21.08.2023 Скопје
Под нашите големи глобални градови демне „тивка опасност“, а нашите згради не се дизајнирани да се справуваат со тоа.
Новата студија на Универзитетот Нортвестерн, за првпат, ги поврза подземните климатски промени со поместувањето на теренот под урбаните области. Како што земјата се загрева, таа исто така се деформира. Овој феномен предизвикува прекумерно поместување на темелите на зградите и околното тло (поради проширувања и контракции), па дури и напукнување, што на крајот влијае на долгорочните оперативни перформанси и издржливоста на конструкциите.
Истражувачите, исто така, известуваат дека оштетувањата на минатите згради можеби биле предизвикани од таквите зголемени температури и очекуваат овие проблеми да продолжат со годините што доаѓаат.
Иако зголемените температури навистина претставуваат закана за нашата инфраструктура, истражувачите исто така го гледаат како потенцијална можност. Со зафаќање на отпадната топлина што се испушта под земја од подземните транспортни системи, паркинг гаражите и подрумските објекти, урбанистите би можеле да ги ублажат ефектите од подземните климатски промени, како и повторно да ја искористат топлината во неискористен извор на топлинска енергија.
„Подземните климатски промени се тивка опасност“, рече Алесандро Рота Лориа од Нортвестерн, кој ја водеше студијата.
„Земјата се деформира како резултат на температурните варијации, а ниедна постоечка градба или инфраструктура не е дизајнирана да ги издржи овие варијации, системи и цивилна инфраструктура воопшто“, додаде Лориа.
„Чикашката глина може да се собира кога се загрева, како и многу други ситнозрнести почви. Како резултат на зголемувањето на температурата под земја, многу темели во центарот на градот се подложени на несакано населување, полека но континуирано. Со други зборови, не треба да живеете во Венеција за да живеат во град кој тоне, дури и ако причините за таквите појави се сосема различни“, објасни Лориа.
Рота Лориа е доцент по градежништво и инженерство за животна средина на Факултетот за инженерство МекКормик во Нортвестерн.
Во многу урбани области ширум светот, топлината постојано се дифузира од зградите и подземниот транспорт, предизвикувајќи земјата да се загрее со алармантна брзина. Претходните истражувачи открија дека плитката подповршина под градовите се загрева за 0,1 до 2,5 степени Целзиусови на деценија.
Познато е како „подземни климатски промени“ или „подземни топлински острови“, познато е дека овој феномен предизвикува еколошки проблеми (како што се контаминирани подземни води) и здравствени проблеми (вклучувајќи астма и топлотен удар). Но, до сега, ефектот на подземните климатски промени врз цивилната инфраструктура остана непроучен и малку разбран.
„Ако мислите за подруми, гаражи за паркирање, тунели и возови, сите овие објекти континуирано испуштаат топлина“, рече Рота Лориа. „Општо земено, градовите се потопли од руралните области бидејќи градежните материјали периодично ја задржуваат топлината добиена од човековата активност и сончевото зрачење, а потоа ја испуштаат во атмосферата. Тој процес е проучуван со децении. Сега, го разгледуваме неговиот подземен пандан, кој најмногу е водена од антропогена активност“.
Во последниве години, Рота Лориа и неговиот тим инсталираа безжична мрежа од повеќе од 150 температурни сензори низ Чикаго-јамката, и над и под земја. Ова вклучуваше поставување сензори во подрумите на зградите, тунелите на метрото, подземните гаражи за паркирање и подземните улици како Lower Wacker Drive. За споредба, тимот исто така закопал сензори во Грант Парк, зелена површина лоцирана покрај езерото Мичиген — далеку од згради и подземни транспортни системи.
Податоците од безжичната мрежа за сензори покажаа дека подземните температури под јамката често се за 10 степени потопли од температурите под Грант Парк. Температурите на воздухот во подземните објекти можат да бидат и до 25 степени повисоки во споредба со непречената температура на земјата. Кога топлината се дифузира кон земјата, таа става значителен стрес на материјалите што се шират и се собираат со променливите температури.
„Го користевме Чикаго како жива лабораторија, но подземните климатски промени се заеднички за речиси сите густи урбани области ширум светот“, рече Рота Лориа. „И сите урбани области кои страдаат од подземни климатски промени се склони да имаат проблеми со инфраструктурата“.
По собирањето податоци за температурата три години, Рота Лориа изгради 3D компјутерски модел за да симулира како еволуирале температурите на земјата од 1951 година (годината кога Чикаго ги заврши своите тунели во метрото) до денес. Тој открил вредности конзистентни со оние измерени на терен и ја искористил симулацијата за да предвиди како температурите ќе се развиваат до 2051 година.
Рота Лориа исто така моделираше како земјата се деформира како одговор на зголемените температури. Додека некои материјали (мека и тврда глина) се собираат кога се загреваат, други материјали (тврда глина, песок и варовник) се шират.
Според симулациите, потоплите температури може да предизвикаат отекување на земјата и проширување нагоре за дури 12 милиметри. Тие, исто така, можат да предизвикаат собирање на земјата и потонување надолу — под тежината на зградата — за дури 8 милиметри. Иако ова изгледа суптилно и е незабележливо за луѓето, варијацијата е повеќе отколку што многу градежни компоненти и системи на темели можат да се справат без да се загрозат нивните оперативни барања.
„Врз основа на нашите компјутерски симулации, покажавме дека деформациите на земјата можат да бидат толку сериозни што доведуваат до проблеми за изведбата на цивилната инфраструктура“, рече Рота Лориа. „Не е како зградата одеднаш да се урне. Работите тонат многу бавно. Последиците за услужливоста на структурите и инфраструктурата може да бидат многу лоши, но потребно е долго време да се видат. Многу е веројатно дека подземните климатски промени веќе предизвикале пукнатини и прекумерни населби на темели кои не ги поврзувавме со оваа појава бидејќи не бевме свесни за тоа“.
Бидејќи урбанистите и архитектите ги дизајнираа повеќето модерни згради пред да се појават подземните климатски промени, тие не дизајнираа структури за да ги толерираат температурните варијации што ги доживуваме денес. Сепак, модерните згради ќе работат подобро од структурите од претходните временски периоди, како што е средниот век.
„Во Соединетите Држави, сите згради се релативно нови“, рече Рота Лориа. „Европските градови со многу стари згради ќе бидат поподложни на подземните климатски промени. Зградите направени од камен и тули кои прибегнуваат кон минатите практики за дизајн и градба генерално се во многу деликатна рамнотежа со пертурбациите поврзани со тековните операции на градовите. пертурбациите поврзани со подземните топлински острови може да имаат штетни влијанија за таквите градби“.
Во иднина, Рота Лориа рече дека идните стратегии за планирање треба да интегрираат геотермални технологии за собирање на отпадната топлина и доставување до зградите за греење на просторот. Планерите исто така можат да постават топлинска изолација на нови и постоечки згради за да се минимизира количината на топлина што влегува во земјата.
„Најефективниот и најрационален пристап е да се изолираат подземните структури на начин што количината на потрошена топлина е минимална“, рече Рота Лориа. „Ако ова не може да се направи, тогаш геотермалните технологии нудат можност за ефикасно апсорпција и повторна употреба на топлината во зградите. Она што не сакаме е да користиме технологии за активно ладење подземни структури бидејќи тоа користи енергија. Во моментов, има огромен број решенија што може да се спроведе“.
Подготвено од А.Ѓ.
About Author
