ΔΟΜΙΚΑ ΥΛΙΚΑ ΚΕΛΥΦΟΥΣ

Transcript

1 19/9/2012 Α.Τ.Ε.Ι.ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΤΜΗΜΑ Π.Ε.Υ. ΔΟΜΙΚΑ ΥΛΙΚΑ ΚΕΛΥΦΟΥΣ ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΜΩ ΕΑ ΒΑΣΙΛΙΚΗ-ΣΤΑΥΡΟΠΟΥΛΟΥ ΒΑΣΙΛΙΚΗ ΕΠΙΒΛΕΠΩΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ:Γ.ΚΟΝΙΤΟΠΟΥΛΟΣ

2 2

3 Κεφάλαιο 1 Φυσικοί πόροι - Αποθέµατα υλικών 1.1 Φυσικοί πόροι Φυσικοί πόροι είναι το σύνολο των υλών που βρίσκονται στη φύση και µπορούν να αξιοποιηθούν στην παραγωγική διαδικασία. Η προσπάθεια ανακάλυψης, κατοχής και εκµετάλλευσης των πηγών των φυσικών πόρων αποτέλεσε µία από τις βασικές κινητήριες δυνάµεις των εξερευνήσεων, της εξάπλωσης του ανθρώπινου είδους πάνω στον πλανήτη καθώς και τη βασική αιτία των πολέµων (Γεωργιάδου, 1996). Σήµερα το πρόβληµα της εξάντλησης πολύτιµων φυσικών πόρων αποτελεί ένα από τα σηµαντικά περιβαλλοντικά προβλήµατα. Οι πρώτες ύλες των οικοδοµικών υλικών προέρχονται από φυσικούς πόρους και µπορούν να διακριθούν σε τρεις βασικές κατηγορίες : φυσικοί πόροι φυτικής προέλευσης, φυσικοί πόροι ζωικής προέλευσης, φυσικοί πόροι εδάφους και υπεδάφους Φυσικοί πόροι φυτικής προέλευσης Οι σηµαντικότεροι πόροι φυτικής προέλευσης που χρησιµοποιούνται στις κατασκευές είναι το ξύλο, ο φελλός, οι φυτικές ίνες και οι φυτικές ρητίνες. Πηγή της οικοδοµικής ξυλείας είναι τα τροπικά δάση που παρέχουν ξυλεία υψηλής µηχανικής αντοχής και µεγάλης ανθεκτικότητας στις καιρικές συνθήκες, καθώς και τα τοπικά δάση που τα είδη και η ποιότητα της ξυλείας ποικίλουν ανάλογα µε τις κλιµατικές συνθήκες, το υψόµετρο, το έδαφος της περιοχής. Ο φελλός προέρχεται από το φλοιό ενός δένδρου της οικογένειας των δρυών, που αναπτύσσεται σε περιοχές της υτικής Μεσογείου. Φυτικές ίνες ονοµάζονται όλα τα υλικά φυτικής προέλευσης που η µάζα τους παρουσιάζει ινώδη µορφή. Οι σηµαντικότερες φυτικές ίνες που χρησιµοποιούνται στις κατασκευές είναι τα καλάµια, τα φύκια, το άχυρο, το ξυλόµαλλο, η γούτα (είδος λινάτσας), το βαµβάκι, κ.α. Χρησιµοποιούνται κυρίως στον τοµέα των µονώσεων, 3

4 αεροστεγανώσεων, ως οπλισµός δοµικών στοιχείων (π.χ. του πηλού), ως επιστρώσεις και στην παραγωγή υφασµάτων οικοδοµικής χρήσης. Οι φυτικές ρητίνες που µαζί µε τα έλαια και τους εστέρες, τις κόλλες, τα διαλυτικά, τις χρωστικές, τα στεγανωτικά, τα συντηρητικά, και τις συµπληρωµατικές ουσίες φυτικής προέλευσης, προσφέρονται σε µεγάλη ποικιλία ειδών, χρησιµοποιούνται όµως περιορισµένα κυρίως στον τοµέα των βαφών και των στεγανώσεων Φυσικοί πόροι ζωικής προέλευσης Στην παραγωγή ή παρασκευή οικοδοµικών υλικών χρησιµοποιούνται επίσης οι ζωικοί πόροι, που περιορίζονται κυρίως στον τοµέα των ρητινών (π.χ. ρητίνες πρωτεΐνης και ουρίας) και των ζωικών ινών (π.χ. µαλλί ζώων). Η έρευνα και η τεχνολογία παραγωγής και χρήσης των υλικών αυτών διακόπηκε απότοµα στις αρχές του 2θου αιώνα µε την εισβολή στην αγορά των συνθετικών ρητινών και των πολυµερών. Σήµερα κάτω από την πίεση των περιβαλλοντικών προβληµάτων επανέρχεται στο προσκήνιο, κυρίως µέσα από τις προσπάθειες ανάπτυξης της ήπιας χηµείας Φυσικοί πόροι εδάφους και υπεδάφους Είναι τα συστατικά του φλοιού του σώµατος της γης που αποτελούνται από στοιχεία ή ανόργανες ενώσεις, δηλαδή τα πετρώµατα και τα µεταλλεύµατα. 1.2 Αποθέµατα υλικών Τα αποθέµατα της γης διακρίνονται σε ανανεώσιµα και µη ανανεώσιµα. Τα ανανεώσιµα είναι αυτά που µπορούν να ανανεώνονται διαρκώς. Η κατασκευαστική βιοµηχανία είναι ο µεγαλύτερος καταναλωτής ακατέργαστων πρώτων υλών µετά τη βιοµηχανία τροφίµων (Berge, 2000). Μία σηµαντική αρχή για το µέλλον είναι: η µείωση της χρήσης των φυσικών πόρων, ιδιαίτερα των µη ανανεώσιµων, η µείωση των απωλειών υλικών κατά τη διάρκεια της παραγωγής, της κατασκευής και κατά τη διάρκεια ζωής των κτιρίων, η επανάχρηση των υλικών µετά από κατεδαφίσεις, και η ανακύκλωση των υλικών. 4

5 1.2.1.Ανανεούµενα φυσικά υλικά φυτικής προέλευσης Τα ανανεούµενα φυσικά υλικά αναπαράγονται διαρκώς µε φυσικούς µηχανισµούς εφόσον δεν διαταράσσεται το οικολογικό ισοζύγιο. Για την εκµετάλλευση τους πρέπει να οργανώνεται η καλλιέργεια τους ώστε η ταχύτητα της συγκοµιδής τους να µην υπερβαίνει την ταχύτητα βιολογικής παραγωγής τους, το οποίο σηµαίνει ότι απαιτείται οργάνωση και έλεγχος της δασικής παραγωγής. Ένα κριτήριο λοιπόν θα πρέπει να είναι η επιλογή των υλικών που έχουν καλλιεργηθεί µε αυτόν τον τρόπο, ενώ πρέπει να αποφεύγεται η χρήση υλικών που λαµβάνονται σε µεγάλες ποσότητες χωρίς φροντίδα για την ανανέωση τους. Η δυσκολία έγκειται στο πως βεβαιώνεται ο τρόπος παραγωγής τους π.χ. στην ξυλεία υπάρχουν διάφορα συστήµατα σήµανσης τους, τα οποία είναι δύσκολο να ελεγχθούν. Τα προβλήµατα µε την εκµετάλλευση των τροπικών δασών είναι γνωστά και γίνεται αρκετή συζήτηση για διαφορετικούς τρόπους διαχείρισης, επιβολή φόρων, κ.α. Επίσης, το πρόβληµα της όξινης βροχής είναι ιδιαίτερα καταστροφικό στα δάση, καθώς στη Ευρώπη, υπολογίστηκε ότι το 1990, περισσότερα από 30% των υφιστάµενων δασικών εκτάσεων υπέστη σηµαντικές ζηµιές (Berge, 2000). Επίσης, η ανάπτυξη της τεχνολογίας προωθεί την εκµετάλλευση φυσικών πόρων σε µεγάλη κλίµακα, µε αποτέλεσµα µικρότερα αποθέµατα να µένουν ανεκµετάλλευτα. Η βιοµηχανία ξύλου έχει καταστήσει την εκµετάλλευση ξυλείας µικρών δύσβατων δασικών εκτάσεων σχεδόν ανεκµετάλλευτη καθώς προτιµά την εκµετάλλευση περιοχών µε εύκολη πρόσβαση µηχανηµάτων Φυσικοί πόροι εδάφους και υπεδάφους Τα φυσικά µη ανανεούµενα υλικά πρέπει να χρησιµοποιούνται µε µέτρο ώστε να συνεχίσουν να υφίστανται. Οι ποσότητες των φυσικών πόρων που υπάρχουν στη γη, παρόλο που για την ανθρώπινη κλίµακα φαίνονται µεγάλες ώστε να θεωρούνται ανεξάντλητες, είναι σαφώς περιορισµένες. Επιπλέον, ο παράγοντας που περιορίζει καθοριστικά τη δυνατότητα εκµετάλλευσης του συνόλου των φυσικών πόρων είναι το γεγονός ότι όλα τα κοιτάσµατα τους δεν είναι προσιτά, αλλά µόνο µικρές ποσότητες τους, και µάλιστα αυτά που βρίσκονται στην ανώτερη ζώνη του γήινου φλοιού. Τα τµήµατα αυτά ονοµάζονται αποθέµατα των φυσικών πόρων, τα οποία είναι περιορισµένες και εξαντλήσιµες ποσότητες του συνόλου των φυσικών πόρων. 5

6 Η αύξηση των αποθεµάτων είναι δυνατή (Γεωργιάδου, 1996): 1. όταν γεωλογικά φαινόµενα µεγάλης κλίµακας π.χ. σεισµοί, φέρνουν στην επιφάνεια του φλοιού νέες ποσότητες φυσικών πόρων από µεγαλύτερα βάθη. Αυτός είναι ένας αστάθµητος παράγοντας, τόσο ως προς την πρόβλεψη των αποτελεσµάτων του αλλά και ως προς τις συνέπειες. 2. µε τον εντοπισµό σε προσιτές περιοχές, νέων, µεγάλων αποθεµάτων που δεν ήταν γνωστά, αν και οι πιθανότητες είναι µικρές, καθώς οι έρευνες έχουν προχωρήσει µε την πρόοδο της τεχνολογίας των γεωλογικών ερευνών. 3. µε την εξέλιξη της εξορυκτικής τεχνολογίας µπορεί να γίνει καλύτερη εκµετάλλευση των κοιτασµάτων. Συνεπώς, ο χρόνος ζωής των αποθεµάτων πρέπει να εκτιµηθεί κυρίως µε κριτήριο το ρυθµό της τρέχουσας κατανάλωσης τους, καθώς η επιµήκυνση του χρόνου ζωής τους εξαρτάται κυρίως από το βαθµό ορθολογικής διαχείρισης και εξοικονόµησης των ποσοτήτων τους που χρησιµοποιούνται από τον άνθρωπο (Γεωργιάδου, 1996). Όσον αφορά τα αποθέµατα των πετρωµάτων δεν υπάρχει οξύ πρόβληµα εξάντλησης, παρόλο ότι για ορισµένα από αυτά παρατηρείται αξιοσηµείωτη µείωση π.χ. για τα ασβεστολιθικά πετρώµατα που αποτελούν το 80% της µάζας του σκυροδέµατος (Γεωργιάδου, 1996). Υλικά που υπάρχουν σε αφθονία στην κλίµακα του τοπικού περιβάλλοντος µπορούν να χρησιµοποιηθούν υπό τον όρο ότι η εξόρυξη τους δεν προκαλεί αισθητική υποβάθµιση. Οι εξορύξεις άµµου και η παραγωγή σκύρων για την οικοδοµική δραστηριότητα το 1950 πλησίαζαν τα 17 εκατ. τόνους στη Γαλλία, και το 2000 ξεπέρασαν τα 400 εκατ. τόνους, προκαλώντας σηµαντική αισθητική υποβάθµιση του φυσικού τοπίου (Gauzin- Muller, 2003 στην Τοµπά, 2005). Σε περιπτώσεις οργανωµένης εκµετάλλευσης, η αποκατάσταση του τοπίου θα πρέπει να είναι συνεχής και να µη γίνεται µε τέτοιο τρόπο ώστε να αλλοιώνει το τοπικό οικοσύστηµα της αποκαταστηµένης περιοχής (Τοµπά, 2005). Η υπερβολική εκµετάλλευση οδηγεί συνήθως σε µεγάλη περιβαλλοντική υποβάθµιση και αλλαγή του τοπίου. Μονάδες παραγωγής δοµικών υλικών που παράγουν όχι µόνο για τοπική χρήση αλλά και για εξαγωγές, δηµιουργούν προβλήµατα περιβαλλοντικής υποβάθµισης. Η οργανωµένη εκµετάλλευση των πόρων πρέπει να συνοδεύεται από µελέτες για την εκτίµηση των επιπτώσεων στο άµεσο περιβάλλον, όπως πτώση στάθµης του υπόγειου υδροφόρου ορίζοντα, καταστροφή ευαίσθητων τοπικών οικοσυστηµάτων, κλπ. (Τοµπά, 2005). 6

7 Όσον αφορά τα αποθέµατα µεταλλευµάτων, το πρόβληµα είναι οξύτερο. Για τουλάχιστον 18 από τα 80 µέταλλα υπάρχει ένα µάλλον σηµαντικό πρόβληµα αποθεµάτων ακόµη και αν ληφθούν υπόψη οι δυνατότητες ανακύκλωσης τους. Ορισµένα από αυτά πρέπει να χαρακτηριστούν ως προστατευµένοι πόροι, επειδή ενώ παίζουν καίριο και αναντικατάστατο ρόλο σε σηµαντικούς βιοµηχανικούς τοµείς, τα αποθέµατα τους εξαντλούνται µε ταχύτατους ρυθµούς. Η ορθολογική διαχείριση και η εξοικονόµηση των αποθεµάτων των φυσικών πόρων που προέρχονται από τη γη, επιβάλλει τη λήψη µέτρων που πρέπει να βασίζεται στις ακόλουθες αρχές (Γεωργιάδου, 1996) περιορισµός της χρήσης τους µόνο στους τοµείς όπου είναι αναντικατάστατοι, αντικατάσταση τους όπου είναι δυνατόν από ανανεώσιµους φυσικούς πόρους, πλήρης αξιοποίηση των ιδιοτήτων τους, των ποσοτήτων τους (αξιοποίηση υπολειµµάτων κατεργασίας), επιµήκυνση του χρόνου χρήσης τους, ανακύκλωση και επανάχρηση. Κεφάλαιο 2 Ενσωµατωµένη Ενέργεια οµικών Υλικών. 2.1 Γενικά. Ένα σηµαντικό µέγεθος που χαρακτηρίζει τα υλικά είναι η ενέργεια που καταναλώνεται για να ληφθούν οι πρώτες ύλες, να µετατραπούν σε κατασκευαστικά υλικά, να µεταφερθούν οι πρώτες ύλες, τα ενδιάµεσα και τελικά προϊόντα και να ενσωµατωθούν στη κατασκευή(κοσµόπουλος II., Περιβαλλοντικός Σχεδιασµός, USP, Θεσσαλονίκη, 2004). Το χαρακτηριστικό αυτό µέγεθος αναφέρεται ως ενσωµατωµένη ενέργεια δοµικών υλικών και στοιχείων και αποτελείται από την: Κατανάλωση ενέργειας κατά την παραγωγή των δοµικών υλικών άµεση κατανάλωση ενέργειας για την εξόρυξη των πρώτων υλών και την παραγωγική διαδικασία, η οποία εξαρτάται από τους διαφορετικούς τύπους µηχανηµάτων που χρησιµοποιούνται στην 7

8 παραγωγική διαδικασία, δευτερογενής κατανάλωση ενέργειας κατά την παραγωγική διαδικασία, η οποία αναφέρεται στην κατανάλωση ενέργειας για τη λειτουργία της παραγωγικής µονάδας, π.χ. του συστήµατος θέρµανσης, δροσισµού, φωτισµού, συντήρηση των µηχανηµάτων, ενέργεια για τη µεταφορά των πρώτων υλών και των επεξεργασµένων δοµικών υλικών, η οποία εξαρτάται από την ύπαρξη των πρώτων υλών σε τοπική κλίµακα και τον τρόπο και την απόσταση µεταφοράς τους. Ο παρακάτω πίνακας παρουσιάζει την ενέργεια που καταναλώνεται για τη µεταφορά ενός τόνου υλικών στη Νορβηγία. Ενέργεια κατά την κατασκευή, χρήση και κατεδάφιση των κτιρίων Ενέργεια για τη µεταφορά των δοµικών προϊόντων από τον τόπο παραγωγής τους στον τόπο της κατασκευής. Η ενέργεια αυτή είναι σηµαντικά µικρότερη για υλικά που παράγονται σε τοπική κλίµακα σε σχέση µε υλικά που εισάγονται από µακρινές χώρες, Ενέργεια κατά την κατασκευή, η οποία απαιτείται από τον εξοπλισµό που χρησιµοποιείται στα διάφορα στάδια κατασκευής, ο Ενέργεια για τη συντήρηση τους καθώς υπάρχει η φυσική φθορά των δοµικών υλικών µε το χρόνο, Ενέργεια για την αποσύνδεση ή αποµάκρυνση των υλικών κατά την κατεδάφιση, η οποία εκτιµάται ότι είναι περίπου το 10% της ενέργειας που εµπεριέχεται στα διαφορετικά δοµικά υλικά. Η πρώτη πετρελαϊκή κρίση το 1973, µε τη ανάδειξη της απειλής για εξάντληση των ενεργειακών αποθεµάτων, συνέβαλε στη συνειδητοποίηση των ενεργοβόρων παραγωγικών διαδικασιών των δοµικών υλικών και έδωσε ώθηση, στη διάρκεια της δεκαετίας του 70, στη συστηµατική έρευνα για την ενέργεια που εµπεριέχεται στα δοµικά υλικά και προϊόντα. Αρχικός στόχος ήταν ο περιορισµός της κατανάλωσης ενέργειας. Από τη δεκαετία του 90 όµως, το κέντρο βάρους µετατοπίστηκε στην επάρκεια των φυσικών πόρων και στη µείωση της ατµοσφαιρικής και περιβαλλοντικής επιβάρυνσης που προκαλείται από την αλόγιστη χρήση πρωτογενούς ενέργειας, δίνοντας έµφαση στα προβλήµατα που δηµιουργούνται, σε τοπικό αλλά και σε παγκόσµιο επίπεδο, από τις εκποµπές C0 2 (φαινόµενο θερµοκηπίου), των οξειδίων του αζώτου και 8

9 θείου (όξινη βροχή) καθώς και των χλωροφθορανθράκων (εξασθένιση της στιβάδας του όζοντος) στη διάρκεια του κύκλου ζωής των δοµικών υλικών. ΟΜΙΚΟ ΥΛΙΚΟ ΙΣΟ ΥΝΑΜΟ ΙΣΟ ΥΝΑΜΟ ΕΜΠΕΡΙΕΧΜΕΝΗ CO 2 (g SO 2 ΠΗΓΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ (MJ/kg) CO 2 /kg) (g SO 2 /kg) Ε ΟΜΕΝΩΝ Φυσική πέτρα 0,5 45 BRE-1 Φύλλο αλουµινίου 312, ,83 SIA Ασφαλτ. Στεγαν. Μεµβράνη ,41 SIA Άσφαλτος Ecobian Θερµή άσφαλτος 52, ,94 SIA Ασβεστοτσιµεντοκονίαµα 1, ,66 SIA Τσιµεντόλιθοι 0, ,48 SIA Τσιµεντόπλακες 1,2 Ελαφροσκυρόδεµα 4, ,33 SIA Σκυρόδεµα κλίσεων 0,4 68 0,25 SIA Σκυρόδεµα γενικά 0, ,4 SIA Πλαστικά χρώµατα 98,1 Υδροχρώµατα 88,5 Χάλυβας οπλισµού 9, ,79 SIA Ινοσανίδες µαλακές ,35 SIA Επικολλητή ξυλεία 8, ,21 SIA Μαλακή ξυλεία Ecobian Μοριοσανίδες 5, ,37 SIA Σανίδωµα 2, ,55 SIA Τετραγωνισµένη ξυλεία 3, ,49 SIA Γυαλί 18, Ecobian Αφρώδες γυαλί ,92 SIA ιόγκ. Πολυστερίνη 94, ,07 SIA Σελλουλόζη (νιφάδες) 2, ,4 SIA Ορυκτόµαλλο 15, ,22 Υαλοβάµβακας 42, ,5 SIA Ασβεστοκονιάµατα 1, ,66 SIA 9

10 Επιχρίσµατα γύψου 0, ,91 SIA Οργανικά επιχρίσµατα 5, ,44 SIA Συµβατικά επιχρίσµατα 1, ,61 SIA Μεµβράνες PVC 51, ,27 SIA ιακοσµητικοί οπτόπλινθοι 4,5 300 Ecobian κεραµίδια 3, ,09 SIA Πίνακας 2.1. Ενσωµατωµένη Ενέργεια υλικών και ισοδύναµα εκποµπών C0 2 και S0 2 οµικών Υλικών (ΠΗΓΗ: Μπίκας 2001) 2.2 Μέθοδοι υπολογισµού Ενσωµατωµένης Ενέργειας. Οι µέθοδοι για την ανάλυση-υπολογισµό της ενσωµατωµένης Ενέργειας των οικοδοµικών υλικών περιλαµβάνουν την ανάλυση διεργασιών, την ανάλυση εισόδου-εξόδου, και την υβριδική ανάλυση. Η ανάλυση διεργασιών, ενώ είναι ακριβής για συγκεκριµένες διαδικασίες, αγνοεί συχνά έναν µεγάλο αριθµό µικρών και µεσαίων διεργασιών. Η ανάλυση εισόδου-εξόδου, παρά τα πολλά εγγενή λάθη της, χρησιµοποιείται λόγω της µοναδικής της ικανότητας στη συστηµική πληρότητα. Οι υβριδικές µέθοδοι ανάλυσης προσπαθούν να µειώσουν τα σφάλµατα που ενσωµατώνονται σε κάθε µια από τις δύο προηγούµενες µεθόδους. Τα σφάλµατα για την ανάλυση διεργασιών είναι ±10% (Boustead και Hancock, 1979), για την ανάλυση εισόδου-εξόδου είναι περίπου ±50% (Miller και Blair, 1986), και για την υβριδική µέθοδο ανάλυσης τα σφάλµατα ποικίλουν µεταξύ αυτών των ποσοστών, ανάλογα µε την πολυπλοκότητα της διεργασίας και των δεδοµένων εισόδου-εξόδου Ανάλυση Εισόδου Εξόδου (Input - Output analysis). Οι πίνακες εισόδου-εξόδου είναι ένα οικονοµικό εργαλείο που χρησιµοποιείται για να εξετάσει τις ροές χρηµάτων µεταξύ των τοµέων µιας εθνικής οικονοµίας. Με την εξέταση αυτών των ροών από και προς τους τοµείς της παραγωγής ενέργειας της οικονοµίας, και µε τη σύγκριση αυτών µε το γνωστό ποσό ενέργειας που παράγεται από κάθε τοµέα της ενέργειας, είναι δυνατό να επισηµανθούν οι ενεργειακές ροές µέσα στην 10

11 εθνική οικονοµία, και να εξισωθεί η εκροή παραγωγή δολαρίων κάθε τοµέα µε την ενεργειακή χρήση του. Το µεγάλο πλεονέκτηµα της µεθόδου ανάλυσης εισόδου-εξόδου είναι ότι κάθε συναλλαγή χρηµάτων, και ως εκ τούτου κάθε ενεργειακή συναλλαγή, καθ όλη την εθνική οικονοµία καταγράφεται. Τα κύρια µειονεκτήµατα είναι η συνάθροιση των ανόµοιων προϊόντων στους µεµονωµένους τοµείς και η προσέγγιση των φυσικών µονάδων από τις τιµές των χρηµάτων Ανάλυση διεργασιών (Process Analysis) Α αυτή η µέθοδος περιλαµβάνει τη συστηµατική εξέταση των άµεσων και έµµεσων ενεργειακών εισαγωγών σε µία διαδικασία. Η ανάλυση αρχίζει συνήθως µε τη διαδικασία τελικής παραγωγής και λειτουργεί ανάστροφα ως την ενέργεια κάθε συµβαλλοµένου υλικού. Παρά τον ιδιαίτερο χρόνο που απαιτείται, η ανάλυση διεργασιών είναι η πιο κοινή µέθοδος ενεργειακής ανάλυσης. Και αυτό διότι τα στοιχεία που απαιτούνται µπορούν συνήθως να ληφθούν, αν και κατόπιν σηµαντικής και επίπονης έρευνας. Ο χρόνος και η προσπάθεια που απαιτούνται είναι το κύριο µειονέκτηµα της µεθόδου. Είναι επίσης πιθανό να υπάρξουν ιδιαίτερα κοµµάτια των δεδοµένων που δεν µπορούν να ληφθούν. Παρόλα αυτά αυτή η µέθοδος αποδίδει αποτελέσµατα που είναι ακριβή και συγκεκριµένα. Η ανάλυση διεργασιών που διεξάγεται για τα υλικά αποτελείται πρώτα από τον προσδιορισµό των ενεργειακών δεδοµένων που εισάγονται στη διαδικασία από τον κατασκευαστή και κατόπιν από την εξέταση των εισαγωγών των πρώτων υλών µέσα στην διεργασία. Στις περισσότερες περιπτώσεις αυτό σηµαίνει και τον προσδιορισµό ενός ενεργειακού µεγέθους για κάθε συστατικό υλικό. Η σχεδόν τεράστια προσπάθεια που απαιτείται για να ανιχνευθεί κάθε µικρό κοµµάτι της ενέργειας που ρέει στη διαδικασία, και η έλλειψη στοιχείων για πολλά από αυτά τα στάδια είναι τρα κύρια της ανάλυσης διεργασιών Υβριδική µέθοδος ανάλυσης Η υβριδική ανάλυση προσπαθεί να ενσωµατώσει τα πιο χρήσιµα χαρακτηριστικά γνωρίσµατα των δύο µεθόδων ανάλυσης που περιγράφονται παραπάνω. Μία υβριδική ανάλυση αρχίζει µε τα εύκολα διαθέσιµα στοιχεία µίας ανάλυσης διεργασιών. Αυτά είναι συνήθως τα ενεργειακά δεδοµένα που εισάγονται στη διαδικασία του τελικού σταδίου παραγωγής και ενδεχοµένως οι άµεσες ενεργειακές εισαγωγές του σταδίου τελικής 11

12 παραγωγής και ενδεχοµένως τα στάδια αποκτήσεως των πρώτων υλών του τελικού σταδίου. Με τη χρησιµοποίηση µίας υβριδικής ανάλυσης, που περιλαµβάνει πρώτιστα µία ανάλυση διεργασιών που συµπληρώνεται µε µία ανάλυση εισόδου-εξόδου, και µε τα στατιστικά στοιχεία χρησιµοποιούµενα όπου αυτά είναι χρήσιµα, το τελικό αποτέλεσµα επιτυγχάνεται γρηγορότερα και µε µεγαλύτερη ακρίβεια από οποιαδήποτε άλλη ανεξάρτητα χρησιµοποιούµενη µέθοδο. Αυτή η µεθοδολογική συζήτηση µπορεί να φαίνεται άσχετη για τους περισσότερους έξω από το πεδίο της ανάλυσης της ενσωµατωµένης ενέργειας, αλλά είναι κρίσιµες έννοιες για καθέναν που επιθυµεί να χρησιµοποιήσει τα δεδοµένα της ενσωµατωµένης ενέργειας στις διαδικασίες λήψης σχεδιαστικών αποφάσεων και επιλογής υλικών. 2.3 Κατανοµή Ενσωµατωµένης Ενέργειας στο κτίριο Θεµελιώσεις, Βασική Κατασκευή, και Εξωτερικά Επιχρίσµατα. Η χαµηλότερη ενσωµατωµένη ενέργεια µπορεί να επιτευχθεί µέσω της κατασκευής ξύλινων σκελετών, υπό τον όρο ότι η ξυλεία δεν έχει µεταφερθεί από πολύ µακριά - και µάλιστα µπορεί επίσης να δώσει και χαµηλή ενέργεια λειτουργίας. Επιπλέον, µπορεί να χτιστεί από θεµελιοπάσσαλους ρηχής εµπήξεως που έχουν εκσκαφτεί, οι οποίοι αποτελούν των λιγότερο απαιτητικό ενεργειακά, τύπο θεµελίωσης. Στην πραγµατικότητα βέβαια, δεν υπάρχει πλέον µεγάλη παράδοση στην κατασκευή ξύλινων σκελετών, ούτε είναι πολύ εύκολο να βρεθεί η ξυλεία της σωστής ποιότητας. Τα τελευταία χρόνια, κάποιες κατασκευαστικές εταιρίες κάνουν προσπάθειες κατασκευής ξύλινων κατοικιών σαν µια µέθοδο µείωσης του κόστους εξέλιξης. Η υιοθέτηση µιας τέτοιας λύσης, θα µπορούσε να φέρει και οφέλη εξοικονόµησης ενέργειας. Όπου χρησιµοποιούνται ξύλινα πλαίσια για καινούργια σπίτια, χρησιµοποιούνται τούβλα σαν περίβληµα, αν και το µεγαλύτερο κέρδος σε εξοικονόµηση ενσωµατωµένης ενέργειας επιτυγχάνεται µε την επένδυση ξυλείας. Πολλοί ιδιοκτήτες θεωρούν την επένδυση ξυλείας πρόβληµα για την περίπτωση της πυρκαγιάς και της συντήρησης, αν και χρησιµοποιείται ευρέως σε πολλές χώρες. Όσο το δυνατόν περισσότερο, πρέπει να αποφευχθεί η χρήση των επενδύσεων αλουµινίου και υψηλής τεχνολογίας, οι οποίες έχουν συχνά πολύ υψηλή ενσωµατωµένη ενέργεια Στέγες. 12

13 Οι παραδοσιακές ξύλινες µονόριχτες στέγες µε την κάλυψη κεραµιδιών ή πλακών έχουν τη σχετικά χαµηλότερη ενσωµατωµένη ενέργεια. Οι στέγες από πλαίσιο χάλυβα δεν συνίστανται, ενώ οι στέγες µε άσφαλτο πρέπει να αποφεύγονται Κουφώµατα. Τα ξύλινα κουφώµατα µε µονά κρύσταλλα έχουν τη χαµηλότερη ενσωµατωµένη ενέργεια, αλλά τα διπλά, έχουν µια πολύ γρήγορη ενεργειακή ανταπόδοση, περίπου ένα έτος. Εντούτοις, κάποιες µελέτες που έγιναν για το Linacre College της Οξφόρδης, έδειξαν ότι µερικά συστήµατα υαλοπινάκων υψηλής τεχνολογίας (π.χ. τριπλών υαλοπινάκων µε πλαστικά πλαίσια) δεν θα ανταποδώσουν ποτέ την ενσωµατωµένη ενέργεια τους. ( Evans 1993) Εσωτερικά Χωρίσµατα. Τα παραδοσιακά χωρίσµατα γυψοσανίδων έχουν χαµηλή ενσωµατωµένη ενέργεια, αν και εάν ληφθεί υπ' όψη και η επιδιωκόµενη µόνωση του θορύβου µπορεί να µην είναι πολύ καλύτερα από έναν τοίχο µάζας. Πρέπει να γίνει αποφυγή του πλαστικού ή/και του αλουµινίου, όχι µόνο στις νέες κατοικίες, αλλά και κατά τον εξοπλισµό γραφείων Μονώσεις. Από την σκοπιά της ενσωµατωµένης ενέργειας, και άλλων περιβαλλοντικών δεικτών η µόνωση που γίνεται από τον ανακυκλωµένο χαρτί εφηµερίδων είναι άριστη. Εντούτοις, υπάρχει ακόµα σχετικά µικρή εµπειρία από την χρήση του και δεν είναι κατάλληλη για τη µόνωση διπλών τοίχων στα κτήρια (αν και µπορεί να χρησιµοποιηθεί στους τοίχους των ξύλινων κτηρίων, όπου η µετάδοση της υγρασίας δεν αποτελεί πρόβληµα και τα κοµµάτια της µόνωσης µπορούν σχετικά εύκολα να αντικατασταθούν εάν είναι απαραίτητο). Η επόµενη επιλογή θα ήταν υαλοβάµβακας, εφ' όσον είναι χαµηλής πυκνότητας, και κατόπιν τα προϊόντα που έχουν σαν βάση τους τον αφρό. Οποιοδήποτε είδος µόνωσης και εάν επιλεγεί, δεν θα υπάρχει µεγάλη βελτίωση µε την χρησιµοποίηση πάχους µεγαλύτερου των mm εκτός και εάν υπάρχουν εγκατεστηµένα συστήµατα εξαερισµού µε εναλλάκτες θερµότητας. 13

14 2 3 6 Τελειώµατα - Εξοπλισµός. Γενικά, τα προϊόντα που είναι βασισµένα στα φυσικά υλικά θα έχουν µικρότερη ενσωµατωµένη ενέργεια, και είναι λιγότερο πιθανό να έχουν τις επιβλαβείς επιπτώσεις στην υγεία από τα αντίστοιχα συνθετικά.έτσι: Ενδείκνυνται Λινέλαιο Μαλλί/Λινάτσα Χρώµατα µε φυσικές χρωστικές ουσίες Ξύλο εν ενδείκνυνται Τάπητες δαπέδων από βινύλιο Συνθετικά δάπεδα Συνθετικές χρωστικές ουσίες Φορµάικα/πλαστικά Και εδώ επίσης, ισχύει ότι όσο πιο επεξεργασµένο και τεχνητό είναι ένα προϊόν, τόσο µεγαλύτερη είναι η ενσωµατωµένη ενέργεια που είναι πιθανό να έχει. Η χρήση εναλλακτικών λύσεων µε ένα υψηλό περιεχόµενο σε φυσικά υλικά επίσης δηµιουργεί οφέλη από την άποψη της µείωσης της ρύπανσης και της δηµιουργίας ενός υγιέστερου εσωτερικού περιβάλλοντος Ενσωµατωµένη ενέργεια και ενέργεια λειτουργίας. Σηµαντικός είναι ο υπολογισµός της περιόδου ενεργειακής 14

15 απόσβεσης. Αυτός είναι ο χρόνος που απαιτείται για την εγκατάσταση εξοικονόµησης ενέργειας (που µπορεί να έχει υψηλή ενσωµατωµένη ενέργεια) για να αποσβέσει την συνολικά καταναλωµένη ενέργεια (ενσωµατωµένη ενέργεια και ενέργεια από την χρήση). Κατά γενικό κανόνα, η ενσωµατωµένη ενέργεια ενός κτηρίου θα ξεπεραστεί από την ενέργεια λειτουργίας αρκετά νωρίς στη ζωή της οικοδοµής. Για παράδειγµα, το Building Research Establishment (BRE) στην Αγγλία, υπολόγισε το 1991 ότι, για µία µονοκατοικία τριών δωµατίων, η ενέργεια λειτουργίας θα ξεπερνούσε την ενσωµατωµένη ενέργεια σε µια περίοδο 2-5 ετών. Θεωρώντας ότι το σπίτι έχει µια ζωή 6ο ετών πριν απαιτήσει ριζική ανακαίνιση, η ενέργεια λειτουργίας θα υπερέβαινε την ενσωµατωµένη ενέργεια 12 έως 30 φορές. Εποµένως η ενσωµατωµένη ενέργεια αποτελεί µόνο περίπου το 10% της λειτουργικής ενέργειας στη διάρκειας ζωής του κτηρίου. Για τους µελετητές, το σαφές συµπέρασµα είναι ότι, εάν η εξοικονόµηση ενέργειας είναι ο στόχος, είναι πάντα καλύτερο να περιληφθούν αποτελεσµατικές διατάξεις για την ελαχιστοποίηση της ενέργειας λειτουργίας, ακόµα κι αν αυτές αυξήσουν το επίπεδο της ενσωµατωµένης ενέργειας του κτηρίου. Αν και η ενέργεια λειτουργίας είναι αναµφισβήτητα σηµαντικότερη για τους περισσότερους χρήστες, αξίζει να γίνει προσπάθεια µείωσης της ενσωµατωµένης ενέργειας όπου αυτό µπορεί να επιτευχθεί χωρίς να γίνεται συµβιβασµός στην απόδοση ή την επιβάρυνση µε άλλες δυσµενείς περιβαλλοντικές επιδράσεις. 15

16 Κεφάλαιο 3 οµικά Υλικά και Επιπτώσεις στο Περιβάλλον 3.1 Γενικά. Ο κύκλος της οικοδοµικής δραστηριότητας, ο οποίος συνδέεται µε περιβαλλοντικά προβλήµατα είναι, η: παραγωγή οικοδοµικών υλικών, κατασκευή του κτιρίου, χρήση του κτιρίου, κατεδάφιση του κτιρίου. Μεγαλύτερη βαρύτητα από περιβαλλοντικής άποψης είχε δοθεί στο στάδιο της χρήσης του κτιρίου, το οποίο είναι βέβαια και το στάδιο µεγαλύτερης διάρκειας. Μετά την πρώτη µεγάλη ενεργειακή κρίση της δεκαετίας του '80, τέθηκε σαν πρώτη προτεραιότητα η µείωση της ενέργειας που καταναλώνει ένα κτίριο κατά τη χρήση του. Ωστόσο, από τις αρχές της δεκαετίας του '90, που άρχισαν να αµβλύνονται οι περιβαλλοντικές επιπτώσεις από τα υπόλοιπα 3 στάδια (π.χ. απόθεµα φυσικών µόρων, διαχείριση οικοδοµικών αποβλήτων, δυσκολίες ασφαλούς απόθεσης οικοδοµικών απορριµµάτων), ξεκίνησε µια ολιστική θεώρηση για την περιβαλλοντική συµπεριφορά των κτιρίων και των επιπτώσεων της οικοδοµικής δραστηριότητας στο περιβάλλον. Γίνονται λοιπόν προσπάθειες για την ενσωµάτωση της παραµέτρου της αειφορίας σε όλο τον κύκλο ζωής των κτιρίων ώστε το κτίριο να είναι φιλικό προς το περιβάλλον και να επιφέρει τη λιγότερη δυνατή επιβάρυνση στο περιβάλλον σε όλα τα στάδια ζωής του. Η οικοδοµική δραστηριότητα απορροφά περίπου το 40% της παγκόσµιας κατανάλωσης σε ανόργανα υλικά (άµµος, σκύρα, άσβεστος), το 25% της παγκόσµιας κατανάλωσης ξυλείας και το 16% της παγκόσµιας κατανάλωσης νερού. Στην Ευρωπαϊκή Ένωση τα κτίρια καταναλώνουν περίπου τη µισή ποσότητα πρωτογενούς ενέργειας για την κατασκευή, χρήση και κατεδάφιση τους, τα ποσοστά βέβαια διαφέρουν από χώρα σε χώρα. Ακόµη και η κατασκευή κτιρίων µε µικρές ενεργειακές απαιτήσεις και εποµένως µικρή εξάρτηση από συµβατικά καύσιµα, καταναλώνουν κυρίως µέσω των οικοδοµικών υλικών και της διαδικασίας οικοδόµησης τους, σηµαντικά ποσά µη ανανεώσιµης ενέργειας και κατά συνέπεια παραγόµενες εκποµπές ρύπων. 16

17 3.2 Οικοδοµικά Απορρίµµατα Ορισµός και Ταξινόµηση. Τα κατασκευαστικά απόβλητα παράγονται κατά την εκτέλεση διαφόρων κατασκευαστικών έργων όπως η ανέγερση, ανακαίνιση και κατεδάφιση κτιρίων, η κατασκευή και συντήρηση δρόµων και η εκτέλεση δηµοσίων έργων. Τα υλικά που περιλαµβάνονται στα κατασκευαστικά απόβλητα ποικίλουν ανάλογα µε το είδος και την περιοχή του έργου, καθώς υπάρχουν µεγάλες διαφορές στις µεθόδους και τα υλικά κατασκευής από χώρα σε χώρα ή και από περιοχή σε περιοχή. Για παράδειγµα οι κατοικίες στην Ευρώπη κατασκευάζονται κυρίως από σκυρόδεµα, τούβλα και πέτρες ενώ στην Βόρεια Αµερική χρησιµοποιείται ευρύτατα το ξύλο. Τα απόβλητα που παράγονται κατά την κατασκευή ενός κτιρίου περιλαµβάνουν χώµα και πέτρες από τις χωµατουργικές εργασίες για την διαµόρφωση του οικοπέδου και σε µικρότερες ποσότητες, οικοδοµικά υλικά που καταστράφηκαν ή περίσσεψαν. Κατά την κατεδάφιση ενός κτιρίου τα απόβλητα που παράγονται περιλαµβάνουν σκυρόδεµα, τούβλα, πέτρες, χώµατα, άµµο, χαλίκια, ξύλα, µέταλλα, γυαλί, πλαστικά, χαρτιά και υφάσµατα. Στα υλικά κατεδαφίσεως περιλαµβάνονται επίσης καλώδια, ηλεκτρικές συσκευές, σωλήνες και είδη υγιεινής. Στον Πίνακα 3.1 παρουσιάζεται η συνηθέστερη ταξινόµηση των κατασκευαστικών αποβλήτων ανάλογα µε την προέλευση τους. Σύµφωνα µε την Οδηγία 75/442/ΕΟΚ περί στερεών αποβλήτων, τα Απόβλητα από Κατασκευές και Κατεδαφίσεις ταξινοµούνται ως ακολούθως: Σκυρόδεµα, τούβλα, πλακάκια, κεραµικά και υλικά µε βάση τον γύψο Ξύλο, γυαλί και πλαστικό Άσφαλτος, πίσσα και προϊόντα πίσσας Μέταλλα (και τα κράµατα τους) Χώµατα και µπάζα εκσκαφών Μονωτικά υλικά (εκτός από όσα περιέχουν αµίαντο) Απόβλητα µικτών κατασκευών και κατεδαφίσεων 17

18 Υλικά Εκσκαφών Μητρικά χώµατα εκσκαφών, άµµος, πετρώµατα, άργιλος, ιλύς, και οποιαδήποτε άλλα υλικά παράγονται από εκσκαφές. Υλικά που προέρχονται από φυσικά φαινόµενα - υπερχειλίσεις χειµάρρων, κατολισθήσεις κλπ. Υλικά Οδοποιίας Άσφαλτος και οποιαδήποτε άλλα υλικά οδοστρωµάτων, βάσεων, υποβάσεων δηλ. χαλίκια, άµµος, σκύρα και τα υλικά που προκύπτουν από την ανακατασκευή και την ανακαίνιση οδών, καθώς και από έργα υπόγειων υδραυλικών και ηλεκτρικών εγκαταστάσεων στις πόλεις. Υλικά Κατεδαφίσεων Χώµατα, χαλίκι, υλικά στραγγιστηρίων και εξυγιαντικές στρώσεις, θραύσµατα, κοµµάτια ή στοιχεία από σκυρόδεµα, επιχρίσµατα, τούβλα, πλάκες, πλακάκια, πουρί, γύψος, άµµος, λαξευµένες πέτρες, είδη υγιεινής και θραύσµατα τους. Εργοταξιακά Απόβλητα Ξύλο, πλαστικό, χαρτί και χαρτόνι, γυαλί, µέταλλα, καλώδια, χρώµατα, βερνίκια, κόλλες, στοιχεία επικαλύψεων προσόψεων και γενικά όλα τα απορρίµµατα που προέρχονται από την λειτουργία εγκαταστάσεων κατασκευής, κατεδάφισης, επισκευής, ενίσχυσης, προσθήκης, επέκτασης και ανακαίνισης. Πίνακας 3.1 Ταξινόµηση των κατασκευαστικών αποβλήτων ανάλογα µε την προέλευση τους. 18

19 3.2.2 Μέθοδοι διάθεσης κατασκευαστικών αποβλήτων. Τα κατασκευαστικά απόβλητα είναι ογκώδη, βαριά και αδρανή. εν είναι κατάλληλα για καύση ούτε για επεξεργασία σε συνήθεις εγκαταστάσεις µηχανικής διαλογής και ανακύκλωσης υλικών. Ο πιο διαδεδοµένος τρόπος για την διάθεση τους είναι η υγειονοµική ταφή και η απόθεση σε εγκεκριµένους και µη χώρους. Στους Χώρους Υγειονοµικής Ταφής (ΧΥΤΑ), τα κατασκευαστικά απόβλητα θεωρούνται συχνά χρήσιµα υλικά, καθώς χρησιµοποιούνται για την διαµόρφωση των πρανών, την κατασκευή εσωτερικών δρόµων και την ηµερήσια κάλυψη των απορριµµάτων. Οι ΧΥΤΑ χρειάζονται για την λειτουργία τους ορισµένες ποσότητες αδρανών υλικών και αν δεν δεχτούν κατασκευαστικά απόβλητα θα αγοράσουν πρωτογενή αδρανή υλικά (χώµα, άµµο, χαλίκι), αυξάνοντας τόσο το λειτουργικό τους κόστος όσο και την κατανάλωση φυσικών πόρων. Ωστόσο, οι ποσότητες των κατασκευαστικών αποβλήτων που καταλήγουν στους ΧΥΤΑ είναι συνήθως πολύ µεγαλύτερες από αυτές που είναι απαραίτητες για την κάλυψη των λειτουργικών αναγκών τους. Συχνά τα κατασκευαστικά απόβλητα καταλαµβάνουν ένα σηµαντικό µέρος του ωφέλιµου, και ακριβού, χώρου ενός ΧΥΤΑ. Η Ευρωπαϊκή και η Ελληνική νοµοθεσία προβλέπουν την δυνατότητα δηµιουργίας ΧΥΤΑ αποκλειστικά για κατασκευαστικά απόβλητα (ΧΥΤΑ αδρανών), οι οποίοι οφείλουν να πληρούν ελαστικότερες προδιαγραφές από τους ΧΥΤΑ αστικών αποβλήτων (ΚΥΑ /97, ΦΕΚ 1016(Β) 17/11/97), καθώς τα κατασκευαστικά απόβλητα επιβαρύνουν λιγότερο το περιβάλλον. Η απόσταση των χώρων ταφής αποβλήτων από τις πόλεις αυξάνεται. Αυτό οφείλεται στην αυξανόµενη έλλειψη κατάλληλων χώρων και στην αντίθεση του κοινού. Αποτέλεσµα είναι η αύξηση του οικονοµικού και του περιβαλλοντικού κόστους για την µεταφορά και την διάθεση των αποβλήτων. Ήδη, το κόστος αυτό αποτελεί υπολογίσιµο µέρος του συνολικού κόστους ενός οικοδοµικού έργου, ιδιαίτερα αν πρόκειται για κατεδάφιση. Το κόστος που απαιτεί η µεταφορά και η διάθεση των κατασκευαστικών αποβλήτων αναµένεται να αυξηθεί καθώς, σε όλες τις βιοµηχανικές χώρες, αυξάνεται το κατασκευαστικό και λειτουργικό κόστος των ΧΥΤΑ. Σε πολλές χώρες, όπως η Γερµανία, η ανία, η Βρετανία, επιβάλλονται ήδη φόροι υγειονοµικής ταφής. Η παραγωγή αδρανών υλικών (άµµος, χαλίκι, αργιλικά) που απαιτούνται σε όλα τα κατασκευαστικά έργα από πρωτογενείς πηγές έχει το δικό της οικονοµικό και περιβαλλοντικό κόστος. Η ανάκτηση και επαναχρησιµοποίηση οικοδοµικών αποβλήτων για την παραγωγή δευτερογενών αδρανών υλικών µπορεί να µειώσει την πίεση και στα δύο αυτά συστήµατα. Ήδη, σε πολλές Ευρωπαϊκές χώρες και στις ΗΠΑ εφαρµόζονται 19

20 εκτεταµένα προγράµµατα για την ανακύκλωση των κατασκευαστικών αποβλήτων σε ειδικές εγκαταστάσεις επεξεργασίας. Το υψηλό κόστος της ταφής και οι περιβαλλοντικοί φόροι στην ταφή και τα πρωτογενή αδρανή συµβάλλουν στην ανάπτυξη της ανακύκλωσης. Ωστόσο, δεν αρκεί η εισαγωγή περιβαλλοντικών φόρων για την εκτροπή των αποβλήτων από την ταφή. Τα οικονοµικά µέτρα πρέπει να συνοδεύονται από την ανάπτυξη επαρκούς υποδοµής επεξεργασίας των αποβλήτων, αλλιώς θα θεωρηθούν ως ένα ακόµη µέσο για την αύξηση των εσόδων του κρατικού προϋπολογισµού και µπορεί να οδηγήσουν σε αύξηση των παράνοµων χωµατερών. 20