ΣΚΙΑΣΗ ΤΩΝ ΟΨΕΩΝ ΚΡΙΤΗΡΙΑ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ ΓΙΑ ΜΕΙΩΣΗ ΤΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗΣ ΚΑΤΑΝΑΛΩΣΗΣ

Transcript

1 ΣΚΙΑΣΗ ΤΩΝ ΟΨΕΩΝ ΚΡΙΤΗΡΙΑ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ ΓΙΑ ΜΕΙΩΣΗ ΤΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗΣ ΚΑΤΑΝΑΛΩΣΗΣ Η επιλογή του κατάλληλου συστήματος σκίασης καθορίζεται από την ηλιακή γεωμετρία, τα γεωμετρικά και τεχνικά χαρακτηριστικά της επιφάνειας, την αισθητική ποιότητα, το κόστος και τις ανάγκες συντήρησης. Παρουσίαση: ΑΓΓΕΛΙΚΗ ΠΑΪΠΑΗ, αρχιτέκτων μηχ. Α.Π.Θ., MSc 55

2 ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΣΕΛΙΔΕΣ 1 Κατακόρυφα στοιχεία που αποτελούνται από λεπτές οριζόντιες περσίδες περιστρέφονται, ακολουθώντας την κίνηση του ήλιου, για μέγιστη ηλιοπροστασία και οπτική άνεση. Αρχιτέκτονες: JSWD Architekten, Chaix & Morel. 2 Επένδυση όψης από περιστρεφόμενες χρωματιστές κατακόρυφες περσίδες. Αρχιτέκτονες: Matos-Castillo Arquitectos. 3 Η επένδυση της όψης από επάλληλα διάτρητα πετάσματα σε ποικιλία σχημάτων, υφών και χρωμάτων δημιουργεί μια δυναμική πρόσοψη που προκαλεί εναλλασσόμενα σενάρια φυσικού φωτισμού στους εσωτερικούς χώρους. Αρχιτέκτονες: Studio Πτυσσόμενα υφασμάτινα σκίαστρα σε στεγασμένο πάρκο στη Σιγκαπούρη. Αρχιτέκτονες: Wilkinson Eyre. ΠΕΡΙΛΗΨΗ Η προστασία των όψεων και των ανοιγμάτων από την ηλιακή ακτινοβολία συνεπάγεται μείωση των ενεργειακών απαιτήσεων για κλιματισμό το καλοκαίρι, αύξηση των ηλιακών θερμικών κερδών το χειμώνα και εξασφάλιση συνθηκών θερμικής και οπτικής άνεσης των χρηστών. Η ποικιλία των σύγχρονων συστημάτων σκίασης παρέχει στον αρχιτέκτονα μεγάλο εύρος επιλογών ως προς τους τύπους, τα υλικά και τα χρώματα, ώστε να επιτευχθεί το επιθυμητό ενεργειακό, λειτουργικό και αισθητικό αποτέλεσμα. Κατά το σχεδιασμό της ηλιοπροστασίας λαμβάνεται υπόψη η θέση του ήλιου για την υπό μελέτη περιοχή, τα γεωμετρικά χαρακτηριστικά του κτιρίου και ο προσανατολισμός των όψεων. Σε κάθε περίπτωση επιλέγεται το κατάλληλο σύστημα, το οποίο εφαρμόζεται μεμονωμένα ή σε συνδυασμό με άλλα για βελτιστοποίηση της απόδοσης. Επικρατέστερη επιλογή για τις νότιες όψεις είναι τα οριζόντια σκίαστρα, ενώ για τις ανατολικές και δυτικές προτείνεται ο συνδυασμός οριζόντιων και κατακόρυφων στοιχείων. Ο περιορισμός της ενέργειας που χρειάζεται ένα κτίριο για την ομαλή λειτουργία του και την άνεση των χρηστών του αποτελεί μια από τις σημαντικότερες παραμέτρους του σύγχρονου αρχιτεκτονικού σχεδιασμού, τόσο σε νέες, όσο και σε υφιστάμενες ανακαινιζόμενες κατασκευές. Η διαμόρφωση του κελύφους επηρεάζει καθοριστικά την ενεργειακή συμπεριφορά κάθε κτιρίου και τα μέσα σκίασης αποτελούν αναπόσπαστο εργαλείο του ενεργειακού σχεδιασμού, ιδιαιτέρως σε κλίματα με έντονη ηλιοφάνεια και θερμά καλοκαίρια, όπως στην Ελλάδα. Με τον όρο σκίαση περιγράφονται όλα τα συστήματα και οι τεχνικές που συντελούν στον έλεγχο της ηλιακής ακτινοβολίας που εισέρχεται στο εσωτερικό ενός κτιρίου, με στόχο την ενεργειακή και λειτουργική αναβάθμισή του. Ο αποδοτικός σχεδιασμός των σκιάστρων επιτρέπει τα ηλιακά κέρδη κατά τους χειμερινούς μήνες, περιορίζοντας τις ενεργειακές απαιτήσεις σε θέρμανση, και αποτρέπει την υπερθέρμανση κατά τους θερινούς μήνες, περιορίζοντας αντίστοιχα την ανάγκη κλιματισμού. Ανάλογα με το μέγεθος και τον προσανατολισμό των ανοιγμάτων, η αποτελεσματική σκίαση μπορεί να επιφέρει μείωση της ενέργειας που καταναλώνεται στο δροσισμό μεταξύ 5% - 15%. Παράλληλα με τη βελτίωση της ενεργειακής συμπεριφοράς του κτιρίου, η διαχείριση της προσπίπτουσας ηλιακής ακτινοβολίας εξασφαλίζει συνθήκες θερμικής άνεσης για τους χρήστες ενός κτιρίου, αποτρέποντας τις απότομες αυξομειώσεις της εσωτερικής θερμοκρασίας κατά τη διάρκεια ολόκληρου του έτους και ιδιαιτέρως την υπερθέρμανση κατά τους θερινούς μήνες. Μέσω της σκίασης επιτυγχάνεται και η διαχείριση του φυσικού φωτισμού στο εσωτερικό του κτιρίου. Ο σχεδιασμός των συστημάτων σκίασης θα πρέπει να εξασφαλίζει το φυσικό φωτισμό των εσωτερικών χώρων, ώστε να ελαχιστοποιούνται οι ενεργειακές απαιτήσεις σε τεχνητό φωτισμό, και παράλληλα να προσφέρει συνθήκες οπτικής άνεσης. Οι ομοιόμορφες συνθήκες φυσικού φωτός και η αποφυγή φαινομένων θάμβωσης και έντονων αντιθέσεων συντελούν στη διαμόρφωση ευχάριστων, λειτουργικών και παραγωγικών εσωτερικών χώρων. Τα σύγχρονα συστήματα σκίασης εκτός από τα ενεργειακά και λειτουργικά οφέλη διακρίνονται και για την αισθητική τους ποιότητα. Η ποικιλία των τύπων και των υλικών προσφέρει στους αρχιτέκτονες απεριόριστες επιλογές και επιτείνει την εκφραστικότητά τους κατά τη διαμόρφωση των όψεων. 56 ΤΕΥΧΟΣ 2/2015

3 ση του άμεσου ηλιακού φωτός και δημιουργούν συνθήκες ομοιόμορφου και διάχυτου φυσικού φωτισμού στους εσωτερικούς χώρους. Απαιτείται προσεκτικός σχεδιασμός τους, λαμβάνοντας υπόψη τον προσανατολισμό και τα χαρακτηριστικά κάθε ανοίγματος, ώστε να ευνοούν την ενεργειακή συμπεριφορά του κελύφους τόσο κατά τους θερινούς, όσο και κατά τους χειμερινούς μήνες. Ηλιακά ράφια Είναι αρχιτεκτονικά στοιχεία επίπεδα ή καμπύλα, που εφαρμόζονται στα ανοίγματα και παρέχουν ταυτόχρονα σκίαση και ενίσχυση με ανάκλαση του φυσικού φωτός στο εσωτερικό του κτιρίου, μειώνοντας τις ανάγκες σε τεχνητό φωτισμό σε χώρους που βρίσκονται σε απόσταση από τα ανοίγματα. Ενδείκνυνται για χώρους μεγάλου ύψους και ανοίγματα νότιου προσανατολισμού. Η αυξημένη ανακλαστικότητα των σύγχρονων υλικών κατασκευής τους εξασφαλίζει μεταφορά του φυσικού φωτός σε απόσταση έως και 4 φορές το ύψος του χώρου. Εξωτερικά συστήματα σκίασης Αυτή η κατηγορία περιλαμβάνει όλα τα είδη σκιάστρων που τοποθετούνται εξωτερικά του κελύφους, όπως παντζούρια, ρολά, περσίδες, υφασμάτινα προστεγάσματα ή πετάσματα. Διατίθενται σε ποικιλία υλικών και χρωμάτων, καλύπτοντας ένα μεγάλο εύρος λειτουργικών και αισθητικών απαιτήσεων. Τα περισσότερα συστήματα είναι κινητά και ο χειρισμός τους γίνεται χειροκίνητα ή αυτοματοποιημένα.τα σύγχρονα συστήματα προγραμματίζονται κατάλληλα και είναι εξοπλισμένα με αισθητήρες κλιματικών συνθηκών, ώστε η λειτουργία τους να βελτιστοποιεί την ενεργειακή συμπεριφορά του κτιρίου και να εξασφαλίζονται ιδανικές συνθήκες θερμικής και οπτικής άνεσης για τους χρήστες. Η τεχνολογία διαρκώς εξελίσσεται με την αναζήτηση καινοτόμων συστημάτων και υλικών μεγαλύτερης απόδοσης. Αντιπροσωπευτικά δείγματα των πιο πρόσφατων επιτευγμάτων είναι τα ακόλουθα: Ρολό που κινείται αντίστροφα. Πρόκειται για ρολό από λεπτές μεταλλικές περσίδες, που κινείται από κάτω προς τα επάνω. Παρέχει ηλιοπροστασία χαμηλά στο άνοιγμα, όπου είναι τα μεγαλύτερα ποσοστά της προσπίπτουσας ηλιακής ακτινοβολίας, ενώ παράλληλα επιτρέπει το φυσικό φως να εισχωρήσει από το ανώτερο τμήμα του ανοίγματος, που δεν σκιάζεται. Κατηγορίες συστημάτων σκίασης Τα συστήματα σκίασης ομαδοποιούνται σε κατηγορίες ανάλογα με το υλικό κατασκευής τους, τον τρόπο ένταξής τους στο κτιριακό κέλυφος και τη θέση τους σε σχέση με τα ανοίγματα. Διαμόρφωση περιβάλλοντος χώρου Η αξιοποίηση της φύτευσης αποτελεί παραδοσιακή τεχνική σκίασης για ανοίγματα και μπαλκόνια είτε με αποκλειστική χρήση φυτών είτε σε συνδυασμό με άλλες κατασκευές, π.χ. προστεγάσματα, πέργκολες κ.ά. Για την προστασία των ανατολικών και δυτικών ανοιγμάτων συστήνονται τα φυλλοβόλα δέντρα, τοποθετημένα σε απόσταση από το κτίριο, που προστατεύουν από την ηλιακή ακτινοβολία των θερινών μηνών, χωρίς όμως να εμποδίζουν τα θερμικά ηλιακά κέρδη κατά το χειμώνα. Στα ανοίγματα νότιου προσανατολισμού πιο αποτελεσματικά είναι τα φυλλοβόλα δέντρα μεγάλου ύψους λόγω της θέσης του θερινού ήλιου. Σταθερές αρχιτεκτονικές προεξοχές Πρόκειται για αναπόσπαστα στοιχεία του κελύφους, όπως προβόλους, κατακόρυφες προεξοχές εκατέρωθεν των ανοιγμάτων ή ολόκληρα τμήματα του κτιρίου που προεξέχουν. Προστατεύουν τα ανοίγματα από την προσπίπτουσα ηλιακή ακτινοβολία, εξομαλύνουν την έντα 57

4 ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΣΕΛΙΔΕΣ 1 Κατακόρυφα πτυσσόμενα σκίαστρα από μεταλλικά διάτρητα πετάσματα, που ακολουθούν την κίνηση του ήλιου. 2 Εξωτερικό σύστημα ηλιοπροστασίας από συρόμενα πετάσματα με ενσωματωμένα φωτοβολταϊκά στοιχεία. Εξωτερική ρολοκουρτίνα με δυνατότητα ανάκλισης (markisolette). Κινείται κατακόρυφα μπροστά από το άνοιγμα και στο επιθυμητό ύψος το πλεονάζον ύφασμα σχηματίζει επικλινές στέγαστρο. Παρέχει ηλιοπροστασία σε ολόκληρο το άνοιγμα διασφαλίζοντας την ανεμπόδιστη θέα και το φυσικό φωτισμό. Ημιδιάφανα πετάσματα. Αποτελούνται από πολύ λεπτές μεταλλικές περσίδες ή από μεταλλικά πλέγματα. Αυτά τα συστήματα εμποδίζουν σημαντικό ποσοστό της ηλιακής ακτινοβολίας να εισχωρήσει στο εσωτερικό χωρίς να περιορίζουν την ορατότητα και το φυσικό φωτισμό. Διάφανες ανακλαστικές γυάλινες περσίδες. Τοποθετούνται σε οριζόντια διάταξη επάνω από το άνοιγμα ή κατακόρυφα, μπροστά από αυτό. Ανάλογα με τη κλίση τους (σταθερή ή αυτοματοποιημένη) αντανακλούν την ηλιακή ακτινοβολία πίσω στην ατμόσφαιρα ή την κατευθύνουν στο εσωτερικό. Κινητά προστεγάσματα με ενσωματωμένα φωτοβολταϊκά στοιχεία. Η κλίση τους ακολουθεί την πορεία του ήλιου, μεγιστοποιώντας την απόδοσή τους ως προς την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας και ταυτόχρονα παρέχουν καλύτερη σκίαση, προσαρμοσμένη στα επίπεδα της ηλιακής ακτινοβολίας. Εσωτερικά συστήματα σκίασης Τοποθετούνται εσωτερικά των ανοιγμάτων και συνεπώς δεν εμποδίζουν την ηλιακή ακτινοβολία να εισχωρήσει στον εσωτερικό χώρο. Η ηλιακή ενέργεια εγκλωβίζεται μεταξύ του υαλοπίνακα και του συστήματος και μεταδίδεται με τη μορφή θερμότητας. Κατά συνέπεια τα εσωτερικά συστήματα σκίασης έχουν χαμηλή απόδοση ως προς τη μείωση των ψυκτικών φορτίων κατά τη θερινή περίοδο σε σύγκριση με τα εξωτερικά συστήματα σκίασης. Βελτιωμένη ενεργειακή συμπεριφορά παρουσιάζουν τα ανοιχτόχρωμα εσωτερικά σκίαστρα από υλικά με υψηλή ανακλαστικότητα. Συστήματα στο διάκενο υαλοπετασμάτων Τοποθετούνται στο εσωτερικό δικέλυφης όψης ή στο διάκενο μεταξύ των δύο υαλοπετασμάτων ενός κουφώματος. Είναι προστατευμένα και εύκολα στο χειρισμό τους, όπως τα εσωτερικά σκίαστρα, και παράλληλα εξασφαλίζουν μεγάλο βαθμό ηλιοπροστασίας, όπως τα εξωτερικά συστήματα. Η πιο σύγχρονη εκδοχή αυτών των συστημάτων είναι οι περσίδες τεθλασμένης διατομής και ο συνδυασμός διαφορετικών διατομών στο ίδιο κούφωμα. Η μορφή της διατομής είναι κατάλληλη, ώστε κατά τη θερινή περίοδο, που ο ήλιος βρίσκεται ψηλά, να αντανακλάται το 70% - 90% της προσπίπτουσας ηλιακής ακτινοβολίας πίσω στην ατμόσφαιρα. Αντίθετα, το χειμώνα που ο ήλιος διαγράφει χαμηλότερη τροχιά, η ηλιακή ακτινοβολία κατευθύνεται προς το εσωτερικό. Ενδέχεται μέσα στο ίδιο διάκενο να συνδυαστούν περσίδες με διαφορετικές διατομές και σε διαφορετική κλίση. Μ αυτόν τον τρόπο βελτιστοποιείται η απόδοση του συστήματος ταυτόχρονα ως προς τη μείωση της ενεργειακής κατανάλωσης και τις συνθήκες οπτικής άνεσης. Υαλοπίνακες που παρέχουν ηλιοπροστασία Η προστασία ενός ανοίγματος από την ηλιακή ακτινοβολία εκτός από τα συστήματα σκίασης συντελείται και με την επιλογή κατάλληλου υαλοπίνακα. Οι σύγχρονοι υαλοπίνακες φέρουν επιστρώσεις που συντελούν στον έλεγχο της ηλιακής ακτινοβολίας. Οι αντιπροσωπευτικότεροι τύποι είναι οι ανακλαστικοί, οι απορροφητικοί, οι υαλοπίνακες με χαμηλό συντελεστή 58 ΤΕΥΧΟΣ 2/2015

5 ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΣΚΙΑΣΗΣ ΣΤΗΝ ΟΡΑΤΟΤΗΤΑ ΚΑΙ ΣΤΟ ΦΥΣΙΚΟ ΑΕΡΙΣΜΟ Πρόβολος Ορατότητα Φυσικός αερισμός ΣΥΓΚΡΙΣΗ ΜΕΤΑΞΥ ΕΞΩΤΕΡΙΚΩΝ ΚΑΙ ΕΣΩΤΕΡΙΚΩΝ ΣΚΙΑΣΤΡΩΝ Χρήση εξωτερικών σκιάστρων 1. Ηλιακή ακτινοβολία: Τμήμα της αντανακλάται και το υπόλοιπο απορροφάται. 2. Η θερμότητα που απορροφήθηκε απάγεται στην ατμόσφαιρα. 3. Μέσος συντελεστής ηλιακών κερδών με εξωτερικές περσίδες λευκού χρώματος: 12%. Χρήση εσωτερικών σκιάστρων 1. Η ηλιακή ακτινοβολία που αντανακλάται έχει διαπεράσει προηγουμένως τον υαλοπίνακα. 2. Η θερμότητα μεταφέρεται στους εσωτερικούς χώρους. 3. Μέσος συντελεστής ηλιακών κερδών με εσωτερικές περσίδες λευκού χρώματος: 46%. Περσίδες Ορατότητα Φυσικός αερισμός ΟΠΤΙΚΗ ΚΑΙ ΘΕΡΜΙΚΗ ΑΠΟΔΟΣΗ ΕΣΩΤΕΡΙΚΩΝ ΣΚΙΑΣΤΡΩΝ ΔΙΑΦΟΡΕΤΙΚΩΝ ΤΥΠΩΝ Εσωτερικό σκίαστρο (στόρι) Ορατότητα _ Φυσικός αερισμός _ 1. 5% αντανακλάται. 2. Θερμότητα. 3. 5% διαδίδεται. 4. Θερμική ακτινοβολία % αντανακλάται. 2. Διάχυτο φως. 1. 5% αντανακλάται. 2. 5% διαδίδεται. 3. Η εσωτερική επιφάνεια φαίνεται σκοτεινή. Έγχρωμος ή ανακλαστικός υαλοπίνακας (στόρι) Ορατότητα Φυσικός αερισμός _ Σκίαστρο σκούρου χρώματος. Ανοιχτόχρωμο σκίαστρο, στο οποίο η εσωτερική επιφάνεια φαίνεται πολύ φωτεινή. Ανοιχτόχρωμο σκίαστρο αλουμινίου: Η εσωτερική επιφάνεια φαίνεται σκοτεινή ως προς το φυσικό φως, αλλά αντανακλά το τεχνητό φως από εσωτερικές πηγές. ηλιακού κέρδους (SHGC) και οι ενεργειακοί χαμηλής εκπομπής (low-e). Οι πιο πρόσφατες καινοτομίες στην τεχνολογία επεξεργασίας του γυαλιού είναι τα εξής προϊόντα: Θερμοτροπικοί υαλοπίνακες. Μεταβάλλουν τα οπτικά τους χαρακτηριστικά, όπως το βαθμό διαφάνειας, όταν η θερμοκρασία αυξάνεται επάνω από ορισμένα επίπεδα. Ηλεκτροχρωμικοί υαλοπίνακες. Ο βαθμός διαφάνειας καθορίζεται από αλλαγές στην τάση του ηλεκτρικού ρεύματος που διαπερνά μικροσκοπικά ηλεκτρόδια στην επιφάνειά τους. Πρισματικοί υαλοπίνακες. Ανάλογα με τη γωνία πρόσπτωσης της ηλιακής ακτινοβολίας, η πρισματική εσωτερική τους επιφάνεια αντανακλά, ανακατευθύνει ή καθοδηγεί τη θερμότητα και το φυσικό φως. Μεθοδολογία σχεδιασμού και κριτήρια επιλογής των συστημάτων σκίασης Η επιλογή και ο σχεδιασμός των χαρακτηριστικών ενός συστήματος ηλιοπροστασίας καθορίζει την αποτελεσματικότητα και την αποδοτικότητά του. Επιλογές, που δεν λαμβάνουν υπόψη τις σωστές παραμέτρους, μπορεί να οδηγήσουν σε αντίθετα αποτελέσματα, όπως σε χώρους ελλιπώς σκιασμένους, με ανεπαρκή φυσικό φωτισμό, με περιορισμένη θέα ή αυξημένες ενεργειακές απαιτήσεις θέρμανσης κατά τη χειμερινή περίοδο. Στόχος Αρχικά πρέπει να προσδιοριστούν τα κλιματικά δεδομένα της τοποθεσίας, καθώς και οι ενεργειακές και λειτουργικές απαιτήσεις του κτιρίου, ώστε να καταστεί σαφής η επιδίωξη του σχεδιαστή μέσω του συστήματος σκίασης. Οι συνήθεις παράμετροι σχεδιασμού είναι οι εξής: Περιορισμός της ηλιακής ακτινοβολίας που εισέρχεται στους εσωτερικούς χώρους κατά τους θερινούς μήνες, ώστε να μειωθούν οι ενεργειακές απαιτήσεις σε δροσισμό / κλιματισμό. Εκμετάλλευση της ηλιακής ακτινοβολίας και των θερμικών της κερδών (παθητική ηλιακή θέρμανση) κατά τους χειμερινούς μήνες, ώστε να μειωθούν οι ενεργειακές απαιτήσεις σε θέρμανση. Επαρκής φυσικός φωτισμός ομοιόμορφης έντασης στους εσωτερικούς χώρους. Αποφυγή ζωνών με πολύ έντονη φωτεινότητα και θάμβωση. Διαφύλαξη της επαφής με το περιβάλλον (θέα). Η επιλογή και η ιεράρχηση τους εξαρτάται από τις ιδιαιτερότητες κάθε κατασκευής, τη χρήση και τις ανάγκες των χρηστών. Ηλιακά χαρακτηριστικά Η γνώση των χαρακτηριστικών της ηλιακής ακτινοβολίας συντελεί στον ορθότερο σχεδιασμό του κελύφους και στην αποτελεσματικότητα των συστημάτων σκίασης. Το φάσμα της ηλιακής ακτινοβολίας που φτάνει στην επιφάνεια της Γης διακρίνεται σε υπεριώδη, ορατή και υπέρυθρη. Υπεριώδης ακτινοβολία (UV). Αποτελεί το μικρότερο ποσοστό (8%), δεν είναι ορατή όμως είναι επικίνδυνη για τους ανθρώπους και προκαλεί φθορά σε αντικείμενα που υπερεκτείθενται σ αυτήν. Ορατή ακτινοβολία (V). Αποτελεί το 42% του φάσματος και είναι αυτή που μας βοηθάει να αντιληφθούμε τη μορφή και το χρώμα των αντικειμένων. Υπέρυθρη ακτινοβολία (IR). Καταλαμβάνει το 50%, είναι αόρατη και γίνεται αντιληπτή ως θερμότητα. Επίσης η ακτινοβολία που δέχεται το κέλυφος αποτελεί συνδυασμό της προαναφερθείσας άμεσης ηλιακής ακτινοβολίας, της διάχυτης 59

6 ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΣΕΛΙΔΕΣ 1 Τρόπος στερέωσης γυάλινων περιστρεφόμενων κινητών περσίδων εξωτερικά του κελύφους. 2 α. Πτυσσόμενο σύστημα από βενετικές περσίδες τεθλασμένης διατομής σε κτίριο γραφείων στην Κολωνία. Αρχιτέκτονες: Gatermann + Schossig. Β. Οι περσίδες τεθλασμένης διατομής αντανακλούν ή ανακατευθύνουν την ηλιακή ακτινοβολία. α. β. ακτινοβολίας από την ατμόσφαιρα και της ακτινοβολίας που δέχεται ως αντανάκλαση από το έδαφος και τα στοιχεία του περιβάλλοντος χώρου. Τα σκίαστρα στην πλειονότητά τους δεν κάνουν διάκριση στα είδη της ακτινοβολίας. Υπάρχουν όμως και εξειδικευμένα συστήματα που αξιοποιούν την ορατή ακτινοβολία, απορρίπτοντας τη θερμότητα. Παρόμοια απόδοση επιτυγχάνεται και με τον κατάλληλο συνδυασμό σκιάστρου και υαλοπίνακα ειδικής επίστρωσης. Επιπλέον, η ένταση της ηλιακής ακτινοβολίας εξαρτάται από τη θέση του ηλίου. Η θέση αλλάζει λόγω της περιστροφής της Γης γύρω από τον άξονά της και γύρω από τον ήλιο και καθορίζεται από τις εξής γωνίες: Ηλιακό ύψος. Είναι η γωνία που σχηματίζεται μεταξύ της θέσης του ηλίου στον ουρανό και του οριζόντιου επιπέδου με βάση τη θέση του παρατηρητή. Αζιμούθιο. Είναι η γωνία της ορθής προβολής του ήλιου επάνω στο οριζόντιο επίπεδο, σε σχέση με τον τοπικό μεσημβρινό βορρά - νότου. Γεωγραφικό πλάτος. Είναι η γωνία που σχηματίζει η τοποθεσία με το επίπεδο του ισημερινού. Η επιλογή του κατάλληλου τρόπου σκίασης βασίζεται στη συσχέτιση των δεδομένων της ηλιακής γεωμετρίας με τα γεωμετρικά δεδομένα του κτιρίου. Τα ηλιακά διαγράμματα απεικονίζουν την τροχιά του ήλιου σε επιλεγμένες ημέρες και συγκεκριμένα γεωγραφικά πλάτη και αποτελούν το βασικό εργαλείο σχεδιασμού της ηλιοπροστασίας. Εκτεταμένη είναι πλέον και η χρήση προσομοιωτικών λογισμικών, που απεικονίζουν την επίδραση της ηλιακής ακτινοβολίας στο κτίριο, ενώ παράλληλα 60 ΤΕΥΧΟΣ 2/2015

7 ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΣΚΙΑΣΗΣ ΩΣ ΠΡΟΣ ΤΟ ΦΥΣΙΚΟ ΦΩΤΙΣΜΟ, ΤΟΝ ΦΥΣΙΚΟ ΑΕΡΙΣΜΟ ΚΑΙ ΤΗΝ ΟΡΑΤΟΤΗΤΑ Τύπος σκίασης Προσανατολισμός Φυσικός φωτισμός Φυσικός αερισμός Ορατότητα Δυνατότητα προσαρμογής Πρόβολοι Σταθεροί Πτυσσόμενοι Οριζόντιες περσίδες 180º±30º 180º±30º μέτριος καμία Σταθερές Κινητές Πτυσσόμενες Πτυσσόμενες & κινητές 180º±30º σε όλους 180º±30º σε όλους μέτριος περιορισμένη περιορισμένη μέτρια (κλειστές) / (ανοιχτές) μέτρια (κλειστές) / (ανοιχτές) καμία μέτρια Κατακόρυφες περσίδες Σταθερές Κινητές 90º, 270º±20º 90º, 270º±45º μέτριος περιορισμένη μέτρια καμία Στόρια Πτυσσόμενα σε όλους περιορισμένος περιορισμένη μέτρια Διάτρητα πετάσματα Σταθερά σε όλους περιορισμένος μέτριος περιορισμένη καμία Πηγή: Solar controls and shading, Sustainability hub, RIBA, ΗΛΙΑΚΑ ΚΕΡΔΗ ΚΑΤΑ ΤΗ ΘΕΡΙΝΗ ΠΕΡΙΟΔΟ ΓΙΑ ΔΙΑΦΟΡΟΥΣ ΤΥΠΟΥΣ ΣΚΙΑΣΗΣ Τύπος σκίασης Ηλιακά κέρδη Μονός υαλοπίνακας χωρίς σκίαση 100% Διπλός υαλοπίνακας χωρίς σκίαση 90% Έγχρωμος υαλοπίνακας * 40% - 65% Μεμβράνη ηλιοπροστασίας* / ανακλαστικός υαλοπίνακας** 20% - 60% Εσωτερικό ρολό (στόρι)*** 55% - 85% Κουρτίνες 55% - 65% Πρόβολος 1 m επάνω από νότιο άνοιγμα 30% Εξωτερικά ρολά (στόρι) 30% Εξωτερικό μεταλλικό στόρι ή περσίδες 15% - 20% Πλήρης σκάση από δέντρα 20% - 60% Πέργκολα βάθους 2 m με κάλυψη από φυλλοβόλα φυτά ή ύφασμα 20% ΠΡΟΣΠΙΠΤΟΥΣΑ ΗΛΙΑΚΗ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ ΣΕ ΚΑΘΕ ΑΝΟΙΓΜΑ * Αυτά τα υλικά συνήθως περιορίζουν το φυσικό φως σε όλη τη διάρκεια του χρόνου. ** Οι ανακλαστικοί υαλοπίνακες προκαλούν και θάμβωση στα απέναντι κτίρια. ***Η απόδοση πέφτει όσο σκουραίνει το χρώμα. Πηγή: Window protection, Sustainable Energy Authority Victoria. 1. Διάχυτη 2. Άμεση 3. Ανακλώμενη υπολογίζουν την επίδραση της σκίασης στην ενεργειακή του συμπεριφορά. Προσανατολισμός Η θέση του κτιρίου σε σχέση με τον άξονα βορρά - νότου καθορίζει τον προσανατολισμό των όψεων και των ανοιγμάτων, τη σημαντικότερη παράμετρο σχεδιασμού συστημάτων σκίασης. Σε κάθε προσανατολισμό αλλάζει η έκθεση της επιφάνειας στην ηλιακή ακτινοβολία, γεγονός που δημιουργεί διαφορετικές απαιτήσεις σε σκίαση. Στο βόρειο ημισφαίριο της γης οι απαιτήσεις για κάθε προσανατολισμό είναι οι εξής: Νότιος προσανατολισμός Οι νότιες όψεις δέχονται ηλιακή ακτινοβολία στο μεγαλύτερο μέρος της ημέρας και συνεπώς προτιμάται η μεγάλη επιφάνεια των νότιων ανοιγμάτων, ώστε να αυξηθούν τα ηλιακά κέρδη κατά τη χειμερινή περίοδο. Παράλληλα, αυξάνονται οι απαιτήσεις σε σκίαση το καλοκαίρι. Στο νότο συστήνεται η χρήση οριζόντιων σκιάστρων, σταθερών ή κινητών, όπως προβόλων και περσίδων. Το καλοκαίρι ο ήλιος βρίσκεται σε μεγαλύτερο ύψος σε σχέση με το χειμώνα, οπότε ο σχεδιασμός του προβόλου σε τέτοιο βάθος που να σκιάζει πλήρως το άνοιγμα κατά το καλοκαίρι δεν αποκλείει τα ηλιακά κέρδη το χειμώνα.το βάθος του σκιάστρου μπορεί να μειωθεί, αν συνδυαστεί με οριζόντιες περσίδες σε κατακόρυφο επίπεδο. Ωστόσο, η επιλογή σταθερών οριζόντιων σκιάστρων ενδέχεται να αποτρέψει την παθητική θέρμανση των εσωτερικών χώρων κατά τους ανοιξιάτικους μήνες, επειδή η θέση του ηλίου είναι ίδια τον Απρίλιο και τον Αύγουστο. Κατά το σχεδιασμό της ηλιοπροστασίας πρέπει να λαμβάνεται υπόψη ότι ο ήλιος έρχεται από τα νοτιανατολικά πριν από το μεσημέρι και από τα νοτιοδυτικά μετά το μεσημέρι. Κατά συνέπεια ένα 61

8 ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΣΕΛΙΔΕΣ 1 Ο συνδυασμός οριζόντιου προβόλου και οριζόντιων περσίδων σε κατακόρυφη διάταξη παρέχει αποδοτική ηλιοπροστασία στις νότιες όψεις, χωρίς να απαιτείται μεγάλο βάθος προβόλου. ΣΥΓΚΡΙΣΗ ΤΗΣ ΑΠΟΔΟΣΗΣ ΤΩΝ ΑΝΤΙΠΡΟΣΩΠΕΥΤΙΚΟΤΕΡΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΣΚΙΑΣΗΣ Σύστημα σκίασης Τεχνικά χαρακτηριστικά Εξοικονόμηση Άνεση Άλλα ενέργειας Επίδραση στον ηλιακό συντελεστή (g) το χειμώνα Επίδραση στον ηλιακό συντελεστή (g) το καλοκαίρι Ηλιακός συντελεστής συστήματος (άνοιγμα - σκίαση) Διάδοση φυσικού φωτός Διάδοση φυσικού φωτός / ηλιακός συντελεστής Βελτίωση θερμοπερατότητας ανοιγμάτων Παθητικός δροσισμός Παθητική θέρμανση (ηλιακά κέρδη) Μείωση θερμικών απωλειών το χειμώνα Μείωση ενέργειας για τεχνητό φωτισμό Θερμική άνεση Οπτική άνεση Επαφή με περιβάλλον Προτεινόμενος προσανατολισμός Αντίσταση στον άνεμο Προσδοκώμενη διάρκεια ζωής Δυναμικά πτυσσόμενα συστήματα Στατικά συστήματα Υαλοπίνακες Εξωτερικές βενετικές περσίδες Εξωτερικό ρολό (στόρι) ΝΑ ΒΔ ΝΑ ΒΔ 4 3 Τέντα ΝΑ ΒΔ 3 3 Περσίδες κατεύθυνσης φωτός Εσωτερικά σκίαστρα, κουρτίνες Σταθερές οριζόντιες περσίδες Κινητές οριζόντιες περσίδες Σταθερές κατακόρυφες περσίδες Κινητές κατακόρυφες περσίδες Ενεργειακοί υαλοπίνακες Υαλοπίνακες με ηλιακές μεμβράνες ΝΑ ΒΔ ΝΑ ΒΔ Ν Ν ΑΔ ΑΔ ΝΑ ΒΔ ΝΑ ΒΔ 0 3 Υπόμνημα: 4. Άριστή απόδοση, 3. Πολύ αποτελεσματικό, 2. Λίγο αποτελεσματικό, 1. Καθόλου αποτελεσματικό, 0. Δεν σχετίζεται Πηγή: Solar shading systems product sheets, ES-SO (European Solar - Shading Organization), σκίαστρο με πλάτος ίσο με το άνοιγμα θα αφήνει σημαντικό μέρος της επιφάνειας εκτεθειμένο στην ηλιακή ακτινοβολία κατά τις προμεσημβρινές και μεσημβρινές ώρες. Ιδανικά θα πρέπει να επεκτείνεται εκατέρωθεν της υπό σκίαση επιφάνειας σε απόσταση ίση με το μισό ύψος της επιφάνειας ή να συνδυαστεί με κατακόρυφες προεξοχές περιμετρικά του ανοίγματος. Τέλος, συστήνεται η τοποθέτηση του σκιάστρου επάνω από το άνοιγμα σε απόσταση ίση με το 16% του ύψους του, ειδάλλως αν εφαρμοστεί σε μικρότερη απόσταση, το ανώτερο τμήμα του ανοίγματος θα είναι σκιασμένο όλο το χρόνο. Τα οριζόντια σκίαστρα με περσίδες παρουσιάζουν τα εξής πλεονεκτήματα έναντι των προβόλων: Μειώνονται τα φορτία ανέμου και χιονιού, αποτελούν ελαφρότερες κατασκευές και το καλοκαίρι επιτρέπουν την εκτόνωση του θερμού αέρα που συγκεντρώνεται κοντά στο άνοιγμα. Ανατολικός και δυτικός προσανατολισμός Οι ανατολικές όψεις δέχονται το μεγαλύτερο μέρος της άμεσης ηλιακής ακτινοβολίας πριν από το μεσημέρι και οι δυτικές το απόγευμα. Τις υπόλοιπες ώρες δέχονται την επίδραση της διάχυτης ακτινοβολίας της ατμόσφαιρας. Λόγω της χαμηλότερης θέσηςτου ήλιου στην ανατολή και στη δύση η σκίαση είναι πολύ δύσκολη, γεγονός που σε συνδυασμό με το γεγονός ότι τα ηλιακά κέρδη κατά τους χειμερινούς μήνες είναι περιορισμένα οδηγεί στο συμπέρασμα ότι τα ανατολικά και δυτικά ανοίγματα πρέπει να είναι περιορισμένα. Η χρήση οριζόντιων σκιάστρων αποτελεί μια ικανοποιητική λύση σκίασης. Ωστόσο, λόγω του μικρότερου ηλιακού ύψους απαιτείται μεγαλύτερο βάθος των συστημάτων, γεγονός που συχνά δεν προτιμάται 62 ΤΕΥΧΟΣ 2/2015

9 Ο πρόβολος έχει πλάτος ίσο με το πλάτος του ανοίγματος. Ο πρόβολος προεξέχει του ανοίγματος κατά h/2 εκατέρωθεν. Συνδυασμός οριζόντιου πρόβολου και πλευρικών προεξοχών. ΠΛΑΤΟΣ ΟΡΙΖΟΝΤΙΟΥ ΠΡΟΒΟΛΟΥ ΚΑΙ ΣΚΙΑΣΗ βάθος Καλοκαιρινός ήλιος 16% ύψους Βάθος Ύψος Χειμερινός ήλιος ΒΑΘΟΣ ΚΑΙ ΥΨΟΣ ΟΡΙΖΟΝΤΙΟΥ ΠΡΟΒΟΛΟΥ για κατασκευαστικούς, λειτουργικούς και αισθητικούς λόγους. Τα κατακόρυφα σκίαστρα, ως αρχιτεκτονικές προεξοχές ή περσίδες, αποτελούν μια εξίσου αποτελεσματική λύση σκίασης των ανατολικών και δυτικών επιφανειών. Όσο αυξάνεται η πυκνότητα και το βάθος των κατακόρυφων στοιχείων, μειώνεται σημαντικά η ηλιακή ακτινοβολία που εισέρχεται στο εσωτερικό, περιορίζοντας αντίστοιχα την ορατότητα προς τα έξω. Ως αποδοτικότερη επιλογή κρίνεται ο συνδυασμός οριζόντιων και κατακόρυφων στοιχείων. Εξίσου αποτελεσματικός είναι και συνδυασμός των προαναφερθέντων συστημάτων με υαλοπίνακες ειδικών επιστρώσεων, καθώς και με φύτευση από φυλλοβόλα δένδρα. Βόρειος προσανατολισμός Δέχεται τα μικρότερα ποσοστά ηλιακής ακτινοβολίας και για περιορισμένο διάστημα της ημέρας, κατά τη θερινή περίοδο μόνο, γεγονός που ελαχιστοποιεί τις ανάγκες σκίασης. Σε κτίρια που παρουσιάζουν σημαντικό πρόβλημα υπερθέρμανσης των εσωτερικών χώρων η αποτελεσματικότερη σκίαση των βορινών ανοιγμάτων επιτυγχάνεται με κατακόρυφα στοιχεία μικρού βάθους και μεγάλης μεταξύ τους απόστασης. Είναι σημαντικό να εξασφαλίζεται ο βορινός φυσικός φωτισμός, ο οποίος λόγω σταθερής έντασης είναι προτιμητέος σε κάποιες χρήσεις, όπως οι χώροι γραφείων. Σταθερά ή κινητά σκίαστρα Είναι προφανές ότι τα κινητά συστήματα σκίασης αλληλεπιδρούν αποτελεσματικότερα με τα κλιματικά δεδομένα. Κατά το σχεδιασμό των σταθερών συστημάτων λαμβάνεται υπόψη η θέση του ήλιου, που συχνά δεν συμβαδίζει με τις θερμοκρασιακές μεταβολές. Αντίθετα, τα κινητά συστήματα, όπως οι περιστρεφόμενες περσίδες, τα ανοιγόμενα ή πτυσσόμενα στοιχεία, προσαρμόζουν τη 63

10 ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΣΕΛΙΔΕΣ 1 Σύστημα σκίασης από διαυγή γυάλινα πετάσματα με ενσωματωμένα μεταλλικά ψήγματα που εξασφαλίζουν τη μέγιστη διάδοση φωτός στο εσωτερικό. 2, 3 Το Solarleaf αποτελεί την πρώτη μεγάλης κλίμακας εφαρμογή ενός δυναμικού συστήματος παραγωγής ανανεώσιμης ενέργειας από βιομάζα φυκών. Αποτελείται από κατακόρυφα πετάσματα διαστάσεων 250 x70 (cm), που περιέχουν νερό για την ανάπτυξη φυκών και περιστρέφονται γύρω από κατακόρυφο άξονα για μέγιστη έκθεση προς την ηλιακή ακτινοβολία. Η πρόσοψη Solarleaf παράγει υψηλής ποιότητας βιομάζα (10%), ηλιακή θερμική ενέργεια (38%), παρέχει δυναμική σκίαση και ενισχύει τη θερμική και ακουστική μόνωση του κελύφους. λειτουργία τους στις συνθήκες ηλιοφάνειας και θερμοκρασίας, αποδίδοντας καλύτερα σε επίπεδο ενεργειακής συμπεριφοράς, θερμικής και οπτικής άνεσης των χρηστών. Η αποδοτικότητά τους ενισχύεται με τα σύγχρονα αυτοματοποιημένα δυναμικά συστήματα, που ανταποκρίνονται ταχύτατα στις διαφοροποιήσεις του μικροκλίματος. Συνοψίζοντας, συστήνεται η επιλογή σταθερών συστημάτων σε κτίρια στα οποία η σκίαση είναι ο επικρατέστερος παράγοντας σχεδιασμού και η εφαρμογή κινητών συστημάτων στις περιπτώσεις κατά τις οποίες η σκίαση και η παθητική ηλιακή θέρμανση έχουν την ίδια βαρύτητα. Εκτός όμως από τη λειτουργική υπεροχή των κινητών συστημάτων, θα πρέπει να ληφθεί υπόψη ότι τα σταθερά συστήματα είναι συνήθως πιο οικονομικά, ανθεκτικά και έχουν περιορισμένες απαιτήσεις συντήρησης. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ Lechner N., Heating, cooling, lighting: design dethods for architects, John Wiley & Sons, 2001, ISBN Innovative solar control devices, ASIEPI project, Intelligent Energy Europe, Solar controls and shading, Sustainability hub, RIBA, Solar shading for low energy buildings, ES-SO (European Solar - Shading Organization), Solar shading systems product sheets, ES-SO (European Solar - Shading Organization), Sun control and shading devices, WBDG - Whole Building Design Guide. Window protection, Sustainable Energy Authority Victoria. 50>>50, Sustainability 2030, AIA, Σύγχρονες όψεις, εκδόσεις Κτίριο, 2013, ISBN Τεχνικά φυλλάδια εταιρειών: Colt, Levolux, Schenker Storen, Schott, Retrosolar. ΣΧΕΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ ΠΟΥ ΕΧΟΥΝ ΔΗΜΟΣΙΕΥΤΕΙ ΣΤΑ ΤΕΥΧΗ ''ΚΤΙΡΙΟ'' Σύγχρονες τάσεις σε κουφώματα και σκίαστρα. Αρχιτεκτονική και ενέργεια. Τεύχος 6/2013, σελ Η ηλιακή ενέργεια στο σχεδιασμό του κελύφους. Τεύχος 6/2012, σελ. 91. Κλίμα και βιοκλιματική αρχιτεκτονική. Τεύχος 7/2009, σελ. 31. Μεμβράνες σκίασης υαλοπινάκων. Τεύχος 5/2009, σελ. 67. Αφιέρωμα: Συστήματα σκίασης. Τεύχος 9/2008, σελ. 93. ΣΧΕΤΙΚΑ ΥΛΙΚΑ ΜΠΟΡΕΙΤΕ ΝΑ ΒΡΕΙΤΕ ΣΤΗΝ ΕΙΔΙΚΗ ΕΚΔΟΣΗ Υ - ΚΑΤΑΛΟΓΟΣ 2015 Χρήσιμα υλικά δόμησης ή επισκεφθείτε το 64 ΤΕΥΧΟΣ 2/2015