Na prvi pogled prizor je Marthu Henriques podsjetio na prizore iz Hobbitona. Za BBC Future opisala je bujne zelene obronke, čak i savršeno kružna vrata ugrađena u zelene obronke. Ali, vrata su izrađena od stakla, a unutar njih nisu ugodne jazbine hobita, već niz velikih mehaničkih čeličnih krakova i poluga kojima su neka od vrata zatvorena.
Ovako izgrađeni brežuljci dio su krova Kalifornijske akademije znanosti u San Franciscu. Valoviti zeleni krov jedno je u nizu inženjerskih i dizajnerskih rješenja koja akademiju čine jednim od najvećih pasivno ventiliranih prostora u SAD-u. To znači da se i na vrhuncu ljeta najveći dio ove zgrade hladi bez klima-uređaja i da umjesto toga koristi pametno i promišljeno posložene elemente kako bi prostori ostali hladni.
Krovovi poput ovih jedan su od najnovijih načina na koje arhitekti, inženjeri i dizajneri konstruiraju zgrade kako bi pronašli načine kako ih rashladiti bez klimatizacije. Jako se žure. Zašto? Zato što je izazov sve hitniji. U trenutku kad su izgradili ovaj krov, iza svijeta je bila još jedna goruća godina, s toplotnim valovima koji su pržili Australiju, južnu Aziju, Sjevernu Ameriku i Europu.
Zbog sve češćih toplotnih valova u eri sve gorih klimatskih promjena očekuje se da će se broj klima-uređaja u svijetu do 2050. godine više nego utrostručiti. To će značiti još veću potrošnju električne energije, odnosno još veće emisije CO2, a poseban problem je i to što takvi uređaji sadrže rashladna sredstva koja su i sama zapravo plinovi s još neusporedivo gorim stakleničkim potencijalom od CO2. Ti rashladni agensi danas su najbrže rastući izvor emisije stakleničkih plinova u svakoj zemlji na Zemlji.
Drevna arhitektura u 21. stoljeću
Sada se međutim pokazuje da postoje neškodljive alternative, i to puno njih. Od drevnih nacrta građevina koji su iskušavani i testirani tijekom 7000 godina, do vrhunskih tehnologija na Kalifornijskoj akademiji znanosti, moguće je stvoriti zgrade koje ostaju hladne s gotovo nikakvom potrošnjom energije. Krov akademije funkcionira tako da travnate kupole preusmjeravaju prirodni protok zraka unutar zgrade.
Kako vjetar puše preko preko brežuljaka, jedna strana svakog brežuljka je pod negativnim pritiskom, što dovodi do usisavanja zraka kroz krovne prozore, kojima se upravlja automatski, a onda i u zgradu. Snižavanju temperature pridonosi već i to što je krov prekriven vegetacijom, a u konačnici takva zelena površina ubrzo postaje stanište za divlje životinje.
"Pri ovakvom projektiranju krećemo od toga da na raspolaganju nećemo imati nikakav klima-uređaj i ispitujemo koliko daleko možemo otići na taj način", kaže Alisdair McGregor, svjetski stručnjak za strojarstvo u Arupu, koji je sudjelovao u dizajnu zgrade. On ipak dodaje da je takvim pristupom rijetko moguće pronaći rješenje koje će biti kadro hladiti cijelu zgradu. Ograničenja mogu predstavljati bučan autoput u blizini zgrade, što znači veliku buku uslijed koje se prozori ne bi mogli držati otvorenima.
Ili specifična funkcija zgrade zbog koje u njoj nastaje jako puno topline i jako puno ljudi s posebnim potrebama, primjerice bolnica. Ali, čak i u takvim slučajevima, primjena ovakvih arhitektonskih metoda značila bi da se i trošak energije i emisija stakleničkih plinova svodi na minimum.
Kalifornijska akademija znanosti prvak je u razvoju pasivnih zgrada. Njen projekt vrijedan je skoro pola milijarde dolara i na njemu sudjeluju neki od najboljih inženjera i arhitekata održivog razvoja. A, što je s puno običnijim, svakodnevnim zgradama u kojima većina nas provodi veći dio svojih života - može li ih pasivno hlađenje i takve zgrade učiniti otpornima na toplotne valove?
Jedan od najjednostavnijih oblika pasivnog hlađenja koristi se promjenom temperature u zraku kad voda isparava. Riječ je o posljedici fizičke činjenice da je vodi pri prelasku iz tekućeg u plinovito stanje potrebna energija. Tu energiju voda preuzima iz zraka, i to u obliku topline.
Voda
"Hlađenje isparavanjem prirodan je fenomen", kaže Ana Tejero González, inženjerka na Sveučilištu Valladolid na sjeveru Španjolske. "U prirodi možemo vidjeti puno primjera gdje se to događa."
Na taj način se na zraku može hladiti površina tijela, poput kože dok se znojite ili psećeg jezika dok pas dahće.
U španjolskoj regiji González tradicionalna posuda zvana botijo koristi isti princip. Botijo je veliki lonac napravljen od porozne gline i koristi se za nošenje vode ili vina radnicima na farmama dok rade u polju. Male količine pića isparavaju kroz pore u glinenim zidovima, održavajući tekućinu hladnom čak i pod vrućim španjolskim suncem.
Korištenje hlađenja isparavanjem u arhitekturi seže do drevnog Egipta i Rimskog carstva. Složenije primjere tih metoda koristila je arapska arhitektura i to preko strukture koja se zove mašrabija. Mašrabija je ukrašena, tradicionalno drvena rešetka, izrezbarena zamršenim dizajnom, koja se nalazi s vanjske ili unutarnje strane zgrade. Osim što bi na takvim starim arapskim zgradama mašrabija pružala hlad, ljeti bi se u mašrabiju umetale porozne zemljane posude - poput botija - napunjene vodom. Ovo bi pomoglo da se soba ohladi jer je povjetarac strujao kroz mašrabiju i preko posuda.
Postoje i jednostavniji načini za iskorištavanje hlađenja isparavanjem. Voda u dvorištu - ribnjak, fontana ili vodotok koji teče kroz prostor - svi obavljaju isto. Što se unutrašnjih prostora tiče, već i postavljanje zemljane posude s vodom kod prozora ili vrućeg mjesta može vam pomoći u hlađenju.
Zemlja
Ako se ekstremne vrućine nastave, područja koja su danas još uvijek umjerena, mogu jako puno naučiti iz načina funkcioniranja drevnih i modernih zgrada u od pamtivijeka užarenih područja svijeta, kaže Manit Rastogi, jedan od osnivača arhitektonske tvrtke Morphogenesis u Indiji.
"Ovaj dio svijeta je uvijek bio vruć", kaže Rastogi. Pasivni sustavi hlađenja neophodni su već tisućama godina. "Većina arhitekture koju ovdje tradicionalno koristimo fenomenalni su primjeri postizanja hladnih uvjeta bez mehaničkih sredstava."
U Jaipuru, glavnom gradu države Radžastan na sjeveru Indije, dnevne temperature u ljetnim mjesecima redovito dosežu i preko 40°C. Ali samo nekoliko metara ispod zemlje, temperatura tla čak i u najgorim ljetnim vrućinama iznosi samo 25°C.
Rješenje je kopati, kaže Rastogi, koji je dizajnirao modnu akademiju Pearl u Jaipuru koristeći ovaj princip. Rastogi i njegovi kolege koristili su u unutarnjem zasjenjenom dvorištu akademije tradicionalni indijski stepenasti izvor ili baoli. Sive kamene stepenice spuštaju se do ruba velikog mirnog bazena sakupljene kišnice i pročišćenih otpadnih voda iz zgrade. Bazen, hlađen podzemnim temperaturama, apsorbira znatnu količinu topline iz dvorišta, održavajući zrak svježim.
"Kopanje u zemlju je vrlo, vrlo učinkovito", kaže Rastogi.
Iako bi takvo rješenje moglo biti atraktivno, nije potrebno kopanje ogromnog izvora u vašem posjedu da biste koristili istu pojavu. I neki komercijalni sustavi za grijanje i hlađenje također koriste zemljinu više ili manje stabilnu temperaturu tijekom cijele godine cirkulacijom tekućine kroz zakopane cijevi.
Temperatura tekućine spušta se dok prolazi kroz tlo, a zatim se pumpa natrag u zgradu, gdje može prolaziti kroz podne cijevi za hlađenje kuće. Ovi se sustavi mogu koristiti za grijanje zgrada zimi i za hlađenje u ljetnim mjesecima. Ovakav princip grijanja svijet sporo prihvaća, ali zato za hlađenje ovo postaje sve popularnije, posebno u kineskim gradovima koji trpe sve gora ljeta.
Pored svojih baolija, modna akademija u Jaipuru koristi i nekoliko drugih trikova kako bi smanjila temperaturu. Izvana je ta zgrada jednostavnog pravokutnog oblika, koja možda ne izgleda previše elegantno, ali ima prednost maksimiziranja količine unutarnjeg prostora u odnosu na vanjsku površinu, jer svaki četvorni metar izložen suncu upija toplinu.
Zgrada je ovijena "jaalijem", kamenim perforiranim pločama na udaljenosti od oko četiri metra od vanjskih zidova, što pomaže i zasjenjivanju zgrade i blokiranju visokih temperatura na putu izvana prema unutra.
"Mnoge od ovih strategija odnose se na doticaj s prirodom i razumijevanje njenog djelovanja", kaže Rastogi. "Ako shvatite određeno podneblje i određenu tipologiju, imat ćete puno lakši posao."
Uz sva ova rješenja unutrašnjost akademije održava temperaturu od 29°C čak i u najtoplijim mjesecima, kada su vani temperature redovito više od 40°C. Kima uređaje ovdje zato koriste vrlo malo, samo kad je to baš nužno.
Zrak
Grad Jazd u Iranu poznat je kao "grad hvatača vjetra". Hvatači vjetra su kule s lučnim prozorima bez stakala, smještenima na vrhovima zgrada s ravnim krovom i okrenuti prema sjeveru, odakle u tom kraju puše najviše vjetrova. Stoljećima su ove kule hvatale povjetarac i usmjeravale ga do prostora za život, koristeći se mrežom kanala unutar kule.
Lučni krovovi ovakvih vjetrenjača pomažu potaknuti cirkulaciju zraka čak i kad nema vjetra. Ponekad zrak teče preko bazena s vodom ili čak dubokim rezervoarom u komori s kupolama, kako bi se potaknulo daljnje hlađenje. Vjetrenjače u Jazdu među najkreativnijima su na Bliskom Istoku, navodi istraživanje Mahnaza Mahmuda Zarandija, docenta za arhitekturu na islamskom sveučilištu Kazvin u Teheranu.
Analizom vjetrenjača u Jazdu utvrđeno je da su najučinkovitiji modeli snizili temperaturu zraka u zatvorenom prostoru sa 40°C na 29,3°C. U običnim zgradama koje nemaju dovoljno sreće da bi ugradili vjetrenjaču, još uvijek postoje mogućnosti, kaže McGregor iz Arupa. Otvaranje prozora na različitim stranama zgrade na različitim visinama može pomoći provlačenju zraka.
"Ponekad možete opaziti i previše takvog efekta,skoro da se pojavljuje zavijanje vjetra", kaže McGregor. "Na primjer, visoki atrij s otvorom na vrhu i vratima na dnu. Pritom mijenjanjem veličine otvora, možete kontrolirati protok zraka kroz zgradu."
Urbana džungla
S druge strane, na koji način oblikovanje zgrade i njena orijentacija mogu promijeniti temperaturu urbanog krajolika pokazalo se u slučajevima kad su arhitekti ne razmišljajući napravili takve nebodere koji su svojom staklenom površinom postali konkavna zrcala ili povećala koji bi za sunčanih dana stali uništavati pločnike, automobile i fasade oko sebe.
Urbani se prostori mogu prilagoditi i tako da smanje efekt toplinskog otoka grada. Jedan od najučinkovitijih načina je ozelenjavanje površina. To je razlika između sjenovitih bulevara obraslih drvećem gradova poput Palme de Mallorce i blistavih vrućih trotoara New Yorka.
U Medellinu u Kolumbija gradske vlasti su eksperimentirale sa "zelenim hodnicima" kroz grad. Razvili su 30 zelenih koridora u inače sivim dijelovima grada uz rubove 18 cesta i 12 plovnih putova. Ove zelene pruge snizile su temperaturu za 2°C. Studija Monice Turner, ekologinje sa Sveučilišta Wisconsin-Madison, pokazala je da širi pojas stabala može smanjiti gradsku temperaturu i do 5°C.
Mnogi gradovi poduzimaju slične korake. Milanske općinske vlasti planiraju zasaditi tri milijuna stabala u gradu do 2030. Melbourne, Australija, također je pokrenuo program sadnje stabala kako bi grad održao život živim i u vremenima nadolazećih vrućina. A novi gradovi, poput kineskog šumskog grada Liuzhou, u stanju su protkati vegetacijski pokrov preko cijelog grada skupa sa zgradama.
