Minimising Urban Overheating with Courtyard Design

Abstract

In this master’s thesis, the relation between courtyard design and summertime overheating of urban environments in the Finnish context is explored. Different design solutions to create thermally comfortable courtyards during summer months were examined through literature review and a data analysis from locally collected temperature and relative humidity data. Based on the research, the author introduces different solutions against courtyard overheating. Climate change is one of the bigger contributors for extreme heat-waves in Fennoscandia. The long-term heat during summer months increases the negative effects of urban heat islands, such as overheating of residential buildings and deterioration of air quality. These hot periods are becoming more common, and we need to learn how to mitigate the risk of urban overheating. Courtyards cover a substantial amount of urban outdoor area and cooling them down passively can help keeping urban temperatures comfortable both in a quarter and a city scale. There are a lot of different factors that contribute to the thermal behaviour of courtyards and formation of heat islands, which include replacement of natural landscapes with concrete and asphalt surfaces and anthropogenic waste heat. Excess heat poses a threat to the well-being of urban inhabitants and increases mortality and costs in public healthcare during heat-waves. This thesis concludes that courtyards are largely neglected in the creating of pleasant living environments in Tampere city centre. Most urban courtyards tend to overheat during heat waves affecting the quality of urban life negatively. Different courtyards were monitored in August 2022 and the thermal data collected suggests a correlation in courtyard temperatures and the amount of vegetation. Decreasing urban overheating can be achieved by adding to urban greenery and reducing heat storing materials.

Tässä diplomityössä tutkitaan pihasuunnittelun ja kaupunkiympäristöjen kesäaikaisen ylikuumenemisen välistä suhdetta suomalaisessa kontekstissa. Työssä tarkastellaan suunnitteluratkaisuja sisäpihojen viihtyvyyden lisäämiseksi lämpötilojen hallinnan näkökulmasta. Niiden pohjana käytetään kirjallisuuskatsausta ja paikallisesti kerättyä ja analysoitua lämpötila- ja ilmankosteusaineistoa. Tutkimuksen perusteella kirjoittaja esittelee erilaisia ratkaisuja sisäpihojen ylikuumenemista vastaan. Ilmastonmuutos on yksi Fennoskandian äärimmäisten helleaaltojen suurimmista aiheuttajista. Kesäkuukausien pitkäaikainen kuumuus lisää kaupunkien lämpösaarekkeiden negatiivisia vaikutuksia, kuten asuinrakennusten ylikuumenemista ja ilmanlaadun heikkenemistä. Hellejaksot ovat yleistymässä, ja meidän on opittava, miten kaupunkien ylikuumenemisriskiä voidaan lieventää. Sisäpihojen osuus kaupunkien ulko-alueista on huomattava, ja niiden jäähdyttäminen passiivisesti voi auttaa pitämään kaupunkilämpötilat miellyttävinä sekä korttelien että kaupungin mittakaavassa. Pihojen lämpökäyttäytymiseen ja lämpösaarekkeiden muodostumiseen vaikuttavat monet tekijät, kuten luonnonmateriaalien korvaaminen betoni- ja asfalttipinnoilla sekä ihmisen tuottama hukkalämpö. Liiallinen lämpö uhkaa kaupunkien asukkaiden hyvinvointia ja lisää kuolleisuutta sekä julkisen terveydenhuollon kustannuksia helleaaltojen aikana. Tässä tutkielmassa todetaan, että sisäpihoja ei ole juurikaan huomioitu Tampereen keskustan viihtyisän asuinympäristön luomisessa. Useimmilla kaupunkipihoilla on taipumus ylikuumentua helleaaltojen aikana, mikä vaikuttaa negatiivisesti kaupunkielämän laatuun. Eri sisäpihojen lämpökäyttäytymistä seurattiin elokuussa 2022, ja kerätty lämpödata viittaa siihen, että sisäpihojen lämpötilat ja viherkasvien määrä korreloivat keskenään. Kaupunkien ylikuumenemista voidaan estää lisäämällä kaupunkien viheralueita ja vähentämällä lämpöä varastoivien materiaalien käyttöä sisäpihoilla.