Φυτεμένα δώματα-προδιαγραφές υλικών και βασικές κατασκευαστικές τοπολογίες

Transcript

1 Επιστημονικό τριήμερο «ΚΤΙΡΙΟ ΚΑΙ ΕΝΕΡΓΕΙΑ» Λάρισα Οκτωβρίου 2011 Φυτεμένα δώματα-προδιαγραφές υλικών και βασικές κατασκευαστικές τοπολογίες Στελίνα Τσιάντου Αρχιτέκτονας Τοπίου, MLA University of Newcastle upon Tyne Υποψήφια Διδάκτωρ Πανεπιστημίου Θεσσαλίας Τμήμα Γεωπονίας, Φυτικής Παραγωγής και Αγροτικού Περιβάλλοντος Εργαστήριο Γεωργικών Κατασκευών και Ελέγχου Περιβάλλοντος Συνεργάτης κατασκευαστικής εταιρίας egreen/ ZinCo Green Roof

2 Φυτεμένα δώματα Ορισμός: Φυτεμένο ή Πράσινο Δώμα ορίζεται το κομμάτι της επιφάνειας της οροφής κτηρίων, που καλύπτεται με φυτά σύμφωνα τις οδηγίες που δίνονται από κανονισμούς ή/και την εκάστοτε εθνική νομοθεσία και αποτελείται από πολυεπίπεδη διαστρωμάτωση εξειδικευμένων υλικών, τα φυτά και το σύστημα άρδευσης. Τα φυτεμένα δώματα αναφέρονται και ως πράσινες στέγες, οροφόκηποι και green roofs.

3 Πρότυπα σχεδιασμού, κατασκευής και συντήρησης πράσινων δωμάτων : FLL- Guidelines for the Planning, Construction and Maintenance of Green Roofing. Green Roofing Guideline- ASTM E Standard Guide for Selection, Installation, and Maintenance of Plants for Green Roof Systems ASTM E Standard Test Method for Water Capture and Media Retention of Geocomposite Drain Layers for Green Roof Systems CIBSE Guide L: Sustainability The GRO Green roof code Green roof code of best practice for the UK 2011 Κατευθυντήριες οδηγίες φυτοτεχνικής μελέτης κατασκευής και συντήρησης φυτεμένων δωμάτων/ στεγών όπως εκπονήθηκε με την υπ αρίθμ. 2471/ Απόφαση «Συγκρότηση Ομάδας Εργασίας για τη δημιουργία Φυτεμένων Επιφανειών». Πληροφορίες για τα φυτεμένα δώματα παρέχονται από Γερμανικούς ιστότοπους των: Professional Green Roof Association (FBB) International Greenroof Assosciation (IGRA) Ελληνικοί χρήσιμοι ιστότοποι :

4 Προϋποθέσεις Στατική Αντοχή - επάρκεια του στατικού φορέα του κτηρίου και στην επιπρόσθετη αύξηση του φορτίου που προέρχεται από τα κατασκευαστικά στοιχεία του Πράσινου δώματος και πιθανών επιπλέον δομικών, φυσικών στοιχείων Υπολογίζουμε:Συνθήκες κορεσμού όπως καθορίζεται από τα αντίστοιχα διεθνή πρότυπα Κλίση του δώματος/ στέγης, τουλάχιστον min. 2%,(για αποφυγή στάσιμων υδάτων), έως και 45%(αστάθεια των στρωμάτων) Χρήση χρηστικότητα, εκτατικός vs ημιεντατικό/εντατικό Ρύσεις στέγης, κλίση απορροής της επιφάνειας του δώματος, τουλάχιστον 1,5% Κατασκευαστικά στοιχεία στέγης, προσοχή σε κάθετες απολήξεις της στέγης / δώματος (εξαερισμοί, φωτοσωλήνες) και στις θέσεις των Η/Μ μονάδων οι οποίες θα πρέπει να διαχωριστούν από τις περιοχές φύτευσης σε υφιστάμενα κτίρια και να είναι προσβάσιμες για τεχνικό έλεγχο και συντήρηση. Αποστράγγιση,ασφαλή απορροή της πλεονάζουσας ποσότητας νερού από την επιφάνεια της στέγης. Οι φυτοκαλυμένες περιοχές θα πρέπει να έχουν τουλάχιστον μια υδρορροή καθώς και μια έξοδο υπερχείλισης.

5 Τύποι φυτεμένων δωμάτων

6 Τύποι φυτεμένων δωμάτων Τα φυτεμένα δώματα να διαχωριστούν, ανάλογα με τη χρήση και το πάχος υποστρώματος, στις εξής κατηγορίες: Εκτατικός τύπος Πάχος cm Κορεσμένο φορτίο kg/m2 Χαμηλή βλάστηση- φυτικοί τάπητες, χλοοτάπητες, αγριολούλουδα και φυτά εδαφοκάλυψης με επιφανειακό ριζικό σύστημα που αναβλαστάνουν εύκολα Ημι-εντατικός Πάχος cm Κορεσμένο φορτίο kg/m2 Σχετικά χαμηλή βλάστηση- χλοοτάπητες, ποώδη φυτά και μικροί και μεσαίοι θάμνοι Εντατικός τύπος Πάχος cm Κορεσμένο φορτίο τουλάχιστον 250kg/m2 Πολυετή φυτά, γρασίδια, βολβούς, μικρά δένδρα και θάμνοι O εκτατικός τύπος είναι ο πιο ενδεδειγμένος για τη βιοκλιματική εφαρμογή σε υφιστάμενα κτήρια. Για την επίτευξη των βέλτιστων αποτελεσμάτων σε επίπεδο ενεργειακής συμπεριφοράς είναι απαραίτητη η φυτοκάλυψη της επιφανείας των στεγών/δωμάτων σε ποσοστό ~90%.

7 Υλικά υποδομή πράσινης στέγης Τομή πράσινου δώματος Οι στρώσεις είναι: Διαχωριστική μεμβράνη Μεμβράνη αντιρριζικής προστασίας Υπόστρωμα προστασίας και συγκράτησης υγρασίας Αποστραγγιστική αποθηκευτική στρώση Διηθητικό φύλλο συγκράτησης υποστρώματος ανάπτυξης Υπόστρωμα ανάπτυξης φυτών Βλάστηση

8 Διαχωριστική μεμβράνη Τοποθετείται σε περίπτωση μη χημικής συμβατότητας των υλικών στεγανοποίησης και του φυτεμένου δώματος. Aντιρριζική Μεμβράνη Προστασία από την διείσδυση των ριζών στην στεγανοποιητική στρώση. Η ανάγκη τοποθέτησής της εξαρτάται από το είδος της μεμβράνης στεγανοποίησης: Συνθετικές οπλισμένες μεμβράνες vs ασφαλτική μεμβράνη Ηλεκτρονικά ελεγμένο πολυαιθυλένιο (PE), πολυβινυλοχλωρίδιο (PVC) ή εύκαμπτη πολυολεφίνη (FPO), ή EPDM. Υπόστρωμα συγκράτησης υγρασίας και μηχανικής προστασίας της μόνωσης Πολυεστερικές συνθετικές και ανακυκλωμένες ίνες με πάχος από 3 ως 15 mm, και συγκρατεί νερό από 3 l/m2ως 10 l/m2. Επιπλέον προστασία στην υποκείμενη αντιριζική μεμβράνη καθώς και στα συστήματα στεγανοποίησης από πλήγματα. Αποστραγγιστικό Σύστημα Κατασκευασμένο από υψηλής πυκνότητας ανακυκλωμένο πολυαιθυλένιο (HDPE), ενισχυμένο πλαστικό (ABS) ή ανακυκλωμένο πολυστυρένιο (Recycled PS) με αμφίπλευρες εγκολπώσεις και κενούς χώρους στους οποίους συσσωρεύεται και αποθηκεύεται το νερό. Αποθήκη νερού /ενιαία αποστράγγιση/ αερισμό του υποστρώματος /αποτελεί ισχυρή προστατευτική στρώση για τις υποκείμενες μεμβράνες. Ανάλογα με τον τύπο του φυτεμένου δώματος μεταβάλλεται το πάχος του αποστραγγιστικού δικτύου. Διηθητικό Φύλλο Θερμικά ενισχυμένο πολυπροπυλένιο υψηλής αντοχής και είναι σχεδιασμένο ώστε να αποτρέπει τη μεταφορά τεμαχίων από το υπόστρωμα στο αποστραγγιστικό σύστημα.ανθεκτικό σε λιπάσματα, οξέα, αλκάλια και οργανικές ενώσεις π.χ. φυτοφάρμακα, εκκρίσεις ριζών κλπ. Βιολογικά και χημικά ουδέτερο. Υπόστρωμα ανάπτυξης φυτών Απαιτείται να έχει συγκεκριμένο πορώδες, PH και κοκκομετρία, ανάλογα με το φυτικό υλικό που θα επιλεγεί. Πρέπει να επιτρέπει τον αερισμό του ριζικού συστήματος των φυτών ακόμα και όταν είναι κορεσμένο με νερό και να μην συμπιέζεται σε βάθος χρόνου.δεν χρησιμοποιείται κηπαίο χώμα.

9 Υλικά διαστρωμάτωσης-δομικό μέρος Τοποθέτηση αδιάβροχης μεμβράνης Styrofoam _θερμομόνωση και Αποστραγγιστική αποθηκευτική μεμβράνη Διηθητικό φύλλο, υποστρώματος και φυτά

10 Κύρια κριτήρια για την επιλογή των φυτικών ειδών οι κλιματικές συνθήκες το πάχος και το είδος του υποστρώματος ανάπτυξης των φυτών ανάλογα με τον τύπο του φυτεμένου δώματος που θα κατασκευαστεί, η δυνατότητα των φυτών για προσαρμογή και ανάπτυξη στο συγκεκριμένο περιβάλλον που δημιουργείται, το επιδιωκόμενο αισθητικό αποτέλεσμα, Θεωρητικά το εύρος φυτών είναι μεγάλο, αλλά η ιδανικά η απόδοση του φυτεμένου δώματος του ως μέσο παθητικής ψύξης είναι επιθυμητή και υποδηλώνει την επιλογή φυτών με μεγάλη ικανότητα για την ανάπτυξη φυλλώματος έτσι ώστε να διασφαλίζεται η ελάχιστη μετάδοση ακτινοβολίας. Μελέτες υποδεικνύουν ότι οι σημαντικότερες λειτουργίες της φυτεμένης οροφής, δηλαδή η σκίαση και η εξατμισοδιαπνοή, καθορίζονται από τη βλάστηση και εξαρτώνται από συγκεκριμένους παραμέτρους: Ύψος βλάστησης (Plant height) Δείκτης φυλλικής επιφάνειας (Leaf Area Index) Κλασματική φυτοκάλυψη (Plant coverage %) Βαθμός ανακλαστικότητας (Albedo) Αντίσταση στομάτων (Stomatal resistance)

11 Γιατί Φυτεμένα Δώματα; Κτιριακός Τομέας ~40 % της συνολικής ενεργειακής κατανάλωσης και εκπομπή C0 2 Κύκλο ζωής οροφής Αισθητική Όμβρια Ύδατα Ατμοσφαιρική ρύπανση Τα ελληνικά κτίρια απορροφούν το ~ 1/3 της καταναλισκόμενης ενέργειας για θέρμανση και δροσισμό Θερμικά και ψυκτικά φορτία κτιρίων Η περισσότερη απώλεια ενέργειας στα κτίρια οφείλεται σε ανεπαρκή περίβλημα, το οποίο αποτελείται από τους τοίχους, τα δάπεδα, την οροφή, τις πόρτες και τα παράθυρα. Φαινόμενο Αστικής θερμικής νησίδας Ενεργειακή κατανάλωση κτιρίου

12 Θερμική ροή φυτεμένου δώματος Τη θερινή περίοδο, έχει την ιδιότητα να ανακλάει 20-30% της προσπίπτουσας ηλιακής ακτινοβολίας μικρού κύματος που φτάνει στο δώμα και απορροφάει το υπόλοιπο τμήμα της στην επιφάνεια των φύλλων. Επίσης το χώμα, λόγω της θερμοχωρητικότητας του, επιβραδύνει τη ροή θερμότητας προς το εσωτερικό του κτηρίου. Το φυτεμένο δώμα αποτελεί, άρα, μέσο θερμικής μόνωσης του κτηρίου, λόγω των υλικών που το αποτελούν (χώμα ικανού πάχους και αέρας που εγκλωβίζεται μεταξύ των φυλλωμάτων των φυτών).

13 Συμβατική-Ψυχρή-Πράσινη Στέγη ( πρωί /βράδυ) ( David Sailor, 2010)

14 Υπολογισμός ψυκτικών φορτίων του υπό μελέτη κτηρίου ανά m2 κλιματιζόμενης επιφάνειας. Ο υπολογισμός θα πρέπει να πραγματοποιηθεί αφενός για την υπάρχουσα κατάσταση (πριν την επέμβαση) και αφετέρου για την κατάσταση μετά την επέμβαση, με τα ίδια κλιματικά στοιχεία και από τη σύγκριση των αντίστοιχων αποτελεσμάτων να προκύπτει ότι επιτυγχάνεται ο στόχος που έχει τεθεί. Υπάρχοντα λογισμικά (π.χ. EnergyPlus, TRNSYS, AUTODESK ECOTECT, κλπ) κατάλληλα για την εκτίμηση ενεργειακών φορτίων για ψύξη, τροφοδοτώντας το με διαθέσιμα για την ευρύτερη περιοχή της επέμβασης κλιματικά στοιχεία (π.χ. μετρήσεις του εγγύτερου μετεωρολογικού σταθμού για τη συγκεκριμένη χρονική στιγμή). Τα χαρακτηριστικά του πράσινου δώματος της περιοχής επέμβασης θα εισαχθούν επίσης στο λογισμικό: 1. Ύψος κόμης 2. Δείκτης φυλλώματος 3. Δείκτες ανακλαστικότητας και εκπομπής φυλλωμάτων. 4. Πάχος υποστρώματος 5. Θερμική αγωγιμότητα υποστρώματος 6. Πυκνότητα εδάφους 7. Ειδική θερμοχωρητικότητα 8. Όγκος και ρυθμός ύδρευσης κατά τη θερινή περίοδο Η διαφοροποίηση της κατάστασης πριν και μετά την επέμβαση θα προκύπτει από τα διαφορετικά, για πριν και μετά, χαρακτηριστικά της επιφάνειας που θα εισάγει στο λογισμικό ο μελετητής

15 Επιλέχτηκαν 4 διαφορετικές κλιματικές ζώνες της Ελλάδος με γνώμονα τη μέση θερμοκρασία και τη διάρκεια των ορών ηλιοφάνειας. Για τον τύπο του κτιρίου επιλέχθηκε να είναι είτε 2όροφο είτε 4όροφο και να είναι είτε με είτε χωρίς μόνωση, συνεπώς συνολικά αξιολογήθηκαν 4 διαφορετικοί τύποι κτιρίων. Όσο αφορά τις στέγες αξιολογήθηκαν 5 διαφορετικοί τύποι πράσινης στέγης. O δείκτης LAI αντιπροσωπεύει το δείκτη φυλλικής επιφάνειας και στην ουσία μας δείχνει το λόγο της φυτικής επιφάνειας προς την επιφάνεια που καλύπτει. Πίνακας 1. Τύποι πράσινης στέγης ανάλογα με την επιλεγμένη φυτική επιφάνεια Α/Α Όνομα Τύπος φυτού LAI 1 Συμβατική οροφή 1 Ecoroof 1 Ποώδες φυτά Ecoroof 2 Ποώδες φυτά 2,88 3 Ecoroof 3 Κισσός 3 4 Ecoroof 4 Παχύφυτα 4,8

16

17 Επιστημονικό τριήμερο «ΚΤΙΡΙΟ ΚΑΙ ΕΝΕΡΓΕΙΑ» Λάρισα Οκτωβρίου 2011 Στελίνα Τσιάντου Αρχιτέκτονας Τοπίου, MLA University of Newcastle upon Tyne Υποψήφια Διδάκτωρ Πανεπιστημίου Θεσσαλίας Συνεργάτης κατασκευαστικής εταιρίας egreen/ ZinCo Green Roof Επικοινωνία Τηλ (ΚΕΤΕΑΘ)