ΑΛΕΞΑΝΔΡΕΙΟ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΙΔΡΥΜΑ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΤΜΗΜΑ ΠΟΛΙΤΙΚΩΝ ΕΡΓΩΝ ΥΠΟΔΟΜΗΣ ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ

Transcript

1 ΑΛΕΞΑΝΔΡΕΙΟ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΙΔΡΥΜΑ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΤΜΗΜΑ ΠΟΛΙΤΙΚΩΝ ΕΡΓΩΝ ΥΠΟΔΟΜΗΣ ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ Θέμα: Ενεργειακό σπίτι. Τρόποι και συστήματα εξοικονόμησης ενέργειας στο σύγχρονο ελληνικό σπίτι. Η ΦΟΙΤΗΤΡΙΑ : Μολλά Αρζού ΕΠΙΒΛΕΠΩΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ Κονιτόπουλος Γιώργος ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ: Απρίλιος

2 Περιεχόμενα ΠΡΟΛΟΓΟΣ ΕΙΣΑΓΩΓΗ 6 2. ΕΝΕΡΓΕΙΑ 7 2.1Τι είναι ενεργεία 7 2.2Μορφές ενεργείας Πηγές ενεργείας 8 3. ΑΡΧΕΣ ΒΙΟΚΛΙΜΑΤΙΚΟΥ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ Βιοκλιματικος σχεδιασμός Ενεργειακό όφελος Η αξιοποίηση της ηλιακής ενεργείας και των περιβαλλοντικών πηγών Βιοκλιματική αρχιτεκτονική και τι περιλαμβάνει ο βιοκλιματικός σχεδιασμός ΒΙΟΚΛΙΜΑΤΙΚΟ ΣΠΙΤΙ Πλεονεκτήματα Μειονεκτήματα Τρόποι βελτίωσης της ενεργειακής απόδοσης ενός σπιτιού Βασικοί στόχοι του σχεδιασμού κτιρίων για έλεγχο και προστασία από το κλίμα Κλιματικές παράμετροι Άνθρωποι και κλίμα Εσωτερικό περιβάλλον κτηρίων ΚΑΝΟΝΙΣΜΟΣ ΘΕΡΜΟΜΟΝΩΣΗΣ ΚΤΗΡΙΩΝ & Κ.Ε.Ν.Α.Κ. 34 2

3 5.2. Ελληνικός Κανονισμός Θερμομόνωσης Κτηρίων Κ.Ε.Ν.Α.Κ.(Κανονισμός Ενεργειακής Απόδοσης Κτηρίων) Ενεργειακή πολιτική ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΟΣ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΚΤΗΡΙΩΝ Εξέλιξη του Ενεργειακού Σχεδιασμού Κτιρίων Ελαχιστοποίηση των θερμικών απωλειών: μορφή και διάταξη των εσωτερικών χώρων Μείωση φορτίων, εξαρτάται από το κέλυφος του κτηρίου Προσανατολισμός και γεωμετρικές αναλογίες θερμομόνωση αδιαφανών στοιχείων ΘΕΡΜΟΜΟΝΩΤΙΚΑ ΥΛΙΚΑ Ανάλυση κύκλου ζωής των υλικών Οικολογική (περιβαλλοντική) προτίμηση Ταξινόμηση των θερμομονωτικών υλικών Βασικά χαρακτηριστικά θερμομονωτικών υλικών Φυσικές ιδιότητες Περιβαλλοντικές ιδιότητες Θερμομονωτικά υλικά στην ελληνική αγορά ΧΡΗΣΗ Α.Π.Ε Η Χρήση Α.Π.Ε, εξαρτάται από τα Θερμικά ηλιακά συστήματα Θέρμανση χώρων Ψύξη χώρων Η Χρήση Α.Π.Ε, εξαρτάται από τη βιομάζα Θέρμανση κτηρίων Συμπαραγωγή ηλεκτρισμού και θερμότητας

4 8.3. Η Χρήση Α.Π.Ε, εξαρτάται από τα φωτοβολταικά Η ΑΥΞΗΣΗ ΑΠΟΔΟΣΗΣ Η/Μ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩ Η αύξηση απόδοσης Η/Μ συστημάτων, εξαρτάται από το δροσισμός και αερισμός Φυσικός αερισμός Φυσική ψύξη Ανεμιστήρες οροφής Ξήρανση του εισερχόμενου αέρα Η αύξηση απόδοσης Η/Μ συστημάτων, εξαρτάται από την θέρμανση χώρων- ζεστού νερού Αντλίες θερμότητας αέρα-νερού Γεωθερμικές αντλίες θερμότητας Αντλίες θερμότητας απορρόφησης Λέβητας υψηλής απόδοσης Συμπαραγωγή ηλεκτρικού και θερμότητας Η αύξηση απόδοσης Η/Μ συστημάτων, εξαρτάται από το φωτισμό Συστήματα αυτόματου ελέγχου

5 ΠΡΟΛΟΓΟΣ Στο 1 ο κεφάλαιο γίνεται μια μικρή εισαγωγή για το θέμα της πτυχιακής εργασίας. Στο 2 ο κεφάλαιο γίνεται μια εισαγωγή στην ενέργεια και στης μορφές ενέργειας. Στο 3 ο κεφάλαιο, περιγράφονται οι βασικές αρχές του βιοκλιματισμού και παρουσιάζονται τα οφέλη και το κόστος της βιοκλιματικής αρχιτεκτονικής. Στο 4 ο κεφάλαιο, ορίζεται η έννοια του βιοκλιματικού κτηρίου και γίνεται παρουσίαση των τρόπων βελτίωσης της ενεργειακής απόδοσης του. Αναλύοντας οι κλιματικές παράμετροι που επηρεάζουν την ενεργειακή συμπεριφορά τον κτηρίου, καθώς και οι παράμετροι που καθορίζουν το εσωτερικό του περιβάλλον. Στο 5 ο κεφάλαιο, αναφέρεται στον κανονισμό ΚΕΝΑΚ και στο κανονισμό θερμομόνωσης κτηρίων. Στο 6 ο κεφάλαιο, αναφέρεται στον ενεργειακό σχεδιασμό των κτηρίων. Και στις δυνατότητες εξοικονόμησης ενεργείας. Επίσης γίνεται αναφέρονται, κτήρια και ο περιβάλλοντα χώρο. Στο 7 ο κεφάλαιο αναφέρεται τα θερμομονωτικά υλικά και η ζωή των υλικών. Στο 8 ο κεφάλαιο, περιγράφονται οι μέθοδοι, για την σωστή χρήση Α.Π.Ε. Οπού εξαρτάται από την θέρμανση και την ψύξη του χώρου, αλλά και την παροχή θέρμανσης ζεστού νερού χρήσης. Ένα αρκετά σημαντικό στοιχειό είναι τα φωτοβολταίκα συστήματα και η βιομάζα που έχει να κάνει με την θέρμανση του κτηρίου και την συμπαραγωγή ηλεκτρισμού και θερμότητας. Στο 9 ο κεφάλαιο, παρουσιάζονται τρόποι αύξηση της απόδοσης των Η/Μ συστημάτων. Μέθοδοι φυσικού αερισμού και δροσισμού του κτηρίου. Εξοικονόμησης ενέργειας με χρήση αντλιών θερμότητας για θέρμανση χώρων ή ζεστού νερού. Τέλος γίνεται αναφορά στους αυτοματισμούς και τα συστήματα ελέγχου. 5

6 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Λέγομαι Μολλά Αρζού, είμαι φοιτήτρια στο Αλεξάνδριο Τεχνολογικό Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Θεσσαλονίκης στο τμήμα Πολιτικών Έργων Υποδομής. Στην παρούσα πτυχιακή εργασία αποφάσισα να μελετήσω και να εκπονήσω μια εργασία με τίτλο: Ενεργειακό σπίτι. Τρόποι και συστήματα εξοικονόμησης ενεργείας στο σύγχρονο ελληνικό σπίτι. Παρόλο που ζούμε σε ένα αιώνα με καταπληκτικά τεχνολογικά επιτεύγματα και συνεχώς εξελισσόμενα δομικά στοιχειά, τα σύγχρονα ελληνικά σπίτια, στη πλειοψηφία τους, κατασκευάζονται με τέτοιο τρόπο που τα καθιστούν ενεργειακά σπαταλά. Οι συνθήκες της σύγχρονης εποχής επιβάλουν την εξοικονόμηση ενεργείας με κάθε τρόπο και από οποιοδήποτε μέσο. Η αρχή μπορεί να γίνει από το ίδιο μας το σπίτι. Η παρακάτω πτυχιακή εργασία θα εξετάσει τις εφαρμογές που μπορούν να γίνουν σε ένα σύγχρονο ελληνικό σπίτι έτσι ώστε αυτό να καταστεί ενεργειακά αποδοτικό. Θα διερευνηθούν τυχών τροποποιήσεις που μπορεί να γίνουν στο ίδιο το κτήριο ή στον περιβάλλοντα χώρο αυτού, καθώς επίσης και την τοποθέτηση διαφόρων ηλεκτρονικών ή ηλεκτρολογικών συστημάτων που θα αποτρέψουν τη σπάταλη ενεργείας ή θα προσφέρουν ενεργεία στο κτίριο χωρίς την ταυτόχρονη επιβάρυνση του περιβάλλοντος. 6

7 2. ΕΝΕΡΓΕΙΑ Ζωή και ενέργεια είναι δυο έννοιες άρρηκτα δεμένα. Όλοι οι ζωντανοί οργανισμοί για να επιζήσουν απαιτούν ενέργεια, αλλά και οι ανθρωπογενείς διαδικασίες απαιτούν ενεργεία. Οτιδήποτε κινείται ή προκαλεί κίνηση διαθέτει ενεργεία, ο Ήλιος ακτινοβολεί την ενεργεία του, όταν καίμε ξυλά στο τζάκι απελευθερώνεται ενεργεία που τη νιώθουμε σαν ζεστή, οι πυλώνες της ΔΕΗ μεταφέρουν ηλεκτρική ενέργεια, ακόμη στους πυρηνικούς αντιδραστήρες η πυρηνική ενεργεία μετατρέπεται σε ηλεκτρική. Δεν μπορούμε πάντοτε να την παρατηρήσουμε, άλλα αισθανόμαστε πάντα την επίδραση της σε εμάς και γενικότερα στον κόσμο μας. Η ενέργεια λοιπόν υπάρχει παντού, μας περιβάλλει, άλλα εμφανίζεται και μέσα στους οργανισμούς μας. 2.1 ΤΙ ΕΙΝΑΙ ΕΝΕΡΓΕΙΑ Τι είναι όμως ενεργεία; Ενέργεια ονομάζεται η ικανότητα παράγωγης έργου ή ακόμη η ικανότητα οργάνωσης ή αλλαγής της ύλης. Ενέργεια: εν + έργο, δηλαδή έργο μέσα σε κάποιο σώμα. Το έργο σχετίζεται με την αλλαγή, την κίνηση ή τη στήριξη και ισοδυναμεί με την ενέργεια που δόθηκε στο αντικείμενο. Η υλη, όταν προσλάβει ενεργεία, μπορεί να αποκτήσει διαφορετική οργάνωση στη δομή της (από στερεή να γίνει υγρή ή αέρια), ακόμη και να αλλάξει τη δομή της π.χ. με χημική αντίδραση. Η ενεργεία είναι φυσική ποσότητα που μπορεί να μετρηθεί και καθορίζει ποιες αλλαγές, γεγονός ή φυσικά φαινόμενα είναι δυνατόν να συμβούν. Δεν καθορίζει όμως αν θα συμβούν, μια που αυτό εξαρτάται από τις εκάστου συνθήκες. Για παράδειγμα, η απαραίτητη συνθήκη για να θερμαίνει το περιβάλλον από ένα θερμό σώμα (έχει αποθηκευμένη ενεργεία) είναι η θερμοκρασία του περιβάλλοντος να είναι χαμηλότερη από αυτή του θερμού σώματος. Η έννοια της ενέργειας χρησιμοποιείται και ευρύτερα, όταν αναφερόμαστε σε κοινωνικές, πολιτικές, πολιτιστικές, αισθητικές δραστηριότητες. Η ενέργεια περικλείεται ή εμπεριέχεται, αποθηκεύεται, εκπέμπεται, μεταβιβάζεται, απορροφάται, μετατρέπεται, διατηρείται, υποβαθμίζεται και ρέει. 7

8 2.2 ΜΟΡΦΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ Η ενέργεια μας είναι γνωστή σε διάφορες μορφές όπως: η κινητική ενέργεια που έχει ένα σώμα λόγω της ταχύτητας του η φωτεινή ενέργεια που έχει το φως. η ηχητική ενέργεια που μεταφέρει ο ήχος. η πυρηνική ενέργεια που περικλείεται στον πυρήνα των ατόμων και ελευθερώνεται με τη διάσπαση του. η θερμική ενέργεια που σχετίζεται με τη θερμοκρασία του σώματος. η χημική ενέργεια που υπάρχει σε χημικές ουσίες και ελευθερώνεται με τις χημικές αντιδράσεις. Τα καύσιμα, οι τροφές και οι μπαταρίες περικλείουν χημική ενέργεια. η δυναμική ενέργεια που έχει ένα σώμα λόγω της παραμόρφωσης του ή λόγω της θέσης του (ύψος).τα ελατήρια που παραμορφώνονται με επιμήκυνση συμπίεση περικλείουν δυναμική ενέργεια που ελευθερώνεται όταν αυτά επανέλθουν στην αρχική τους κατάσταση. Το νερό του υδροηλεκτρικού φράγματος έχει αποθηκευμένη δυναμική ενέργεια. 2.3 ΠΗΓΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ Οι αποθήκες ενέργειας ονομάζονται Πηγές Ενέργειας και διακρίνονται σε αυτογενείς (πυρήνες ατόμων, Ήλιος, γαιάνθρακες ή πετρέλαιο) και τεχνητές (ταμιευτήρες, ηλεκτρικοί συσσωρευτές). Επίσης διακρίνονται σε πρωτογενείς πηγές που περιλαμβάνουν τη δυναμική ενεργεία των πυρήνων και δευτερογενείς που είναι όλες οι άλλες μορφές πηγές ενεργείας. Όσον αφορά όμως τα αποθέματα ενέργειας (ενεργειακό δυναμικό), οι πηγές ενέργειας διακρίνονται σε συμβατικές λη μη ανανεώσιμες πηγές ενεργείας και ανανεώσιμες πηγές ενέργειας. Οι αυτογενείς ή πρωταρχικές πηγές ενέργειας είναι αποθηκευμένες ή υπάρχουν στη φύση. Ο Ήλιος είναι η πρωταρχική και η βασική πηγή ενέργειας της γης. Η ενέργεια του είναι αποθηκευμένη και σε άλλες πρωταρχικές πηγές, όπως στο κάρβουνο, στο πετρέλαιο, στο φυσικό αέριο στη βιομάζα και προκαλεί τον υδρολογικό κύκλο και την ενέργεια του ανέμου. Άλλες πρωταρχικές πηγές ενέργειας που υπάρχουν στη γη είναι η πυρηνική ενέργεια των ραδιενεργών στοιχείων, η θερμική ενέργεια που είναι αποθηκευμένη στο εσωτερικό της γης και βεβαία η 8

9 δυναμική ενέργεια. Για να είναι χρήσιμη μια πηγή ενέργειας είναι αναγκαίες ορισμένες προϋποθέσεις: Η ενέργεια αυτή να είναι άφθονη και η πρόσβαση στην ενεργειακή πηγή εύκολη. Να μετατρέπεται χωρίς δυσκολία σε μορφή που μπορεί να χρησιμοποιηθεί από τα σύγχρονα μηχανήματα. Να μεταφέρεται εύκολα Να αποθηκεύεται εύκολα Μη ανανεώσιμες πηγές Αποκαλούνται έτσι γιατί δεν είναι δυνατό να ανανεώσουν σε εύλογο, για το άνθρωπο, χρονικό διάστημα την αποθηκευμένη τους ενέργεια. Η διαδικασίες σχηματισμού τους διήρκεσε εκατομμύρια χρονιά. Οι μη ανανεώσιμες πηγές ενεργείας περιλαμβάνουν: Τα στερεά καύσιμα των γαιανθράκων, όπως λιγνίτη, ανθρακίτη, τύρφη Τα υγρά καύσιμα που παίρνουν με κατεργασία, όπως μαζούτ, πετρέλαιο, βενζίνη, κηροζίνη κλπ Τα αέρια καύσιμα όπως το φυσικό αέριο, υγραέριο κλπ. Και Την πυρηνική ενέργεια που παίρνουμε από τη σχάση ραδιενεργών υλικών. Οι μη ανανεώσιμες πηγές ενέργειας είναι αυτές που χρησιμοποιούνται κυρίως τα τελευταία χρονιά και που έχουν οδηγήσει σε ενεργειακές κρίσεις, άλλα και στη δημιουργία σειράς προβλημάτων, με αποτέλεσμα την επιβάρυνση του περιβάλλοντος. Ανανεώσιμες πηγές Ως ανανεώσιμες χαρακτηρίζονται οι πηγές που θα συνεχίζουν να μας παρέχουν ενέργεια σε βαθμό χρόνου. Είναι οι πηγές ενέργειας που τροφοδοτούνται συνεχώς με ενέργεια από τον ήλιο, όπως: 9

10 Ο ίδιος ο Ήλιος (ηλιακή ενέργεια) Ο άνεμος (αιολική ενέργεια) Οι υδατοπτώσεις (υδροηλεκτρική ενέργεια) Η ενέργεια των κυμάτων, ρευμάτων, ωκεανών, καθώς και Η ενέργεια βιομάζας Στις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας ανήκει και η γεωθερμική ενέργεια που προέρχεται από εσωτερικό της γης και σχετίζεται με την ηφαιστειότητα και τις ειδικότερες γεωλογικές και γεωτεκτονικές συνθήκες της κάθε περιοχής. Η χρήση των ανανεώσιμων ή εναλλακτικών πηγών ενέργειας είναι ακόμη πολύ περιορισμένη σε παγκόσμια κλίμακα, εξυπηρετεί όμως το στόχο της προστασίας του περιβάλλοντος, γιατί είναι καθαρές και φιλικές προς το περιβάλλον. Εικόνα 1: Ανανεώσιμες και μη ανανεώσιμες πηγές ενέργειας. 10

11 3. ΑΡΧΕΣ ΒΙΟΚΛΙΜΑΤΙΚΟΥ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ 3.1. Βιοκλιματικός σχεδιασμός Η βιοκλιματική αρχιτεκτονική αφορά στο σχεδιασμό κτιρίων και χώρων (εσωτερικών και εξωτερικών υπαίθριων) με βάση το τοπικό κλίμα, με σκοπό την εξασφάλιση συνθηκών θερμικής και οπτικής άνεσης, αξιοποιώντας την ηλιακή ενέργεια και άλλες περιβαλλοντικές πηγές άλλα και τα φυσικά φαινόμενα του κλίματος. Βασικά στοιχειά του βιοκλιματικού σχεδιασμού αποτελούν τα παθητικά συστήματα που ενσωματώνονται στα κτίρια με στόχο την αξιοποίηση των περιβαλλοντικών πηγών για θέρμανση, ψύξη και φωτισμό των κτιρίων. Ο βιοκλιματικός σχεδιασμός αν και είναι ενσωματωμένος στην αρχιτεκτονική που χαρακτηρίζει κάθε τόπο σε ολόκληρη τη γη θεωρείται από πολλούς μια νέα <<θεώρηση>> στην αρχιτεκτονική και σχεδιάζεται με την οικολογία περισσότερο, παρά με την ενεργεία και την εξοικονόμηση που δύναται να επιφέρει. Παρά ταύτα, η βιοκλιματική αρχιτεκτονική έχει αποτελέσει τις τελευταίες δεκαετίες βασική προσέγγιση στην κατασκευή κτιρίων παγκοσμίως, ενώ στα περισσότερα κράτη πλέον αποτελεί βασικό κριτήριο σχεδιασμού μικρών και μεγάλων κτιρίων το οποίο λαμβάνεται υπόψη από όλους τους μελετητές αρχιτέκτονες και μηχανικούς. Κι αυτό, λόγω των χαμηλότερων απαιτήσεων ενεργείας για θέρμανση, τον δροσισμό και τον φωτισμό των κτιρίων που προκύπτουν από την πρακτική της βιοκλιματικής αρχιτεκτονικής και πολλαπλά οφέλη που την συνεπάγουν: ενεργειακά (εξοικονόμηση και θερμική οπτική άνεση), οικονομικά (μείωση κόστους ηλεκτρομηχανολογικών εγκαταστάσεων), περιβαλλοντικά (μείωση ρύπων) και κοινωνικά. Η εξοικονόμηση ενέργειας με το βιοκλιματικό σχεδιασμό ποικίλει ανάλογα με τον τύπο του κτηρίου, το κλίμα της περιοχής και από τις επί μέρους τεχνολογίες που χρησιμοποιούνται. Σε κατοικίες της Ελλάδας έχει καταγραφεί εξοικονόμηση ενέργειας της τάξης του 15-40% για θέρμανση και ολική κάλυψη των αναγκών ψύξης των κτηρίων σε σχέση με συμβατικά κτήρια καλής κατασκευής της ίδιας ηλικίας. Σε σχέση με παλαιότερα κτήρια, η εξοικονόμηση ενέργειας είναι πολύ μεγαλύτερη. Η εφαρμογή του βιοκλιματικού σχεδιασμού σε 11

12 νέα κτήρια δεν αυξάνει το κατασκευαστικό κόστος, εφ όσον εφαρμόζονται απλά συστήματα και τεχνολογίες. Κατά την εφαρμογή ειδικών τεχνολογιών μια αύξηση του κατασκευαστικού κόστους ενός κτηρίου κατά 10-15% θεωρείται λογική. Για επεμβάσεις σε υφιστάμενα κτίρια υπάρχει πάντα επί πλέον κόστος, μέρος του οποίου όμως μπορεί να ενταχθεί στο συνολικό κόστος ανακαίνισης ή ανακατασκευής ενός κτηρίου. 3.2 Ενεργειακό όφελος. Ειδικότερα, το ενεργειακό όφελος που προκύπτει από την εφαρμογή του βιοκλιματικού σχεδιασμού αποδίδεται με τους παρακάτω τρόπους: Εξοικονόμηση ενέργειας από την σημαντική μείωση απωλειών λόγω της βελτιωμένης προστασίας του κελύφους και συμπεριφοράς των δομικών στοιχείων. Παράγωγη θερμικής ενέργειας (θερμότητα) μέσω των ηλιακών συστημάτων αμέσου ή εμμέσου κέρδους με συμβολή στις θερμικές ανάγκες των χώρων προσάρτησης και μερική κάλυψη των απαιτήσεων θέρμανσης του κτιρίου. Δημιουργία συνθηκών θερμικής άνεσης και μείωση των απαιτήσεων όσον αφορά στη ρύθμιση θερμοστάτη (σε χαμηλότερες θερμοκρασίες τον χειμώνα και υψηλότερες το καλοκαίρι). Διατήρηση της θερμοκρασίας εσωτερικού αέρα σε επίπεδα υψηλό τον χειμώνα (και αντίστοιχα χαμηλά το καλοκαίρι), με αποτέλεσμα την μείωση του φορτιού για την κάλυψη των ενεργειακών απαιτήσεων από τα επικουρικά συστήματα κατά την χρήση του κτιρίου. 12

13 3.3 Η αξιοποίηση της ηλιακής ενέργειας και των περιβαλλοντικών πηγών. Η αξιοποίηση της ηλιακής ενέργειας και τν περιβαλλοντικών πηγών, γενικότερα, όπως προκύπτει από το βιοκλιματικό σχεδιασμό, επιτυγχάνεται στα πλαίσια της συνολικής θερμικής λειτουργιάς του κτιρίου και της σχέσης κτιρίου περιβάλλοντος. Η δε θερμική λειτουργιά ενός κτιρίου αποτελεί μια δυναμική κατάσταση, η όποια: Εξαρτάται από τις τοπικές κλιματικές και περιβαλλοντικές παραμέτρους (την ηλιοφάνεια, τη θερμοκρασία εξωτερικού αέρα, τη σχετική υγρασία, τον άνεμο, τη βλάστηση, το σκιασμό από άλλα κτίρια), άλλα και τις συνθήκες χρήσης του κτιρίου (κατοικία, γραφεία, νοσοκομεία κλπ.). Βασίζεται στην αντίστοιχη ενεργειακή συμπεριφορά των δομικών του στοιχείων και (κατ επεκταση) των ενσωματωμένων παθητικών ηλιακών συστημάτων, άλλα και το ενεργειακό προφίλ που προκύπτει από την λειτουργιά του κτιρίου. Η απόδοση του βιοκλιματικού σχεδιασμού εξαρτάται από πολλές παραμέτρους, γεγονός που τον καθιστά ευαίσθητο σε εξωγενείς και μη- τεχνικούς παράγοντες. Για τον λόγο αυτό, βασικά κριτήρια για την εφαρμογή του βιοκλιματικού σχεδιασμού πρέπει να είναι: Η απλότητα χρήσης των εφαρμογών και η αποφυγή πολύπλοκων παθητικών συστημάτων και τεχνικών. Η μικρή συμβολή του χρηστή του κτιρίου στη λειτουργιά των συστημάτων. Η χρήση ευρέως εφαρμοσμένων συστημάτων. Η χρήση τεχνικό οικονομικά αποδοτικών ενεργειακών τεχνολογιών. Ο βαθμός στον οποίο ο βιοκλιματικός σχεδιασμός σήμερα αξιοποιεί το τοπικό κλίμα ποικίλει, γεγονός που παρέχει μια ευελιξία ως προς τους τρόπους αρχιτεκτονικής έκφρασης και δυνατοτήτων εφαρμογής μέσα από πολύ απλές τεχνικές και επεμβάσεις έως και 13

14 πολύπλοκα παθητικά ηλιακά συστήματα. Είναι δε ενσωματωμένος στην αρχιτεκτονική των περισσότερων διακεκριμένων αρχιτεκτόνων και μελετητών διεθνώς με έργα παραδείγματα (ή και πειραματισμούς) που αποτελούν πρότυπες εφαρμογές βιοκλιματικής αρχιτεκτονικής από τις όποιες όχι μόνον μαθαίνουμε σήμερα, άλλα και αποδεικνύουν τα πολλαπλά οφέλη που προκύπτουν από την συμβίωση με το περιβάλλον λαό το κλίμα. 3.4 Βιοκλιματική αρχιτεκτονική και τι περιλαμβάνει ο βιοκλιματικός σχεδιασμός. Η βιοκλιματική αρχιτεκτονική αφορά στο σχεδιασμό κτηρίων και χώρων (εσωτερικών και εξωτερικών - υπαίθριων) με βάση το τοπικό κλίμα, με σκοπό την εξασφάλιση συνθηκών θερμικής και οπτικής άνεσης, αξιοποιώντας την ηλιακή ενέργεια και άλλες περιβαλλοντικές πηγές αλλά και τα φυσικά φαινόμενα του κλίματος. Βασικά στοιχεία του βιοκλιματικού σχεδιασμού αποτελούν τα παθητικά συστήματα που ενσωματώνονται στα κτήρια με στόχο την αξιοποίηση των περιβαλλοντικών πηγών (πχ: ήλιο, αέρα - άνεμο, βλάστηση, νερό, έδαφος, ουρανό), για θέρμανση, ψύξη και φωτισμό των κτηρίων. Ο βιοκλιματικός σχεδιασμός εξαρτάται από το τοπικό κλίμα και βασίζεται στις παρακάτω αρχές: Θερμική προστασία των κτηρίων τόσο το χειμώνα, όσο και το καλοκαίρι με τη χρήση κατάλληλων τεχνικών που εφαρμόζονται στο εξωτερικό κέλυφος των κτηρίων, ιδιαίτερα με την κατάλληλη θερμομόνωση και αεροστεγάνωση του κτηρίου και των ανοιγμάτων του. Αξιοποίηση της ηλιακής ενέργειας για τη θέρμανση των κτηρίων τη χειμερινή περίοδο και για φυσικό φωτισμό όλο το χρόνο. Αυτό επιτυγχάνεται με τον προσανατολισμό των χώρων και ιδιαίτερα των ανοιγμάτων (ο νότιος προσανατολισμός είναι ο καταλληλότερος) και τη διαρρύθμιση των εσωτερικών χώρων ανάλογα με τις θερμικές τους ανάγκες και με τα παθητικά 14

15 ηλιακά συστήματα που συλλέγουν την ηλιακή ακτινοβολία και αποτελούν «φυσικά» συστήματα θέρμανσης, αλλά και φωτισμού. Προστασία των κτηρίων από τον καλοκαιρινό ήλιο, κυρίως μέσω της σκίασης, αλλά και της κατάλληλης κατασκευής του κελύφους. Απομάκρυνση της θερμότητας που το καλοκαίρι συσσωρεύετε μέσα στο κτήριο με φυσικό τρόπο προς το εξωτερικό περιβάλλον με συστήματα και τεχνικές παθητικού δροσισμού, όπως ο φυσικός αερισμός, κυρίως, κατά τις νυχτερινές ώρες. Βελτίωση - ρύθμιση των περιβαλλοντικών συνθηκών μέσα στους χώρους έτσι ώστε οι άνθρωποι να νιώθουν άνετα και ευχάριστα. Εξασφάλιση επαρκούς ηλιασμού και ελέγχου της ηλιακής ακτινοβολίας για φυσικό φωτισμό των κτηρίων, ο οποίος θα πρέπει να εξασφαλίζει επάρκεια και ομαλή κατανομή του φωτός μέσα στους χώρους. Βελτίωση του κλίματος έξω και γύρω από τα κτήρια, με το βιοκλιματικό σχεδιασμό των χώρων γύρω και έξω από τα κτήρια και εν γένει, του δομημένου περιβάλλοντος, ακολουθώντας όλες τις παραπάνω αρχές. Ο βιοκλιματικός σχεδιασμός ενός κτηρίου συνεπάγεται τη συνύπαρξη και συνδυασμένη λειτουργία όλων των συστημάτων, ώστε να συνδυάζουν θερμικά και οπτικά οφέλη καθ όλη τη διάρκεια του έτους. Σημεία που θα πρέπει να συγκρατήσουμε: Τα κτήρια είναι σημαντικοί καταναλωτές ενέργειας και συνεισφέρουν σε μεγάλο βαθμό στο φαινόμενο του θερμοκηπίου και την κλιματική αλλαγή, προκαλώντας σοβαρή περιβαλλοντική επιβάρυνση. Ζώντας μέσα στα κτήρια, μπορούμε να κάνουμε τη ζωή μας πιο άνετη, να προστατεύσουμε το περιβάλλον και την υγεία μας και να βελτιώσουμε την ποιότητα διαβίωσής μας. Μπορούμε λοιπόν να τα χρησιμοποιούμε ορθολογικά για το σκοπό αυτό. Η ενέργεια που καταναλώνουμε στα κτήρια κοστίζει. Αξίζει να αναρωτηθούμε για το ποιος πληρώνει αυτή την κατανάλωση και 15

16 για ποιο σκοπό. Όλοι επηρεάζουμε την ενεργειακή συμπεριφορά των κτηρίων στα οποία διαβιούμε. Εφόσον γνωρίζουμε για το σωστό σχεδιασμό, τα υλικά και τη χρήση των τεχνολογιών μπορούμε να εφαρμόσουμε ότι είναι εφικτό σε κάθε περίπτωση. Κάθε ενέργεια, ακόμα και η πιο απλή, μπορεί να έχει ενεργειακό όφελος για το κτήριο μας. Ο ήλιος θερμαίνει και τα κτήρια. Μπορούμε να αξιοποιήσουμε τη γνώση αυτή μετά παθητικά ηλιακά συστήματα και το βιοκλιματικό σχεδιασμό. Προστατεύουμε τα κτήρια από το κρύο και τη ζέστη με την κατάλληλη μόνωση. Όπως προστατευόμαστε από τον ήλιο το καλοκαίρι, μπορούμε και να προστατεύσουμε τα κτήρια μας. Ο φυσικός δροσισμός, σε σχέση με τα κλιματιστικά (air condition), δεν έχει μόνο ενεργειακά, οικονομικά και περιβαλλοντικά οφέλη, αλλά αποτελεί και μια διαφορετική προσέγγιση με στόχο την ανθρώπινη άνεση και ευεξία. Μπορούμε να αξιοποιούμε τις φυσικές πηγές, μειώνοντας παράλληλα τα εσωτερικά φορτία των κτηρίων. Μπορούμε να αξιοποιήσουμε το φυσικό φως του ήλιου αλλά πρέπει να κατανοούμε και να αντιμετωπίζουμε το φαινόμενο της θάμβωσης. Τα κτήρια θα πρέπει να λειτουργούν ορθολογικά για να εξασφαλίζεται η απόδοση των παθητικών συστημάτων και των τεχνικών εξοικονόμησης ενέργειας. Να μην ξεχνάμε να ανοίγουμε και να κλείνουμε παράθυρα και τα στόρια όποτε πρέπει. Δεν πρέπει να ξεχνάμε ότι η κατανάλωση ενέργειας προκαλεί περιβαλλοντική υποβάθμιση. Αντίθετα, τα βιοκλιματικά και χαμηλής ενεργειακής κατανάλωσης κτήρια βελτιώνουν την ποιότητα ζωής των ανθρώπων μέσα σε αυτά. 16

17 4. ΒΙΟΚΛΙΜΑΤΙΚΟ ΣΠΙΤΙ Βιοκλιματικό σπίτι είναι σπίτι ενεργειακής απόδοσης, δηλαδή καταναλώνει τη λιγότερη δυνατή ενέργεια για να θερμανθεί και να δροσιστεί. Τούτο δεν επιτυγχάνεται με την αρχιτεκτονική του, αλλά με τα υλικά που θα χρησιμοποιηθούν εξωτερικά και εσωτερικά της τοιχοποιίας, ώστε η ίδια η τοιχοποιία να προστατεύεται προτού η εξωτερική θερμοκρασία αγγίξει την τοιχοποιία και αυτή με τη σειρά της μεταφέρει την εξωτερική θερμοκρασία εντός του κτιρίου. Υπάρχει η αντίληψη ότι ένα βιοκλιματικό σπίτι κοστίζει περισσότερο από ένα σπίτι συμβατικής κατασκευής (μπετόν-τούβλο). Αυτή η αντίληψη είναι λανθασμένη, διότι το μόνο που διαφέρει ουσιαστικά είναι η φιλοσοφία της κατασκευής και η μέθοδος της δόμησης. Η βιοκλιματική κατασκευή με τη χρήση μονωμένων καλουπιών, επιτρέπει ταχύτητα κατασκευής, καμία απώλεια σε υλικά, καμία καθυστέρηση σε τελειώματα, καθώς παρέχει και τη δυνατότητα στους υπεργολάβους, υδραυλικούς και ηλεκτρολόγους, να κάνουν την εγκατάσταση τους με τόση ευκολία σε 2 ημέρες το πολύ. 4.1 Πλεονεκτήματα-Μειονεκτήματα Αντισεισμική προστασία - Ασφάλεια για τον πελάτη Η επιλογή ελαφρών προφίλ χάλυβα αποτελεί ιδανική λύση για την κατασκευή κατοικιών σε περιοχές με έντονη σεισμική δραστηριότητα όπως η Ελλάδα. Το χαμηλό βάρος της κατασκευής εξασφαλίζει την άριστη συμπεριφορά του κτιρίου σε περίπτωση σεισμού και προσφέρει υψηλή ασφάλεια σε όσους κατοικούν σε αυτό. Με τη χρήση χιλιάδων αυτοδιάτρητων βιδών και κατάλληλων αγκυρίων επιτυγχάνεται άριστη σύνδεση μεταξύ των προφίλ. Υψηλή ηχομόνωση - θερμομόνωση πυροπροστασία Η χρήση προηγμένων δομικών υλικών εξασφαλίζει τις καλύτερες συνθήκες διαβίωσης. Με το Σύστημα Εξωτερικής Θερμομόνωσης και τις τοιχοποιίες ξηράς δόμησης παρέχουμε στην κατασκευή υψηλούς συντελεστές 2 ηχομόνωσης και θερμομόνωσης, που ξεπερνούν κατά πολύ αυτούς της συμβατικής κατασκευής. Ενδεικτικά αναφέρονται οι πιο κάτω τιμές: 17

18 Ηχομόνωση > 57dB Συντελεστής Θερμοδιαπερατότητας U<0,2W/(m2K) Σημαντικό στοιχείο αποτελεί το γεγονός ότι οι πιο πάνω τιμές επιτυγχάνονται με ένα συνολικό πάχος στις τοιχοποιίες που δεν ξεπερνά αυτό της συμβατικής κατασκευής, αντιθέτως σε ορισμένες περιπτώσεις είναι μικρότερο σε σχέση με τη συμβατική κατασκευή. Χαμηλό κόστος κατασκευής Ο πελάτης απολαμβάνει ένα σύνολο πλεονεκτημάτων χωρίς να επιβαρύνεται στο κόστος σε σχέση με τη συμβατική κατασκευή. Κατά μέσο όρο, για μια τυπική κατοικία επιτυγχάνεται μείωση του κόστους κατά 20%-25% σε σχέση με μια συμβατική κατασκευή. Ταχύτητα ανέγερσης της κατασκευής Η ταχύτητα ανέγερσης της οικοδομής αποτελεί εντυπωσιακό στοιχείο του συστήματος. Χρησιμοποιώντας μεθόδους ξηράς δόμησης αποφεύγουμε τυχόν καθυστερήσεις που οφείλονται στην ανάγκη "στεγνώματος" των παραδοσιακών υλικών. Με τη χρήση λεπτομερέστατων σχεδίων εφαρμογής και με δεδομένο ότι όλα τα προφίλ έχουν παραχθεί στις ακριβείς διαστάσεις, μειώνουμε δραστικά το χρόνο παραμονής στο εργοτάξιο, με αποτέλεσμα οι δυσμενείς καιρικές συνθήκες να επηρεάζουν ελάχιστα το χρόνο αποπεράτωσης της κατασκευής. Ελευθερία στον αρχιτεκτονικό σχεδιασμό Η χρήση του χάλυβα σαν κύριο δομικό υλικό δίνει στους αρχιτέκτονες την ελευθερία να σχεδιάσουν ενιαίους χώρους αρκετών τετραγωνικών μέτρων χωρίς την ύπαρξη υποστυλωμάτων, πράγμα που με άλλες μεθόδους κατασκευής θα ήταν αδύνατο. Βασικό χαρακτηριστικό του συστήματος αποτελεί το γεγονός ότι οι κύριες δοκοί ενσωματώνονται στις τοιχοποιίες δίνοντας έτσι ένα υψηλό αισθητικό αποτέλεσμα στους εσωτερικούς χώρους των κτιρίων. 18

19 Αντοχή στο χρόνο - Προστασία από αντίξοες καιρικές συνθήκες Το σύστημα δόμησης αποτελείται από προηγμένα υλικά, τα οποία συνδυάζονται μεταξύ τους με τον καλύτερο τρόπο έτσι ώστε να εξασφαλίζουμε την αντοχή τους στο χρόνο. Όλα τα χαλύβδινα μέρη της κατασκευής έχουν εγγυημένη αντοχή απέναντι στη σκουριά με τη χρήση θερμού γαλβανίσματος. Τα υλικά επένδυσης όπως η γυψοσανίδα και η ινοσανίδα OSB διαθέτουν 3 συγκεκριμένες ιδιότητες σύμφωνα με ευρωπαϊκά πρότυπα και συνοδεύονται με τις ανάλογες πιστοποιήσεις. Η χρήση ετοίμων κονιαμάτων στις εξωτερικές όψεις των κτιρίων αποτελεί την καλύτερη προστασία απέναντι στις καιρικές συνθήκες. Σε αντίθεση με τον παραδοσιακό τρόπο, η χρήση "έτοιμου" σοβά εξασφαλίζει την ομοιογένεια στη σύνθεση του υλικού, που καθορίζεται από το εργοστάσιο παραγωγής ενώ η παρουσία πρόσμικτων ουσιών παρέχει ελαστικότητα και αντοχή σε δύσκολες συνθήκες. Λύση για δύσκολες εφαρμογές (προσθήκες ορόφων κλπ.) - δυνατότητα προκατασκευής Για τις περιπτώσεις προσθήκης καθ' ύψος σε υφιστάμενα κτίρια το σύστημα SCS λόγω του χαμηλού βάρους του αποτελεί ιδανική λύση. Ειδικά σε κτίρια που μελετήθηκαν και κτίσθηκαν προ του 1985 (με βάση τον παλαιό αντισεισμικό κανονισμό) αποτελεί μονόδρομο η χρήση ενός ελαφρού συστήματος δόμησης. Επιπλέον παρέχεται η δυνατότητα προκατασκευής των μεταλλικών στοιχείων σε περιπτώσεις όπου η επί τόπου συναρμολόγηση είναι δύσκολη λόγω της μορφής και της θέσης του υφιστάμενου κτιρίου. Δυνατότητες μελλοντικής επέκτασης - νέας διαρρύθμισης Το σύστημα δόμησης με ελαφριά προφίλ χάλυβα αποτελεί μια λύση που προσαρμόζεται στις μελλοντικές ανάγκες των ιδιοκτητών. Οι μη φέρουσες τοιχοποιίες ξηράς δόμησης μπορούν εύκολα να μετακινηθούν σε σύντομο χρόνο, με χαμηλό κόστος, προκαλώντας ελάχιστες ζημιές στο χώρο γεγονός που είναι αδύνατο με τη συμβατική μέθοδο. Το ίδιο ισχύει για περιπτώσεις μελλοντικής επέκτασης, όπου εξασφαλίζεται η άψογη εφαρμογή του "παλαιού" με το "νέο". 19

20 Απόλυτη εφαρμογή των υλικών Η συναρμολόγηση αρχικά του μεταλλικού φορέα και στη συνέχεια των υλικών επένδυσης εξασφαλίζει την απόλυτη εφαρμογή των αρχιτεκτονικών σχεδίων με αποκλίσεις μόλις κάποιων χιλιοστών και παρέχει οριζόντιες και κατακόρυφες επιφάνειες απόλυτα "γωνιασμένες" μεταξύ τους. Με τον τρόπο αυτό, οι τελικές εσωτερικές και εξωτερικές επιφάνειες διαθέτουν άψογο φινίρισμα δίνοντας υψηλό αισθητικό αποτέλεσμα στους χώρους. Φιλικό προς το περιβάλλον Το συγκεκριμένο σύστημα δόμησης είναι απόλυτα φιλικό προς το περιβάλλον γιατί: Χρησιμοποιεί το χάλυβα που είναι 100% ανακυκλώσιμο υλικό Χρησιμοποιεί προηγμένα δομικά υλικά για την παραγωγή των οποίων απαιτείται λιγότερη ενέργεια σε σχέση με ένα συμβατικό σπίτι. Ως μειονέκτημα θα μπορούσε να καταλογίσει κανείς στα φωτοβολταϊκά συστήματα το κόστος τους, το οποίο, παρά τις τεχνολογικές εξελίξεις παραμένει ακόμη αρκετά υψηλό. Μια γενική ενδεικτική τιμή είναι 4000 ευρώ ανά εγκατεστημένο κιλοβάτ (kw) ηλεκτρικής ισχύος. Λαμβάνοντας υπόψη ότι μια τυπική οικιακή κατανάλωση απαιτεί από 1,5 έως 3,5 κιλοβάτ, το κόστος της εγκατάστασης δεν είναι αμελητέο. Το ποσό αυτό, ωστόσο, μπορεί να αποσβεστεί σε περίπου 5-6 χρόνια και το Φ/Β σύστημα θα συνεχίσει να παράγει δωρεάν ενέργεια για τουλάχιστον άλλα 25 χρόνια.4 Ωστόσο, τα πλεονεκτήματα είναι πολλά, και το ευρύ κοινό έχει αρχίσει να στρέφεται όλο και πιο πολύ στις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας και στα φωτοβολταϊκά ειδικότερα, για την κάλυψη ή την συμπλήρωση των ενεργειακών του αναγκών. με τα παραδοσιακά υλικά Συμβάλλει στην εξοικονόμηση ενέργειας και πόρων λόγω του χαμηλού του βάρους και της ταχύτητας ολοκλήρωσής του. 20

21 4.2 Τρόποι βελτίωσης της ενεργειακής απόδοσης ενός σπιτιού. Για τη βελτίωση της ενεργειακής απόδοσης ενός κτηρίου υπάρχουν τρεις κατηγορίες επεμβάσεων: Μεγάλες επεμβάσεις-ανακατασκευές που μπορούν να γίνουν σε περίπτωση συνολικής ανακαίνισης. Αυτές μπορεί να είναι η αντικατάσταση των παραθύρων και των κουφωμάτων, η προσθήκη θερμομονωτικών υλικών, η προσθήκη παθητικών συστημάτων εξωτερικά του κτηρίου ή η μετατροπή δομικών στοιχείων σε παθητικά (πχ: μετατροπή ενός απλού τοίχου σε ηλιακό), η προσθήκη εξωτερικών συστημάτων σκίασης (σταθερών ή κινητών), κ.ο.κ. Μικρές επεμβάσεις χαμηλού κόστους, όπως κλείσιμο χαραμάδων, προσθήκη εσωτερικών κινητών σκιάστρων (πχ: βενετικά στόρια), εγκατάσταση ανεμιστήρων οροφής, χρήση βλάστησης για σκίαση, αντικατάσταση λαμπτήρων πυρακτώσεως με χαμηλής ενεργειακής κατανάλωσης κ.ά. Επεμβάσεις μη τεχνικές, σωστή λειτουργία του κτηρίου και των συστημάτων του, όπως σωστή χρήση των παραθύρων (ηλιασμός το χειμώνα, σκίαση και νυχτερινός αερισμός το καλοκαίρι), ορθολογική χρήση των συσκευών ώστε να μην επιβαρύνεται το κτήριο θερμικά (π.χ. αποφεύγουμε να μαγειρεύουμε την ώρα που έχει πολλή ζέστη). 4.3 Βασικοί στόχοι του σχεδιασμού κτιρίων για έλεγχο και προστασία από το κλίμα. Οι βασικοί στόχοι του σχεδιασμού κτιρίων για έλεγχο και προστασία από το κλίμα αφορούν στην: Προστασία από τη βροχή, χιόνι, κτλ Προφύλαξη από τους δυνατούς ανέμους Έλεγχος του αερισμού 21

22 Μόνωση για την μείωση των απωλειών θερμότητας Αποβολή της εσωτερικά παραγόμενης υγρασίας Έλεγχος της διείσδυσης της ηλιακής ακτινοβολίας Θερμική μάζα για την παροχή θερμικής σταθερότητας Μεγιστοποίηση του παρεχόμενου φυσικού φωτισμού 4.4 Κλιματικές παράμετροι Οι κλιματικές παράμετροι που επηρεάζουν κύρια την ενεργειακή συμπεριφορά κτιρίων είναι: Η θερμοκρασία Η ηλιακή ακτινοβολία Η ατμοσφαιρική υγρασία Η ταχύτητα και η κατεύθυνση του ανέμου Ατμοσφαιρική θερμοκρασία Πιθανότατα η ατμοσφαιρική θερμοκρασία αποτελείτο κλιματικό μέγεθος με τη μεγαλύτερη επιρροή στην ενεργειακή συμπεριφορά των κτιρίων. Η εξωτερική θερμοκρασία καθορίζει: Τις θερμικές απώλειες μέσω του κελύφους των κτιρίων, Τις θερμικές απώλειες λόγω αερισμού. Η εξωτερική θερμοκρασία επηρεάζει και την απόδοση διάφορων μηχανολογικών συστημάτων: Η απόδοση των αντλιών θερμότητας αέρα που εξαρτάται από τη θερμοκρασία απόρριψης (θερινή λειτουργία) ή άντλησης (χειμερινή λειτουργία) της θερμότητας από το ατμοσφαιρικό περιβάλλον. 22

23 Η συμπεριφορά μιας σειράς άλλων συσκευών (θερμικοί ηλιακοί συλλέκτες, φωτοβολταϊκά στοιχεία, καπνοδόχοι, κτλ.) σχετίζεται με τις θερμικές τους απώλειες προς το ατμοσφαιρικό περιβάλλον. Ηλιακή Ακτινοβολία Η συνεισφορά της ηλιακής ακτινοβολίας είναι εξίσου σημαντική με αυτής της θερμοκρασίας στο ενεργειακό ισοζύγιο των κτιρίων. Ιδιαίτερα σε κλίματα όπως το ελληνικό, όπου η έκταση και η ένταση της ηλιακής ακτινοβολίας είναι υψηλές η επίδραση στα κτίρια είναι σημαντική. Ασφαλώς, το μέγεθος των διαφανών στοιχείων του κελύφους των κτιρίων καθορίζει τη σημαντικότητα της ακτινοβολίας στην ενεργειακή συμπεριφορά τους, ωστόσο και στα αδιαφανή στοιχεία (ιδιαίτερα στα επίπεδα δώματα) η συμμετοχή στο θερμικό τους ισοζύγιο είναι υψηλή. Τέλος, η ένταση της ηλιακής ακτινοβολίας είναι καθοριστική στην απόδοση παθητικών (τοίχοι μάζας, προσαρτημένα θερμοκήπια, κτλ.) ή ενεργητικών (θερμικοί ηλιακοί συλλέκτες, φωτοβολταϊκά στοιχεία, κτλ.) ηλιακών συστημάτων. Ατμοσφαιρική υγρασία Το ποσό της υγρασίας στον αέρα επηρεάζει τις συνθήκες θερμικής άνεσης σε ένα χώρο και εξαρτάται άμεσα από την ατμοσφαιρική υγρασία. Η υγρασία απασχολεί ιδιαίτερα κατά τη θερινή περίοδο, αφού το αίσθημα δυσφορίας λόγω υψηλής υγρασίας είναι εντονότερο τότε, αλλά και επειδή τα συνήθη συστήματα δροσισμού μεταβάλλουν την υγρασία των εσωτερικών χώρων σε αντίθεση με τα κοινά συστήματα θέρμανσης που χρησιμοποιούνται στην Ελλάδα. Η ατμοσφαιρική υγρασία επηρεάζει και μερικά ειδικά μηχανολογικά συστήματα κλιματισμού όπως πύργους ψύξης ή εξατμιστικούς ψύκτες, καθώς περιορίζει τις δυνατότητες ψύξης με εξάτμιση. 23

24 Ταχύτητα ανέμου Η ταχύτητα ανέμου διαμορφώνει τις συνθήκες συναγωγής από το κέλυφος του κτιρίου, καθώς και το εύρος του ακούσιου αερισμού. Η κατεύθυνση του ανέμου καθορίζει τα μέρη του κτιρίου που εκτίθενται σε αυτόν. Φυσικά ο άνεμος επηρεάζει και τις θερμικές απώλειες με συναγωγή των μηχανολογικών συστημάτων που εκτίθενται σε αυτόν (θερμικοί ηλιακοί συλλέκτες, καπνοδόχοι, κτλ.). Λοιπές κλιματικές παράμετροι Η βροχόπτωση επηρεάζει άμεσα τους συντελεστές συναγωγής από το κέλυφος των κτιρίων αυξάνοντας τις θερμικές απώλειες από αυτό. Η χιονόπτωση αυξάνει τους συντελεστές ανακλαστικότητας διάφορων επιφανειών μεταβάλλοντας τα ποσά της άμεσης και ανακλώμενης ακτινοβολίας μικρού (ηλιακής) ή μεγάλου (θερμικής) μήκους κύματος στις επιφάνειες των κτιρίων. Επιπρόσθετα, σε επιφάνειες όπου συσσωρεύεται χιόνι(επίπεδα δώματα, τοιχοποιίες επί εδάφους) αυξάνεται η συνολική θερμική τους αντίσταση. Η νέφωση και η ατμοσφαιρική ρύπανση μειώνουν το συνολικό πόσο της άμεσης ηλιακής ακτινοβολίας. Η τελευταία συντελεί και στην αύξηση των ικανών ρυθμών εκούσιου αερισμού, ώστε να επιτευχθούν συνθήκες ικανοποιητικής ποιότητας αέρα στο εσωτερικό των κτιρίων. Η φωτεινότητα και η ορατότητα γενικά, καθορίζουν τα επίπεδα χρήσης του τεχνητού φωτισμού και επακόλουθα το μέγεθος των εσωτερικών θερμικών κερδών των κτιρίων. 4.5 Άνθρωποι και κλίμα Η εξομάλυνση των κλιματικών επιδράσεων στο εσωτερικό ενός κτιρίου πραγματοποιείται με τη χρήση ενεργοβόρων συστημάτων θέρμανσης και ψύξης. 24

25 Η χρήση συστημάτων θέρμανσης, ψύξης και αερισμού έχει ως σκοπό την κάλυψη των επιβαρύνσεων που δημιουργούνται από τις απαιτήσεις των ανθρώπων εντός των κτιρίων. Με τον τρόπο αυτό το κτίριο καθίσταται ένα σύνθετο ενεργειακό σύστημα. 4.6 Εσωτερικό περιβάλλον κτηρίων Το σύνολο μιας σειράς περιβαλλοντικών παραμέτρων ή στοιχείων (θερμοκρασία, υγρασία, ταχύτητα αέρα, σύνθεση αέρα κλπ), των εσωτερικών χώρων ενός κτηρίου, ονομάζεται εσώκλιμα. Ο ρόλος του κτηρίου είναι να προσφέρει το καλύτερο δυνατόν εσωτερικό περιβάλλον (εσώκλιμα) στους χρήστες του. Αυτό σημαίνει ότι οι εσωτερικοί χώροι πρέπει να εξασφαλίζουν τις απαιτούμενες συνθήκες θερμοκρασίας, υγρασίας, αερισμού, φωτισμού, χρωμάτων, ακουστικής και ποιότητας αέρα. Η επίτευξη των επιθυμητών τιμών για όλες αυτές τις παραμέτρους, επιτρέπει στο χρήστη του κτηρίου να ζει σε πλήρη θερμική, οπτική και ακουστική άνεση, μέσα σε ένα υγιεινό περιβάλλον. Είναι ευνόητο ότι όλες οι λειτουργίες που εξασφαλίζουν ένα ποιοτικό εσωτερικό περιβάλλον στο χρήστη του κτηρίου, θα πρέπει να επιτελούνται με τη μικρότερη δυνατή κατανάλωση ενέργειας και με τη χρήση τεχνικών, οι οποίες δεν επιβαρύνουν -άμεσα ή έμμεσα- το περιβάλλον. Τέλος, οι παράγοντες που επηρεάζουν το εσώκλιμα ενός χώρου είναι οι εξωτερικές συνθήκες (εξώκλιμα, θέση και μορφή του κτηρίου), το κέλυφος του κτηρίου (δομικά και αρχιτεκτονικά στοιχεία) και το περιεχόμενο και η χρήση του κτηρίου (παρουσία ζώντων οργανισμών, φωτισμός, συσκευές, έπιπλα, χρώματα κλπ). Με τον τρόπο αυτό το κτήριο καθίσταται ένα σύνθετο ενεργειακό σύστημα που απαιτεί: θερμική άνεση (θέρμανση-δροσισμό- αερισμό χώρων), ποιότητα αέρα (αερισμός χώρων), οπτική άνεση (φωτισμός), ακουστική άνεση. Και ως επιπλέων ενεργειακή επιβάρυνση έχουμε τη θέρμανση ζεστού νερού χρήσης και τις ενεργειακές καταναλώσεις λοιπών συσκευών. Όλα αυτά μας δίνουν μία συνολική ενεργειακή κατανάλωση κτηρίου. Θερμική Άνεση Είναι γνωστό ότι το ανθρώπινο σώμα πρέπει να διατηρεί μια βασική θερμοκρασία κοντά στους 370c. Ο άνθρωπος λειτουργεί 25

26 καλύτερα σε αυτή την θερμοκρασία και διαφοροποιήσεις, είτε προς τα κάτω, είτε προς τα πάνω μπορεί να είναι επιζήμιες. Το ίδιο ισχύει και για την θερμοκρασία στους χώρους των κατοικιών. Κάθε ένοικος επιθυμεί η κατοικία του, να είναι άνετη και να μπορεί να διατηρείται σε μια κατάλληλη θερμοκρασία. Ως θερμική άνεση ορίζονται οι συνθήκες στις οποίες ευρισκόμενο ένα άτομο δεν επιθυμεί καμία θερμική αλλαγή. Όπως είναι προφανές η κατάσταση στην οποία ένα άτομο αισθάνεται θερμικά άνετα έχει υποκειμενικό χαρακτήρα. Έτσι στον ίδιο χώρο είναι δυνατόν κάποιο άτομο να εκφράζει την ικανοποίηση του για τις θερμικές συνθήκες, ενώ κάποιο άλλο άτομο τη δυσαρέσκειά του. Η θερμική άνεση επιτυγχάνεται με φυσιολογικές και με τεχνητές λειτουργίες. Οι πρώτες είναι αυτές που κάνει ο ανθρώπινος οργανισμός ενώ στις τεχνητές λειτουργίες ανήκουν οι συνθήκες θερμικής άνεσης που επιτυγχάνονται με τη χρήση κυρίως θερμαντικών και κλιματιστικών συστημάτων. Οι παράμετροι που επηρεάζουν τις συνθήκες άνεσης μπορούν να ομαδοποιηθούν σε τρεις γενικές κατηγορίες: 1.Φυσικές παράμετροι Θερμοκρασία του αέρα [ 0C] Μέση θερμοκρασία ακτινοβολίας των εσωτερικών επιφανειών [ 0C] Η σχετική υγρασία του αέρα[pa] Η ταχύτητα του εσωτερικού αέρα[m/s] Χρώμα επιφανειών Οσμές Επίπεδα φωτισμού και θορύβου 2.Βιολογικές παράμετροι Το φύλο των χρηστών του χώρου Η ηλικία των χρηστών του χώρου Οι συνήθειες των χρηστών του χώρου 26

27 3.Εξωτερικές παράμετροι ƒ Το είδος των δραστηριοτήτων των χρηστών του χώρου[met] (1 met=58.15 W/m2) Τύπος του ρουχισμού των χρηστών του χώρου [clo] (1clo=0.155m2 0C/W) (Πηγή: Θερμική άνεση στα κτήρια. Νέα πρότυπα και βελτίωση θερμικής άνεσης στα κτήρια. Άγις Παπαδόπουλος 2006) Από τις παραπάνω παραμέτρους,οι πλέον σημαντικές είναι η θερμοκρασία του αέρα, η σχετική υγρασία, η ταχύτητα αέρα, η ατμοσφαιρική πίεση, ο ρουχισμός και το είδος των δραστηριοτήτων. Η θερμική άνεση επιτυγχάνεται με πολλούς διαφορετικούς συνδυασμούς αυτών των παραμέτρων. Η θετική ή αρνητική επίδραση μιας παραμέτρου στην θερμική άνεση μπορεί να ενισχυθεί ή να εξασθενίσει από την αλλαγή μιας άλλης παραμέτρου. Η θερμική ισορροπία του σώματος είναι μια δυναμική κατάσταση μεταξύ της παραγόμενης θερμότητας ( ως αποτέλεσμα του ανθρώπινου μεταβολισμού) και της θερμότητας που μεταδίδεται με μεταφορά, αγωγή, ακτινοβολία και εξάτμιση από ή προς το περιβάλλον. Το θερμικό ισοζύγιο ανάμεσα στο ανθρώπινο σώμα και το περιβάλλον ρυθμίζεται από την παρακάτω σχέση: QM= Qdif+ Qevap+Qresp+Qr+Qc Όπου QM= η θερμότητα που παράγεται μέσω του μεταβολισμού Qdif= η θερμότητα που διαχέεται μέσω του δέρματος Qevap= η θερμότητα που απάγεται χάρη στην εξάτμιση του ιδρώτα Qresp= η λανθάνουσα θερμότητα που απαιτείται για την εφίδρωση Qr= οι απώλειες θερμότητας με ακτινοβολία από την εξωτερική επιφάνεια ενός ντυμένου ατόμου προς το περιβάλλον Qc= μετάδοση θερμότητας με μεταφορά προς το περιβάλλον 27

28 Για να επιτευχθεί θερμική άνεση και να διατηρηθούν τα επιθυμητά επίπεδα ποιότητας αέρα, σε οποιοδήποτε περιβάλλον, απαιτείται συστηματικός αερισμός των χώρων. Τα συστήματα αερισμού εισάγουν τις απαραίτητες ποσότητες φρέσκου αέρα, ρυθμίζοντας ταυτόχρονα την ποιότητα, την θερμοκρασία και την υγρασία του. Η ποσότητα του εξωτερικού αέρα που απαιτείται για κάθε εσωτερικό χώρο καθορίζεται από εθνικούς κανονισμούς και εξαρτάται από την λειτουργία του χώρου. Η διανομή του αέρα στους χώρους πρέπει να αντιμετωπίζεται με προσοχή, αφού η ταχύτητα του αέρα επηρεάζει άμεσα την θερμική άνεση. (Πηγή: ΔΙΠΕ-Οικολογική Δόμηση 2000) Εκτός από τα παραπάνω σημαντικό ρόλο παίζει η σχέση που υπάρχει μεταξύ της ηλιακής ακτινοβολίας και των στοιχείων του κτηρίου. Ένα μέρος της ακτινοβολίας που προσπίπτει στα συμπαγή υλικά-στοιχεία του κελύφους ανακλάται και ένα μέρος απορροφάται, ανάλογα πάντα με το είδος του υλικού και το χρώμα του. Η εισερχόμενη ακτινοβολία απορροφάται από τους τοίχους, τα δάπεδα, τα έπιπλα και τα άλλα εσωτερικά στοιχεία του χώρου και μετατρέπεται σε θερμότητα.. Η θερμότητα αυτή είτε θα αποθηκευτεί, είτε θα επανεκπεμφθεί. Στην περίπτωση που τα στοιχεία του κτηρίου είναι διαφανή, η θερμική ακτινοβολία που εισέρχεται το κτήριο παγιδεύεται στον εσωτερικό χώρο και δημιουργείται το φαινόμενο του θερμοκηπίου. Όμως είναι αναγκαίο να υπάρχει ισορροπία μεταξύ της προσθήκης και της αφαίρεσης της θερμικής ενέργειας από το εξωτερικό περιβάλλον. Πρέπει να ρυθμίζεται η είσοδος της ηλιακής ακτινοβολίας και να ελέγχεται πάντα το επίπεδο θερμικών- απωλειών. Εικόνα 2: Παράγοντες που επηρεάζουν την θερμική άνεση (Πηγή: Υλικά-Κατοικία και Περιβάλλον, Πτυχιακή Μελέτη Βάκα Θεοδώρα, 2005) 28

29 Οι θερμικές απώλειες και η προέλευση τους: Θερμικές απώλειες προκαλούνται σε ένα κτήριο από τη μετάδοση της θερμότητας του αέρα ενός εσωτερικού χώρου προς την ατμόσφαιρα ή προς ψυχρότερους γειτονικούς χώρους ή και αντίστροφα. Είναι γνωστό ότι, ανάμεσα σε δύο σώματα με διαφορετικές θερμοκρασίες, προκαλείται μια συνεχής ροή θερμότητας από το θερμότερο προς το ψυχρότερο. Έτσι, οι θερμικές απώλειες δεν νοούνται μόνο για την απώλεια της ζέστης ενός χώρου το χειμώνα αλλά και της δροσιάς το καλοκαίρι, όταν ο ατμοσφαιρικός αέρας είναι θερμότερος. Αυτή η ροή θερμότητας είναι αδύνατο να εμποδιστεί τελείως και μπορεί, μόνο, να περιοριστεί ως προς την ένταση και τη διάρκεια της. Αυτό είναι κατορθωτό μόνο όταν υπάρχει έλεγχος των θερμικών απωλειών. Η μείωση των θερμικών απωλειών των εσωτερικών χώρων ενός κτηρίου, έχει ως συνέπεια τη μείωση της κατανάλωσης των καυσίμων που τροφοδοτούν τα διάφορα τεχνητά συστήματα θέρμανσης-ψύξης. Η μείωση αυτή μπορεί να είναι σημαντική, αρκεί η θερμομόνωση να εφαρμόζεται με βάση μια σωστή μελέτη και τις ακριβείς προδιαγραφές που καθορίζουν τις ιδιότητες και τον τρόπο σύνθεσης των υλικών κατασκευής της. Στις περισσότερες χώρες με ψυχρότερα κλίματα τέτοιες προδιαγραφές ισχύουν εδώ και πολλά χρόνια. Ένας κλειστός χώρος που θερμαίνεται ακτινοβολεί θερμότητα στο ψυχρότερο περιβάλλον που είναι γύρω του. Ταυτόχρονα η θερμότητα διαφεύγει από τις ατέλειες του περιβλήματος. Οι απώλειες αυτές πρέπει να αντιμετωπίζονται με τους διάφορους τρόπους μόνωσης. Πρέπει να τονιστεί ότι με το φράξιμο των χαραμάδων και τον περιορισμό της αθέλητης διείσδυσης αέρα δεν πρέπει να εμποδίζεται ο απαραίτητος αερισμός της κατοικίας. Για την υγεία των χρηστών, είναι απαραίτητο να ανανεώνεται ο αέρας που βρίσκεται στο εσωτερικό μιας κατοικίας. Ο αερισμός των κατοικιών πρέπει να είναι γενικός και μόνιμος ακόμη και στην περίοδο που η εξωτερική θερμοκρασία υποχρεώνει να διατηρούνται κλειστά τα παράθυρα. Η κυκλοφορία του αέρα πρέπει να γίνεται ανεμπόδιστα, σε όλους τους χώρους διαβίωσης. Όλοι οι κύριοι χώροι πρέπει να έχουν ανοίγματα για την είσοδο του αέρα και όλοι οι χώροι υπηρεσίας εξαερισμούς. Μεταξύ των κυρίων χώρων υπηρεσίας πρέπει να υπάρχουν ελεύθερα περάσματα για κυκλοφορεί ο αέρας μεταξύ τους. Τόσο η εισαγωγή όσο και η απαγωγή του αέρα από το εσωτερικό των κατοικιών, μπορεί να γίνεται με τρόπο φυσικό ή μηχανικό ή με συνδυασμό των δύο μεθόδων. Τα ανοίγματα όμως που υπαγορεύει ο φυσικός αερισμός (παράθυρα, φεγγίτες, χαραμάδες κάτω από πόρτες), όσο και ο μηχανικός εξαερισμός (στόμια και συναρμογές σωληνώσεων, 29

30 καμινάδες κλπ) πρέπει να προστατεύονται σωστά για να μη διαφεύγει άσκοπα θερμική ενέργεια από το κτήριο. Ανάλογα προβλήματα δημιουργεί ο αερισμός και στον τομέα της ακουστικής άνεσης. Η σωστή θερμομόνωση σε συνδυασμό με ένα ικανοποιητικό σύστημα κλιματισμού, εξασφαλίζει την άνετη διαμονή μέσα στην κατοικία. Κατά τη διάρκεια του χειμώνα προστατεύει τον εσωτερικό χώρο από το κρύο και κατά το καλοκαίρι από την υπερβολική ζέστη. Εξασφαλίζει οικονομία στην αρχική δαπάνη εγκατάστασης και στις δαπάνες λειτουργίας της θέρμανσης, μειώνοντας τις ανταλλαγές θερμοκρασίας με το εξωτερικό περιβάλλον ή με χώρους που έχουν διαφορετικές θερμοκρασίες. Εξοικονομεί χρήματα από τα έξοδα συντήρησης και αυξάνει το χρόνο ζωής της κατοικίας, συμβάλλοντας στην προστασία της από φθορές και βλάβες. Οι κατά καιρούς έρευνες απέδειξαν ότι μια σωστή θερμομόνωση, που απαιτεί περίπου το 2-5% του αρχικού κόστους κατασκευής του κτηρίου, μπορεί να εξοικονομήσει μέχρι και 50% του κόστους λειτουργίας της θέρμανσής του. Οπτική άνεση Η οπτική άνεση σε έναν εσωτερικό χώρο εξαρτάται από τις ποσοτικές και ποιοτικές ανάγκες του χώρου σε φωτισμό, σε συνδυασμό με τη χρήση και τις λειτουργικές απαιτήσεις του. Ανάλογα, λοιπόν, με το είδος των εργασιών ή των δραστηριοτήτων, που εκτελούνται στο εσωτερικό ενός κτηρίου, απαιτείται ο σχεδιασμός του συστήματος φωτισμού ώστε να εξασφαλίζονται τα επιθυμητά αποτελέσματα. Το πηλίκων της λαμπρότητας στο εσωτερικό ενός κτηρίου, όπως μετράτε σε ένα καθορισμένο ύψος εργασίας (συνήθως 1 m πάνω από το έδαφος), προς τη λαμπρότητα στο εξωτερικό του κτηρίου υπό συνθήκες πλήρως νεφοσκεπούς ουρανού, ονομάζεται παράγοντας φυσικού φωτισμού (ΠΦΦ). Το μέγεθος αυτό χρησιμοποιείται για τον χαρακτηρισμό των συνθηκών οπτικής άνεσης στο εσωτερικό ενός κτηρίου και οι τιμές του δίνονται στον κάτω πινάκα. 30

31 Πινάκας 1: Είδος εσωτερικών χωρών. Εκτός από τις ελάχιστες ή μέγιστες τιμές του ΠΦΦ, που πρέπει να επικρατούν σε συγκεκριμένα σημεία ενός χώρου για να υπάρχουν αποδεκτά επίπεδα φωτισμού, σημασία για την οπτική άνεση έχει η όσο γίνεται πιο ομοιογενής κατανομή των τιμών του ΠΦΦ σε όλο τον χώρο. Η περιοχή φυσικού φωτισμού από κάθετο υαλοπίνακα, θεωρείται ότι έχει βάθος 4,5 m από την εσωτερική επιφάνεια του υαλοπίνακα και πλάτος ίσο με το πλάτος του παραθύρου, αυξημένο κατά 0,6 m από κάθε πλευρά. Σε περίπτωση παρεμβολής διαχωριστικού, το βάθος της περιοχής ορίζεται από τον υαλοπίνακα έως το διαχωριστικό και το ύψος της θεωρείται ότι είναι ίσο με το ύψος του διαχωριστικού. Το ανθρώπινο μάτι δεχόμενο το άμεσο φως, που εκπέμπεται από τις φωτεινές πηγές και το έμμεσο φως, που προέρχεται από την ανάκλαση του φωτός στις διάφορες επιφάνειες, τελικά προσαρμόζεται στη μέση ένταση φωτισμού του οπτικού του πεδίου. Όταν το μάτι δεχθεί φως από μια πηγή με ένταση φωτισμού πολύ μεγαλύτερη από τη μέση ένταση, χρειάζεται χρόνο για να προσαρμοστεί και το φαινόμενο αυτό ονομάζεται θάμβωση. Για παράδειγμα, αν ο εργαζόμενος σε ένα γραφείο με κανονική ένταση φωτισμού κοιτάξει προς ένα παράθυρο, από το οποίο εισέρχεται έντονο φως, θαμβώνεται και χρειάζεται χρόνο για να προσαρμοστεί ξανά στη μέση ένταση φωτισμού του χώρου εργασίας. Το φαινόμενο της θάμβωσης προκαλεί δυσφορία, γιατί η εικόνα του χώρου γίνεται προσωρινά θολή και κατά συνέπεια επηρεάζει αρνητικά την οπτική άνεση. Τέλος, θάμβωση προκαλεί και η ανάκλαση 31

32 του φωτός από φωτεινές επιφάνειες. Το πρόβλημα αυτό εμφανίζεται όταν πολύ έντονο φως προσπίπτει σε οθόνες υπολογιστών, οπότε η ανάκλαση του φωτός κάνει σχεδόν αδύνατη την εργασία. Ποιότητα αέρα Η ποιότητα του αέρα στους εσωτερικούς χώρους επηρεάζεται από την ποιότητα του εξωτερικού αέρα και την εσωτερική παραγωγή ρύπων, οι οποίοι οφείλονται στα δομικά υλικά, τα έπιπλα, τα χρώματα και τις ανθρώπινες δραστηριότητες (μαγείρεμα, καθαρισμός χώρου, κάπνισμα κλπ). Η κακή ποιότητα του εσωτερικού αέρα επηρεάζει αρνητικά την ανθρώπινη υγεία και αποτελεί το αίτιο των «άρρωστων κτηρίων», δηλαδή των κτηρίων στα οποία οι ένοικοι παρουσιάζουν ναυτίες, λήθαργο, αλλεργίες του αναπνευστικού συστήματος, δερματικούς ερεθισμούς, πονοκεφάλους κλπ. Το πρόβλημα της ρύπανσης του εσωτερικού αέρα οξύνθηκε μετά το 1970, όταν η εξοικονόμηση ενέργειας έγινε επιτακτική ανάγκη. Αυτό οδήγησε στην διάδοση συστημάτων για την ανακύκλωση του αέρα, τη μείωση του φυσικού αερισμού και τη χρήση πλαισίων αλουμινίου στα ανοίγματα. Τα πλαίσια αλουμινίου έχουν βέβαια σημαντικά πλεονεκτήματα σε σχέση με τα ξύλινα (ευκολία κατασκευής, έλλειψη συντήρησης, ελάχιστες θερμικές απώλειες κλπ), αλλά δεν επιτρέπουν τον αερισμό του χώρου με φυσικό τρόπο από τις χαραμάδες. Στην περίπτωση λοιπόν αυτή, επιβάλλεται το άνοιγμα των παραθύρων τις μεσημεριανές ώρες το χειμώνα και τις πρωινές ή βραδινές ώρες το καλοκαίρι, για την ανανέωση του αέρα. Η διασφάλιση της καλής ποιότητας αέρα στους εσωτερικούς χώρους, επιτυγχάνεται με την ανανέωση του αέρα σε ποσότητες ανάλογα με τη χρήση των χώρων και του καθεστώτος χρήσης των κτηρίων (αριθμός ατόμων, ωράριο παρουσίας). Η ανανέωση του αέρα γίνεται είτε από τα ανοίγματα, είτε από ανεμιστήρες ή εγκαταστάσεις αερισμού. Η ελάχιστη αναγκαία ανανέωση αέρα σε χώρους χρήσης κατοικίας είναι 0,5 αλλαγές/h. Αυτό σημαίνει ότι η ελάχιστη ποσότητα φρέσκου αέρα σε m3/h είναι ίση με το 50% του όγκου του αεριζόμενου χώρου σε m3. Η ποσότητα αυτή εισέρχεται, συνήθως, από τις χαραμάδες των ξύλινών θυρών και παραθύρων, που αποδίδουν 2,5 m3/h για κάθε τρέχον μέτρο 32

33 αρμού. Οι προτεινόμενες ανανεώσεις αέρα σε κτήρια άλλης χρήσης δίνονται στον κάτω πινάκα. Πινάκας 2: Οι προτεινόμενες ανανεώσεις αέρα σε κτήρια άλλης χρήσης. Τέλος, η μέση ταχύτητα του αέρα σε κατοικίες και γραφεία πρέπει να είναι μικρότερη από 0,15 m/sec τον χειμώνα και 0,25 m/sec το καλοκαίρι. 33

34 5. ΚΑΝΟΝΙΣΜΟΣ ΘΕΡΜΟΜΟΝΩΣΗΣ ΚΤΗΡΙΩΝ & Κ.Ε.Ν.Α.Κ 3.1. Εξοικονόμηση ενεργείας στα κτήρια : ιστορική αναδρομή Το ζήτημα της ενεργειακής αναβάθμισης κτηρίων δεν είναι κάτι που έρχεται για πρώτη φορά στο προσκήνιο. Πολλές προσπάθειες γίνονται τα τελευταία χρόνια σε διεθνές, σε Ευρωπαϊκό και σε εθνικό επίπεδο. Ήδη εδώ και 16 χρόνια από το 1992, στη Συνδιάσκεψη του Ρίο, η ανθρωπότητα, μπροστά στην απειλή μιας ολοκληρωτικής περιβαλλοντικής καταστροφής έκανε στροφή προς μια νέα κατεύθυνση ανάπτυξης, ορίζοντας στόχους, κατευθύνσεις και μέτρα για τη βιώσιμη ανάπτυξη, τη διασφάλιση της ποιότητας ζωής και την εξασφάλιση των απαιτούμενων πόρων επ όφελος της ανθρωπότητας και για τις επόμενες γενεές. Η διαχείριση της ενέργειας στις τελικές της χρήσεις αποτελεί έναν από τους σημαντικότερους παράγοντες της βιώσιμης ανάπτυξης από περιβαλλοντική, οικονομική και αναπτυξιακή άποψη, σύμφωνα μάλιστα με την επίσημη πολιτική της Ευρωπαϊκής Ένωσης όπως αυτή έχει εκφρασθεί α) με την Πράσινη Βίβλο για την Ασφάλεια του Ενεργειακού Εφοδιασμού (2000) αλλά και ειδικότερα β) με την Πράσινη Βίβλο για την Ενεργειακή Απόδοση (2005). Στην Ευρώπη όπως προαναφέραμε το μεγαλύτερο μέρος της συνολικής ενεργειακής κατανάλωσης (περίπου 40%) οφείλεται στον κτηριακό τομέα και αυξάνεται ραγδαία, κάτι που είναι πλέον εμφανές και στην Ελλάδα, ιδιαίτερα με την εξέλιξη της κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας τόσο στον τριτογενή τομέα όσο και στην κατοικία, τομέας που οποία παράλληλα εξαρτάται κατά πολύ από το πετρέλαιο θέρμανσης. Αυτή η τελική κατανάλωση στα κτήρια προκαλεί αντίστοιχου μεγέθους εκπομπές αερίων, όπως το διοξείδιο του άνθρακα, το σημαντικότερο παράγοντα για την κλιματική αλλαγή που απειλεί τον πλανήτη με το Φαινόμενο του Θερμοκηπίου. Δεν υπάρχει αμφιβολία ότι η σωστή και αποδοτική χρήση της ενέργειας είναι ζωτικής σημασίας τόσο για την προστασία του περιβάλλοντος και του κλίματος, όσο και για τη διατήρηση των φυσικών πόρων. Αειφορία στην ενέργεια είναι μόνο δυνατή εάν οι ενεργειακές απαιτήσεις μπορούν να εξυπηρετηθούν με μία δραστική μείωση της ενεργειακής κατανάλωσης. Αυτό ισχύει ιδιαίτερα στα κτήρια. 34

35 Η Ευρωπαϊκή Ένωση, ήδη από το 1993, με την Οδηγία SAVE 93/76/EOK έχει δώσει προτεραιότητα στην αύξηση της Ενεργειακής Απόδοσης των κτηρίων στα Κράτη Μέλη. Παράλληλα με το Πρωτόκολλο του Κιότο (1997) για την Κλιματική Αλλαγή, για την Ενέργεια και το Περιβάλλον, η Ευρωπαϊκή Ένωση δεσμεύτηκε να παρουσιάσει για την περίοδο μείωση κατά 8% των εκπομπών των αερίων που προκαλούν το φαινόμενο του θερμοκηπίου σε σχέση με αυτές του Το θέμα αυτό σήμερα, είναι επίκαιρο όσο ποτέ, καθώς στη χρονική αυτή συγκυρία συντρέχουν τρεις σημαντικοί παράγοντες: Η αυξομείωση των τιμών του πετρελαίου, Η διεθνής οικονομική κρίση, Η επερχόμενη ύφεση και η αστάθεια στην οικονομική ανάπτυξη, που επαναφέρει την οικονομική προτεραιότητα της απεξάρτησης από τα συμβατικά καύσιμα με εναλλακτικούς τρόπους, είτε μειώνοντας τις ενεργειακές απαιτήσεις, είτε αυξάνοντας τη συνεισφορά της χρήσης ΑΠΕ Στην Ελλάδα, το μοντέλο της παραγωγής και της ανάπτυξης απαιτεί νέες μεθόδους αναβάθμισης του τρόπου και της ποιότητας δόμησης, καινοτομίες στον τρόπο κατασκευής και στα υλικά, νέες επενδυτικές προοπτικές που θα δημιουργήσουν νέες θέσεις εργασίας. Η Εξοικονόμηση Ενέργειας αποτελεί, σήμερα παρά ποτέ, πρώτη προτεραιότητα και ρητή απαίτηση της πολιτικής της Ευρωπαϊκής Ένωσης σε σχέση με την αύξηση της ανταγωνιστικότητας της οικονομίας, την προστασία του περιβάλλοντος και την ποιότητα των κατασκευών. Στο πλαίσιο της Ευρωπαϊκής πολιτικής για τη διαχείριση της ζήτησης ενέργειας στις τελικές της χρήσεις, εκδόθηκε η Οδηγία 2002/91/ΕΚ για την Ενεργειακή Αποδοτικότητα των Κτηρίων (EPBD), η οποία έχει εφαρμοσθεί στις Ευρωπαϊκές χώρες ήδη από δύο ετών, μέσω των αναγκαίων νομοθετημάτων και κανονιστικών πράξεων συμμόρφωσης, σταδιακά, από την αρχές του Εν συνεχεία εκδόθηκε η Οδηγία 2006/32/ΕΚ, η οποία αφορά κυρίως το θεσμικό πλαίσιο χρηματοδότησης, κινήτρων και εργαλείων, για τη βελτίωση της ενεργειακής απόδοσης. 35

36 Στην Ελλάδα, η οποία όπως συνήθως καθυστέρησε αδικαιολόγητα (παρά τις προσπάθειες που είχαν αρχίσει ήδη το 2005) και έχει οδηγήσει την χώρα στα πρόθυρα της καταδίκης της για μία ακόμη φορά, η Οδηγία 2002/91/ΕΚ ενσωματώθηκε στο εθνικό δίκαιο με το Νόμο 3661 τον Μάιο του Σημειωτέον ότι η Οδηγία 2006/32/ΕΚ δεν έχει ακόμη ενσωματωθεί στο ελληνικό δίκαιο, παρόλο που το σχετικό ν/σ έχει ήδη κυκλοφορήσει. Θα πρέπει όμως να τονίσουμε εδώ ότι η εξοικονόμηση για να είναι αποτελεσματική απαιτεί συνδυασμό μέτρων και ενεργειακών λύσεων (π.χ. ΑΠΕ, ΣΗΘ, νέες τεχνολογίες) και βεβαίως την απαραίτητη κουλτούρα και συνείδηση των απαιτήσεων της εποχής μας για το περιβάλλον, την διαφύλαξη των πόρων την αειφορία αλλά και την οικονομία. ( Πηγή: Εξοικονόμηση ενέργειας στα κτήρια: Ελληνική και Ευρωπαϊκή πραγματικότητα, Κων.Αλεξοπουλος,2009) 5.2. Ελληνικός Κανονισμός Θερμομόνωσης Κτηρίων Το πρώτο μέτρο στη χώρα μας για εξοικονόμηση ενέργειας στα κτήρια ήταν ο κανονισμός θερμομόνωσης κτηρίων που εγκρίθηκε το 1979 (ΦΕΚ 362Δ/1979). Πρόκειται για ένα κανονισμό που εφαρμόζεται υποχρεωτικά από το 1979 μέχρι σήμερα, χωρίς καμία απολύτως τροποποίηση. Από τότε και μετά η θερμική προστασία των κατασκευών έγινε υποχρεωτική για μελετητές και κατασκευαστές και η μελέτη θερμομόνωσης αποτελεί αναπόσπαστο τμήμα κάθε οικοδομικής άδειας. Στα τριάντα αυτά χρόνια του κανονισμού οι έννοιες της θερμομόνωσης και της θερμοπροστασίας δείχνουν να έχουν γίνει τουλάχιστον στοιχειωδώς συνείδηση όχι μόνον στους κατασκευαστές,αλλά και στους ιδιώτες, ιδιοκτήτες ή αγοραστές μίας κατοικίας, ενός γραφείου και γενικώς κάθε κτηρίου. Οι μελλοντικοί του ένοικοι απαιτούν από το μελετητή και τον κατασκευαστή την πρόβλεψη θερμικής προστασίας. Ωστόσο, δεν παύουν ακόμη και σήμερα να σημειώνονται συχνά παραλείψεις και παρατυπίες κατά την κατασκευή ενός κτηρίου, όπως για παράδειγμα απουσία θερμομόνωσης στα στοιχεία του φέροντα οργανισμού (υποστυλώματα και δοκάρια), τοποθέτηση απλών αντί διπλών υαλοπινάκων κ.τ.λ. Παραλείψεις, που μπορεί πολλές φορές να διευκολύνουν την κατασκευή ή να μειώνουν το εργολαβικό κόστος, αλλά προκαλούν σημαντικές απώλειες και αυξάνουν τις απαιτήσεις ενεργειακής κατανάλωσης. 36

37 Το Προεδρικό διάταγμα 1-6/4-7/1979, με την ονομασία Κανονισμός Θερμομόνωσης, καθιστά υποχρεωτική την εφαρμογή μόνωσης σε κάθε νέα οικοδομή και καθορίζει με λεπτομέρεια τις ελάχιστες θερμομονωτικές απαιτήσεις των δομικών στοιχείων του κτηριακού κελύφους, καθώς και τα μέτρα που πρέπει να λαμβάνονται για να εξασφαλίζεται η ικανοποιητική θερμομόνωση των κτηρίων. Ο κανονισμός καθορίζει τις απαιτήσεις για την μόνωση των κτηρίων και περιλαμβάνει: Τον ορισμό των τιμών της θερμοκρασίας του εσωτερικού χώρου και προτεινόμενες τιμές ανά είδος κτηρίου Τα ανώτερα όρια του συντελεστή θερμικής διαπερατότητας για τα διάφορα δομικά στοιχεία του κτηρίου (τοίχοι, δώμα, δάπεδο κλπ.) Τα ανώτερα όρια θερμικών απωλειών λόγω αερισμού Υποδείξεις για την βέλτιστη εφαρμογή της θερμομόνωσης, εξωτερικά των δομικών στοιχείων για εκμετάλλευση της θερμικής τους μάζας σε κτήρια που χρησιμοποιούνται συνεχώς, εσωτερικά των δομικών στοιχείων σε κτήρια που χρησιμοποιούνται προσωρινά και στα οποία η χρήση τους απαιτεί γρήγορη θέρμανση ή ψύξη του χώρου Υποδείξεις για την αποφυγή σχηματισμού υδρατμών και υγρασίας στα δομικά στοιχεία (δηλ. για την αποφυγή θερμογεφυρών) O κανονισμός θερμομόνωσης εφαρμόζεται για κάθε οικοδομή προοριζόμενη για κατοικία ή παραμονή ατόμων προς άσκηση οποιασδήποτε δραστηριότητας (δηλ. δεν απαιτείται σε χρήσεις όπως κτήρια αποθηκών κ.λ.π). Σκοπός του κανονισμού είναι, όπως και ο ίδιος αναφέρει στο πρώτο άρθρο του η εξασφάλιση: Υγιεινής και ευχάριστης διαμονής των ενοίκων Ορθολογικής κατανάλωσης και ενέργειας για τη θέρμανση και τον κλιματισμό των χώρων Οικονομίας στις δαπάνες κατασκευής της εγκατάστασης θέρμανσης Μικρότερης ρύπανσης του περιβάλλοντος από τα καυσαέρια 37

38 Είναι προφανές ότι όλες οι οικοδομές (και κυρίως οι ιδιωτικές καθόσον σε δημόσια κτήρια επιβάλλονταν κάποιες προδιαγραφές θερμομόνωσης) που έχουν κατασκευαστεί μέχρι και το έτος 1979 δεν έχουν την κατάλληλη θερμομόνωση που επιβάλλεται από τον κανονισμό και η μόνη πιθανότητα να έχει εφαρμοστεί κάποια μορφή θερμομόνωσης επαφιόταν στην τεχνογνωσία των μηχανικών και εργοληπτών που τις ανέγειραν και στις οικονομικές δυνατότητες των ιδιοκτητών εφόσον κάποια θερμομόνωση προτεινόταν να εφαρμοστεί από τους κατασκευαστές. Σήμερα οι διατάξεις του κανονισμού θερμομόνωσης είναι υποχρεωτικές. Σύμφωνα με τον κανονισμό θερμομόνωσης, η διαπίστωση πλημμελούς ή ελλιπούς εφαρμογής των διατάξεων του Κανονισμού συνεπάγεται την άμεση διακοπή όλων ανεξαιρέτως των οικοδομικών εργασιών. (Πηγή : Ενεργειακή Συμπεριφορά Κτηρίων-Μέτρα Εξοικονόμησης Ενέργειας στα Υφιστάμενα Κτήρια, Ευφροσύνη Καράμπαμπα,2007) 5.3. Κ.Ε.Ν.Α.Κ.(Κανονισμός Ενεργειακής Απόδοσης Κτηρίων) Όπως αναφέραμε παραπάνω ο Νόμος 3661 ενσωματώνει όλες τις διατάξεις της Οδηγίας 2002/91/ΕΚ, προβλέπει την έκδοση Κανονισμού Ενεργειακής Απόδοσης των Κτηρίων και διακρίνει πέντε βασικές θεματικές ενότητες, οι οποίες αφορούν στον καθορισμό των ελάχιστων απαιτήσεων ενεργειακής απόδοσης και στη μέθοδο υπολογισμού της ενεργειακής απόδοσης (άρθρο 3) νέων και υφιστάμενων κτηρίων (άρθρα 4 και 5), στην έκδοση πιστοποιητικού ενεργειακής απόδοσης (άρθρο 6), στις επιθεωρήσεις των λεβήτων και των εγκαταστάσεων κλιματισμού (άρθρα 7 και 8) και στην πρόβλεψη ειδικευμένων και διαπιστευμένων ενεργειακών επιθεωρητών (άρθρο 9). (Πηγή :Νόμος 3661-Μέτρα για τη μείωση της ενεργειακής κατανάλωσης των κτηρίων) Με το Νόμο αυτό επιβάλλεται εφεξής ο ολοκληρωμένος ενεργειακός σχεδιασμός σε κάθε νέα οικοδομή και στην ανακατασκευή κτηρίων, στη βάση ενός ρητά διατυπωμένου, στις διατάξεις της Οδηγίας, πλαισίου μεθοδολογίας υπολογισμών, ελάχιστων κανονιστικών απαιτήσεων και τυπικών δεικτών για την αποτίμηση της ενεργειακής απόδοσης ενός κτηρίου. Επιπλέον, η λειτουργική ενεργειακή συμπεριφορά όλων των κτηρίων, νεοαναγειρόμενων και υφιστάμενων, θα πρέπει να αξιολογείται με αντικειμενική διαδικασία, από κατάλληλους ειδικούς και να πιστοποιείται με την έκδοση σχετικού ενεργειακού πιστοποιητικού που θα αποτελεί την ενεργειακή ταυτότητα κάθε κτηρίου. Ειδικότερα θα πρέπει να επιθεωρούνται και αξιολογούνται από 38

39 ανεξάρτητους ειδικούς τόσο οι εγκαταστάσεις κεντρικής θέρμανσης με λέβητες όσο και τα συστήματα κλιματισμού. Μετά από αυτό ο Νόμος, ο οποίος ουσιαστικά αποτελεί πλαίσιο όπως και η Οδηγία, προβλέπει την έκδοση Κανονισμού Ενεργειακής Απόδοσης Κτηρίων (ΚΕΝΑΚ). Με τον κανονισμό καθορίζονται όλες οι λεπτομέρειες εφαρμογής, δηλαδή η μέθοδος υπολογισμού της ενεργειακής απόδοσης των κτηρίων, οι ελάχιστες απαιτήσεις για την ενεργειακή απόδοση τους, ο τύπος και το περιεχόμενο της μελέτης ενεργειακής απόδοσης των κτηρίων, τα αρμόδια για την εκπόνηση της πρόσωπα, η διαδικασία και η συχνότητα διενέργειας ενεργειακών επιθεωρήσεων των κτηρίων, των λεβήτων, των εγκαταστάσεων θέρμανσης και των συστημάτων κλιματισμού, ο τύπος και το περιεχόμενο του πιστοποιητικού ενεργειακής απόδοσης, η διαδικασία έκδοσης του, ο έλεγχος αυτής και τα προς τούτο αρμόδια όργανα, το ύψος της δαπάνης έκδοσης του και ο τρόπος υπολογισμού της, τυχόν πρόβλεψη κινήτρων για την εφαρμογή πρόσθετων μέτρων για τη βελτίωση της ενεργειακής απόδοσης των κτηρίων, και κάθε άλλο ειδικότερο θέμα ή αναγκαία λεπτομέρεια.( Πηγή: Εξοικονόμηση Ενέργειας στα κτήρια :Ελληνική και Ευρωπαϊκή πραγματικότητα, Κων.Αλεξοπουλος,2009) Έτσι εκτός από τη ικανοποιητική θερμομόνωση των κτηρίων, προβλέπονται επιπλέον αξιοποίηση ανανεώσιμων πηγών ενέργειας για την υποκατάσταση της αντίστοιχης συμβατικής, αξιοποίηση θετικών παραμέτρων του κλίματος που συμβάλλουν στην υποκατάσταση συμβατικής ενέργειας (βιοκλιματικός σχεδιασμός) καθώς και η λήψη μέτρων για εξασφάλιση τόσο της ορθολογικής χρήσης όσο και εξοικονόμηση ενέργειας στα κτήρια μέσω τεχνικών συστημάτων στο κέλυφος τους και στις Η/Μ εγκαταστάσεις τους. Βασική παράμετρος της πιο πάνω απόφασης είναι η ενεργειακή επίδοση του κτηρίου, που είναι ο βαθμός της ενεργειακής απόδοσης του κατά τη λειτουργία του για την κάλυψη σε ετήσια βάση των συνολικών ενεργειακών απαιτήσεων για θέρμανση, ψύξη, αερισμό, φωτισμό, ζεστό νερό χρήσης και συσκευές, επιτυγχάνοντας τις αναγκαίες συνθήκες χρήσης. Για κάθε κτήριο νέο ανεγειρόμενο ή υπάρχον θα υπάρχει το δελτίο ενεργειακής ταυτότητας (ΔΕΤΑ) (Σχήμα ) που θα είναι ειδικό έντυπο, στο οποίο περιγράφεται το σύνολο των ενεργειακών χαρακτηριστικών κάθε κτηρίου και στην περίπτωση νέου κτηρίου θα συντάσσεται σύμφωνα με τον ΚΕΝΑΚ, με βάση τον οποίο θα μελετάται και θα κατασκευάζεται το νέο κτήριο ή με βάση τα αποτελέσματα ενεργειακού 39

40 ελέγχου στις υπόλοιπες περιπτώσεις. Στο ίδιο έντυπο θα αναγράφεται ο βαθμός της ενεργειακής απόδοσης και η ενεργειακή κατηγορία στην οποία κατατάσσεται το κτήριο. Σχήμα 1: Δελτίο Ενεργειακής Ταυτότητας Κτηρίων 40

41 Σχήμα 2: Πιστοποιητικό Ενεργειακής Ταυτότητας Κτηρίων 41

42 Με βάση το έντυπο ΔΕΤΑ και την Ενεργειακή πιστοποίηση κατατάσσεται κάθε κτήριο στην αντίστοιχη κατηγορία ενεργειακής απόδοσης σύμφωνα με τα όρια που θα καθορίζονται από τον ΚΕΝΑΚ και των ειδικών ενεργειακών αποδόσεων ανά κατηγορία. Έτσι θα γίνεται η ενεργειακή βαθμονόμηση του κάθε κτηρίου. Η ενεργειακή επιθεώρηση (ή ενεργειακός έλεγχος ή ενεργειακή διάγνωση) είναι η διαδικασία εκτίμησης και καταγραφής των πραγματικών καταναλώσεων ενέργειας, των παραγόντων που την επηρεάζουν καθώς και των δυνατοτήτων για εξοικονόμηση ενέργειας. Η ενεργειακή πιστοποίηση κτηρίου είναι η διαδικασία ελέγχου και διάγνωσης της ενεργειακής συμπεριφοράς κάθε κτηρίου και της πραγματοποιούμενης κατανάλωσης ενέργειας για την κάλυψη όλων των αναγκών του, καθώς και του βαθμού ενεργειακής απόδοσης του, στοιχεία που προκύπτουν μετά τη διενέργεια ενεργειακών επιθεωρήσεων. Οι ενεργειακές επιθεωρήσεις για την πιστοποίηση του βαθμού ενεργειακής απόδοσης των κτηρίων θα πραγματοποιείται από εξειδικευμένους επιστήμονες, τους ενεργειακούς επιθεωρητές ή ελεγκτές (όπως καθορίζονται από τον κανονισμό ενεργειακών επιθεωρήσεων και τις σχετικές υπουργικές Αποφάσεις που θα εκδίδονται από το Υπουργείο Ανάπτυξης). Οι διατάξεις της ΚΥΑ αφορούν τόσο τα υφιστάμενα κτήρια όσο και τα νεοαναγειρόμενα κτήρια και εφαρμόζονται ανάλογα με την ταξινόμηση των κτηρίων σύμφωνα με τη χρήση τους (κατοικία, προσωρινή διαμονή, συνάθροιση κοινού, εκπαίδευση, υγεία και κοινωνική πρόνοια, σωφρονισμός, εμπόριο, γραφεία, βιομηχανία - βιοτεχνία). Όσον αφορά τον ΚΕΝΑΚ θα έχει εφαρμογή σε όλα τα νεοαναγειρόμενα κτίσματα, καθώς και για τα υφιστάμενα για τη μελέτη των αναγκαίων μέτρων βελτίωσης της ενεργειακής τους απόδοσης. Ο ΚΕΝΑΚ θα επιβάλλει εκπόνηση μελετών όπως ενεργειακή μελέτη για την διαπίστωση του βαθμού ενεργειακής απόδοσης, την κατάταξη των κτηρίων στην αντίστοιχη ενεργειακή κατηγορία (βαθμονόμηση), στοιχεία που θα αναγράφονται στο ΔΕΤΑ που θα αποτελεί αναπόσπαστο στοιχείο της οικοδομικής άδειας του κτηρίου και θα είναι απαραίτητο σε όλες τις δικαιοπραξίες που θα καταρτίζονται για το ακίνητο. Το περιεχόμενο του ΚΕΝΑΚ είναι πολύ πέραν των μέχρι σήμερα απαιτήσεων της θερμομόνωσης του κελύφους του κτηρίου, 42

43 περιλαμβάνοντας παραμέτρους βιοκλιματικού σχεδιασμού, ηλιακών κερδών, φυσικής ψύξης του κτηρίου, υπολογισμός ενεργειακών αναγκών του κτηρίου, παράμετροι για τη συμπλήρωση της μελέτης Η/Μ εγκαταστάσεων, μέθοδο υπολογισμού απαιτήσεων φωτισμού κ.λ.π Στο έντυπο ΔΕΤΑ θα αναγράφονται όλα τα αποτελέσματα των υπολογισμών και θα καταγράφεται ο σχεδιαζόμενος βαθμός ενεργειακής απόδοσης και η ενεργειακή κατηγορία του κτηρίου. Επίσης θα περιέχει σύστημα και διαδικασία ενεργειακή πιστοποίησης και βαθμονόμησης κτηρίων, τρόπους διενέργειας περιοδικών ενεργειακών ελέγχων. Η ενεργειακή πιστοποίηση των κτηρίων θα πραγματοποιείται από ενεργειακούς επιθεωρητές. Εάν το κτήριο έχει ανεγερθεί σύμφωνα με τον ΚΕΝΑΚ, οι κύριοι του υποχρεούνται μετά ένα χρόνο από τη λειτουργία του κτηρίου και οπωσδήποτε όχι πέραν των 2 ετών από την αποπεράτωση του να προβούν σε διενέργεια ενεργειακής πιστοποίησης. Εάν μετά τη διενέργεια της ενεργειακής επιθεώρησης πιστοποιηθεί ότι η πραγματική κατηγορία ενεργειακής απόδοσης του κτηρίου είναι κατώτερη από αυτήν που αναγράφεται στο έντυπο ΔΕΤΑ του κτηρίου, τότε οι κύριοι ή συγκύριοι του κτηρίου ή, σε περίπτωση κατασκευής του κτηρίου με το σύστημα της «αντιπαροχής», υποχρεούνται όλοι οι κατασκευαστές να προβούν στις αναγκαίες επεμβάσεις για τη βελτίωση της ενεργειακής απόδοσης του κτηρίου σε βαθμό που αυτή να εντάσσεται στην κατηγορία που προβλέπεται στο ΔΕΤΑ, αλλιώς υπόκεινται στις κυρώσεις που προβλέπει το άρθρο 17 του Ν1337/83 (προβλέπονται πρόστιμα, ποινές φυλάκισης, αφαίρεση άδειας ασκήσεως επαγγέλματος κλπ.). Στις υφιστάμενες οικοδομές (δηλ. προ ΚΕΝΑΚ κτήρια) οι ενεργειακές επιθεωρήσεις διενεργούνται υποχρεωτικά με ευθύνη των εχόντων τη νομή η κυριότητα τους μέσα σε 6 το πολύ χρόνια από την ισχύ του ΚΕΝΑΚ προκειμένου να πιστοποιηθεί ο βαθμός της ενεργειακής του απόδοσης και να καταταγούν στην αντίστοιχη ενεργειακή κατηγορία, στοιχεία που θα αναγράφονται στο ΔΕΤΑ του κτηρίου. Επίσης θεσπίζονται για επιχειρήσεις που έχουν ιδιαίτερα υψηλές ενεργειακές απαιτήσεις, λόγω του μεγέθους και του όγκου τους, της λειτουργίας ή της χρήσης τους (νοσοκομεία, κάποιες βιομηχανίες, συγκροτήματα γραφείων, εμπορικών κέντρων, ξενοδοχειακά συγκροτήματα κλπ.) να διενεργούνται και περιοδικές ενεργειακές 43

44 απαιτήσεις. Τέλος, θεσπίζονται διατάξεις για την ενεργειακή επιθεώρηση σε κεντρικές εγκαταστάσεις θέρμανσης άνω των 15kw, ψύξης άνω των 8kw και σε κεντρικά ηλιακά ή άλλα συστήματα παραγωγής ζεστού νερού. Αυτές διενεργούνται σε τακτά χρονικά διαστήματα που δεν μπορεί να είναι μικρότερα των 6 μηνών και μεγαλύτερα της 5ετίας (θα καθοριστούν τα χρονικά διαστήματα με απόφαση του ΥΠΕΧΩΔΕ). Η διενέργεια τους γίνεται με ευθύνη των εχόντων την κυριότητα ή τη νομή των ακινήτων ή οριζοντίων ιδιοκτησιών και μετά το πέρας της περιοδικής ενεργειακής επιθεώρησης πιστοποιείται από τον εκάστοτε αρμόδιο η καλή λειτουργία των κεντρικών εγκαταστάσεων, συμπληρώνεται ειδικό έντυπο - πιστοποιητικό όπου αναγράφεται το σύνολο των ενεργειακών χαρακτηριστικών. Τα παραπάνω πιστοποιητικά κατατίθενται με ευθύνη των εχόντων την κυριότητα ή τη νομή ή τη χρήση των ακινήτων στις κατά τόπους αρμόδιες υπηρεσίες Περιβάλλοντος του ΥΠΕΧΩΔΕ ή σε άλλα προς τούτο όργανα που πρόκειται να εξουσιοδοτηθούν με απόφαση του Υπουργού ΠΕΧΩΔΕ. (Είναι προφανές ότι οι παραπάνω υποχρεώσεις είναι πέραν της ετήσιας υποχρεωτικής συντήρησης του συστήματος καυστήρα- λέβητα). Η ουσιαστική υλοποίηση όλων αυτών των μέτρων εξοικονόμησης ενέργειας, ιδιαίτερα στα υφιστάμενα κτήρια, είναι έργο άμεσης αναγκαιότητας, αλλά δυστυχώς και υψηλού κόστους. Αν λάβουμε δε υπόψη μας ότι τα περισσότερα μεγάλα κτήρια (πολυκατοικίες) ανήκουν σε πολλούς ιδιοκτήτες, πράγμα που σημαίνει μεγάλη δυσχέρεια στη λήψη αποφάσεων, καταλήγουμε στο συμπέρασμα ότι αν η Ευρωπαϊκή Ένωση και τα κράτη-μέλη της επιδιώκουν πράγματι την υλοποίηση των μέτρων αυτών, θα πρέπει να τα εντάξουν σε κοινοτικά και εθνικά προγράμματα ενημέρωσης, τεχνικής καθοδήγησης αλλά και οικονομικής ενίσχυσης των ιδιοκτητών των υφισταμένων τουλάχιστον κτηρίων.(πηγή : Ενεργειακή Συμπεριφορά Κτηρίων-Μέτρα Εξοικονόμησης Ενέργειας στα Υφιστάμενα Κτήρια, Ευφροσύνη Καράμπαμπα,2007) 5.4. Ενεργειακή πολιτική Η ενεργειακή πολιτική, όπως άλλωστε απαιτεί και η Ευρωπαϊκή Ένωση (Σχήμα.),πρέπει να στηρίζεται σε 2 πυλώνες : Την εντατική υποκατάσταση των συμβατικών καυσίμων, ιδιαίτερα στη παραγωγή ηλεκτρισμού, από τις ΑΠΕ. Την συστηματική εξοικονόμηση ενέργειας. 44

45 Οι ΑΠΕ μπορούν να έχουν σημαντική συμβολή στη προσπάθεια μείωσης των εκπομπών των αερίων του θερμοκηπίου, καθώς είναι οι μόνες πηγές ενέργειας που δεν επιβαρύνουν το περιβάλλον με CO2. Τα οφέλη τους όμως δεν είναι μόνο περιβαλλοντικά. Η μεγάλη διασπορά τους στο χώρο, τα ανεξάντλητα αποθέματα, η ευέλικτη διαχείριση και οι θετικές κοινωνικό-οικονομικές επιπτώσεις τους στην περιφερειακή και τοπική ανάπτυξη, είναι μερικά από τα πλεονεκτήματα που τις καθιστούν απαραίτητες. Σήμερα, το κόστος παραγωγής ηλεκτρισμού ή θερμότητας από ΑΠΕ είναι πολλές φορές υψηλότερο, σε σύγκριση με τη χρήση συμβατικών καυσίμων. Όμως, το κόστος των τεχνολογιών αυτών μειώνεται ραγδαία με την επέκταση της χρήσης τους και συνεπώς με τη μαζική παραγωγή τους. Ορισμένες τεχνολογίες είναι ήδη ανταγωνιστικές και το ίδιο θα συμβεί και με άλλες στο μέλλον. Δεν πρέπει, φυσικά, να διαφεύγει της προσοχής ότι η παραγωγή και η χρήση της ενέργειας συνοδεύεται από σημαντικές επιπτώσεις στο φυσικό και κοινωνικό περιβάλλον. Οι επιπτώσεις αυτές συνιστούν ένα περιβαλλοντικό κόστος, που δεν εντάσσεται στο σημερινό σύστημα αξιών. Τα τελευταία χρόνια οι επιστήμονες κατόρθωσαν να αποτιμήσουν το περιβαλλοντικό κόστος, παρά τις δυσκολίες που είχαν για να εκφράσουν σε χρηματικούς όρους μία σειρά μη εμπορεύσιμων αγαθών, όπως η ανθρώπινη ζωή, η βιοποικιλότητα, η εξαντλησιμότητα των φυσικών πόρων κλπ. Το κόστος αυτό είναι ιδιαίτερα υψηλό για τα συμβατικά καύσιμα σύμφωνα με την ακόλουθη σειρά: λιγνίτης άνθρακας μαζούτ πετρέλαιο φυσικό αέριο. Αν, λοιπόν, στο σημερινό σύστημα αξιών ενσωματώσουμε το περιβαλλοντικό κόστος, θα μεταβληθεί η σημερινή αντίληψη περί υψηλού κόστους παραγωγής των ΑΠΕ. Η ενσωμάτωση του περιβαλλοντικού κόστους με τη μορφή ενός ενεργειακού φόρου θα διόρθωνε προς τα πάνω τις τιμές της ενέργειας, ώστε να λένε την οικολογική αλήθεια. Έτσι, η αυξημένη τιμή θα αποτελούσε αντικίνητρο στην ενεργειακή σπατάλη και θα βοηθούσε στη μείωση των εκπομπών του CO2. 45

46 Σχήμα 3: Ενεργειακή πολιτική 46

47 Η Εξοικονόμηση ενέργειας, ο δεύτερος πυλώνας της ενεργειακής πολιτικής, είναι ένα πλούσιο κοίτασμα ενέργειας οικονομικά και τεχνικά αξιοποιήσιμο. Θεωρείται η φθηνότερη εγχώρια ευγενής μορφή ενέργειας, είναι άμεσα εκμεταλλεύσιμη και μπορεί να πραγματοποιηθεί στον κτηριακό τομέα, τη βιομηχανία και τις μεταφορές, που απορροφούν το σύνολο της καταναλισκόμενης ενέργειας σε κάθε χώρα. Στην Ελλάδα ο κτηριακός τομέας ευθύνεται για το 35% της συνολικής ενεργειακής κατανάλωσης και είναι εκείνος στον οποίο γίνεται η μεγαλύτερη σπατάλη ενέργειας (Σχήμα 3.4.). Στην πρώτη θέση βρίσκονται οι μεταφορές με ποσοστό 38% και στη τρίτη θέση η βιομηχανία με 27%. Η εξοικονόμηση ενέργειας επιτυγχάνεται με 5 δράσεις: Αλλαγή ενεργειακής συμπεριφοράς καταναλωτών, που εξασφαλίζεται με συνεχή ενημέρωση. Τεχνολογική βελτίωση του κτηριακού κελύφους των κτηρίων. Τεχνολογική βελτίωση των ηλεκτρομηχανολογικών εγκαταστάσεων. Εισαγωγή νέων ενεργειακών τεχνολογιών και καυσίμων. Στροφή σε λιγότερο ενεργειοβόρα προϊόντα (π.χ. χρήση οικολογικών μονωτικών υλικών, ημικατεργασμένου χαρτιού για την παραγωγή τελικών προϊόντων κ.λπ.). Σχήμα 4: Κατανάλωση ενέργειας στην Ελλάδα. 47

48 Η εφαρμογή της ενεργειακής πολιτικής απαιτεί 4 προϋποθέσεις: 1. Όραμα και τολμηρές αποφάσεις των πολιτικών μας, που δεν πρέπει να υποκύπτουν στις δυνάμεις της αδράνειας και των συμφερόντων. 2. Δημιουργία ενός ανεξάρτητου και ευέλικτου οργάνου, το οποίο θα συμβουλεύει το Υπουργείο Ανάπτυξης στην υιοθέτηση πολιτικών και παρεμβάσεων με μακροχρόνιο ορίζοντα. Έτσι χαράσσουν την πολιτική τους οι ανεπτυγμένες χώρες. Εθνικό Συμβούλιο Ενέργειας ιδρύθηκε τον Ιούλιο του Καταργήθηκε, δυστυχώς, τον Ιούνιο του 1989 με το τελευταίο νομοθέτημα, που προωθήθηκε με Προεδρικό Διάταγμα πριν τι εκλογές. Τελικά, στις 14/2/2006 με τον Νόμο 3438 έγινε η σύσταση του Συμβουλίου Εθνικής Ενεργειακής Πολιτικής, δηλαδή, ύστερα από 1 χρόνια περίπου επανιδρύσαμε αυτό που τόσο απερίσκεπτα είχαμε καταργήσει. Σχεδιασμό και εφαρμογή ενός εθνικού προγράμματος εξοικονόμησης ενέργειας με τη συνεργασία του Τεχνικού Επιμελητηρίου Ελλάδος (Τ.Ε.Ε.) και του Κέντρου Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας (ΚΑΠΕ). Ένα εθνικό πρόγραμμα εξοικονόμησης ενέργειας πρέπει να περιλαμβάνει τα ακόλουθα: Άμεση εναρμόνιση των σχετικών Οδηγιών της Ε.Ε. στην Ελληνική Νομοθεσία. Φορολογικά και οικονομικά κίνητρα για τη χρήση τεχνολογιών εξοικονόμησης ενέργειας στον κτηριακό, το μεταφορικό και το βιομηχανικό τομέα. Αναδιάρθρωση των τιμολογίων ηλεκτρικής ενέργειας με σκοπό την αποθάρρυνση της αλόγιστης χρήσης της. Αυξημένα τιμολογιακά κίνητρα για τη μείωση της κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας σε ζώνες αιχμής. Οικονομικά κίνητρα για τη διεξαγωγή επιθεωρήσεων σε όλους τους τομείς της κατανάλωσης 3. Ενημέρωση και ευαισθητοποίηση των πολιτών για να κατανικηθούν οι φοβίες και οι προκαταλήψεις απέναντι στο καινούργιο. Η ενημέρωση πρέπει να είναι συνεχής, συστηματική και τεκμηριωμένη και να αφορά όλες τις ηλικίες των πολιτών. Η ενεργειακή και περιβαλλοντική συνείδηση πρέπει να αρχίσουν να διαμορφώνονται από τις πρώτες τάξεις του Δημοτικού. Ο στόχος της ενημέρωσης επιτυγχάνεται με εκλαϊκευμένα ενημερωτικά έντυπα, άρθρα σε εφημερίδες, ομιλίες οργανωμένες από τους Δήμους, ειδικές εβδομαδιαίες θεματολογικές παρουσιάσεις στο ραδιόφωνο και την τηλεόραση. Οι πρακτικές αυτές 48

49 χρησιμοποιούνται με μεγάλη επιτυχία σε όλες τις χώρες της Ε.Ε. την τελευταία εικοσαετία. Η έγκυρη και συστηματική ενημέρωση αποτελεί το θεμέλιο πάνω στο οποίο στηρίζεται η ενεργειακή πολιτική. Γιατί το μεγάλο και μοναδικό της μειονέκτημα είναι ότι εξαρτάται σε σημαντικό βαθμό από την ενεργειακή συμπεριφορά των δισεκατομμυρίων καταναλωτών και όχι από τα διάφορα Νομοθετήματα. (Πηγή: Ενεργειακή πιστοποίηση κτηρίων και Ενεργειακή Πολιτική, Σταμάτης Περδίος,2007) 49

50 6. ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΟΣ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΚΤΗΡΙΩΝ Τα κτίρια πρέπει να σχεδιάζονται βάσει αρχών και προδιαγραφών ώστε αφενός να εξοικονομούν ενέργεια για τη θέρμανση και την ψύξη τους (μείωση θερμικού και ψυκτικού φορτίου) και αφετέρου να εκμεταλλεύονται τις ήπιες μορφές ενέργειας, για την κάλυψη του θερμικού και ψυκτικού τους φορτίου με σύγχρονο στόχο να επιτυγχάνεται και η μικρότερη δυνατή επιβάρυνση του περιβάλλοντος. Ο όρος «ενεργειακός σχεδιασμός» ή «βιοκλιματικός σχεδιασμός» ή «ηλιακή αρχιτεκτονική» αναφέρεται στο σχεδιασμό που ανταποκρίνεται στις κλιματικές συνθήκες του περιβάλλοντος, όπως η ηλιακή ακτινοβολία, ο άνεμος, κλπ. με τρόπο ώστε το κτιριακό κέλυφος να τις τροποποιεί για να δημιουργείται εσώκλιμα που να παρέχει με τη μικρότερη δυνατή κατανάλωση για θέρμανση και ψύξη τις βέλτιστες συνθήκες θερμικής και οπτικής άνεσης για τους χρήστες. Στη χειμερινή περίοδο, ο ενεργειακός σχεδιασμός αποσκοπεί στην ελαχιστοποίηση των θερμικών απωλειών αγωγιμότητας, αερισμού και εξάτμισης, επιτρέποντας μόνον τον απαραίτητο για λόγους υγιεινής αερισμό, και στην αύξηση της θερμικής προσόδου από την ηλιακή ακτινοβολία, ώστε αφενός να μειωθεί η διάρκεια της θερμαντικής περιόδου και αφετέρου να ελαττωθούν οι δαπάνες για την παροχή θέρμανσης. Αντίστοιχα, στην θερινή περίοδο ο ενεργειακός σχεδιασμός στοχεύει στην ελαχιστοποίηση της θερμικής προσόδου από την ηλιακή ακτινοβολία και στη βελτιστοποίηση των διαφόρων μεθόδων φυσικού δροσισμού, ώστε να ελαχιστοποιηθεί ή ακόμη και να αποτραπεί η με το μηχανολογικό εξοπλισμό παρεχόμενη ψύξη. Παράμετροι του ενεργειακού σχεδίου: Περιβαλλοντική επίπτωση του κτιρίου Χαμηλή ενεργειακή κατανάλωση Περιεχόμενη ενέργεια και ανακύκλωση 50

51 Ο κατάλληλος σχεδιασμός πρέπει να οδηγεί σε: Επίτευξη οικονομικής σκοπιμότητας Συνεισφορά στο κοινωνικό σύνολο Ενεργειακή αποδοτικότητα Ελάχιστες ενεργειακές επιπτώσεις 6.1 Εξέλιξη του Ενεργειακού Σχεδιασμού Κτιρίων Δεκαετία 1970: Θέρμανση Πετρελαϊκές κρίσεις Βελτίωση του βαθμού απόδοσης. Διοχέτευση του φυσικού αερίου στη Δυτική Ευρώπη. Δεκαετία 1980: Θέρμανση Φαινόμενο όξινης βροχής Έμφαση στη μείωση των παραγόμενων ρύπων. Προώθηση νέων τεχνολογιών καύσης, χαμηλές θερμοκρασίες και χαμηλοί ρύποι. Δεκαετία 1990: Κλιματισμός Ενεργειακή αποδοτικότητα Μείωση των φορτίων θέρμανσης σε πολύ ικανοποιητικό επίπεδο. Αύξηση των φορτίων ψύξης, ακόμη και σε βορειοευρωπαϊκές πόλεις. Ποιότητα αέρα. Δεκαετία 2000: Αειφόρο κτίριο ΑΠΕ Κτίριο ενεργειακού πλεονάσματος Βελτιστοποίηση: «Σκεπτόμενα» συστήματα σε «έξυπνα» κτίρια. Συνολική προσέγγιση του ενεργειακού περιβαλλοντικού στόχου. 51

52 6.2. Ελαχιστοποίηση των θερμικών απωλειών: μορφή και διάταξη των εσωτερικών χώρων. Το σωστότερο από ενεργειακή σκοπιά σχήμα ενός κτιρίου είναι εκείνο που εμφανίζει το χειμώνα τις μικρότερες θερμικές απώλειες και το μεγαλύτερο ηλιακό κέρδος, ενώ το καλοκαίρι τη μικρότερη δυνατή θερμική επιβάρυνση από την ηλιακή ακτινοβολία. Το κλίμα ενός τόπου παίζει καθοριστικό ρόλο στην επιλογή του βέλτιστου σχήματος. Για ένα συγκεκριμένο όγκο, το συμπαγές σχήμα εμφανίζει τις μικρότερες θερμικές απώλειες το χειμώνα. Το κτίριο όμως τετράγωνης κάτοψης δεν είναι η καλύτερη λύση για όλες τις περιοχές: για τα ψυχρά κλίματα βέλτιστη λύση αποτελούν τα κτίρια κυβικής μορφής, ενώ για τα εύκρατα κλίματα, τα επιμηκυμένα κτίρια στον άξονα Α-Δ και με μεγαλύτερη ελευθερία για την εκλογή της μορφής. Οι μικροκλιματικές συνθήκες που επικρατούν στις πλευρές ενός κτιρίου είναι επίσης καθοριστικές για μια ορθή διάταξη των χώρων. Η βόρεια πλευρά παραμένει η πιο ψυχρή, γιατί δεν δέχεται άμεση ηλιακή ακτινοβολία και γιατί οι χειμερινοί άνεμοι έχουν συνήθως βορινή κατεύθυνση. Η ανατολική και δυτική πρόσοψη δέχεται ίση ποσότητα ηλιακής ακτινοβολίας, αλλά η δυτική παραμένει πιο ζεστή εξαιτίας του συνδυασμού ηλιακής ακτινοβολίας και υψηλών μεσημβρινών θερμοκρασιών του αέρα. Η νότια πλευρά είναι η φωτεινότερη και η πιο ζεστή και δέχεται ηλιακή ακτινοβολία στη διάρκεια όλης της ημέρας, (σχήμα ). Σχήμα 5: Διάταξη των χώρων μιας ενεργειακά σωστής κατοικίας. 52

53 Χώροι με απαίτηση χαμηλότερης θερμοκρασίας, πρέπει να τοποθετούνται στη βορινή πλευρά, ώστε να παίζουν το ρόλο του φράγματος των θερμικών απωλειών, μεσολαβώντας ανάμεσα στους θερμούς χώρους και το εξωτερικό περιβάλλον. Η τεχνική της τοποθέτησης αυτών των χώρων στο βορρά ήταν γνωστή από παλιά. Στην αγροτική κατοικία ήταν και είναι ο στάβλος, η αποθήκη σιτηρών και άχυρων. Στην αστική κατοικία είναι το γκαράζ, το κελάρι, οι χώροι υγιεινής. Αντίθετα, οι χώροι που θα κατοικούνται όλη τη μέρα και έχουν απαιτήσεις για υψηλή θερμοκρασία τοποθετούνται στο νότιο προσανατολισμό. 6.3 Μείωση φορτίων, εξαρτάται από το κέλυφος του κτηρίου Προσανατολισμό του κτηρίου. Θερμομόνωση αδιαφανών στοιχείων. Θερμοπροστασία των ανοιγμάτων και πλαισίων. Με τα υλικά επικαλύψεων. Και την ηλιοπροστασία σκιασμός του κτηρίου. 6.4 Προσανατολισμός και γεωμετρικές αναλογίες Η λειτουργία του κτηρίου ως ηλιακός συλλέκτης εξαρτάται από τους ακόλουθους παράγοντες. Το σχήμα και το περιβάλλον ενός κτηρίου παίζουν πολύ σημαντικό ρόλο στην ενεργειακή συμπεριφορά του. Οι παράγοντες αυτοί μπορούν να προκαλέσουν εισροή ηλιακών κερδών όταν ο δροσισμός είναι απαραίτητος, ή απώλειες θερμότητας όταν υπάρχει ανάγκη για συλλογή θερμικής ενέργειας. Δυο κτήρια με τον ίδιο όγκο και κατασκευασμένα από τα ίδια υλικά είναι δυνατόν να παρουσιάσουν τελείως διαφορετική ενεργειακή συμπεριφορά αν διαφέρει το σχήμα, ο περιβάλλων χώρος, αλλά και ο προσανατολισμός τους. Η τοποθέτηση (χωροθέτηση), ενός κτηρίου στο οικόπεδο πρέπει να είναι τέτοια ώστε να λαμβάνει υπόψη τις τροχιές του ήλιου, τη διάρκεια ηλιασμού και την ένταση της θερμικής ακτινοβολίας. Πολύτιμο εργαλείο αποτελούν οι ηλιακοί χάρτες, οι οποίοι μπορούν να βοηθήσουν στον καθορισμό του ανάγλυφου του περιβάλλοντος για το συγκεκριμένο οικόπεδο, καθώς επίσης και να ορίσουν τις ανάγκες σε σκιασμό από δέντρα ή γειτονικά κτήρια. Οι νότιες προσόψεις είναι οι πιο αξιόλογες, όσον αφορά στη δυνατότητα συλλογής ακτινοβολίας κατά το χειμώνα και αποφυγή της υπερθέρμανσης κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού. 53

54 Το σχήμα του κτηρίου, όπως είναι αναμενόμενο, εξαρτάται από το γεωγραφικό πλάτος και τις κλιματολογικές συνθήκες μιας περιοχής. Ο λόγος της συνολικής επιφάνειας ενός κτηρίου προς τον όγκο του είναι ένας σημαντικός παράγοντας που καθορίζει τα ηλιακά κέρδη και τις θερμικές απώλειες ενός κτηρίου. Όσο μεγαλύτερη είναι η επιφάνεια ενός κτηρίου τόσο μεγαλύτερα τα κέρδη/απώλειες. Ελάχιστος λόγος επιφάνειας προς όγκο από την άλλη μεριά, οδηγεί σε ελάχιστα κέρδη και ελάχιστες απώλειες. Το κτήριο σε σχήμα κύβου, αν και παρουσιάζει συνεπτυγμένο σχήμα δεν είναι το βέλτιστο, διότι για παράδειγμα δεν συμβάλλει στην προστασία των δυτικών τοίχων από την υπερθέρμανση. Ως βέλτιστο σχήμα θεωρείται το επίμηκες κατά τον άξονα ανατολήςδύσης. Το σχήμα αυτό εξασφαλίζει μεγαλύτερη επιφάνεια προς το νότο για τη συλλογή ηλιακής ακτινοβολίας το χειμώνα και τον ελάχιστο ηλιασμό το καλοκαίρι. Συνεπώς, ο βέλτιστος προσανατολισμός ενός κτηρίου για την εύκρατη ζώνη θεωρείται ο νότιος. Φυσικά το πρόβλημα του προσανατολισμού εξαρτάται και από την τοπογραφία μιας περιοχής, τους πολεοδομικούς περιορισμούς, τον άνεμο και την ηλιακή ακτινοβολία, καθώς επίσης και από την προσπάθεια μείωσης του θορύβου. Επίσης, ένα κτήριο που προστατεύεται από τη γη έχει μειωμένες απώλειες θερμότητας από διείσδυση, ιδιαίτερα σε χαμηλές θερμοκρασίες περιβάλλοντος. Αυτό οφείλεται στο ότι οι θερμοκρασίες του εδάφους μένουν σταθερές σε όλη τη διάρκεια του έτους και το χώμα συμβάλλει στο να δίνει μια πρόσθετη θερμική αντίσταση στο περίβλημα του κτηρίου. Πέρα από τα ηλιακά κέρδη, ο προσανατολισμός ενός κτηρίου σχετίζεται και με τις συνθήκες φυσικού φωτισμού. Μια κατοικία πρέπει να είναι έτσι σχεδιασμένη ώστε να εκμεταλλεύεται όσο το δυνατόν περισσότερο το φως κατά τη διάρκεια της μέρας. Ο σωστός προσανατολισμός του σπιτιού είναι εκείνος που εξασφαλίζει, επίσης, την ποσότητα και την ποιότητα του φωτός που εισέρχεται στους εσωτερικούς χώρους. Επίσης σημαντικός είναι ο τρόπος διαρρύθμισής των χώρων, ο οποίος πρέπει να γίνεται με βάση το βαθμό δραστηριότητας που πραγματοποιείται. Έτσι, οι χώροι συχνής χρήσης με υψηλές ενεργειακές απαιτήσεις προσανατολίζονται προς τον νότο, ενώ οι υπόλοιποι προς τη βόρεια πλευρά του κτηρίου. Για τα εύκρατα κλίματα στην βορινή πλευρά του κτηρίου, η οποία είναι η ψυχρότερη και η πιο σκοτεινή, πρέπει να τοποθετούνται χώροι μικρότερης χρήσης, όπως αποθήκες, κλιμακοστάσια και γκαράζ. Οι χώροι αυτοί προστατεύουν το υπόλοιπο 54

55 κτήριο, λειτουργούν ως χώροι ανάσχεσης και μετριάζουν τις εξωτερικές θερμοκρασιακές συνθήκες. Τα υπόγεια και οι σοφίτες μπορούν να επιτελούν παρεμφερείς λειτουργίες. Για να λειτουργούν πιο αποτελεσματικά αυτοί οι χώροι, καλό είναι να υπάρχει μόνωση μεταξύ αυτών των τμημάτων του κτηρίου από τα άλλα τμήματα που θερμαίνονται καλύτερα. Στη νότια πλευρά, που δέχεται το μεγαλύτερο ποσοστό της ηλιακής ακτινοβολίας κατά το χειμώνα και το ελάχιστο κατά το θέρος, μπορούν να προσαρτηθούν θερμοκήπια και βεράντες που συμβάλλουν στη δέσμευση της θερμικής ενέργειας, καθώς επίσης να τοποθετηθούν οι αίθουσες καθημερινής χρήσης όπως τα σαλόνια, η τραπεζαρία και η κουζίνα που έχουν ανάγκες σε φωτισμό και θέρμανση. Ένα κτήριο ανάλογα με την μορφή του, χαρακτηρίζεται κλειστό όταν η επιφάνεια των αδιαφανών στοιχείων του κελύφους είναι πολύ μεγάλη συγκριτικά με την επιφάνεια, που καταλαμβάνουν τα ανοίγματα (διαφανή στοιχεία). Αντίθετα, όταν οι επιφάνειες των αδιαφανών και διαφανών στοιχείων είναι συγκρίσιμες, τότε το κτήριο χαρακτηρίζεται ανοιχτό. Η ανοιχτή μορφολογία επιλέγεται όταν το κτήριο έχει νότιο ή νοτιοανατολικό προσανατολισμό και οι συνθήκες δόμησης επιτρέπουν τον ηλιασμό του κτηρίου, έτσι ώστε να αξιοποιούνται τα θερμικά ηλιακά κέρδη. Φυσικά, θα πρέπει να δίνεται ιδιαίτερα προσοχή στον κατάλληλο σκιασμό του κτιρίου το καλοκαίρι, καθώς και στη χρήση θερμομονωτικών υαλοπινάκων, τα οποία περιορίζουν τις θερμικές απώλειες τον χειμώνα. Η επιλογή της κλειστής μορφολογίας απαιτεί καλή θερμομόνωση των αδιαφανών στοιχείων του κελύφους (τοίχοι, οροφή κ.λπ.), γιατί η μείωση των θερμικών απωλειών μπορεί να αντισταθμίσει τα περιορισμένα ηλιακά κέρδη. Ενώ τα κτήρια που είναι πανταχόθεν ελεύθερα ή βρίσκονται στο τέλος μίας σειράς κτηρίων, έχουν μεγαλύτερες θερμικές απώλειες σε σχέση με τα κτήρια, που έχουν μικρότερη επιφάνεια σε επαφή με το εξωτερικό περιβάλλον. Οι απώλειες αυτές μπορούν να περιορισθούν με τη βελτίωση της θερμομόνωσης ή να αντισταθμιστούν με την αύξηση των ηλιακών θερμικών κερδών (πχ μέσω της χρήσης νοτίων ανοιγμάτων). 55

56 Τέλος, τα κτήρια που βρίσκονται σε άμεση επαφή με το έδαφος, έχουν καλύτερη θερμική συμπεριφορά και καταναλώνουν λιγότερη ενέργεια από τα κτήρια με πυλωτή. Διάφορες μελέτες έχουν δείξει ότι τα κτήρια με πυλωτή έχουν 5% μεγαλύτερη ενεργειακή κατανάλωση για θέρμανση και δροσισμό. Αυτό οφείλεται στην αργή μεταβολή της θερμοκρασίας του εδάφους, λόγω της μεγάλης θερμοχωρητικότητάς του. Έτσι, σε ορισμένο βάθος, το έδαφος είναι πιο θερμό από τον ατμοσφαιρικό αέρα τον χειμώνα και πιο δροσερό το καλοκαίρι. 6.5 θερμομόνωση αδιαφανών στοιχείων Λειτουργία κτηρίου ως αποθήκη θερμότητας: Όταν τo κτήριο λειτουργεί ως ηλιακός συλλέκτης, θα πρέπει να έχει τη δυνατότητα να συγκρατήσει τη θερμότητα που δέχτηκε, να την αποθηκεύσει και τελικά, να την επαναποδοθεί στη διάρκεια της νύχτας. Η αποθήκη θερμότητας είναι το κέλυφος του κτηρίου (τοίχοι, δάπεδο, οροφή) και τα εσωτερικά χωρίσματα. Όλα τα δομικά υλικά απορροφούν και αποθηκεύουν θερμότητα καθώς θερμαίνονται, η ποσότητα της οποίας εξαρτάται από τη θερμοχωρητικότητα του υλικού. Λέγοντας θερμοχωρητικότητα εννοούμε την ικανότητα ενός υλικού ή ενός δομικού στοιχείου να αποθηκεύει θερμότητα που δέχεται από το περιβάλλον μέσα στην μάζα του και να την αποδίδει βαθμιαία με σημαντική χρονική καθυστέρηση. Η θερμοχωρητικότητα είναι ανάλογη της μάζας ή της πυκνότητας και της ειδικής θερμότητας του υλικού. Η θερμική αδράνεια, είναι ο ρυθμός με τον οποίο ένα δομικό στοιχείο απορροφά ή αποβάλλει θερμότητα και εξαρτάται από το πάχος και τη θερμοχωρητικότητα του στοιχείου. Η θερμική αδράνεια της κατασκευής επιβραδύνει τη μεταφορά θερμότητας στον εσωτερικό χώρο για αρκετές ώρες, μέχρις ότου η εξωτερική θερμοκρασία αρχίσει να μειώνεται. Τότε όμως το κτήριο μπορεί να αποβάλλει το επιπλέον θερμικό φορτίο με φυσικό αερισμό και ακτινοβολία προς το περιβάλλον. Η χρονική καθυστέρηση προσδιορίζεται από τη χρονική διάρκεια, που μεσολαβεί από τη στιγμή της μέγιστης εξωτερικής θερμοκρασίας μέχρι τη στιγμή της μέγιστης επιφανειακής εσωτερικής θερμοκρασίας του τοιχώματος και εκφράζεται σε ώρες. Η χρονική καθυστέρηση είναι ένα μέγεθος με μεγάλη σημασία, που εξαρτάται από τη θερμοχωρητικότητα και το συντελεστή θερμικής αγωγιμότητας του δομικού στοιχείου και χαρακτηρίζει τη θερμική αδράνεια της κατασκευής. Η μεγάλη θερμοχωρητικότητα και ο μικρός συντελεστής 56

57 θερμικής αγωγιμότητας εξασφαλίζουν μεγάλη χρονική καθυστέρηση. Αυτό πρακτικά σημαίνει ότι μεγάλα ποσά θερμότητας αποθηκεύονται στην μάζα του δομικού στοιχείου και μεταδίδονται με αργό ρυθμό προς το εσωτερικό του κτηρίου. Καθυστερεί, δηλαδή, η άνοδος της εσωτερικής θερμοκρασίας του χώρου, μέχρις ότου η εξωτερική θερμοκρασία αρχίσει να μειώνεται! Τότε όμως το κτήριο μπορεί να αποβάλλει το επιπλέον θερμικό φορτίο με φυσικό αερισμό και ακτινοβολία προς το περιβάλλον! Έτσι, κατά τη διάρκεια του χειμώνα η αποθηκευμένη θερμότητα αποδίδεται στο εσωτερικό του κτηρίου αργά το απόγευμα ή το βράδυ, όταν χρειάζεται περισσότερο, ενώ το καλοκαίρι αποδίδεται τις βραδινές ώρες που γίνεται χρήση του φυσικού αερισμού. Ακόμα όμως και στην περίπτωση κατά την οποία χρησιμοποιείται σύστημα κλιματισμού, το μέγιστο ψυκτικό φορτίο δεν συμπίπτει χρονικά με τη μέγιστη ζήτηση ενέργειας (πρόβλημα υπερφόρτωσης ηλεκτρικού δικτύου), επειδή καθυστερεί σημαντικά ο χρόνος που παρουσιάζεται η μέγιστη εσωτερική θερμοκρασία. Οπότε ο προσδιορισμός της χρονικής καθυστέρησης για κάθε εξωτερικό τοίχο ή την οροφή γίνεται με την ακόλουθη μέθοδο. Και στο (πίνακα 5.2), αναφέρονται όλα τα υλικά και πάχη του για τον προσδιορισμό της χρονικής καθυστέρησης. Προσδιορίζουμε τη διακύμανση της εξωτερικής θερμοκρασίας για μία χαρακτηριστική ημερομηνία της συγκεκριμένης περιοχής και σχεδιάζουμε την καμπύλη σε συνάρτηση με το χρόνο. Καθορίζουμε τα όρια της ζώνης άνεσης (συνήθως oc). Υπολογίζουμε το πρόσθετο θερμικό φορτίο από την ηλιακή ακτινοβολία και το απεικονίζουμε σε διάγραμμα. Η χρονική καθυστέρηση σε ώρες είναι ο χρόνος, που μεσολαβεί ανάμεσα στη μέγιστη εξωτερική θερμοκρασία και τη στιγμή που η εσωτερική θερμοκρασία βρίσκεται κάτω από τη ζώνη άνεσης. Γνωρίζοντας τη χρονική καθυστέρηση καθορίζουμε τα υλικά κατασκευής και το συγκεκριμένο πάχος τους. Πινάκας 3 : Χρονική καθυστέρηση και συντελεστής μείωσης θερμοκρασίας δομικών υλικών. 57

58 Προτείνεται χρονική καθυστέρηση 8h για τη νότια και δυτική πλευρά του κτηρίου και 14 h για την ανατολική πλευρά, έτσι ώστε η απελευθέρωση της θερμότητας να γίνει αργά το απόγευμα. Στη βορεινή πλευρά δεν υπάρχει πρακτικά ανάγκη για χρονική καθυστέρηση, αφού η επιφάνεια αυτή έχει μικρά θερμικά κέρδη. Τέλος, η χρονική καθυστέρηση της οροφής πρέπει να είναι h με ελάχιστη τιμή 9,5 h. Εναλλακτικά μπορεί να χρησιμοποιηθεί επιπρόσθετη μόνωση. Η χρονική καθυστέρηση έχει ιδιαίτερη σημασία για την οροφή, επειδή η επιφάνεια αυτή είναι εκτεθειμένη στην ηλιακή ακτινοβολία για το μεγαλύτερο διάστημα της ημέρας. Οι θολωτές οροφές αποτελούν έξυπνες λύσεις για ξηρά και θερμικά κλίματα, επειδή το κέλυφος ενός ημισφαιρικού θόλου έχει σχεδόν τριπλάσια επιφάνεια από τη βάση του. Αυτό σημαίνει ότι η προσπίπτουσα ηλιακή ακτινοβολία διανέμεται σε τριπλάσια επιφάνεια σε σχέση με την οριζόντια στέγη. Έτσι, μετριάζεται το θερμικό φορτίο, που επιβαρύνει το κτήριο και γίνεται συντομότερα η αποβολή της θερμότητας προς την ατμόσφαιρα τις νυχτερινές ώρες. 58

59 7. ΘΕΡΜΟΜΟΝΩΤΙΚΑ ΥΛΙΚΑ Τα θερμομονωτικά υλικά αποτελούν αναπόσπαστο τμήμα των κτηριακών εφαρμογών, γεγονός που επιβάλλεται και από τη νομοθεσία θερμομόνωσης. Σήμερα, ο μελετητής μηχανικός έχει στη διάθεσή του πληθώρα υλικών γεγονός που του δίνει τη δυνατότητα να επιλέξει το καταλληλότερο για την υπό μελέτη εφαρμογή είτε κτηριακή, είτε βιομηχανική λαμβάνοντας υπ όψη του μια σειρά παραμέτρων όπως: θερμομονωτικές απαιτήσεις, θερμοκρασίες λειτουργίας, επίπεδα υγρασίας, κόστος και αισθητική. Επομένως, για να χαρακτηριστεί κάποιο υλικό κρίνεται απαραίτητη η πολύπλευρη εξέταση του και όχι η επικέντρωση του ενδιαφέροντος σε ένα μόνο χαρακτηριστικό του. Δηλαδή, είναι εσφαλμένη η αντίληψη, πως ένα θερμομονωτικό υλικό είναι «καλό» επειδή έχει χαμηλό συντελεστή θερμικής αγωγιμότητας. Αρχικά, δινόταν βάση στις φυσικές ιδιότητες καθώς και στις δυνατότητες εφαρμογής. Στη συνέχεια προστέθηκε μία νέα ομάδα χαρακτηριστικών, που σχετίζονται με την ασφάλεια και την υγεία των εργαζομένων (τόσο κατά την παραγωγή, όσο και κατά την τοποθέτηση) και των χρηστών της, καθώς και με τις περιβαλλοντικές επιπτώσεις του υλικού. Χαρακτηριστικό παράδειγμα είναι ο αμίαντος, ο οποίος ενώ είχε άριστες θερμομονωτικές ιδιότητες και μεγάλο εύρος εφαρμογών, απαγορεύτηκε όταν αποδείχτηκε πως η χρήση του σχετίζεται με καρκινογένεση. Όσον αφορά στις περιβαλλοντικές ιδιότητες αρχικά το ενδιαφέρον εστιαζόταν στη διαχείριση του υλικού μετά το πέρας της διάρκειας ζωής του και «οικολογικό» χαρακτηριζόταν ένα υλικό που ήταν βίο διασπώμενο ή ανακυκλώσιμο. Η εκτόξευση της τιμής του πετρελαίου οδήγησε τη σύγχρονη αγορά στην εκμετάλλευση κάθε δυνατού τρόπου εξοικονόμησης ενέργειας με αποτέλεσμα να προωθηθεί η έρευνα των θερμομονωτικών υλικών σε μεγάλο βάθος. Πλέον, δεν λαμβάνεται υπ όψη μόνο η ενέργεια που εξοικονομείται με τη χρήση του υλικού, αλλά και η ενέργεια που απαιτείται για την παραγωγή, τη μεταφορά και την τοποθέτηση του, γνωστή και ως περιεχόμενη ενέργεια. Σε μερικές περιπτώσεις, όπου η διάρκεια ζωής είναι περιορισμένη (όπως στις βιομηχανικές εφαρμογές), εκτιμάται και η ενέργεια για τη διαχείριση του ως απόβλητο ή οι δυνατότητες ανάκτησης ενέργειας από αυτό. Για την εκτίμηση και την περιβαλλοντική αξιολόγηση των υλικών χρησιμοποιείται η μεθοδολογία της Ανάλυσης Κύκλου Ζωής (Α.Κ.Ζ.). Η Α.Κ.Ζ. αποτελεί εργαλείο περιβαλλοντικής διαχείρισης και λήψης αποφάσεων που σκοπό έχει να αποτιμήσει τις επιπτώσεις από τη χρήση 59

60 ενέργειας και την επεξεργασία υλικών, συμπεριλαμβανομένης της απόρριψης αποβλήτων στο περιβάλλον, και να εκτιμήσει τις δυνατότητες επίτευξης περιβαλλοντικών βελτιώσεων σε συνδυασμό με την ορθολογική χρήση πρώτων υλών και ενέργειας καθ όλη τη διάρκεια του κύκλου ζωής ενός προϊόντος ή μία διεργασίας Ανάλυση κύκλου ζωής των υλικών Πρόκειται για μια διαδικασία συγκριτικής ανάλυσης που αξιολογεί τις άμεσες και έμμεσες περιβαλλοντικές επιβαρύνσεις που συνδέονται με ένα προϊόν, μια διαδικασία ή μια δραστηριότητα προσδιορίζοντας και ποσοτικοποιώντας την ενέργεια και τα υλικά που χρησιμοποιούνται, καθώς και τα απόβλητα που απελευθερώνονται στο περιβάλλον, εκτιμώντας τις επιπτώσεις από τη χρήση της ενέργειας και των υλικών καθώς και των αποβλήτων και αναγνωρίζοντας και εκτιμώντας τις δυνατότητες περιβαλλοντικών βελτιώσεων. Η ανάλυση περιλαμβάνει ολόκληρο τον κύκλο ζωής του προϊόντος, της διεργασίας ή της δραστηριότητας: εξαγωγή και επεξεργασία πρώτων υλών κατασκευή μεταφορά και διαμονή χρήση συντήρηση επαναχρησιμοποίηση ή ανακύκλωση τελική απόρριψη Πρόκειται δηλαδή για ένα εργαλείο περιβαλλοντικής διαχείρισης και λήψης αποφάσεων που σκοπό έχει να αποτιμήσει τις επιδράσεις από τη χρήση ενέργειας και την επεξεργασία υλικών, συμπεριλαμβανομένης της απόρριψης αποβλήτων στο περιβάλλον και να εκτιμήσει τις δυνατότητες επίτευξης περιβαλλοντικών βελτιώσεων σε συνδυασμό με την ορθολογική χρήση πρώτων υλών και ενέργειας σε κάθε στάδιο του κύκλου ζωής ενός προϊόντος. Η ανάλυση του κάθε σταδίου της πορείας αυτής και των επιπτώσεών του στο περιβάλλον είναι απαραίτητη για τον προσδιορισμό της οικολογικής συμπεριφοράς του προϊόντος. Τόσο η χρονική διάρκεια, όσο και τα στάδια του κύκλου ζωής του ποικίλουν με αποτέλεσμα να είναι ιδιαίτερα δυσχερής η καθιέρωση μίας μεθοδολογίας ανάλυσης κοινής για όλα τα προϊόντα, τόσο τη ήδη παραγόμενα, όσο και αυτά που θα παράγονται στο άμεσο μέλλον. Συνεπώς είναι πρακτικά προς το παρόν αδύνατη η ενιαία εκτίμηση των επιπτώσεων των διαφόρων προϊόντων στο περιβάλλον και στους χρήστες. 60

61 Η διάρκεια ζωής των υλικών εξαρτάται σημαντικά από τη διάρκεια ζωής και τη χρήση του κτηρίου, αλλά και από τη θέση τους στο δομικό σύστημά του. Η φέρουσα κατασκευή αποτελεί γνώμονα της διάρκειας ζωής του κτηρίου. Η διάρκεια ζωής της προσδιορίζεται από τη διάρκεια ζωής των υλικών,από τα οποία αποτελείται. Σε κάθε περίπτωση ως αφετηρία για την ανάλυση του κύκλου ζωής λαμβάνεται η παραγωγή των πρώτων υλών από το φυσικό περιβάλλον (εξόρυξη, υλοτόμηση,άντληση κτλ).στη δεύτερη περίπτωση όμως, στο στάδιο της παρασκευής στο εργοτάξιο, εμπλέκονται παράγοντες αστάθμητοι(καιρικές συνθήκες, ανθρώπινες ενέργειες, σύσταση υλικών και αναλογίες ανάμειξης κτλ) με αποτέλεσμα η εκτίμηση των επιπτώσεων του σταδίου αυτού με τρόπο όμοιο με τα άλλα στάδια να καθίσταται δυσχερής. Συμπερασματικά, η ανάλυση κύκλου ζωής αποτελεί ένα ισχυρό εργαλείο, που επιτρέπει την αξιολόγηση δομικών υλικών και συστημάτων σε όλη τη διάρκεια ζωής τους. Για την εφαρμογή της απαιτείται η ύπαρξη εκτεταμένης σειράς δεδομένων για ένα ευρύ φάσμα υλικών και συστημάτων, ώστε να γίνει αξιολόγηση της περιβαλλοντικής τους επιβάρυνσης. Συγκρίνοντας τις συνολικές επιπτώσεις στο περιβάλλον,την οικονομία και την κοινωνία, επιτυγχάνεται η επιλογή του προϊόντος ή της διαδικασίας με τη μικρότερη επιβάρυνση Οικολογική (περιβαλλοντική) προτίμηση Πάνω από διαφορετικά δομικά υλικά και προϊόντα κυκλοφορούν σήμερα στην ευρωπαϊκή αγορά. Κάποια από αυτά έχουν σημαντικές επιπτώσεις στο περιβάλλον ή/και στη δημόσια υγεία. Μία μέθοδος που ακολουθούν τα τελευταία χρόνια πολλές ευρωπαϊκές χώρες που επιλέγουν και προωθούν την οικολογική δόμηση είναι αυτής της «Περιβαλλοντικής Προτίμησης». Στην Ολλανδία, για παράδειγμα,η πλειοψηφία των δημοσίων φορέων χρησιμοποιεί πλέον αυτή τη μέθοδο για τις χρηματοδοτούμενες και ελεγχόμενες απ αυτούς κατασκευές. Η Περιβαλλοντική Προτίμηση βασίζεται στην αξιολόγηση των υλικών κατασκευής με βάση το συνολικό κύκλο ζωής τους. Έτσι, προκειμένου να αξιολογηθεί και να βαθμονομηθεί ένα υλικό, λαμβάνονται υπ όψιν, μεταξύ άλλων, τα εξής: Η οικολογική βλάβη κατά την εξόρυξη, ξύλευση ή παραγωγή των πρώτων υλών Η ενεργειακή κατανάλωση σε όλα τα στάδια (περιλαμβανομένης της επεξεργασίας και μεταφοράς του υλικού) Η κατανάλωση νερού Προβλήματα ηχορύπανσης και οσμών 61

62 Οι εκπομπές επιβλαβών ρύπων κατά την παραγωγική διαδικασία, συμπεριλαμβανομένων των ρύπων που συμβάλλουν στην αλλαγή του κλίματος, στην καταστροφή του όζοντος και στην όξινη βροχή Η χρήση ή πιθανή έκλυση ουσιών που είναι επιβλαβείς για την ανθρώπινη υγεία Η χρήση ή πιθανή έκλυση ουσιών που είναι τοξικές, βιοσυσσωρεύσιμες και εμμένουσες στο περιβάλλον Η πιθανή διακινδύνευση και πρόκληση σοβαρού ατυχήματος καθ όλον τον κύκλο ζωής ενός υλικού ή προϊόντος Η παραγωγή αποβλήτων Οι δυνατότητες επαναχρησιμοποίησης, ανακύκλωσης και επιδιόρθωσης Η χρήση ανανεώσιμων πόρων καθώς και ανανεώσιμων πηγών ενέργειας για την παραγωγή ενός προϊόντος. Στη συνέχεια και με βάση τις πληροφορίες αυτές υπολογίζεται το οικολογικό αποτύπωμα του προϊόντος και βαθμολογείται ανάλογα. Αν και διεθνώς έχουν παρουσιαστεί προσεγγίσεις με αρκετές διαφορές μεταξύ τους(για παράδειγμα, στο πως αξιολογούν τη συμβολή ενός προϊόντος στη υπερθέρμανση του πλανήτη σε σχέση π.χ. με την οικοτοξικότητά του, εν τούτοις όλες οι μεθοδολογίες μέχρι σήμερα παρουσιάζουν αξιοπρόσεκτη ομοιότητα ως προς την περιβαλλοντική κατάταξη των διαφόρων υλικών και προϊόντων, έτσι ώστε να διασφαλίζεται ο χρήστης ως προς την αντικειμενικότητα των αξιολογήσεων. Η επιλογή των δομικών υλικών σχετίζεται πολλαπλώς με την αειφορική ή μη διάσταση των κατασκευών, αφού η χρήση δομικών υλικών που δεν πληρούν ορισμένα φιλοπεριβαλλοντικά κριτήρια μπορεί να επιφέρει: Κατασπατάληση φυσικών πόρων και ενέργειας. Διαταραχή του περιβάλλοντος από την εξόρυξη-ξύλευση των πρώτων υλών, την παραγωγή, μεταφορά και χρήση των δομικών υλικών. Επιδείνωση του εσωτερικού περιβάλλοντος των κατασκευών και ενίσχυση του «Συνδρόμου του άρρωστου κτηρίου», συνδρόμου που μπορεί να επηρεάσει δυσμενώς την υγεία των ανθρώπων που ζουν ή εργάζονται σε ένα κτήριο. 62

63 Πτώση της παραγωγικότητας των ανθρώπων που ζουν ή εργάζονται σε ένα κτήριο. Επιδείνωση του μικροκλίματος γύρω από ένα κτήριο. Για ορισμένα δομικά υλικά παρέχεται σήμερα κάποιο είδος οικολογικής σήμανσης, η οποία δίνει στον καταναλωτή ορισμένα εχέγγυα για την περιβαλλοντική φερεγγυότητα του προϊόντος. Η σήμανση αυτή μπορεί να παρέχεται είτε από εθνικούς και διακρατικούς φορείς, είτε και από ανεξάρτητους μη κυβερνητικούς φορείς. Τι γίνεται λοιπόν στην περίπτωση των προϊόντων που δεν διαθέτουν κάποια οικολογική σήμανση; Πώς επιλέγει κανείς τα καταλληλότερα απ αυτά; Για την επιλογή των καταλληλότερων (από περιβαλλοντικής σκοπιάς) υλικών, μία δόκιμη μεθοδολογία που ακολουθείται τα τελευταία χρόνια είναι αυτή της «Περιβαλλοντικής Προτίμησης». Η μεθοδολογία αυτή εφαρμόζεται με επιτυχία σε πολλές ευρωπαϊκές χώρες που επιλέγουν και προωθούν την οικολογική δόμηση. 63

64 64

65 65

66 Πινάκας 4: Ενδεικτικός πίνακας επιλογών σε δομικά προϊόντα 66

67 7.3. Ταξινόμηση των θερμομονωτικών υλικών Για την ταξινόμηση των θερμομονωτικών υλικών θα μπορούσε κανείς να επιλέξει πολλά κριτήρια, όπως για παράδειγμα την προέλευσή τους (οργανικά ή ανόργανα), τη δομή τους (ινώδη, κυψελώδη ή κοκκώδη) την παρασκευή τους (φυσικά ή τεχνητά), τις ιδιότητές τους (προσβαλλόμενα και μη προσβαλλόμενα από την υγρασία, ανθεκτικά σε υψηλές θερμοκρασίες, κλπ). Κατατάσσονται σε δύο μεγάλες κατηγορίες στα ελαφριά και στα βαριά θερμομονωτικά υλικά ή καλύτερα στα μικρού και μεγάλου ειδικού βάρους. Τα ελαφρά θερμομονωτικά υλικά χρησιμοποιούνται ως συμπληρωματικά στοιχεία σε μια κατασκευή και ο κατ εξοχήν ρόλος τους είναι η θερμική προστασία, ενώ Τα βαριά θερμομονωτικά υλικά μπορούν να χρησιμοποιηθούν και ως κύρια δομικά υλικά και ενίοτε να συμμετέχουν στο φέροντα οργανισμό της κατασκευής παραλαμβάνοντας μέρος των φορτίων. Τα ελαφριά θερμομονωτικά υλικά μπορούν να διακριθούν ανάλογα με τη σύσταση τους σε: ανόργανα ινώδη (υαλοβάμβακας, πετροβάμβακας ή ορυκτοβάμβακας) οργανικά ινώδη (ξυλόμαλλο, μοριοσανίδες, υλικά φυτικών ή ζωικών ινών) κυψελώδη (διογκωμένη πολυστερίνη, αφρώδης εξηλασμένη πολυστερίνη, πολυουρεθάνη, ουρική φορμαλδεύδη, φελλός) κοκκώδη (κίσσηρη ή ελαφρόπετρα, περλίτης, βερμικουλίτης, θηραϊκή γη, ελαφρόπετρα) Στα βαριά θερμομονωτικά υλικά μπορούν να συμπεριληφθούν τα θερμομονωτικά τούβλα, τα θερμομονωτικά τσιμεντότουβλα, τα ελαφροσκυροδέματα και τα κυψελωτά σκυροδέματα.(πηγή: Περιοδικό «Το κτήριο» 67

68 7.4. Βασικά χαρακτηριστικά θερμομονωτικών υλικών Φυσικές ιδιότητες Οι βασικές φυσικές ιδιότητες που χαρακτηρίζουν ένα θερμομονωτικό υλικό και λαμβάνονται υπ όψη πριν την εφαρμογή του είναι: Η θερμομονωτική του ικανότητα Το εύρος των θερμοκρασιών στο οποίο μπορεί να χρησιμοποιηθεί Η αντοχή του στην υγρασία Η αντοχή του στη φωτιά Η ηχομονωτική του ικανότητα Κάθε ένα από τα παραπάνω χαρακτηριστικά εκφράζεται με τα αντίστοιχα μεγέθη, που μετρώνται σύμφωνα με συγκεκριμένους κανονισμούς προτύπων και έχουν καθιερωθεί από σχετικούς οργανισμούς, όπως A.S.T.M. και D.I.N. Τα μεγέθη που εκφράζουν τα παραπάνω χαρακτηριστικά είναι, σε αντιστοιχία: Ο συντελεστής θερμικής αγωγιμότητας εκφράζει το πόσο εύκολα διαπερνά η θερμότητα το υλικό. Όσο χαμηλότερος είναι ο συντελεστής, τόσο μεγαλύτερη η θερμομονωτική ικανότητα του υλικού. Εκφράζεται σε μονάδες W/(mK) και δείχνει τι ποσό θερμικής ενέργειας (σε Watt) διαπερνά ένα μέτρο πάχους του υλικού όταν η θερμοκρασιακή διαφορά είναι 1Κ. Η μέγιστη και ελάχιστη θερμοκρασία λειτουργίας εκφράζουν τα θερμοκρασιακά όρια μέσα στα οποία ο συντελεστής θερμικής αγωγιμότητας μεταβάλλεται ανεπαίσθητα, το υλικό δηλαδή διατηρεί τη θερμομονωτική του ικανότητα. Τα όρια δίνονται σε βαθμούς oc ή Κ. Άλλη ιδιότητα σχετική με τις θερμοκρασίες εφαρμογής είναι και η θερμοκρασία τήξης (προφανώς σε oc ή Κ). Βέβαια, η θερμοκρασία τήξης είναι μεγαλύτερη από τη μέγιστη θερμοκρασία λειτουργίας (το υλικό έχει ήδη αχρηστευτεί εφόσον έχει ξεπεραστεί η μέγιστη θερμοκρασία λειτουργίας του), αλλά αναφέρεται γιατί η τήξη του υλικού δημιουργεί πλέον ζητήματα κινδύνου για τους ανθρώπους και το περιβάλλοντα χώρο, στον οποίο εφαρμόζεται. Ο συντελεστής αντίστασης στη διάχυση υδρατμών εκφράζει τη δυσκολία με την οποία διαχέονται υδρατμοί δια μέσου της μάζας του υλικού. Όσο μεγαλύτερη είναι η τιμή του, τόσο δυσκολότερα οι υδρατμοί διέρχονται μέσω της μάζας του υλικού. Πρόκειται για αδιάστατο μέγεθος. Άλλο σχετικό μέγεθος είναι η ποσότητα 68

69 υγρασίας εξομοίωσης, η οποία εκφράζει το ποσό της υγρασίας που απορροφήθηκε στο υλικό υπό ορισμένες συνθήκες θερμοκρασίας περιβάλλοντος και σχετικής υγρασίας. Η πυραντοχή του υλικού προσδιορίζεται κατά το DIN 4102, σύμφωνα με το οποίο τα υλικά κατατάσσονται σε κλάσεις πυραντοχής, Οι κλάσεις της πυραντοχής από την καλύτερη (μεγάλη διάρκεια αντοχής κατά την πυρκαγιά) είναι Α1, Α2, Α3, Β1, Β2, Β3, C1, C2 και C3. Συνοπτικά, τα υλικά των κατηγοριών Α1 και Α2 δεν παρουσιάζουν καμία ανάφλεξη, τα υλικά των κατηγοριών Α3 και Β1 αντιστέκονται στη φωτιά και τέλος, τα υλικά των κατηγοριών Β2 και κάτω δεν αντιστέκονται στη φωτιά ή ακόμη είναι εύφλεκτα. Ο βαθμός απορρόφησης ήχου περιγράφει την ηχοαπορροφητικότητα του υλικού για διάφορες συχνότητες ήχου. Όσο μεγαλύτερος είναι ο συντελεστής, τόσο καλύτερη είναι η ηχοαπορροφητικότητα του υλικού Περιβαλλοντικές ιδιότητες Τα θερμομονωτικά υλικά πέρα από τη σημαντική συνεισφορά τους στην προστασία του περιβάλλοντος που επιτυγχάνεται από τη μείωση των απωλειών θερμότητας με συνέπεια τη μικρότερη ενεργειακή κατανάλωση, η οποία και οδηγεί στην ελάττωση της ποσότητας των εκπεμπόμενων αέριων ρύπων, δεν παύουν να επιβαρύνουν το περιβάλλον από την παραγωγή έως την τελικα απόθεσή τους, όπως άλλωστε και κάθε υλικό γενικότερα. Η περιβαλλοντική επιβάρυνση είναι είτε άμεση είτε έμμεση. Η έμμεση περιβαλλοντική επιβάρυνση οφείλεται στην ενσωματωμένη ενέργεια στα θερμομονωτικά υλικά που αποτελείται από το άθροισμα της εσωτερικής ενέργειας των υλικών και της ενέργειας που καταναλώθηκε για την παραγωγή τους. Η ενσωματωμένη ενέργεια των θερμομονωτικών υλικών συνδέεται και εντέλει μετατρέπεται σε ισοδύναμη εκπομπή αερίων του θερμοκηπίου και της όξινης βροχής (διοξειδίου του άνθρακα και διοξειδίου του θείου αντίστοιχα). Περιεχόμενη πρωτογενής ενέργεια: Η περιεχόμενη πρωτογενής ενέργεια εκφράζει το ποσό ενέργειας που απαιτείται για την παραγωγή μιας μονάδας όγκου θερμομονωτικού υλικού, συνήθως σε μονάδες kwh/m3 ή kwh/kg. Τα τελευταία χρόνια διαπιστώνεται μία τάση για χρήση υλικών φιλικών προς το περιβάλλον, τάση που δεν περιορίζεται ασφαλώς μόνο στα θερμομονωτικά υλικά, αλλά γενικότερα στο σύνολο του πεδίου των κατασκευών. Επομένως, προτιμώνται υλικά με χαμηλή περιεχόμενη ενέργεια. 69

70 Η αντοχή σε προσβολές από μικροοργανισμούς και έντομα: Τα θερμομονωτικά υλικά κινδυνεύουν από έντομα, σκώρο, τρωκτικά και μύκητες. Για το λόγο αυτό, προστίθενται σ αυτά διάφορες πρόσθετες χημικές ουσίες, που στόχο έχουν την προστασία των θερμομονωτικών υλικών από βιολογικούς παράγοντες. Επειδή οι ουσίες αυτές επιβαρύνουν το περιβάλλον συνιστάται να αποφεύγεται η χρήση τους και να αναζητούνται άλλοι τρόποι αντιμετώπισης επιθέσεων από μικροοργανισμούς. Η αντοχή σε προσβολές από μικροοργανισμούς και έντομα εκφράζεται ποιοτικά, με το αν ένα υλικά είναι ευπρόσβλητο ή όχι, μετά από εργαστηριακές δοκιμές γήρανσης των υλικών και από πολυετείς παρατηρήσεις σε πραγματικές συνθήκες. Παρακάτω στον πίνακα 5 δίνονται συγκεντρωτικά οι σημαντικότερες ιδιότητες των περισσότερο συνηθισμένων θερμομονωτικών υλικών. 70

71 71

72 Πίνακας 5: Βασικές φυσικές και περιβαλλοντικές ιδιότητες των κυριότερων θερμομονωτικών υλικών. (Πηγή: Λειτουργία της Θερμομόνωσης, Άγις Παπαδόπουλος) 7.5. Θερμομονωτικά υλικά στην ελληνική αγορά Στην Ελλάδα η θεσμοθέτηση του κανονισμού θερμομόνωσης οδήγησε στην ανάπτυξη ενός νέου βιομηχανικού κλάδου και μίας νέας αγοράς. Η αγορά θερμομονωτικών υλικών χαρακτηρίστηκε στη δεκαετία του 1980 από εξαιρετική ανάπτυξη, ενώ στη δεκαετία του 1990 πήρε σε μεγάλο βαθμό την μορφή που παρουσιάζει σήμερα, με την εγχώρια ζήτηση, ως συνάρτηση της οικοδομικής δραστηριότητας, να αποτελεί τον κύριο παράγοντα διαμόρφωσης της κατάστασης. Οι υπόλοιποι προσδιοριστικοί παράγοντες μίας αγοράς όπως η διαθέσιμη τεχνολογία, το ανθρώπινο δυναμικό και η κρατική πολιτική, δείχνουν μία σταθερότητα τα τελευταία χρόνια με σημαντικότερη εξέλιξη αυτήν της τεχνολογίας παραγωγής, που οδήγησε σε μείωση των τιμών συγκεκριμένων μονωτικών υλικών, όπως η εξηλασμένη πολυστερίνη, σε σχέση με τη δεκαετία του Παράλληλα, έγινε μία σημαντική προσπάθεια εμπέδωσης της αναγκαιότητας της θερμομόνωσης στους τελικούς καταναλωτές, με αρκετά επιτυχή αποτελέσματα. Σε επίπεδο προϊόντων η αγορά θα μπορούσε να χαρακτηριστεί σαν περίπτωση «μονοπωλιακού ανταγωνισμού» καθώς οι μεγαλύτερες επιχειρήσεις προσπαθούν να διαφοροποιηθούν προσφέροντας προϊόντα τα οποία έχουν διαφορετικές ιδιότητες αλλά είναι ανταγωνιστικά μεταξύ τους, ενώ σε συγκεκριμένες αγορές, όπως της διογκωμένης πολυστερίνης, η αγορά θα μπορούσε να χαρακτηριστεί σαν ανταγωνιστική επειδή υπάρχουν πάρα πολλοί παραγωγοί που παράγουν το συγκεκριμένο προϊόν. Παρά το γεγονός ότι υπάρχει ένας πολύ μεγάλος αριθμός μονωτικών υλικών, τρία από αυτά μονοπωλούν την αγορά αφού καλύπτουν πάνω από το 90% της ζήτησης, ενώ σημειώνεται μία σχετική μετακίνηση των καταναλωτικών προτιμήσεων προς ακριβότερα υλικά τα τελευταία χρόνια. Στην ελληνική αγορά, κυριαρχούν η διογκωμένη, η εξηλασμένη πολυστερίνη, ενώ σε μικρό ποσοστό εμφανίζονται το ξυλόμαλλο, ο υαλοβάμβκακας και η πολυουρεθάνη. Μερικά από τα κυριότερα θερμομονωτικά υλικά που χρησιμοποιούνται παρουσιάζονται στον παρακάτω πίνακα: 72

73 Πίνακας 6: Κυριότερα θερμομονωτικά υλικά 73

74 Υπάρχουν και οικολογικά θερμομονωτικά υλικά τα οποία : Δεν απαιτούν μεγάλη ενέργεια για την παραγωγή τους Είναι ανακυκλώσιμα Δεν μολύνουν το περιβάλλον κατά την διάρκεια παραγωγής τους Δεν περιέχουν τοξικούς/καρκινογόνους ρύπους, επικίνδυνους για την υγεία του ανθρώπου και δεν εκλύουν τέτοιους ρύπους κατά την διάρκεια εφαρμογής τους και μέχρι την καταστροφή τους Είναι εξίσου ανθεκτικά και αποδοτικά Τέτοιου είδους θερμομονωτικών υλικών αποτελουν: Το Λιναρόμαλλο Το Ρολό από ίνες κοκκοφοίνικα Το Μονωτικό ρολό από υπολείμματα βαμβακιού (τύπου ISO COTTON) Η Τζίβα (σε φύλλα και λωρίδες) και τέλος Το Διογκωμένο (σε κόκκους) άργιλο Και τα πέντε παραπάνω υλικά, κοστίζουν ελάχιστα και 100% φιλικά προς το περιβάλλον και τον άνθρωπο. Επίσης η Ελλάδα διαθέτει και λινάρι και βαμβάκι και άργιλο. Δεν διαθέτει όμως ακόμη την κατάλληλη αγορά και ακόμη χειρότερα οι διαμορφωτές της κοινής γνώμης οι έλληνες μηχανικοί αγνοούν, ακόμη τραγικά την διάσταση της οικολογίας στα υλικά που χρησιμοποιούν στις οικοδομές τους (Πηγή: Σήμερα, ο μελετητής μηχανικός έχει στη διάθεσή του πληθώρα υλικών που του δίνει τη δυνατότητα να επιλέξει το καταλληλότερο για την υπό μελέτη εφαρμογή- είτε κτηριακή, είτε βιομηχανικήλαμβάνοντας υπόψη του μια σειρά παραμέτρων όπως: θερμομονωτικές απαιτήσεις, θερμοκρασίες λειτουργίας, επίπεδα υγρασίας, κόστος και αισθητική. Επομένως για να χαρακτηριστεί κάποιο υλικό κρίνεται απαραίτητη η πολύπλευρη εξέταση και όχι η επικέντρωση του ενδιαφέροντος σε ένα μόνο χαρακτηριστικό του. Δηλαδή,είναι εσφαλμένη η αντίληψη, πως ένα θερμομονωτικό υλικό είναι «καλό» επειδή έχει χαμηλό συντελεστή θερμικής αγωγιμότητας. Αρχικά, δινόταν βάση στις φυσικές ιδιότητες καθώς και στις δυνατότητες εφαρμογής. Στη συνέχεια προστέθηκε μία νέα ομάδα χαρακτηριστικών, που σχετίζονται με την ασφάλεια και την υγεία των εργαζομένων (τόσο κατά την παραγωγή, όσο και κατά την τοποθέτηση) 74

75 και των χρηστών της, καθώς και με τις περιβαλλοντικές επιπτώσεις του υλικού. Όσον αφορά στις περιβαλλοντικές ιδιότητες αρχικά το ενδιαφέρον εστιαζόταν στη διαχείριση του υλικού μετά το πέρας της διάρκειας ζωής του και «οικολογικό» χαρακτηριζόταν ένα υλικό που ήταν βιο-διασπώμενο ή ανακυκλώσιμο. 75

76 8. ΧΡΗΣΗ Α.Π.Ε. Οι παρεμβάσεις στην χρήση Α.Π.Ε. αφορούν: Θερμικά ηλιακά συστήματα. Βιομάζα. Φωτοβολταικά 8.1. Η Χρήση Α.Π.Ε, εξαρτάται από τα Θερμικά ηλιακά συστήματα Θέρμανση χώρων. Ψύξη χώρων. Θέρμανση ζεστού νερού χρήσης Θέρμανση χώρων Οι ηλιακοί συλλέκτες αέρα είναι απλοί επίπεδοι συλλέκτες που χρησιμοποιούνται αποκλειστικά για θέρμανση χώρων, αφού ο θερμαινόμενος αέρας διοχετεύεται κατευθείαν στην κατανάλωση χωρίς την παρεμβολή εναλλακτών θερμότητας. Συγκεκριμένα, ο αέρας ρέει από την απορροφητική επιφάνεια λόγω ελεύθερης συναγωγής ή με τη βοήθεια ενός ανεμιστήρα Ψύξη χώρων Τρεις είναι οι διαδικασίες με τις οποίες μπορεί να λειτουργήσει μια θερμική αντλία θερμότητας. Και παρουσιάζουν το μεγαλύτερο ενδιαφέρον στις κτηριακές εφαρμογές είναι: Απορρόφηση αερίου από υγρό. Προσρόφηση αερίου σε στερεό. Χημική αντίδραση στερεού και αερίου. Για την εκμετάλλευση (θέρμανση, δροσισμός, αποθήκευση θερμότητας) του φαινομένου της ρόφησης είναι διαθέσιμη μια πλειάδα ζευγών εργαζόμενων μέσων (ψυκτικό και απορροφητικό μέσο) που μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών από την κρυογενική ως τη αποθήκευση θερμότητας υψηλής θερμοκρασίας. 76

77 Χαρακτηριστικά συστημάτων ηλιακής ψύξης: Η εξοικονόμηση πρωτογενούς ενέργειας για σωστά σχεδιασμένα συστήματα κλειστού κύκλου αν έρχεται σε 40-60%. Η εξοικονόμηση πρωτογενούς ενέργειας για σωστά σχεδιασμένα συστήματα ανοικτού κύκλου αν έρχεται σε 20-50%. Το κόστος είναι υψηλότερο ως προς τα συμβατικά συστήματα. Το ετήσιο κόστος λειτουργίας είναι υψηλότερο ως προς τα συμβατικά συστήματα. Για να είναι οικονομικά ανταγωνιστικά μετά συμβατικά συστήματα απαιτείται με επιδότηση στο ύψος περίπου των 100 /m2 ηλιακών συλλεκτών 8.2. Η Χρήση Α.Π.Ε, εξαρτάται από τη βιομάζα Με τον όρο βιομάζα χαρακτηρίζονται όλα τα εν δυνάμει καύσιμα που μπορούν να προέλθουν από αστικά λύματα και απόβλητα, υπολείμματα γεωργικής και δασικής προέλευσης και ενεργειακές καλλιέργειες. Ειδικότερα, διάφορα προϊόντα μπορούν να αποδώσουν ενέργεια και τα κυριότερα των οποίων συνοψίζονται παρακάτω: Υπολείμματα γεωργικών και δασικών βιομηχανιών (πυρηνόξυλο, πριονίδια κλπ). Υπό προϊόντα ή κατάλοιπα της γεωργικοκτηνοτροφικής δραστηριότητας (άχυρο σιτηρών, βαβακοστελέχη, κλαδοδέματα, κοπριά ζώων κλπ). Οργανικά απόβλητα βιομηχανιών, αστικά λύματα και απορρίμματα. Προϊόντα ενεργειακών καλλιεργειών, γεωργικών και δασικών ειδών (σόργο το ζαχαρούχο, ευκάλυπτος, ελαιοκράμβη, καλάμι, αγριοαγκινάρα, μίσχανθος κλπ). Η βιομάζα μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή στερεών (καυσόξυλα, ψιλοτεμαχισμένα υπολείμματα φυτών και δένδρων), υγρών (βιοντήζελ, αιθανόλη) και αερίων καυσίμων (βιοαέριο) Το βασικό μειονέκτημα της βιομάζας σαν καύσιμο είναι ότι έχει χαμηλή θερμαντική αξία κατά μονάδα βάρους και ακόμη μικρότερη κατά μονάδα όγκου σε σύγκριση μετά ορυκτά καύσιμα, η δε περιεχόμενη υγρασία μειώνει ακόμη περισσότερο την διαθέσιμη θερμαντική αξία, όταν αυτή υπολογίζεται με βάση το υγρό βάρος της. Το μειονέκτημα 77

78 αυτό περιορίζει τη χρήση της βιομάζας για ενεργειακούς σκοπούς στον τόπο παραγωγής της. Βέβαια, παρά τον μικρό χρόνο απόσβεσης που έχει μία μονάδα καύσεως βιομάζας, έχει μεγαλύτερο αρχικό κόστος εγκατάστασης, σε αντίθεση με μία μονάδα καύσεως συμβατικών καυσίμων. Οι παρεμβάσεις της βιομάζας αφορούν: Θέρμανση κτηρίων. Συμπαραγωγή ηλεκτρισμού και θερμότητας Θέρμανση κτηρίων Για την παραγωγή θερμικής ενέργειας στα κτήρια πέρα από τις ανοικτού τύπου εστίες καύσης, κοινώς τζάκια, η πιο κατάλληλη εφαρμογή καύσης βιομάζας είναι οι λέβητες στερεών βιοκαυσίμων. Οι λέβητες αυτοί καταναλώνουν κυρίως υποπροϊόντα ξύλου οι βιοκαυσίμων όπως είναι τα συσσωματώματα ξύλου και τα θρύμματα ξύλου. Τα συσσωματώματα ξύλου είναι τυποποιημένο κυλινδρικό βιολογικό καύσιμο που παρασκευάζεται με την συμπίεση ξηρών πριονιδιών, ή και σκόνη ξύλου, ή μικρών τεμαχιδίων, τα οποία προέρχονται από καθαρά υπολείμματα ξύλου, κυρίως βιομηχανιών επεξεργασίας ξύλου. Για την παραγωγική διαδικασία των συσσωματωμάτων δεν χρησιμοποιούνται κόλλες, ή άλλα χημικά πρόσθετα, παρά μονό υψηλή συμπίεση και ατμός. Σε ορισμένες διαδικασίες παραγωγής, χρησιμοποιούνται βιολογικά πρόσθετα σε μικρή περιεκτικότητα. Τα θρύμματα βιοκαυσίμων είναι μικρά τεμάχια ξύλου μήκους 5*50mm. Η ποιότητα των θρυμμάτων εξαρτάται από την πρώτη ύλη και την διαδικασία παραγωγής. Οι τρεις βασικοί τύπου θρυμμάτων είναι: Θρύμματα από δασικά υπολείμματα. Όπως κλαδιά, κορυφές δέντρων και κορμοί δένδρων. Αυτά τα θρύμματα είναι κατάλληλα για μεγάλους λέβητες κυρίως τη τηλεθέρμανσης. Θρύμματα από βιομάζα που παράγονται σε πριονιστήρια. Έχουν καλύτερες ιδιότητες καύσης αλλά είναι πολύ υγρά και δεν ενδείκνυται για μικρούς λέβητες. 78

79 Θρύμματα βιομάζας από αραίωμα χωρίς κλαδιά και φύλλα που περνάνε από διαδικασία ξήρανσης πριν το θρυμμάτισμα. Η υγρασία τους είναι περίπου 30% και το μέγεθός του ποικίλει ανάλογα την διαδικασία θρυμματίσματος. Είναι κατάλληλοι για όλους του λέβητες. Μικρούς μεγέθους θρύμματα εφαρμόζονται σε μικρής ισχύος λέβητες. Οι λέβητες καύσης στερεάς βιομάζας που υπάρχουν διαθέσιμοι στην αγορά είναι υψηλής τεχνολογίας και μπορούν να καλύψουν τόσο το φορτία αιχμής όσο και τα μερικά φορτία. Οι σύγχρονοι λέβητες στερεάς βιομάζας ισχύος από 50 έως 500 α ( kcal/h), παρουσιάζουν τα εξής χαρακτηριστικά: Απόδοση καύσης >85%. Χαμηλές εκπομπές αερίων ρύπων CO και τέφρας σε πλήρες φορτίο. Δυνατότητα διακύμανσης της αποδιδόμενης ισχύος ανάλογα το απαιτούμενο φορτίο. Δυνατότητα ελέγχου της καύσης μέσω τηλεχειρισμού. Αυτοματοποιημένη λειτουργία για ελαχιστοποίηση των απαιτήσεων συντήρησης. Κατάλληλοι για λειτουργία και σε κτίρια κατοικιών Συμπαραγωγή ηλεκτρισμού και θερμότητας Για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας από βιομάζα στα κτήρια, χρησιμοποιούνται κυρίως συστήματα συμπαραγωγής συστήματα ηλεκτρισμού και θερμότητας με τυπική τεχνολογία ατμοστροβίλων. Όμως, οι μικρού μεγέθους ατμοστρόβιλοι (<25 MW) είναι συνήθως ακριβοί και με μικρές αποδόσεις. Πολύ μεγάλες μονάδες μπορεί να έχουν 30 40% ηλεκτρική απόδοση. Σήμερα αναπτύσσονται συνεχώς νέας τεχνολογίας συστήματα προκειμένου να αυξηθεί η απόδοσή τους. Τα συστήματα συμπαραγωγής συστήματα ηλεκτρισμού και θερμότητας με κινητήρες εσωτερικής καύσεως που υπάρχουν διαθέσιμα στο εμπόριο, παρουσιάζουν αρκετά υψηλό βαθμό απόδοσης. Η θερμική ενέργεια ανακτάται από το νερό του κυκλώματος ψύξης της μηχανής, αλλά και από τα καυσαέρια της μηχανής. 79

80 8.3. Η Χρήση Α.Π.Ε, εξαρτάται από τα φωτοβολταικά Υπάρχουν τέσσερις βασικοί τρόποι για την τοποθέτηση των φωτοβολταικων πλαισίων στην οροφή ή στην πρόσοψη ενός κτηρίου: Η τοποθέτηση σε κεκλιμένα στηρίγματα, που προσφέρει εύκολη πρόσβαση τόσο στο εμπρός όσο και στο πίσω μέρος των φωτοβολταικών πλαισίων και βοηθά στον καλό αερισμό τους αυξάνοντας την απόδοση τους. Η τοποθέτηση σε ειδική βάση προσαρμοζόμενη στο εξωτερικό του κελύφους που επίσης επιτρέπει τον καλό αερισμό και την ψύξη των φωτοβολταικών στοιχείων. Η απ' ευθείας τοποθέτηση, όπου η εξωτερική επίστρωση του κελύφους του κτιρίου αντικαθίσταται από φωτοβολταικά πλαίσια. Η ενσωμάτωση των φωτοβολταικών στο κέλυφος του κτηρίου που συνίσταται στην υποκατάσταση ολόκληρων τμημάτων του κτηριακού κελύφους από φωτοβολταικά πλαίσια. Πχ. στοιχεία χωρίς μεταλλικό σκελετό τοποθετούνται σε στηρίγματα παρόμοια με αυτά που χρησιμοποιούνται για την στήριξη συμβατικών διαφανών οροφών ή προσόψεων. Παρακάτω δίνετε το σχέδιο με τους τέσσερις βασικούς τρόπους τοποθέτησης των φωτοβολταικών πάνελ (σχήμα 6 ). Σχήμα 6: Τρόποι τοποθετήσεις 80

81 Το αυτόνομο σύστημα που έχει την δυνατότητα παροχής συνεχούς ή εναλλασσόμενου ρεύματος με την χρήση μετατροπέα ισχύος (αντιστροφέα). Το διασυνδεδεμένο με το δίκτυο σύστημα που αποτελείται από μία συστοιχία φωτοβολταικών στοιχείων, η οποία μέσω ενός αντιστροφέα είναι διασυνδεδεμένη με το ηλεκτρικό δίκτυο. Συνήθως σε μικρές εφαρμογές το δίκτυο χρησιμοποιείται για την προσωρινή αποθήκευση της παραγόμενης ενέργειας. Διασυνδεδεμένα συστήματα Ειδικότερα, ένα διασυνδεδεμένο σύστημα αποτελείται από: Τη Φ/Β συστοιχία. Τον εξοπλισμό του συστήματος περιλαμβάνει όλα τον απαραίτητο εξοπλισμό στήριξης των Φ/Β, καθώς και τις καλωδιώσεις για την σύνδεση με το ηλεκτρολογικό σύστημα του σπιτιού. Το σύστημα καλωδιώσεων περιλαμβάνει τους διακόπτες ασφαλείας τη γείωση και την προστασία των πλαισίων σε περίπτωση αυξημένης τάσης. Μερικά συστήματα περιλαμβάνουν, επίσης, έναν πίνακα ελέγχου. Τον αντιστροφέα ισχύος. Αυτή η συσκευή μετατρέπει το συνεχές ρεύμα, που παράγεται από τα φωτοβολταικά, σε εναλλασσόμενο ρεύμα με σκοπό τη διοχέτευση του στο δίκτυο ηλεκτροδότησης. Περιλαμβάνονται μετρητές για τη μέτρηση της απόδοσης του συστήματος καθώς και σε κάποιες περιπτώσεις, μετρητές κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας. Όπως και άλλα εξαρτήματα, δηλαδή ο γενικός διακόπτης συστήματος. Παρακάτω θα δούμε, στο (σχήμα 6), μία μικρογραφία ενός κτηρίου για το πώς λειτουργεί το διασυνδεδεμένο σύστημα. Ενώ στο (σχήμα 7), παρουσιάζονται τα επιμέρους στοιχεί του συστήματος. 81

82 Σχήμα 7 : Η μικρογραφία ενός κτηρίου για το πώς λειτουργεί το διασυνδεδεμένο σύστημα. Σχήμα 8: Τα επιμέρους στοιχεία ενός διασυνδεδεμένου Φ/Β συστήματος. 82

83 Αυτόνομα συστήματα Ένα αυτόνομο σύστημα περιλαμβάνει τα ίδια στοιχεία με το διασυνδεδεμένο και επιπρόσθετα δηλαδή: Συσσωρευτές συνεχούς ρεύματος (μπαταρίες). Ρυθμιστή φόρτισης μπαταριών. Και εδώ παρουσιάζονται, στο (σχήμα 9), μία μικρογραφία του ιδίου κτηρίου για το πώς λειτουργεί το αυτόματο σύστημα. Ενώ στο (σχήμα 10) παρουσιάζονται τα επιμέρους στοιχεί του συστήματος. Σχήμα 9 : Μία μικρογραφία του ιδίου κτηρίου για το πώς λειτουργεί το αυτόματο σύστημα. Σχήμα 10: Τα επιμέρους στοιχεία ενός αυτόνομου Φ/Β συστήματος. 83

84 9. Η ΑΥΞΗΣΗ ΑΠΟΔΟΣΗΣ Η/Μ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ Οι παρεμβάσεις στα Η/Μ συστήματα αφορούν: Δροσισμό-αερισμό χώρου. Θέρμανση χώρων-ζεστό νερό. Φωτισμός. Αυτοματισμοί και συστήματα ελέγχου Η αύξηση απόδοσης Η/Μ συστημάτων, εξαρτάται από το δροσισμός και αερισμός. Τα συστήματα δροσισμού, που αξιοποιούν τον αέρα για την ψύξη των εσωτερικών χώρων ενός κτηρίου χωρίς την παρεμβολή μηχανικών μέσων, ονομάζεται παθητικά συστήματα δροσισμού. Τα συστήματα αυτά εξοικονομούν ενέργεια γιατί υποκαθιστούν την ηλεκτρική ενέργεια, που καταναλίσκεται στα κλιματιστικά μηχανήματα, βελτιώνουν την ποιότητα του εσωτερικού αέρα, περιορίζουν τα προβλήματα φορτίου αιχμής και προστατεύουν το περιβάλλον, γιατί συμβάλλον στην μείωση της εκπομπής διοξειδίου του άνθρακα και χλωροφθορανθράκων στην ατμόσφαιρα, που ευθύνονται για το φαινόμενο του θερμοκηπίου και της τρύπα του όζοντος. Τα συστήματα παθητικού δροσισμού αποτελούν μέρος του παραδοσιακού αρχιτεκτονικού σχεδιασμού σε ζεστά κλίματα πριν τη διάδοση του ηλεκτροκινήτου κλιματισμού. Ο φυσικός δροσισμός διακρίνεται σε: Παθητικό όταν δεν απαιτείται ολωσδιόλου η χρήση μη ανανεώσιμων πηγών ενέργειας. Υβριδικό όταν ηλεκτροκίνητες αντλίες ή ανεμιστήρες ή όποια άλλα συστήματα χρησιμοποιούνται για τη μεταφορά της θερμότητας. Μια ακόμη σημαντική διάκριση αφορά σε: Άμεσα συστήματα όταν η δεξαμενή θερμότητας προάγει μια άμεση ψυκτική δράση στο κέλυφος του κτηρίου ή τον εσωτερικό του αέρα. Έμμεσα συστήματα όπου πρώτα ψύχεται ένα εργαζόμενο ρευστό που στην συνέχεια αποφορτίζεται. 84

85 Σχήμα 11: Η\Μ συστηματα. 85

86 Φυσικός αερισμός Ο αερισμός ενός κτηρίου είναι μείζονος σημασίας, αφενός γιατί μπορεί να εξασφαλίσει χαμηλότερες θερμοκρασίες μέσα στα κτήρια κατά τη θερινή περίοδο και αφετέρου διότι είναι απαραίτητη η αντικατάσταση του εσωτερικού αέρα με φρέσκο εξωτερικό, που είναι πλούσιος σε οξυγόνο, για την καλή υγεία των ενοίκων. Οι φυσικές δυνάμεις που προκαλούν το φυσικό αερισμό είναι ο άνεμος και το φαινόμενο της καμινάδας. Οι παράμετροι που επηρεάζουν τον φυσικό αερισμό είναι: Οι εξωτερικές κλιματικές συνθήκες. Ο προσανατολισμός. Η θέση και το μέγεθος των ανοιγμάτων. Η χρήση του κτηρίου. Και η δραστηριότητα των ενοίκων. Η ροή του αέρα μέσα σε ένα κτήριο επιτυγχάνεται, βάση των θερμοκρασιακών διαβαθμίσεων, αλλά και λόγω της διαφοράς πιέσεων που προκαλούνται γύρω από ένα κτήριο. Όσον αφορά στην επιρροή των θερμοκρασιακών διαφορών, ισχύει ότι όταν δύο αέριες μάζες έχουν διαφορετικές θερμοκρασίες, οι πυκνότητες και οι πιέσεις τους είναι επίσης διαφορετικές, γεγονός που αυξάνει την κίνηση του αέρα από την πυκνότερη (ψυχρότερη) στην λιγότερο πυκνή (θερμότερη ζώνη). Επίσης, η διαφορά πίεσης λειτουργεί ως εξής: Όταν ο άνεμος ενεργεί σε ένα κτήριο εμφανίζεται υψηλή πίεση στην εκτεθειμένη πλευρά και χαμηλή στην προστατευόμενη όψη. Η κίνηση του ανέμου γίνεται από τις ζώνες υψηλής πίεσης στις ζώνες χαμηλής πίεσης. Έτσι μπορεί να διεισδύσει σε ένα κτήριο μέσω των ανοιγμάτων του, των οποίων η θέση και το μέγεθος καθορίζουν την ταχύτητα και την κατεύθυνση κίνησης του αέρα. Εν γένει ο φυσικός αερισμός, ανάλογα με τον τρόπο που επιτυγχάνεται μπορεί να είναι: Κατακόρυφος (φαινόμενο φυσικού ελκυσμού, μέσω κατακόρυφων ανοιγμάτων, καμινάδων ή πύργων αερισμού). Κατακόρυφος ενισχυμένος από ηλιακή καμινάδα. Διαμπερής, διαμέσου παραθύρων και άλλων ανοιγμάτων. 86

87 Αεριζόμενο κέλυφος. Διαμπερής αερισμός Ο αέρας διεισδύει, λόγω διαφοράς πίεσης, μέσω των ανοιγμάτων σε ένα κτήριο και η κατεύθυνση του μπορεί να ρυθμιστεί εξωτερικά με χρήση βλάστησης. Ως βέλτιστη θεωρείται η διεύθυνση ανέμου που σχηματίζει γωνία 450 ως προς τα ανοίγματα εισόδου. Η ταχύτητα του αέρα είναι μέγιστη, όταν τα ανοίγματα εισόδου του αέρα είναι μικρότερα από τα αντίστοιχα εξόδου του και μάλιστα για καλύτερη διανομή του, όταν τα ανοίγματα αυτά είναι διαγώνια αντίθετα το ένα από το άλλο, το άνοιγμα εισόδου χαμηλότερα και το άνοιγμα εξόδου υψηλότερα. Η χρήση μονόπλευρου αερισμού, δηλαδή ανοιγμάτων μόνο από τη μία πλευρά δε συνίσταται λόγω κακής κυκλοφορίας του αέρα. Ο νυχτερινός διαμπερής αερισμός είναι ιδιαίτερα αποδοτικός, τις καλοκαιρινές μέρες, κατά τις οποίες ο ημερήσιος αερισμός δεν είναι δυνατός. Ο κρύος αέρας, κυκλοφορώντας μέσα στο χώρο, απάγει τη θερμότητα που είναι αποθηκευμένη στη θερμική μάζα του κτηρίου και έτσι την επόμενη μέρα, το κτήριο βρίσκεται σε χαμηλότερη θερμοκρασία. Για την αύξηση της απόδοσης του νυχτερινού αερισμού, συνίσταται η τοποθέτηση ανεμιστήρων οροφής που αυξάνουν την ταχύτητα του. Μελέτη σε κτήρια έχουν δείξει ότι με την εφαρμογή του αερισμού κατά τη διάρκεια της νύχτας, μπορεί να επιτευχθεί μείωση κατά 30% στις ανάγκες για ψυκτικά φορτία για τον κλιματισμό των χώρων. Για βελτίωση του διαμπερή αερισμού μπορούν να χρησιμοποιηθούν ανεμοθραύστες, για να εντείνουν τις διαφορές πίεσης. Οι θαμνοφράκτες για παράδειγμα μπορούν να επιτρέψουν μια απαλή αύρα να φιλτράρεται μέσα από το φύλλωμα, ενώ ένας κτιστός ανεμοφράκτης δημιουργεί μια ήσυχη, προστατευμένη ζώνη πίσω του. Διάκενα στους ανεμοθράυστες, ανοίγματα μεταξύ των κτηρίων ή μεταξύ του εδάφους και ενός στεγάστρου από δέντρα μπορούν να δημιουργήσουν διαύλους ανέμου, αυξάνοντας κατά 20% περίπου τις ταχύτητες του ανέμου. Αεριζόμενο κέλυφος Πρόκειται για κατασκευή διπλού στρώματος δομικών υλικών, είτε στην οροφή είτε στις προσόψεις του κτηρίου, μέσα στο οποίο κυκλοφορεί αέρας που έρχεται σε επαφή με το εξωτερικό περιβάλλον. Λόγω διαφοράς πυκνότητας, δημιουργείται ροή στο διάκενο, και απάγεται ο θερμός αέρας. Κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού, το 87

88 αεριζόμενο κέλυφος συνεισφέρει στη σκίαση του περιβλήματος και, συνεπώς, στη θερμική προστασία του κτηρίου, αλλά και στη μεταφορά θερμότητας από το περίβλημα στο εξωτερικό περιβάλλον, μέσω του αέρα που κυκλοφορεί στο διάκενο. Κατά τους χειμερινούς μήνες, ο αέρας που κυκλοφορεί στο κέλυφος είναι χαμηλότερης ταχύτητας του εξωτερικού, οπότε μέσω του διπλού κελύφους, οι θερμικές απώλειες προς το εξωτερικό περιβάλλον περιορίζονται, αυξάνεται δηλαδή η θερμομονωτική ικανότητα του κελύφους. Πρέπει ωστόσο, να είναι θερμομονωμένο το εσωτερικό τμήμα του αεριζόμενου κελύφους. Με την χρήση αεριζόμενων δομικών στοιχείων αποτρέπονται φαινόμενα συμπύκνωσης υδρατμών μέσα στην τοιχοποιία (ή την οροφή) και τις επικαλύψεις, ενώ προστατεύονται τα δομικά υλικά του κτηρίου. Εφαρμόζεται κυρίως σε κτήρια μεσαίου ύψους και μεγάλου πλάτους. Παραλλαγή του συστήματος αποτελεί η αεριζόμενη γυάλινη πρόσοψη, η οποία χρησιμοποιεί δύο στρώματα διαφορετικών δομικών υλικών και ένα διάκενο αέρα ανάμεσα τους. Το εξωτερικό στρώμα της πρόσοψης είναι γυάλινο, ενώ το εσωτερικό από συμπαγές υλικό. Πλεονεκτήματα τέτοιων συστημάτων είναι η επίτευξη πολύ καλών συνθηκών φυσικού φωτισμού στο κτήριο, σε συνδυασμό με αισθητικό αποτέλεσμα. Ωστόσο, σημειώνεται αύξηση των θερμικών κερδών, αλλά και των θερμικών απωλειών. Μελέτη του ΚΑΠΕ, διερεύνησε τη θερμική συμπεριφορά ενός αεριζόμενου στοιχείου οροφής σε κλιματικές συνθήκες θερμών και ψυχρών μηνών. Τα αποτελέσματα των μετρήσεων, σε σχέση με συμβατική οροφή φαίνονται στον (πίνακα 7). Πίνακας 7: Σύγκριση συμπεριφοράς αεριζόμενης με συμβατική οροφή (θετικό πρόσημο: καλύτερη συμπεριφορά, αρνητικό πρόσημο :χειρότερη συμπεριφορά). 88

89 Φυσική ψύξη Υπάρχουν διάφορες μέθοδοι δροσισμού που μπορούν να μας εξασφαλίσουν ψύξη με φυσικό τρόπο. Ο αέρας που διαρρέει το κτήριο είναι δυνατόν να ψυχθεί με εξάτμιση, ενώ ο αέρας αερισμού μπορεί να μειωθεί με ψύξη του από το έδαφος. Είναι δυνατή και αποτελεσματική επίσης, η ψύξη ενός χώρου μέσω της νυχτερινής ακτινοβολίας θερμότητας προς τον ουρανό. Μια λογική αύξηση της ταχύτητας του αέρα στο χώρο, μπορεί να προκαλέσει αυξημένη άνεση των ενοίκων, δεδομένου ότι η θερμοκρασία του αέρα είναι χαμηλότερη από τη θερμοκρασία του δέρματος. Η ψύξη που αντιλαμβάνεται ένα άτομο μπορεί επίσης να εμφανιστεί με την αύξηση του ρυθμού εξάτμισης της επιφάνειας του δέρματος με τη δημιουργία κίνησης του αέρα, ώστε να διακόπτεται το στρώμα του κεκορεσμένου αέρα που περιβάλλει το σώμα. Υπάρχουν λοιπόν, οι εξής τρόποι ψύξης: Από εξάτμιση (πύργος δροσισμού, άμεση- έμμεση συνδυασμένη εξάτμιση). Από το έδαφος. Από ακτινοβολία. Δροσισμός από εξάτμιση Για να αλλάξει κατάσταση το νερό και από υγρό να μετατραπεί σε ατμό, απαιτείται ένα ορισμένο ποσό θερμότητας, που ονομάζεται λανθάνουσα θερμότητα εξάτμισης. Για να συμβεί αυτό είναι απαραίτητο η πίεση ατμών του νερού (που είναι σε μορφή σταγονιδίων ή βρεγμένης επιφάνειας), να είναι υψηλότερη από τη μερική πίεση των υδρατμών στην παρακείμενη ατμόσφαιρα. Όταν η απορρόφηση θερμότητας, για να επιτελεσθεί αυτή η αλλαγή φάσης, γίνεται από θερμό αέρα, εμφανίζεται πτώση της θερμοκρασίας του αέρα, με παράλληλη αύξηση των επιπέδων υγρασίας του. Στην περίπτωση αυτή, έχουμε άμεσο εξατμιστικό δροσισμό σε αντίθεση με το έμμεσο εξατμιστικό δροσισμό που συμβαίνει όταν η εξάτμιση συνοδεύεται από μείωση της θερμοκρασίας του γειτονικού αέρα, χωρίς όμως να αυξηθεί η περιεχόμενη υγρασία σε αυτόν. Η ψύξη από εξάτμιση είναι δυνατόν να μεγιστοποιηθεί με την αύξηση της επιφάνειας επαφής του αέρα με το νερό, αλλά και με τη σχετική κίνηση του αέρα και του νερού. Η άμεση ψύξη από εξάτμιση, επειδή αυξάνει την υγρασία των εσωτερικών χώρων, πρέπει να 89

90 συνδυάζεται από ικανοποιητικό ρυθμό ανανέωσης του αέρα, για αποφυγη συμπύκνωσης και ανάπτυξης μούχλας. Τα συστήματα άμεσης εξατμιστικής ψύξης περιλαμβάνουν τη χρήση βλάστησης για εξατμισοδιαπνοή, καθώς και σιντριβάνια, κρήνες, πισίνες, υδάτινους πίδακες, σε εξωτερικούς χώρους κοντά στα κτήρια, αλλά και σε εσωτερικές αυλές και αίθρια, ώστε να ψύχουν τον αέρα που εισέλθει στο κτήριο. Μερικά συστήματα βασίζονται στη χρήση πύργων στους οποίους ψεκάζεται νερό. Ο εξωτερικός αέρας εισέρχεται στον πύργο, ψύχεται λόγω εξάτμισης (του ψεκαζόμενου νερού) και κατόπιν μεταφέρεται στο κτήριο. Τεχνικές έμμεσου εξατμιστικού δροσισμού είναι οι ανοιχτές λίμνες οροφής και ο ψεκασμός των δωμάτων με νερό. Επιπλέον, υπάρχουν και υβριδικές (μηχανικές) ψυκτικές μονάδες εξάτμισης (άμεσης, έμμεσης ή συνδυασμένης εξάτμισης). Ο δροσισμός από εξάτμιση δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε υγρά κλίματα όπου ο αέρας είναι κοντά στην κατάσταση κορεσμού. Δροσισμός από το έδαφος Πρόκειται για αξιοποίηση της χαμηλής θερμοκρασίας του εδάφους σε σχέση με τον αέρα περιβάλλοντος κατά τους θερμούς μήνες. Ενώ σε πολλά σημεία μιας χώρας μπορεί να υπάρχουν ισχυρές διακυμάνσεις στη θερμοκρασία αναλόγως της εποχής, από καύσωνα το καλοκαίρι σε θερμοκρασίες υπό του μηδενός τον χειμώνα, μερικά μόλις μέτρα κάτω από την επιφάνεια της γης το έδαφος παραμένει σε μια σχετικά σταθερή θερμοκρασία. Σε εξάρτηση από το γεωγραφικό πλάτος, οι θερμοκρασίες εδάφους κυμαίνονται από 10 Cέως 21 C, για τον ελλαδικό χώρο. Αυτή η θερμοκρασία εδάφους είναι θερμότερη από τον αέρα πάνω από το έδαφος κατά τη διάρκεια του χειμώνα και ψυχρότερη από τον αέρα το καλοκαίρι. Η εκμετάλλευση αυτής της ιδιότητας του εδάφους μπορεί αν γίνει με δύο τρόπους: Είτε με διάχυση θερμότητας προς το έδαφος με αγωγή. Είτε με μεταφορά. Στην πρώτη περίπτωση, μέρος του περιβλήματος του κτηρίου πρέπει να βρίσκεται σε άμεση επαφή με το εδαφικό υλικό. Η κατασκευή υπόσκαφων ή ημιυπόσκαφων κτηρίων, εφόσον το επιτρέπουν οι τοπογραφικές συνθήκες, συνεισφέρει σημαντικά στη μείωση του ψυκτικού φορτίου των κτηρίων. Με αυτόν τον τρόπο, σε θερμά και ξηρά κλίματα, αποβάλλεται θερμότητα από το εσωτερικό προς το έδαφος. Για 90

91 να εφαρμοσθεί αυτή η μέθοδος, τα τμήματα του περιβλήματος κάτω από το έδαφος δε θα πρέπει να μονώνονται, αλλά συνίσταται να υγρομονώνονται για να αποφεύγονται προβλήματα από την υγρασία στις επιφάνειες τους. Ωστόσο, σε κλίματα με ψυχρούς χειμώνες συνιστάται η θερμομόνωση του κτηριακού κελύφους, ώστε να μειώνονται οι θερμικές απώλειες προς το έδαφος. Στη δεύτερη περίπτωση γίνεται χρήση υπεδάφιου συστήματος εναλλακτών, που σκοπό έχει να ψυχθεί ο αέρας για τον αερισμό του κτηρίου πριν εισέλθει στο κτήριο με τη διέλευση του μέσα από ένα υπόγειο αγωγό, αφού πρώτα αναρροφηθεί από ανεμιστήρες. Εκτός από το καλοκαίρι, το σύστημα λειτουργεί και το χειμώνα, συμβάλλοντας στην προθέρμανση του ψυχρού εξωτερικού αέρα, καθώς το έδαφος είναι το χειμώνα θερμότερο από τον εξωτερικό αέρα. Δροσισμός από ακτινοβολία Για να γίνει μετάδοση θερμότητας με ακτινοβολία, πρέπει να υπάρχουν δύο παρακείμενες μάζες, οι οποίες να έχουν διαφορετική θερμοκρασία. Το θερμότερο στοιχείο ακτινοβολεί θερμότητα προς το ψυχρότερο. Αν το ψυχρότερο στοιχείο έχει σταθερή θερμοκρασία, το άλλο στοιχείο θα ψυχθεί τόσο ώστε να φτάσει σε κατάσταση ισορροπίας προς το ψυχρότερο. Ο νυχτερινός θόλος, ακόμα και κατά την καλοκαιρινή περίοδο είναι σταθερά ψυχρός, όταν είναι καθαρός, χωρίς σύννεφα. Επομένως, κάθε κτηριακό στοιχείο που αντικρίζει τον ουρανό ανταλλάσσει θερμότητα με αυτόν. Για να υπάρχει σημαντική ροή θερμότητας, θα πρέπει οι διαφορές θερμοκρασίας να είναι τουλάχιστον 7 C. Με βάση αυτή την αρχή, ένα σημαντικό ποσό της θερμότητας που έχει συλλεχθεί σε μία μάζα νερού ή σε ένα κτήριο κατά τη διάρκεια της μέρας θα ακτινοβοληθεί προς τον ουρανό, τις νυχτερινές ώρες, σε καλό καιρό. Κατά αυτόν τον τρόπο, στο τέλος της νύχτας έχει επιτευχθεί ψύξη του νερού ή του κτηρίου. Οι αδιαφανείς κτηριακές επιφάνειες θα πρέπει να έχουν μεγάλη ανακλαστικότητα στην περιοχή της ακτινοβολίας μικρού κύματος, ώστε να ανακλούν την ανεπιθύμητη ηλιακή ακτινοβολία, αλλά ταυτόχρονα να έχουν μέγιστη ικανότητα εκπομπής της ακτινοβολίας μεγάλου μήκους κύματος, ώστε να υποβοηθούν τη διαδικασία ακτινοβολίας θερμότητας από το κτήριο προς τα επάνω. Σε υγρά κλίματα, η επίδραση της ακτινοβολίας θερμότητας δεν είναι τόσο έντονη, διότι ο υγρός αέρας είναι λιγότερο διαπερατός από την υπέρυθρη ακτινοβολία (μεγάλου μήκους κύματος), απ ότι ο ξηρός αέρας. Η νυχτερινή ακτινοβολία από κατακόρυφες επιφάνειες είναι 91

92 περιορισμένη, γι αυτό το λόγο γίνεται καλύτερη χρήση του φαινομένου στις οροφές των κτηρίων. Τα συνηθέστερα συστήματα νυκτερινής ακτινοβολίας είναι ο μεταλλικός ακτινοβολητής τοποθετημένος στην οροφή του κτηρίου και η λίμνη οροφής, η οποία έχει ήδη αναφερθεί. Το σύστημα του μεταλλικού ακτινοβολητή, αποτελείται από μεταλλική, αυλακωτή, διπλή πλάκα τοποθετημένη εξωτερικά της οροφής του κτηρίου, η οποία ακτινοβολεί προς τον ουρανό μεγάλα ποσά θερμότητας, κατά τις νυχτερινές ώρες. Μπορούν να προστεθούν πτερύγια για να μεγιστοποιηθεί η μετάδοση θερμότητας από τον εσωτερικό αέρα προς το δροσιστικό στοιχείο. Η εξωτερική του επιφάνεια είναι ανακλαστική, ενώ στην εσωτερική πλευρά τοποθετείται θερμομονωτικό υλικό. Μέσα από το σύστημα του ακτινοβολητή διέρχεται θερμός αέρας από το κτήριο, ψύχεται κατά την επαφή του με την ψυχρή εξωτερική πλευρά του ακτινοβολητή και επαναδιοχετεύεται στο εσωτερικό του κτηρίου. Σε περιοχές με έντονα ρεύματα αέρα, το σύστημα καλύπτεται με φύλλο πολυαιθυλενίου, που είναι διαπερατό από την υπέρυθρη ακτινοβολία. Το πολυαιθυλένιο επιτρέπει την εκπομπή της θερμικής ακτινοβολίας, ενώ περιορίζει την επαφή της ψυχρής επιφάνειας του ακτινοβολητή με το θερμότερο αέρα του περιβάλλοντος και συνεπώς περιορίζει την αύξηση της θερμοκρασίας στον ακτινοβολητή Ανεμιστήρες οροφής Η χρήση ανεμιστήρων οροφής κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού επεκτείνει την περιοχή ευεξίας των ενοίκων σε υψηλότερες θερμοκρασίες μειώνοντας κατά αυτόν τον τρόπο τις ώρες λειτουργίας του κλιματισμού συστήματος. Συγκεκριμένα, η περιοχή ευεξίας μπορεί να επεκταθεί πάνω από 26 C αν η μέση ταχύτητα του αέρα αυξάνεται κατά 0,275 m/s για κάθε βαθμό αύξησης της θερμοκρασίας. Ωστόσο, δεν πρέπει να ξεπεραστούν οι οριακές τιμές θερμοκρασίας που είναι αντίστοιχα 28 C και 0,8m/s Ξήρανση του εισερχόμενου αέρα Τα συστήματα αυτά χρησιμοποιούνται για την αφύγρανση του εισερχόμενου αέρα, οπότε αντιμετωπίζουν μόνο το λανθάνον ψυκτικό φορτίο ενός κτηρίου, για αυτό συνήθως χρησιμοποιούνται σε συνδυασμό με συμβατικά συστήματα κλιματισμού, με συνέπεια την επίτευξη σημαντικής εξοικονόμησης ενέργειας. Στα συμβατικά κεντρικά κλιματιστικά συστήματα η αφύγρανση του εισερχόμενου αέρα επιτυγχάνεται με την ψύξη κάτω από το σημείο δροσού (ψύξη αρκετά 92

93 κάτω από τη θερμοκρασία κλιματισμού και στη συνέχεια με θέρμανση ο αέρας αποκτά την επιθυμητή θερμοκρασία κλιματισμού). Αυτή η διαδικασία πέρα από το γεγονός ότι από μόνη της είναι αρκετά ενεργοβόρα λόγω της ταπείνωσης της θερμοκρασίας ψύξης προκαλεί και μείωση του συντελεστή λειτουργίας της κλιματιστικής μονάδας. Αν τα ψυκτικά φορτία είναι σημαντικά οι ψύκτες απορρόφησης μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε συνδυασμό με συμβατικά κλιματιστικά συστήματα (υβριδικά συστήματα), ενώ αν είναι μικρά υπάρχει η δυνατότητα σύνδεσης τους με εξατμιστικούς ψύκτες, ειδικά σε περιοχές με ξηρό κλίμα οπότε η κατανάλωση ενεργείας είναι εξαιρετικά χαμηλή. Τα πλέον συνήθης συστήματα ξήρανσης του εισερχόμενου αέρα αποτελούνται από ένα τροχό με απορροφητικό υλικό που κατακρατά την υγρασία του εισερχόμενου αέρα. Η αποβολή της υγρασίας στο περιβάλλον πραγματοποιείται με την παροχή θερμότητας στον απορροφητικό τροχό που προκαλεί την αποφόρτιση του Η αύξηση απόδοσης Η/Μ συστημάτων, εξαρτάται από την θέρμανση χώρων- ζεστού νερού Οι παρεμβάσεις στα Η/Μ συστήματα αφορούν: Αντλίες θερμότητας αέρα-νερού Γεωθερμικές αντλίες θερμότητας Αντλίες θερμότητας απορρόφησης Λέβητας υψηλής απόδοσης Συμπαραγωγή ηλεκτρισμού και θερμότητας Αντλίες θερμότητας αέρα-νερού Η χρήση αντλιών θερμότητας για θέρμανση χώρων ή ζεστού νερού αποτελεί μία σημαντική δυνατότητα εξοικονόμησης ενέργειας. Μάλιστα, οι αντλίες θερμότητας μπορούν να ενσωματωθούν σε κάθε εγκατάσταση κεντρικής θέρμανσης, ενώ μπορούν να λειτουργήσουν είτε αυτόνομα είτε σε συνδυασμό με ένα λέβητα. Ωστόσο, οι αντλίες θερμότητας για να λειτουργούν σε υψηλή απόδοση πρέπει να συνδυάζονται με συστήματα διανομής της θερμικής ή ψυκτικής ενέργειας χαμηλής θερμοκρασίας θέρμανσης και υψηλής θερμοκρασίας ψύξης. Οι αντλίες θερμότητας αέρα νερού/αέρα μπορούν να μας εξασφαλίζουν: 93

94 Υψηλή απόδοση. Ευκολία στην εγκατάσταση. Ευκολία στη χρήση για ψύξη/θέρμανση. Χαμηλή κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας. Χαμηλό κόστος λειτουργίας, σε σχέση με την αποδιδόμενη θερμική και ψυκτική ισχύ Γεωθερμικές αντλίες θερμότητας Γεωθερμία (γεωθερμικό δυναμικό) ονομάζεται η αποθηκευμένη ενέργεια υδρολογικών και γεωλογικών σχηματισμών του φλοιού της γης σε μορφή θερμότητας, όταν η θερμοκρασία του σχηματισμού υπερβαίνει τους 25 C. Η θερμοκρασία του γεωθερμικού ρευστού (θερμό νερό ή/και ατμός, θερμός αέρας) ποικίλει από περιοχή σε περιοχή και μπορεί να έχει τιμές από C. Σύμφωνα με την ελληνική νομοθεσία, τα γεωθερμικά πεδία διακρίνονται σε δύο κατηγορίες: Στα πεδία χαμηλής θερμοκρασίας, στα οποία η θερμοκρασία του προϊόντος (νερού, ατμού) κυμαίνεται από 25 C έως και 90 C. Στα πεδία υψηλής θερμοκρασίας, στα οποία η θερμοκρασία του προϊόντος (νερού, ατμού) υπερβαίνει τους 90 C. Δυνατότητα όμως εκμετάλλευσης ενέργειας γεωλογικού ή υδρολογικού σχηματισμού υπάρχει και όταν η θερμοκρασία είτε του προϊόντος, είτε του σχηματισμού είναι μικρότερη από 25 C. Στις περιπτώσεις αυτές το βάθος εκμετάλλευσης συνήθως δεν υπερβαίνει τα 150m από την επιφάνεια του εδάφους και για το λόγο αυτό χαρακτηρίζεται από τους επιστήμονες ως αβαθής γεωθερμία. Η διαφορά ανάμεσα στις δύο μορφές έγκειται στο γεγονός ότι η αβαθής γεωθερμική ενέργεια προέρχεται κυρίως από την αποθήκευση προσπίπτουσας ηλιακής ακτινοβολίας στη γήινη επιφάνεια, ενώ η κάθε αυτού γεωθερμική ενέργεια, προϊόν γεωθερμικού δυναμικού, οφείλεται στη μεταφορά θερμότητας από το μάγμα του πυρήνα της Γης στα ανώτερα στρώματα του εδάφους. Αν και η γεωθερμία παρουσιάζει μεγαλύτερη δυνατότητα παραγωγής ενέργειας ανά μονάδα μάζας του γεωθερμικού προϊόντος, η αβαθής γεωθερμία πλεονεκτεί στο ότι βρίσκεται διαθέσιμη και εκμεταλλεύσιμη παντού, είναι αρκετά εύκολη στην αξιοποίησή της και μπορεί να συνδυαστεί και με άλλες ανανεώσιμες πηγές ενέργειας όπως πχ. με την ηλιακή. 94

95 Συνοπτικά, λοιπόν, αναφερόμαστε στη θερμική ενέργεια που προέρχεται από το εσωτερικό της γης στοχεύοντας στην εκμετάλλευση της ενέργειας από το εσωτερικό της γης, την εκμετάλλευση δηλαδή της θερμότητας των γεωλογικών σχηματισμών και νερών επιφανειακών ή υπογείων. Αυτό επιτυγχάνεται με τη χρήση μιας γεωθερμικής αντλίας θερμότητας, όπου επιτρέπεται η μεταφορά θερμότητας από και προς το έδαφος για παραγωγή δροσισμού, θέρμανσης και ζεστού νερού χρήσης για οικιακές αλλά και ευρύτερης κλίμακας εφαρμογές, που θα αναλύσουμε παρακάτω. Η γεωθερμία αποτελεί μια καινοτομία εξέλιξης στον τομέα της θέρμανσης- δροσιάς. Η χρήση της ενδείκνυται για όλους τους χώρους (οικιακούς χώρους, ξενοδοχειακές επιχειρήσεις, βιομηχανικές εγκαταστάσεις, κτηνοτροφικές μονάδες, θερμοκήπια, ιχθυοκαλλιέργειες) όπου απαιτείται η ύπαρξη θέρμανσης και δροσιάς. Στις περιπτώσεις που τα γεωθερμικά ρευστά έχουν υψηλή θερμοκρασία (πάνω από 150 C), η γεωθερμική ενέργεια μπορεί να χρησιμοποιηθεί κυρίως για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Όταν, όμως, η θερμοκρασία είναι χαμηλότερη, η γεωθερμική ενέργεια αξιοποιείται για τη θέρμανση κατοικιών και άλλων κτιρίων ή κτιριακών εγκαταστάσεων, θερμοκηπίων, κτηνοτροφικών μονάδων, ιχθυοκαλλιεργειών κ.λ.π Αντλίες θερμότητας απορρόφησης Τα συστήματα αυτά χρησιμοποιούν θερμότητα (λέβητες αερίου ή πετρελαίου, ηλιακή ενέργεια, απορριπτόμενη θερμότητα) για την παραγωγή ψύξης. Η βασική διαφορά στον κύκλο λειτουργίας από τα συμβατικά κλιματιστικά συστήματα αποτελεί η υποκατάσταση του ηλεκτροκίνητου συμπιεστή από έναν θερμικό συμπιεστή. Συγκεκριμένα, η συμπίεση επιτυγχάνεται με την απορρόφηση του ψυκτικού από ένα διάλυμά του στον απορροφητή και την εκρόφησή του με την παροχή θερμότητας σε μεγαλύτερη πίεση στον εκροφητή. [18] Τα σημαντικότερα πλεονεκτήματα των ψυκτών απορρόφησης συνοψίζονται στα εξής: Έχουν πολύ μικρότερες απαιτήσεις σε ηλεκτρική ενέργεια σε σύγκριση με τα συμβατικά κλιματιστικά συστήματα. Είναι αθόρυβα και δεν έχουν κινούμενα μηχανικά μέρη. 95

96 Μπορούν να χρησιμοποιήσουν απορριπτόμενη θερμότητα ή ηλιακή ενέργεια. Τα ψυκτικά μέσα που χρησιμοποιούν δεν καταστρέφουν το όζον Λέβητας υψηλής απόδοσης Οι λέβητες υψηλής απόδοσης διακρίνονται σε: Συμβατικούς: Είναι οι λέβητες που χρησιμοποιούνται στην Ελλάδα είναι συμβατικοί (υψηλών θερμοκρασιών εξόδου του νερού από C). Χαμηλών θερμοκρασιών: Είναι οι λέβητες που λειτουργούν συνεχώς με θερμοκρασία εξόδου του νερού από C, και χρησιμοποιούνται υποχρεωτικά σε εγκαταστάσεις με υποδαπέδια θέρμανση και μερικές φορές σε συνδυασμό με αντλίες θερμότητας. Συμπύκνωσης: Κύριο εναλλάκτη θερμότητας και ένας δευτερεύοντα πάνω από τον οποίο περνούν τα καυσαέρια. Μερική συμπύκνωση των καυσαερίων που περνούν από τον δευτερεύοντα εναλλάκτη, απελευθερώνοντας και αξιοποιώντας έστι το 50-80% της λανθάνουσας θερμότητας των υδρατμών. Η απόδοση ενός λέβητα συμπύκνωσης σε σχέση με τα συμβατικά συστήματα, βελτιώνεται κατά 5-15%. Πίνακας 8 : Αποδόσεις λέβητα (Ευρωπαϊκή Οδηγία 92/42/ΕΕ)[18] (*)συμπεριλαμβάνονται οι λέβητες συμπύκνωσης υγρών καυσίμων (**)θερμοκρασία νερού εισόδου στον λέβητα 96

97 Για θερμοκρασίες νερού εξόδου και επιστροφής στο λέβητα της τάξης των 55 και 40 C αντίστοιχα, η απόδοση του λέβητα μπορεί να ανέλθει και στο 90%. Αλλά και για θερμοκρασίες επιστροφής της τάξης των 70 C, η χρήση λέβητα συμπύκνωσης μπορεί να οδηγήσει σε αποδόσεις ως και 85% τη στιγμή που η απόδοση των συμβατικών λεβήτων κυμαίνεται από 65 ως 75%. Οι λέβητες συμπύκνωσης μπορεί να μειώσουν το κόστος λειτουργίας ενός συστήματος κεντρικής θέρμανσης κατά 15-20%, με αντίστοιχο χρόνο απόσβεσης τα 3 χρόνια, ενώ ταυτόχρονα η εγκατάσταση και συντήρηση τους είναι πολύ εύκολη Συμπαραγωγή ηλεκτρικού και θερμότητας Η συμπαραγωγή ηλεκτρισμού και θερμότητας από την ίδια πρωτογενή πηγή ενέργειας (π.χ φυσικό αέριο) είναι μία τεχνική η οποία κερδίζει συνεχώς έδαφος και παρέχει μία εναλλακτική λύση στην κάλυψη των αναγκών σε ηλεκτρισμό, θέρμανση και ζεστό νερό. Ειδικά σε μεγάλα κτήρια (νοσοκομεία, ξενοδοχεία, βιομηχανίες) είναι εύκολη και εφικτή η χρήση μικρών μονάδων για την συμπαραγωγή ηλεκτρισμού και θερμότητας. Το μηχάνημα της συμπαραγωγής είναι ένας κινητήρας συνδεδεμένος με μια γεννήτρια παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας. Από την διαδικασία ψύξης του κινητήρα αλλά και από την ανάκτηση θερμότητας από τα καυσαέρια, γίνεται παράλληλα και παραγωγή θερμικής ενέργειας. Με τον τρόπο αυτό, επιτυγχάνεται σημαντική αύξηση του βαθμού απόδοσης. Η αυξημένη απόδοση της μετατροπής και χρήσης της Ενέργειας. Η αποτελεσματική και αποδοτική μορφή ηλεκτροπαραγωγής και παραγωγής θερμότητας. Η μείωση εκπομπών CO2. Η συμπαραγωγή είναι μία από τις καλύτερες λύσεις για την επίτευξη των στόχων που έχουν τεθεί από το Πρωτόκολλο του Κιότο, τους οποίους έχει αποδεχθεί η Ελλάδα. Η εξοικονόμηση οικονομικών πόρων. Η ηλεκτρική ενέργεια και η θερμότητα παρέχουν σε προσιτές τιμές. Η αποκέντρωση ηλεκτροπαραγωγής. Οι σταθμοί συμπαραγωγής ηλεκτρισμού και θερμότητας σχεδιάζονται να ανταποκρίνονται στις ανάγκες των τοπικών καταναλωτών, παρέχοντας υψηλή απόδοση, αποφεύγοντας απώλειες μεταφοράς και αυξάνοντας την ευελιξία στη χρήση του συστήματος. Βελτιωμένων ασφάλεια παροχής και εισαγωγής καυσίμων και ηλεκτρικής ενέργειας. Παρακάτω σε ένα συγκεντρωτικό (πίνακα 7.3), θα δούμε, τη τεχνολογική συμπαραγωγή ηλεκτρισμού και θερμότητας και το καύσιμο του. 97

98 Πίνακας 9 : Τεχνολογική συμπαραγωγή ηλεκτρισμού και θερμότητας και το καύσιμο του. Η χρήση μιας εγκατάστασης συμπαραγωγής μπορεί να επεκταθεί και το καλοκαίρι, εάν προστεθεί και ένας ψύκτης απορρόφησης, ο οποίος θα χρησιμοποιεί την παραγόμενη θερμότητας για την παραγωγή ψύχους (τριπαραγωγή). Τα πλεονεκτήματα: Βελτιωμένη απόδοση της εγκατάστασης Μείωση της περιόδου αποπληρωμής 9.3. Η αύξηση απόδοσης Η/Μ συστημάτων, εξαρτάται από το φωτισμό Η σωστή εκμετάλλευση του φυσικού φωτισμού, μπορεί να αντικαταστήσει σε μεγάλο βαθμό τον τεχνητό φωτισμό και να συμβάλλει σημαντικά στην ενεργειακή αποδοτικότητα και στην εξοικονόμηση ενέργειας, γενικότερα, ενός κτηρίου, στην οπτική άνεση και στην βελτίωση των συνθηκών διαβίωσης των ενοίκων. Ένα καλό σύστημα φυσικού φωτισμού λαμβάνει υπόψη τον προσανατολισμό, την οργάνωση και τη γεωμετρία των χώρων που πρόκειται να φωτιστούν, την εγκατάσταση, το σχήμα και τις διαστάσεις των ανοιγμάτων, τη θέση και τις ιδιότητες των επιφανειών των εσωτερικών χωρισμάτων, που ανακλούν το φυσικό φως και επηρεάζουν τη διανομή του, καθώς και τη θέση και το σχήμα των διατάξεων που παρέχουν προστασία από το υπερβολικό φως και τη θάμβωση. Πρόκειται δηλαδή για μια ενιαία μελέτη του χώρου, των υαλοστασίων, των πλαισίων και των διατάξεων σκιασμού. 98