– Czerń w architekturze wciąż fascynuje swoją elegancją i nowoczesnością, ale w świecie rosnących temperatur staje się wyzwaniem – pisze dr hab. inż. arch. Krzysztof Gerlic*, architekt i wykładowca z Politechniki Śląskiej.
Czerń, elegancja i… kłopot w upalne lato
Zmiany klimatu i ich globalne konsekwencje wymuszają na architektach, urbanistach i projektantach nowe podejście do kształtowania przestrzeni. W obliczu rosnących temperatur, susz i fal upałów coraz częściej pojawia się pytanie, w jaki sposób budynki mogą nie tylko dostosowywać się do tych zjawisk, lecz także łagodzić ich skutki.
Średnia temperatura jest wartością statystyczną, natomiast liczba dni z upałem powyżej 30°C to parametr bezpośrednio odczuwalny. W Polsce w ciągu ostatnich 20 lat liczba takich dni wzrosła z kilku do kilkunastu rocznie i prognozuje się, że trend ten będzie się nasilał.
W tym kontekście szczególnie problematyczne jest stosowanie czerni w architekturze. Choć kojarzy się z elegancją i minimalizmem, jej właściwości termiczne sprawiają, że przyczynia się do przegrzewania budynków, zwiększania obciążeń środowiskowych oraz wzrostu zużycia energii. Szacuje się, że w zabudowie miejskiej średnie zapotrzebowanie na chłodzenie może wzrastać nawet o 15 proc. z powodu nagrzewania się czarnych powierzchni.
Miasto, które się gotuje
Przestrzenie otwarte między budynkami – place, ulice czy dziedzińce – są szczególnie narażone na silne działanie promieniowania słonecznego. Brak cienia drzew i zbiorników wodnych, które stabilizują temperaturę, dodatkowo potęguje ten efekt. Zjawisko to określane jest mianem miejskiej wyspy ciepła (urban heat island – UHI). Polega na tym, że obszary o zwartej zabudowie są cieplejsze od terenów podmiejskich, średnio o 1–3°C.
Wartości statystyczne dotyczą dużych obszarów, natomiast lokalne różnice są dużo większe. Główną przyczyną są materiały budowlane o niskiej zdolności odbijania promieniowania oraz dużej pojemności cieplnej, takie jak asfalt i beton.
Podwyższona temperatura prowadzi z kolei do obniżenia komfortu życia mieszkańców, zwiększonego zapotrzebowania na energię do chłodzenia budynków, a w konsekwencji – do wyższej emisji gazów cieplarnianych i rosnących kosztów eksploatacyjnych.
Zjawisko ma również poważne konsekwencje zdrowotne. Podczas fal upałów rośnie liczba przypadków dotyczących chorób serca i układu oddechowego, a według WHO fale upałów powodują w Europie więcej zgonów niż jakiekolwiek inne zjawiska pogodowe. Szczególnie zagrożeni są seniorzy, dzieci oraz osoby przewlekle chore. Choć pojęcie miejskiej wyspy ciepła znane jest od wielu lat, wciąż często pomija się wpływ lokalnych czynników – takich jak stosowanie ciemnych materiałów budowlanych – na dodatkowe podnoszenie temperatury otoczenia.
Budynki nie uwzględniają obecnej pogody
W odpowiedzi na te wyzwania konieczne są działania adaptacyjne. Jednym z najważniejszych jest zwiększenie udziału zieleni. Nasadzanie wysokich drzew zapewniających cień oraz systematyczne wzbogacanie przestrzeni miejskiej o roślinność pozwala obniżać temperaturę powietrza. Zieleń pełni przy tym dodatkowe funkcje: absorbuje i odbija promieniowanie słoneczne, gromadzi wodę deszczową, oczyszcza powietrze i ogranicza hałas.
Równie istotne jest wprowadzanie zielonej i błękitnej infrastruktury. Koncepcja „miasta-gąbki” zakłada zwiększenie zdolności urbanistycznych struktur do retencjonowania wody poprzez ogrody deszczowe, rowy bioretencyjne, podziemne zbiorniki czy rewitalizację cieków wodnych, w tym odkrywanie rzek ukrytych pod betonem. Woda opadowa może być także wykorzystywana do chłodzenia ulic i placów dzięki rozproszonym systemom retencji.
Niezbędne jest także dostosowanie istniejącej tkanki miejskiej. Większość budynków powstała bez uwzględnienia współczesnych wyzwań klimatycznych, dlatego wymaga modernizacji pozwalających lepiej znosić ekstremalne upały.
Dlaczego czarne powierzchnie nagrzewają się nawet 40 proc. bardziej?
Promieniowanie słoneczne docierające do powierzchni Ziemi składa się nie tylko ze światła widzialnego, lecz także z fal elektromagnetycznych o innych częstotliwościach. Szczególnie istotne jest promieniowanie podczerwone, które niesie znaczną ilość energii cieplnej. Jest ono pochłaniane i magazynowane przez różne materiały, w tym budowlane używane jako nawierzchnie, okładziny czy pokrycia dachowe.
Zdolność odbijania promieniowania zależy od barwy i faktury powierzchni. Ciemne materiały pochłaniają niemal całe widmo światła widzialnego, przez co elewacje i dachy mogą nagrzewać się o 30–40 proc. mocniej niż jasne. W upalne dni temperatura ich powierzchni przekracza 60°C, co zwiększa zapotrzebowanie na energię potrzebną do chłodzenia budynków.
Badania pokazują, że zmiana pokrycia dachowego z ciemnego na jasne wyraźnie obniża temperaturę powierzchniową oraz temperaturę otoczenia. Kluczowym pojęciem opisującym to zjawisko jest albedo – współczynnik określający zdolność odbijania promieniowania słonecznego. Nie oznacza ono odbicia w sensie lustrzanego obrazu, lecz określa ilość energii – zarówno widzialnej (światło), jak i niewidzialnej (promieniowanie podczerwone) – która zostaje odbita od powierzchni zamiast pochłonięta.
Przykładem może być śnieg, który ma bardzo wysokie albedo (odbija prawie całe promieniowanie), ale nie jest błyszczący, ponieważ odbija światło w sposób rozproszony. Z kolei czarne auto z polerowanym lakierem ma bardzo niski współczynnik albedo (pochłania prawie całe promieniowanie), choć wydaje się błyszczące.
Różnicę w temperaturach widać na prostym przykładzie:
Pomiar w takich samych warunkach powierzchni czarnej wygląda z kolei tak:
Jak bronić się przed przegrzaniem? W niektórych miejscach zakazują ciemnych dachów
Choć ciemne materiały często wybiera się ze względów estetycznych, ich stosowanie musi być świadome. Zimą mogą sprzyjać dogrzewaniu budynków, ale latem prowadzą do przegrzewania i wysokich kosztów chłodzenia.
Nic dziwnego, że w wielu rejonach świata wprowadzono ograniczenia dla ciemnych dachów. W południowej Kalifornii, na Florydzie czy w Australii nowe osiedla muszą spełniać wymogi dotyczące jasnych pokryć lub technologii cool roof. Wynika to z faktu, że wymiana istniejących dachów jest kosztowna, a mieszkańcy – często jedynie najemcy – nie mają wpływu na kolor budynków, mimo że płacą wysokie rachunki za chłodzenie.
Ochrona przed przegrzaniem to jednak nie tylko kwestia materiałów. Duże znaczenie ma sam projekt budynku: jego orientacja względem stron świata, kształt, wielkość i rozmieszczenie otworów okiennych. Dobrze zaprojektowana bryła ogranicza nagrzewanie wnętrz i zmniejsza potrzebę klimatyzacji.
Warto przy tym pamiętać o różnicy między zacienianiem a zaciemnianiem. Światło dzienne, odbite i rozproszone, poprawia komfort mieszkańców, natomiast zbyt ciemne rolety czy żaluzje ograniczają dostęp naturalnego światła i mogą powodować tzw. efekt olśnienia. Dlatego lepiej stosować systemy zacieniania, które chronią przed słońcem, ale nie pozbawiają wnętrz jasności. Przed promieniowaniem może chronić nawet prosta kartka papieru – nieprzypadkowo słowo parasol pochodzi z włoskiego parare („chronić”) i sole („słońce”).
Co możemy zrobić sami?
Najprostszym i najskuteczniejszym działaniem jest zwiększanie ilości zieleni, zwłaszcza dużych drzew, które dają cień i obniżają temperaturę powietrza. Trawniki wymagają częstego podlewania, dlatego warto stawiać przede wszystkim na drzewa i krzewy. Niezwykle ważna jest także ochrona już istniejących, dojrzałych drzew – ich rola w kształtowaniu mikroklimatu jest nie do przecenienia.
Tam, gdzie jest to możliwe, można zakładać zielone ogródki przydomowe i społeczne – działają jak naturalne klimatyzatory, pochłaniają węgiel i sprzyjają integracji lokalnych społeczności. W warunkach miejskich sprawdza się również zagospodarowanie tarasów i balkonów roślinnością. Na etapie projektowania nowych budynków warto rozważać zielone dachy i ściany, choć wymagają one odpowiednich rozwiązań technicznych.
Ponieważ drzewa potrzebują wielu lat, by osiągnąć pełną funkcję ochronną, warto korzystać także z rozwiązań prostszych i szybszych: rolet, markiz czy tradycyjnych okiennic. Mogą być używane tylko wtedy, gdy są potrzebne. Coraz częściej taką rolę pełnią również ogniwa fotowoltaiczne, które jednocześnie osłaniają i zacieniają, a przy okazji produkują energię elektryczną.
Pomiar temperatury powierzchni budynku kamerą termowizyjną, pokazuje, jak duże różnice w temperaturach występują między powierzchniami jasnymi a ciemnymi. Budynek wygląda następująco:
Pomiar kamerą termowizyjną pokazuje, że zdecydowanie bardziej nagrzewają się powierzchnie ciemne:
Między elegancją a klimatem
Czerń w architekturze wciąż fascynuje swoją elegancją i nowoczesnością, ale w świecie rosnących temperatur staje się wyzwaniem. Czy zatem naprawdę potrzebujemy czerni wszędzie? Moda na ciemne elewacje i dachy ukształtowała się stosunkowo niedawno. Być może najwyższy czas, aby również w architekturze zacząć lansować jasne barwy, bardziej przyjazne klimatowi i mieszkańcom.
Nie chodzi jednak o całkowitą rezygnację z ciemnych barw, lecz o ich stosowanie tam, gdzie ma to sens i wsparcie technologiczne. Architektura zna już takie rozwiązania: od łamaczy słońca brise-soleil po nowoczesne powłoki refleksyjne, które pozwalają łączyć estetykę z troską o klimat.
Walka z kryzysem klimatycznym to także kwestia społecznej odporności: edukacji, wspólnego planowania i oddolnych działań. Statystyki są ważne, ale to lokalne warunki – upał na ulicy, wiatr w podwórzu, cień drzewa – decydują o naszym komforcie i zdrowiu.
Między elegancją a klimatem rozciąga się przestrzeń odpowiedzialności. Czerń może w niej pozostać – jeśli będzie stosowana z rozwagą, w zgodzie z technologią i z myślą o przyszłości.
*dr hab. inż. arch. Krzysztof Gerlic, wykładowca na Wydziale Architektury Politechniki Śląskiej Gliwicach. Zajmuje się problematyką zadaszeń i ich wpływu na środowisko, w tym rolą jako osłon przestrzeni zurbanizowanej przed promieniowaniem słonecznym. W kontekście zmian klimatycznych poszukuje sposobów łączenia rozwiązań architektonicznych z zasadami zrównoważonego rozwoju.
