ABSTRACT The urban heat island (UHI) phenomenon and outdoor human thermal comfort may be affected by several factors such as the size of the built environment, the rate of open and green spaces and different types of ground surface covers (e.g., grass and artificial covers) in urban areas. Depending on the types and structures of the pavement/covering materials, which can have effects on the albedo and surface heating, ground surfaces reflect solar radiation or heat the air above them. Pavements that can absorb more solar radiation may turn it into heat, thus warming the air, which in turn heats urban areas and make them uncomfortable for human beings. The present study investigates the effect of different materials on the UHI intensity by considering nine different types of materials (andesite, granite, basalt, travertine, impregnated wood, soil, asphalt, clinker powder and grass) in the Ata botanical garden located in the city center of Erzurum, in the Eastern Anatolia region of Turkey. Temperature data were measured on clear summer days during the month of July and compared in terms of thermal comfort. All measurements were taken 150 cm above the ground at 12:00 p.m. by using an infrared thermometer (CEM-DT-8812). In order to estimate the physiologically equivalent temperature (PET) for each soil type, data were analyzed using the RayMan 2.1 software, and the scores were statistically analyzed with analysis of variance (ANOVA). The differences in mean temperatures were evaluated with Fisher’s least significant difference (LSD) test. The results showed that mean PET scores ranged between 28.9 ºC for impregnated wood and 25.9 ºC for grass (a difference of 3.0 ºC), while the other scores were 26.1, 26.7, 27.1, 27.5, 27.8, 28.5 and 28.5 ºC for travertine, granite, andesite, soil, clinker powder, basalt, and asphalt, respectively. The analytical results indicated that all the studied materials create a slight heat stress (23.1-29.0 ºC) according to their PET indices and their predetermined comfort intervals. However, the levels of heat stress for impregnated wood, asphalt, and basalt were higher than the others. It was determined that grass, travertine and cube granite are optimal surface materials, since they exhibited a level of heat stress that is close to the comfort range (18.1-23.0 ºC).
RESUMEN La isla urbana de calor (ICU) y el confort térmico en espacios exteriores pueden ser afectados por diversos factores como el tamaño del entorno edificado, la proporción de espacios verdes y abiertos y los diferentes tipos de coberturas superficiales (e.g., pasto y coberturas artificiales) en zonas urbanas. De acuerdo con los tipos y estructuras de los pavimentos y materiales de cobertura, que pueden tener efectos en el albedo y el calentamiento superficial, las superficies reflejan la radiación solar o calientan el aire sobre ellas. Los pavimentos que absorben mayor cantidad de radiación solar la pueden convertir en calor, lo cual calienta el aire; esto a su vez eleva la temperatura de las áreas urbanas y provoca incomodidad en los seres humanos. El presente estudio investiga los efectos de diferentes materiales para cobertura de suelo en la intensidad de la ICU. Se consideran nueve tipos de materiales, a saber andesita, granito, basalto, travertino, madera impregnada, tierra, asfalto, polvo de ladrillo y pasto, los cuales fueron analizados en el jardín botánico de Ata en el centro de Erzurum, una ciudad ubicada en Anatolia oriental, Turquía. Las mediciones de temperatura superficial de estos pavimentos se llevaron a cabo durante julio en días soleados, a 150 cm sobre el suelo y a las 12:00 horas. Se utilizó para ello un termómetro infrarrojo (CEM-DT-8812) y, con el objeto de obtener temperaturas fisiológicamente equivalentes (TFE) para cada tipo de pavimento, los resultados se analizaron con el software RayMan 2.1. Posteriormente se analizaron estadísticamente las puntuaciones de TFE con una prueba de análisis de varianza y las diferencias en las temperaturas medias se evaluaron con la prueba de Fisher de la diferencia menos significativa. Los resultados muestran que los valores medios de TFE variaron de 28.9 ºC para madera impregnada a 25.9 ºC para pasto (una diferencia de 3 ºC). Las otras puntuaciones fueron las siguientes: 26.1, 26.7, 27.1, 27.5, 27.8, 28.5 y 28.5 ºC para travertino, granito, andesita, tierra, polvo de ladrillo, basalto y asfalto, respectivamente. Los resultados analíticos indican que todos los materiales estudiados crean un estrés térmico ligero (23.1-29 ºC) acorde con los índices TFE y los niveles de estrés. Sin embargo, el estrés térmico medido para la madera impregnada, el asfalto y el basalto fue mayor que para el resto de los materiales. Se determinó que el pasto, el travertino y los cubos de granito son las coberturas superficiales óptimas, ya que el nivel de estrés térmico que producen es el más cercano al rango de confort térmico (18.1-23.0 ºC).