Αξιολόγηση της θερμικής άνεσης και στρατηγικές βελτιστοποίησης στους εξωτερικούς χώρους νοσοκομείων αστικών περιοχών με Μεσογειακό κλίμα υπό συνθήκες κλιματικής κρίσης
Assessment of thermal comfort and optimisation strategies in the outdoor spaces of urban hospitals with a Mediterranean climate under climate-crisis conditions (english)
Η παρούσα διπλωματική εργασία εξετάζει τη θερμική άνεση και τη θερμική καταπόνηση στους υπαίθριους χώρους νοσοκομειακών υποδομών υπό μεσογειακές κλιματικές συνθήκες, με έμφαση στις ευάλωτες ομάδες χρηστών.
Σκοπός της εργασίας είναι η αξιολόγηση του θερμικού περιβάλλοντος στους υπαίθριους χώρους νοσοκομείων που εντάσσονται σε πυκνοδομημένες αστικές περιοχές με μεσογειακό κλίμα, υπό συνθήκες αυξανόμενης θερμικής πίεσης και κλιματικής κρίσης, καθώς και η διερεύνηση στρατηγικών μείωσης της θερμικής επιβάρυνσης και προσαρμογής στην κλιματική αλλαγή. Η ανάλυση περιλαμβάνει διακριτά προφίλ ενήλικα, ηλικιωμένου και παιδιού. Η κατηγορία των ασθενών δεν προσομοιώνεται ως ενιαίο ανθρωποκεντρικό προφίλ, λόγω της κλινικής, φυσιολογικής και λειτουργικής ετερογένειάς της.
Ως περιοχή μελέτης επιλέχθηκαν οι υπαίθριοι χώροι του Γενικού Νοσοκομείου Αθηνών «Αλεξάνδρα», το οποίο εντάσσεται σε πυκνοδομημένο τμήμα του αστικού ιστού της Αθήνας. Η μικροκλιματική προσομοίωση πραγματοποιήθηκε για θερμή θερινή ημέρα με το τρισδιάστατο αριθμητικό μοντέλο ENVI-met. Η αξιολόγηση βασίστηκε στη θερμοκρασία αέρα, στη μέση ακτινοβολούμενη θερμοκρασία Tmrt, στην άμεση ηλιακή ακτινοβολία και στους βιοκλιματικούς δείκτες Physiologically Equivalent Temperature (PET – Φυσιολογικά Ισοδύναμη Θερμοκρασία) και Universal Thermal Climate Index (UTCI – Καθολικός Δείκτης Θερμικού Κλίματος).
Συγκρίθηκαν το σενάριο αναφοράς S1 και το συνδυαστικό σενάριο παρέμβασης S3. Το S3 περιλαμβάνει ενίσχυση της βλάστησης, εφαρμογή σκίασης, τροποποίηση των υλικών επιφανειών και παρεμβάσεις στα δώματα. Αποτελεί δυνητικά εφαρμόσιμο σχεδιαστικό σενάριο μετριασμού της θερμικής επιβάρυνσης και προσαρμογής στην κλιματική αλλαγή και όχι κατασκευαστικά ώριμη μελέτη εφαρμογής.
Το S3 μειώνει τη θερμική επιβάρυνση κυρίως μέσω του περιορισμού της ακτινοβολιακής έκθεσης και της μέσης ακτινοβολούμενης θερμοκρασίας. Η βελτίωση είναι εντονότερη στις ζώνες όπου οι παρεμβάσεις ενισχύουν άμεσα τη σκίαση και περιορίζουν την έκθεση στην ηλιακή ακτινοβολία, ενώ η μεταβολή της θερμοκρασίας αέρα παραμένει συγκριτικά μικρότερη. Στην κοινή ώρα αναφοράς των 16:00, στο σημείο PO2 της στάθμης δώματος, η Tmrt μειώνεται κατά 22,05 K και ο UTCI κατά 6,66 K, ενώ στο σημείο PO1 της στάθμης πεζού η αντίστοιχη μείωση του UTCI είναι 6,67 K. Οι τιμές αυτές αποτελούν μεταβολές ίδιας ώρας και επιτρέπουν άμεση σύγκριση μεταξύ των δύο σημείων.
Ο υπολογισμός του PET για τα διαφορετικά προφίλ χρήστη δείχνει ότι το ίδιο μικροκλιματικό πεδίο δεν οδηγεί σε ισοδύναμη εκτίμηση της θερμικής επιβάρυνσης για τον ενήλικα, τον ηλικιωμένο και το παιδί. Η χρονική διαφοροποίηση των τιμών PET ενισχύει την ανάγκη ανθρωποκεντρικής αξιολόγησης, χωρίς να επιτρέπει από μόνη της την απόδοση των διαφορών σε συγκεκριμένο φυσιολογικό μηχανισμό.
Παρά τις βελτιώσεις, οι τιμές των βιοκλιματικών δεικτών παραμένουν κατά τις ώρες αιχμής σε πολύ υψηλές ή ακραίες κατηγορίες θερμικής επιβάρυνσης. Επομένως, το S3 δεν εξασφαλίζει πλήρη θερμική άνεση, αλλά λειτουργεί ως στρατηγική μετριασμού της έκθεσης και δημιουργίας τοπικών ζωνών θερμικής ανακούφισης.
Ο συνδυασμός σκίασης, βλάστησης, κατάλληλων υλικών επιφανειών και παρεμβάσεων στα δώματα μπορεί να συμβάλει στη μικροκλιματική αναβάθμιση των υπαίθριων νοσοκομειακών χώρων. Η αποτελεσματικότητά του εξαρτάται από τη χωρική στόχευση των παρεμβάσεων και από την εξασφάλιση συνεχών προστατευμένων διαδρομών και ζωνών αναμονής και σύντομης παραμονής. Παρότι δεν προσομοιώθηκαν διακριτά προφίλ ασθενών, συνοδών και προσωπικού, τα ευρήματα έχουν λειτουργική σημασία για την προστασία του συνόλου των χρηστών και για την ενίσχυση της κλιματικής ανθεκτικότητας των νοσοκομειακών μονάδων.
This dissertation examines thermal comfort and heat stress in the outdoor spaces of hospital facilities under Mediterranean climatic conditions, with particular emphasis on vulnerable user groups.
The aim of the study is to assess the thermal environment of outdoor hospital spaces located in densely built-up urban areas with a Mediterranean climate, under conditions of increasing heat pressure and climate crisis, and to investigate strategies for reducing thermal stress and adapting to climate change. The analysis includes distinct profiles for an adult, an older adult, and a child. Patients are not simulated as a single human-centred profile because of their clinical, physiological, and functional heterogeneity.
The outdoor spaces of the Alexandra General Hospital of Athens were selected as the case-study area. The hospital is situated within a densely built-up part of the urban fabric of Athens. The microclimatic simulation was conducted for a hot summer day using the three-dimensional numerical model ENVI-met. The assessment was based on air temperature, mean radiant temperature (Tmrt), direct shortwave solar radiation, and the bioclimatic indices Physiologically Equivalent Temperature (PET) and Universal Thermal Climate Index (UTCI).
The reference scenario S1 was compared with the combined intervention scenario S3. Scenario S3 includes increased vegetation, the introduction of shading measures, modifications to surface materials, and rooftop interventions. It represents a potentially implementable design scenario for mitigating thermal stress and adapting to climate change, rather than a construction-ready implementation study.
Scenario S3 reduces thermal stress primarily by limiting radiant exposure and lowering mean radiant temperature. The improvement is more pronounced in areas where the interventions directly increase shading and reduce exposure to solar radiation, whereas the change in air temperature remains comparatively smaller. At the common reference time of 16:00, Tmrt at point PO2, located at roof level, decreases by 22.05 K and UTCI by 6.66 K, while at point PO1, located at pedestrian level, the corresponding reduction in UTCI is 6.67 K. These values represent same-hour changes and therefore allow a direct comparison between the two points.
The calculation of PET for the differentiated user profiles shows that the same microclimatic field does not result in equivalent estimates of thermal stress for the adult, older adult, and child. The temporal variation in PET values reinforces the need for a human-centred assessment, although it does not, by itself, allow the observed differences to be attributed to a specific physiological mechanism.
Despite the improvements, the values of the bioclimatic indices remain within very high or extreme heat-stress categories during peak hours. Scenario S3 therefore does not ensure complete thermal comfort but functions as a strategy for mitigating exposure and creating local zones of thermal relief.
The combination of shading, vegetation, appropriate surface materials, and rooftop interventions can contribute to the microclimatic improvement of outdoor hospital spaces. Its effectiveness depends on the spatial targeting of the interventions and on the provision of continuous protected routes, waiting areas, and spaces for short-term stay. Although distinct profiles for patients, accompanying persons, and staff were not simulated, the findings have practical significance for the protection of all users and for strengthening the climate resilience of hospital facilities.
Κύριο μέρος της Διπλωματικής Description: Κύριο μέρος της Διπλωματικής.pdf (pdf)
Book Reader Size: 8.3 MB
Αξιολόγηση της θερμικής άνεσης και στρατηγικές βελτιστοποίησης στους εξωτερικούς χώρους νοσοκομείων αστικών περιοχών με Μεσογειακό κλίμα υπό συνθήκες κλιματικής κρίσης - Identifier: 250471
Internal display of the 250471 entity interconnections (Node labels correspond to identifiers)
Κύριο μέρος της Διπλωματικής