatstrategier i traditionellt byggande som återkommer i regioner med liknande klimat över världen. I subtropiskt ökenklimat - konservativ: termisk tröghet, i tropiskt - selektiv: modifierande byggnadselement och i tempererade och arktiska klimat - regenerativ: förbränning av bränsle.

Under 1900-talet ökade tillgången av billig energi genom utvinning av fossila bränslen, och tillsammans med teknisk utveckling av installationer och material har den regenerativa strategin blivit allomfattande i alla typer av klimat för att skapa både värme och kyla inomhus. Detta har i varierande grad tillåtit en frikoppling av byggnaders utformning från att direkt svara mot klimatomständigheter till att ta större hänsyn till andra faktorer.
Oljekriserna under 1970-talet gav ett särpräglat uttryck i arkitekturen när energibesparande åtgärder främst inriktades på minskad bränsleförbrukning i den regenerativa strategin snarare än en möjlig återgång till en mer uttalad anpassning och hantering av klimatfaktorer. Dean Hawkes beskriver detta som en exklusiv strategi som draget till sin spets så långt det går begränsar inverkan av klimatet genom stor mängd isolering och små fönster. Inomhusmiljön skapas artificiellt genom installationsteknik och elektrisk belysning.
När medvetenheten i det byggda om relationen till sitt omgivande klimat inte är densamma spiller detta troligtvis över i hur miljön mellan husen hanteras. Selektiva utformningar måste i större grad hantera övergången mellan inomhus och utomhus och i sin placering och orientering ta hänsyn till klimatfaktorer och effekter av vind, sol skugga etc. Relationen till andra byggnader, terrängen och miljön runtomkring skapar en samverkan där också helheten och mellanrummen agerar klimatskyddande i högre grad. När allt istället hänger på hur de tekniska installationerna hanterar inomhusklimatet kanske sådana aspekter ofta har gått förlorade.
Brister i anpassningen efter klimatet på lokal- och mikroskala bidrar också till förvärrande effekter på den större skalan. Urbana värmeöar som skapas av städers ansamling av tunga värmelagrande material förvärrar effekten av värmeböljor och ökar energiförbrukningen av luftkonditionering. Den byggda miljön modifierar inte heller längre endast klimatet för sin närmsta omgivning utan är signifikant bidragande till den globala uppvärmningen genom utsläpp i både sin produktion och användning.
Verktyg av anpassning på mikroskalan är direkt kopplat till byggnaders energiförbrukning och är en viktig aspekt i anpassning också inför konsekvenser av klimatförändringarna som mer frekventa extrema väderfenomen. Det är dessutom ett sätt där arkitekturen kan ta plats och påverka på ett fysiskt uppfattbart vis i våra liv, på ett annat sätt än mer abstrakta strategier som klimatkompenserade material.
Att forma mikroklimat

För att sätta de teoretiska kunskaper jag samlade in med arbetet på prov ville jag också genomföra en praktisk uppgift. Efter en nyligen avslutad kurs om boendets arkitektur ville jag sammanföra mina funderingar kring mikroklimat i byggd miljö med frågan om bostadskvalitet, något som brustit i större delen av de senaste årtiondenas bostadsbyggande i Sverige.
Genom undersökande av tidigare byggda verk där mikroklimat på ett framgångsrikt sätt bildats genom arkitektur och planering samlade jag ett antal mönster för att vägleda en inledande planering av examensarbetets designuppgift, ett förslag till ett bostadsområde i Lund.

Exempel ovan: Muren - Klimatskydd för en gårdsstruktur eller stadsdel, som ger ett samlande, omslutande intryck på miljön i allmänhet. En sammanhängande byggnadskropp stänger ute en förhärskande vindriktning eller skapar en orientering vänd mot solen. Syns i planering av bland andra Ralph Erskine, Per O Hallman.
För en fördjupad förståelse inför designuppgiften gjorde jag även en genomgång av klimatets fysiska faktorer, från jorden och solens och solens geometri till värmeflöden i atmosfär och jordyta och de fenomen av luft, vatten och landmassor som driver de processer av vind och nederbörd vi i stunden uppfattar som väder, och som på mikroskalan bildar den termiska miljö vi lever i.
I urban miljö har enskilda objekt stor inverkan på mikroklimatet och val i planering och design påverkar därför i hög grad hur miljön fungerar under inverkan av klimatet i stort. Jag skapade följande kategorisering av relationen mellan fysiska designaspekter och de huvudsakliga värmeflödena i urban miljö som bildar mikroklimatet:
Klimatkomfort
Upplevelsen av mikroklimatet, hur dess faktorer påverkar våra kroppar är förstås avgörande för hur miljön bör utformas. Etablerade modeller för att beskriva detta tar hänsyn till värmeflöden i miljön och kroppens fysiologi för att förutsäga om ett visst förhållande upplevs kallt, varmt eller bekvämt.
Klimatfaktorer och värmeflöden i miljön
Värmeflöden och kroppen
1: Metabolism. 2: Strålning. 3: Konvektion (luftflöde) 4: Perspiration
Alla problem med obekväma mikroklimat kan förstås inte lösas genom att anpassa den byggda miljön. När vårt klimat är som mest obehagligt, under vintern när det är mörkt, kallt och blött finns det inte så mycket positivt att ta till vara. Det kan det däremot göra under andra årstider i större utsträckning. För att visualisera detta skapade jag ett verktyg, som utifrån filer med klimatdata för ett område (EPW) visar förhållanden av ett antal klimatfaktorer, samt en beräknad temperaturupplevelse av dessa.

Med hjälp av detta definierade jag ett mål med hur mitt bostadsområde skulle hantera mikroklimaten. Ovanför visas diagrammen för två vårdagar i Lund, med snarlika förhållanden förutom vindhastigheten. Trots en ganska låg lufttemperatur ger en solig dag en neutral, behaglig upplevelse mitt på dagen (övre). När vinden däremot är för kraftig försvinner detta och det blir för kallt, trots att solen är stark (undre). Även under hösten finns ett liknande scenario men istället för sol en lite högre lufttemperatur genom lagringsvärme efter sommaren.

En enskild faktor som som på detta sätt påverkar i övrigt goda förhållanden visade tydligt potentialen i vindskyddande design inriktat på just vår och höst och blev det scenario jag i första hand utgick från med arbetet att planera bostadsmiljön.

Exempel på CFD-simulering av vind.  (Utfört i Rhino med verktyg: https://www.eddy3d.com/).
Klimatsimulering
Utöver de mönster efter förebilder som användes i utformningen av bostadsområdet arbetade jag även med simuleringsverktyg för att kunna utvärdera konsekvenserna av designvalen. Med geodata från lantmäteriet tog jag fram en 3D-modell över platsen med verklighetstrogna markhöjder. Befintliga träd och växtlighet representerades med hjälp av data i punktmoln från flygburen laserscanning.
Detta utfördes i 3D-cad programmet Rhino tillsammans med dess programmeringsverktyg Grasshopper. Detta är också plattformen för de andra verktyg jag använde i arbetet för att simulera och utvärdera mikroklimaten
Situationssektion, vindprofil
Byggnadshöjder efter terrängen drar inte ned kraftiga vindbyar från högre höjd
Översikt område
Slutna kvarter med hög grad av ägarskap men med interna gator och informella kopplingar
Situationsplan komfortupplevelse
Simulering av temperaturupplevelse (UTCI) klockan 13 i ett konstruerat scenario: vindförhållanden hämtade från ett särskilt blåsigt dygn, sol som vid vårdagjämningen.
Markplan, en gård
1 En vinterträdgård kopplar ihop andra gemensamma utrymmen som föreningslokal, kök, tvättstuga.
2 Cykelgarage och verkstad
3 Gemensamma odlingsbäddar och grillplats
4 Marklägenheter har väl tilltagna uteplatser eller trädgård, de lite större med en egen trädgårdsbod.
Deras tak mot gångvägarna sticker ut en liten extra bit för att skapa ett litet extra väderskydd för förbipasserande, likaså cykelparkeringarna 5.


Sektion tekniska principer
Fasadexempel
Lägenhet, 3 rok. Generella rumsformer och lösningar för stor användbarhet.

Sidan använder cookies. Acceptera Avböj