Деревья могут оказывать большое влияние на городской микроклимат, а также на расход топлива или электроэнергии, используемых для отопления и охлаждения зданий. В жарком, влажном климате ландшафтные деревья и кустарники уменьшают энергию охлаждения небольшого дома более чем на 50%.
Однако в умеренном и прохладном климате тень деревьев может значительно увеличить расход топлива на отопление. Несмотря на то, что зимой лиственные деревья дают меньше тени, чем летом, зимняя тень имеет значение.
К счастью, различные траектории солнца в течение года дают возможность максимизировать тень летом и минимизировать ее зимой за счет тщательного ландшафтного дизайна и ухода за деревьями и другой растительностью.
В исследованиях было признано преимущество тени для западных стен здания, и предложена обрезка нижних ветвей деревьев у южной стены для предотвращения блокировки зимнего солнца для южных окон. Однако снижение радиации деревьями не измерялось.
Лишённые листьев деревья уменьшат излучение на зданиях примерно на 30% по сравнению с деревьями с листьями, но основания для этого предположения не были уточнены.
Обычно домовладельцам предлагается самостоятельно высаживать тенистые деревья без упоминания возможных вредных последствий; они просто указывают, что лиственные деревья избавляются от листьев зимой, чтобы "пропустить солнце".
Три различных положения кроны дерева были протестированы для сравнения влияния на радиационный климат. Дерево с короткой прозрачной кроной на юге и западе и более высоким деревом с длинной прозрачной кроной на юге, как в облачном, так и в солнечном климате на широте около 40" северной широты.
Хотя воздействие тени деревьев на потребление топлива или электричества не рассчитывалось, было получено влияние тени деревьев на обстановку солнечной радиации наружных поверхностей, поскольку она является полезной суммирующей проектной информацией.
Влияние тени деревьев на потребность в энергии для кондиционирования помещений будет зависеть от площади окна и расположения, изоляции в оболочке дома и температурного режима местности.
Как правило, солнечное излучение через окна имеет гораздо большее значение для использования энергии кондиционирования воздуха, чем солнечное излучение на непрозрачных поверхностях, таких как стены, но излучение на непрозрачных поверхностях также может быть значительным.
ВЫВОДЫ
Из измерений на вертикальных поверхностях можно сделать несколько выводов. Измерения подтверждают, что уменьшение количества лиственных деревьев, не содержащих листьев, существенно как на вертикальных, так и на горизонтальных поверхностях.
В тени деревьев без листьев среднее снижение угла наклона на южной стене около трёх образцов деревьев трёх различных пород составляло примерно половину уменьшения у деревьев, имеющих листья. Убыль коэффициента излучения на горизонтальных плоскостях обычно на несколько процентных пунктов выше, чем на вертикальных плоскостях.
Для вертикальных поверхностей, расположенных вблизи дерева, изменения в составе альбедо почвы под воздействием снега, по-видимому, не сильно влияют на процент уменьшения трафика облучения деревьев с 2-метровыми прозрачными бугорками.
Метод определения плотности кроны деревьев путем проецирования слайдовых фотографий на сетку мелких линий, как представляется, дает полезный показатель снижения средней плотности излучения при ясном небе.
Как при определении плотности кроны дерева, так и при измерении интенсивности радиации следует учитывать всю крону и проявлять осторожность при определении ее края из-за разницы в плотности от центра к краю.
Измерения и радиационная климатическая модель количественно определяют относительную величину тени деревьев среднего размера вблизи южной и западной стен типичного небольшого дома на 40' N широте. Они показывают, что лиственное дерево может обеспечить большее сокращение солнечной активности в отопительный сезон (зимой), чем в холодный летний сезон умеренного климата.
Потенциальное негативное воздействие деревьев на юг может быть несколько меньше, поскольку затраты на единицу энергии для охлаждения выше, чем на отопление, и поскольку поступление солнечной энергии в стены несколько менее эффективно зимой, чем летом, из-за более высокой скорости ветра.
ПРИМЕНЕНИЕ
Для зданий, не оборудованных кондиционерами, максимальное использование летних теней без учета снижения уровня инсоляции в зимний период может быть оптимальным решением. Прохладная внутренняя температура летом вполне может увеличить затраты на отопление зимой.
При этом максимальное увеличение летней тени может избавить от кондиционера. Деревья на юге страны представляют особую проблему для владельцев зданий с солнечными коллекторами. Величина снижения радиации будет зависеть от плотности деревьев. Средняя плотность увеличивается по мере роста деревьев до достижения ими зрелости.
Было высказано предположение, что некоторые виды могут давать большое количество летней тени, но мало тени после опадания листьев. Однако большинство видов с редкими ветвями, вероятно, также будут иметь малое количество листьев.
Виды могут быть выбраны для оптимальных дат выпадения и листопадов в соответствии с сезоном охлаждения. Модели длинноволнового энергетического обмена могут быть включены в модели тепловой нагрузки зданий, и можно рассмотреть влияние ландшафтной растительности на жизненный цикл зданий и растительности в различных условиях.
Огромное количество единиц жилья, которые могут выиграть от "точного ландшафтного дизайна", оправдывают такие усилия.