Μεταπτυχιακή διατριβή

Transcript

1 ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΥΠΡΟΥ ΣΧΟΛΗ ΓΕΩΤΕΧΝΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΚΑΙ ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗΣ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ Μεταπτυχιακή διατριβή ΒΙΟΚΛΙΜΑΤΙΚΗ ΚΑΙ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΗ ΜΕΛΕΤΗ ΥΦΙΣΤΑΜΕΝΟΥ ΚΤΙΡΙΟΥ ΓΙΑ ΕΞΟΙΚΟΝΟΜΗΣΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΚΑΙ ΕΣΩΤΕΡΙΚΗ ΑΝΕΣΗ Φιλιώ Ξενοφώντος Λεμεσός 2012

2 ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΥΠΡΟΥ ΣΧΟΛΗ ΓΕΩΤΕΧΝΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΚΑΙ ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗΣ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΤΜΗΜΑ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΒΙΟΚΛΙΜΑΤΙΚΗ ΚΑΙ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΗ ΜΕΛΕΤΗ ΥΦΙΣΤΑΜΕΝΟΥ ΚΤΙΡΙΟΥ ΓΙΑ ΕΞΟΙΚΟΝΟΜΗΣΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΚΑΙ ΕΣΩΤΕΡΙΚΗ ΘΕΡΜΙΚΗ ΑΝΕΣΗ της Φιλιώς Ξενοφώντος Μεταπτυχιακή διατριβή που υποβάλλεται στο καθηγητικό σώμα ως μέρος των απαιτήσεων για την απόκτηση του μεταπτυχιακού τίτλου του Μεταπτυχιακού Προγράμματος Διαχείρισης Ενεργειακών Πόρων του Τμήματος Επιστήμης και Τεχνολογίας Περιβάλλοντος του Τεχνολογικού Πανεπιστημίου Κύπρου i

3 Εγκεκριμένο από το Καθηγητικό σώμα: Επιβλέπων: Δέσποινα Σεργίδου, Λέκτορας Λεμεσός 2012 ii

4 Πνευματικά δικαιώματα Copyright Φιλιώ Ξενοφώντος, 2012 Με επιφύλαξη παντός δικαιώματος. All rights reserved. Η έγκριση της μεταπτυχιακής διατριβής από το Τμήμα Επιστήμης και Τεχνολογίας Περιβάλλοντος του Τεχνολογικού Πανεπιστημίου Κύπρου δεν υποδηλώνει απαραιτήτως και αποδοχή των απόψεων του συγγραφέα εκ μέρους του Τμήματος. iii

5 Θα ήθελα να ευχαριστήσω ιδιαίτερα την επιβλέπουσα καθηγήτρια μου, Δρ. Δέσποινα Σεργίδου, για τη προθυμία με την οποία ανταποκρινόταν όποτε της ζητούσα οποιαδήποτε βοήθεια. Ευχαριστίες αξίζουν και στη βοηθό της, διδακτορική φοιτήτρια Μάρθα Καταφιλιώτου για την πολύτιμη βοήθειά της. iv

6 ΠΕΡΙΛΗΨΗ Ο κτιριακός τομέας αποτελεί έναν από τους μεγαλύτερους καταναλωτές ενέργειας στην Κύπρο. Η κακή ποιότητα του υφιστάμενου κτιριακού αποθέματος είναι αδιαμφισβήτητα ένας από τους πιο καθοριστικούς παράγοντες στη διαμόρφωση αυτής της ενεργειακής κατανομής. Στην παρούσα φάση το ισχύον νομοθετικό πλαίσιο για την ενεργειακή απόδοση των κτιρίων στην Κύπρο, το οποίο εναρμονίζεται με την ευρωπαϊκή οδηγία 2002/91, προσανατολίζεται κυρίως στη μείωση της κατανάλωσης ενέργειας σε νεόδμητα κτίρια. Αυτό που θα πρέπει να προβληματίσει όμως είναι το γεγονός ότι τα καινούρια κτίρια που κατασκευάζονται κάθε χρόνο είναι ελάχιστα, σε σχέση με τον συνολικό όγκο του κτιριακού αποθέματος, επομένως η ενεργειακή κατανάλωση του κτιριακού τομέα δεν αναμένεται να σημειώσει ιδιαίτερες μεταβολές. Στην Ευρωπαϊκή Ένωση, στις Ηνωμένες Πολιτείες και σε άλλες ανεπτυγμένες χώρες, έχει γίνει αντιληπτό ότι ο μεγαλύτερος καταναλωτής ενέργειας στον κτιριακό τομέα, είναι τα υφιστάμενα κτίρια. Για το λόγο αυτό η Ε.Ε. εξέδωσε νέα οδηγία (2010/31/ΕC) που δίνει ιδιαίτερη έμφαση σε ανακαινίσεις παλαιών κτιρίων, ώστε τα ανακαινισμένα κτίρια να πληρούν τις ελάχιστες ενεργειακές απαιτήσεις. Σύντομα η νέα ευρωπαϊκή οδηγία θα ενσωματωθεί στις νομοθεσίες των κρατών μελών της Ε.Ε, συμπεριλαμβανομένης και της Κύπρου. Στην παρούσα μελέτη επιχειρείται η ενεργειακή αναβάθμιση του κτιρίου της βιβλιοθήκης "Βασίλης Μιχαηλίδης" του Τεχνολογικού Πανεπιστημίου Κύπρου, κάτω από το πρίσμα του βιοκλιματικού σχεδιασμού, με ιδιαίτερη έμφαση στη δημιουργία συνθηκών άνεσης στον εσωτερικό χώρο και στην εξοικονόμηση ενέργεια. Για το σκοπό αυτό υπολογίστηκε η ενεργειακή απόδοση του κτιρίου και μελετήθηκε ο βιοκλιματικός χάρτης κτιρίων για προσδιορισμό των κατάλληλων στρατηγικών σχεδιασμού. Οι πληροφορίες αυτές αποτέλεσαν τη βάση πάνω στην οποία στηρίχτηκαν οι εισηγήσεις που έγιναν με στόχο τη μείωση της ενεργειακής κατανάλωσης και στη δημιουργία ευνοϊκών εσωκλιματικών συνθηκών. Για την αναβάθμιση του κτιρίου που μελετάται στην παρούσα εργασία έγινε ανάλυση των κλιματικών και τοπικών συνθηκών, ώστε να αξιοποιηθούν οι ευεργετικές τους ιδιότητες για επίτευξη εσωτερικής άνεσης. Με στόχο να επαληθευτεί ότι με την εφαρμογή των εισηγήσεων που έγιναν για το κτίριο προκύπτει εξοικονόμηση ενέργειας, επαναλήφθηκε το λογισμικό πρόγραμμα isbem-cy. v

7 Με τον τρόπο αυτό καταδείχτηκε ότι με την αντικατάσταση των μονών υαλοπινάκων με διπλούς και με την εφαρμογή εσωτερικής θερμομόνωσης, προκύπτει εξοικονόμηση ενέργειας και μείωση των εκπομπών CO 2 κατά 17%. vi

8 ΠΙΝΑΚΑΣ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΩΝ ΠΕΡΙΛΗΨΗ... V ΠΙΝΑΚΑΣ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΩΝ...VII 1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΑΝΑΓΚΑΙΟΤΗΤΑ ΜΕΛΕΤΗΣ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΚΗ ΑΝΑΣΚΟΠΗΣΗ ΟΡΙΣΜΟΣ ΒΙΟΚΛΙΜΑΤΙΚΟΥ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΚΤΙΡΙΟΥ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΕΣ ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΙ ΠΕΡΙΟΧΗΣ ΚΤΙΡΙΟΥ Τοπογραφία οικοπέδου Γεωγραφική θέση και υψόμετρο Κλιματικά στοιχεία ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΟΣ ΕΛΕΓΧΟΣ ΚΤΙΡΙΟΥ ΣΥΛΛΟΓΗ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΩΝ Γενικές πληροφορίες Δομικά υλικά Τεχνητός φωτισμός-υγρασία-θερμοκρασία-ηλεκτρικές συσκευές ΧΡΗΣΗ ΛΟΓΙΣΜΙΚΟΥ Δομικά στοιχεία λογισμικού ΓΕΩΜΕΤΡΙΑ ΚΤΙΡΙΟΥ Ηλεκτρομηχανολογικές εγκαταστάσεις Κατάταξη του κτιρίου σε ενεργειακή κατηγορία ΒΙΟΚΛΙΜΑΤΙΚΗ ΜΕΛΕΤΗ ΚΤΙΡΙΟΥ ΒΙΟΚΛΙΜΑΤΙΚΟΣ ΧΑΡΤΗΣ ΚΤΙΡΙΩΝ Σύντομη περιγραφή βιοκλιματικών χαρτών κτιρίων Κατασκευή βιοκλιματικού χάρτη κτιρίων για την πόλη της Λεμεσού ΣΤΡΑΤΗΓΙΚΕΣ ΒΙΟΚΛΙΜΑΤΙΚΗΣ ΑΝΑΚΑΙΝΙΣΗΣ ΤΟΥ ΚΤΙΡΙΟΥ ΤΗΣ ΒΙΒΛΙΟΘΗΚΗΣ ΒΙΟΚΛΙΜΑΤΙΚΗ ΑΝΑΚΑΙΝΙΣΗ ΚΤΙΡΙΟΥ-ΕΙΣΗΓΗΣΕΙΣ ΧΩΡΟΘΕΤΗΣΗ ΤΟΥ ΚΤΙΡΙΟΥ ΣΤΟ ΟΙΚΟΠΕΔΟ Ανάλυση ηλιακού χάρτη ΣΧΗΜΑ ΚΑΙ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΣ ΚΤΙΡΙΟΥ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΚΗ ΔΙΑΡΘΡΩΣΗ ΕΣΩΤΕΡΙΚΩΝ ΧΩΡΩΝ ΠΕΡΙΒΛΗΜΑ ΚΤΙΡΙΟΥ Θερμομόνωση Υαλοπίνακες Εξωτερικές ανακλαστικές επιφάνειες Σκίαστρα ΦΥΣΙΚΟΣ ΑΕΡΙΣΜΟΣ ΦΥΣΙΚΟΣ ΦΩΤΙΣΜΟΣ ΔΗΜΙΟΥΡΓΙΑ ΕΞΩΤΕΡΙΚΟΥ ΜΙΚΡΟΚΛΙΜΑΤΟΣ ΣΤΟΙΧΕΙΟΘΕΤΗΣΗ ΕΙΣΗΓΗΣΕΩΝ ΓΙΑ ΕΞΟΙΚΟΝΟΜΗΣΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ vii

9 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ viii

10 ΚΑΤΑΛΟΓΟΣ ΕΙΚΟΝΩΝ Εικόνα 1: Παγκόσμια κατανάλωση ενέργειας (Gruenspecht, 2010)... 2 Εικόνα 2: Κατανάλωση πρωτογενούς ενέργειας στην Κύπρο, (Ξενοφώντος, Μιχαήλ, & Κωνσταντίνου, 2011)... 3 Εικόνα 3: Κύρια όψη βιβλιοθήκης Εικόνα4: Αίθουσα υποδοχής κτιρίου Εικόνα 5: Εξωτερική λιθοδομή κτιρίου (Ξενοφώντος & Κωνσταντίνου, 2011) Εικόνα 6: Τύπος κουφωμάτων κτιρίου Εικόνα 7: Κάτοψη κτιρίου με τα αντίστοιχα συστήματα κλιματισμού σε κάθε χώρο (Ξενοφώντος & Κωνσταντίνου, 2011) Εικόνα 8: Κάτοψη κτιρίου με τα αντίστοιχα συστήματα εξαερισμού σε κάθε χώρο Εικόνα 9: Δορυφορική φωτογραφία τοπογραφικού περιοχής μελέτης (Google maps, 2012) Εικόνα 10: Χάρτης της Κύπρου Εικόνα 11: Μηνιαία μεταβολή της θερμοκρασίας αέρα στη Λεμεσό, (Μετεωρολογική Υπηρεσία Κύπρου, 2012) Εικόνα 12: Ένταση ανέμου (%) (Μετεωρολογική Υπηρεσία Κύπρου, 2011) Εικόνα 13: Σύνολο ημερών ανά μήνα που σημειώνεται βροχόπτωση Εικόνα 14: Λογικό διάγραμμα λογισμικού (Οδηγός χρήσης για το isbem-cy 2008) Εικόνα 15: Ζώνες κτιρίου (α) Εικόνα 16: Ζώνες κτιρίου (β) Εικόνα 17: Κατανομή λαμπτήρων Τ5 στο κτίριο (Ξενοφώντος & Κωνσταντίνου, 2011).. 42 Εικόνα 18: Σημεία στα οποία λήφθηκαν οι μετρήσεις έντασης φωτισμού, ποσοστού υγρασίας και θερμοκρασίας Εικόνα 19: Υπο-ετικέτα κατασκευές για τοίχους-external wall Εικόνα 20: Εξωτερική λιθοδομή Εικόνα 21 Υπο-ετικέτα κατασκευές για τοίχους-internal wall Εικόνα 22: Υπο-ετικέτα κατασκευές για οροφές-tabani ix

11 Εικόνα 23: Μορφή ταβανιού από το εσωτερικό του κτιρίου Εικόνα 24: Υπο-ετικέτα κατασκευές για οροφές-roof Εικόνα 25: Στέγη στο πατάρι Εικόνα 26: Υπο-ετικέτα κατασκευές για δάπεδα-dapedo edafous Εικόνα 28: Υπο-ετικέτα κατασκευές για δάπεδα/ταβάνια-dapedo orofhs Εικόνα 27: dapedo edafous (Ξενοφώντος & Κωνσταντίνου, 2011) Εικόνα 29: dapedo orofhs Εικόνα 31: Υπο-ετικέτα υαλοπίνακες-παράθυρο Εικόνα 30: dapedo orofhs (Ξενοφώντος & Κωνσταντίνου, 2011) Εικόνα 32: Τύπος παραθύρων κτιρίου Εικόνα 33: Υπο-ετικέτα ζώνες Εικόνα 34: Υπο-ετικέτα Γενικά-z Εικόνα 35: z Εικόνα 37: z Εικόνα 36: Υπο-ετικέτα ζώνες: Γενικά-z Εικόνα 39: z Εικόνα 38: Υπο-ετικέτα ζώνες: Γενικά-z Εικόνα 40: Υπο-ετικέτα ζώνες: Γρήγορη εισαγωγή κελυφών-z Εικόνα 41: Υπο-ετικέτα ζώνες: Γρήγορη εισαγωγή κελυφών-z Εικόνα 42: Υπο-ετικέτα ζώνες: Γρήγορη εισαγωγή κελυφών-z Εικόνα 43 Σκίαση από προεξοχές ή πτερύγια (Οδηγός χρήσης για το isbem-cy 2008). 67 Εικόνα 44: Υπο-ετικέτα παράθυρα και φεγγίτες-z Εικόνα 45: Υπο-ετικέτα παράθυρα και φεγγίτες-z Εικόνα 46: Υπο-ετικέτα παράθυρα και φεγγίτες-z Εικόνα 47: Υπο-ετικέτα παράθυρα και φεγγίτες-z Εικόνα 48: Υπο-ετικέτα παράθυρα και φεγγίτες-z x

12 Εικόνα 49: Υπο-ετικέτα παράθυρα και φεγγίτες-z Εικόνα 51 Υπο-ετικέτα παράθυρα και φεγγίτες-z Εικόνα 50 Υπο-ετικέτα παράθυρα και φεγγίτες-z Εικόνα 52 Υπο-ετικέτα παράθυρα και φεγγίτες-z Εικόνα 53 Υπο-ετικέτα παράθυρα και φεγγίτες-z Εικόνα 54: Υπο-ετικέτα παράθυρα και φεγγίτες-z Εικόνα 55: Υπο-ετικέτα παράθυρα και φεγγίτες-z Εικόνα 57: Υπο-ετικέτα παράθυρα και φεγγίτες-z Εικόνα 56: Υπο-ετικέτα παράθυρα και φεγγίτες-z Εικόνα 58: Υπο-ετικέτα παράθυρα και φεγγίτες-z Εικόνα: 59 Υπο-ετικέτα παράθυρα και φεγγίτες-z Εικόνα 60: Υπο-ετικέτα συστήματα HVAC: Γενικά-klimatismos Εικόνα 61: Υπο-ετικέτα συστήματα HVAC: Θέρμανση Εικόνα 62 Υπο-ετικέτα συστήματα HVAC: Ψύξη Εικόνα 63: Υπο-ετικέτα συστήματα HVAC-Ζώνες περιληπτικό Εικόνα 64: Υπο-ετικέτα συστήματα HVAC: Γενικά-klimatismos Εικόνα 65 Υπο-ετικέτα συστήματα HVAC: Θέρμανση Εικόνα 66: Υπο-ετικέτα συστήματα HVAC: Ψύξη Εικόνα 67 Υπο-ετικέτα συστήματα HVAC: Ζώνες περιληπτικά Εικόνα 68: Υπο-ετικέτα ζώνες: Απαγόμενος αέρας-z Εικόνα 69: Υπο-ετικέτα: Απαγόμενος αέρας-z Εικόνα 70: Υπο-ετικέτα ζώνες: Απαγόμενος αέρας-z Εικόνα 71: Υπο-ετικέτα ζώνες: Απαγόμενος αέρας-z Εικόνα 72: Σύγκριση τελικής κατανάλωσης ενέργειας εξεταζόμενου κτιρίου αναφοράς για την περίοδο ψύξης Εικόνα 73: Σύγκριση τελικής κατανάλωσης ενέργειας εξεταζόμενου κτιρίου και κτιρίου αναφοράς για την περίοδο θέρμανσης xi

13 Εικόνα 74: Ετήσια κατανάλωση ενέργειας Εικόνα 75: Μηνιαία κατανάλωση ενέργειας Εικόνα 76: Πιστοποιητικό ενεργειακής απόδοσης κτιρίου Εικόνα 77: Επεξήγηση βιοκλιματικού χάρτη (Σεργίδη, 2011b) Εικόνα 78: Ποιοτικός βιοκλιματικός χάρτης (Σεργίδη, 2011b) Εικόνα 79: Ποσοτικός βιοκλιματικός χάρτης (Σεργίδη, 2011b) Εικόνα 80: Κατασκευή ποσοτικού βιοκλιματικού χάρτης κτιρίου Εικόνα 81: Καρασκευή ποιοτικού βιοκλιματικού χάρτη κτιρίου Εικόνα 82: Αρχιτεκτoνικό σχέδιο κτιρίου Εικόνα 83: Φαινόμενες τροχιές ήλιου Εικόνα 84: Ηλιακός χάρτης (36 Β.Γ.Π) (Σεργίδη, 2011c) Εικόνα 85: Μάσκα σκίασης κτιρίου Εικόνα 86: Μεταλλικά πετάσματα στη υπερυψωμένη στέγη (Google maps, 2012) Εικόνα 87: Μορφή υφιστάμενων κουφωμάτων Εικόνα 88: Διπλοί υαλοπίνακες με επικάλυψη χαμηλού συντελεστή εκπομπής (αριστερά), επιλεκτικοί υαλοπίνακες χαμηλού συντελεστή εκπομπής (δεξιά) (Lechner, 2001) Εικόνα 89: Λαμβάνουσα ηλιακή ακτινοβολία (Lechner, 2001) Εικόνα 90: Πρόβολος ανατολικής όψης κτιρίου Εικόνα 92: Πρόβολος βόρειας όψης κτιρίου Εικόνα 91 Πρόβολος νότιας όψης κτιρίου Εικόνα 93: Αρσέρες παταριού Εικόνα 94: Φεγγίτες στην υπερυψωμένη στέγη πάνω από το πατάρι Εικόνα 95: Παράθυρα σχήματος "Τ" (Lechner, 2001) Εικόνα 96: Δυτικά προσανατολισμένα ανοίγματα Εικόνα 97: Κινητά ανακλαστικά πετάσματα για ηλιοπροστασία των φεγγιτών (Lechner, 2001) Εικόνα 98 Διαδοχικές σχεδιαστικές προσεγγίσεις για φυσικό δροσισμό (Lechner, 2001) xii

14 Εικόνα 99: Ράφια φωτισμού (Lechner, 2001) Εικόνα 100: Βενετικά στόρια (Lechner, 2001) Εικόνα 101: Δημιουργία μικροκλίματος στη βόρεια αυλή του κτιρίου Εικόνα 102: Πιστοποιητικό ενεργειακή απόδοσης κτιρίου μετά από αναβάθμιση Εικόνα: 103 Ετήσια κατανάλωση ενέργειας-διπλοί υαλοπίνακες-εσωτερική θερμομόνωση Εικόνα 105: Μηνιαία ηλιακή ακτινοβολία (KWh/m2) Εικόνα 106: Μηνιαία θερμοκρασία (C ) Εικόνα 107: Αριθμός ημερών με βροχόπτωση ανά μήνα και ύψος βροχόπτωσης Εικόνα 108: Μηνιαία διάρκεια ηλιοφάνειας Εικόνα 109: Μηνιαία ηλιακή ακτινοβολία (KWh/m2d) xiii

15 ΚΑΤΑΛΟΓΟΣ ΠΙΝΑΚΩΝ Πίνακας 1: Θερμοκρασία αέρα σε C (Μετεωρολογική Υπηρεσία Κύπρου, 2011) Πίνακας 2: Μέση μέγιστη μηνιαία ακτινοβολία στο οριζόντιο επίπεδο σε Wh/m 2 day (Μετεωρολογική Υπηρεσία Κύπρου, 2011) Πίνακας 3: Σχετική υγρασία (RH%) (Μετεωρολογική Υπηρεσία Κύπρου, 2011) Πίνακας 4: Αριθμός λαμπτήρων ανά ζώνη και εγκατεστημένη ισχύ Πίνακας 5: Ετήσια χρήση τεχνητού φωτισμού ανά ζώνη Πίνακας 6: Μετρήσεις έντασης φωτός, ποσοστού υγρασίας και θερμοκρασίας σε διάφορα σημεία των ζωνών Πίνακας 7: Μετρήσεις θερμοκρασίας της εξωτερικής και εσωτερικής τοιχοποιίας Πίνακας 8: Αριθμός ηλεκτρικών συσκευών κατά είδος με την αντίστοιχη ισχύ Πίνακας 9: Μερικός παράγοντας διόρθωσης σκίασης για προεξοχή Fo (Οδηγός χρήσης για το isbem-cy 2008) Πίνακας 10: Τεχνική έκθεση εξόδου-πραγματικό κτίριο Πίνακας 11: Τεχνική έκθεση εξόδου-κτίριο αναφοράς Πίνακας 12: Προσθήκη θερμομόνωσης και υπολογισμός συντελεστή θερμοπερατότητας στην εξωτερική λιθοδομή από πέτρα xiv

16 xv

17 1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ Η εξασφάλιση του ενεργειακού μέλλοντος του πλανήτη εν μέσω των κλιματικών αλλαγών αποτελεί μείζον θέμα στις μέρες που διανύουμε. Η αναζήτηση νέων τρόπων δράσης για τη διατήρηση των διαθέσιμων ενεργειακών πόρων και η έρευνα γύρω από καινοτόμες και ορθολογιστικές μεθόδους χρησιμοποίησης τους, είναι πλέον πρωταρχικοί στόχοι στην ατζέντα της ενεργειακής πολιτικής όλων των αναπτυγμένων κρατών. Είναι γενικώς αποδεκτό ότι ο τομέας της ενέργειας είναι ένας τομέας στρατηγικής σημασίας και από πολιτικής αλλά και από οικονομικής άποψης. Ανατρέχοντας στο παρελθόν διαπιστώνεται ότι η ενέργεια αποτέλεσε τον κινητήριο μοχλό για τo σχηματισμό της πρώτης διεθνούς αρένας, που καθόρισε τις σχέσεις μεταξύ των διάφορων χωρών κατά τον 1 ο παγκόσμιο πόλεμο (YILDIZ, 2008). Κατά δεύτερον, η αξία των ενεργειακών πόρων διαφάνηκε εν μέσω της πετρελαϊκής κρίσης το 1973, όταν ο ΟΠΕΚ αύξησε τις τιμές του πετρελαίου. Ακολούθως το 1979, μετά και τη δεύτερη ενεργειακή κρίση οι τιμές αυξήθηκαν επιπλέον (YILDIZ, 2008). Αυτές οι αυξήσεις των τιμών προβλημάτισαν πολλές χώρες οι οποίες τελικά αναγνώρισαν την αναγκαιότητα ορθολογικής χρήσης της ενέργειας και συνειδητοποίησαν ότι στο εξής ο τομέας της ενέργειας πρέπει να γίνει αντικείμενο χάραξης πολιτικής. Απτό παράδειγμα, ο σχηματισμός της τότε Ευρωπαϊκής Κοινότητας (EC) και η διαμόρφωση ενεργειακής πολιτικής με στόχο την απεξάρτηση των εθνικών οικονομιών των μελών από τα εισαγόμενα καύσιμα. Σύμφωνα με πρόσφατες δημοσιεύσεις του U.S Energy Information Administration, η συνολική κατανάλωση ενέργειας παγκοσμίως αναμένεται ότι θα αυξηθεί κατά 53%, από 505 quadrillion Btu το 2008 σε 770 quadrillion Btu το 2035 (Gruenspecht, 2010). Δηλαδή, η ετήσια συνολική ζήτηση ενέργειας θα αυξάνεται κατά 1,6% (Εικόνα 1). 1

18 Εικόνα 1: Παγκόσμια κατανάλωση ενέργειας (Gruenspecht, 2010) Αξίζει να σημειωθεί ότι, αναμένεται ότι το πετρέλαιο όπως και άλλα υγρά καύσιμα, θα αποτελέσουν παγκοσμίως την βραδύτερη αναπτυσσόμενη πηγή ενέργειας με μέσο ετήσιο ρυθμό αύξησης 1% (Gruenspecht, 2010). Αντιθέτως, είναι ιδιαίτερα αισιόδοξο το γεγονός ότι οι ΑΠΕ αναμένεται να σημειώσουν τον ταχύτερο ρυθμό ανάπτυξης στον τομέα της ενέργειας με ρυθμό αύξησης κατά 2,8% ετησίως (Gruenspecht, 2010). Προφανώς οι σχετικά υψηλές τιμές του πετρελαίου σε συνδυασμό με την περιβαλλοντική επιβάρυνση που υφίσταται ο πλανήτης, θα αποτελέσουν ισχυρά κίνητρα για πολλές κυβερνήσεις ανά το παγκόσμιο, ώστε να αυξήσουν το ποσοστό διείσδυσης των ΑΠΕ στο ενεργειακό ισοζύγιο τους (Gruenspecht, 2010). Παρόλα αυτά, τα ορυκτά καύσιμα αναμένεται ότι θα εξακολουθήσουν να είναι οι πρωταγωνιστές στην παραγωγή ενέργειας στο παγκόσμιο ενεργειακό σκηνικό. Τα ορυκτά καύσιμα, ως βασική πηγή CO 2, προβλέπεται ότι θα προκαλέσουν αύξηση των εκπομπών CO 2 κατά 43% από το 2008 έως το 2035 (Gruenspecht, 2010). Ως γνωστόν, οι εκπομπές CO 2 ευθύνονται κυρίως για τις κλιματικές αλλαγές. Το γεγονός αυτό καθώς και πολιτικοοικονομικοί λόγοι αποτελούν ιδιαίτερη πρόκληση για την ενίσχυση της εφευρετικότητας στον επιστημονικό τομέα για λύσεις που να περιορίζουν την αλόγιστη σπατάλη ενέργειας και τις εκπομπές CO 2 και να προωθούν την αποδοτική χρήση ενέργειας σε όλους τους τομείς της ζωής. 2

19 Η Κύπρος μετά το 1975 και την απομάκρυνση των συνεπειών της τουρκικής εισβολής, άρχισε να ανακάμπτει οικονομικά με άμεσο επακόλουθο την αύξηση της κατανάλωσης ενέργειας (Εικόνα 2). Εικόνα 2: Κατανάλωση πρωτογενούς ενέργειας στην Κύπρο, (Ξενοφώντος, Μιχαήλ, & Κωνσταντίνου, 2011) Τα τελευταία χρόνια όμως, ο ρυθμός κατανάλωσης της ενέργειας έχει αυξηθεί σημαντικά. Συγκεκριμένα κατά την περίοδο η τελική κατανάλωση ενέργειας αυξήθηκε με μέσο ετήσιο ρυθμό 2,2% (Κασίνης, 2010). Η ένταξη της Κύπρου στην Ευρωπαϊκή Ένωση το 2004 έπαιξε σημαντικό ρόλο στην οικονομική ανάπτυξη του νησιού. Η Κύπρος στην προσπάθεια της να προσαρμοστεί στα διάφορα κριτήρια που είναι υποχρεωμένη να τηρεί σαν μέλος της Ε.Ε, οδηγήθηκε στην ανάπτυξη με άμεσο αντίκτυπο την κατανάλωση ενέργειας. Τις τελευταίες δεκαετίες η δραματική ανάπτυξη στον τουριστικό και οικιστικό τομέα, καθόρισε τις ενεργειακές ανάγκες της χώρας. Τα ανεπαρκή μέσα μαζικής μεταφοράς, η επέκταση του τριτογενούς τομέα και η ανάπτυξη της βιομηχανίας-σε κάποιο βαθμό- επηρέασαν τις ενεργειακές τάσεις του κυπριακού κράτους. Ακόμη, λόγω του αυξημένου βιοτικού επιπέδου των πολιτών, προέκυψε μία ανάλογη αύξηση των ενεργειακών αναγκών μιας και οι δύο αυτές συνθήκες είναι άμεσα συνυφασμένες (Υπηρεσία Ενέργειας, 2008). 3

20 Από στατιστικά στοιχεία που δημοσιοποιήθηκαν από τη Eurostat, προκύπτει ότι το 2009 η κυπριακή οικονομία ήταν κατά 96,42% εξαρτημένη από εισαγωγές καυσίμων, προκειμένου να καλύψει τις ενεργειακές της ανάγκες (Eurostat, 2012a). Το κόστος των εισαγωγών αυτών ανήλθε στα 970 εκ. ευρώ (Κασίνης, 2010). Η συνολική συνεισφορά των ΑΠΕ στην ακαθάριστη τελική κατανάλωση ενέργειας για την ίδια χρονιά ήταν 4,6% (Eurostat, 2012c). Η εξάρτηση αύτη οφείλεται από τη μία στο γεγονός ότι η Κύπρος ως πρότινος-πριν την ανακάλυψη του φυσικού αερίου στην κυπριακή ΑΟΖ- ήταν ένα κράτος που δεν διέθετε δικούς της ενεργειακούς πόρους και από την άλλη στο ότι η κυπριακή δημοκρατία καθυστέρησε να χαράξει μία εθνική ενεργειακή πολιτική στα πλαίσια της οποίας να διαχειρίζεται την ενεργειακή ζήτηση, χρησιμοποιώντας για παράδειγμα αποδοτικότερες εγκαταστάσεις παραγωγής ηλεκτρισμού, και να υιοθετήσει μέτρα διαφοροποίησης του ενεργειακού της μείγματος. Επιπρόσθετα, επειδή γεωγραφικά η Κύπρος είναι ένα απομονωμένο νησί, οι αερομεταφορές είναι το βασικό μέσο για μετακινήσεις στο εξωτερικό οι οποίες είναι ιδιαίτερα ενεργοβόρες. Σήμερα, οι κύριοι τομείς της οικονομίας της Κύπρου που ευθύνονται για την αυξημένη ζήτηση ενέργειας είναι ο τομέας των μεταφορών, ο οικιστικός τομέας, ο τομέας της βιομηχανίας και των υπηρεσιών. Συγκεκριμένα, ο οικιστικός τομέας εμφανίζεται ως ο δεύτερος μεγαλύτερος καταναλωτής ενέργειας στην Κύπρο για το 2010 με toe κατανάλωση (Eurostat, 2012b). Ένας από τους λόγους για τους οποίους οφείλεται αυτή η κατανομή στην τελική κατανάλωση ενέργειας, είναι η έντονη οικοδομική δραστηριότητα που σημειώθηκε στην Κύπρο τα τελευταία χρόνια. Ο κατασκευαστικός κλάδος αποτελεί ένα σημαντικό ποσοστό στο ΑΕΠ του κυπριακού κράτους, αφού την τελευταία δεκαετία ( ) παρατηρήθηκε αύξηση που ξεπερνούσε το 43% στην έκδοση οικοδομικών αδειών (Statistical Service of Cyprus, 2011). Επιπρόσθετα, ένας δεύτερος παράγοντας που επηρεάζει την ενεργειακή ζήτηση στον οικιστικό τομέα και γενικότερα στα κτίρια, σχετίζεται με την κακή ποιότητα του υφιστάμενου κτιριακού αποθέματος λόγω της ανεξέλεγκτης αστικοποίησης και οικοδομικής δραστηριότητας. Είναι γεγονός ότι η κυπριακή δημοκρατία ουσιαστικά μετά την ένταξη της στην ευρωζώνη κατόρθωσε μέσα στα πλαίσια ενός πιο ώριμου ενεργειακού σχεδιασμού, να διαμορφώσει στρατηγικές και να λάβει μέτρα για ορθολογικό ενεργειακό σχεδιασμό των κτιρίων. Μόλις το 2006, μετά από έγκριση από το κυπριακό κοινοβούλιο, σχετικής νομοθεσίας Ν.2006 (I)/142 εναρμονισμένης με την ευρωπαϊκή οδηγία 4

21 2002/91/EC, η Υπηρεσία Ενέργειας εξέδωσε Οδηγό Θερμομόνωσης Κτιρίων ο οποίος ορίζει κοινή μεθοδολογία για καθορισμό των ενεργειακών απωλειών στα κτίρια. Επομένως, το μεγαλύτερο ποσοστό του κτιριακού αποθέματος στην Κύπρο (~80%), κατασκευάστηκε χωρίς θερμομόνωση, κάτι που δικαιολογείται από το γεγονός ότι η πλειοψηφία των οικιών στην Κύπρο (~90%) οικοδομήθηκε μετά το 1971 (Panayiotou et al., 2010). Ακολούθησε σειρά συμπληρωματικών και επιπρόσθετων νομοθεσιών και μέτρων αναφορικά με την ενεργειακή απόδοση κτιρίων όμως πουθενά δεν προβλέπονται ελάχιστες ενεργειακές απαιτήσεις για υφιστάμενα κτίρια. Εξαίρεση αποτελεί η περίπτωση κτιρίων συνολικής ωφέλιμης επιφάνειας άνω των χιλίων τετραγωνικών μέτρων που υφίστανται ριζική ανακαίνιση. Να σημειωθεί ότι το 2010 αναδιατυπώθηκε ο ευρωπαϊκός οδηγός ενεργειακής απόδοσης κτιρίων (2010/31/ΕU) με βάσει τον οποίο θα πρέπει να εφαρμόζονται ελάχιστες ενεργειακές απαιτήσεις και για μικρότερα υφιστάμενα κτίρια που υφίστανται ανακαίνιση. Ο νέος οδηγός αναμένεται να ενσωματωθεί μεταξύ στα κράτη μέλη της Ε.Ε. Επειδή λοιπόν, το υφιστάμενο κτιριακό απόθεμα αντιστοιχεί στο μεγαλύτερο ποσοστό των συνολικών κτιρίων της Κύπρου, υπάρχει μεγάλη προοπτική εξοικονόμησης ενέργειας μέσω της ανακαίνισης τους. Η βελτίωση της ενεργειακής και περιβαλλοντικής απόδοσης των υφιστάμενων κτιρίων είναι ένα κρίσιμο βήμα προς την αντιμετώπιση των κλιματικών αλλαγών και για αυτό θα πρέπει να τοποθετηθεί ψηλά στις προτεραιότητες της ενεργειακής και περιβαλλοντικής πολιτικής του κυπριακού κράτους. Ταυτόχρονα, η αναβάθμιση των υφιστάμενων κτιρίων περιλαμβάνει σημαντικά οικονομικά και περιβαλλοντικά οφέλη, ιδιαίτερα στις περιπτώσεις που προκύπτει το δίλημμα, το κτίριο να κατεδαφιστεί ή όχι. Από οικονομικής προοπτικής η ανακαίνιση είναι πιο οικονομικά αποτελεσματική λύση, διότι οι ιδιοκτήτες συνεχίζουν να έχουν έσοδα σε αντίθεση με την περίπτωση κατεδάφισης και ανακατασκευής νέου κτιρίου. Πράγματι, η κατεδάφιση και κατασκευή νέου κτιρίου είναι μία μακρά και δαπανηρή διαδικασία κατά την οποία οι ιδιοκτήτες πρέπει να περιμένουν για να λήξουν οι μισθώσεις, να πληρώσουν για την κατεδάφιση, την εκκαθάριση του χώρου και την κατασκευή του νέου οικοδομήματος. Από μία πράσινη προοπτική, η ανακαίνιση κτιρίων είναι προτιμότερη επειδή αποφεύγονται τα απόβλητα που προκύπτουν από την κατεδάφιση και διατηρείται η ενσωματωμένη ενέργεια. Επιπρόσθετα, όσον αφορά κυρίως τα κτίρια του τριτογενούς τομέα, η ανακαίνιση έχει θετικό αντίκτυπο στα καθαρά έσοδα αφού με βελτιωμένη 5

22 ενεργειακή απόδοση προκύπτει εξοικονόμηση των λειτουργικών εξόδων. Το 2010 μελέτη από τους Arup και Davis Langdon που έγινε εκ μέρους του Συμβουλίου Ιδιοκτησίας της Αυστραλίας υπέδειξε ότι οι «πράσινες» ανακαινίσεις επιφέρουν απόδοση μεγαλύτερη από το 10% της επένδυσης (CBRE, 2012). Η μελέτη αφορούσε γραφεία, στο κέντρο της πόλης και στα προάστια τα οποία κτίστηκαν τη δεκαετία του Μετά από ανάλυση των αποτελεσμάτων κατέληξαν ότι αναβαθμίζοντας υφιστάμενα κτίρια με στόχο την επίτευξη τουλάχιστον 4,5 αστέρων NABERS, προκύπτει θετική απόδοση επί της επένδυσης των ιδιοκτητών (CBRE, 2012). Πιο κάτω συνοψίζονται τα βασικότερα πλεονεκτήματα από την ανακαίνιση των κτιρίων: Αύξηση της αποδοτικής λειτουργίας του κτιρίου ως αποτέλεσμα της μείωσης της κατανάλωσης ενέργειας και του κόστους από αυτή. Αύξηση αξίας του κτιρίου. Αύξηση οφελών ιδιοκτήτη λόγω υψηλότερου μισθώματος ενοικίασης. Δημιουργία θερμικής άνεσης. Αξιοποίηση παθητικών συστημάτων. Δημιουργία θέσεων εργασίας. Μείωση κατανάλωσης ενέργειας υφιστάμενων κτιρίων σε σύντομο χρονικό διάστημα. Αύξηση της παραγωγικότητας του προσωπικού των κτιρίων. Μείωση των εκπομπών CO 2. Υπάρχουν διάφορα μέτρα που μπορούν να ληφθούν για την επίτευξη μείωσης της κατανάλωσης ενέργειας σε υφιστάμενα κτίρια. Για παράδειγμα το κέλυφος του κτιρίου μπορεί να βελτιωθεί με προσθήκη μόνωσης, οι μονοί υαλοπίνακες μπορούν να αντικατασταθούν με διπλούς σε συνδυασμού με κουφώματα PVC, τα υφιστάμενα συστήματα θέρμανσης μπορούν να αναβαθμιστούν ή να αντικατασταθούν με αποδοτικότερα συστήματα ή ακόμα και με άλλες τεχνολογίες οι οποίες αξιοποιούν ΑΠΕ, ο εσωτερικός και εξωτερικός χώρος μπορεί να αναδιαμορφωθεί για προώθηση της παθητικής θέρμανσης, ψύξης και φυσικού φωτισμού, τα συστήματα φωτισμού μπορούν να αναβαθμιστούν, μπορούν να προστατευθούν οι εσωτερικοί χώροι από την ανεπιθύμητη ηλιακή ακτινοβολία με την προσθήκη συστημάτων σκίασης προς αποφυγή της υπερθέρμανσης και της θάμβωσης στο εσωτερικό του κτιρίου και μπορεί να πραγματοποιηθεί ανάπλαση/τοπιοτέχνιση του υπαίθριου χώρου ώστε να αξιοποιείται το 6

23 φυσικό περιβάλλον (YILDIZ, 2008). Επομένως το πρώτο βήμα που πρέπει να γίνει κατά την διάρκεια μιας ανακαίνισης είναι η ανάλυση των συνθηκών του υφιστάμενου κτιρίου από την άποψη των θερμικών χαρακτηριστικών του, τον τύπο της κατασκευής, τα υλικά, την μόνωση, τη θέση, το κλίμα, τον προσανατολισμό, το μέγεθος και τη σκίαση των υαλοπινάκων, τα επίπεδα φωτισμού και η αποδοτικότητα του συστήματος, τα φορτία ενέργειας για θέρμανση και ψύξη. Ο βιοκλιματικός σχεδιασμός θα μπορούσε να αποτελέσει τη βάση για τη χάραξη των κατευθυντήριων γραμμών στη διαμόρφωση των βέλτιστων μέτρων για εξοικονόμηση ενέργειας στον τομέα των κτιρίων και στην προκειμένη περίπτωση, στις περιπτώσεις ανακαίνισης τους. Η βιοκλιματική ανακαίνιση του υφιστάμενου κτιριακού αποθέματος, αντιπροσωπεύει βελτιωτικές επεμβάσεις που εναρμονίζουν τα υφιστάμενα κτίρια με την βιοκλιματική λογική. Ο σκοπός είναι να προσαρμοστούν οι υφιστάμενες κατοικίες σε συγκεκριμένες κλιματικές συνθήκες και να εφαρμοστούν οι κατάλληλες τεχνικές που στοχεύουν στην προστασία του κτιρίου από αρνητικές επιδράσεις, ενώ ταυτόχρονα θα αξιοποιούνται οι τοπικές συνθήκες για επίτευξη εσωτερικής άνεσης (Krstic, 1998). 7

24 2 ΑΝΑΓΚΑΙΟΤΗΤΑ ΜΕΛΕΤΗΣ Το ενδεχόμενο μιας μη αναστρέψιμης κλιματικής αλλαγής και η εξάρτηση των εθνικών οικονομιών από τα εισαγόμενα καύσιμα έχουν προκαλέσει μια παγκόσμια αντίδραση υπό τη μορφή πολιτικής για την ενέργεια και την κλιματική αλλαγή. Είναι αποδεκτό γενικά πια, ότι ο κτιριακός τομέας είναι από τους βασικότερους καταναλωτές ενέργειας. Αρχικά δόθηκε μεγαλύτερη βαρύτητα στα νεοαναγειρόμενα κτίρια, ενώ τα υφιστάμενα κτίρια είναι πολύ περισσότερα τα οποία και καταναλώνουν το μεγαλύτερο ποσοστό ενέργειας. Συγκεκριμένα, σε χώρες της Ευρώπης ο ετήσιος ρυθμός κατασκευών οικιών εκφρασμένος σε ποσοστό ως προς τον όγκο του υφιστάμενου αποθέματος, κυμαίνεται από 0,3% στη Σουηδία, μέχρι 3,5% στην Ιρλανδία, με μέσο όρο 1,1% (C. A. Balaras et al., 2007). Στην Ελλάδα το 74,6% του συνολικού κτιριακού της αποθέματος κατασκευάστηκε πριν το 1980 (C. A. Balaras et al., 2007). Στην Κύπρο, γνωρίζοντας ότι το 80% του κτιριακού της αποθέματος είναι χωρίς θερμομόνωση θα μπορούσε κάποιος να συμπεράνει ότι χονδρικά το ποσοστό αυτό είναι αντιπροσωπευτικό για τα κτίρια που κατασκευάστηκαν πριν της εφαρμογή νομοθετικού πλαισίου εναρμονισμένου με την ευρωπαϊκή οδηγία 2002/91 (Panayiotou et al., 2010). Για το λόγο αυτό, το υφιστάμενο κτιριακό απόθεμα σε ολόκληρη της Ευρώπη καταναλώνει πέραν του 40% της τελικής κατανάλωσης ενέργειας των κρατών μελών της Ε.Ε (C. A. Balaras et al., 2007). Έτσι λοιπόν, επειδή η εφαρμογή μέτρων εξοικονόμησης ενέργειας σε καινούρια κτίρια δεν θα μπορούσε να αποδώσει τα επιθυμητά αποτελέσματα, η Ε.Ε. οδηγήθηκε στην απόφαση να αναπροσαρμόσει την ενεργειακή της πολιτική δίνοντας έμφαση στην ενεργειακή αναβάθμιση των υφιστάμενων κτιρίων. Η αξία που προσδίδει η Ε.Ε στην εξοικονόμηση ενέργειας από ανακαινίσεις υφιστάμενων κτιρίων διαφάνηκε στην αναθεωρημένη ευρωπαϊκή οδηγία ενεργειακής απόδοσης κτιρίων 2010/31/EU. Η προϋπόθεση της αρχικής EPBD (ευρωπαϊκή οδηγία ενεργειακής απόδοσης κτιρίων) για ελάχιστο όριο 1000 τ.μ σε περίπτωση ανακαίνισης, καταργήθηκε επειδή εξαιρούσε ένα μεγάλο τμήμα κατοικιών που συγκροτούν ένα σημαντικό τμήμα του κτιριακού αποθέματος. Πλέον ο αναθεωρημένος οδηγός καλύπτει όλα τα κτίρια τα οποία υφίστανται ανακαίνιση μεγάλης κλίμακας, ανεξαρτήτως μεγέθους. Τα κράτη μέλη της Ε.Ε., συμπεριλαμβανομένης και της Κύπρου, είναι υποχρεωμένα να εφαρμόσουν τη νέα EPBD εντός της περιόδου

25 Μία πρόταση που θα μπορούσε να γίνει ώστε να αντιμετωπιστεί το πρόβλημα των υψηλών ποσοστών κατανάλωσης ενέργειας στον τομέα των κτιρίων, είναι η υιοθέτηση των βιοκλιματικών αρχών στη διαδικασία ανακαίνισης των υφιστάμενων κτιρίων. Βέβαια, η βιοκλιματική ανακαίνιση αποτελεί μέρος της διαδικασίας για μια ολοκληρωμένη ενεργειακή αναβάθμιση αφού περιορίζεται σε αρχιτεκτονικές τροποποιήσεις του κτιρίου προσαρμοσμένες στις τοπικές κλιματικές συνθήκες. Η παρούσα εργασία αποσκοπεί στη βιοκλιματική μελέτη του κτιρίου της βιβλιοθήκης "Βασίλης Μιχαηλίδης" του Τεχνολογικού Πανεπιστημίου Κύπρου. Η μελέτη αυτή επιδιώκει να καταδείξει ότι η ενέργεια που απαιτείται για τη λειτουργία των υφιστάμενων κτιρίων, είναι πολύ μεγάλη και για αυτό θεωρήθηκε ωφέλιμο να γίνουν κάποιες εισηγήσεις σύμφωνες με τις βιοκλιματικές αρχές, με σκοπό τη μείωση της κατανάλωσης ενέργειας του κτιρίου που μελετάται και συγχρόνως τη διασφάλιση εσωτερικών συνθηκών άνεσης. Για να είναι αντιπροσωπευτικές, πρακτικά εφαρμόσιμες και οικονομικά βιώσιμες οι εισηγήσεις αυτές, λαμβάνουν υπόψη όλους τους παράγοντες με ολοκληρωμένη προσέγγιση. 9

26 3 ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΚΗ ΑΝΑΣΚΟΠΗΣΗ Ο μεγαλύτερος όγκος βιβλιογραφίας στον τομέα της ανακαίνισης κτιρίων για την ελαχιστοποίηση της ενεργειακής κατανάλωσης και την μείωση των εκπομπών CO 2, εστιάζεται κυρίως στον καθορισμό σεναρίων σχετικά με οικονομικά θέματα και τη σχέση κόστους-αποτελέσματος για κατοικίες και κτίρια γραφείων. Στη μελέτη των Santamouris & Dascalaki (2002), επιλέχθηκαν 10 κτίρια τα οποία στεγάζουν γραφεία και βρίσκονται σε διαφορετικές κλιματικές ζώνες στην Ευρώπη. Για κάθε κτίριο πραγματοποιήθηκε ενεργειακός έλεγχος, καταγράφηκαν παρατηρήσεις από όργανα παρακολούθησης, έγιναν συγκεκριμένα πειράματα και ακολούθως αξιολογήθηκαν όλα τα πιθανά προτεινόμενα σενάρια ανακαίνισης τους. Τα τελικά παραδοτέα από τη μελέτη αυτή περιλαμβάνουν: μελέτες περίπτωσης οι οποίες παρουσιάζουν αντιπροσωπευτικές ανακαινίσεις γραφείων υψηλής ποιότητας σε διάφορες χώρες της Ευρώπης, μεθοδολογία αξιολόγησης η οποία ταξινομεί τα κτίρια που στεγάζουν γραφεία με βάσει την ενεργειακή τους απόδοση, την παραγωγή CO 2 και την εσωτερική θερμική και οπτική άνεση, τον "Άτλαντα" ο οποίος περιγράφει τις τεχνικές και οικονομικές προοπτικές για εξοικονόμηση ενέργειας από επιλεγμένα σενάρια για ορισμένους τύπους γραφείων σε διαφορετικές κλιματικές ζώνες στην Ευρώπη, Οδηγό Σχεδίασης, κριτήρια απόδοσης και μεθοδολογίες βέλτιστης πρακτικής προσδίδοντας βαρύτητα στην ενσωμάτωση των ΑΠΕ στα κτίρια γραφείων. Οι Tombazis & Preuss (2001) μετά από ανάλυση και πλήρη ανακαίνιση του Αρχαιολογικού Μουσείου των Δελφών, δημοσίευσαν μελέτη η οποία γενικεύει την εφαρμογή αυτού του καινοτόμου αρχιτεκτονικού σχεδιασμού και στα υπόλοιπα 16 υπό εξέταση αρχαιολογικά μουσεία της μελέτης, τα οποία αντιμετωπίζουν αντίστοιχα προβλήματα. Για την ανακαίνιση του μουσείου εστίασαν κυρίως την προσοχή τους στην προώθηση του φυσικού φωτισμού και αερισμού, στη μείωση των θερμικών απωλειών και στη βελτίωση της ακουστικής στον εσωτερικό χώρο του μουσείου. Κατέληξαν ότι με τις συγκεκριμένες διορθωτικές επεμβάσεις η ολική ενεργειακή κατανάλωση του μουσείου μειώθηκε περίπου κατά 70%, ενώ οι συνθήκες άνεσης ξεπερνούν τα επιθυμητά επίπεδα. Σε δημοσίευση των Triantis, Morck, Erhorn, & Kluttig, παρουσιάζεται η συγκριτική ανάλυση 25 περιπτώσεων μελέτης που αφορούν την περιβαλλοντική ανακαίνιση εκπαιδευτικών κτιρίων σε 10 διαφορετικές χώρες σε Ευρώπη και Ηνωμένες Πολιτείες. Η ανάλυση περιλαμβάνει παράγοντες κόστους, περιβαλλοντικά οφέλη, παράγοντες εξοικονόμηση ενέργειας, 10

27 κατευθυντήριες γραμμές σχεδιασμού, σχόλια χρηστών και επωφελή συμπεράσματα από κάθε μετατροπή που πραγματοποιήθηκε κατά τη διάρκεια της ανακαίνισης στις περιπτώσεις μελέτης που επιλέχθηκαν. Τα δεδομένα που συλλέχθηκαν χρησιμοποιήθηκαν για την ανάπτυξη ενός ηλεκτρονικού εργαλείου με την ονομασία "energy concept adviser". Μία από τις σημαντικότερες πτυχές αυτής της ανάλυσης σχετίζεται με τις αρχιτεκτονικές διαστάσεις της διαδικασίας της ανακαίνισης. Τα συμπεράσματα που προέκυψαν από την ανάλυση αυτή είναι ότι η ένταξη των αρχιτεκτονικών χαρακτηριστικών του προς ανακαίνιση κτιρίου, τόσο όσον αφορά τους χώρους όσο και όσον αφορά τα υλικά διαμόρφωσης, είναι ουσιαστικής σημασίας για την επιτυχημένη ενσωμάτωση των περιβαλλοντικών στρατηγικών ανακαίνισης στα εκπαιδευτικά κτίρια. Πέραν της εξοικονόμησης ενέργειας, των μειωμένων περιβαλλοντικών συνεπειών και του αναβαθμισμένου εσωκλίματος, τα ολοκληρωμένα έργα περιλαμβάνουν καλύτερη χρήση και εκτίμηση των βελτιωμένων ή εκτεταμένων χώρων μέσα ή γύρω από το κτίριο και αυξάνουν τη συμμετοχή των μαθητών και των εκπαιδευτικών στη λειτουργία του συστήματος, ώστε να επιτυγχάνονται υψηλά περιβαλλοντικά πρότυπα. Στη δημοσίευση των Asadi, Silva, Antunes, & Dias (2011), παρουσιάζεται ένα μαθηματικό μοντέλο βελτιστοποίησης πολλαπλών κριτηρίων, το οποίο παρέχει βοήθεια κατά τη διαδικασία της αξιολόγησης τεχνολογικών επιλογών για την ανακαίνιση κτιρίων. Στόχος είναι η ελαχιστοποίηση της χρήσης ενέργειας με ένα οικονομικά αποτελεσματικό τρόπο, ενώ ταυτόχρονα θα ικανοποιούνται οι ανάγκες και οι απαιτήσεις των χρηστών. Τα αποτελέσματα από την εφαρμογή του μοντέλου σε μία υφιστάμενη οικία κατέδειξαν τη δυνατότητα της μεθοδολογίας αυτής να υποδείξει τις σωστές στρατηγικές για ανακαίνιση κτιρίων και ενισχύουν την εφαρμοσιμότητα της προσέγγισης αυτής. Ο Rey (2004), εισάγει στη δημοσίευση του, μια πολλαπλών κριτήριων μεθοδολογία αξιολόγησης στρατηγικών για ανακαινίσεις κτιρίων. Στα πλαίσια της μεθοδολογίας αυτής, αναγνωρίζονται τρείς βασικές στρατηγικές ανακαίνισης: "η στρατηγική σταθεροποίησης", "η στρατηγική υποκατάστασης" και "η στρατηγική πρόσοψης διπλού κελύφους". Η αξιολόγηση στηρίζεται σε συγκεκριμένα κριτήρια τα οποία είναι άμεσα συνδεδεμένα με τους τρεις πυλώνες της αειφορίας: περιβαλλοντικά, κοινωνικοπολιτισμικά και οικονομικά κριτήρια. Η εφαρμοσιμότητα αυτής της προσέγγισης έχει επαληθευτεί στο πλαίσιο τριών περιπτώσεων μελέτης που αφορούσαν γραφεία τα οποία είναι αντιπροσωπευτικά για τρεις διαφορετικές αρχιτεκτονικές περιόδους. Όπως αποδείχτηκε από τα αποτελέσματα των τριών αυτών περιπτώσεων μελέτης, η μέθοδος που αναπτύχθηκε μπορεί να αποτελέσει 11

28 εργαλείο ενίσχυσης στη διαδικασία λήψης αποφάσεων. Πέραν αυτού, προσφέρει μία αποδοτική πιθανότητα σύγκρισης του βαθμού απόδοσης διαφορετικών στρατηγικών ανακαίνισης. Ο Al-Ragom (2003), με τη βοήθεια προγράμματος προσομοίωσης απέδειξε ότι είναι δυνατή η εξοικονόμηση ενέργειας σε υφιστάμενες οικίες και κατ επέκταση είναι δυνατή και η αύξηση των εθνικών εσόδων της χώρας του Κουβέιτ, εάν εφαρμοστούν αποτελεσματικά σενάρια ανακαίνισης τους. Στη μελέτη παρουσιάζονται τα αποτελέσματα από δεκαπέντε διαφορετικά σενάρια ανακαίνισης τα οποία περιλαμβάνουν μόνωση οροφής και τοίχων και τροποποίηση των υαλοπινάκων. Από τη μελέτη προκύπτει ότι επιλέγοντας το κατάλληλο σενάριο και εφαρμόζοντας το σε 42,403 παλιές κατοικίες στο Κουβέιτ, είναι δυνατόν να εξοικονομηθούν 3,25 εκατομμύρια ΜWh ετησίως, ενώ υπολόγισε ότι σε δέκα χρόνια η κυβέρνηση θα έχει μείωση στα έξοδα $577 εκατομμύρια από την εξοικονόμηση ενέργειας. Η μελέτη των C. A. Balaras et al. (2007), περιλαμβάνει μια επισκόπηση του οικιστικού κτιριακού αποθέματος στην Ε.Ε. με ιδιαίτερη αναφορά στα ελληνικά κτίρια. Σκοπός της μελέτης ήταν να ποσοτικοποιηθούν τα οφέλη και να καθοριστούν οι προτεραιότητες των στρατηγικών εξοικονόμησης ενέργειας στα κτίρια, ώστε να μειωθούν οι εκπομπές CO 2. Συγκεκριμένα, εφαρμόστηκαν 14 ECMs (energy conservation measures-μέτρα εξοικονόμησης ενέργειας) σε υφιστάμενα κτίρια διαφορετικών κλιματικών ζωνών, τα οποία χρειάζονται ανακαίνιση ώστε να μειωθούν οι εκπομπές CO 2. Ta 14 ECMs περιλαμβάνουν: θερμομόνωση των εξωτερικών τοίχων, θερμομόνωση της οροφής, σφράγισμα ανοιγμάτων, εφαρμογή διπλών υαλοπινάκων, συντήρηση κεντρικών θερμάνσεων, αντικατάσταση των μη αποδοτικών λεβήτων με αποδοτική συσκευή καυστήρα υγρών καυσίμων, αντικατάσταση των μη αποδοτικών λεβήτων με αποδοτική συσκευή καυστήρα φυσικού αερίου, εγκατάσταση συστημάτων ελέγχου της θερμοκρασίας για κεντρικές θερμάνσεις, εγκατάσταση εξωτερικών σκιάστρων, εγκατάσταση ανεμιστήρων οροφής, αντικατάσταση παλιών μη αποδοτικών κλιματιστικών μονάδων, εγκατάσταση ηλιακών συλλεκτών για θέρμανση ΖΝΧ, εγκατάσταση λαμπτήρων εξοικονόμησης ενέργειας. Τα σενάρια αυτά καθώς και η επίδραση τους στη μείωση των εκπομπών CO 2 αξιολογήθηκαν και έτσι προέκυψαν τα βέλτιστα ECMs. Αυτά είναι: θερμομόνωση τοιχοποιίας (με 33-66% εξοικονόμηση ενέργειας και 3573,6 kt μείωση εκπομπών CO 2 ), σφράγισμα ανοιγμάτων (16-21%, 1712,2 kt), εγκατάσταση διπλών υαλοπινάκων (14-20%, 1539,2 kt), συντήρηση λεβήτων κεντρικής θέρμανσης (10-12%, 951,4 kt) και εγκατάσταση ηλιακών συλλεκτών για παραγωγή ΖΝΧ (50-80%, 2709,7 kt). Στη μελέτη που δημοσίευσαν οι Stourna Trianti, 12

29 Santamouris, & Vallindras (1986), γίνεται αναφορά των αποτελεσμάτων από την παθητική ηλιακή ανακαίνιση ενός ιστορικού κτιρίου στην Αθήνα. Τα αποτελέσματα της προσομοίωσης από την ανάλυση των παθητικών ηλιακών συστημάτων έδειξαν ότι η μέση ετήσια κάλυψη του φορτίου θέρμανσης είναι ικανοποιητική (36%). Κατέληξαν ότι παθητικές ηλιακές ανακαινίσεις είναι αρκετά σημαντικές για την περιοχή της Μεσογείου, τόσο από αρχιτεκτονικής όσο και από ενεργειακής άποψης. Οι Amstalden, Kost, Nathani, & Imboden (2007), ανέλυσαν το κέρδος που θα προέκυπτε από επενδύσεις ενεργειακής αναβάθμισης σε οικίες στη Σουηδία, από τη σκοπιά των ιδιοκτητών. Συγκεκριμένα, με τη μέθοδο προεξόφλησης των ελεύθερων ταμειακών ροών, ανέλυσαν τέσσερα διαφορετικά πακέτα ανακαίνισης εξοικονόμησης ενέργειας τα οποία εφαρμόστηκαν σε συγκεκριμένο τύπο κτιρίου. Η ανάλυση των επενδύσεων συγκρίνει τις πρόσθετες επενδυτικές δαπάνες των τεσσάρων ενεργειακά αποδοτικών πακέτων ανακαίνισης με την προκύπτουσα εξοικονόμηση κόστους ενέργειας κατά τη διάρκεια ζωής της επένδυσης. Ταυτόχρονα, λήφθηκαν υπόψη τα πρόσθετα οφέλη από διάφορα μέτρα που εμπεριέχονται στην ενεργειακή πολιτική του σουηδικού κράτος τα οποία είναι οικονομικά σημαντικά για τους επενδυτές (επιδοτήσεις, φορολογήσεις εκπομπών άνθρακα, κ.α.). Επίσης, εξετάστηκαν διάφορα σενάρια εξέλιξης του κόστους και της τιμής της ενέργειας. Τα τέσσερα πακέτα ανακαίνισης περιλαμβάνουν: P1 8cm μόνωση δαπέδου, P2 8cm μόνωση δαπέδου και 12cm μόνωση πρόσοψης, P3 8cm μόνωση δαπέδου, 12cm μόνωση πρόσοψης και 14cm μόνωση οροφής, P4 10cm μόνωση δαπέδου, 30cm μόνωση πρόσοψης, 20cm μόνωση οροφής και εφαρμογή προηγμένου συστήματος παραθύρων (U window =1,1 W/(m 2 K)). Συνυπολογίζοντας όλα τα δεδομένα κατέληξαν αβίαστα στο συμπέρασμα ότι η παρούσα σουηδική ενεργειακή πολιτική παρωθεί ώστε οι επενδύσεις ανακαίνισης να είναι συμφέρουσες. Ο σχετικότερος παράγοντας για την ανάλυση των επενδύσεων διαφάνηκε να είναι η εξέλιξη των τιμών της ενέργειας. Υποθέτοντας ίδια επίπεδα τιμών πετρελαίου με του 2005 και στο μέλλον, οι αποδοτικές επενδύσεις βρήκαν ότι είναι κοντά στο να είναι συμφέρουσες ακόμα και χωρίς κρατική στήριξη. Στην περίπτωση υψηλότερων τιμών πετρελαίου, τότε οι ενεργειακά αποδοτικές ανακαίνισης θα είναι μία ελκυστική επενδυτική ευκαιρία. Παρόμοια συμπεράσματα εξήχθησαν και από την μελέτη των Kragh & Rose (2011) για μονοκατοικίες στη Δανία. Μία εναλλακτική λύση που θα μπορούσε να δοθεί στο πρόβλημα των υψηλών ποσοστών κατανάλωσης ενέργειας στον τομέα των κτιρίων, είναι η υιοθέτηση των βιοκλιματικών αρχών στη διαδικασία ανακαίνισης των υφιστάμενων κτιρίων. Ο βιοκλιματικός 13

30 σχεδιασμός, είναι ο σχεδιασμός των κτιρίων που έρχεται σε αλληλεπίδραση με το κλίμα και επιχειρεί να επαναπροσδιορίσει την αρχιτεκτονική με αρχές και κατευθύνσεις που βασίζονται στην αρμονική συνύπαρξη φυσικού και ανθρωπογενούς περιβάλλοντος. Χρησιμοποιεί τις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, κυρίως την αδάπανη ηλιακή ενέργεια για τη θέρμανση και το φυσικό φωτισμό των κτιρίων, τους δροσερούς ανέμους για την φυσική τους ψύξη, αποκαθιστώντας έτσι σε μεγάλο βαθμό, την διαταραγμένη ισορροπία ανάμεσα στον δομημένο και τον φυσικό χώρο (Τεχνικό Επιμελητήριο Ελλάδας, 2011). Ο βιοκλιματικός σχεδιασμός ο οποίος εκ των πραγμάτων είναι ζωτικής σημασίας είναι μέρος του όλου στόχου της ανακαίνισης των παλιών κτιρίων αφού περιορίζεται μόνο στο σχεδιαστικό κομμάτι της ανακαίνισης. Τα οφέλη από αυτή τη διαδικασία θα είναι τεράστια. Η Krstic (1998) αναφέρει σε άρθρο της ότι η βιοκλιματική αποκατάσταση των υφιστάμενων κτιρίων μπορεί να επιφέρει σημαντικά ποσά εξοικονόμησης ενέργειας. Η μελέτη εξετάζει ορισμένα μέτρα αποκατάστασης σε διαμερίσματα που βρίσκονται στο Βελιγράδι. Κλείνοντας μπαλκόνια και λότζια και κατασκευάζοντας σοφίτες για σκοπούς κατοίκισης, προκύπτει μία αποδοτική και οικονομικά αποτελεσματική αύξηση του χώρου διαμονής και βελτιώνονται οι συνθήκες διαβίωσης. Στη μελέτη τους οι CABRAL & CHALFOUN (1998) εξετάζουν την περίπτωση ανακαίνισης ενός παλιού κτιρίου στην Πορτογαλία, μέσα σε πλαίσια που προσεγγίζουν την αειφόρο δόμηση. Προσπάθησαν να βελτιώσουν το εξωτερικό μικροκλίμα του κτιρίου με στόχο τη μείωση του φορτίου ψύξης που απαιτείται κατά την θερινή περίοδο στους εσωτερικούς χώρους του κτιρίου. Παράλληλα, υιοθέτησαν στρατηγικές που αφορούσαν το εσωτερικό του κτιρίου οι οποίες περιελάμβαναν την εφαρμογή διπλών υαλοπινάκων και το σχεδιασμό φεγγιτών λαμβάνοντας μέτρα για την νυχτερινή προστασία τους καθώς και την ηλιακή προστασία τους με προέκταση της στέγης. Από την εφαρμογή των στρατηγικών αυτών υπολόγισαν με την βοήθεια προγράμματος προσομοίωσης, ότι το φορτίο ψύξης μπορεί να μειωθεί κατά 71% ενώ το φορτίο θέρμανσης κατά 9%. Για τον εξωτερικό χώρο του κτιρίου εισηγήθηκαν την εγκατάσταση ενός συστήματος παθητικής ψύξης, ώστε να τροποποιούνται οι συνθήκες του υπαίθριου χώρου και κατ επέκταση να βελτιώνονται οι συνθήκες στο εσωτερικό χώρο του κτιρίου. Συγκεκριμένα εγκατέστησαν ειδικό πύργο ψύξης καθώς και σύστημα σκίασης το οποίο παρέχει ηλιακή προστασία στην εξωτερική πλακόστρωτη αυλή που λειτουργεί σαν εστιατόριο το καλοκαίρι. Σύμφωνα με τους υπολογισμούς που έγιναν, η μείωση της θερμοκρασίας στην εξωτερική αυλή από την 14

31 παρουσία του πύργου ψύξης φτάνει τους 8 C. Στόχος της μελέτης των Calderaro & Agnoli (2007), ήταν η βελτίωση της ενεργειακής απόδοσης της δομής ενός κτιρίου το οποίο λειτουργεί ως βιβλιοθήκη, προκειμένου να διασφαλιστούν οι συνθήκες άνεσης, να μειωθεί η κατανάλωση ενέργειας υιοθετώντας τον κατάλληλο σχεδιασμό, να προωθηθεί η χρήση της ηλιακής ενέργειας και ταυτόχρονα να μειωθεί η ατμοσφαιρική ρύπανση. Για το σκοπό αυτό εγκατέστησαν ηλιακή καμινάδα κοντά σε δομικά στοιχεία θερμικής αποθήκευσης, η οποία υποστηρίζεται από τεχνολογίες παθητικής ψύξης, μέσω της εξάτμισης, ικανά να αμβλύνουν τις υψηλές θερμοκρασίες κατά τη θερινή περίοδο. Όσον αφορά τη χειμερινή περίοδο, εφαρμόστηκε ένα σύστημα συλλογής και αποθήκευσης θερμότητας, επιτρέποντας την αξιοποίηση της θερμικής αποθήκευσης και της μεταφοράς θερμότητας διαμέσου περιγραμμάτων. Με τη βοήθεια υπολογιστικού προγράμματος προσομοίωσης βρέθηκε ότι τη χειμερινή περίοδο θα εξοικονομείται ενέργεια ίση με 10,306,033 kwh, ενώ τη θερινή περίοδο η ενέργεια που θα εξοικονομείται θα φτάνει τα 12,954,860 kwh. Παράλληλα, οι εκπομπές CO 2 θα μειωθούν κατά 2,623 kg CO 2 /year. Οι Tantasavasdi, Srebric, & Chen (2001), απέδειξαν στη μελέτη τους ότι με την αξιοποίηση του φυσικού αερισμού μπορούν να επιτευχθούν οι επιθυμητές θερμικές συνθήκες άνεσης κατά τη διάρκεια του 20% του έτους σε σπίτια στα προάστια του Μπανγκόκ. Επιπρόσθετα, ανέπτυξαν ένα οδηγό σχεδίασης για φυσικό αερισμό τόσο ως προς το σχεδιασμό του χώρου, όσο και ως προς τους σχεδιαστικούς χειρισμούς του κάθε επιπέδου της οικίας ξεχωριστά. Με βάσει τον οδηγό αυτό για να επιτευχθεί ένα άνετο εσωτερικό περιβάλλον θα πρέπει να παρέχεται αέρας με ταχύτητα 0,4 m/s. Το αντίστοιχο συνολικό εμβαδόν των ανοιγμάτων εισόδου και εξόδου πρέπει να είναι περίπου το 40% της συνολικής επιφάνειας του δαπέδου. Η οικία μπορεί να τοποθετηθεί κατά μήκος του άξονα νότου-βορρά για την αποφυγή της ανεπιθύμητης ηλιακής ακτινοβολίας, παρόλο που οι επικρατούντες άνεμοι είναι ΒΒΑ και ΝΝΔ. Επίσης, από τη μελέτη προέκυψε ότι το βέλτιστο σχήμα είναι το κυκλικό, επειδή οι αποστάσεις μεταξύ των γειτονικών σπιτιών είναι πολύ μικρές με αποτέλεσμα το ορθογώνιο σχήμα να μην προωθεί τον φυσικό αερισμό. Με βάση το κλίμα και την κουλτούρα του τόπου αποδείχτηκε ότι είναι πιο αποτελεσματική η κατασκευή οικιών με δυόμιση ορόφους. Ακόμη για την ενίσχυση του φυσικού αερισμού προτείνουν επιπρόσθετα μέτρα όπως επιμηκυνόμενα δωμάτια στην ανατολική όψη, μεγαλύτερα ανοίγματα εισόδου και μικρότερα ανοίγματα εξόδου, ανοιχτοί χώροι για ανεμπόδιστη κίνηση του αέρα κ.α. Σύμφωνα με μελέτη που παρουσίασαν οι Patania, Gagliano, Nocera, & Galesi (2006), η ενέργεια που καταναλώνεται για τη 15

32 θέρμανση αίθουσας διαλέξεων του πανεπιστημίου Kore μπορεί να μειωθεί κατά 65% με την εφαρμογή παθητικού ηλιακού συστήματος θερμοκηπίου. Η μελέτη των Zain-Ahmed, Sayigh, Surendran, & Othman (1998), ασχολείται με την εφαρμογή του βιοκλιματικού χάρτη, του βιοκλιματικού ψυχρομετρικού χάρτη, των πινάκων Mahoney και των δυνατών ζωνών ελέγχου, με απώτερο στόχο τον καθορισμό των κατάλληλων στρατηγικών για επίτευξη εσωτερικών συνθηκών άνεσης. Η περιοχή για την οποία έγινε η μελέτη είναι η Κοιλάδα Κλάνγκ στη Μαλαισία, ενώ οι καταλληλότερες στρατηγικές στις οποίες κατέληξαν αφορούσαν το φυσικό αερισμό, τη σκίαση και την αφύγρανση. Οι βασικές αρχές σχεδιασμού προκειμένου το κτίριο να ανταποκρίνεται στην αντίληψη του βιοκλιματικού σχεδιασμού είναι: 1. το κτίριο να λειτουργεί ως φυσικός ηλιακός συλλέκτης το χειμώνα-με την κατάλληλη χωροθέτηση, το κατάλληλο σχήμα, το κατάλληλο μέγεθος και προσανατολισμό των ανοιγμάτων, με την κατάλληλη εσωτερική διάρθρωση, 2. το κτίριο να λειτουργεί ως αποθήκη θερμότητας-παρέχοντας προστασία από τους ψυχρούς ανέμους και συγχρόνως θερμική προστασία (θερμομόνωση), 3. το κτίριο να λειτουργεί ως παγίδα θερμότητας-θερμική μάζα, 4. το κτίριο να λειτουργεί ως αποθήκη φυσικής ψύξης το καλοκαίρι-ηλιοπροστασία, επιλογή ανοιχτόχρωμων επικαλύψεων των εξωτερικών επιφανειών, θερμική μάζα, θερμομόνωση, φυσικός αερισμός, νυχτερινή ακτινοβολία, μικρόκλιμα. Ένα κτίριο το οποίο έχει σχεδιαστεί με βάσει τις αρχές του βιοκλιματικού σχεδιασμού έχει πολλά πλεονεκτήματα τόσο για το περιβάλλον όσο και για τους χρήστες του, όπως, μείωση εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου και εξοικονόμηση φυσικών πόρων, εξοικονόμηση ενέργειας για θέρμανση ως και 60%, και έως 30% για φωτισμό, βελτίωση ποιότητας εσωτερικού αέρα, ευνοϊκό μικρόκλιμα με κατάλληλη φύτευση και υλικά, βελτίωση υγιεινής και θερμική άνεσης (Ενεργειακό γραφείο Κυπρίων πολιτών, 2010). Από την αρχαιότητα, όπως παρατηρείται μέσα από τα συγγράμματα των αρχαίων φιλοσόφων και όχι μόνο, ήταν πολύ σημαντική η αξιοποίηση των ιδιοτήτων της γης, του αέρα, του ήλιου και του νερού κατά τη διαδικασία κατασκευής οικιών, όπου κατά το Σωκράτη (στα απομνημονεύματα του Ξενοφώντα π.χ.) ιδεώδης κατοικία είναι αυτή που προσφέρει ζέστη τους χειμερινούς μήνες και δροσιά κατά τους καλοκαιρινούς (Χεγκάζι, 2009). Αντλώντας παραδείγματα από την παραδοσιακή δόμηση ανά τον κόσμο, 16

33 από τους λασπόχτιστους οικισμούς Pueblos στην Αριζόνα, τα παραδοσιακά ισλαμικά σπίτια τα οποία εκμεταλλεύονται το φυσικό αερισμό για την ψύξη του χώρου με τους χαρακτηριστικούς ανεμόπυργους, τα ιγκλού που με το κυκλικό τους σχήμα και την απουσία εξωτερικών ανοιγμάτων παρουσιάζουν τις ελάχιστες απώλειες θερμότητας προς το εξωτερικό περιβάλλον, μέχρι και τα υπόσκαφα κτίσματα της Σαντορίνης που λόγω της μεγάλης θερμικής τους αδράνειας διατηρούν σχεδόν ανεπηρέαστους τους εσωτερικούς χώρους από τις εξωτερικές μεταβολές της θερμοκρασίας (Καρατσιώρη, 2008), καθώς και παραδείγματα από τη λαϊκή αρχιτεκτονική, όπου συχνά τα σπίτια χωρίζονται σε ορόφους και ανάλογα με την εποχή, κατοικούσαν στον πρώτο όροφο τους θερινούς μήνες, τον οποίο αποκαλούσαν "θερινό" και στο ισόγειο τους χειμερινούς μήνες ή "χειμερινό", διαπιστώνεται ότι η αυτόχθονη σοφία που κρύβουν μέσα τους αυτά τα κτίσματα, και οι εφαρμοσμένες γνώσεις των μαστόρων που η εμπειρία τους βασιζόταν στην παρατήρηση και ερμηνεία της φύσης, είναι αυτό που πρέπει σήμερα να αναγεννηθεί με τον όρο «βιοκλιματικός σχεδιασμός» προσθέτοντας και την τεχνολογική εξέλιξη. Όσον αφορά την κυπριακή παραδοσιακή αρχιτεκτονική, δύο από τα βασικά χαρακτηριστικά γνωρίσματα των κυπριακών παραδοσιακών οικιών είναι οι αίθριες εσωτερικές αυλές και οι ηλιακοί χώροι, τα αποκαλούμενα "ηλιακά", τα οποία αποτελούν θεμελιώδη βιοκλιματικά συστατικά. Ο ρόλος των δύο αυτών δομικών στοιχείων, ήταν η τροποποίηση του εσωκλίματος της οικίας, βελτιώνοντάς το τόσο το χειμώνα όσο και το καλοκαίρι. Πέραν αυτών των δύο αρχιτεκτονικών στοιχείων, η ορθή χωροταξική ανάπτυξη και οργάνωση ως προς τα κριτήρια ηλιασμού, είναι προφανή στα κυπριακά παραδοσιακά σπίτια. Επιπρόσθετα, οι διάφοροι τύποι παραθύρων και σκιάστρων που χρησιμοποιούνταν όπως πέργκολες, τέντες, παραθυρόφυλλα, είναι στοιχεία που μαζί με τα υπόλοιπα που αναφέρθηκαν αντανακλούν την παραδοσιακή σοφία η οποία τελικά είναι διαχρονική μιας και συνεχίζουν ακόμα και σήμερα να χρησιμοποιούνται στη σύγχρονη βιοκλιματική αρχιτεκτονική (Serghides, 2010). 17

34 4 ΟΡΙΣΜΟΣ ΒΙΟΚΛΙΜΑΤΙΚΟΥ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ Μεταπολεμικά, η συσσώρευση πληθυσμού στις μεγάλες πόλεις προκάλεσε την επείγουσα ανάγκη της μαζικής παραγωγής στον κατασκευαστικό τομέα. Οι νέες συνθήκες ζωής και οι διεθνείς αρχιτεκτονικές τάσεις, απομάκρυναν την δόμηση από τους στόχους της άνεσης, λειτουργικότητας, υγείας, ανταπόκρισης στο περιβάλλον οδηγώντας την σε λύσεις γρήγορες, ενεργειακά «σπάταλες» και περιβαλλοντικά επιβλαβείς. Το 1940 ο αρχιτέκτονας Georg-Fred Keck σχεδίασε την πρώτη σύγχρονη κατοικία με παθητική αξιοποίηση της ηλιακής ενέργειας (Sloan Solar House στο Σικάγο, 1940). Τη δεκαετία εκείνη χτίστηκαν και άλλες κατοικίες στην ίδια λογική, όμως η παθητική αξιοποίηση της ηλιακής ενέργειας δεν συνάντησε την απαιτούμενη αναγνώριση και δεν διαδόθηκε ιδιαίτερα στις κατασκευές (Καρατσιώρη, 2008). Τις τελευταίες δεκαετίες όμως, λόγω της επικείμενης πιθανής ενεργειακής κρίσης και της αυξανόμενης εκπομπής αερίων του θερμοκηπίου, έχουν γίνει πολλές προσπάθειες για ενεργειακή αναβάθμιση των υπαρχόντων κτιρίων και για ορθολογιστικό ενεργειακό σχεδιασμό των νέων κατασκευών. Ανεξάρτητα σε ποιο τομέα του ενεργειακού σχεδιασμού θα δώσει έμφαση ο μελετητής, η επιτυχία του σχεδιασμού θα κριθεί εφόσον σε όλες τις εποχές του χρόνου επικρατούν συνθήκες εσωτερικής άνεσης στο κτίριο. Βιοκλιματικό κτίριο είναι αυτό που ανταποκρίνεται στις κλιματικές συνθήκες του περιβάλλοντος του, τροποποιώντας τες με κατάλληλο σχεδιασμό, με στόχο τη δημιουργία ενός εσωκλίματος που θα παρέχει με τη μικρότερη δυνατή ενεργειακή κατανάλωση, θερμική και οπτική άνεση στο χρήστη (E.D.P energysolutions, 2012). Ο βιοκλιματικός σχεδιασμός στοχεύει στα εξής: Στη μείωση ή ακόμα και στη πλήρη εξάλειψη ή και αντικατάσταση των καυσίμων για θέρμανση, δροσισμό, φωτισμό και για κάθε ανάγκη του χώρου όπου υφίσταται ανθρώπινη παρουσία. Να εξασφαλίσει εσωκλιματικές συνθήκες άνεσης. Να εξασφαλίσει σύντομη απόσβεση λόγω της μεγάλης εξοικονόμησης που θα προκύψει. Για την πραγματοποίηση των πιο πάνω στόχων, ο βιοκλιματικός σχεδιασμός αξιοποιεί τις Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας λαμβάνοντας υπόψη ταυτόχρονα και τις θερμικές ροές του 18

35 κελύφους στα πλαίσια πάντα των κλιματικών δεδομένων και των κτιριακών στόχων (E.D.P energysolutions, 2012). Όπως γίνεται αντιληπτό, η βάση του βιοκλιματικού σχεδιασμού του κτιρίου είναι οι κλιματικές συνθήκες της περιοχής που βρίσκεται. Η λεπτομερής μελέτη των στοιχείων του κλίματος: ήλιος, θερμοκρασία, άνεμος, υγρασία και η σωστή αξιοποίηση του κατά το στάδιο του σχεδιασμού μπορούν να οδηγήσουν στη μείωση της ενεργειακής κατανάλωσης και ταυτόχρονα σε οικονομικά και περιβαλλοντικά οφέλη. Καθοριστικός παράγοντας για το βιοκλιματικό σχεδιασμό δεν αποτελεί μόνο το κλίμα του περιβάλλοντος χώρου, αλλά και το ίδιο το κέλυφος το οποίο επηρεάζει σε μεγάλο βαθμό την τελική ενεργειακή απόδοση του κτιρίου. Ένα κτίριο το οποίο έχει σχεδιαστεί με βάσει τις αρχές του βιοκλιματικού σχεδιασμού έχει πολλά πλεονεκτήματα τόσο για το περιβάλλον όσο και για τους χρήστες του όπως, μείωση εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου και εξοικονόμηση φυσικών πόρων, εξοικονόμηση ενέργειας για θέρμανση ως και 60%, και έως 30% για φωτισμό, βελτίωση ποιότητας εσωτερικού αέρα, ευνοϊκό μικρόκλιμα με κατάλληλη φύτευση και υλικά, βελτίωση υγιεινής και θερμική άνεσης (Χρονάκη, 2003). Συμπερασματικά, θα μπορούσε να υποστηριχθεί ότι το κτίριο που αυτοεξυπηρετείται ενεργειακά μέσα από έξυπνες λύσεις και με μειωμένες τις περιβαλλοντικές επιβαρύνσεις αποτελεί πρώτιστο στόχο του αειφόρου σχεδιασμού, καθώς και ευρύτερα της σύγχρονης κοινωνίας λόγω της σημερινής ενεργειακής κρίσης και της αυξημένης περιβαλλοντικής συνείδησης. Ο σχεδιασμός του δομημένου περιβάλλοντος υπό βιοκλιματικές κατευθύνσεις, με την ελαχιστοποίηση της κατανάλωσης των ορυκτών καυσίμων και την αξιοποίηση των ΑΠΕ αποτελούν μία πρώτη προσέγγιση στην αναβάθμιση των πόλεων και στην ανάπτυξη της αειφορίας, στο σεβασμό των κανόνων της φύσης και στην ορθολογική χρήση των αγαθών που τόσο απλόχερα προσφέρει. 19

36 5 ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ Η υιοθέτηση του αειφόρου σχεδιασμού σε κτίρια που στεγάζουν βιβλιοθήκες είναι ιδιαίτερα ωφέλιμη, τόσο όσον αφορά την υγεία των χρηστών όσο και όσον αφορά την εξοικονόμηση ενέργειας. Οι βιβλιοθήκες είναι αναπόσπαστο μέρος του συνόλου των υποδομών μιας πανεπιστημιούπολης και για αυτό πρέπει να κατασκευάζονται έχοντας κατά νου εκτός από τα λειτουργικά, και τα αισθητικά και περιβαλλοντικά πρότυπα, ούτως ώστε να διαμορφώνονται συνθήκες που να ικανοποιούν τις δραστηριότητες της φοιτητικής κοινότητας (Shane, 2012). Όταν μία βιβλιοθήκη σχεδιαστεί συνδυάζοντας και το βιοκλιματικό σχεδιασμό εκτός από όσα έχουν λεχθεί, η λειτουργικότητα της γίνεται πιο ολοκληρωμένη και είναι επιτυχής. Στην παρούσα εργασία επιχειρείται η μελέτη της ενεργειακής συμπεριφοράς του κτιρίου που στεγάζει τη βιβλιοθήκη "Βασίλης Μιχαηλίδης" του Τεχνολογικού Πανεπιστημίου Κύπρου, με στόχο τη βιοκλιματική αναβάθμιση του τη δημιουργία εσωτερικών συνθηκών άνεσης. Η διερεύνηση γίνεται με τη βοήθεια λογισμικού προγράμματος i-sbem, το οποίο αναλύεται σε επόμενο κεφάλαιο. Στο κεφάλαιο 6 γίνεται μία εκτενής περιγραφή της υφιστάμενης κατάστασης του κτιρίου όσον αφορά το περίβλημα του, την εσωτερική διαμόρφωση του και τις ηλεκτρομηχανολογικές εγκαταστάσεις του. Στο κεφάλαιο 7 επεξηγείται η διαδικασία που ακολουθήθηκε για να γίνει ο ενεργειακός έλεγχος του υπό εξέταση κτιρίου. Αρχικά, γίνεται μία σύντομη περιγραφή του λογισμικού προγράμματος i-sbem που χρησιμοποιήθηκε για την ενεργειακή κατάταξη του κτιρίου. Ακολούθως, γίνεται αναφορά στις διάφορες πληροφορίες που συλλέχτηκαν, ώστε να πραγματοποιηθεί ο ενεργειακός έλεγχος. Στη συνέχεια, αναλύεται ο τρόπος με τον οποίο υπολογίστηκε από το λογισμικό πρόγραμμα, η ενεργειακή απόδοση του κτιρίου. Τέλος, έγιναν ορισμένα σχόλια για το αποτέλεσμα που προέκυψε. Το κεφάλαιο 8, πραγματεύεται την βιοκλιματική μελέτη του υπό εξέταση κτιρίου. Σε πρώτο στάδιο, καταγράφονται οι διάφοροι περιβαλλοντικοί παράμετροι της περιοχής που επηρεάζουν την ενεργειακή συμπεριφορά του κτιρίου. Μετά, με τη βοήθεια των βιοκλιματικών χαρτών για τα κτίρια γίνεται ανάλυση των μετεωρολογικών δεδομένων και 20

37 προσδιορίζονται οι κατάλληλες στρατηγικές που πρέπει να εφαρμοστούν για ρύθμιση του εσωτερικού κλίματος. Στο κεφάλαιο 9 έχοντας πλέον εις γνώση όλα τα απαραίτητα στοιχεία, επιδιώκεται με διάφορες εισηγήσεις η βιοκλιματική ανακαίνιση του υπό εξέταση κτιρίου. Οι εισηγήσεις αποβλέπουν κυρίως στην αναβάθμιση του εξωτερικού περιβλήματος του κτιρίου, στην προώθηση του φυσικού δροσισμού και στη μεγιστοποίηση της αξιοποίησης του φυσικού φωτός. Στο κεφάλαιο 10 επαληθεύεται ότι με την αντικατάσταση των μονών υαλοπινάκων με διπλούς και με την εφαρμογή εσωτερικής θερμομόνωσης, προκύπτει εξοικονόμηση ενέργειας και μείωση των εκπομπών CO 2. Στο κεφάλαιο 11 καταγράφονται τα γενικά συμπεράσματα που προέκυψαν από την παρούσα μελέτη. 21

38 6 ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΚΤΙΡΙΟΥ Εικόνα 3: Κύρια όψη βιβλιοθήκης Το κτίριο της κεντρικής βιβλιοθήκης του Τεχνολογικού Πανεπιστημίου Κύπρου-Κτίριο "Βασίλης Μιχαηλίδης" (Εικόνα 3), βρίσκεται περίπου στο κέντρο της πόλης της Λεμεσού επί της οδού Νικόλαου Ξιούτα. Κτίστηκε το 1911 από τη βρετανική διοίκηση και χρησιμοποιείτο ως δικαστήριο, ενώ αρχιτέκτονας του αποικιακού ρυθμού κτιρίου ήταν ο Άγγλος μηχανικός W. Williams. Τα πρώτα σχέδια ήταν πολύ φιλόδοξα, αλλά τα προβλήματα κυβερνητικής χρηματοδότησης περιόρισαν αναγκαστικά τον όγκο και τη διακόσμηση της οικοδομής. Ο τοπικός Τύπος δεν αντιμετώπισε θετικά την αρχιτεκτονική μορφολογία της οικοδομής, θεωρώντας την ξένη, με τα δεδομένα του νησιού. Μετά την αγγλοκρατία, το κτίριο εξακολούθησε να λειτουργεί ως δημόσιο δικαστήριο και πλέον περιλαμβάνεται στη λίστα με τα κτίρια ιστορικής αξίας για την Κύπρου, γεγονός που ενισχύει το ενδιαφέρον για τη διατήρησή του ως ιστορικό στοιχείο και γνώρισμα του τόπου. Ιδιαίτερο ενδιαφέρον παρουσιάζουν οι τοξοστοιχίες των όψεων και οι γωνιακές οδοντωτές απολήξεις (Ανδρέου, 2009). Το 2005 ανακαινίστηκε, αφού αρχικά παραχωρήθηκε από την κυπριακή δημοκρατία στο Τεχνολογικό Πανεπιστήμιο, ώστε να στεγάσει την κεντρική βιβλιοθήκη του. 22

39 Η βιβλιοθήκη διαθέτει 14 είδη δωματίων. Οι διάφορες κατηγορίες των δωματίων είναι: τρία αναγνωστήρια, ένα "δωμάτιο χωρίς ενόχληση" (silent room), δύο αίθουσες ηλεκτρονικών υπολογιστών, δύο γραφεία, μία αίθουσα με φωτοτυπικές μηχανές, ένα δωμάτιο διακομιστή (server room), δύο τουαλέτες, μία κεντρική αίθουσα με προσαρτημένες βιβλιοθήκες, πατάρι με προσαρτημένες βιβλιοθήκες και αίθουσα υποδοχής η οποία παρουσιάζεται στην πιο κάτω εικόνα. Εικόνα4: Αίθουσα υποδοχής κτιρίου Με βάση την κύρια πρόσοψη, η κεντρική βιβλιοθήκη έχει ανατολικό προσανατολισμό. Το κτίριο περιλαμβάνει ένα πατάρι, ενώ οι υπόλοιπες αίθουσες/δωμάτια βρίσκονται στο ισόγειο. Επιπλέον, το κτίριο έχει ύψος 9,85 m και δεν βρίσκεται σε άμεση επαφή με άλλα κτίρια. Η εξωτερική λιθοδομή αποτελείται από πέτρα πάχους 50 cm με εσωτερική και εξωτερική επικάλυψη επιχρίσματος (Εικόνα 5). Εξαίρεση αποτελεί η κύρια όψη στην οποία απουσιάζει η εξωτερική επικάλυψη. 23

40 Εικόνα 5: Εξωτερική λιθοδομή κτιρίου (Ξενοφώντος & Κωνσταντίνου, 2011) Το κτίριο δεν διαθέτει καθόλου θερμομόνωση στους κατακόρυφους τοίχους, ενώ αντίθετα η στέγη είναι θερμομονωμένη. Μέρος της επιφάνειας του κελύφους του κτιρίου καλύπτεται από τα παράθυρα στο ισόγειο και τους φεγγίτες του παταριού. Για την σκίαση των εσωτερικών χώρων χρησιμοποιούνται εξωτερικά χειροκίνητα μετακινούμενα σκίαστρα και πρόβολοι οι οποίοι σαφώς εξυπηρετούν αισθητικές ανάγκες για το λόγο ότι αναπτύσσονται συμμετρικά στις τρεις όψεις του κτιρίου ανατολική, νότια και βόρεια - αλλά άμεσα εξυπηρετείται και η σκίαση κυρίως στη νότια όψη. Στα γραφεία του προσωπικού καθώς και στην αίθουσα υποδοχής εφαρμόστηκαν επιπλέον και εσωτερικές περσίδες. Ο διαχωρισμός μερικών από τους χώρους στο εσωτερικό ορίζεται με γυψοσανίδα και σε μερικές περιπτώσεις δεν καταλήγει μέχρι το ταβάνι, αλλά αφήνει το χώρο ενιαίο στο ύψος των τριών μέτρων. 24

41 Στο ισόγειο η στέγη αποτελείται από κεραμίδια, συμπιεσμένο πλακάζ, πετροβάμβακα, τον κενό χώρο στέγης και σε επίπεδη διάταξη εφαρμόζεται ένα δεύτερο συμπιεσμένο πλακάζ. Στο πατάρι, το οποίο τέμνει την χαμηλότερη στέγη στον οριζόντιο άξονα και δημιουργεί μια ορθογώνια παραλληλεπίπεδη προεξοχή, υπάρχει μια ψηλότερη στέγη η οποία αποτελείται από κεραμίδια, συμπιεσμένο πλακάζ και τον πετροβάμβακα. Τα δοκάρια της στέγης είναι εμφανή στο χώρο του παταριού. Το πλαίσιο των παραθύρων είναι από ξύλο και οι υαλοπίνακες είναι μονοί (Εικόνα 6). Εικόνα 6: Τύπος κουφωμάτων κτιρίου Η κεντρική βιβλιοθήκη αγοράζει ένα είδος ενέργειας, ηλεκτρισμό. Ο κλιματισμός του κτιρίου γίνεται με παραγωγή θερμού/ψυχρού αέρα από κεντρικό σύστημα σταθερής παροχής αέρα που συνδυάζονται με στόμια δαπέδου για τη διανομή του κλιματισμένου αέρα στο χώρο, πλην του δωματίου του διακομιστή, στο οποίο χρησιμοποιείται αυτοτελής μονάδα διαιρεμένου τύπου για ψύξη μόνο (Εικόνα 7). 25

42 Εικόνα 7: Κάτοψη κτιρίου με τα αντίστοιχα συστήματα κλιματισμού σε κάθε χώρο (Ξενοφώντος & Κωνσταντίνου, 2011) Το κτίριο διαθέτει κεντρικό σύστημα ελέγχου της θερμοκρασίας. Το λογισμικό του συστήματος έχει ρυθμιστεί να διαβάζει τέσσερεις διαφορετικές θερμικές ζώνες. Η κάθε ζώνη περιλαμβάνει συγκεκριμένες αίθουσες-δωμάτια και έτσι παρέχεται η δυνατότητα μεταβολής της θερμοκρασίας της κάθε ζώνης ξεχωριστά, ανάλογα με τις ανάγκες της. Είναι σημαντικό να αναφερθεί ότι το σύστημα ελέγχου περιλαμβάνει και χρονοδιακόπτη ο οποίος έχει τη δυνατότητα να διακόπτει και να επαναφέρει τη λειτουργία του κλιματισμού, κάτι ιδιαίτερα χρήσιμο σε περιόδους που η προσέλευση είναι μειωμένη. Επιπρόσθετα το κτίριο της βιβλιοθήκης διαθέτει 6 συστήματα εξαερισμού τα οποία καλύπτουν όλο το χώρο (Εικόνα 8). 26

43 Εικόνα 8: Κάτοψη κτιρίου με τα αντίστοιχα συστήματα εξαερισμού σε κάθε χώρο 6.1 Περιβαλλοντικές παράμετροι περιοχής κτιρίου Ο βιοκλιματικός σχεδιασμός αναγνωρίζει την επίδραση των περιβαλλοντικών παραμέτρων στα κτίρια, όπως το κλίμα του τόπου, το φυσικό περιβάλλον, η τοπογραφία, το νερό, ο άνεμος, οι φυσικές πηγές ενέργειας και τον ρυθμιστικό ρόλο του κελύφους του κτιρίου (Χρονάκη, 2003). Για το λόγο αυτό πρέπει να μελετούνται οι αλληλεπιδράσεις προκειμένου να επιτευχθούν οι επιδιωκόμενοι στόχοι στο σχεδιασμό των κτιρίων που δεν 27

44 είναι άλλοι από την εξασφάλιση των κατάλληλων συνθηκών θέρμανσης και δροσισμού καθώς και την αξιοποίηση, όπου είναι διαθέσιμες, των φυσικών ανανεώσιμων πηγών ενέργειας Τοπογραφία οικοπέδου Το οικόπεδο βρίσκεται στο κέντρο της πόλης της Λεμεσού, και έχει έκταση περίπου 1322,4 m 2 (Εικόνα 9). Το οικόπεδο έχει τις τρεις όψεις του ελεύθερες (ανατολή, δύση, νότος) και είναι επίμηκες κατά τον άξονα βορρά-νότου. Η περιοχή στην οποία βρίσκεται το οικόπεδο απέχει περίπου 500μ. από τα παράλια. Βιβλιοθήκη Εικόνα 9: Δορυφορική φωτογραφία τοπογραφικού περιοχής μελέτης (Google maps, 2012) Γεωγραφική θέση και υψόμετρο Το γεωγραφικό πλάτος της περιοχής είναι περίπου 34 67' Βόρεια και το γεωγραφικό μήκος 33 04' Ανατολικά, ενώ έχει μέσο υψόμετρο περίπου 9 m πάνω από την επιφάνεια της θάλασσας (Εικόνα 10). 28

45 (Δημητρίου, 2010) Εικόνα 10: Χάρτης της Κύπρου Κλιματικά στοιχεία Τα στοιχεία του κλίματος επηρεάζουν την ανταλλαγή θερμότητας ανάμεσα στο κτίριο και το εξωτερικό περιβάλλον. Το κλίμα μιας περιοχής καθορίζεται από τη γεωγραφική θέση, τη μορφολογία του εδάφους και τα μετεωρολογικά φαινόμενα. Οι βασικές παράμετροι του κλίματος είναι η θερμοκρασία του αέρα, η ηλιακή ακτινοβολία, οι άνεμοι και η σχετική υγρασία. Για το σχεδιασμό και τη μελέτη της ενεργειακής κατοικίας είναι απαραίτητη η συλλογή και επεξεργασία των μετεωρολογικών στοιχείων της περιοχής και η ακριβής γνώση αυτών. Εξωτερική θερμοκρασία Η θερμοκρασία του αέρα θεωρείται ένα από τα βασικά κλιματικά στοιχεία, τα οποία συντελούν στη διαμόρφωση του κλίματος μια περιοχής. Εξαρτάται κυρίως από το γεωγραφικό πλάτος της περιοχής, το υψόμετρο, τον προσανατολισμό και τη γειτνίαση με τη θάλασσα, στοιχεία που δόθηκαν προηγουμένως και αφορούν το παράδειγμα που μελετάται. Για το σχεδιασμό ενός κτιρίου καλύτερα είναι να λαμβάνονται υπόψη οι ωριαίες θερμοκρασίες επειδή δίνουν περισσότερη ακρίβεια κατά την προμελέτη. Στην προκειμένη περίπτωση χρησιμοποιήθηκαν οι μέσες ημερήσιες τιμές (Εικόνα 11), επειδή η Μετεωρολογική Υπηρεσία Κύπρου μόνο αυτές διέθετε. Σύμφωνα με τα δεδομένα που 29

46 παραχωρήθηκαν για την πόλη της Λεμεσού, η ελάχιστη θερμοκρασία σημειώνεται το Φεβρουάριο και η μέγιστη τον Αύγουστο (Πίνακας 1). Πίνακας 1: Θερμοκρασία αέρα σε C (Μετεωρολογική Υπηρεσία Κύπρου, 2011) MONTHS JEN FEB MAR APR MAY JUN JUL AUG SEP OCT NOV DEC ANNUAL MEAN DAILY MAX TEMP MEAN DAILY MIN TEMP 16,9 17,2 18,9 22,6 26,8 30,4 32,6 33,1 31,0 27,5 23,4 18,9 24,9 7,5 7,1 7,9 10,2 14,1 17,6 19,5 20,0 18,2 15,5 12,3 9,1 13,3 Εικόνα 11: Μηνιαία μεταβολή της θερμοκρασίας αέρα στη Λεμεσό, (Μετεωρολογική Υπηρεσία Κύπρου, 2012) Ηλιακή ακτινοβολία Μέρος της ηλιακής ακτινοβολίας που φτάνει στο έδαφος, απορροφάται από τα διάφορα αντικείμενα που υπάρχουν στο έδαφος, και μετατρέπεται σε θερμική ενέργεια. Πάνω σε αυτή τη λογική, βασίζεται η αξιοποίηση της ηλιακής ενέργειας που διαπερνά τα γυάλινα ανοίγματα του κτιρίου, απορροφάται από τα υλικά κατασκευής και μετατρέπεται σε θερμότητα. Στον πιο κάτω πίνακα (Πίνακας 2), παρουσιάζονται οι τρεις πιο αντιπροσωπευτικοί μήνες, κατά τους οποίους σημειώνονται τα χαμηλότερα, υψηλότερα και σε μέσο όρο επίπεδα ηλιακής ακτινοβολίας για την πόλη της Λεμεσού. 30

47 Πίνακας 2: Μέση μέγιστη μηνιαία ακτινοβολία στο οριζόντιο επίπεδο σε Wh/m 2 day (Μετεωρολογική Υπηρεσία Κύπρου, 2011) MONTHLY JAN 21 APR 21 JUL 21 MEAN Wh/m 2 DAY Άνεμοι Η γνώση της κατεύθυνσης των ανέμων που επικρατούν στην περιοχή, είναι ιδιαίτερα σημαντική για τον ορθό σχεδιασμό ενός κτιρίου, ώστε να αξιοποιούνται οι δροσερές αύρες το καλοκαίρι και να αποφεύγονται οι ψυχροί άνεμοι το χειμώνα. Σύμφωνα με τα πιο κάτω ανεμολογικά δεδομένα (Εικόνα 12), οι επικρατούντες άνεμοι για την περιοχή της Λεμεσού το μήνα Γενάρη είναι Βόρειοι και Βορειοδυτικοί με αντίστοιχες συχνότητες 13,5% και 27% τις πρωινές ώρες, ενώ μετατρέπονται σε Δυτικούς και Ανατολικούς με αντίστοιχες συχνότητες 27% και 19,5% κατά τις απογευματινές ώρες. Το μήνα Ιούλη οι επικρατούντες άνεμοι είναι Ανατολικοί και Δυτικοί με αντίστοιχες συχνότητες 18% και 21% τις πρωινές ώρες και Δυτικοί και Νοτιοδυτικοί με αντίστοιχες συχνότητες 49,5% και 25,5% τις απογευματινές ώρες. Εικόνα 12: Ένταση ανέμου (%) (Μετεωρολογική Υπηρεσία Κύπρου, 2011) Σχετική Υγρασία Όταν καθορίζεται το κλίμα μιας περιοχής χρησιμοποιείται η μέση σχετική υγρασία ως χαρακτηριστικό δεδομένο ενός τόπου. Σχετική Υγρασία είναι ο λόγος της ποσότητας ή του βάρους των υδρατμών που περιέχει ο αέρας, προς εκείνη την ποσότητα ή το βάρος των υδρατμών τους οποίους μπορεί να συμπεριλάβει μέχρις ότου αυτός κορεσθεί. Η σχετική 31

48 MEAN RH % υγρασία σε συνθήκες άνεσης κυμαίνεται μεταξύ 30% και 70% (Αραβαντινός, 2011). Στην Λεμεσό και γενικότερα στην Κύπρο το κλίμα χαρακτηρίζεται θερμό ξηρό, κάτι που εξάλλου είναι αναμενόμενο μιας και αποτελεί γνώρισμα του μεσογειακού κλίματος. Στον πίνακα που ακολουθεί παρουσιάζεται η μηνιαία μέση μέγιστη και ελάχιστη σχετική υγρασία για τη Λεμεσό. Πίνακας 3: Σχετική υγρασία (RH%) (Μετεωρολογική Υπηρεσία Κύπρου, 2011) MONTHS 0800 HRS JAN FEB MAR APR MAY JUN JUL AUG SEPT OCT NOV DEC ANNUAL HRS Βροχόπτωση Με τη βοήθεια του υπολογιστικού προγράμματος METEONORM v 6.1, κατασκευάστηκε το πιο κάτω διάγραμμα που απεικονίζει τις συνολικές ημέρες κάθε μήνα του έτους κατά τις οποίες παρατηρείται βροχόπτωση. Εικόνα 13: Σύνολο ημερών ανά μήνα που σημειώνεται βροχόπτωση Το METEONORM είναι ένα λογισμικό πρόγραμμα που επιτρέπει τον υπολογισμό της ηλιακής ακτινοβολίας, της θερμοκρασίας και άλλων κλιματικών παραμέτρων σε οποιοδήποτε σημείο του κόσμου. Στο παράρτημα παρατίθενται και τα υπόλοιπα αποτελέσματα που προέκυψαν από το πρόγραμμα αυτό. Είναι φανερό ότι τα αποτελέσματα που προέκυψαν από το λογισμικό εμφανίζουν απόκλιση σε σχέση με τα δεδομένα που παρέχονται από την Μετεωρολογική Υπηρεσία. Για το λόγο αυτό, επιλέχθηκαν να χρησιμοποιηθούν τα δεδομένα που 32

49 προέρχονται από τη μετεωρολογική υπηρεσία γιατί θεωρήθηκαν πιο αξιόπιστα. Για ενημερωτικούς και μόνο λόγους προστέθηκαν στο παράρτημα τα αποτελέσματα από το λογισμικό. 33

50 7 ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΟΣ ΕΛΕΓΧΟΣ ΚΤΙΡΙΟΥ Για τη βιοκλιματική μελέτη ενός κτιρίου, είναι απαραίτητο να εξεταστεί η υφιστάμενη ενεργειακή του κατάσταση. Για το λόγο αυτό, προηγήθηκε ενεργειακός έλεγχος, ώστε να δοθεί μια γενική εικόνα της ενεργειακής συμπεριφοράς του κτιρίου. Ο καθορισμός της ετήσιας κατανάλωσης τελικής ενέργειας για θέρμανση/ψύξη και φωτισμό και των παραγόμενων εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα, αποτελούν απαραίτητα στοιχεία για τον τελικό σχεδιασμό της βιοκλιματικής αναβάθμισης του κτιρίου. Για τον υπολογισμό της ενεργειακής απόδοσης του κτιρίου και την έκδοση Πιστοποιητικού Ενεργειακής Απόδοσης χρησιμοποιήθηκε το λογισμικό πρόγραμμα isbem-cy. Το isbem-cy είναι ένα εργαλείο που αναπτύχθηκε στα πλαίσια της απαίτησης από την Ε.Ε να χρησιμοποιείται σε εθνικό επίπεδο κάθε κράτους μέλους, κοινή μεθοδολογία υπολογισμού της ενεργειακής απόδοσης κτιρίων. Το isbem-cy είναι το επίσημο λογισμικό πρόγραμμα που χρησιμοποιείται στην Κύπρο και διατίθεται δωρεάν από την Υπηρεσία Ενέργειας. Το SBEM-CY, το isbem-cy, οι συνδεδεμένες βάσεις δεδομένων και τα αρχεία, αποτελούν το μέρος εκείνο του υπολογισμού και της μεθοδολογίας για οικιστικά και μη κτίρια. Η προσέγγιση για τη μεθοδολογία της Κύπρου που ενσωματώνεται σε αυτό το εργαλείο περιλαμβάνει μια μηχανή υπολογισμού το SBEM-CY (απλουστευμένο ενεργειακό μοντέλο κτιρίου) που λειτουργεί μέσω της διεπαφής isbem-cy. Ο σκοπός του SBEM-CY και της διεπαφής του είναι να δημιουργούνται ακριβείς και αξιόπιστες αξιολογήσεις της ενεργειακής χρήσης για τα οικιστικά και μη κτίρια για σκοπούς πιστοποίησης της απόδοσης. Το SBEM-CY αποτελείται από τη μεθοδολογία υπολογισμού η οποία τρέχει ταυτόχρονα με την ενότητα για έλεγχο συμμόρφωσης με τους κτιριακούς κανονισμούς και την ενότητα που δημιουργεί το Πιστοποιητικό Ενεργειακής Απόδοσης που χρησιμοποιεί κάποια από τα ίδια δεδομένα κατά τη διάρκεια του υπολογισμού. Ο χρήστης βλέπει το isbem-cy που είναι το λογισμικό διεπαφής, το οποίο χρησιμοποιεί αυτές τις ενότητες και ταυτόχρονα αλληλεπιδρά με μία σειρά βάσεων δεδομένων για να παρέχει αξιόπιστα δεδομένα για τον υπολογισμό, ενώ ταυτόχρονα απλοποιεί τις ανάγκες του χρήστη για τη συλλογή δεδομένων για τις κατασκευές (Οδηγός χρήσης για το isbem-cy 2008). 34

51 Για την εισαγωγή ενός κτιρίου στο isbem-cy υπάρχουν ορισμένα στάδια (Οδηγός χρήσης για το isbem-cy 2008). Τα στάδια αυτά καταγράφονται πιο κάτω: 1. Εισαγωγή γενικών πληροφοριών του κτιρίου, του ιδιοκτήτη, του ειδικευμένου εμπειρογνώμονα και επιλογή των κατάλληλων κλιματικών δεδομένων. 2. Δημιουργία βάσης δεδομένων από διαφορετικές φόρμες κατασκευών και υαλοπινάκων. 3. Μετά τον διαχωρισμό του κτιρίου σε ζώνες, δημιουργούνται ζώνες στη διεπαφή και εισάγονται οι βασικές διαστάσεις τους. 4. Καθορισμός των κελυφών κάθε ζώνης. Καθορισμός και των εμβαδών των κελυφών, των προσανατολισμών, των όρων των παρακείμενων χώρων και των κατασκευών που χρησιμοποιούνται. 5. Εισαγωγή εμβαδών και τύπων υαλοπινάκων ή πορτών μέσα σε κάθε στοιχείο κελύφους. 6. Καθορισμός θερμογεφυρών μέσα στα στοιχεία κελυφών ή μέσα στο παράθυρο/πόρτα. 7. Καθορισμός των HVAC συστημάτων, των συστημάτων ΖΝΧ και οποιοδήποτε ΠΗΕ συστήματα, ΣΗΕ, ΦΒ, τις γεννήτριες αέρα ή τις γεννήτριες συμπαραγωγής. 8. Καθορισμός χαρακτηριστικών συστημάτων φωτισμού και εξαερισμού κάθε ζώνης και ορισμός των ζωνών στο κατάλληλο HVAC και το ΖΝΧ. 9. Τρέξιμο λογισμικού και καθορισμός ενεργειακής συμπεριφοράς. Τα συστήματα υπηρεσιών του κτιρίου, οι ζώνες, τα στοιχεία των κελυφών, τα παράθυρα και οι πόρτες αναφέρονται ως "αντικείμενα του κτιρίου" στο SBEM-CY. Πιο κάτω παρουσιάζεται το λογικό διάγραμμα του λογισμικού (Εικόνα 14), στο οποίο καταδεικνύεται πώς συνδέεται το κάθε ένα από τα αντικείμενα του κτιρίου, ώστε το SBEM-CY να μπορεί να υπολογίσει την κατανάλωση ενέργειας του κτιρίου. 35

52 Εικόνα 14: Λογικό διάγραμμα λογισμικού (Οδηγός χρήσης για το isbem-cy 2008) Σκοπός του Πιστοποιητικού Ενεργειακής Απόδοσης κτιρίου είναι να παρέχει χρήσιμες πληροφορίες σχετικά με την συνολική ενεργειακή κατάσταση του κτιρίου και να δείχνει πόσο αποδοτικό είναι από ενεργειακής άποψης το συγκεκριμένο κτίριο σε σύγκριση με το κτίριο αναφοράς. Οι ενεργειακές κατηγορίες που περιλαμβάνονται στο Πιστοποιητικό Ενεργειακής Απόδοσης είναι τυποποιημένες και διαμορφωμένες με τέτοιο τρόπο, ώστε κάποιος να μπορεί εύκολα να συγκρίνει την ενεργειακή απόδοση ενός κτιρίου με κάποιο άλλο. Για τον υπολογισμό της ενεργειακής απόδοσης του κτιρίου της βιβλιοθήκης ακολουθήθηκαν ορισμένα διαδοχικά στάδια που ξεκινούν από την συλλογή βασικών πληροφοριών και τελειώνουν με την έκδοση του πιστοποιητικού. 36

53 7.1 Συλλογή πληροφοριών Γενικές πληροφορίες Το πρώτο στάδιο της ενεργειακής μελέτης του κτιρίου της βιβλιοθήκης αφορούσε τη συλλογή διάφορων πληροφοριών απαραίτητων για την εκπόνηση του λογισμικού προγράμματος. Γενικά, κατά την πιστοποίηση ενός υφιστάμενου κτιρίου συναντώνται κάποιες πρακτικές δυσκολίες. Αυτές θα μπορούσε να είναι κάποια ελλειπή ή μη διαθέσιμα δεδομένα κατασκευής, η μεταβολή θερμοφυσικών χαρακτηριστικών λόγω φθοράς ή ελλειπούς επίβλεψης κατά την προμήθεια των υλικών και την κατασκευή, οι αλλαγές στο αρχικό σχέδιο κατά την κατασκευή και κάποια ελλειπή ή μη διαθέσιμα στοιχεία για τον Η/Μ εξοπλισμό. Κατά το στάδιο αυτό ιδιαίτερα σημαντική ήταν η εύρεση των αρχιτεκτονικών σχεδίων του κτιρίου της βιβλιοθήκης του Τεχνολογικού Πανεπιστημίου Κύπρου τα οποία παρέχουν πληροφορίες για τα γεωμετρικά χαρακτηριστικά του. Τα σχέδια αυτά αναδιαμορφώθηκαν το 2005, κατά την ανακαίνιση του κτιρίου το οποίο χρονολογείται από το Επιπρόσθετα, συγκεντρώθηκαν όλα τα ενεργειακά χαρακτηριστικά, όλα τα θερμοφυσικά χαρακτηριστικά των δομικών υλικών, καθώς και τα χαρακτηριστικά που αφορούν το φυσικό αερισμό, τη σκίαση, την κλιματολογική τοποθεσία, τη θέση και τον προσανατολισμό. Ακολούθως, συγκεντρώθηκαν τα δεδομένα που αφορούν την εσωτερική διάρθρωση του κτιρίου. Η επίσκεψη στο κτίριο ήταν υποχρεωτική για τη διαπίστωση της εγκυρότητας των πληροφοριών και τη συλλογή μη διαθέσιμων πληροφοριών, για την πραγματοποίηση επί τόπου μετρήσεων με χρήση ειδικού εξοπλισμού (πχ. θερμικής κάμερας) για προσδιορισμό επαλήθευση θερμοφυσικών δεδομένων. Η συλλογή πληροφοριών αφορά κυρίως το κέλυφος, τη γεωμετρία, τον Η/Μ εξοπλισμό, το φωτισμό και τα συστήματα ελέγχου, το σύστημα ζεστού νερού χρήσης και τις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας Δομικά υλικά Από τα δεδομένα για τα υλικά δόμησης του κτιρίου υπολογίσθηκαν: η αποτελεσματική θερμοχωρητικότητα της τοιχοποιίας, της οροφής, των δαπέδων, των πορτών, των υαλοπινάκων, το συντελεστή θερμοπερατότητας της κεκλιμένης οροφής, το συνολικό εμβαδόν του κτιρίου και της κάθε ζώνης ξεχωριστά, το εμβαδόν των κάθετων τοίχων με το ποσοστό των υαλοπινάκων που εφαρμόζονται σε αυτούς. 37

54 7.1.3 Τεχνητός φωτισμός-υγρασία-θερμοκρασία-ηλεκτρικές συσκευές Από τα δεδομένα για το πλήθος και το είδος των φορτίων κάθε ζώνης υπολογίσθηκε η ισχύς φωτισμού και η ισχύς των συσκευών κάθε χώρου. Οι υπολογισμοί αυτοί παρουσιάζονται αναλυτικά αμέσως πιο κάτω. Για τους πιο κάτω υπολογισμούς έγιναν ορισμένες παραδοχές που αφορούν τη περίοδο λειτουργίας του κτιρίου και τη διάρκεια χρήσης των συστημάτων θέρμανσης/ψύξης: 1. Τη χειμερινή περίοδο η βιβλιοθήκη λειτουργεί (Σεπτέμβρης-Μάης) 13 ½ ώρες/ημέρα και 5μέρες/βδομάδα (καθημερινές). 3 ώρες/ημέρα και 1μέρα/βδομάδα (Σάββατο). 2. Τη θερινή περίοδο η βιβλιοθήκη λειτουργεί (Ιούνιος-Αύγουστος) 6 ώρες/ημέρα και 5μέρες/βδομάδα (καθημερινές) 3. Για 5 ημέρες το Πάσχα (4καθημερινές, 1 Σάββατο), και περίπου δύο ημέρες τα Χριστούγεννα κτίριο δεν λειτουργεί. 4. Η περίοδος θέρμανσης είναι από τον Οκτώβριο μέχρι τον Απρίλιο. 5. Το σύστημα θέρμανσης λειτουργεί 14 ½ ώρες/24ωρο τις καθημερινές, 3 ώρες/24ωρο το Σάββατο, εκτός Κυριακή και αργιών. 6. Το σύστημα θέρμανσης/ψύξης καταναλώνει ηλεκτρικό ρεύμα για να θερμάνει όλους τους θερμαινόμενους χώρους, πλην του server room που ψύχεται με χρήση κλιματιστικών τύπου split unit. 7. Η περίοδος ψύξης είναι από το Μάη μέχρι το Σεπτέμβριο. Για καλύτερη κατανόησης αυτών που θα ακολουθήσουν, θα πρέπει στο σημείο αυτό απλά να αναφερθεί ότι το κτίριο χωρίστηκε σε δεκαέξι ζώνες. Αυτό έγινε με βάση τα κριτήρια διαχωρισμού που καθορίζονται στον οδηγό χρήσης του λογισμικού isbem- CY. Σε επόμενο κεφάλαιο περιγράφεται αναλυτικά ο τρόπος διαχωρισμού του κτιρίου σε ζώνες. Στα σχήματα που ακολουθούν απεικονίζονται οι δεκαέξι ζώνες που έχει διαχωριστεί το κτίριο (Εικόνες 15, 16). 38

55 Εικόνα 15: Ζώνες κτιρίου (α) 39

56 Εικόνα 16: Ζώνες κτιρίου (β) 40

57 Ο τεχνητός φωτισμός στο κτίριο παρέχεται από 283 λαμπτήρες φθορισμού των 50W (Εικόνα 17). Πιο κάτω παρατίθεται πίνακας που παρουσιάζει αναλυτικά τον αριθμό λαμπτήρων κάθε ζώνης με την αντίστοιχη εγκατεστημένη ισχύ (Πίνακας 4). Πίνακας 4: Αριθμός λαμπτήρων ανά ζώνη και εγκατεστημένη ισχύ ΖΩΝΗ ΑΡΙΘΜΟΣ ΛΑΜΠΤΗΡΩΝ ΕΓΚΑΤΕΣΤΗΜΕΝΗ ΙΣΧΥΣ (KW) ΕΓΚΑΤΕΣΤΗΜΕΝΗ ΙΣΧΥΣ (W/m 2 ) ,5 31, ,9 36, ,5 24, ,4 41, ,1 10, ,2 16, ,5 18, ,9 15, ,9 17, ,5 20, ,2 32, ,2 32, ,05 5, ,25 23, ,2 14, ,05 4,0 ΣΥΝΟΛΟ ,35 342,9 Σύμφωνα με τα κριτήρια φωτισμού που περιγάφονται αναλυτικά στον οδηγό EN :2002, οι ελάχιστες απαιτήσεις εγκατεστημένης ισχύος τεχνητού φωτισμού για εσωτερικούς χώρους γραφείων ή εκπαιδευτικών ιδρυμάτων που οι ανάγκες φωτισμού τους 41

58 είναι παρόμοιες με αυτές μιας βιβλιοθήκης, είναι 15W/m 2 (Iftikhar & Βεντήρης, 2012). Όπως παρατηρείται στον πιο πάνω πίνακα οι απαιτήσεις αυτές ικανοποιούνται σε γενικές γραμμές, με εξαίρεση τις ζώνες 13, 15, 4 (τουαλέτες, εξωτερικός διάδρομος, κλιμακοστάσιο). Επομένως, στους χώρους αυτούς θα πρέπει να αυξηθεί η εγκατεστημένη ισχύς μέχρι τα 15W/m 2, ώστε να ικανοποιούνται οι απαιτήσεις και για δευτερεύοντες χώρους. Επίσης, παρατηρείται ότι σε μερικούς χώρους με ίδια χρήση, υπάρχει μεγαλύτερη φωτιστική ισχύς γεγονός που εξυπακούει μεγαλύτερη ενεργειακή κατανάλωση με το ανάλογο οικονομικό κόστος. Εικόνα 17: Κατανομή λαμπτήρων Τ5 στο κτίριο (Ξενοφώντος & Κωνσταντίνου, 2011) 42

59 Eπιπρόσθετα, υπολογίστηκε η συνολική ετήσια χρήση του τεχνητού φωτισμού κάθε ζώνης. Τα αποτελέσματα παρατίθενται στον πιο κάτω πίνακα. Πίνακας 5: Ετήσια χρήση τεχνητού φωτισμού ανά ζώνη ΖΩΝΗ ΧΡΟΝΟΣ ΧΡΗΣΗΣ ΤΕΧΝΗΤΟΥ ΦΩΤΙΣΜΟΥ hrs (9m*22d*16hrs+7m*4d*3hrs+3m*22*8 1/2hrs-7d*16hrs-2d*3hrs=3695hrs) /2hrs (12*22*8 1/2-7*8 ½=2184 ½ hrs) hrs hrs hrs hrs hrs hrs hrs /2hrs hrs hrs 13 ΤΦ με αισθητήρες κίνησης 14 ΤΦ με αισθητήρες κίνησης hrs hrs *Σημείωση: Ο φωτισμός στις ζώνες 13, 14 λειτουργεί με αισθητήρες κίνησης. Όπως γίνεται αντιληπτό από τον πίνακα 5, ο τεχνητός φωτισμός χρησιμοποιείται καθ όλη τη διάρκεια λειτουργίας της βιβλιοθήκης. Ουσιαστικά, ο τεχνητός φωτισμός τίθεται σε λειτουργία με το πάτημα ενός κεντρικού διακόπτη, από το πρωί μέχρι την ώρα που κλείνει 43

60 η βιβλιοθήκη ανάλογα με την περίοδο αν είναι χειμερινή ή θερινή. Μοναδική εξαίρεση αποτελεί το σύστημα φωτισμού που χρησιμοποιείται στις τουαλέτες, το οποίο λειτουργεί με αισθητήρες κίνησης και αποτελεί ένα πιο ενεργειακά αποδοτικό σύστημα. καλύτερη λύση θα ήταν η εγκατάσταση τοπικών αυτοματισμών οι οποίοι επηρεαζόμενοι από το φυσικό φωτισμό θα καθορίζουν την ένταση του τεχνητού φωτισμού. Το κόστος για την πιο πάνω εφαρμογή μπορεί να καταδειχθεί μετά από ειδική τεχνοοικονομική μελέτη. Μία πιο απλή και φτηνότερη λύση θα ήταν η τοποθέτηση τοπικών χειροκίνητων διακοπτών σε κάθε χρησιμοποιούμενο χώρο. Πίνακας 6: Μετρήσεις έντασης φωτός, ποσοστού υγρασίας και θερμοκρασίας σε διάφορα σημεία των ζωνών Μία Σημείο Μέτρηση φωτισμού Μέτρηση υγρασίας Μέτρηση θερμοκρασίας (lux) (%) (C) ,3 26, , ,6 25, ,7 25, , , ,8 25, ,2 24, ,8 25, ,8 25, ,7 24, , ,1 25,

61 ,8 24, ,5 24, ,0-52,0 26, ,6 25, ,8 24, ,2 48,7 24, , ,4 25, , , ,7 25, , ,7 25, ,8 25,1 *Οι μετρήσεις έγιναν στις 18 & 19 Απριλίου 2012 κατά τις ώρες *Τα σημεία 27,28,29,30 αφορούν την ζώνη 6, δηλαδή το πατάρι. Ενώ τα σημεία 25,26 αφορούν τη ζώνη 5, δηλαδή το ισόγειο. Ο πίνακας 6 παρουσιάζει τις μετρήσεις που έγιναν σε διάφορα σημεία των ζωνών για τη στάθμη φωτισμού, την υγρασία και τη θερμοκρασία. Η στάθμη φωτισμού στα διάφορα σημεία (Εικόνα 18) δεν είναι ομοιόμορφη, ενώ οι πολύ υψηλες τιμές φωτισμού σε ορισμένους χώρους αντικατοπτρίζουν το γεγονός ότι η εγκατεστημένη ισχύς είναι μεγαλύτερη στις συγκεκριμένες περιοχές ή ότι υπάρχουν ανοίγματα κοντά στο χώρο αυτό οπότε συνδυάζεται φυσικός και τεχνητός φωτισμός. Να αναφερθεί ότι με βάση τον οδηγό EN :2002, στους χώρους εργασίας και μελέτης η στάθμη φωτισμού πρέπει να είναι 500 lux, ενώ στους δευτερεύοντες χώρους lux (Iftikhar & Βεντήρης, 2012). 45

62 Όπως διαπιστώνεται από τις μετρήσεις που λήφθηκαν, σε ορισμένους χώρους υπερβαίνονται οι τιμές αυτές και σε άλλους είναι χαμηλότερες από τις τιμές. Επιπλέον, παρατηρείται ότι η θερμοκρασία στους περισσότερους χώρους είναι μικρότερη κατά ~1,5 C από τη θερμοκρασία που είναι ρυθμισμένο το σύστημα κλιματισμού. Αυτό υποδηλώνει ότι υπάρχουν απώλειες θερμότητας. Παρόλα αυτά, η θερμοκρασία που καταμετρήθηκε βρίσκεται εντός των ορίων της ζώνης άνεσης (21-28 C). Τα επίπεδα υγρασίας είναι ικανοποιητικά (ζώνη άνεσης 30-65%). Εικόνα 18: Σημεία στα οποία λήφθηκαν οι μετρήσεις έντασης φωτισμού, ποσοστού υγρασίας και θερμοκρασίας Στον πίνακα 7, παρατίθενται τα αποτελέσματα που προέκυψαν από επιτόπιες μετρήσεις της θερμοκρασίας των κατακόρυφων τοίχων με τη χρήση πυρομέτρου ακτινοβολίας. 46

63 Πίνακας 7: Μετρήσεις θερμοκρασίας της εξωτερικής και εσωτερικής τοιχοποιίας Θερμοκρασίας ( C) Ζώνες Β Ν Α Δ ,2 28,3 27,8 23,2 22,3 24,7 25,2 28, ,1 24,1 21,6 23,9 24,9 24,1 23,8 25,9 23,4 24,2 24,4 25,3 3 22,8 25,9 21,9 22,7 23,1 21,9 22,4 21,4 22,1 22,6 25, ,2 24, ,4 28, ,9 26,7 31,1 34,1 28,8 5 30,1 18,5 16,9 19,4 16,4 18,7 18,3 20,3 19,4 18,7 17,9 16,9 6 23,1 24,9 21,5 21,1 21, ,4 23,4 20,8 21,3 22,6 23,1 7 21,4 20, ,7 18,4 18,5 17,8 19,3 18,5 20,3 20,7 22,6 8 21,3 23,8 22, ,3 23,1 21,3 25,7 20,1 20, ,9 9 24,1 25,2 22, ,4 25,4 24,3 29, ,6 25, ,7 22,3 22,4 20,6 25,3 21, ,4 20,4 23,2 21, , ,4 24,3 26,1 25, ,9 25,4 25,1 25,2 25, , , ,6 16,9 23, ,8 7,1 11,9 14,6 17,5 19,7 14,8 14,6 12,2 14,8 15,2 12, ,7 16,9 15, ,2 21,6 20,8 17,6 16 *Σημείωση: Στη ζώνη 16 δεν ήταν εφικτή η λήψη μετρήσεων. Τα Β, Ν, Α, Δ αντιστοιχούν στους βόρειους, νότιους, ανατολικούς και δυτικούς τοίχους. 47

64 Τα 1, 2, 3 αντιστοιχούν στα τρία σημεία του κάθε τοίχου από τα οποία λήφθηκαν οι μετρήσεις. Η διαφορά θερμοκρασίας εμφανίζεται κυρίως στα σημεία τομής των εξωτερικών τοίχων, γεγονός που αποδίδεται στην παρουσία θερμογεφυρών και στην απουσία θερμομόνωσης (Πίνακας 7). Οι συσκευές που χρησιμοποιούνται κατά κύριο λόγο στο υπό εξέταση κτίριο, σε αντιστοιχία με την ισχύ που καταναλώνουν, φαίνονται στον παρακάτω πίνακα : Πίνακας 8: Αριθμός ηλεκτρικών συσκευών κατά είδος με την αντίστοιχη ισχύ ΣΥΣΚΕΥΗ Φωτοτυπικά (2) ΙΣΧΥΣ ΣΕ Watt 104 όταν είναι σε λειτουργία Η/Υ (24) 190 Εκτυπωτές (5) 21 όταν είναι σε αναμονή Touch screens 100 Ζώνη 1 Θεωρήθηκε κατά προσέγγιση ότι στη ζώνη 1 η συνολική εγκατεστημένη ισχύς είναι 800 W (3 Η/Υ, 1 εκτυπωτής, 2 touch screens). Επομένως: 800W/47,62m 2 =16,80W/m 2 Ζώνη 2 Θεωρήθηκε κατά προσέγγιση ότι στη ζώνη 2 η συνολική εγκατεστημένη ισχύς είναι 250W (1 Η/Υ, 1 εκτυπωτής) Επομένως: 250W/24,75m 2 =10,10W/m 2 Zώνη 3 Θεωρήθηκε κατά προσέγγιση ότι στη ζώνη 3 η συνολική εγκατεστημένη ισχύς είναι 208 W (2 Φωτοτυπικά). Επομένως: 208W/20,71m 2 =10,04W/m 2 48

65 Zώνη 4 Θεωρήθηκε κατά προσέγγιση ότι στη ζώνη 4 η συνολική εγκατεστημένη ισχύς είναι 570W (2 Η/Υ). Επομένως: 570W/58,03m 2 =9,82W/m 2 Ζώνη 5 Θεωρήθηκε προσεγγιστικά ότι στη ζώνη 5 η συνολική εγκατεστημένη ισχύς είναι 950 W (5 Η/Υ). Επομένως: 950W/101,65m 2 =9,35W/m 2 Ζώνη 6 Η ζώνη 6 δεν περιλαμβάνει ηλεκτρικές συσκευές. Ζώνη 7 Η ζώνη 7 δεν περιλαμβάνει ηλεκτρικές συσκευές. Ζώνη 8 Η ζώνη 8 δεν περιλαμβάνει ηλεκτρικές συσκευές. Ζώνη 9 Η ζώνη 9 δεν περιλαμβάνει ηλεκτρικές συσκευές. Ζώνη 10 Θεωρήθηκε προσεγγιστικά ότι στη ζώνη 10 η συνολική εγκατεστημένη ισχύς είναι 1000W (5 Η/Υ, 2 εκτυπωτές). Επομένως: 1000W/24,75m 2 =40,4W/m 2 49

66 Ζώνη 11 Θεωρήθηκε προσεγγιστικά ότι στη ζώνη 11 η συνολική εγκατεστημένη ισχύς είναι 570W (3 Η/Υ). Επομένως: 570W/37,17m 2 =15,33W/m 2 Ζώνη 12 Θεωρήθηκε προσεγγιστικά ότι στη ζώνη 12 η συνολική εγκατεστημένη ισχύς είναι 760W (4 Η/Υ). Επομένως: 760W/37,17m 2 =20,45W/m 2 Ζώνη 13 Η ζώνη 13 δεν περιλαμβάνει ηλεκτρικές συσκευές. Ζώνη 14 Η ζώνη 14 δεν περιλαμβάνει ηλεκτρικές συσκευές. Ζώνη 15 Η ζώνη 15 δεν περιλαμβάνει ηλεκτρικές συσκευές. Ζώνη 16 Δεν ήταν δυνατή η πρόσβαση στη ζώνη Χρήση λογισμικού Το δεύτερο στάδιο της ενεργειακής μελέτης αφορούσε ουσιαστικά τον υπολογισμό της ενεργειακής απόδοσης με τη βοήθεια του λογισμικού προγράμματος isbem. Για να είναι δυνατή η εφαρμογή του λογισμικού έπρεπε αρχικά το κτίριο να υποδιαιρεθεί σε ζώνες, δηλαδή "περιοχές δραστηριότητας". Για τον διαχωρισμό του κτιρίου σε ζώνες, 50

67 ακολουθήθηκε η προτεινόμενη διαδικασία χωρισμού σύμφωνα με τον οδηγό χρήσης για το isbem- CY (Οδηγός χρήσης για το isbem-cy 2008). Η διαδικασία αυτή στοχεύει ουσιαστικά, στη δημιουργία ενός συνόλου ζωνών που διακρίνονται από όλες τις άλλες σε επαφή με αυτό με διαφορές σε ένα ή περισσότερα από τα εξής: Τη δραστηριότητα που συνδέεται με αυτό Το σύστημα HVAC που το εξυπηρετεί Το σύστημα φωτισμού σε αυτό Την πρόσβαση στο φως της ημέρας. Η διαίρεση κάθε περιοχής με βάση την πρόσβαση στο φως της ημέρας καθορίστηκε από τα πιο κάτω όρια: 6 m από τον εξωτερικό τοίχο που περιέχει τουλάχιστον 20% υαλοπίνακες 1,5 m ύψος δωματίου πέραν από την άκρη μιας σειράς φεγγιτών εάν ο τομέας των φεγγιτών είναι τουλάχιστον 10% του εμβαδού του πατώματος Εάν οποιαδήποτε ζώνη που προκύπτει έχει πλάτος λιγότερο από 3 m απορροφάται μέσα στις περιβάλλουσες ζώνες Εάν οποιαδήποτε από τις ζώνες επικαλύπτει κάποια άλλη, γίνεται κατανομή της επικάλυψης σε μια ή περισσότερες από τις ζώνες Με βάση τα πιο πάνω κριτήρια το υπό εξέταση κτίριο διαχωρίστηκε σε δεκαέξι ζώνες οι οποίες καταγράφονται πιο κάτω: Ζώνη 1 Υποδοχή Ζώνη 2 Γραφείο κλειστού χώρου (Γραφεία προσωπικού) Ζώνη 3 Γραφείο κλειστού χώρου (Αίθουσα φωτοτυπικών μηχανών) Ζώνη 4 Γραφείο ανοιχτού χώρου (Αναγνωστήριο) Ζώνη 5 Δημόσιος χώρος διακίνησης (Αίθουσα με προσαρτημένες βιβλιοθήκες) Ζώνη 6 Δημόσιος χώρος διακίνησης (Πατάρι με προσαρτημένες βιβλιοθήκες) Ζώνη 7 Γραφείο κλειστού χώρου (Silent room) Ζώνη 8 Γραφείο ανοιχτού χώρου (Αναγνωστήριο) Ζώνη 9 Γραφείο ανοιχτού χώρου (Αναγνωστήριο) Ζώνη 10 Γραφείο κλειστού χώρου (Γραφεία προσωπικού) 51

68 Ζώνη 11 Γραφείο ανοιχτού χώρου (Αίθουσα Η/Υ) Ζώνη 12 Γραφείο ανοιχτού χώρου (Αίθουσα Η/Υ) Ζώνη 13 Αποχωρητήριο Ζώνη 14 Αποχωρητήριο Ζώνη 15 Ιδιωτικοί χώροι διακίνησης (Σκάλες) Ζώνη 16 Μηχανοστάσιο Αναφορικά με την εφαρμογή του λογισμικού προγράμματος, η διαδικασία που ακολουθήθηκε παρουσιάζεται παρακάτω Δομικά στοιχεία λογισμικού Αρχικά συμπληρώθηκε η φόρμα Βάσης Δεδομένων στην οποία εισήχθηκαν τα χαρακτηριστικά των δομικών στοιχείων του κτιρίου. Η φόρμα Βάσης Δεδομένων περιλαμβάνει 5 κύριες ετικέτες: κατασκευές για τοίχους, κατασκευές για οροφές, κατασκευές για δάπεδα, κατασκευές για πόρτες και για υαλοπίνακες. Πιο κάτω παρουσιάζονται συμπληρωμένες οι πέντε αυτές ετικέτες. Κατασκευές για τοίχους: Εικόνα 19: Υπο-ετικέτα κατασκευές για τοίχους-external wall 52

69 Ο εξωτερικός τοίχος-external wall (Εικόνα 20), βρίσκεται σε επαφή με το εξωτερικό περιβάλλον. Έχει συντελεστή θερμοπερατότητας 1,847 W/m 2 K και ειδική θερμοχωρητικότητα Cm=195 kj/m 2 K. (Για ημίσκληρο λίθο η πυκνότητα p=2000 και η ειδική θερμότητα c=1) (Εικόνα 19). Εικόνα 20: Εξωτερική λιθοδομή Εικόνα 21 Υπο-ετικέτα κατασκευές για τοίχους-internal wall Ο εσωτερικός τοίχος (internal wall), είναι σε επαφή με τον κλιματιζόμενο εσωτερικό χώρο. Έχει συντελεστή θερμοπερατότητας 1,847 W/m 2 K και ειδική θερμοχωρητικότητα Cm=195 kj/m 2 K. (Για ημίσκληρο λίθο η πυκνότητα p=2000 και η ειδική θερμότητα c=1) (Εικόνα 21). 53

70 Κατασκευές για οροφές: Εικόνα 22: Υπο-ετικέτα κατασκευές για οροφές-tabani Εικόνα 23: Μορφή ταβανιού από το εσωτερικό του κτιρίου Το ταβάνι (Εικόνα 23), βρίσκεται σε επαφή με το εξωτερικό περιβάλλον. Έχει συντελεστή θερμοπερατότητας 0,607W/m 2 K και αποτελεσματική θερμοχωρητικότητα Cm=9,6 kj/m 2 K (Εικόνα 22). Για το υπολογισμό της αποτελεσματικής θερμοχωρητικότητας λήφθηκε υπόψη μόνο η επιφάνεια του συμπιεσμένου πλακάζ, γιατί μετά ακολουθεί θερμομονωτικό υλικό πετροβάμβακας που έχει θερμική αγωγιμότητα λ<0,08 W/mK. 54

71 Εικόνα 24: Υπο-ετικέτα κατασκευές για οροφές-roof Η ονομασία "οροφή (roof)" αναφέρεται στο τμήμα εκείνο του ταβανιού, το οποίο δεν περιλαμβάνει επιφάνεια από επίπεδο πλακάζ (Εικόνα 25). Στο πατάρι όπου και συναντάμε την οροφή roof υπάρχει άμεση οπτική επαφή με την κεκλιμένη στέγη. Ως εκ τούτου, επειδή απουσιάζει το επίπεδο τμήμα, λήφθηκαν υπόψη μόνο τα τρία υλικά: κεραμίδι, συμπιεσμένο πλακάζ και πετροβάμβακας (Εικόνα 24). R κεραμιδιού = 0,02 / 1, R συμπιεσμένου πλακάζ = 0,012 / 0,013. 2, R πετροβάμβακα = 0,04 / 0,035 Οπότε προκύπτει ότι, Uvalue roof = 1/ Rsi +ΣR + Rse = 1 / 0,1 + 1,35 + 0,04 = 0,671 W/m 2 K και Cm μόνο για το συμπιεσμένο πλακάζ που είναι στο εσωτερικό Cm = pcd συμπιεσμένου πλακάζ => Cm = ,6. 0,012 = 9,6 kj/m 2 K 55

72 Εικόνα 25: Στέγη στο πατάρι Κατασκευές για δάπεδα: Εικόνα 26: Υπο-ετικέτα κατασκευές για δάπεδα-dapedo edafous Το υπερυψωμένο δάπεδο σε επαφή με το έδαφος-dapedo edafous (Εικόνα 27) έχει συντελεστή θερμοπερατότητας 0,479 W/m 2 K (Εικόνα 26). 56

73 Εικόνα 27: dapedo edafous (Ξενοφώντος & Κωνσταντίνου, 2011) Εικόνα 28: Υπο-ετικέτα κατασκευές για δάπεδα/ταβάνια-dapedo orofhs 57

74 Εικόνα 29: dapedo orofhs Το δάπεδο οροφής για το πατάρι-dapedo orofis (Εικόνα 29) έχει πάχους 0,41cm (Εικόνα 30). Θεωρήθηκε ότι η διεύθυνση ροής θερμότητας είναι προς τα πανω και για το λόγο αυτό, μετρήθηκαν 10 cm πάχος ξεκινώντας από την πλευρά του δαπέδου που "βλέπει" στο ισόγειο. Στην περίπτωση αυτή ο συντελεστή θεμροπερατότητας είναι 1,593 W/m 2 K και η αποτελεσματική θερμοπερατότητα Cm=230 kj/m 2 K (Εικόνα 28). 58

75 Εικόνα 30: dapedo orofhs (Ξενοφώντος & Κωνσταντίνου, 2011) Υαλοπίνακες: Εικόνα 31: Υπο-ετικέτα υαλοπίνακες-παράθυρο 59

76 Εικόνα 32: Τύπος παραθύρων κτιρίου Σύμφωνα με τη βιβλιοθήκη του λογισμικού, οι τιμές των Τ-ηλιακό και L-ηλιακό, που αντιστοιχούν σε μονό υαλοπίνακα (Εικόνα 32) είναι οι ακόλουθες: Τ-ηλιακό 0,85, L- ηλιακό 0,9. Οι υαλοπίνακες έχουν συντελεστή θερμοπερατότητας 3,93 W/m 2 K (Εικόνα 31) ΓΕΩΜΕΤΡΙΑ ΚΤΙΡΙΟΥ Η φόρμα Γεωμετρίας του λογισμικού περιλαμβάνει 5 κύριες ετικέτες: ετικέτα έργου, ετικέτα ζωνών, ετικέτα πορτών, ετικέτα παραθύρων και ζωνών. ΥΠΟ-ΕΤΙΚΕΤΑ ΕΡΓΟ: Το συνολικό εμβαδόν των ζωνών είναι 602,43μ. και το ύψος του ισογείου (εκτός της ζώνης 6) είναι ίσο με 3,6m (από δάπεδο σε δάπεδο) (Εικόνα 33). 60

77 Εικόνα 33: Υπο-ετικέτα ζώνες YΠΟ-ΕΤΙΚΕΤΑ ΖΩΝΕΣ: Ακολουθεί ενδεικτική περιγραφή της συμπλήρωσης της υπο-ετικέτας για τις ζώνες 1, 2 και 3. Οι διαστάσεις των ζωνών και των εξωτερικών επιφανειών μετρήθηκαν από τα αρχιτεκτονικά σχέδια. ΥΠΟ-ΕΤΙΚΕΤΑ ΓΕΝΙΚΑ: ΖΩΝΗ 1(Εικόνα 35) Διαστάσεις ζώνης 1 :8,9m Χ 5,35m Συνολική επιφάνεια ζώνης 1: 47,62m 2 (Εικόνα 34) 61

78 Εικόνα 34: Υπο-ετικέτα Γενικά-z01 Εικόνα 35: z01 62

79 ΖΩΝΗ 2 (Εικόνα 37) Διαστάσεις 4,5m Χ 5,5m Συνολική επιφάνεια ζώνης: 24,75m 2 (Εικόνα 36) Εικόνα 36: Υπο-ετικέτα ζώνες: Γενικά-z02 Εικόνα 37: z02 63

80 ΖΩΝΗ 3 (Εικόνα 39) Διαστάσεις: (5,6m Χ 1,5m)+(2,2 mχ 5,35m) Συνολική επιφάνεια: 20,71m 2 (Εικόνα 38) Εικόνα 38: Υπο-ετικέτα ζώνες: Γενικά-z03 Εικόνα 39: z03 ΥΠΟ ΕΤΙΚΕΤΑ ΓΡΗΓΟΡΗ ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΚΕΛΥΦΩΝ: Η υπο-ετικέτα γρήγορων κελυφών παρέχει τη δυνατότητα εισαγωγής των στοιχείων κελύφους και παραθύρων. 64

81 Η ζώνη στην οποία τα κελύφη και τα παράθυρα πρόκειται να οριστούν καθορίζεται από τη ζώνη που επιλέγεται χρησιμοποιώντας τον επιλογέα εγγραφής. Ο τύπος και ο προσανατολισμός του στοιχείου του κελύφους καθορίζεται από τη σειρά που εισαγάγετε τις πληροφορίες. Οι πρώτες οκτώ σειρές είναι για τη δημιουργία τοίχων με τους εξής προσανατολισμούς: Ν, ΝΑ, Α, ΒΑ, Β, ΒΔ, Δ, ΝΔ, και οι τελευταίες τρεις σειρές είναι για το ταβάνι, τα δάπεδα και τις οροφές. Υπάρχουν τρία επίπεδα που πρέπει να συμπληρωθούν για κάθε στοιχείο κελύφους: τύπος κατασκευής, παρακείμενος όρος, εμβαδό. Εάν ένα στοιχείο τοίχου έχει παράθυρα ή περιοχές υαλοπινάκων συμπληρώνονται και τα επόμενα στάδια: % υαλοπινάκων, τύπος υαλοπίνακα, βιτρίνα. Πιο κάτω παρουσιάζεται ενδεικτικά ο τρόπος με τον οποία συμπληρώθηκε η ετικέτα αυτή, για τις τρείς πρώτες ζώνες. ΖΩΝΗ 1 Η ζώνη 1 έχει ύψος 3,60μ. οπότε, κάνοντας τους υπολογισμούς με το μήκος των υφιστάμενων τοίχων τα εμβαδά ισούνται με αυτά που έχουν καταχωρηθεί στο λογισμικό (Εικόνα 40). Εικόνα 40: Υπο-ετικέτα ζώνες: Γρήγορη εισαγωγή κελυφών-z01 65

82 ΖΩΝΗ 2 Η ζώνη 2 έχει ύψος 3,60μ. οπότε, κάνοντας τους υπολογισμούς με το μήκος των υφιστάμενων τοίχων τα εμβαδά ισούνται με αυτά που έχουν καταχωρηθεί στο λογισμικό (Εικόνα 41). Εικόνα 41: Υπο-ετικέτα ζώνες: Γρήγορη εισαγωγή κελυφών-z02 ΖΩΝΗ 3 (Εικόνα 42) Εικόνα 42: Υπο-ετικέτα ζώνες: Γρήγορη εισαγωγή κελυφών-z03 66

83 ΕΤΙΚΕΤΑ ΠΑΡΑΘΥΡΩΝ ΚΑΙ ΦΕΓΓΙΤΩΝ: Για κάθε στοιχείο κελύφους στο κτίριο, καθορίστηκε ο τύπος και το ποσοστό υαλοπινάκων. Ο βασικός τρόπος να οριστούν τα παράθυρα είναι μέσω της ετικέτας Παράθυρα και Φεγγίτες. Στην ετικέτα αυτή υπάρχει μόνο μια υπο - ετικέτα, Γενικά. Στο σημείο αυτό εισάγονται το όνομα του παραθύρου και το στοιχείο κελύφους στο οποίο ορίζεται, ο τύπος υαλοπινάκων, το εμβαδόν, το σύστημα σκίασης και ο παράγοντας μετάδοσης. Εκτός του συστήματος σκίασης και του παράγοντα μετάδοσης, όλα τα υπόλοιπα καταχωρήθηκαν αυτόματα στην ετικέτα αυτή, επειδή είδη καταγράφηκαν σε προηγούμενες ετικέτες. Έτσι λοιπόν, στο στάδιο αυτό απλά επιλέχθηκε από το μενού το είδος της προστασίας των παραθύρων και ακολούθως υπολογίστηκε ο παράγοντας μείωσης. Επιπλέον, λαμβάνοντας υπόψη τη σκίαση που προκαλείται από τις προεξοχές και τα πτερύγια υπολογίστηκε και ο παράγοντας μετάδοσης ( Εικόνα 43, Πίνακας 9). Εικόνα 43 Σκίαση από προεξοχές ή πτερύγια (Οδηγός χρήσης για το isbem-cy 2008) 67

84 Πίνακας 9: Μερικός παράγοντας διόρθωσης σκίασης για προεξοχή Fo (Οδηγός χρήσης για το isbem-cy 2008) ΖΩΝΗ 1 Τα παράθυρα της ζώνης 1 στην ανατολική όψη έχουν σκίαση ταυτόχρονα και από κάθετο τομέα και από οριζόντιο οι οποίοι προεξέχουν από την εξωτερική ακμή του τοίχου 2,15m. Ο κάθετος τομέας έχει ύψος πάνω από τα παράθυρα της ανατολικής όψης 61cm και ο οριζόντιος τομέας έχει απόσταση από το νοτιότερο παράθυρο 20 cm. Κάνοντας τους υπολογισμούς προκύπτει ότι η γωνία α είναι ίση με 51,9 και γωνία β ίση με 68,43. Συνεπώς, παίρνοντας για ΓΠ.45 f o =0,76 και f f =0,75 προκύπτει ότι ο παράγοντας μετάδοσης είναι Ts=0,57 (Εικόνα 44). Εικόνα 44: Υπο-ετικέτα παράθυρα και φεγγίτες-z01 68

85 ΖΩΝΗ 2 Το παράθυρο της ζώνης 2 στη βόρεια όψη έχει σκίαση από κάθετο τομέα ο οποίος προεξέχει από την εξωτερική ακμή του τοίχου 2,20 m και έχει ύψος πάνω από το παράθυρο 96 cm. Από τους πίνακες για Γ.Π. 45 και γωνία α ίση με 47 υπολογίστηκε ότι: fo = 0,80 (Εικόνα 45). Εικόνα 45: Υπο-ετικέτα παράθυρα και φεγγίτες-z02 ΖΩΝΗ 3 Τα παράθυρα της ζώνης 3 στην ανατολική όψη δεν έχουν σκίαση από πρόβολο αλλά μόνο από τις ξύλινες περσίδες που είναι ενσωματωμένες στο άνοιγμα. Οπότε, ο παράγοντας σκίασης θα είναι ίσος με 1 (Εικόνα 46). Εικόνα 46: Υπο-ετικέτα παράθυρα και φεγγίτες-z03 69

86 ΖΩΝΗ 4 Η ζώνη 4 έχει παράθυρα και στην ανατολική και στη νότια όψη. Τα παράθυρα της ανατολικής όψης δεν έχουν σκίαση από πρόβολο αλλά μόνο από τις ξύλινες περσίδες που είναι ενσωματωμένες στο άνοιγμα ενώ τα ανοίγματα που είναι προσανατολισμένα στο νότο σκιάζονται από πρόβολο (κάθετος τομέας). Ο κάθετος τομέας έχει ύψος πάνω από τα παράθυρα της νότιας όψης 60cm και απόσταση προβολής 2m. Οπότε, ο παράγοντας σκίασης για τα ανοίγματα της ανατολικής όψης θα είναι ίσος με 1 (Εικόνα 47) και για τα ανοίγματα της νότια όψης βάσει του πίνακα για ΓΠ. 45 και βάσει των υπολογισμών γωνία α 49,97. Συνεπώς, ο παράγοντας σκίασης για τα νότια ανοίγματα ισούται με fo = 0,74 (Εικόνα 48). Εικόνα 47: Υπο-ετικέτα παράθυρα και φεγγίτες-z04 Εικόνα 48: Υπο-ετικέτα παράθυρα και φεγγίτες-z05 70

87 ΖΩΝΗ 6 Τα παράθυρα της ζώνης 6 σε όλες τις όψεις δεν έχουν σκίαση από πρόβολο αλλά ούτε και από ξύλινες ή άλλου τύπου περσίδες. Οπότε, ο παράγοντας σκίασης θα είναι ίσος με 1 (Εικόνα 49). Εικόνα 49: Υπο-ετικέτα παράθυρα και φεγγίτες-z06 Στη ζώνη 6 οι φεγγίτες της οροφής δεν έχουν ούτε κάποιο σταθερό σκίαστρο, αλλά ούτε και τις ξύλινες περσίδες στο κούφωμα οπότε ο παράγοντας σκίασης τους θα είναι επίσης ίσος με 1. ΖΩΝΗ 7 Η ζώνη 7 έχει παράθυρα στη νότια όψη, τα οποία σκιάζονται από οριζόντιο πρόβολο (κάθετος τομέας). Ο κάθετος τομέας έχει ύψος πάνω από τα παράθυρα της νότιας όψης 60cm και απόσταση προβολής 2m. Οπότε, βάσει του πίνακα για ΓΠ. 45 και βάσει των υπολογισμών η γωνία α ισούται με 49,97. Συνεπώς, ο παράγοντας σκίασης για τα νότια ανοίγματα της ζώνης 7 ισούται με fo = 0,74 (Εικόνα 50). 71

88 Εικόνα 50 Υπο-ετικέτα παράθυρα και φεγγίτες-z07 ΖΩΝΗ 8 Τα παράθυρα της ζώνης 8 σε όλες τις όψεις δεν έχουν σκίαση από πρόβολο αλλά μόνο από τις ξύλινες περσίδες που είναι ενσωματωμένες στο άνοιγμα. Οπότε, ο παράγοντας σκίασης θα είναι ίσος με 1 (Εικόνα 51). Εικόνα 51 Υπο-ετικέτα παράθυρα και φεγγίτες-z08 ΖΩΝΗ 9 Τα παράθυρα της ζώνης 9 σε όλες τις όψεις δεν έχουν σκίαση από πρόβολο αλλά μόνο από τις ξύλινες περσίδες που είναι ενσωματωμένες στο άνοιγμα. Οπότε, ο παράγοντας σκίασης θα είναι ίσος με 1 (Εικόνα 52). 72

89 Εικόνα 52 Υπο-ετικέτα παράθυρα και φεγγίτες-z09 ΖΩΝΗ 10 Το παράθυρο της ζώνης 10 στη βόρεια όψη έχει σκίαση από κάθετο τομέα ο οποίος προεξέχει από την εξωτερική ακμή του τοίχου 2,20m και έχει ύψος πάνω από το παράθυρο 96cm. Από τους πίνακες για Γ.Π. 45 και γωνία α ίση με 47 προκύπτει ότι fo = 0,80 Το παράθυρο της ζώνης 10 που βρίσκεται στην ανατολική όψη βλέπει σε έναν ημιυπαίθριο διάδρομο ο οποίος οδηγεί στη ζώνη 5 και ορίζεται από τον εξωτερικό δυτικό τοίχο της ζώνης 16 και εξωτερικό ανατολικό τοίχο της ζώνης 10. Ο παράγοντας σκίασης αυτού του ανοίγματος είναι Τs 0,50 (Εικόνα 53). Εικόνα 53 Υπο-ετικέτα παράθυρα και φεγγίτες-z10 73

90 ΖΩΝΗ 11 Τo παράθυρο της ζώνης 11 στην νότια όψη έχει σκίαση από πρόβολο σε οριζόντιο τομέα και από τις χειροκίνητες ξύλινες περσίδες που είναι ενσωματωμένες στο άνοιγμα. Ο οριζόντιος τομέας απέχει 90 cm από την ανατολικότερη ακμή του ανοίγματος. Οπότε, για ΓΠ.45 και γωνία β 49 ο παράγοντας σκίασης θα είναι ίσος με f f 0,72 (Εικόνα 54). Εικόνα 54: Υπο-ετικέτα παράθυρα και φεγγίτες-z11 ΖΩΝΗ 12 Τα παράθυρα της ζώνης 12 σε όλες τις όψεις δεν έχουν σκίαση από πρόβολο αλλά μόνο από τις ξύλινες περσίδες που είναι ενσωματωμένες στο άνοιγμα. Οπότε, ο παράγοντας σκίασης θα είναι ίσος με 1 (Εικόνα 55). Εικόνα 55: Υπο-ετικέτα παράθυρα και φεγγίτες-z12 74

91 ΖΩΝΗ 13 Το παράθυρο της ζώνης 13 στη δυτική όψη δεν έχει σκίαση από πρόβολο αλλά μόνο από τις ξύλινες περσίδες που είναι ενσωματωμένες στο άνοιγμα. Οπότε, ο παράγοντας σκίασης θα είναι ίσος με 1 (Εικόνα 56). Εικόνα 56: Υπο-ετικέτα παράθυρα και φεγγίτες-z13 ΖΩΝΗ 14 Εικόνα 57: Υπο-ετικέτα παράθυρα και φεγγίτες-z14 Το παράθυρο της ζώνης 14 στη δυτική όψη δεν έχει σκίαση από πρόβολο αλλά μόνο από τις ξύλινες περσίδες που είναι ενσωματωμένες στο άνοιγμα. Οπότε, ο παράγοντας σκίασης θα είναι ίσος με 1 (Εικόνα 57). 75

92 ΖΩΝΗ 15 Η ζώνη 15 έχει παράθυρο στη νότια όψη, το οποία σκιάζεται από πρόβολο (κάθετος τομέας). Ο κάθετος τομέας έχει ύψος πάνω από τα παράθυρα της νότιας όψης 60 cm και απόσταση προβολής 2 m. Οπότε, για τα ανοίγματα βάσει του πίνακα για ΓΠ. 45 και βάσει των υπολογισμών η γωνία α ισούται με 49,97. Συνεπώς, ο παράγοντας σκίασης για τα νότια ανοίγματα της ζώνης 15 ισούται με fo = 0,74 (Εικόνα 58). Εικόνα 58: Υπο-ετικέτα παράθυρα και φεγγίτες-z15 ΖΩΝΗ 16 Το παράθυρο της ζώνης 16 στη βόρεια όψη έχει σκίαση από κάθετο τομέα ο οποίος προεξέχει από την εξωτερική ακμή του τοίχου 2,20 m και έχει ύψος πάνω από το παράθυρο 96 cm. Από τους πίνακες για Γ.Π. 45 και γωνία α ίση με 47 προκύπτει ότι fo = 0,80 (Εικόνα 59). 76

93 Εικόνα: 59 Υπο-ετικέτα παράθυρα και φεγγίτες-z Ηλεκτρομηχανολογικές εγκαταστάσεις Στην ενότητα ηλεκτρομηχανολογικές εγκαταστάσεις δημιουργήθηκαν δύο συστήματα τα οποία να τα ονομάστηκαν: Klimatismos και klimatismos 2. Το σύστημα klimatismos παρέχει θέρμανση και ψύξη και είναι μονάδα CHILLER AIR HANDLING σταθερής παροχής αέρα χωρίς ανάκτηση θερμότητας. Έχει σαν πηγή θερμότητας τον αέρα και φορτίο για θέρμανση και ψύξη 120 ΚW. Για την εποχιακή απόδοση του συστήματος ορίστηκε η προεπιλεγμένη τιμή και σαν καύσιμο ορίστηκε το ηλεκτρικό ρεύμα. Οι έλεγχοι του συστήματος είναι central control και εφαρμόζονται σε όλο το κτίριο, εκτός της αίθουσας διακομιστή ζώνη 16. ΥΠΟ-ΕΤΙΚΕΤΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ HVAC: Εικόνα 60: Υπο-ετικέτα συστήματα HVAC: Γενικά-klimatismos 77

94 ΥΠΟΕΤΙΚΕΤΑ ΘΕΡΜΑΝΣΗ ΚΑΙ ΥΠΟΕΤΙΚΕΤΑ ΨΥΞΗ: Στην υποετικέτα «Θέρμανση» (Εικόνα 61) και υποετικέτα «ψύξη» (Εικόνα 62) για την ενεργή εποχιακή απόδοση και απόδοση ακτινοβολίας, για εποχιακή ενεργειακή απόδοση και την ονομαστική ενεργειακή απόδοση (EER), αντίστοιχα, ορίστηκαν οι προεπιλεγμένες τιμές που είναι καταχωρημένες από το λογισμικό. Εικόνα 61: Υπο-ετικέτα συστήματα HVAC: Θέρμανση Εικόνα 62 Υπο-ετικέτα συστήματα HVAC: Ψύξη 78

95 ΥΠΟΕΤΙΚΕΤΑ ΖΩΝΕΣ: Εικόνα 63: Υπο-ετικέτα συστήματα HVAC-Ζώνες περιληπτικό Όπως αναφέρθηκε και προηγουμένως, έχει οριστεί και ένα δεύτερο σύστημα το οποίο ονομάστηκε klimatismos 2 (Εικόνα 64). Αποτελείται από μία αυτοτελή μονάδα διαιρεμένου τύπου (SPLIT UNIT) με καύσιμο το ηλεκτρικό ρεύμα. Έχει απόδοση 3,6 kw και εξυπηρετεί μόνο το δωμάτιο SERVER ROOM (ζώνη 16). Αφού δεν παρέχει θέρμανση προσπεράστηκε η υποετικέτα ΘΕΡΜΑΝΣΗ. Εικόνα 64: Υπο-ετικέτα συστήματα HVAC: Γενικά-klimatismos2 79

96 ΥΠΟΕΤΙΚΕΤΑ ΘΕΡΜΑΝΣΗ: Εικόνα 65: Υπο-ετικέτα συστήματα HVAC: Θέρμανση 2 ΥΠΟΕΤΙΚΕΤΑ ΨΥΞΗ: Εικόνα 66: Υπο-ετικέτα συστήματα HVAC: Ψύξη 2 Η αυτοτελής μονάδα διαιρεμένου τύπου για ψύξη split unit έχει συντελεστή εποχιακής απόδοσης COP 3,28 (Εικόνα 66). Ως συντελεστής απόδοσης ορίζεται ο λόγος της αποδιδόμενης θερμότητας προς την ενέργεια που χρησιμοποιείται από το συμπιεστή της αντλίας θερμότητας. Όταν ένα σύστημα αντλίας θερμότητας έχει π.χ. COP ίσο με 3, σημαίνει ότι η αντλία παρέχει 3 φορές περισσότερη ενέργεια από ότι καταναλώνει. Η ονομαστική ενεργειακή απόδοση EER του συστήματος ισούται με 3,53 (Εικόνα 66). 80

97 ΥΠΟΕΤΙΚΕΤΑ ΖΩΝΕΣ: Εικόνα 67 Υπο-ετικέτα συστήματα HVAC: Ζώνες περιληπτικά 2 Στη βιβλιοθήκη του Τεχνολογικού Πανεπιστημίου Κύπρου δεν παρέχεται ζεστό νερό χρήσης. Επιπλεόν οι υπο-ετικέτες «Σύστημα ΖΝΧ», «Πηγή Ηλιακής Ενέργειας», «Φωτοβολταικά» και «Ανεμογεννήτριες», προσπεράστηκαν χωρίς να συμπληρωθούν επειδή το κτίριο που εξετάζεται δεν χρησιμοποιεί συστήματα αξιοποίησης των ΑΠΕ για παραγωγή ενέργειας. ΑΠΑΓΟΜΕΝΟΣ ΑΕΡΑΣ: Σε όλες τις ζώνες εκτός από τη ζώνη 15(σκάλες) και τη ζώνη 16(server room) υπάρχει εξαερισμός. Υπάρχουν έξη αυτοτελή συστήματα εξαερισμού εκ των οποίων τα τέσερα έχουν ειδική ισχύ 200W/650m 3 /h, ενώ τα υπόλοιπα 100W/250m 3 /h. Κάθε σύστημα καλύπτει συγκεκριμένους χώρους του κτιρίου. Πρωτού καταχωρηθούν στο λογισμικό οι τιμές τις ειδίκης ισχύος, έγιναν οι ακόλουθες μετατροπές των μονάδων μέτρησης. (650m 3 =0,65ltr και 1h=3600s) Μετατροπή: 200W/0,65l/3600s = 0,086 W/l/s (Eικόνα 68) Ακολούθως καταχωρήθηκαν τα δεδομένα για την ειδική ισχύ στο λογισμικό για την κάθε ζώνη ξεχωριστά. 81

98 Εικόνα 68: Υπο-ετικέτα ζώνες: Απαγόμενος αέρας-z01 Οι ζώνες 13 και 14 χρησιμοποιούν η κάθε μία σύστημα ειδικής ισχύος 100W/250m 3 /h. Πραγματοποιώντας τις κατάλληλες μετατροπές στις μονάδες προκύπτει: 100W/250m 3 /h = 100W/0,25L/3600s = 0,11W/l/s (Εικόνες 69, 70). Εικόνα 69: Υπο-ετικέτα: Απαγόμενος αέρας-z13 82

99 Εικόνα 70: Υπο-ετικέτα ζώνες: Απαγόμενος αέρας-z14 Στην ετικέτα απαγόμενος αέρας των ζωνών για την τοπική μηχανική απαγωγή του αέρα επιλέχθηκαν και για τα 6 συστήματα εξαερισμού οι προεπιλεγμένες τιμές. Οι ζώνες 15 και 16, όπως ειπώθηκε και προηγουμένως, δεν έχουν σύστημα εξαερισμού (Εικόνα 71). Εικόνα 71: Υπο-ετικέτα ζώνες: Απαγόμενος αέρας-z Κατάταξη του κτιρίου σε ενεργειακή κατηγορία Αφού καταχωρήθηκαν όλα τα απαραίτητα στοιχεία, το λογισμικό παρήγαγε το Πιστοποιητικού Ενεργειακής Απόδοσης. Ιδιαίτερο ενδιαφέρον εντοπίστηκε στην τεχνική έκθεση εξόδου παραγωγής του πραγματικού κτιρίου και του κτιρίου αναφοράς, καθώς και στα διαγράμματα του κύριου εγγράφου εξόδου που συνόδευε το πιστοποιητικό (Πίνακες 83

100 10, 11, Εικόνες 74, 75). Κρίθηκε ιδιαίτερα χρήσιμη η δημιουργία γραφικών παραστάσεων, μέσω των αποτελεσμάτων των δύο αυτών εκθέσεων, ώστε να γίνει μία περεταίρω ανάλυση των αποτελεσμάτων που προέκυψαν (Εικόνες 72, 73). Ακολουθούν οι γραφικές παραστάσεις με βάση τις οποίες γίνεται σύγκριση της μηνιαίας ενεργειακής χρήσης από την τελική χρήση μεταξύ πραγματικού κτιρίου και κτιρίου αναφοράς. Τα κτίρια αναφοράς αποτελούν τη βάση καθορισμού της κλίμακας ενεργειακής κατάταξης για τα πιστοποιητικά ενεργειακής απόδοσης στην Κύπρο. Τα ποσοστά κατάταξης γίνονται με βάσει την πρωτογενή ενέργεια στο πραγματικό κτίριο σε σύγκριση με το κτίριο αναφοράς. Η κατάταξη μετατρέπεται επίσης σε μια ενεργειακή ζώνη και τοποθετείται σε μια γραμμική κλίμακα "Α-Η", όπου οι κατατάξεις Α και Β είναι ενεργειακά αποδοτικότερες από το κτίριο αναφοράς (Οδηγός χρήσης για το isbem-cy 2008). Πίνακας 10: Τεχνική έκθεση εξόδου-πραγματικό κτίριο 84

101 JAN MAR MAY JUL SEP NOV Πίνακας 11: Τεχνική έκθεση εξόδου-κτίριο αναφοράς Ψύξη KWh/m Κτίριο αναφοράς Πραγματικό κτίριο Εικόνα 72: Σύγκριση τελικής κατανάλωσης ενέργειας εξεταζόμενου κτιρίου αναφοράς για την περίοδο ψύξης 85

102 JAN MAR MAY JUL SEP NOV Θέρμανση Κτίριο αναφοράς Πραγματικό κτίριο Εικόνα 73: Σύγκριση τελικής κατανάλωσης ενέργειας εξεταζόμενου κτιρίου και κτιρίου αναφοράς για την περίοδο θέρμανσης Σύμφωνα με τα πιο πάνω διαγράμματα, το εξεταζόμενο κτίριο έχοντας τα χαρακτηριστικά του κτιρίου αναφοράς, παρουσιάζει σημαντική μείωση στις ενεργειακές του απαιτήσεις, καθώς αυτές μειώνονται από KWh/m 2 σε ΚWh/m 2 για ψύξη και από KWh/m 2 σε ΚWh/m 2 για θέρμανση ετησίως. Επιπλέον διαπιστώνεται ότι η κατανάλωση ενέργειας για ψύξη του χώρου του εξεταζόμενου κτιρίου είναι περίπου πέντε φορές μεγαλύτερη από την κατανάλωση ενέργειας για θέρμανση, ετησίως. Συνεπώς, θα πρέπει να δοθεί περισσότερη προσοχή όσον αφορά τα μέτρα που αποβλέπουν στη ψύξη του χώρου με φυσικό τρόπο, ιδιαίτερα τους μήνες Ιούλιο και Αύγουστο, με απώτερο στόχο την εξοικονόμηση ενέργειας. Αξιοσημείωτο είναι επίσης το γεγονός ότι η κατανάλωση ενέργειας για τεχνητό φωτισμό είναι μικρότερη για το κτίριο της βιβλιοθήκης από ότι για το κτίριο αναφοράς. Αυτό σημαίνει ότι το εγκατεστημένο σύστημα φωτισμού εξοικονομεί σημαντικά ποσά ενέργειας και είναι ενεργειακά πολύ αποδοτικό. Πιο κάτω παρατίθενται τα διαγράμματα προέκυψαν από το κύριο έγγραφο εξόδου. 86

103 Εικόνα 74: Ετήσια κατανάλωση ενέργειας Εικόνα 75: Μηνιαία κατανάλωση ενέργειας 87

104 Από το διάγραμμα 74 διαπιστώνεται ότι ετησίως, το μεγαλύτερο ποσοστό ενέργειας καταναλώνεται για ψύξη (42%), ενώ η θέρμανση καταλαμβάνει μόλις το 8% στην τελική κατανάλωση. Σύμφωνα με το διάγραμμα 75 για τους μήνες Ιούνιο, Ιούλιο, Αύγουστο και Σεπτέμβριο, απαιτούνται πολύ υψηλά ποσά ενέργειας για να καλυφθούν οι ανάγκες σε ψύξη. Όμως, η υψηλότερη κατανάλωση ενέργειας σημειώνεται τον Ιούλιο και τον Αύγουστο, παρόλο που το κτίριο υπολειτουργεί. Θα ήταν λοιπόν χρήσιμο, εάν για τους μήνες αυτούς έκλειναν κάποιες αίθουσες του κτιρίου, μίας και είναι περίοδος διακοπών και οι περισσότεροι φοιτητές βρίσκονται εκτός πανεπιστημιούπολης. Μία τρίτη διαπίστωση που προκύπτει από το διάγραμμα αυτό είναι ότι, η ενέργεια που καταναλώνεται για τεχνητό φωτισμό είναι σταθερή για όλους τους μήνες και ισούται με το 10% της συνολικής ετήσιας κατανάλωσης ενέργειας. Εκ πρώτης όψεως το γεγονός αυτό δεν φαίνεται να είναι φυσιολογικό διότι η ηλιοφάνεια τους θερινούς μήνες είναι μεγαλύτερη από ότι τους χειμερινούς μήνες και επομένως η χρήση τεχνητού φωτισμού θα έπρεπε να είναι διαφορετική τις δύο αυτές περιόδους. Συνεπώς, απαιτείται αναβάθμιση του συστήματος τεχνητού φωτισμού, ώστε η ένταση του να ρυθμίζεται ανάλογα με το φυσικό φως. Ακολουθεί η ενεργειακή κατάταξη του κτιρίου σε ενεργειακή κατηγορία σύμφωνα με το SBEM-CY (Εικόνα 76). 88

105 Εικόνα 76: Πιστοποιητικό ενεργειακής απόδοσης κτιρίου Όπως παρατηρείται πιο πάνω (Εικόνα 76), η ενεργειακή κατάταξη του κτιρίου της κεντρικής βιβλιοθήκης του Τεχνολογικού Πανεπιστημίου Κύπρου είναι G κατηγορίας. Η ενεργειακή κατάταξη αυτή, φανερώνει πολύ χαμηλή ενεργειακή απόδοση του κτιρίου με ψηλά λειτουργικά κόστη. Κοντά στο οικονομικό κόστος υπάρχει και το περιβαλλοντικό με την έκκληση CO 2 για την παραγωγή της απαιτούμενης από το κτίριο ενέργειας. Η κατάσταση αυτή ήταν αναμενόμενο να προκύψει, γιατί όταν κτίστηκε το κτίριο δεν υπήρχε ανάγκη να ληφθούν πρόνοιες που απαιτούνται σήμερα, νοουμένου ότι δεν είχε προκύψει ενεργειακή κρίση. Επειδή η ενεργειακή κατάταξη του κτιρίου βρίσκεται στη χαμηλότερη κατηγορία, αυτό φανερώνει ότι απουσιάζουν βασικά στοιχεία που καθιστούν την ενεργειακή απόδοση ενός κτιρίου ικανοποιητική, όπως για παράδειγμα η θερμομόνωση της κατακόρυφης τοιχοποιίας και η χρήση διπλών υαλοπινάκων. 89

106 Από αυτή την κατάταξη προκύπτει ότι είναι ανάγκη να αναβαθμιστεί ενεργειακά το κτίριο με στόχο να μειωθούν τα λειτουργικά κόστη, να βελτιωθούν οι συνθήκες εσωκλιματικής άνεσης και το κτίριο να γίνει πιο φιλικό προς το περιβάλλον. Η ενεργειακή αναβάθμιση του κτιρίου όμως, έχει κάποια δυσκολία γιατί πρόκειται για ένα παλιό και ιστορικό κτίριο στην αρχιτεκτονική του οποίου πρέπει να επιδειχθεί απόλυτος σεβασμός. Συμπερασματικά, οι δυνατότητες αλλαγών κυρίως στις όψεις του κτιρίου είναι περιορισμένες για να καταστήσουν το κτίριο βιοκλιματικά ικανό. 90

107 8 ΒΙΟΚΛΙΜΑΤΙΚΗ ΜΕΛΕΤΗ ΚΤΙΡΙΟΥ 8.1 Βιοκλιματικός χάρτης κτιρίων Ένα ιδιαίτερα εύχρηστο εργαλείο για το βιοκλιματικό σχεδιασμό των κτιρίων, είναι ο βιοκλιματικός χάρτης. Ο βιοκλιματικός χάρτης έχει την ιδιότητα να αναλύει τα μετεωρολογικά δεδομένα που καταχωρούνται σε αυτόν και ακολούθως να προσδιορίζει τις κατάλληλες στρατηγικές που πρέπει να ακολουθήσει ο μελετητής και να εφαρμόσει στο κτίριο για ρύθμιση του κλίματος, σύμφωνα με τη βιοκλιματική αντίληψη. Με τη βοήθεια του βιοκλιματικού χάρτη, καθορίζονται τα όρια αποδοτικότητας της κάθε στρατηγικής για επίτευξη άνεσης. Αναλυτικότερα, υποδεικνύει τη στρατηγική εκείνη που πρέπει να υιοθετηθεί, όταν η μηνιαία θερμοκρασία του αέρα καθώς και η μέση μηνιαία ηλιακή ακτινοβολία (W/m 2 ) και η αντίστοιχη σχετική υγρασία που καταμετρήθηκαν, εμπίπτουν στα όρια της στρατηγικής αυτής (Σεργίδη, 2011b). Ακολουθούν στη γενικευμένη τους μορφή οι στρατηγικές σχεδιασμού ανάλογα με την εποχή του χρόνου και έπειτα αναλύονται σε επιμέρους τεχνικές. Οι στρατηγικές αυτές αποτελούν τις κατευθυντήριες γραμμές για την προσέγγιση συνθηκών άνεσης, έτσι όπως ορίζονται από το βιοκλιματικό χάρτη. Οι στρατηγικές για εξασφάλιση θερμικής άνεσης όταν οι εξωτερικές θερμοκρασίες πέφτουν κάτω από τη ζώνη άνεσης επικεντρώνονται στην ανάγκη για παροχή ηλιακών απολαβών και μείωση θερμικών απωλειών. Οι στρατηγικές αυτές έχουν ομαδοποιηθεί, (Lechner, 2001), και συνοψίζονται πιο κάτω: 1. Περιορισμός της ροής θερμότητας με αγωγιμότητα. Αποφυγή κατασκευής κτιρίων κατά μήκος βόρειων πλαγιών. Επιλογή συμπαγούς κατασκευής με ελάχιστο λόγο συνολικής εξωτερικής επιφάνειας προς τον όγκο του κτιρίου. Κατασκευή κτιρίων τα οποία να βρίσκονται σε άμεση επαφή με άλλα ή να είναι συγκεντρωμένα σε μικρές αποστάσεις για να ελαχιστοποιούνται οι εκτιθέμενες επιφάνειες. Αξιοποίηση της σταθερότητας της θερμοκρασίας του εδάφους στις υπόσκαφες κατασκευές. 91

108 Τοποθέτηση χώρων ανάσχεσης οι οποίοι έχουν περιορισμένες θερμοκρασιακές απαιτήσεις (αποθήκες, κλιμακοστάσια, ντουλάπες, κτλ) κατά μήκος του βόρειου τοίχου. Χώροι ανάσχεσης επιδιώκονται και κατά μήκος της δυτικής όψης. Διαχωρισμός εσωτερικού χώρου σε θερμικές ζώνες, ανάλογα με τη χρήση και την ανθρώπινη παρουσία κατά τη διάρκεια του 24ώρου. Ελαχιστοποίηση των επιφανειών των υαλοπινάκων σε όλες τις όψεις εκτός της νότιας. Χρήση διπλών ή τριπλών υαλόσεων με χαμηλό συντελεστή εκπομπής και κινητή μόνωση κουφωμάτων. Προσθήκη θερμομόνωσης η οποία να περιβάλλει το κέλυφος συνεχόμενα προς αποφυγή των θερμογέφυρων. 2. Περιορισμός της ροής θερμότητας με μεταφορά αέρα Αποφυγή οικοδόμησης κτιρίου σε υπήνεμες θέσεις. Χρήση ανεμοθραυστών με τη φύτευση των κατάλληλων δέντρων. Κατασκευή συμπαγών κτιρίων ώστε να ελαχιστοποιούνται οι εκτιθέμενες επιφάνειες στους ψυχρούς ανέμους Κατασκευή ομαλοποιημένων σχημάτων με στρογγυλεμές γωνίες για εκτροπή του ανέμου και ελαχιστοποίηση του λόγου επιφάνειας-όγκου. Επιδίωξη κτιριακών συμπλεγμάτων για αλληλοπροστασία από τον άνεμο. Χρήση κεκλιμένης στέγης ώστε να εκτρέπεται ο άνεμος πέραν του κτιρίου. Τοποθέτηση γκαράζ και άλλων ωφέλιμων χώρων σε δυσμενείς προσανατολισμούς όπως είναι ο βόρειος. Δημιουργία ηλιακών χώρων και θερμοκηπίων για να ανακόπτουν τους ανέμους. Ελαχιστοποίηση ανοιγμάτων που είναι εκτεθειμένα σε ψυχρούς ανέμους. Στεγάνωση αρμών κουφωμάτων για μείωση της διείσδυσης του αέρα. Χρήση δομικών υλικών τα οποία παρέχουν στεγανότητα και ανθεκτικότητα στις εξωτερικές καιρικές μεταβολές, ελαχιστοποιώντας τη διείσδυση αέρα. Διαμόρφωση εξωτερικής αυλής στην νότια πλευρά του κτιρίου. 3. Προώθηση- αξιοποίηση ηλιακών κερδών. Έλεγχος πρόσβασης της ηλιακής ακτινοβολίας σε σχέση με την τοπογραφική διαμόρφωση, τη βλάστηση, τα γεωμετρικά εμπόδια και τα γειτονικά κτίρια. 92

109 Αποφυγή δέντρων στη νότια πλευρά του κτιρίου. Φύτευση φυλλοβόλων δέντρων στη νοτιοανατολική και νοτιοδυτική πλευρά. Κατασκευή επιμηκών κτιρίων κατά των άξονα ανατολής-δύσης. Χρήση μεγάλων ανοιγμάτων στην νότια όψη του κτιρίου. Χρήση νότια προσανατολισμένων αρσερών αντί φεγγιτών. Διάταξη χώρων που απαιτούν υψηλότερα ποσά θερμότητας, στη νότια πλευρά του κτιρίου. Κατασκευή κτιρίων ανοιχτής κάτοψης ώστε να επιτρέπουν στην ηλιακή ακτινοβολία και στον αέρα που θερμαίνεται από αυτή, να εισχωρεί σε όλο το κτίριο. Αξιοποίηση της άμεσης ηλιακής ακτινοβολίας με την κατασκευή παθητικών συστημάτων όπως για παράδειγμα τοίχους-trombe, για αποτελεσματική παθητική θέρμανση. Αξιοποίηση θερμικής μάζας των εσωτερικών δομικών υλικών για συγκράτηση και αποθήκευση ηλιακής ακτινοβολίας. Επικάλυψη εξωτερικών επιφανειών που περιβάλουν το κτίριο, με "ψυχρά" υλικά, υψηλής ανακλαστικότητας, ώστε να ανακλούν την ακτινοβολία προς τα μέσα δια μέσου των ανοιγμάτων. Χρήση ηλιακών συλλεκτών για παραγωγή ζεστού νερού χρήσης και θέρμανση των εσωτερικών χώρων. Τοπιοτέχνηση εξωτερικών χώρων ώστε να προωθείται η είσοδος ηλιακής ακτινοβολίας στο κτίριο, ενώ ταυτόχρονα να προστατεύεται από τους επικρατούντες ανέμους. Οι στρατηγικές που εξασφαλίζουν την αποτελεσματική λειτουργία του κτιρίου για τις συνθήκες του καλοκαιριού διατυπώνονται ως εξής: 4. Περιορισμός θερμικού φορτίου με αγωγιμότητα και μεταφορά ζεστού αέρα στο εσωτερικό του κτιρίου και την ελαχιστοποίηση των ηλιακών απολαβών Αποφυγή κατασκευής κτιρίων σε ανατολικές και ιδιαίτερα σε δυτικές πλαγιές λόφων. Η τοποθέτηση κτιρίου σε βόρειες πλαγιές είναι η καταλληλότερη σε περίπτωση που δεν επιδιώκεται παθητική ηλιακή θέρμανση τη χειμερινή περίοδο, ενώ οι νότιες πλαγίες προτιμούνται όταν είναι επιθυμητός ο χειμερινός ηλιασμός. 93

110 Χρήση φυτών για σκίαση του κτιρίου. Τα αειθαλή δέντρα μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την προστασία της ανατολικής, δυτικής και βόρειας όψης του κτιρίου, ενώ τα φυλλοβόλα είναι καταλληλότερα για τη σκίαση της νοτιανατολικής και νοτιοδυτικής όψης καθώς και της στέγης του κτιρίου. Αποφυγή υλικών υψηλής ανακλαστικότητας για την επικάλυψη του εδάφους περιμετρικά του κτιρίου, με στόχο τον περιορισμό της ανακλαστικότητας, με εξαίρεση την περίπτωση όπου ο φυσικός φωτισμός αποτελεί βασική στρατηγική. Αξιοποίηση σκίασης από τα γειτονικά κτίρια. Αποφυγή ανακλώμενης ακτινοβολίας προερχόμενης από επιφάνειες παρακείμενων κτιρίων. Κατασκευή κτιρίων τα οποία να βρίσκονται σε άμεση επαφή με άλλα ή να είναι συγκεντρωμένα σε μικρές αποστάσεις για να ελαχιστοποιούνται οι εκτιθέμενες επιφάνειες στον ήλιο. Χρήση κατακόρυφων ελεύθερων τοίχων ή τοίχων που φέρουν πτερύγια για να παρέχουν σκίαση στους δυτικούς και ανατολικούς τοίχους. Αξιοποίηση σχήματος του κτιρίου για σκίαση των επιφανειών του (π.χ. μπαλκόνια, εξωτερικές αυλές). Αποφυγή ανατολικών και ιδιαίτερα δυτικών ανοιγμάτων όσο το δυνατόν περισσότερο. Ελαχιστοποίηση του αριθμού και του μεγέθους των ανατολικών και δυτικών ανοιγμάτων τα οποία απαιτείται να τοποθετηθούν. Τα δυτικά και ανατολικά ανοίγματα να προβάλλονται με τέτοιο τρόπο ώστε να "βλέπουν" προς νότια ή βόρεια κατεύθυνση. Επιλογή κατακόρυφων υαλώσεων. Οποιαδήποτε οριζόντια ανοίγματα ή ανοίγματα με κλίση (φεγγίτες), απαιτείται να σκιάζονται κατά τη διάρκεια της θερινής περιόδου. Χρήση εξωτερικών συστημάτων σκίασης για όλα τα ανοίγματα εκτός από τα νότια στην περίπτωση ψυχρών κλιμάτων. Παροχή σκίασης όχι μόνο των ανοιγμάτων αλλά και των ανατολικών και δυτικών τοίχων. Χρήση διπλής αεριζόμενης οροφής. 94

111 Χρήση σκιαζόμενων εξωτερικών χώρων, όπως για παράδειγμα υπόστεγα, για προστασία των νότιων, ανατολικών και ιδιαίτερα των δυτικών όψεων. Επιλογή διάτρητων συστημάτων σκίασης αντί των συμπαγών, ώστε να μην παγιδεύεται ζεστός αέρας κοντά στα παράθυρα. Χρήση αναρριχόμενων φυτών σε οριζόντιες πέργολες, τύπου κληματαριές, για παροχή σκίασης. Χρήση κινητών σκιάστρων τα οποία μετακινούνται επιτρέποντας τον χειμερινό ηλιασμό. Κατασκευή επιφανειών υψηλής ανακλαστικότητας. Η οροφή και η δυτική όψη χρήζουν ιδιαίτερης προσοχής. Τοποθέτηση εσωτερικών σκιάστρων σε περίπτωση που δεν είναι δυνατή η εξωτερική σκίαση ή δεν είναι επαρκής. Διαμόρφωση εξωτερικών αυλών στη βόρεια όψη του κτιρίου για δημιουργία κατάλληλου μικροκλίματος κατά την θερινή περίοδο. Χρήση υλικών μεγάλης θερμοχωρητικότητας για να επιτυγχάνεται χρονική καθυστέρηση της μεταφοράς θερμότητας στον εσωτερικό χώρο μέσα από τα συμπαγή στοιχεία. 5. Προώθηση φυσικού αερισμού Προώθηση νυχτερινού φυσικού δροσισμού και δημιουργία συνθηκών άνεσης για την επόμενη μέρα. Προώθηση φυσικού δροσισμού με την αξιοποίηση του μηχανισμού μεταφοράς θερμότητας μεταξύ του δέρματος και του αέρα που έρχεται σε επαφή με αυτό. Επιλογή της κατάλληλης τοποθέτησης του κτιρίου στο οικόπεδο και του ορθού προσανατολισμού του, για αξιοποίηση των επικρατούντων δροσερών ανέμων. Κατάλληλη τοπιοτέχνηση εξωτερικού περιβάλλοντος, ώστε να κατευθύνονται και να διοχετεύονται οι δροσεροί άνεμοι στο εσωτερικό του κτιρίου. Διατήρηση κατάλληλων αποστάσεων με γειτονικά κτίρια για παροχή των επιθυμητών επιπέδων αερισμού. Ανύψωση των κύριων εσωτερικών χώρων ως αποτέλεσμα της αύξησης της ταχύτητας του ανέμου σε συνάρτηση με το ύψος από την επιφάνεια του εδάφους. 95

112 Χρήση ψηλοτάβανων χώρων, διώροφων κατασκευών και ανοιχτών κλιμακοστάσιων για προώθηση του μηχανισμού ανύψωσης θερμού αέρα και αξιοποίησης του φαινομένου διαστρωμάτωσης. Προώθηση διαμπερούς αερισμού με τη χρήση μεγάλων ανοιγμάτων σε αντίθετες όψεις. Χρήση τοίχων με πτερύγια ώστε να εκτρέπουν τον αέρα εντός των ανοιγμάτων. Συνδυασμός χαμηλών και ψηλών ανοιγμάτων για εκμετάλλευση του φαινομένου διαφοράς πίεσης. Χρήση ανοιγμάτων οροφής για αερισμό της στέγης αλλά και ολόκληρου του κτιρίου. Χρήση εξωτερικών μπαλκονιών για ενίσχυση της μείωσης της θερμοκρασίας στους εξωτερικούς χώρους και ταυτόχρονα για προστασία των ανοιγμάτων από την ηλιακή ακτινοβολία. Χρήση διπλής αεριζόμενης οροφής. Χρήση ενεργειακά αποδοτικών υαλοπινάκων τα οποία να επιτρέπουν τον αερισμό το καλοκαίρι ενώ την ίδια στιγμή θα εμποδίζουν τη διείσδυση ψυχρού αέρα το χειμώνα. Κατασκευή κτιρίων ανοιχτής κάτοψης για διευκόλυνση της κίνησης του αέρα. Οι διαχωριστικοί τοίχοι πρέπει να αποφεύγονται. Χρήση συστημάτων ηλιακής καμινάδας, ενισχύοντας το φαινόμενο φυσικού ελκυσμού. Χρήση κινητών σχαρών ενσωματωμένων σε τοίχους που βρίσκονται σε επαφή με εξωτερικές αυλές, για μεγιστοποίηση του αερισμού. Χρήση αραιής φύτευσης. Περιορισμός δέντρων, θάμνων και άλλων ειδών χαμηλής βλάστησης ώστε να επιτρέπεται η ανανέωση του αέρα και να απομακρύνεται η υγρασία. 6. Αξιοποίηση θερμικής μάζας για μείωση των διακυμάνσεων της εσωτερικής θερμοκρασίας Χρήση νυχτερινού αερισμού με προσαγωγή εξωτερικού αέρα με τη μέθοδο του φυσικού αερισμού για την απορρόφηση θερμότητας από τη θερμική μάζα η οποία έχει συγκρατήσει μέρος θερμικών κερδών κατά τη διάρκεια της ημέρας. 96

113 Χρήση δομικών υλικών υψηλής θερμικής μάζας με μεγάλο συντελεστή θερμοχωρητικότητας. Εφαρμογή εξωτερικής θερμομόνωσης. Σε περίπτωση κατασκευής εξωτερικής τοιχοποιίας με δομικά υλικά μεγάλης θερμοχωρητικότητας, η θερμομόνωση τοποθετείται ενδιάμεσα της τοιχοποιίας. Προστασία του εσωτερικού χώρου από τις υψηλότερες εξωτερικές θερμοκρασίες, διατηρώντας κλειστά τα παράθυρα. Εισαγωγή εξωτερικού αέρα χαμηλότερης θερμοκρασίας κατά τη διάρκεια της νύχτας, από τα ανοίγματα. Υιοθέτηση των στρατηγικών που αναπτύχθηκαν στο σημείο ΙΙ για μεγιστοποίηση της νυχτερινής ψύξης της θερμικής μάζας του κτιρίου. Χρήση χώματος-εδάφους για καλύτερα θερμικά αποτελέσματα, λόγω μεγάλης θερμικής αδράνειας. Εφαρμογή μηχανισμών ψύξης μέσω της εκπομπής υπέρυθρης ακτινοβολίας και εξάτμισης για μείωση της θερμοκρασίας των δομικών στοιχείων υψηλής θερμοχωρητικότητας, κατά τη διάρκεια της νύχτας. Χρήση τοίχων νερού, ως υλικό μεγάλης θερμοχωρητικότητας. Αξιοποίηση της σταθερής θερμοκρασίας του εδάφους εισάγοντας δροσερό αέρα μέσω υπεδαφών αγωγών ή με τη χρήση αντλίας θερμότητας εδάφουςαέρα. 7. Αποκλεισμός θερμικών απολαβών από εξωτερικές πηγές Επιλογή συμπαγούς κατασκευής για μείωση του λόγου εξωτερικής επιφάνειας - όγκου του κτιρίου. Κατασκευή κτιρίων τα οποία να βρίσκονται σε άμεση επαφή με άλλα, για να ελαχιστοποιούνται οι εκτιθέμενες επιφάνειες. Χρήση βλάστησης και δομικών στοιχείων σκίασης για διατήρηση του εξωτερικού αέρα, περιμετρικά του κτιρίου, σε χαμηλές θερμοκρασίες και για αποτροπή διέλευσης ηλιακής ακτινοβολίας δια μέσου των ανοιγμάτων. Χρήση υπόσκαφων κατασκευών. Προσθήκη ενισχυμένης θερμομόνωσης στο κέλυφος του κτιρίου. Χρήση εσωτερικών ή εξωτερικών περσίδων, σε συνδυασμό με διπλούς υαλοπίνακες. 97

114 Διαχωρισμός θερμικών ζωνών, ώστε ορισμένοι χώροι να ψύχονται μόνο όταν είναι απαραίτητο. Χρήση ψυχρών δομικών υλικών στις στέγες και την τοιχοποιία για ενίσχυση της ανάκλασης της ηλιακής ακτινοβολίας. 8. Προώθηση φυσικής ψύξης μέσω της εξάτμισης Τοποθέτηση τεχνιτών λιμνών εντός του κτιρίου, σε εξωτερικές αυλές ή ως προς την κυρίαρχη φορά του ανέμου. Αξιοποίηση του φαινομένου της εξατμισοδιαπνοής για ψύχρανση του ανέμου καθώς περνά επάνω και μέσα από φυλλώματα δέντρων. Ράντισμα επιφανειών για εξασθένηση της θερμότητας. Διέλευση αέρα πάνω από βρεγμένη επιφάνεια ή διαμέσο κουρτινών νερού. Εγκατάσταση δεξαμενής νερού στην οροφή ή άλλων συστημάτων έμμεσης ψύξης με εξάτμιση. Στη συνέχεια ακολουθεί η βιοκλιματική ανάλυση για την πόλη της Λεμεσού και καθορίζονται οι κατάλληλες στρατηγικές οι οποίες θα αποτελέσουν τον προκαταρκτικό σχεδιαστικό οδηγό για την εργασία αυτή Σύντομη περιγραφή βιοκλιματικών χαρτών κτιρίων Ο βιοκλιματικός χάρτης θεωρείται βασική αναφορά για τη μελέτη των αρχών του βιοκλιματικού σχεδιασμού κτιρίων (Κολοκοτρώνη, 1991). Το πλεονέκτημα του βιοκλιματικού χάρτη είναι ότι κάθε ζώνη του, αναφέρεται σε συγκεκριμένους τρόπους κατασκευής του κτιρίου για παροχή εσωτερικής θερμικής άνεσης. Παρόλο που τα παθητικά συστήματα για το θερμικό έλεγχο του εσωτερικού περιβάλλοντος είναι γνωστά στη διεθνή βιβλιογραφία, εντούτοις η εφαρμογή τους είναι δύσκολη σε κλίματα σαν της Κύπρου. Ο λόγος είναι γιατί χρειάζεται να χρησιμοποιηθεί συνδυασμός παθητικών συστημάτων, ώστε η κατασκευή να είναι κατάλληλη για την υπερθερμαινόμενη και την υποθερμαινόμενη εποχή του χρόνου. Ο βιοκλιματικός χάρτης μπορεί να βοηθήσει αποτελεσματικά σε μια τέτοια επιλογή, γιατί είναι μία μέθοδος που προσφέρει λύσεις για ένα αρκετά μεγάλο εύρος κλιματικών δεδομένων (Κολοκοτρώνη, 1991). Γενικά, ο βιοκλιματικός χάρτης κτιρίων υποδεικνύει τρόπους ελέγχου των εσωκλιματικών συνθηκών. Κατ επέκταση ο χάρτης δείχνει ότι όποτε η εξωτερική θερμοκρασία και υγρασία εμπίπτουν στα όρια που προσδιορίζουν μία στρατηγική, το κτίριο εσωτερικά θα μένει θερμικά άνετο αν υιοθετηθεί αποδοτικά εκείνη η στρατηγική. 98

115 Σε γενικές γραμμές η ερμηνεία των τιμών που αναγράφονται στο βιοκλιματικό χάρτη έχει ως εξής (Εικόνα 77): 1. Το εμβαδόν του τραπεζοειδούς καθορίζει τη ζώνη άνεσης. 2. Εάν ο συνδυασμός θερμοκρασίας και υγρασίας εμπίπτει πάνω από τη γραμμή σκιασμού τότε απαιτείται σκιασμός. 3. Εάν ο συνδυασμός θερμοκρασίας και υγρασίας εμπίπτει κάτω από τη γραμμή ανέμου τότε εξυπακούεται η αποφυγή ανέμου. Εικόνα 77: Επεξήγηση βιοκλιματικού χάρτη (Σεργίδη, 2011b) Από την ανάλυση του βιοκλιματικού χάρτη προκύπτει ένα ευρύ φάσμα στρατηγικών που η εφαρμογή τους, ανάλογα με τις κλιματικές συνθήκες εξασφαλίζει άνεση στο εσώκλιμα. Συγκεκριμένα, οι στρατηγικές δροσισμού που μπορούν να υιοθετηθούν για την αποκατάσταση άνεσης όπου οι αντίστοιχες τιμές θερμοκρασίας και υγρασίας εμπίπτουν πάνω από την περίμετρο της ζώνης άνεσης, αντιπροσωπεύονται από τέσσερεις ζώνες (Σεργίδη, 2011b) που υπερ-διπλώνονται (Εικόνα 78) : 1. Φυσικό εξαερισμό που μπορεί απλά να επιτευχθεί με μεταφορά αέρα. 99

116 2. Θερμική μάζα που χαρακτηρίζεται από την ιδιότητα των υλικών του κτιρίου να συγκρατούν θερμότητα κατά τη διάρκεια της ημέρας και να εκπέμπουν με ακτινοβολία τη νύχτα δροσίζοντας έτσι τη μάζα του κτιρίου. 3. Θερμική μάζα σε συνδυασμό με εξαερισμό τη νύχτα που επιφέρει δροσισμό λόγω των χαμηλών θερμοκρασιών. 4. Φυσική ψύξη με εξάτμιση του νερού που προκαλεί πτώση της θερμοκρασίας, προσεγγίζοντας έτσι τις συνθήκες άνεσης. Εικόνα 78: Ποιοτικός βιοκλιματικός χάρτης (Σεργίδη, 2011b) Από την άλλη, οι στρατηγικές για εξασφάλιση θερμότητας στο κτίριο καθορίζονται με τρεις ζώνες που βρίσκονται κάτω από το περίγραμμα της ζώνης άνεσης και είναι οι εξής (Σεργίδη, 2011b) ( Εικόνα 78): 1. Περιορισμός των θερμικών απωλειών που εξαρτάται από την αγωγιμότητα και συνεπώς τη θερμομόνωση του κτιρίου, την εναλλαγή του αέρα και τις γυάλινες επιφάνειες. 2. Παθητικά συστήματα θερμότητας που επιτυγχάνονται με ηλιακές απολαβές και εξαρτάται από το σχεδιασμό του κτιρίου και τα επίπεδα ακτινοβολίας της περιοχής. 100

117 3. Θέρμανση που παρέχεται με μηχανικά μέσα. Εικόνα 79: Ποσοτικός βιοκλιματικός χάρτης (Σεργίδη, 2011b) Στον πιο πάνω βιοκλιματικό χάρτη (Εικόνα 79), οι οριζόντιες γραμμές κάτω από τη γραμμή σκιασμού δείχνουν τις αυξήσεις της ηλιακής ακτινοβολίας που προσπίπτει σε οριζόντια επιφάνεια και μπορεί να αντισταθμίσει τις αντίστοιχες χαμηλές θερμοκρασίες αέρα. Οι διακεκομμένες γραμμές αριστερά, πάνω από τη ζώνη άνεσης, δείχνουν το ποσοστό εξάτμισης σε γραμμάρια που απαιτούνται ανά χιλιόγραμμα αέρα (g/kg), για να προσφέρει το δροσισμό που απαιτείται για συνθήκες άνεσης. Οι γραμμές στα δεξιά πάνω από τη ζώνη άνεσης δείχνουν την ταχύτητα του αέρα για την παραγωγή επίδρασης δροσισμού αναγκαία για την επαναφορά άνεσης Κατασκευή βιοκλιματικού χάρτη κτιρίων για την πόλη της Λεμεσού Για την σχεδίαση του βιοκλιματικού χάρτη της περιοχής, απαραίτητα στοιχεία αποτελούν η μηνιαία (ή ανά ώρα) μέγιστη και ελάχιστη θερμοκρασία του αέρα και οι αντίστοιχες τιμές της σχετικής υγρασίας. Τα μετεωρολογικά δεδομένα που χρησιμοποιήθηκαν για την κατασκευή του βιοκλιματικού χάρτη της περιοχής, βρίσκονται στο κεφάλαιο Συγκεκριμένα, σχεδιάστηκε το διάγραμμα Τ=f (RH %) για κάθε μήνα, χρησιμοποιώντας τα ζεύγη τιμών: μηνιαία μέγιστη θερμοκρασία αέρα-μηνιαία ελάχιστη σχετική υγρασία και μηνιαία ελάχιστη θερμοκρασία αέρα-μηνιαία μέγιστη σχετική υγρασία. Οι γραμμές που 101

118 δημιουργούνται, αντιστοιχούν σε ένα από τους μήνες του έτους και αντιπροσωπεύει τις εξωτερικές συνθήκες. Στη συνέχεια ακολουθούν τα αποτελέσματα από την ανάλυση των βιοκλιματικών χαρτών. Εικόνα 80: Κατασκευή ποσοτικού βιοκλιματικού χάρτης κτιρίου Υπόμνημα Ιανουάριος Φεβρουάριος Μάρτιος Απρίλιος Μάιος Ιούνιος Ιούλιος Αύγουστος Σεπτέμβριος Οκτώβριος Οκτώβριος Νοέμβριος Οκτώβριος Δεκέμβριο ς Οκτώβριος 102

119 Εικόνα 81: Καρασκευή ποιοτικού βιοκλιματικού χάρτη κτιρίου Σύμφωνα με τα αποτελέσματα που προέκυψαν από τους βιοκλιματικούς χάρτες (Εικόνες 80, 81), η δημιουργία συνθηκών άνεσης τους μήνες Δεκέμβριο, Ιανουάριο, Φεβρουάριο και Μάρτιο εξαρτάται απόλυτα από την αύξηση των ηλιακών απολαβών και την αποτροπή θερμικών απωλειών. Ιδιαίτερα τον Ιανουάριο και Φεβρουάριο, τα επίπεδα έντασης της ηλιακής ακτινοβολίας που απαιτούνται είναι ιδιαίτερα υψηλά φτάνοντας το ποσό των 530 W/m 2 το μήνα Φλεβάρη. Το γεγονός ότι από τον Απρίλη έως και τον Νοέμβριο απαιτείται σκίαση, είναι αποτέλεσμα των ψηλών επιπέδων ηλιοφάνειας που συναντά κανείς σε γεωγραφικά πλάτη όπως και της Κύπρου. Όπως παρατηρείται από τους κλιματικούς χάρτες, για τους μήνες Απρίλιο και Νοέμβριο η σκίαση αποτελεί ένα μικρό ποσοστό των αναγκών για επίτευξη επιθυμητού εσωκλίματος, σε σχέση με τις ανάγκες που προκύπτουν για ηλιασμό και περιορισμό θερμικών απωλειών καθ όλη τη διάρκεια των μηνών αυτών. Επιπλέον, επειδή στην Κύπρο τα καλοκαίρια είναι μεγάλα και ο Νοέμβριος είναι ένας μήνας μετάβασης από την εποχή του καλοκαιριού στην εποχή του χειμώνα, η θερμοκρασία εξακολουθεί να παραμένει σχετικά ψηλή το μήνα 103

120 αυτό. Για το λόγο αυτό η ένταση της ηλιακής ακτινοβολίας που χρειάζεται για θέρμανση του κτιρίου με φυσικό τρόπο, είναι μικρότερη από ότι αυτή του Απρίλη. Ακόμη, στις αρχές του μήνα Νοέμβρη και στα τέλη του Απρίλη, συναντώνται συνθήκες άνεσης χωρίς οποιαδήποτε παρέμβαση. Όπως ορίζεται από τους βιοκλιματικούς χάρτες, από τους μήνες Μάιο μέχρι Οκτώβριο, είναι απαραίτητη η σκίαση. Μέχρι το μήνα Ιούνιο, οι βιοκλιματικοί χάρτες υποδεικνύουν την ανάγκη πολύ μικρών ποσοστών ηλιακών απολαβών κυρίως στις αρχές του μήνα. Το Μάιο οι απαιτήσεις για παθητική θέρμανση είναι μεγαλύτερες από ότι το Σεπτέμβριο για τον ίδιο λόγο που αναφέρθηκε και πριν για το Νοέμβριο. Επιπρόσθετα, για μία πολύ μεγάλη περίοδο των δύο αυτών μηνών επικρατούν συνθήκες άνεσης χωρίς την απαίτηση μετατροπής των επικρατούντων συνθηκών. Προς τα μέσα του Μαΐου και σχεδόν για όλη τη διάρκεια του Σεπτεμβρίου, η σκίαση δεν επαρκεί για να εξασφαλίσει τις επιθυμητές εσωτερικές συνθήκες, οπόταν προκύπτουν απαιτήσεις για φυσικό δροσισμό μέσω της εξάτμισης, του φυσικού αερισμού, του νυχτερινού αερισμού και της εκπομπής μεγάλου μήκους ακτινοβολίας από επιφάνειες ενισχυμένης θερμικής μάζας. Οι απαιτήσεις αυτές είναι μεγαλύτερες για το μήνα Σεπτέμβριο. Αναφορικά με τους θερινούς μήνες Ιούνιο, Ιούλιο και Αύγουστο, αυτοί παρουσιάζουν παρόμοια χαρακτηριστικά μεταξύ τους ως προς τις υψηλές απαιτήσεις σε σκιασμό, φυσικό αερισμό, δροσισμό με την αξιοποίηση της θερμικής μάζας των δομικών υλικών, νυχτερινό αερισμό και μεγάλου μήκους ακτινοβολίας από επιφάνειες ενισχυμένης θερμικής μάζας για ψύξη του χώρου. Οι ανάγκες δροσισμού μέσω της εξάτμισης είναι μικρότερης κλίμακας. Η κυριότερη απαίτηση για εξασφάλιση των επιθυμητών συνθηκών άνεσης είναι η σκίαση. Οι απαιτήσεις αυτές σταδιακά αυξάνουν από μήνα σε μήνα και μεγιστοποιούνται τον Αύγουστο. 8.2 Στρατηγικές βιοκλιματικής ανακαίνισης του κτιρίου της βιβλιοθήκης Τα αποτελέσματα που προέκυψαν από τη βιοκλιματική ανάλυση από τους βιοκλιματικούς χάρτες, οδηγούν στην υιοθέτηση ορισμένων στρατηγικών για την αποκατάσταση άνεσης κατά τους διάφορους μήνες του έτους. Η Κύπρος έχει μεσογειακό κλίμα, δηλαδή ήπιους και βροχερούς χειμώνες, σχετικά θερμά και ξηρά καλοκαίρια και μεγάλη ηλιοφάνεια όλο σχεδόν το χρόνο. Οι εποχές δεν τηρούν 104

121 απόλυτα στη διαδοχή τους την τρίμηνη διάρκειά τους, ούτε και τα ιδιαίτερά τους χαρακτηριστικά. Το έτος μπορεί να χωριστεί κυρίως σε δύο εποχές: τη ψυχρή και βροχερή χειμερινή περίοδο που διαρκεί από τα μέσα του Οκτωβρίου και μέχρι το τέλος Μαρτίου και τη θερμή και άνομβρη εποχή που διαρκεί από τον Απρίλιο έως τον Οκτώβριο. Η διάρκεια της άνοιξης φτάνει μέχρι τα μέσα Μαΐου περίπου, γιατί από τότε αυξάνει η θερμοκρασία. Το καλοκαίρι αρχίζει από τα μέσα Μαΐου και πολλές φορές καλύπτει και το Σεπτέμβριο. Παρατηρείται χρονικός περιορισμός της άνοιξης και του φθινοπώρου και χρονική διεύρυνση του καλοκαιριού και του χειμώνα. Για το λόγο αυτό είναι εξίσου σημαντικές και οι στρατηγικές που αφορούν τη χειμερινή περίοδο και οι στρατηγικές για τη θερινή περίοδο. Οι προκύπτουσες από τη βιοκλιματική ανάλυση στρατηγικές για το σχεδιασμό των κτιρίων στη Λεμεσό, παρουσιάζονται πιο κάτω. Κατά την χειμερινή περίοδο έως και τις κρύες ημέρες του Απρίλη, το κτίριο θα πρέπει να λειτουργεί ως φυσικός συλλέκτης, ως παγίδα και ως αποθήκη θερμότητας (Κεφ. 8.1), ενώ συγχρόνως θα πρέπει να προφυλάσσεται ο εσωτερικός χώρος από τους ψυχρούς χειμερινούς ανέμους (Κεφ. 8.1). Αυτό μπορεί να επιτευχθεί για παράδειγμα με την αξιοποίηση της άμεσης ηλιακής ακτινοβολίας για αποτελεσματική παθητική θέρμανση μέσω μεγάλων ανοιγμάτων στην νότια όψη του κτιρίου, με προσθήκη θερμομόνωσης σε συνδυασμό με τη θερμική μάζα των δομικών υλικών για συγκράτηση και αποθήκευση ηλιακής ακτινοβολίας, με τοποθέτηση χώρων ανάσχεσης οι οποίοι έχουν περιορισμένες θερμοκρασιακές απαιτήσεις (αποθήκες, κλιμακοστάσια, ντουλάπες, κτλ) κατά μήκος του βόρειου τοίχου, κ.α.. Όσον αφορά τη θερινή περίοδο η υιοθέτηση στρατηγικών ηλιοπροστασίας (Κεφ. 8.1) των επιφανειών του κτιρίου είναι αναγκαία από νωρίς τον Απρίλη μέχρι τις ζεστές μέρες του Νοεμβρίου. Ιδιαίτερα σημαντικός είναι ο φυσικός αερισμός (Κεφ. 8.1) κυρίως από τον Ιούνιο έως τις πολύ θερμές μέρες του Σεπτεμβρίου. Η μεγάλη θερμική μάζα συνδυασμένη με φυσικό εξαερισμό νύχτας και δροσισμό με ακτινοβολία και εξάτμιση, είναι αρκετά μέσα για να παρέχουν συνθήκες άνεσης κατά τη διάρκεια των θερμών μηνών (Κεφ. 8.1). Συγκεκριμένες στρατηγικές με βάση τις οποίες θα μπορούσαν να πραγματοποιηθούν τα πιο πάνω είναι για παράδειγμα η αξιοποίηση του φαινομένου της εξατμισοδιαπνοής για ψύχρανση του ανέμου καθώς περνά επάνω και μέσα από φυλλώματα δέντρων, η χρήση νυχτερινού αερισμού με προσαγωγή εξωτερικού αέρα για την απορρόφηση θερμότητας από τη θερμική μάζα η οποία έχει συγκρατήσει μέρος θερμικών κερδών κατά τη διάρκεια 105

122 της ημέρας, η χρήση συστημάτων ηλιακής καμινάδας, ενισχύοντας το φαινόμενο φυσικού ελκυσμού, κ.α.. 106

123 9. ΒΙΟΚΛΙΜΑΤΙΚΗ ΑΝΑΚΑΙΝΙΣΗ ΚΤΙΡΙΟΥ- ΕΙΣΗΓΗΣΕΙΣ 9. 1 Χωροθέτηση του κτιρίου στο οικόπεδο Η τοποθέτηση του κτιρίου της βιβλιοθήκης στο οικόπεδο, διασφαλίζει νότιο προσανατολισμό της μεγαλύτερης όψης του, επιτρέποντας με τον τρόπο αυτό τις μέγιστες ηλιακές απολαβές το χειμώνα. Επομένως, όσον αφορά τη χωροθέτηση του κτιρίου αυτή προσαρμόζεται πλήρως με τις επιτάξεις του βιοκλιματικού σχεδιασμό. Η παρατήρηση αυτή διαπιστώνεται από την κάτοψη στο αρχιτεκτονικό σχέδιο του κτιρίου της βιβλιοθήκης (Εικόνα 82). Εικόνα 82: Αρχιτεκτoνικό σχέδιο κτιρίου Για περαιτέρω έλεγχο του ηλιασμού καθ όλη τη διάρκεια του έτους εκπονήθηκε μελέτη με τον ηλιακό χάρτη, λαμβάνοντας υπόψη τα φυσικά και ανθρωπογενή εμπόδια Ανάλυση ηλιακού χάρτη Για τον προσδιορισμό του ηλιασμού ενός κτιρίου ή ενός οικοπέδου υιοθετείται η παραδοχή των φαινόμενων τροχιών του ήλιου (Χρονάκη, 2003). Η παραδοχή αυτή διευκολύνει στη γεωμετρική απεικόνιση των φαινόμενων τροχιών του ήλιου, οι οποίες ακολουθούν μια συνεχή σπείρα (Εικόνα 83). Οι φαινόμενες τροχιές του ήλιου ταυτίζονται 107

124 ανά δύο μήνες εκτός του Δεκεμβρίου και του Ιουνίου. Ο μήνας Δεκέμβριος έχει τη χαμηλότερη τροχιά, ενώ ο Ιούνιος την υψηλότερη. Για να συσχετιστούν οι φαινόμενες τροχιές του ήλιου με τα γεωμετρικά χαρακτηριστικά των κτιρίων, κατά το σχεδιασμό τους, πρέπει να είναι γνωστή η θέση του ήλιου στον ουρανό και στον ορίζοντα αντίστοιχα. Εικόνα 83: Φαινόμενες τροχιές ήλιου Ηλιακοί χάρτες ονομάζονται τα διαγράμματα, τα οποία απεικονίζουν τις φαινόμενες τροχιές του ήλιου στο επίπεδο ορθής προβολής για συγκεκριμένο γεωγραφικό πλάτος (Χρονάκη, 2003). Με τα διαγράμματα αυτά προσδιορίζεται η θέση -ύψος και αζιμούθιοτου ήλιου για κάθε μήνα-συνήθως την 21η του μήνα- για όλες τις ώρες της ημέρας. Έχουν δημιουργηθεί ηλιακοί χάρτες για όλα τα γεωγραφικά πλάτη. Για την Κύπρο ισχύει ο ηλιακός χάρτης των 36 Β.Γ.Π. Σε κάθε ηλιακό χάρτη απεικονίζονται επτά (7) φαινόμενες τροχιές του ήλιου, εκ των οποίων αυτή του Δεκεμβρίου έχει τη χαμηλότερη τροχιά (την 21η Δεκεμβρίου παρατηρείται το χειμερινό ηλιοστάσιο), ενώ του Ιουνίου έχει τη μεγαλύτερη (την 21η Ιουνίου παρατηρείται το θερινό ηλιοστάσιο) (Εικόνα 84). Οι υπόλοιπες φαινόμενες τροχιές ανήκουν σε δύο μήνες (Ιανουάριος και Νοέμβριος έχουν την ίδια φαινόμενη τροχιά, αντίστοιχα Φεβρουάριος και Οκτώβριος, Απρίλιος και Αύγουστος, Μάιος και Ιούλιος). Την 21η Μαρτίου και Σεπτεμβρίου παρατηρείται η ισημερία, εαρινή και φθινοπωρινή, αντίστοιχα. Η εκάστοτε θέση του ήλιου ορίζεται από τη γωνία αζιμουθίου και τη γωνία ύψους. Στην κάτω οριζόντια ευθεία του ηλιακού χάρτη καταγράφονται οι γωνίες αζιμουθίου ως προς τον ηλιακό νότο, που βρίσκεται στο κέντρο, με γωνία 0. Αριστερά του νότου, στη γωνία των 90 ορίζεται η ανατολή και δεξιά, πάλι στη γωνία των 90, ορίζεται η δύση. Η κάθετη ευθεία (τεταγμένη) προσδιορίζει τις γωνίες ύψους του 108

125 ήλιου, για όλες τις ώρες της ημέρας και για όλους τους μήνες. Οι διακεκομμένες καμπύλες προσδιορίζουν τις ηλιακές ώρες, από την ανατολή μέχρι τη δύση. Στην προκειμένη περίπτωση η γωνία αζιμούθιου των εμποδίων προσδιορίστηκε από την απόκλιση που έχουν σε σχέση με τον ηλιακό νότο. Εικόνα 84: Ηλιακός χάρτης (36 Β.Γ.Π) (Σεργίδη, 2011c) Αρχικά, αφού έγιναν επιτόπιες επισκέψεις στην περιοχή γύρω από το κτίριο της βιβλιοθήκης αλλά και μελετώντας το τοπογραφικό σχέδιο της περιοχής, διαπιστώθηκε ότι τα βασικά στοιχεία που περιβάλουν το κτίριο είναι διάφορα άλλα κτίρια και κάποια δέντρα. Ο λόγος για τον οποίο κρίθηκε σκόπιμο να γίνει ανάλυση ηλιακού χάρτη για το υπό εξέταση κτίριο, ήταν για να διαπιστωθεί κατά πόσο τα διάφορα στοιχεία που το περιβάλλουν επιδρούν αρνητικά ή θετικά, ώστε ανάλογα,αν είναι εφικτό, να ληφθούν κατάλληλα μέτρα που να μετριάζουν αυτή την επίδραση ή να την αξιοποιούν περιορίζοντας την εφαρμογή επιπρόσθετων μέτρων π.χ. για σκίαση. Από την ανάλυση του ηλιακού χάρτη (Εικόνα 85), προέκυψαν κάποια συμπεράσματα σχετικά με τις περιοχές του κτιρίου που σκιάζονται από τα γειτονικά εμπόδια. 109

126 Εικόνα 85: Μάσκα σκίασης κτιρίου Η νότια όψη του κτιρίου σκιάζεται ανά διαστήματα, από το Σεπτέμβρη έως το Δεκέμβρη και από το Γενάρη έως το Μάρτη. Συγκεκριμένα, το Μάρτη και το Σεπτέμβρη το κτίριο σκιάζεται νοτιοανατολικά για ένα πολύ μικρό χρονικό διάστημα το πρωί (6:00-6:30) και νοτιοδυτικά περίπου μία ώρα κατά τις απογευματινές ώρες (17:15-18:00). Τους μήνες Φεβρουάριο και Οκτώβριο το κτίριο σκιάζεται νοτιοανατολικά για περίπου μία ώρα το πρωί (6:20-7:30) και νοτιοδυτικά το απόγευμα για χρονικό διάστημα που ξεπερνά τις τέσσερεις ώρες (13:15-17:45). Για τους μήνες Ιανουάριο και Νοέμβριο η σκίαση που προκαλείται νοτιοανατολικά του κτιρίου διαρκεί περίπου μιάμιση, ενώ το απόγευμα στα νοτιοδυτικά η σκίαση διαρκεί περίπου τέσσερεις ώρες (12:45-17:00). Το Δεκέμβριο τις πρωινές ώρες το κτίριο σκιάζεται νοτιοανατολικά για δύο ώρες περίπου (7:15-9:00), ενώ το απόγευμα η σκίαση νοτιοδυτικά του κτιρίου διαρκεί τεσσερισήμισι ώρες (12:15-4:45). Σχετικά με την ανατολική και δυτική όψη του κτιρίου αυτές επιδέχονται σκίαση από τα διάφορα εμπόδια που το περιβάλλουν, μόνο κατά τους μήνες Απρίλιο-Αύγουστο, για ορισμένες περιόδους της ημέρας. Η ανατολική όψη δεν σκιάζεται καθόλου κατά τη διάρκεια του μήνα Ιουνίου, ενώ αντίθετα η δυτική όψη σκιάζεται για μία ώρα περίπου (18:30-19:15). Τους μήνες Μάιο και Ιούλιο η σκίαση που δημιουργείται στην ανατολική όψη είναι ανεπαίσθητη (5:15-5:30), αλλά όσον αφορά την δυτική όψη αυτή σκιάζεται για 110

127 σχεδόν μία ώρα το απόγευμα (18:15-19:00). Κατά τη διάρκεια των μηνών Απριλίου και Αυγούστου η ανατολική όψη σκιάζεται για μία ώρα το πρωί (5:15-6:15) και η δυτική όψη σκιάζεται για μία ώρα το απόγευμα (5:45-6:45). Μία γενική εικόνα που δημιουργείται από τη μελέτη του βιοκλιματικού χάρτη είναι ότι η επίδραση των γειτονικών στοιχείων του κτιρίου της βιβλιοθήκης περιορίζεται κυρίως κατά τη χειμερινή περίοδο γεγονός που προκαλεί προβλήματα αφού αποκόπτεται η ηλιακή ακτινοβολία που είναι αναγκαία για την παθητική θέρμανση του κτιρίου. Κυρίως, σκιάζεται η νοτιοδυτική πλευρά του κτιρίου το χειμώνα αλλά όπως παρατηρήθηκε και τους φθινοπωρινούς μήνες. Αντίθετα κατά τη θερινή περίοδο η μεγίστη διάρκεια σκίασης που επιδέχεται το κτίριο της βιβλιοθήκης από τα γειτονικά στοιχεία είναι περίπου μία ώρα το απόγευμα στη δυτική όψη, κατά τους μήνες Απρίλιο, Μάιο, Ιούλιο, Αύγουστο και μία ώρα το πρωί στην ανατολική όψη κατά τους μήνες Απρίλιο και Αύγουστο. Ο χρόνος αυτός δεν είναι ιδιαίτερα μεγάλος για να θεωρηθεί ότι επενεργεί ευεργετικά η σκίαση που παρέχεται κατά τους καλοκαιρινούς κυρίως μήνες. Οι πληροφορίες που προέκυψαν από αυτή τη διαδικασία είναι πολύ σημαντικές, γιατί ουσιαστικά καθορίζουν το σκιασμένο ανάγλυφο του κτιρίου κατά τη διάρκεια ενός έτους. Επομένως, η γνώση αυτή θα αποτελέσει σε μετέπειτα στάδιο, εργαλείο για τη λήψη των κατάλληλων μέτρων, ώστε όπου υπάρχει η δυνατότητα να ξεπεραστούν κάποια προβλήματα που δημιουργούνται από τη σκίαση των γειτονικών εμποδίων και ταυτόχρονα το καλοκαίρι να ενισχυθεί η δράση τους με άλλα συστήματα σκίασης. 9.2 Σχήμα και προσανατολισμός κτιρίου Με βάση την κύρια όψη του, το κτίριο της βιβλιοθήκης προσανατολίζεται ανατολικά. Ταυτόχρονα το κτίριο αναπτύσσεται σε σχήμα Π, μιας και η κατασκευή συμπεριλαμβάνει δύο παράλληλα μπλοκ τα οποία συνδέονται με ένα εγκάρσιο τμήμα του κτιρίου. Τα δύο αυτά μπλοκ έχουν δυτική όψη και με αυτό τον τρόπο παρέχουν μερική σκίαση στο εγκάρσιο τμήμα που βρίσκεται μεταξύ τους, ενώ ταυτόχρονα το νοτιότερο μπλοκ σκιάζει το απέναντι του. Συνεπώς, αυτά τα τμήματα του κτιρίου, προστατεύονται εν μέρει κατά τους καλοκαιρινούς μήνες κατά τη διάρκεια των οποίων η προστασία της δυτικής όψης είναι ύψιστης σημασίας. Το κτίριο είναι επίμηκες κατά τον άξονα ανατολής-δύσης, γεγονός που αποδίδει υψηλότερα ηλιακά κέρδη το χειμώνα από ότι με κάποιο άλλο σχήμα. Η ανάπτυξη του 111

128 κτιρίου κατά τον άξονα ανατολής-δύσης είναι η καταλληλότερη, ιδιαίτερα για εύκρατα κλίματα όπως και της Κύπρου, αφού με τον τρόπο αυτό προσφέρεται μεγαλύτερη επιφάνεια προς το νότο για τη συλλογή της ηλιακής θερμότητας το χειμώνα. Την ίδια στιγμή, περιορίζεται η επιφάνεια των δυσμενών προσανατολισμών ανατολής και δύσης που κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού δέχονται μεγάλα ποσά ηλιακής ακτινοβολίας, ενώ κατά τη διάρκεια του χειμώνα όπως παρατηρήθηκε, επικρατούν ισχυροί δυτικοί άνεμοι. Να σημειωθεί επίσης ότι το καλοκαίρι η σκίαση της νότιας πλευράς είναι ευκολότερη. Συγχρόνως, ένα τέτοιο σχήμα μεγιστοποιεί την αξιοποίηση των καλοκαιρινών αύρων που πνέουν από το νότο, ενώ το σχετικά στενό βάθος του κτιρίου διευκολύνει τον αερισμό του. Η ευνοϊκή αυτή μορφή όμως, δεν τυγχάνει πλήρους αξιοποίησης από την άποψη ότι τα ανοίγματα προς το νότο είναι περιορισμένα και δεν έχουν τη βέλτιστη επιφάνεια ώστε να μεγιστοποιούνται τα ηλιακά κέρδη το χειμώνα. Το αξιοσημείωτο είναι ότι στη βόρεια όψη του το κτίριο έχει περισσότερα ανοίγματα από ότι στη νότια. Επομένως, θα πρέπει είτε να προστεθούν κι άλλα παράθυρα είτε να αυξηθεί η επιφάνεια των υφιστάμενων ανοιγμάτων με νότιο προσανατολισμό. Συγκεκριμένα, συνιστάται να αυξηθεί η επιφάνεια όλων των νότιων ανοιγμάτων, επιπλέον να εφαρμοστούν αρσέρες ψηλά στο νότιο τοίχο για πιο παραγωγικό φωτισμό και παράλληλα να προστεθεί ένα ακόμα παράθυρο στην αίθουσα z4. Στο σημείο αυτό κρίνεται σκόπιμο να αναφερθεί ότι χρήζει ιδιαίτερης προσοχής το ποσοστό της άμεσης ηλιακής ακτινοβολίας που διέρχεται από τους υαλοπίνακες, επειδή η επαναλαμβανομένη έκθεση των βιβλίων στην ηλιακή ακτινοβολία τα φθείρει. 9.3 Λειτουργική διάρθρωση εσωτερικών χώρων Η διάρθρωση των εσωτερικών χώρων στο κτίριο, πρέπει να έχει ως κριτήριο τις θερμικές ανάγκες του κάθε χώρου. Για το λόγο αυτό ο προσανατολισμός των εσωτερικών χώρων παραμένει ένα κρίσιμο θέμα για την προσαρμογή του κτιρίου στο τοπικό κλίμα. Οι χώροι κύριας χρήσης είναι καλό να τοποθετούνται στη νότια ζώνη των κτιρίων για να θερμαίνονται από τον ήλιο. Κατά μήκος της νότιας ζώνης του κτιρίου της βιβλιοθήκης είναι σωστά τοποθετημένοι χώροι μελέτης, οι οποίοι επωφελούνται τα ηλιακά κέρδη το χειμώνα και επιδέχονται τα χαμηλότερα ποσά ηλιακής ενέργειας το καλοκαίρι. Συνεπώς, είναι η προσφορότερη ζώνη για τους χώρους αυτούς οι οποίοι χρησιμοποιούνται τις περισσότερες ώρες, ώστε να διασφαλίζονται συνθήκες άνεσης. Η μόνη διαφοροποίηση 112

129 που θα πρέπει πραγματοποιηθεί είναι η επανατοποθέτηση του κλιμακοστασίου που βρίσκεται κεντρικά της νότιας ζώνης, στη βόρεια. Ουσιαστικά η ύπαρξη του κλιμακοστασίου στη νότια ζώνη αφήνει ανεκμετάλλευτο το χώρο από ενεργειακή άποψη, επειδή ο χώρος αυτός έχει μικρές ανάγκες θέρμανσης. Η μετακίνηση χώρων με πρόσκαιρες δραστηριότητες όπως είναι οι σκάλες, στη βορεινή πλευρά, είναι ενεργειακά αποδοτικότερη επειδή αποτελούν χώρους ανάσχεσης των θερμικών απωλειών που προστατεύουν τους κύριους χώρους χρήσης από τη βορεινή ψυχρή επιφάνεια. Επιπλέον, ως χώρος ανάσχεσης λειτουργεί και το δωμάτιο διακομιστή το οποίο είναι τοποθετημένο στη βόρεια ζώνη όπως και η μικρή αποθήκη και το δωμάτιο με τις φωτοτυπικές μηχανές. Πέραν αυτού, επειδή το δωμάτιο διακομιστή και το δωμάτιο με τις φωτοτυπικές μηχανές είναι χώροι με εσωτερικές θερμικές απολαβές από την χρήση ηλεκτρικών συσκευών πρέπει να αποφεύγεται ο προσανατολισμός τους στο νότο, διότι πιθανόν να οδηγούσε σε υπερθέρμανση το καλοκαίρι. Οι τουαλέτες είναι τοποθετημένες στη δυτική ζώνη του κτιρίου και αποτελούν χώρους "εμπόδια" με ρόλο "παθητικό" οι οποίοι μετριάζουν στο εσωτερικό τις εξωτερικές μεταβολές. Ως χώροι πρόσκαιρης χρήσης αξιοποιούνται για να απορροφούν την υπερθερμότητα που δημιουργείται από τον απογευματινό ήλιο το καλοκαίρι, ενώ κατάλληλα δίκτυα αγωγών που βρίσκονται σε αυτούς τους χώρους, διοχετεύουν τη θερμότητα που συσσωρεύεται προς τα έξω. Με τη μέθοδο αυτή μειώνεται η μετάδοση ηλιακής ενέργειας στους κύριους χώρους της οικίας και βελτιώνονται οι συνθήκες εσωκλίματος. Επίσης ο κεντρικός χώρος αναμονής αποτελεί χώρο ανάσχεσης με ρόλο "ενεργητικό", επειδή συμβάλλει θετικά στο θερμικό ισοζύγιο με τη δέσμευση ηλιακής ακτινοβολίας. 9.4 Περίβλημα κτιρίου Θερμομόνωση Το κτίριο δεν διαθέτει καθόλου θερμομόνωση στους κατακόρυφους τοίχους, ενώ αντίθετα η κεκλιμένη στέγη έχει θερμομονωθεί. Συγκεκριμένα η εξωτερική λιθοδομή των τοίχων αποτελείται από πέτρα πάχους 50 cm με εσωτερική και εξωτερική επικάλυψη επιχρίσματος. Να σημειωθεί ότι στην ανατολική όψη του κτιρίου απουσιάζει η εξωτερική επικάλυψη επιχρίσματος. 113

130 Επειδή όμως η βιβλιοθήκη είναι ένα κτίριο ιστορικής αξίας με έντονο εξωτερικό μορφολογικό ενδιαφέρον όψεων, δεν είναι εφικτή η προσθήκη εξωτερικής θερμομόνωσης, διότι με τον τρόπο αυτό αλλοιώνεται ο χαρακτήρας του. Εναλλακτικά, υπάρχει η επιλογή της εσωτερικής θερμομόνωσης αλλά με την εφαρμογή της θα μένει ανεκμετάλλευτη η θερμοχωρητικότητα της μάζας του εξωτερικού τοίχου και επιπρόσθετα θα μειώνει τις διαστάσεις του εσωτερικού χώρου. Σε περίπτωση επιλογής της εσωτερικής θερμομόνωσης θα ήταν απαραίτητη μία τεχνοοικονομική μελέτη η οποία να καταδείξει το χρόνο που θα απαιτηθεί για να γίνει η απόσβεση της επένδυσης μέσα σε λογικά χρονικά πλαίσια, ώστε να διαφανεί ότι η επένδυση είναι οικονομικά ωφέλιμη. Ειδική μελέτη (Serghides, 2009) η οποία πραγματεύεται τον τρόπο που ανταποκρίνεται ένα κτίριο ως προς τη θερμική του άνεση, όταν σε αυτό εφαρμοστεί θερμομόνωση λαμβάνοντας συγχρόνως υπόψη και άλλες σχεδιαστικές μεταβλητές και παραμέτρους, κατέδειξε ότι η πιο αποτελεσματική επιλογή για χώρες με Μεσογειακά κλίματα, είναι η εξωτερική θερμομόνωση. Στα συμπεράσματα της μελέτης, προστίθεται ότι για την επιλογή του σημείου τοποθέτησης της θερμομόνωσης πρέπει να λαμβάνεται υπόψη και ο τύπος του κτιρίου και η χρήση κλιματισμού από αυτό. Η μελέτη αυτή αφορούσε κτίρια κατοικιών. Από μία άλλη έρευνα που έγινε (Kossecka & Kosny, 2002), διαπιστώθηκε ότι με την εφαρμογή εξωτερικής θερμομόνωσης σε κτίρια συνεχής χρήσης, εξοικονομείται περισσότερη ενέργεια σε σχέση με την εφαρμογή εσωτερικής θερμομόνωσης. Τα αποτελέσματα αυτά αφορούσαν κατοικίες κατασκευασμένες από δομικά υλικά μεγάλης θερμικής μάζας. Παρόμοια μελέτη (Bojic, Yik, & Sat, 2001) κατέδειξε ότι η μεγαλύτερη μείωση στις μέγιστες ανάγκες ψύξης ετησίως, καταγράφεται όταν η θερμομόνωση εφαρμόζεται είτε εξωτερικά είτε εσωτερικά, αναλόγως του προσανατολισμού του κτιρίου. Τα κτίρια που εξετάστηκαν ήταν πολυώροφα και στέγαζαν κατοικίες. Από μία άλλη μελέτη (Asan, 1998), προέκυψε ότι ο αποτελεσματικότερος τρόπος εφαρμογής θερμομόνωσης είναι όταν αυτή διαιρείται σε δύο μέρη και τοποθετείται με τρόπο που το ένα μέρος να εφαρμόζεται εξωτερικά και το άλλο εσωτερικά της εξωτερικής τοιχοποιίας. Με τον τρόπο αυτό αποδείχτηκε ότι μεγιστοποιείται η αξιοποίηση της χρονικής καθυστέρησης (διαφορά φάσης) των δομικών υλικών της τοιχοποιίας. Όπως προαναφέρθηκε, η στέγη της βιβλιοθήκης είναι θερμομονωμένη προστατεύοντας τον εσωτερικό χώρο από θερμικές απώλειες το χειμώνα και υπερθέρμανση το καλοκαίρι. Επιπλέον, το κεντρικό παραλληλεπίπεδο τμήμα της στέγης που προεξέχει πάνω από το πατάρι, καλύπτεται στην εξωτερική του επιφάνεια από ειδικά μεταλλικά πετάσματα 114

131 υψηλής ανακλαστικότητας, πλην της επιφάνειας των φεγγιτών (Εικόνα 86). Η συνεισφορά αυτών των ειδικών φεγγιτών είναι ιδιαίτερα σημαντική επειδή επιτρέπουν τη διείσδυση του φωτός στον πυρήνα του κτιρίου, φωτίζοντας και θερμαίνοντας κατά περίπτωση το κτίριο με τον πλέον φυσικό τρόπο. Μια βελτιωτική επέμβαση που θα μπορούσε να γίνει όσον αφορά τη στέγη είναι η αντικατάσταση της υφιστάμενης σκουρόχρωμης κεραμοποιίας με ανοιχτόχρωμη, υψηλότερης ανακλαστικότητας. Η επέμβαση αυτή αποβλέπει στον περιορισμό της απορρόφησης ηλιακής θερμότητας το καλοκαίρι κατά τη διάρκεια του οποίου η οροφή είναι εκτεθειμένη στον ήλιο, ο οποίος για αρκετές ώρες βρίσκεται πάνω από τον ορίζοντα, στο στερέωμα. Εικόνα 86: Μεταλλικά πετάσματα στη υπερυψωμένη στέγη (Google maps, 2012) Το δάπεδο και η εσωτερική τοιχοποιία επειδή αποτελούνται κατά κύριο λόγω από σκυρόδεμα και πέτρα αντίστοιχα, είναι χρήσιμο να παραμείνουν ως έχουν επειδή είναι δομικά υλικά με υψηλή θερμοχωρητικότητα. Οι πτυχές που αφορούν τη θερμική μάζα των δομικών υλικών είναι ιδιαίτερης σημασίας για τις χώρες με μεγάλες ημερήσιες διακυμάνσεις (Serghides, 2007), όπως είναι και η Κύπρος. Με τον τρόπο αυτό τα στοιχεία αυτά λειτουργούν ως αποθήκες θερμότητας και συμβάλουν στη εποχιακή προσαρμογή του κτιρίου διατηρώντας συνθήκες άνεσης στο εσωτερικό. Το μεν χειμώνα η ηλιακή ακτινοβολία που εισέρχεται από τις γυάλινες επιφάνειες, αποθηκεύεται στη θερμική μάζα τους και ακολούθως εκλύεται στους εσωτερικούς χώρους τις απογευματινές και βραδινές ώρες όταν η ζήτηση για θέρμανση είναι μεγαλύτερη. Το δε καλοκαίρι η θερμότητα που αποθηκεύεται στα στοιχεία των εσωτερικών τοίχων και του 115

132 δαπέδου μειώνει τα υψηλά ψυκτικά φορτία τις πρώτες μεταμεσημβρινές ώρες. Η θερμότητα αυτή εκλύεται σταδιακά στο εσωτερικό του κτιρίου τις βραδινές ώρες όταν τα ψυκτικά φορτία είναι πολύ μικρότερα, που ούτως ή άλλως η βιβλιοθήκη κλείνει αλλά θα έχει τη δυνατότητα να αποβάλει τη θερμότητα με φυσικό τρόπο. Η καθυστέρηση μεταφοράς θερμότητας στο χώρο ενισχύει την αποτελεσματικότητα και αυξάνει τις ώρες λειτουργίας των παθητικών συστημάτων, ενώ κατά τη διάρκεια των θερμών ημερών μειώνει την κατανάλωση ενέργειας (Αραβαντινός, 2011). Η θερμική μάζα συνεισφέρει επίσης στη θερμική άνεση των χρηστών του κτιρίου. Η υψηλή θερμική μάζα εμποδίζει την έντονη μεταβολή της θερμοκρασίας του εσωτερικού αέρα και της θερμοκρασίας των επιφανειών εξισορροπώντας τις εξωτερικές θερμοκρασίες και διατηρώντας σταθερές εσωτερικές συνθήκες. Βέβαια, θα πρέπει να αναφερθεί ότι χωρίς εφαρμογή θερμομόνωσης και συγκεκριμένα εξωτερικής, η δράση των υλικών μεγάλης θερμοχωρητικότητας μειώνεται, διότι η θερμότητα διαφεύγει διαμέσου των δομικών υλικών. Όπως αναφέρθηκε και προηγουμένως όμως, η εφαρμογή εξωτερικής θερμομόνωσης δεν είναι εφικτή Υαλοπίνακες Tα γυάλινα ανοίγματα αποτελούν χαρακτηριστικό στοιχείο του κελύφους γιατί προσφέρουν διαφάνεια, αναγκαίο στοιχείο για την επικοινωνία του εσωτερικού με το εξωτερικό περιβάλλον. Το μειονέκτημα όμως των υαλοπινάκων είναι ότι έχουν χαμηλή θερμική αντίσταση με αποτέλεσμα το μεγαλύτερο μέρος των θερμικών απωλειών στα κτίρια να οφείλεται σε αυτά. Πολλές φορές, λόγω της κακής ποιότητας και παλιάς κατασκευής των παραθύρων υπάρχει μεγάλη διείσδυση του αέρα κατά τη χειμερινή περίοδο αλλά και θερμότητας κατά τη θερινή περίοδο. Παρόλα αυτά, η εξέλιξη στην τεχνολογία του γυαλιού, έχει δραματικά αλλάξει το σκηνικό αυτό σε σημείο που η θερμότητα που συλλέγεται να είναι περισσότερη από τις απώλειες. Η διαδικασία αυτή μπορεί να ελαχιστοποιηθεί με τη χρήση κατάλληλα κατασκευασμένων, ενεργειακά αποδοτικών παραθύρων. Τα παράθυρα αυτά θα πρέπει να έχουν υαλοπίνακες και κουφώματα με καλές θερμομονωτικές ιδιότητες και επί πλέον, θα πρέπει να είναι αεροστεγανά, ώστε να εμποδίζουν τη διαφυγή θερμότητας από χαραμάδες, οι οποίες μπορεί να επιφέρουν σημαντικές απώλειες θερμότητας, όπως παρατηρείται σε κτίρια κακής κατασκευής ή παλαιά. 116

133 Η αντικατάσταση των μονών υαλοπινάκων με διπλούς ενεργειακούς υαλοπίνακες, αποτελεί μια σημαντική τεχνική εξοικονόμησης ενέργειας. Η αντικατάσταση των παλιών παραθύρων με νέα, ενεργειακά αποδοτικά με διπλά τζάμια, αν και έχει κάποιο κόστος, μπορεί να ανατρέψει κατά ένα πολύ μεγάλο ποσοστό την κακή ενεργειακή απόδοση του κτιρίου, με πολλαπλά οφέλη, ενεργειακά, περιβαλλοντικά και οικονομικά. Τα υφιστάμενα κουφώματα είναι ξύλινα και είναι κατασκευασμένα από ογκώδη προφίλ κάσας και φύλλων (Εικόνα 87). Για το λόγο αυτό, η επιφάνεια υάλωσης και κατά συνέπεια και η επιφάνεια θέασης και φωτισμού είναι αναλογικά μικρές. Ως υάλωση είναι τοποθετημένο, το απλό μονό τζάμι, με άμεση συνέπεια την εξάλειψη κάθε έννοιας θερμομόνωσης και ηχομόνωσης. Εικόνα 87: Μορφή υφιστάμενων κουφωμάτων Με την αντικατάσταση των μονών υαλοπινάκων με διπλούς θα προέκυπταν σημαντικά ενεργειακά οφέλη. Περίπου οι μισές από τις συνολικές απώλειες θερμότητας που θα προέκυπταν από τη χρήση μονών υαλοπινάκων, μπορούν να αποφευχθούν με την αντικατάσταση τους από διπλού υαλοπίνακες (Rosenfeld & Hafemeister, 1988). Αυτό οφείλεται σε μεγάλο βαθμό από το διάκενο που δημιουργείται μεταξύ των δύο γυάλινων τμημάτων, το οποίο έχει μονωτικές ιδιότητες. Εκτιμήσεις που έγιναν για την προκύπτουσα εξοικονόμηση ενέργειας, ως αποτέλεσμα διάφορων μετατροπών στο εξωτερικό κέλυφος συνόλου κτιρίων και στο σύστημα θέρμανσης τους, αποδεικνύουν ότι από την αντικατάσταση μονών υαλοπινάκων με διπλούς η εξοικονόμηση ενέργειας για 117

134 θέρμανση χώρου κυμαίνεται μεταξύ 4-15%, ενώ η εξοικονόμηση ενέργειας για ψύξη χώρου είναι μεταξύ 7-27% ( Balaras, Droutsa, Argiriou, & Asimakopoulos, 2000). Βέβαια προέκυψε ότι (Kaklauskas et al., 2006), η αντικατάσταση των αρχικών παράθυρων ενός κτιρίου με νέα, δεν είναι τόσο αποτελεσματική όσον αφορά την εξοικονόμηση θερμικής ενέργειας, σε σχέση με άλλες διορθωτικές επεμβάσεις όπως είναι η μόνωση της στέγης, των τοίχων κ.α., διότι οι επενδύσεις είναι μεγάλες και απαιτούν μεγαλύτερο χρόνο απόσβεσης. Ωστόσο, εκτός από την εξοικονόμηση ενέργειας, με την αντικατάσταση παραθύρων, βελτιώνεται το κλίμα του εσωτερικού χώρου του κτιρίου, η εσωτερική και η αρχιτεκτονική του εμφάνιση, καθώς και η αγοραία αξία του. Όταν όμως οι οικονομικοί πόροι είναι περιορισμένοι, οι διαχειριστές των δημόσιων κτιρίων συχνά αναγκάζονται να αρχίσουν την ανακαίνιση του κελύφους του κτιρίου με την αντικατάσταση των παραθύρων. Στο κτίριο της βιβλιοθήκης τα υφιστάμενα κουφώματα είναι παλαιού τύπου με ξύλινο πλαίσιο σε μπλε χρωματισμό. Επιπλέον, τα υφιστάμενα κουφώματα έχουν προσαρτημένα εξωτερικά ξύλινα μπατζούρια ίδιου χρώματος τα οποία παρέχουν θερμική και ηλιακή προστασία το χειμώνα και το καλοκαίρι αντίστοιχα. Το ξύλο σαν υλικό έχει χαμηλο U- value οπόταν θα μπορούσαν να διατηρηθούν τα συγεκριμένα κουφώματα επεμβαίνοντας μόνο στα υαλοστάσια και προσθέτοντας μια δεύτερη στρώση γυαλιού δημιουργώντας ένα διάκενο στη μέση τους. Οσον αφορά τους υαλοπίνακες, το δεύτερο γυαλί που θα τοποθετηθεί είναι προτιμότερο να μην έχει το ίδιο πάχος με το πρώτο. Το διαφορετικό πάχος του γυαλιού συμβάλλει στο να μην συμπίπτουν οι συχνότητες των ήχων στις ταλαντώσεις μεταξύ των γυαλιών. Για μεγαλύτερη εξοικονόμηση ενέργειας μία εναλλακτική εισήγηση θα ήταν η προσθήκη εσωτερικής επένδυσης χαμηλού συντελεστή εκπομπής (low-e) στα νότια προσανατολισμένα παράθυρα (Εικόνα 88). Η επένδυση αυτή έχει την ιδιότητα να περιορίζει δραματικά τις απώλειες και συγχρόνως να επιτρέπει στο φως να εισέρχεται στο κτίριο (Lechner, 2001). Η απώλεια θερμότητας μέσω διπλών υαλοπινάκων μπορεί να μειωθεί κατά το ήμισυ με μία τέτοια επικάλυψη στην εσωτερική επιφάνεια ενός εκ των δύο υαλοπινάκων, με ένα υλικό χαμηλής εκπομπής, όπως οξείδιο του κασσίτερου και συμπληρώνοντας το διάκενο με αργό ή αέριο ξένον (Rosenfeld & Hafemeister, 1988). Ακόμη και χωρίς καμία άλλη επέμβαση για αναβάθμιση του κτιρίου, η χρήση 118

135 υαλοπινάκων χαμηλής εκπομπής εξοικονομεί ενέργεια με κόστος $ 4 ανά εκατομμύριο BTU φυσικού αερίου (Rosenfeld & Hafemeister, 1988). Εικόνα 88: Διπλοί υαλοπίνακες με επικάλυψη χαμηλού συντελεστή εκπομπής (αριστερά), επιλεκτικοί υαλοπίνακες χαμηλού συντελεστή εκπομπής (δεξιά) (Lechner, 2001) Το ποσοστό υαλοπινάκων της συνολικής επιφάνειας της δυσμενούς προσανατολισμένης δυτικής όψης του κτιρίου είναι αρκετά μεγάλο και για αυτό το λόγο πρέπει να ληφθούν πιο δραστικά μέτρα στην περίπτωση αυτή. Μία ιδίατερα αποτελεσματική λύση είναι η αντικατάσταση των μονών υαλοπινάκων με επιλεκτικούς υαλοπίνακες χαμηλού συντελεστή εκπομπής (low-e) (Εικόνα 88). Οι υαλοπίνακες αυτοί έχουν την ιδιότητα να είναι διαφανείς στην ορατή ακτινοβολία και αντανακλαστικοί στη μικρού και μεγάλου μήκους κύματος ακτινοβολία (έχουν μικρό ηλιακό συντελεστή θερμικής απολαβής SHGC) (Lechner, 2001). Με τον τρόπο αυτό αποφεύγεται η υπερθέρμανση το καλοκαίρι και βελτιώνονται οι συνθήκες άνεσης στους χώρους αυτούς. Συνήθως, είναι μια από τα καλύτερες λύσεις και πιο συχνά χρησιμοποιείται σε ζεστά κλίματα, όπως αυτό της Κύπρου, επειδή μειώνει τα κέρδη ηλιακής θερμότητας (Papaefthimiou, Syrrakou, & Yianoulis, 2006). 119

136 9.4.3 Εξωτερικές ανακλαστικές επιφάνειες Η εξωτερική κατακόρυφη τοιχοποιία όπως αναφέρθηκε και προηγουμένως είναι κατασκευασμένη από φυσική πέτρα, χρώματος "μπεζ", ένα χρώμα που συγκαταλέγεται στην ομάδα των "ψυχρών" χρωμάτων τα οποία έχουν αντανακλαστικές ιδιότητες. Η στέγη επειδή καλύπτεται από κεραμοποιία σκούρου χρώματος, κρίνεται απαραίτητο να αντικατασταθεί με άλλα πιο ανοιχτού χρώματος για να μην ευνοείται η απορρόφηση της ηλιακής ακτινοβολίας. Επίσης, αντί του κλασσικού κεραμιδιού, η κεραμοσκεπή θα μπορούσε να καλυφθεί με ειδικά ασφαλτικά κεραμίδια, τα οποία είναι ιδιαίτερα ανθεκτικά στις εξωτερικές κλιματικές συνθήκες, είναι πιο οικολογικά και ταυτόχρονα παρέχουν απόλυτη υγρομόνωση. Επειδή η κατασκευή εφάπτεται κατευθείαν με τον δρόμο και στις τρεις πλευρές της πλην της βόρειας δεν υπάρχουν περιθώρια βελτίωσης του γειτνιάζοντος περιβάλλοντος από την άποψη αύξησης ή περιορισμού της αντανακλαστικότητας ή της απορροφητικότητας των επιφανειών που περιβάλλουν το κτίριο Σκίαστρα Η σκίαση των εξωτερικών επιφανειών είναι μία τεχνική που κατέχει δεσπόζουσα θέση στη δημιουργία συνθηκών άνεσης κατά τη θερινή περίοδο. Παρόλο που η σκίαση και ηλιοπροστασία όλων των αδιαφανών επιφανειών ενός κτιρίου είναι ένα πολύ σημαντικό στοιχείο στο βιοκλιματικό σχεδιασμό, εντούτοις δίνεται προτεραιότητα στη σκίαση των γυάλινων επιφανειών, επειδή αποτελούν το βασικό μέσο διείσδυσης της ηλιακής ακτινοβολίας με συνεπακόλουθο την υπερθέρμανση του χώρου. Ιδιαίτερα για τα δεδομένα της Κύπρου, όπου τα ηλιακά φορτία είναι εξαιρετικά υψηλά, η σκίαση των ανοιγμάτων είναι απαραίτητη για την αποτελεσματική εφαρμογή των συστημάτων δροσισμού και κλιματισμού. Συνεπώς, το μεγαλύτερο μέρος της παρακάτω συζήτησης αναφέρεται στη σκίαση των ανοιγμάτων. Το γράφημα που ακολουθεί (Εικόνα 89), καταδεικνύει ότι γυάλινα ανοίγματα-τύπου φεγγίτες- τα οποία είναι τοποθετημένα οριζόντια σχηματίζοντας ορθή προβολή με το στερέωμα, συλλέγουν περίπου τέσσερεις φορές περισσότερη ηλιακή ακτινοβολία από ότι ένα δυτικό άνοιγμα. Επομένως, είναι ξεκάθαρο ότι οι γυάλινες επιφάνειες αυτού του τύπου απαιτούν πολύ αποδοτικά συστήματα σκίασης. Επιπλέον, μέσω του γραφήματος προκύπτει το συμπέρασμα ότι οι υαλοπίνακες στη δυτική και ανατολική όψη ενός κτιρίου 120

137 συλλέγουν την τριπλάσια ακτινοβολία από ένα νότιο άνοιγμα το καλοκαίρι και για αυτό πρέπει να αποδοθεί ιδιαίτερη προσοχή όσον αφορά τη σκίαση τους. Κατά τη διάρκεια του χειμώνα όμως είναι φανερό ότι τα νότια ανοίγματα επιδέχονται τα υψηλότερα ποσοστά ηλιακής ακτινοβολίας. Για το λόγο αυτό επιδιώκονται πολλά και μεγάλα ανοίγματα στη νότια όψη, ώστε να προωθούν την παθητική θέρμανση το χειμώνα ενώ την ίδια στιγμή θα σκιάζονται το καλοκαίρι χωρίς ιδιαίτερη δυσκολία. Εικόνα 89: Λαμβάνουσα ηλιακή ακτινοβολία (Lechner, 2001) Κατά τη διαδικασία επιλογής σκιάστρων για ένα κτίριο, είναι σημαντικό να λαμβάνονται υπόψη οι τρεις ηλιακές συνιστώσες: η άμεση ακτινοβολία, η διάχυτη ακτινοβολία και η ανακλώμενη ακτινοβολία (Lechner, 2001). Η βιβλιοθήκη "Βασίλης Μιχαηλίδης" βρίσκεται σε αστική περιοχή με αρκετά υψηλά επίπεδα ρύπανσης, ενώ ταυτόχρονα απέχει μόλις λίγα μέτρα από τη θάλασσα με αποτέλεσμα το καλοκαίρι τα επίπεδα υγρασίας σε τοπική κλίμακα να είναι υψηλά. Οι δύο αυτοί παράγοντες, ρύπανση και υγρασία, συντελούν στο φαινόμενο της διάχυσης του φωτός επομένως το γεγονός αυτό θα πρέπει να ληφθεί υπόψη. Επιπρόσθετα, επειδή τα γειτονικά κτίρια που περιβάλλουν τη βιβλιοθήκη και από τις τέσσερεις όψεις του, είναι επικαλυμμένα με ανοιχτόχρωμα επιχρίσματα, το κτίριο γίνεται δέκτης πολλαπλών ανακλάσεων από τις επιφάνειες των κτιρίων αυτών. Όσον αφορά την άμεση ακτινοβολία, αυτή υφίσταται πάντοτε, και για το λόγο αυτό οι γυάλινες επιφάνειες πρέπει να προστατεύονται από αυτή. 121

138 Ο τύπος, το μέγεθος και η τοποθέτηση των συστημάτων σκίασης εξαρτώνται κατά ένα μέρος από το βαθμό έντασης της κάθε μίας από τις πιο πάνω ηλιακές συνιστώσες. Η διάχυτη ακτινοβολία ελέγχεται καλύτερα με τη χρήση δέντρων τα οποία έχουν την ιδιότητα να την απορροφούν ενώ ταυτόχρονα συμβάλλουν στη δημιουργία ευνοϊκού μικροκλίματος μεταβάλλοντας τις θερμικές ιδιότητες του περιβάλλοντος αέρα (Lechner, 2001). Στην περίπτωση του κτιρίου που μελετάται, η λύση αυτή είναι ανέφικτη για τη νότια, δυτική και ανατολική πλευρά του διότι η κατασκευή τελειώνει ακριβώς στο σύνορο του οικοπέδου. Στο πίσω βόρειο τμήμα του οικοπέδου το οποίο είναι καλυμμένο με μπετόν και χρησιμοποιείται ως χώρος στάθμευσης των υπαλλήλων της βιβλιοθήκης, γίνεται εισήγηση να φυτευτούν φυλλοβόλα δέντρα τα οποία θα σκιάζουν το κτίριο και θα απορροφούν τη διάχυτη ακτινοβολία που φτάνει συνήθως στο τμήμα αυτό. Περαιτέρω περιγραφή της τοπιοτέχνησης της βόρειας εξωτερικής αυλής γίνεται σε επόμενο κεφάλαιο. Τα διάφορα συστήματα σκίασης λειτουργούν επιτυχώς όταν εμποδίζουν την ανεπιθύμητη ηλιακή ακτινοβολία, ενώ παράλληλα εξασφαλίζουν ικανοποιητικό ηλιασμό, επιτρέπουν τη θέα στους περιβάλλοντες χώρους και την εισαγωγή δροσερών αυρών. Σε πολλές περιπτώσεις, ο περιβάλλων χώρος παρέχει σημαντικά επίπεδα σκίασης σε ένα κτίριο. Διάφορα γειτονικά κτίρια, δέντρα, καθώς και το τοπικό ανάγλυφο μπορούν να προσφέρουν ουσιαστική σκίαση σε ένα κτίριο. Στην περίπτωση του κτιρίου της βιβλιοθήκης τα γειτονικά κτίρια δεν επενεργούν ιδιαίτερα ευεργετικά όσον αφορά τη σκίαση του. Ουσιαστικά η σκίαση που παρέχουν είναι κατά τους χειμερινούς μήνες και συνεπώς προκαλούν μείωση της επιθυμητής ηλιακής ακτινοβολίας η οποία είναι απαραίτητη για τη θέρμανση του εσωτερικού χώρου με φυσικό τρόπο. Σκίαση επιτυγχάνεται με διάφορους τρόπους, όπως με εξωτερικά σκίαστρα, με το ίδιο το σχήμα του κτιρίου, με εσωτερικά σκίαστρα, με ενδιάμεση των υαλοπινάκων σκίαση, κ.α. Το κτίριο της Βιβλιοθήκης στην υφιστάμενη του κατάσταση περιλαμβάνει οριζόντια σκίαστρα-προβόλους, οι οποίοι αναπτύσσονται συμμετρικά στις τρεις όψεις του κτιρίου ανατολική, νότια και βόρεια. Εδώ θα πρέπει να διευκρινιστεί ότι οι πρόβολοι καλύπτουν μόνο μέρος των όψεων αυτών κάτι που μπορεί να διαπιστωθεί και από τις ακόλουθες φωτογραφίες που απεικονίζουν την ανατολική, νότια και βόρεια όψη αντίστοιχα (Εικόνες 90, 91, 92). 122

139 Εικόνα 90: Πρόβολος ανατολικής όψης κτιρίου Εικόνα 91: Πρόβολος νότιας όψης κτιρίου Εικόνα 92: Πρόβολος βόρειας όψης κτιρίου 123

140 Επιπλέον χρησιμοποιούνται εξωτερικά χειροκίνητα παραθυρόφυλλα σε όλα τα ανοίγματα κατά μήκος των κατακόρυφων επιφανειών, εξαιρουμένων των αρσερών που βρίσκονται στο πατάρι (Εικόνα 93). Οι τέσσερεις επικλινείς φεγγίτες της κεκλιμένης στέγης δεν φέρουν κανένα σύστημα ηλιοπροστασίας (Εικόνα 94). Εικόνα 93: Αρσέρες παταριού Εικόνα 94: Φεγγίτες στην υπερυψωμένη στέγη πάνω από το πατάρι Στα γραφεία του προσωπικού καθώς και στην αίθουσα υποδοχής, εφαρμόστηκαν επιπλέον εσωτερικά ρολά σκίασης τα οποία είτε λειτουργούν εφεδρικά είτε αποτελούν το κύριο μέσο σκίαση όταν τα παραθυρόφυλλα είναι ανοιχτά. Επιπρόσθετα, όπως αναφέρθηκε και σε προηγούμενο κεφάλαιο, το ίδιο το σχήμα του κτιρίου (σχήμα Π) ευνοεί τη μερική σκίαση της δυτικής όψης του. 124

141 Τα οριζόντια σκίαστρα παρέχουν αποτελεσματική προστασία στα νότια προσανατολισμένα ανοίγματα κατά τη διάρκεια των θερμών μηνών (Serghides, 2008a; Serghides, 2008b), επειδή ο ήλιος βρίσκεται ψηλά στο στερέωμα. Επομένως, ο οριζόντιος πρόβολος που καλύπτει μέρος της νότιας όψης του κτιρίου παρέχει την αναγκαία ηλιοπροστασία, τουλάχιστον για το μεγαλύτερο μέρος της ημέρας. Εξάλλου, τα παραθυρόφυλλα προσθέτουν επιπλέον σκίαση τις ώρες που το πρόβολο δεν παρέχει πλήρη σκίαση. Τα υπόλοιπα ανοίγματα της νότιας όψης στα οποία εφαρμόζονται μόνο εξωτερικά παραθυρόφυλλα, είναι αναγκαία η προσθήκη και άλλου είδους σκίασης. Υπενθυμίζεται ότι η θέαση από τα παράθυρα αποτελεί υψηλή προτεραιότητα και για αυτό το λόγο η χρήση μόνο των παραθυρόφυλλων δεν είναι ιδιαίτερα παραγωγική, επειδή εμποδίζει την οπτική επαφή του εσωτερικού με τον εξωτερικό χώρο. Για το σκοπό αυτό γίνεται εισήγηση να εφαρμοστούν εξωτερικά σταθερά οριζόντια σκίαστρα, τα οποία θα έχουν προσαρτημένο ράφι φωτισμού στην άνω επιφάνεια τους, ώστε να προσφέρουν σκίαση και προστασία από την απευθείας ακτινοβολία, ενώ παράλληλα θα επιτυγχάνεται ομοιόμορφη κατανομή του φωτός στο βάθος του εσωτερικού χώρου (Lechner, 2001). Το σύστημα αυτό θα περιλαμβάνει και εσωτερικό ράφι φωτισμού, για να ενισχύεται η διείσδυση του φωτός στον εσωτερικό χώρο. Για την αποδοτικότερη εφαρμογή του συστήματος αυτού θα προστεθούν αρσέρες σε σειρά, στο ύψος της προσαρτημένης αρσέρας στα υφιστάμενα ανοίγματα, δημιουργώντας σχήμα "Τ" (Lechner, 2001) (Εικόνα 95). Εικόνα 95: Παράθυρα σχήματος "Τ" (Lechner, 2001) 125

142 Τουαλέτες Δωμάτιο -1 Δωμάτιο -2 Εικόνα 96: Δυτικά προσανατολισμένα ανοίγματα Η δυτική όψη του κτιρίου έχει διαχωριστεί σε δύο τμήματα. Το ένα τμήμα αποτελείται από τα δύο παράλληλα μπλόκ και το δεύτερο περιλαμβάνει το εγκάρσιο τμήμα. Το μεγαλύτερο μέρος των εγκάρσιων μπλοκ λειτουργεί ως χώρος ανάσχεσης. Συγκεκριμένα, στους χώρους αυτούς οργανώθηκαν οι τουαλέτες οι οποίες ως χώροι πρόσκαιρης χρήσης απορροφούν την υπερθερμότητα που δημιουργείται από τον απογευματινό ήλιο το καλοκαίρι και τη διοχετεύει προς τα έξω με κατάλληλα δίκτυα αγωγών. Για το λόγο αυτό η ηλιοπροστασία των ανοιγμάτων στις τουαλέτες θα γίνεται με τα υφιστάμενα παραθυρόφυλλα, επειδή ταυτόχρονα διαφυλάσσουν την ιδιοτικότητα των χρηστών (Εικόνα 96). Όσον αφορά τα δυτικά ανοίγματα των δωματίων 1 και 2, και αυτά όπως εξηγήθηκε και προηγουμένως για τα νότια ανοίγματα θα πρέπει να σκιάζονται επιπλέον. Επειδή μπροστά από τα ανοίγματα αυτά, υπάρχει μικρή αυλή, για τη σκίαση τους επιλέχθηκαν κατακόρυφες πέργκολες τύπου κληματαριές οι οποίες παράλληλα θα προσδίδουν στο κτίριο ωραία αισθητική. Ένα άλλο πλεονέκτημα τους είναι ότι η σκίαση θα γίνεται παράλληλα με την αλλαγή των εποχών του έτους. Επιπρόσθετα, έχουν τη ιδιότητα να φιλτράρουν το φως της μέρας και τελικά να εισέρχεται πιο "απαλό" στον εσωτερικό χώρο. Λόγω των περγκόλων, αλλάζει και η εμφάνιση του κτιρίου με τις εποχές. Ακόμη και η θέαση που έχουν οι εσωτερικοί χώροι θα αλλάζει δραματικά από τις πυκνές πράσινες φυλλωσιές το καλοκαίρι στις πολύχρωμες φυλλωσιές το φθινόπωρο (Lechner, 2001). Τα ανοίγματα στο εγκάρσιο δυτικό τμήμα θα εξεταστούν ξεχωριστά. 126

143 Καταρχήν, τα συγκεκριμένα ανοίγματα έχουν πρόσβαση σε ιδιωτική αυλή. Μόλις μερικά μέτρα μακριά από τα ανοίγματα αυτά βρίσκονται οι εγκαταστάσεις του μηχανοστασίου, οι οποίες καλύπτονται με ψηλούς ενιαίους ξύλινους δοκούς. Τόσο οι δοκοί όσο και το ίδιο το σχήμα του κτιρίου προσφέρουν μερική σκίαση στα ανοίγματα αυτά. Γενικότερα, τα κατακόρυφα σκίαστρα θεωρούνται τα καταλληλότερα συστήματα για να σκιάζουν τη δυτική και την ανατολική όψη. Η εφαρμογή τους όμως στο κτίριο της βιβλιοθήκης καταργεί την παρουσία των παραθυρόφυλλων τα οποία αποτελούν κομμάτι της εξωτερικής μορφολογίας των όψεων και επομένως πρέπει να διατηρηθούν. Σε γενικές γραμμές, η χρήση των εξωτερικών χειροκίνητων παραθυρόφυλλων συνήθως δεν είναι ιδιαίτερα αποτελεσματική λόγω λανθασμένης αξιοποίησης τους από τους χρήστες κατά τη διάρκεια της χειμερινής περιόδου, προκαλώντας μείωση της εσωτερικής θερμοκρασίας πέραν της εξωτερικής (Serghides, 2008a). Για αυτό το λόγο, είναι προτιμότερη η χρήση οριζόντιων και κατακόρυφων συστημάτων σκίασης, ανάλογα με τον προσανατολισμό των παραθύρων (Serghides, 2010). Πολλές φορές όμως, η εξοικονόμηση ενέργειας και η δημιουργία των βέλτιστων θερμικών συνθηκών μπροστά στο σεβασμό της παραδοσιακής αρχιτεκτονικής, μπαίνει σε δεύτερη μοίρα (Serghides, 2008a), κάτι που ισχύει και στην περίπτωση του υπό εξέταση κτιρίου. Για το σκοπό αυτό, δεν αντικαθίστανται τα εξωτερικά παραθυρόφυλλα με κατακόρυφα συστήματα σκίασης που σίγουρα θα αποτελούσε μία αποτελεσματικότερη λύση ως προς τη μείωση της πρόσβασης της ηλιακής ακτινοβολίας στο εσωτερικό του κτιρίου, αλλά επιλέγεται ως εναλλακτική λύση η εφαρμογή οριζόντιων χαλύβδινων περσίδων μεγάλου μήκους στην μικρή προέκταση της επικλινής στέγης. Ένας επιπρόσθετος λόγος για τον οποίο η επιλογή οριζόντιων σκιάστρων είναι προτιμότερη είναι ότι έχει το πλεονέκτημα καλύτερου συνδυασμού θέασης και σκίασης (Lechner, 2001). Επιπλέον, τα σκίαστρα αυτά θα υποστηρίζονται από εσωτερικά βενετικά στόρια λευκού χρώματος τα οποία αποκόπτουν τον ήλιο αλλά όχι και τη θέαση. Ακόμη, εκμεταλλευόμενοι το σχήμα του κτιρίου, θα μπορούσε εύκολα να εφαρμοστεί μεταξύ των δύο παράλληλων μπλοκ ειδικό μεταλλικό πλέγμα, ώστε να προσφέρει σκίαση τόσο στην εσωτερική αυλή όσο και στα παράθυρα που "βλέπουν" σε αυτή. Τα ανατολικά ανοίγματα που δεν καλύπτονται από τον φέροντα πρόβολο, σκιάζονται είτε με τα εξωτερικά παραθυρόφυλλα είτε με τα κυπαρίσσια που είναι φυτεμένα μπροστά από την ανατολική πρόσοψη της βιβλιοθήκης. Επειδή τα κυπαρίσσια έχουν πολύ μεγάλο ύψος 127

144 και μικρό πλάτος, η σκίαση που παρέχουν δεν είναι αρκετή σύμφωνα και με τα αποτελέσματα που προέκυψαν από τον ηλιακό χάρτη. Η σκίαση θα ενισχυθεί με εξωτερικές οριζόντιες περσίδες σε συνδυασμό με εσωτερικά κατακόρυφα βενετικά στόρια. Η βόρεια αυλή επειδή δέχεται τα λιγότερα ποσά ηλιακής ακτινοβολίας από όλες τις όψεις, η μόνη παρέμβαση που θα γίνει, ώστε να προστατεύονται τα ανοίγματα που δεν καλύπτονται από τον πρόβολο, είναι η φύτευση φυλλοβόλων δέντρων σε κοντινή απόσταση από τα παράθυρα αυτά. Κεντρικά της βιβλιοθήκης βρίσκεται χώρος ηλιασμού ο οποίος είναι σε άμεση επαφή με την οροφή. Για την θερινή ηλιοπροστασία των επικλινών γυάλινων φεγγιτών, θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν κινητά ανακλαστικά πετάσματα τα οποία αποκόπτουν τον ήλιο το καλοκαίρι ενώ μεγιστοποιούν τη συλλογή θερμότητας το χειμώνα (Lechner, 2001), (Εικόνα 97). Εικόνα 97: Κινητά ανακλαστικά πετάσματα για ηλιοπροστασία των φεγγιτών (Lechner, 2001) 9.5 Φυσικός αερισμός Για την επίτευξη συνθηκών άνεσης κατά τη θερινή περίοδο μέσα στα πλαίσια της αειφόρου ανάπτυξης, θα πρέπει να ακολουθούνται τρεις διαδοχικές σχεδιαστικές προσεγγίσεις (Lechner, 2001) (Εικόνα 98). Σε πρώτο επίπεδο μελετάται η πλήρης αξιοποίηση των στρατηγικών εκείνων που αφορούν στην αποφυγή εισαγωγής θερμότητας στους εσωτερικούς χώρους. Τέτοιες στρατηγικές περιλαμβάνουν για παράδειγμα την κατάλληλη χρήση σκίασης, τον κατάλληλο προσανατολισμό κ.α. Σε μεσογειακά κλίματα όπως και της Κύπρου, που κατά του καλοκαιρινούς μήνες οι θερμοκρασίες είναι πολύ μεγάλες, η υιοθέτηση μόνο αυτού του είδους στρατηγικών δεν επαρκεί ώστε να 128

145 επιτυγχάνονται συνθήκες άνεσης στους εσωτερικούς χώρους. Για το λόγο αυτό, ακολουθείται ένα δεύτερο στάδιο στο οποίο μελετάται η υιοθέτηση στρατηγικών που αφορούν την παθητική ψύξη συμπεριλαμβανομένου και του φυσικού αερισμού. Εφόσον και πάλι ο συνδυασμός στρατηγικών για αποφυγή θερμότητας και παθητική ψύξη δεν αποδίδουν, απαιτούνται στρατηγικές μηχανική ψύξης. ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΨΥΞΗ ΠΑΘΗΤΙΚΗ ΨΥΞΗ ΑΠΟΦΥΓΗ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ Εικόνα 98 Διαδοχικές σχεδιαστικές προσεγγίσεις για φυσικό δροσισμό (Lechner, 2001) Με βάση τα αποτελέσματα των βιοκλιματικών χαρτών για την πόλη της Λεμεσού η υιοθέτηση στρατηγικών για μηχανική ψύξη δεν είναι απαραίτητη. Επειδή όμως η θέση του κτιρίου δεν επιτρέπει την εξασφάλιση στο μεγαλύτερο δυνατό βαθμό καλού φυσικού αερισμού (ένεκα ψηλών επιπέδων ατμοσφαιρικής ρύπανσης) και ένεκα της ηχορύπανσης στην περιοχή, θα πρέπει σε ορισμένο βαθμό να χρησιμοποιηθεί μηχανική ψύξη. Για την μηχανική ψύξη του κτιρίου θα γίνει αναφορά σε επόμενο κεφάλαιο. Το συγκεκριμένο κεφάλαιο θα ασχοληθεί μόνο με την αξιοποίησης του φυσικού αερισμού για ψύξη του εσωτερικού χώρου- όσο αυτό είναι εφικτό. Ο φυσικός αερισμός μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως εναλλακτική μορφή κλιματισμού και να αντικαταστήσει τη χρήση των κλιματιστικών συστημάτων. Ο φυσικός αερισμός βασίζεται στη χρήση των φυσικών δυνάμεων για την προσαγωγή και διαφυγή του αέρα από τα κτίρια (Αραβαντινός, 2011). Οι φυσικές δυνάμεις ελέγχου του φυσικού αερισμού οφείλονται στη διαφορά πίεση λόγου του ανέμου ή λόγω θερμοσιφωνισμού (διαφορά εσωτερικής και εξωτερικής θερμοκρασίας). Επιπρόσθετα ο φυσικός αερισμός των εσωτερικών χώρων έχει άμεση επίδραση στην υγεία των χρηστών, στην θερμική άνεση και στο αίσθημα ευεξίας. Συνδυάζοντας τη θερμική μάζα των δομικών στοιχείων του κτιρίου με νυχτερινό φυσικό δροσισμό μπορεί να αυξηθεί η αποτελεσματικότητα του φυσικού αερισμού σε μεγάλο βαθμό (έως 45W/m 2 ) (Αραβαντινός, 2011). Αυτό υπογραμμίζεται και σε ειδική μελέτη η οποία κατέδειξε τον νυχτερινό φυσικό αερισμό ως την καταλληλότερη στρατηγική 129

146 φυσικού δροσισμού σε κλίματα όπως και της Κύπρου (Serghides, 2008a). Τις νυχτερινές ώρες των θερμών ημερών η εξωτερική θερμοκρασία του αέρα είναι χαμηλότερη από τη θερμοκρασία εντός του κτιρίου. Σε αυτή την περίπτωση εξωτερικός αέρας προσάγεται στο εσωτερικό του κτιρίου με τη μέθοδο του φυσικού αερισμού για την απορρόφηση της θερμότητας από τη θερμική μάζα. Τα δομικά υλικά του κτιρίου ψύχονται με αποτέλεσμα την επόμενη μέρα το κτίριο να διατηρείται δροσερό. Επειδή στη Λεμεσό, κατά τη θερινή περίοδο υπάρχουν μεγάλες ημερήσιες θερμοκρασιακές διακυμάνσεις, ο δροσερός νυχτερινός αέρας μπορεί να λειτουργήσει ευεργετικά απομακρύνοντας τη θερμότητα από τη θερμική μάζα των δομικών στοιχείων. Εφαρμόζοντας ειδικούς αυτοματισμούς στις αρσέρες που βρίσκονται ψηλά στο πατάρι αλλά και στο άνω τμήμα των γυάλινων ανοιγμάτων, ώστε να ανοίγουν κατά τη διάρκεια της νύχτας, μπορεί να επιτευχθούν συνθήκες άνεσης για την επόμενη μέρα. Για την προστασία των ανοιγμάτων από την ανεπιθύμητη εισβολή εντόμων και τις ανεπιθύμητες καιρικές συνθήκες, θα μπορούσε να τοποθετηθούν ειδικά προστατευτικά πλαίσια. Μια άλλη τεχνική που θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για φυσικό δροσισμό του χώρου είναι η εφαρμογή αγωγών εισαγωγής εξωτερικού αέρα. Αξιοποιώντας το φαινόμενο του φυσικού ελκυσμού, θα μπορούσαν να τοποθετηθούν ειδικές οπές μικρού μεγέθους (π.χ. 20x20), στη βάση του κτιρίου και πάνω από το γείσο, για την εισαγωγή και εξαγωγή αέρα, αντίστοιχα (Serghides, 2008a). Οι οπές αυτές είναι απαραίτητο να προστατεύονται με ειδικά πλαίσια για την αποφυγή εισβολής ανεπιθύμητων οργανισμών. Αρχικά θα εισάγεται εξωτερικός αέρα ο οποίος θα διοχετεύεται στον κεντρικό χώρο αναμονής όπου και θα φιλτράρεται από υποτροπικά φυτά και θα εμπλουτίζεται με οξυγόνο και έπειτα θα διανέμεται στους υπόλοιπους χώρους (The architecture of dieter schempp.). Η βλάστηση αυτή πέραν του ότι βελτιώνει την ατμόσφαιρα, προσδίδει και αισθητική αξία στο χώρο και συγχρόνως συμβάλει στη μείωση της θερμοκρασίας του χώρου. Διαμορφώνοντας κατάλληλα τον κεντρικό αυτό χώρο θα ήταν δυνατή η τοποθέτηση αρκετών υποτροπικών φυτών για το σκοπό αυτό. Αναφορικά με τις οπές εισαγωγής αέρα, θα ήταν αποδοτικότερο εάν κατασκευαστούν περισσότερες στην νότια όψη, επειδή οι επικρατούντες άνεμοι και οι δροσερές αύρες προερχόμενες από τη θάλασσα, πνέουν από την κατεύθυνση αυτή. Ειδικοί αισθητήρες ρύπανσης θα τεθούν σε εφαρμογή, ώστε όταν τα επίπεδα ρύπανσης ξεπερνούν το επιτρεπτό όριο να φράσσονται οι οπές. Οι οπές αυτές 130

147 θα πρέπει επίσης να φράσσονται αεροστεγανά κατά τη διάρκεια του χειμώνα, ώστε να εμποδίζεται η διείσδυση ψυχρού εξωτερικού αέρα. Επιπλέον το κεντρικά τοποθετημένο κλιμακοστάσιο το οποίο τερματίζει στο πατάρι με τις περιμετρικά τοποθετημένες αρσέρες και τους φεγγίτες της στέγης, ενισχύουν το φυσικό αερισμό ενεργώντας ως κάθετοι οχετοί εξαερισμού. 9.6 Φυσικός φωτισμός Στην αρχιτεκτονική η αντίληψη ενός χώρου είναι στενά συνυφασμένη με τον τρόπο που το φως διαχέεται σε αυτή. Τα φυσικό φως περισσότερο από άλλα τεχνητά μέσα φωτισμού, δημιουργεί την αίσθηση της ζεστασιάς και της αρμονίας με τον περιβάλλοντα χώρο. Επιπλέον, πολλές φορές αναφέρεται ότι το φυσικό φως συνδέεται με την ευεξία και την αποδοτικότητα, ενώ έχει αποδειχθεί ότι η ελεγχόμενη έκθεση στον ήλιο επιδρά ευεργετικά στη ψυχολογία του ανθρώπου (Αραβαντινός, 2011). Η σωστή και αποδοτική εφαρμογή του φυσικού φωτός σε συνδυασμό με συστήματα ενεργειακού ελέγχου και αισθητηρίων περιορίζει τις ανάγκες σε τεχνητό φωτισμό. Ακόμη ο σωστός σχεδιασμός του φυσικού φωτισμού μειώνει τις ανάγκες κλιματισμού και δροσισμού συμβάλλοντας στην εξοικονόμηση ενέργειας. Η χρήση του φυσικού φωτισμού, παραδοσιακά αποτέλεσε εξέχον θέμα και χαρακτηριστικό γνώρισμα ενός ορθού αρχιτεκτονικού σχεδιασμού. Όταν επιδεξίως εισάγεται στο κτίριο, το φυσικό φως δημιουργεί ένα περιβάλλον οπτικής άνεσης και δίνει την αίσθηση της συνύπαρξης του μοντέρνου σχεδιασμού και του προτεχνολογικού παρελθόντος (Lechner, 2001), (Αραβαντινός, 2011). Πέραν όμως της αισθητικής παραμέτρου πρέπει να ληφθεί υπόψη και το κόστος από την κατανάλωση ηλεκτρισμού για φωτισμό. Ο τεχνητός φωτισμός σε χώρους βιβλιοθηκών είναι ένας πολύ ενεργοβόρος καταναλωτής και για το λόγο αυτό πρέπει να μεγιστοποιείται η χρήση του φυσικού φωτισμού. Ο κεντρικός ηλιακός χώρος δεν είναι απλά ένας χώρος συνάντησης ο οποίος αποτελεί πηγή θερμότητας και υποβοηθά στην ομαλά κυκλοφορία του αέρα, αλλά παράλληλα είναι και πηγή φυσικού φωτός. Οι φεγγίτες της στέγης σε συνδυασμό με τις αρσέρες ψηλά στο πατάρι, εισάγουν φως το οποίο κατανέμεται ομοιόμορφα και στους παρακείμενους χώρους. Τα ανοίγματα οροφής είναι ιδιαίτερα αποτελεσματικά επειδή επιτρέπουν 131

148 ομοιόμορφη διανομή του φυσικού φωτός στο χώρο και ταυτόχρονα η χρήση τους μειώνει τις πιθανότητες φαινομένων θάμβωσης (Lechner, 2001). Ένας χρήσιμος κανόνας ως προς την επίτευξη βέλτιστου φωτισμού είναι η χρήση φωτιστικών ανοιγμάτων που βρίσκονται όσο το δυνατό ψηλότερα (Lechner, 2001). Ωστόσο, για να εξασφαλιστεί θέα προς τον εξωτερικό χώρο είναι απαραίτητα ανοίγματα στο ύψος του ματιού κάτι που υφίσταται στο κτίριο της βιβλιοθήκης. Επομένως, μία παρέμβαση που θα μπορούσε να γίνει για την προώθηση του φυσικού φωτισμού είναι η τοποθέτηση φωτιστικών ανοιγμάτων ψηλά στους τοίχους στη νότια και βόρεια πλευρά. Στα τμήματα των δύο αυτών όψεων που δεν προστατεύονται από τον πρόβολο θα μπορούσαν να εφαρμοστούν ράφια φωτισμού για την εξασφάλιση επαρκούς φυσικού φωτισμού και ελέγχου της φωτεινής ακτινοβολίας, ώστε να υπάρχει επάρκεια και ομαλή κατανομή του φωτός μέσα στους χώρους, ενώ ταυτόχρονα θα κατευθύνουν το φυσικό φως βαθύτερα μέσα στο χώρο (Εικόνα 99), (Climate design : Solutions for buildings that can do more with less technology2005; Lechner, 2001). Εικόνα 99: Ράφια φωτισμού (Lechner, 2001) Το γεγονός ότι οι τοίχοι και οι οροφές στους εσωτερικούς χώρους είναι βαμμένοι σε λευκούς χρωματισμούς επενεργεί θετικά στην ομοιόμορφη διανομή του φωτός μέσω της αντανάκλασης του. Επιπλέον, τα παράθυρα θα μπορούσαν να προστατευτούν από τον ήλιο με τη χρήση ανακλαστικών βενετικών στοριών τα οποία αποτρέπουν τη θάμβωση (Εικόνα100). 132

149 Εικόνα 100: Βενετικά στόρια (Lechner, 2001) Αντί των ραφιών φωτισμού μία άλλη πρόταση για σωστή αξιοποίηση του φυσικού φωτισμού, είναι η χρήση συστημάτων διπλών υαλοπινάκων αναδιανομής φωτός (lightredirective double-glazing system). Το σύστημα αυτό αποτελείται από μία σταθερή διάταξη η οποία λειτουργεί με τέτοιο τρόπο, ώστε να συγκεντρώνει το ηλιακό φως υπό διάφορες γωνίες, και να το κατευθύνει εκ νέου με τη μορφή καθοδηγούμενου οπτικού κύματος, παρέχοντας έτσι διάχυτο φωτισμό οροφής. Το τμήμα που ρυθμίζει την πορεία του ηλιακού φωτός βρίσκεται μεταξύ των δύο υαλοπινάκων και είναι τοποθετημένο πάνω από τα παράθυρα για να μην παρεμποδίζεται η ορατότητα. Σε γενικές γραμμές τo σύστημα αυτό επιτυγχάνει σημαντική εκ νέου αναδιανομή της ηλιακής ακτινοβολίας, κατευθύνοντας το φως προς το ταβάνι όπου διάχυτα αντανακλάται προς το χώρο εργασίας. Το σύστημα αυτό είναι μια αποδοτική και με μικρό κόστος προσέγγιση για την ορθή εκμετάλλευση φυσικού φωτός για το φωτισμό του χώρου εργασίας, αποφεύγοντας έτσι την θάμβωση (Beck, Korner, Gross, & Fricke, 1999). 9.7 Δημιουργία εξωτερικού μικροκλίματος Η κατάλληλη διαμόρφωση του εξωτερικού χώρου που περιβάλλει ένα κτίριο μπορεί να μειώσει σημαντικά την εξωτερική θερμοκρασία. Η χρήση βλάστησης στις εξωτερικές αυλές των κτιρίων, συμβάλλει σημαντικά στην αλλαγή και αναβάθμιση του μικροκλίματος (Σεργίδη, 2011a). Επειδή το κτίριο εφάπτεται κατευθείαν με τα ανατολικά, δυτικά και νότια σύνορα του οικοπέδου, υπάρχει η δυνατότητα διαμόρφωσης κατάλληλου 133

150 μικροκλίματος μόνο στο βόρειο αίθριο χώρο. Συγκεκριμένα γίνεται εισήγηση, ο χώρος αυτός να επικαλυφθεί με πλακόστρωτο σε συνδυασμό με φυλλοβόλα δέντρα (Katafygiotou, Nikolaidou, Del Morle, Villalta, & Cuccia, 2010). Το πλακόστρωτο καθώς θα απορροφά ηλιακή ακτινοβολία θα θερμαίνεται αυξάνοντας και τη θερμοκρασίας του αέρα που έρχεται σε επαφή με αυτό, ενώ τα δέντρα μέσω της φυσικής διεργασίας εξατμισοδιαπνοής τους, θα προκαλούν πτώση της θερμοκρασίας κοντά σε αυτά. Όταν η διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ του χαμηλότερου στρώματος αέρα που εφάπτεται με το πλακόστρωτο και του ψηλότερου στρώματος κοντά στο δέντρο αυξηθεί ικανοποιητικά, τότε το χαμηλότερο στρώμα αέρα γίνεται τόσο λιγότερο πυκνό, ώστε να υπερνικά την τριβή και να ωθείται προς τα πάνω (Βαρώτσος, 2011). Οπόταν από τη μία ο θερμός αέρας θα ανεβαίνει και από την άλλη η δροσερή αύρα θα κατεβαίνει, δημιουργώντας έτσι ρεύματα αέρα, με αποτέλεσμα να μειώνεται η θερμοκρασία της βόρειας αυλής (Εικόνα 101). Εικόνα 101: Δημιουργία μικροκλίματος στη βόρεια αυλή του κτιρίου 134

151 10. ΣΤΟΙΧΕΙΟΘΕΤΗΣΗ ΕΙΣΗΓΗΣΕΩΝ ΓΙΑ ΕΞΟΙΚΟΝΟΜΗΣΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ Για να επαληθευθούν οι εισηγήσεις σχετικά με την αντικατάσταση των μονών υαλοπινάκων με διπλούς και με την εφαρμογή εσωτερικής θερμομόνωσης, επαναλήφθηκε η χρήση του λογισμικού ISMEB-CY αλλάζοντας το συντελεστή θερμοπερατότητας της εξωτερικής λιθοδομής και των υαλοπινάκων. Η διαδικασία που ακολουθήθηκε για τον υπολογισμό των συντελεστών παρατίθεται πιο κάτω. Πίνακας 12: Προσθήκη θερμομόνωσης και υπολογισμός συντελεστή θερμοπερατότητας στην εξωτερική λιθοδομή από πέτρα Περιγραφή κατασκευής Εξωτερική λιθοδομή από πέτρα πάχους 50cm. Α/Α Ονομασία Υλικού Πάχος Υλικού d (m) Θερμική Αγωγιμότητα Υλικού λ (W/mK) Θερμική Αντίσταση Υλικού R (m2k/w) Τυπική Λεπτομέρια Σχεδιαστική Ξεκινώντας από το εσωτερικό 1 Διογκωμένη πολυστερίνη Επίχρισμα Πέτρα Επίχρισμα Ροή Θρμότητας Οριζόντια Συντελεστής Θερμοπερατότητας Rsi (m2k/w) U (W/m2K) Rse (m2k/w)

152 Υπολογισμός συντελεστή θερμοπερατότητας νέων εξωτερικών παραθύρων. α) Συντελεστής Θερμοπερατότητας Υαλοστασίου Ug Στοιχειά: Διπλό Πάχος Υαλοπινάκων 4mm Διάκενο 12 mm Είδος αερίου στο διάκενο Αέρας Συνήθης υαλοπίνακας (χωρίς προστασία) με συντελεστή εκπομπής θερμικής ακτινοβολίας (ε) = 0.89 Με βάση τα πιο πάνω δεδομένα η τιμή για τον συντελεστή θερμοπερατότητας υαλοστασίου Ug επιλέγεται από τον Πίνακα 6.12 του οδηγού θερμομόνωσης κτιρίων και είναι Ug = 2.8 W/m2K β) Συντελεστής θερμοπερατότητας πλαισίου Uf Στοιχειά: Υλικό κατασκευής πλαισίου Ξύλο χωρίς φράγμα ροής θερμότητας. Με βάση το πρότυπο ΕΝ ISO στις περιπτώσεις όπου δεν υπάρχουν δεδομένα από τον κατασκευαστή και το υλικό κατασκευής του πλαισίου είναι ξύλο χωρίς φράγμα ροής θερμότητας τότε ο συντελεστής θερμοπερατότητας είναι Uf = 7.0 W/m2K. γ) Εξαρτήματα συνένωσης υαλοστασίων Στοιχεία: Κοινού τύπου (Δεν πληρούν το κριτήριο ώστε να θεωρούνται θερμικά βελτιωμένα). δ) Ποσοστό πλαισίου ως προς το συνολικό εμβαδόν του κουφώματος: 20% Με βάση τα πιο πάνω δεδομένα ο κατάλληλος πίνακας για την επιλογή του συνολικού συντελεστή θερμοπερατότητας είναι ο Πίνακας 6.14 στον οδηγό θερμομόνωσης κτιρίων. Με δεδομένο τον Ug = 2.8 W/m2K στον κάθετο άξονα και Uf =7.0 W/m2K στον 136

153 οριζόντιο άξονα ο συντελεστής θερμοπερατότητας του κουφώματος είναι ίσος με 3.7 W/m2K. L-ηλιακό: 0,8 Τ- ηλιακό: 0,76 Αφού καταχωρήθηκαν οι νέες τιμές, το λογισμικό παρήγαγε το καινούριο Πιστοποιητικό Ενεργειακής Απόδοσης. Εικόνα 102: Πιστοποιητικό ενεργειακή απόδοσης κτιρίου μετά από αναβάθμιση 137

154 Από το πιο πάνω πιστοποιητικό (Εικόνα 102), καταδεικνύεται ότι η ενεργειακή κατάταξη του κτιρίου βελτιώθηκε κατά μία βαθμίδα. Συγκεκριμένα με την αντικατάσταση των μονών υαλοπινάκων με διπλούς και την εφαρμογή εσωτερικής θερμομόνωσης, εξοικονομείται ενέργεια και μειώνονται οι εκπομπές CO 2, κατά 17% ετησίως. Συγκρίνοντας το πιο κάτω διάγραμμα με το διάγραμμα 74 στο κεφάλαιο 7.2.4, διαπιστώνεται ότι με την αντικατάσταση των μονών υαλοπινάκων με διπλούς και την εφαρμογή εσωτερικής θερμομόνωσης εξοικονομείται 10% ενέργεια για ψύξη του χώρου. Εικόνα: 103 Ετήσια κατανάλωση ενέργειας-διπλοί υαλοπίνακες-εσωτερική θερμομόνωση 138

155 11 ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Κατά την εκπόνηση αυτής της εργασίας, μία σημαντική διαπίστωση που προέκυψε είναι το γεγονός ότι η ενσωμάτωση των κατάλληλων σχεδιαστικών μετατροπών κατά το στάδιο της ανακαίνισης ενός κτιρίου, έχει αρκετές δυσκολίες στην εφαρμογή τους. Οι περισσότερες σχεδιαστικές μέθοδοι και τεχνικές που στηρίζονται πάνω στις βιοκλιματικές αρχές είναι εφαρμόσιμες σε όλα τα νεόδμητα κτίρια, όμως στα υφιστάμενα κτίρια υπάρχουν περιορισμοί. Στο υπό εξέταση κτίριο, ένεκα του γεγονότος ότι έχει ανακηρυχτεί ως διατηρητέο, οι περιορισμοί στις επιλογές ενεργειών για ανακαίνιση αυξάνονται. Υπολογίζοντας την ενεργειακή απόδοση του κτιρίου της βιβλιοθήκης, χρησιμοποιώντας το λογισμικό πρόγραμμα isbem, βρέθηκε ότι το κτίριο καταναλώνει 951 kwh/m 2 /yr κατατάσσοντας το έτσι στην κατηγορία G. Η ενεργειακή κατάταξη αυτή φανερώνει χαμηλή ενεργειακή απόδοση του κτιρίου με ψηλά λειτουργικά κόστη. Κοντά στο οικονομικό κόστος υπάρχει και το περιβαλλοντικό με την έκλυση CO 2 για την παραγωγή της απαιτούμενης από το κτίριο ενέργειας. Από αυτή την κατάταξη, προέκυψε ότι είναι ανάγκη να αναβαθμιστεί ενεργειακά το κτίριο με στόχο να μειωθούν τα λειτουργικά κόστη, να βελτιωθούν οι συνθήκες εσωκλιματικής άνεσης και το κτίριο να γίνει πιο φιλικό προς το περιβάλλον. Επιπλέον, διαπιστώθηκε ότι η κατανάλωση ενέργειας για ψύξη του χώρου του εξεταζόμενου κτιρίου είναι περίπου πέντε φορές μεγαλύτερη από την κατανάλωση ενέργειας για θέρμανση ετησίως. Επιπρόσθετα, εντοπίστηκε ότι η υψηλότερη κατανάλωση ενέργειας σημειώνεται τον Ιούλιο και τον Αύγουστο, παρόλο που το κτίριο υπολειτουργεί. Συνεπώς, θέτοντας εκτός λειτουργίας κάποιες αίθουσες του κτιρίου το διάστημα αυτό, θα εξοικονομείται ενέργεια. Η κατασκευή των βιοκλιματικών χαρτών κτιρίων, αποτέλεσε το βασικό εργαλείο για τον καθορισμό των κατάλληλων στρατηγικών για την αποκατάσταση άνεσης στον εσωτερικό χώρο του κτιρίου της βιβλιοθήκης, για ολόκληρο το έτος. Από την κατασκευή των βιοκλιματικών χαρτών για την πόλη της Λεμεσού, προέκυψε ότι κατά τη μεγαλύτερη διάρκεια του έτους η σκίαση είναι απαραίτητη, ώστε να προστατεύεται ο εσωτερικός χώρος από την ηλιακή ακτινοβολία και να μην υπερθερμαίνεται. Μάλιστα από το Μάιο έως το Σεπτέμβριο πέραν της σκίασης, ο φυσικός δροσισμός του εσωτερικού χώρου πρέπει να ενισχύεται μέσω του φυσικού αερισμού, του νυχτερινού αερισμού, του φυσικού δροσισμού με εξάτμιση, με αξιοποίηση της θερμικής μάζας των δομικών υλικών και με 139

156 εκπομπή μεγάλου μήκους ακτινοβολίας από τις διάφορες επιφάνειες. Οι μοναδικοί μήνες που απαιτούν δραστικά μέτρα για προώθηση των ηλιακών απολαβών και αποτροπή θερμικών απωλειών είναι ο Δεκέμβριος, ο Ιανουάριος, ο Φεβρουάριος και ο Μάρτιος. Αναλυτικότερα, τα αποτελέσματα των βιοκλιματικών χαρτών κατέδειξαν ότι, κατά τη χειμερινή περίοδο έως και τις κρύες ημέρες του Απρίλη, το κτίριο πρέπει να λειτουργεί ως φυσικός συλλέκτης, ως παγίδα και ως αποθήκη θερμότητας, ενώ συγχρόνως πρέπει να προφυλάσσεται από τους ψυχρούς χειμερινούς ανέμους. Όσον αφορά τη θερινή περίοδο η υιοθέτηση στρατηγικών ηλιοπροστασίας των επιφανειών του κτιρίου είναι αναγκαία από νωρίς τον Απρίλη μέχρι τις ζεστές μέρες του Νοεμβρίου. Ιδιαίτερα σημαντικός είναι ο φυσικός αερισμός κυρίως από τον Ιούνιο έως τις πολύ θερμές μέρες του Σεπτεμβρίου. Η μεγάλη θερμική μάζα συνδυασμένη με φυσικό εξαερισμό νύχτας και δροσισμό με ακτινοβολία και εξάτμιση, είναι αρκετά μέσα για να παρέχουν συνθήκες άνεσης κατά τη διάρκεια των θερμών μηνών. Η υιοθέτηση των συγκεκριμένων στρατηγικών κατά το στάδιο επιλογής των κατάλληλων ενεργειών για ενεργειακή αναβάθμιση του κτιρίου, ήταν δύσκολο εγχείρημα λόγω των περιορισμών που υπήρχαν. Στη μελέτη αυτή έγιναν διάφορες εισηγήσεις, ώστε να ξεπεραστούν αυτοί οι περιορισμοί. Παρόλα αυτά, υπήρχαν περιπτώσεις που ήταν αδύνατη η οποιαδήποτε παρέμβαση για βελτιωτικούς σκοπούς. Για παράδειγμα, η εφαρμογή εξωτερικής θερμομόνωσης δεν ήταν κάτι το εφικτό, επειδή προείχε η διατήρηση του χαρακτήρα των εξωτερικών όψεων της λιθοδομής. Η επιλογή της εφαρμογής εσωτερικής θερμομόνωσης ήταν μία εναλλακτική λύση, όμως υπάρχει επιφύλαξη για το κατά πόσο αποδοτική και οικονομικά ωφέλιμη είναι. Μια εξειδικευμένη μελέτη στο μέλλον θα ήταν ωφέλιμο να γίνει, για να διαφανεί κατά πόσο οικονομικά βιώσιμη είναι μια τέτοια επέμβαση στο κτίριο. Η στέγη του κτιρίου της βιβλιοθήκης είναι είδη θερμομονωμένη. Γίνεται εισήγηση, η βελτιωτική επέμβαση με αντικατάσταση της υφιστάμενης σκουρόχρωμης κεραμοποιίας, με ειδικά ασφαλτικά κεραμίδια ανοιχτού χρώματος, για να αυξηθεί η ανακλαστικότητα, να απωθείται η ηλιακή θερμότητα, και να παρέχεται ταυτόχρονα και υγρομόνωση. Γίνεται επίσης εισήγηση, για αντικατάσταση των μονών υαλοπινάκων με ενεργειακά αποδοτικότερους-στην πιο απλή περίπτωση απλούς διπλούς υαλοπίνακες, για περιορισμό των θερμικών απωλειών. Η εισήγηση αυτή αποτελεί μία εύκολη λύση, χωρίς ιδιαίτερους περιορισμούς στην εφαρμογή της, η οποία συνεισφέρει στην εξοικονόμηση ενέργειας. 140

157 Όσον αφορά το φυσικό δροσισμό του κτιρίου, αυτός θα μπορούσε να επιδιωχθεί μέσω της προώθησης του νυχτερινού αερισμού. Εκμεταλλευόμενοι την θερμική μάζα του κτιρίου, είναι δυνατόν να ψύχεται ο χώρος κατά τη διάρκεια της νύχτας με ανταλλαγή θερμότητας δομικών υλικών και αέρα που θα εισάγεται από το εξωτερικό περιβάλλον, διαμέσου των αρσερών που βρίσκονται στο πατάρι και αυτών που θα προστεθούν και στους άλλους χώρους, για να ενισχύσουν το φαινόμενο. Επιπλέον, με την εισαγωγή εξωτερικού αέρα από ειδικές οπές,στη βάση του κτιρίου και πάνω από το γείσο, ο οποίος θα φιλτράρεται με τη βοήθεια υποτροπικών φυτών, θα παρέχεται ικανοποιητικός αερισμός στον εσωτερικό χώρο. Όσον αφορά τη σκίαση, η στρατηγική αυτή ήταν πιο εύκολη με το συνδυασμό συστημάτων εσωτερικής και εξωτερικής σκίασης καθώς και δέντρα. Περαιτέρω, με τη χρήση βλάστησης στη βόρεια πλευρά του οικοπέδου, διαμορφώθηκε κατάλληλο εξωτερικό μικρόκλιμα με στόχο τη μείωση της εξωτερικής θερμοκρασίας. Για ενίσχυση του φυσικού φωτισμού με στόχο την αποφυγή φθοράς στα βιβλία, προτείνεται, η τοποθέτηση φωτιστικών ανοιγμάτων ψηλά στους τοίχους στη νότια και βόρεια πλευρά. Στα τμήματα των δύο αυτών όψεων που δεν προστατεύονται από τον πρόβολο, εισάγονται ράφια φωτισμού για την εξασφάλιση επαρκούς φυσικού φωτισμού και ελέγχου της φωτεινής ακτινοβολίας, ώστε να υπάρχει επάρκεια και ομαλή κατανομή του φωτός μέσα στους χώρους, ενώ ταυτόχρονα θα κατευθύνουν το φυσικό φως βαθύτερα μέσα στο χώρο. Επιπλέον, με την εφαρμογή βενετικών στοριών, περιορίζεται η πιθανότητα δημιουργίας θάμβωσης στους χώρους μελέτης. Με την αντικατάσταση των μονών υαλοπινάκων με διπλούς και με την εφαρμογή εσωτερικής θερμομόνωσης, το λογισμικό isbem-cy κατέταξε το κτίριο στην κατηγορία F και κατέδειξε ότι εξοικονομείται ενέργεια 17% και μειώνονται οι εκπομπές CO 2 κατά 17%, ετησίως. Οι εισηγήσεις που γίνονται θα συμβάλουν στη βιοκλιματική αναβάθμιση του κτιρίου, του οποίου γίνεται σεβαστή η αρχιτεκτονική του δομή και η λειτουργία του ως βιβλιοθήκη. Ταυτόχρονα επιτυγχάνεται εξοικονόμηση ενέργειας, που απαιτείται για να το εξυπηρετήσει. 141

158 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Γραφικές παραστάσεις που προέκυψαν από το λογισμικό πρόγραμμα METEONORM v 6.1 Εικόνα 104: Μηνιαία ηλιακή ακτινοβολία (KWh/m2) Εικόνα 105: Μηνιαία θερμοκρασία (C ) 142

159 Εικόνα 106: Αριθμός ημερών με βροχόπτωση ανά μήνα και ύψος βροχόπτωσης Εικόνα 107: Μηνιαία διάρκεια ηλιοφάνειας 143

160 Εικόνα 108: Μηνιαία ηλιακή ακτινοβολία (KWh/m2d) 144