Urban Energy and Environmental Modelling: The case of green roofs

Abstract

Η διδακτορική αυτή διατριβή διερευνά την εφαρμογή της τεχνολογίας των πράσινων οροφών, ως λύση βασισμένη στη φύση, για τη βελτίωση της βιωσιμότητας στις αστικές περιοχές με διαφορετικά κλιματικά και γεωμετρικά χαρακτηριστικά, με έμφαση στα κτίρια κατοικιών και γραφείων. Η καταλληλότητα των εναλλακτικών επιλογών έχει αξιολογηθεί με τη βοήθεια ενεργειακής, περιβαλλοντικής και οικονομικής μοντελοποίησης. Τα αποτελέσματα αυτής της μελέτης καταδεικνύουν κυρίως την εξοικονόμηση ενέργειας σε μεμονωμένα κτίρια που μπορεί να φτάσει έως και 35%, μειώσεις εκπομπών κατά 3-10 τόνους CO2, 2-6 kg NOx και 7-18 kg SO2 ανά κτίριο ανά έτος, καλές οικονομικές προοπτικές για εφαρμογή από μεμονωμένους χρήστες, μετά την εφαρμογή συντηρητικών μειώσεων κυμαινόμενων από 6% έως 35% του αρχικού κόστους εγκατάστασης και, τέλος, βελτίωση της θερμικής άνεσης μέσα στο αστικό περιβάλλον, με την μείωση της θερμοκρασίας στο ύψος ενός πεζού, να κυμαίνεται στους 0,35 Κ. Ειδικά όταν πρόκειται για συστηματική και ευρεία εφαρμογή των πράσινων οροφών σε επίπεδο πόλης, η συγκεκριμένη λύση φαίνεται να μπορεί να αποτελέσει ένα μακροπρόθεσμο μέτρο άμεσης και έμμεσης περιβαλλοντικής αναβάθμισης. Αυτή η δυνατότητα θα πρέπει να αποτελέσει ένα πρόσθετο κίνητρο για τους αρμόδιους φορείς να υιοθετήσουν πολιτικές που προάγουν το σχεδιασμό και την υλοποίηση έργων πράσινων οροφών σε κτίρια των αστικών κέντρων.The objective of this doctoral research is to explore green roofs, as a nature-based solution, for improving the sustainability in urban areas of various climatic characteristics and different geometrical formations, with a focus on residential and office buildings. The appropriateness of these options has been assessed with the aid of energy, environmental and economic modelling. The results of this study indicatively demonstrate energy savings in individual buildings than can reach up to 35%, emission reductions of 3-10 tons of CO2, 2-6 kg of NOx and 7-18 kg of SO2 per building per year, good economic prospects for individual users, with only modest reductions (varying from 6% to 35%) in green roofs’ installation cost and, finally, reduction of urban air temperature reaching up to 0.35 K. Especially when it comes to city-level upgrades, green roofs can be either an immediate or a long-term measure for sustainable urban development. This potential should be an additional incentive for the responsible statutory and administrative bodies to adopt policies that economically promote the design and implementation of urban green roof retrofitting projects.Member of the committee: Stylianos Yiatros, Associate Professor, Department of Civil Engineering and Geomatics, Cyprus University of Technology Member of the committee: Symeon Christodoulou, Professor, Department of Civil and Environmental Engineering, University of CyprusComplete