ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΗ ΑΥΓΕΛΗ ιπλ. Μηχανολόγου Μηχανικού Α.Π.Θ. ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗ ΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΚΤΙΡΙΩΝ ΜΕ ΕΜΦΑΣΗ ΣΤΗΝ ΠΟΙΟΤΗΤΑ ΑΕΡΑ ΚΑΙ ΣΤΟ ΕΣΩΚΛΙΜΑ

Μέγεθος: px
Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΗ ΑΥΓΕΛΗ ιπλ. Μηχανολόγου Μηχανικού Α.Π.Θ. ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗ ΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΚΤΙΡΙΩΝ ΜΕ ΕΜΦΑΣΗ ΣΤΗΝ ΠΟΙΟΤΗΤΑ ΑΕΡΑ ΚΑΙ ΣΤΟ ΕΣΩΚΛΙΜΑ"

Transcript

1 ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΟΣ ΤΟΜΕΑΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΜΕΤΑ ΟΣΗΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ ΚΑΙ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΗΣ ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΗ ΑΥΓΕΛΗ ιπλ. Μηχανολόγου Μηχανικού Α.Π.Θ. ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗ ΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΚΤΙΡΙΩΝ ΜΕ ΕΜΦΑΣΗ ΣΤΗΝ ΠΟΙΟΤΗΤΑ ΑΕΡΑ ΚΑΙ ΣΤΟ ΕΣΩΚΛΙΜΑ Ι ΑΚΤΟΡΙΚΗ ΙΑΤΡΙΒΗ Υποβλήθηκε στο Τµήµα Μηχανολόγων Μηχανικών της Πολυτεχνικής Σχολής του Αριστοτελείου Πανεπιστηµίου Θεσσαλονίκης ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ 2008

2 Μέλη της τριµελούς Συµβουλευτικής Επιτροπής 1. Αναπληρωτής Καθηγητής Ά. Παπαδόπουλος 2. Καθηγητής Ν. Μουσιόπουλος 3. Καθηγητής Α. Γούλας

3 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ Πρόλογος Εισαγωγή Ο ενεργειακός σχεδιασµός των κτιρίων Σκοπός, µεθοδολογία και στόχοι της εργασίας Σύντοµη ανασκόπηση του ενεργειακού σχεδιασµού Η σχέση ποιότητας εσωτερικού αέρα και ενέργειας Οι οριακές συνθήκες του ενεργειακού σχεδιασµού Τα ενεργειακά συστήµατα Η τάση ελαχιστοποίησης του κόστους σχεδιασµού, κατασκευής και συντήρησης Η χρήση σύγχρονων υλικών Οι αλλαγές χρήσης των κτιρίων Το αστικό µικροκλίµα Ο ανθρώπινος παράγοντας Η αλλαγή στη νοµοθεσία και στην πολιτική για τα κτίρια Εργαλεία υλοποίησης των αρχών του ενεργειακού σχεδιασµού σε κτίρια Σύνοψη Ποιότητα αέρα Η ποιότητα του εσωτερικού αέρα ως βασική παράµετρος του ενεργειακού σχεδιασµού Η σχέση ποιότητας εσωτερικού αέρα και κόστους Η γεωγραφική ταυτότητα του προβλήµατος Οδηγίες και κανονισµοί ποιότητας εσωτερικού αέρα: αναδροµή Ο ρόλος των οδηγιών και κανονισµών Οδηγίες ποιότητας εσωτερικού και εξωτερικού αέρα Η ανάπτυξη των οδηγιών ποιότητας εσωτερικού αέρα ιατύπωση οδηγιών Βασικά σηµεία για τη διατύπωση οδηγιών Οδηγίες αερισµού Σύγκριση των οδηγιών ποιότητας εσωτερικού αέρα Ποιότητα εσωτερικού αέρα οδηγίες και η επίδρασή τους στα υλικά των κτιρίων Τo νέο πρότυπο EN Σύνοψη Θερµική άνεση Η έννοια της θερµικής άνεσης Θερµοκρασία αέρα εσωτερικού χώρου Σχετική υγρασία αέρα εσωτερικού χώρου

4 3.4. Μοντέλα υπολογισµού της θερµικής άνεσης Το δυναµικό µοντέλο θερµικής άνεσης Οι τάσεις στην επιστήµη της θερµικής άνεσης Τα σηµερινά πρότυπα θερµικής άνεσης Η ισχύουσα οδηγία θερµικής άνεσης στην Ελλάδα Σύνοψη Ενέργεια και περιβάλλον Η κατανάλωση ενέργειας στα κτίρια: διαπιστώσεις και προοπτικές Η σχέση κατανάλωσης ενέργειας και ποιότητας εσωτερικού αέρα Η επίδραση της ποιότητας του αέρα του εξωτερικού περιβάλλοντος στην ποιότητα του εσωτερικού αέρα Ατµοσφαιρική ρύπανση και η ιδιαιτερότητα των αστικών περιοχών Η ατµοσφαιρική ρύπανση στις αστικές περιοχές Η ποιότητα του ατµοσφαιρικού αέρα στα σηµεία αιχµής Συγκέντρωση διοξειδίου του άνθρακα στις αστικές περιοχές Η επίδραση της ποιότητας εσωτερικού αέρα και της ποιότητας του αέρα του περιβάλλοντος στην ενεργειακή απόδοση του κτιρίουπαραδείγµατος Περιβαλλοντικές επιπτώσεις από τα κτίρια Σύνοψη Καταγραφή, µέτρηση και αξιολόγηση Η µεθοδολογική προσέγγιση Περιγραφή του υπό µελέτη κτιρίου γραφείων Συλλογή και ανάλυση δεδοµένων Έρευνα µε ερωτηµατολόγιο Ανάλυση και αποτελέσµατα της έρευνας µε ερωτηµατολόγιο Συνολική ανάλυση των ερωτηµατολογίων Ανάλυση των ερωτηµατολογίων ανά όροφο Ανάλυση των ερωτηµατολογίων σε σχέση µε τον αριθµό των ατόµων ανά χώρο Πειραµατικές µετρήσεις Περιγραφή των χώρων διεξαγωγής των µετρήσεων Αποτελέσµατα µετρήσεων Θερµοκρασία του αέρα Σχετική υγρασία του αέρα ιοξείδιο του άνθρακα (CO 2 ) Αιωρούµενα σωµατίδια Η επίδραση του προσανατολισµού Θερµοκρασία του αέρα Σχετική υγρασία του αέρα ιοξείδιο του άνθρακα Αιωρούµενα σωµατίδια

5 Η επίδραση της κατασκευής Θερµοκρασία του αέρα Σχετική υγρασία του αέρα ιοξείδιο του άνθρακα, µονοξείδιο του άνθρακα και αιωρούµενα σωµατίδια Σύνοψη Μοντέλο πολυκριτηριακής υποστήριξης λήψης αποφάσεων Η προσοµοίωση ως ένα εργαλείο για την ολοκληρωµένη αποτίµηση της απόδοσης ενός κτιρίου Η πολυκριτηριακή υποστήριξη λήψης αποφάσεων ως εργαλείο βελτιστοποίησης του σχεδιασµού των κτιρίων Η επιλογή της πολυκριτηριακής µεθόδου Ανάπτυξη εναλλακτικών σεναρίων Κριτήρια αξιολόγησης Οικονοµικό κριτήριο Ενεργειακό κριτήριο Κριτήρια ικανοποίησης των χρηστών Περιβαλλοντικό κριτήριο Συντελεστές βαρύτητας και όρια αδιαφορίας, ισχυρής προτίµησης και απαγόρευσης Σύνοψη Εφαρµογή Υπολογισµός των θερµικών και ψυκτικών φορτίων του κτιρίου ιαµόρφωση των εναλλακτικών τεχνικών λύσεων Περιγραφή των µηχανικών συστηµάτων θέρµανσης, ψύξης και αερισµού ιαστασιολόγηση των συσκευών, των σωληνώσεων θερµού νερού και των αεραγωγών Επιδόσεις εναλλακτικών τεχνικών λύσεων Περιγραφή του προσοµοιωτικού µοντέλου Αποτελέσµατα της προσοµοίωσης Κατανάλωση ενέργειας Θερµική άνεση Ποιότητα εσωτερικού αέρα Καθαρή παρούσα αξία Αρχικό κόστος αγοράς και εγκατάστασης των µηχανικών συστηµάτων θέρµανσης, ψύξης και αερισµού Υπολογισµός καθαρής παρούσας αξίας Εκποµπές αερίων του θερµοκηπίου Εφαρµογή της ELECTRE III ιαµόρφωση των συντελεστών βαρύτητας και των ορίων αδιαφορίας, ισχυρής προτίµησης και veto των κριτηρίων της Electre ΙII 179

6 Αποτελέσµατα της ELECTRE III Ανάλυση ευαισθησίας Σύνοψη Συµπεράσµατα Αναφορές Παράρτηµα Α Παράρτηµα Β Παράρτηµα Γ Παράρτηµα

7 ΠΡΟΛΟΓΟΣ Η παρούσα εργασία εντάσσεται σε µία ευρύτερη ερευνητική δραστηριότητα του Εργαστηρίου Μετάδοσης Θερµότητας και Περιβαλλοντικής Μηχανικής του Αριστοτελείου Πανεπιστηµίου Θεσσαλονίκης, που αφορά στα επιστηµονικά πεδία της ατµοσφαιρικής ρύπανσης, του σχεδιασµού ενεργειακών συστηµάτων, της οικονοµίας και της περιβαλλοντικής αποτίµησης. Αντικείµενό της είναι η µελέτη της ποιότητας του εσωτερικού αέρα και του εσωκλίµατος σε συνάρτηση µε την αξιολόγηση των µηχανικών συστηµάτων θέρµανσης, ψύξης και κλιµατισµού στο πλαίσιο µιας ολιστικής προσέγγισης που παίρνει υπόψη της τις συνέπειες της διαχείρισης των ως άνω συστηµάτων µε όρους περιβαλλοντικούς, ενεργειακούς και οικονοµικούς. Ειδικότερα, επιχειρείται µία συστηµατική διερεύνηση των συναφών µε την ποιότητα εσωτερικού αέρα, του εσωκλίµατος και ενεργειακής κατανάλωσης στα κτίρια προβληµάτων, εξετάζεται η περιβαλλοντική επίδραση του σχεδιασµού των µηχανικών συστηµάτων κλιµατισµού, καταγράφονται πειραµατικά και αξιολογούνται οι σηµερινές συνθήκες του εσωτερικού περιβάλλοντος και, τέλος, προτείνεται ένα µοντέλο συνολικής αξιολόγησης του τετράπτυχου Κτίριο-Περιβάλλον-Ενέργεια-Οικονοµία, που έχει ως βάση του την πολυκριτηριακή ανάλυση και ένα συγκεκριµένο συνδυασµό προσοµοιωτικών προγραµµάτων. Θα ήθελα εδώ να ευχαριστήσω θερµά τον αναπληρωτή καθηγητή κ. Άγι Παπαδόπουλο, ο οποίος ανέλαβε την εποπτεία της διατριβής αυτής και µε αµέριστο ενδιαφέρον µε καθοδηγούσε αλλά και µε παρότρυνε καθ όλη την πορεία της εκπόνησής της. Θερµές ευχαριστίες οφείλω, επίσης, στον καθηγητή κ. Νικόλαο Μουσιόπουλο και στον καθηγητή κ. Απόστολο Γούλα για τις πολύτιµες υποδείξεις τους. Ευχαριστώ, επίσης, τον ηµήτρη Αναστασέλο, την Φρύνη Γιαµά, τον ρ. Σίµο Οξυζίδη, τον ρ. Τάσο Καραµάνο, τον Κώστα Παπαγεωργίου και τον Άντη Στυλιανού για τη φιλική και γόνιµη συνεργασία που είχα µαζί τους. Τέλος, θα ήθελα να ευχαριστήσω το Ίδρυµα Κρατικών Υποτροφιών που στήριξε οικονοµικά το ερευνητικό µου πρόγραµµα. 7

8

9 ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΠΡΩΤΟ ΕΙΣΑΓΩΓΗ 1.1. Ο ενεργειακός σχεδιασµός των κτιρίων H σηµασία της ορθολογικής χρήσης της ενέργειας στην παγκόσµια οικονοµία ανεφάνη µε την κατακόρυφη αύξηση του κόστους της κατά τη διάρκεια των δύο πετρελαϊκών κρίσεων τη δεκαετία του Οι πολιτικές εξοικονόµησης ενέργειας, που υιοθετήθηκαν στην προσπάθεια αντιµετώπισης του ενεργειακού προβλήµατος, δεν µπορούσαν παρά να περιλαµβάνουν και τον κτιριακό τοµέα, καθώς ο τελευταίος συµµετέχει σηµαντικά στο παγκόσµιο ενεργειακό ισοζύγιο. Η ανάγκη βελτίωσης της θερµικής συµπεριφοράς του κελύφους των κτιρίων και η χρήση ανανεώσιµων πηγών ενέργειας, κυρίως της ηλιακής, οδήγησε στη διατύπωση βασικών αρχών του λεγόµενου ενεργειακού ή βιοκλιµατικού σχεδιασµού. Ωστόσο, η επιδίωξη της µεγαλύτερης δυνατής εξοικονόµησης ενέργειας δηµιούργησε άλλα, σηµαντικά προβλήµατα στα κτίρια που αφορούν στη θερµική άνεση και στην ποιότητα του εσωτερικού αέρα, διότι παραµελήθηκε µία βασική παράµετρος κατά το σχεδιασµό των κτιρίων, η οποία αφορά στη διασφάλιση κατάλληλων εσωκλιµατικών συνθηκών για τους χρήστες τους. Οι περιβαλλοντικές, εξάλλου, επιπτώσεις από την κατασκευή και λειτουργία των κτιρίων απέκτησαν ολοένα και µεγαλύτερη σηµασία στην προσπάθεια προστασίας του περιβάλλοντος. Ως εκ τούτου, ο ενεργειακός σχεδιασµός, λαµβάνοντας υπόψη το τρίπτυχο κτίριο-ενέργεια-περιβάλλον, οφείλει να διασφαλίζει όχι µόνο την ορθολογική χρήση της ενέργειας, αλλά συνάµα και ικανοποιητικές εσωκλιµατικές συνθήκες θερµικής άνεσης και ποιότητας εσωτερικού αέρα καθώς επίσης και την ελαχιστοποίηση των περιβαλλοντικών επιπτώσεων, µε γνώµονα πάντοτε τη σωστή ενεργειακή συµπεριφορά του κτιρίου σε όλες τις εποχές του έτους Σκοπός, µεθοδολογία και στόχοι της εργασίας Απώτερος σκοπός της εργασίας είναι η ανάπτυξη µίας µεθόδου για τη βέλτιστη επιλογή και διαχείριση των συστηµάτων θέρµανσης, ψύξης και αερισµού σε νέα και υφιστάµενα κτίρια. Το πρώτο βήµα προς την κατεύθυνση αυτή είναι η επίτευξη µε φυσικό αερισµό ικανοποιητικής ποιότητας εσωτερικού περιβάλλοντος, πράγµα που θα κριθεί, αφενός, στη βάση σχετικής έρευνας µε ερωτηµατολόγιο και, αφετέρου, στη βάση πειραµατικών µετρήσεων, που στοχεύουν στην καταγραφή των συνθηκών θερµικής άνεσης και ποιότητας εσωτερικού αέρα και στην αξιολόγηση των εκάστοτε εσωκλιµατικών συνθηκών στα κτίρια. Η σχετική έρευνα, τόσο σε επίπεδο ερωτηµατολογίου όσο και σε επίπεδο πειραµατικών µετρήσεων, έδειξε ότι ο φυσικός αερισµός συχνά δεν επαρκεί, ώστε κατ ανάγκη προσφεύγουµε στο µηχανικό αερισµό. Έτσι, οδηγούµαστε στην ανάπτυξη εναλλακτικών συστηµάτων θέρµανσης, ψύξης και αερισµού και διαχείρισής τους. εδοµένου ότι ο σχεδιασµός των ως άνω συστηµάτων αποτελεί ένα πολυκριτηριακό πρόβληµα -καθότι δεν υπάρχει ένα µόνο κριτήριο που να µπορεί να περιγράψει επαρκώς τις συνέπειες κάθε εναλλακτικής τεχνικής λύσης ούτε υπάρχει µία τεχνική λύση που να βελτιστοποιεί ταυτόχρονα όλα τα κριτήρια- προτείνουµε ένα µοντέλο, το οποίο υπαγορεύεται από οικονοµικά, ενεργειακά και περιβαλλοντικά κριτήρια, αξιοποιεί την πολυκριτηριακή υποστήριξη λήψης αποφάσεων και

10 1.ΕΙΣΑΓΩΓΗ εφαρµόζει ως εργαλείο ανάλυσης την προσοµοίωση των κτιρίων και των συστηµάτων τους, διότι τα πραγµατικά συστήµατα λόγω της πολυπλοκότητάς τους είναι κατά κανόνα δύσκολο, αν όχι αδύνατον, να αναλυθούν πλήρως. Η προσοµοίωση καθιστά εφικτή την αποτίµηση της ενεργειακής συµπεριφοράς των κτιρίων και της ποιότητας του εσωτερικού περιβάλλοντός τους. Το προτεινόµενο µοντέλο ενεργειακού σχεδιασµού εκκινώντας από το τρίπτυχο κτίριο-ενέργεια-περιβάλλον στοχεύει στη διασφάλιση µίας ορθολογικής χρήσης της ενέργειας, ώστε να έχουµε τις µικρότερες κατά το δυνατόν επιπτώσεις στο περιβάλλον, και συνάµα στη δηµιουργία κατάλληλων εσωκλιµατικών συνθηκών στα κτίρια, οι οποίες διασφαλίζονται µε τη χρήση συστηµάτων θέρµανσης, ψύξης και αερισµού. Επειδή κανένα από τα συστήµατα αυτά δεν ικανοποιεί πλήρως, για τους λόγους που αναφέραµε, τις απαιτήσεις του ενεργειακού σχεδιασµού, τίθεται επιτακτικά το πρόβληµα της επιλογής του καταλληλότερου εκάστοτε συστήµατος. Η επίλυση του προβλήµατος αυτού προϋποθέτει, ως εκ τούτου, την αξιολογική κατάταξη των εναλλακτικών συστηµάτων θέρµανσης, ψύξης και αερισµού, κατάταξη η οποία διασφαλίζεται από το προτεινόµενο µοντέλο και µας επιτρέπει να προβούµε στη βέλτιστη επιλογή. Η λογική που διέπει το σχετικό µοντέλο παρουσιάζεται στο Σχήµα 1.1. Η καινοτοµία του συνίσταται, αφενός, στη συνδυαστική αξιοποίηση δύο εργαλείων ανάλυσης, της πολυκριτηριακής υποστήριξης λήψης αποφάσεων και της προσοµοίωσης, προς την κατεύθυνση µιας σφαιρικότερης αποτίµησης του ενεργειακού σχεδιασµού- και, ειδικότερα, σε ό,τι αφορά την επιλογή και διαχείριση συστηµάτων θέρµανσης, ψύξης και αερισµού-, αφετέρου, στον ποσοτικό προσδιορισµό των κριτηρίων της θερµικής άνεσης και της ποιότητας εσωτερικού αέρα στη βάση µαθηµατικών σχέσεων Σύντοµη ανασκόπηση του ενεργειακού σχεδιασµού Ο σχεδιασµός των κτιρίων δεν είχε πάντοτε ως βασικό κριτήριο την εξοικονόµηση ενέργειας, αφού συχνά προτεραιότητα είχαν, για παράδειγµα, οι λειτουργικές απαιτήσεις ή ακόµα και ο σχεδιαστικός εντυπωσιασµός σε µία λογική έκφρασης κύρους και ευδαιµονίας. Απόρροια τέτοιων επιλογών αποτέλεσε η έξαρση των ενεργειακών απαιτήσεων των κτιρίων για τη θέρµανση, τη ψύξη και το φωτισµό που σε συνδυασµό µε την αύξηση της χρήσης ηλεκτρικών και ηλεκτρονικών συσκευών επιβάρυνε σηµαντικά το θερµικό ισοζύγιο των κτιρίων. Η ενεργειακή κρίση τη δεκαετία του 1970 αποτέλεσε το έναυσµα για µία στροφή προς ενεργειακά περισσότερο αποδοτικές επιλογές κατά το σχεδιασµό των κτιρίων. Η εκτίναξη των τιµών των ενεργειακών προϊόντων οδήγησε τους µηχανικούς στην υιοθέτηση µέτρων εξοικονόµησης ενέργειας µε γνώµονα τις εµπειρίες του παρελθόντος. Αρχικά θεωρήθηκε εύλογη η µείωση του ρυθµού εναλλαγών αέρα λόγω του υψηλού κόστους κλιµατισµού του εισερχόµενου από το εξωτερικό περιβάλλον αέρα. Με την πρόοδο που συντελέστηκε στο πεδίο της τεχνογνωσίας και τεχνολογίας εφαρµόστηκαν πιο περίπλοκες πρακτικές στον τοµέα της ενεργειακής απόδοσης στα ηλεκτροµηχανολογικά συστήµατα και στις διατάξεις ελέγχου τους καθώς επίσης και στα χρησιµοποιούµενα υλικά. Έτσι, υιοθετήθηκαν µέθοδοι καθυστερηµένης έναρξης και πρόωρης λήξης λειτουργίας των µηχανικών συστηµάτων θέρµανσης, ψύξης και αερισµού. Ο αερισµός βασίστηκε πλέον στην µηχανική ανακύκλωση του αέρα, οι ρωγµές και διαρροές στο κέλυφος των κτιρίων καλύφθηκαν και τοίχοι και οροφές µονώθηκαν πρόσθετα. Ακολούθησε η εισαγωγή των ενεργειακά αποδοτικών µηχανικών συστηµάτων µεταβλητής παροχής όγκου αέρα, στα οποία η αρχή 10

11 1.ΕΙΣΑΓΩΓΗ Σχήµα 1.1. Το προτεινόµενο µοντέλο λειτουργίας τους βασίζεται στη µείωση της παροχής αέρα µέσω του συστήµατος διανοµής αέρα, όταν λειτουργούν υπό µερικό φορτίο. Η αλλαγή αυτή πλεύσης στο σχεδιασµό των κτιρίων και η εστίαση σε µεθόδους εξοικονόµησης ενέργειας επηρέασαν σηµαντικά την ενεργειακή απόδοση των κτιρίων, οδηγώντας έτσι σε διόλου ευκαταφρόνητες µειώσεις της κατανάλωσης ενέργειας κατά τη δεκαετία του Η παραπάνω κατάσταση αρχίζει να αλλάζει, όταν γίνεται αντιληπτό ότι συχνά η αλόγιστη υιοθέτηση µέτρων εξοικονόµησης ενέργειας οδηγεί, σε συνδυασµό βέβαια και µε άλλους παράγοντες, στη δηµιουργία ενός υποβαθµισµένου εσωτερικού περιβάλλοντος, ενός εσωτερικού περιβάλλοντος το οποίο χαρακτηρίζεται από έλλειψη συνθηκών θερµικής άνεσης και από κακή ποιότητα εσωτερικού αέρα και συνδέεται µε την εµφάνιση διάφορων συµπτωµάτων κακής υγείας. Τη δεκαετία του 11

12 1.ΕΙΣΑΓΩΓΗ 1990, όταν η έρευνα έφερε στο φως διάφορα σύνδροµα, όπως είναι το σύνδροµο των άρρωστων κτιρίων (Sick Building Syndrome-SBS), ή ασθένειες που προκαλούνται από αίτια που έχουν άµεση σχέση µε τη λειτουργία των κτιρίων, η προσοχή των µηχανικών εστιάζεται στην παροχή ικανοποιητικών συνθηκών θερµικής άνεσης και ποιότητας εσωτερικού αέρα. Λόγω της διασφάλισης των παραπάνω συνθηκών, της αύξησης των ψυκτικών απαιτήσεων και της πρόσκαιρης µείωσης των τιµών καυσίµων η κατανάλωση ενέργειας στα κτίρια εµφανίζει ανοδική πορεία, αν και η ανάπτυξη και διάδοση των τεχνολογιών εξοικονόµησης ενέργειας είναι σηµαντική. Σήµερα µάλιστα το ζήτηµα του κόστους της ενέργειας επανέρχεται, επίκαιρο όσο ποτέ ίσως άλλοτε, καθώς η τιµή του πετρελαίου, το οποίο εξακολουθεί να αποτελεί βασικό καύσιµο για την κάλυψη των ενεργειακών αναγκών των κτιρίων, έχει αυξηθεί σηµαντικά. Άλλωστε στο χρηµατιστήριο της ενέργειας η αύξηση συνήθως της τιµής ενός καυσίµου ακολουθείται από την αύξηση της τιµής και των άλλων ενεργειακών πόρων Η σχέση ποιότητας εσωτερικού αέρα και ενέργειας Ο έλεγχος της συγκέντρωσης των αέριων ρύπων στο εσωτερικό των κτιρίων επιτυγχάνεται µε τρεις βασικές στρατηγικές, οι οποίες ιεραρχικά είναι οι εξής: α) η αποµάκρυνση των πηγών εκποµπών ρύπων από τον εσωτερικό χώρο, β) ο τοπικός εξαερισµός και γ) ο αερισµός. Πολλές φορές, όµως, η εφαρµογή των δύο πρώτων στρατηγικών είναι ανέφικτη, διότι οι πηγές εκποµπών ρύπων είτε δεν µπορούν να αποµακρυνθούν είτε δεν είναι σταθερές σε έναν χώρο, όπως για παράδειγµα είναι οι ένοικοι των κτιρίων. Εποµένως, ο αερισµός αποτελεί πολύ συχνά το µοναδικό εφαρµόσιµο τρόπο αντιµετώπισης της ρύπανσης του εσωτερικού αέρα. Πράγµατι, ο αερισµός είναι αναγκαίος, πέρα από την παροχή οξυγόνου για το µεταβολισµό, την παροχή οξυγόνου για καύση και την ψύξη των χώρων, και για τη διατήρηση ικανοποιητικής ποιότητας εσωτερικού αέρα µέσω των µηχανισµών διάλυσης και αποµάκρυνσης των ρύπων. Ενώ, λοιπόν, η θέρµανση και ο κλιµατισµός αποτελούν δύο σχετικά απλές λειτουργίες, ο αερισµός περιλαµβάνει πιο περίπλοκες διαδικασίες (η είσοδος του αέρα του περιβάλλοντος, ο κλιµατισµός και ανάµιξη του αέρα του περιβάλλοντος µε ένα µέρος του εσωτερικού αέρα, η διανοµή του αναµεµιγµένου αέρα σε κάθε σηµείο του κτιρίου και η εξαγωγή µέρους του εσωτερικού αέρα στο περιβάλλον), οι οποίες είναι και οι σηµαντικότερες στον καθορισµό της ποιότητας του εσωτερικού αέρα. Η ποιότητα του εσωτερικού αέρα χειροτερεύει, όταν µία ή περισσότερες από τις παραπάνω διαδικασίες είναι ανεπαρκείς. Η πολυπλοκότητα, εποµένως, του ζητήµατος δεν εστιάζεται µόνο στις επιπτώσεις που έχει η ποιότητα του εσωτερικού αέρα στην ανθρώπινη υγεία, αλλά και στην άµεση σύνδεσή της µε την κατανάλωση ενέργειας. Η ποσότητα του αερισµού που απαιτείται για την επίτευξη ικανοποιητικής ποιότητας εσωτερικού αέρα εξαρτάται από την ποσότητα και το είδος των ρύπων. Όσο µεγαλύτερος είναι ο ρυθµός αερισµού, τόσο χαµηλότερη είναι και η συγκέντρωση των ρύπων. ιάφορες µελέτες (Bornehag κ.α., 2005, Wargocki κ.α., 2000) ή ανασκοπήσεις µελετών (Godish κ.α., 1996, Seppänen κ.α., 2004) συσχετίζουν το ρυθµό αερισµού µε την εµφάνιση συµπτωµάτων κακής υγείας. Από την άλλη µεριά, όµως, το ποσό ενέργειας που καταναλώνεται εξαρτάται από την παροχή αέρα λόγω αερισµού και από την ποσότητα του κλιµατιζόµενου αέρα που είναι απαραίτητος, για να επιτευχθεί θερµική άνεση. Στο Σχήµα 1.2 παρουσιάζεται καθαρά η σχέση ποιότητας εσωτερικού αέρα, ρυθµού αερισµού και κατανάλωσης ενέργειας. Η σηµασία του αερισµού στην 12

13 1.ΕΙΣΑΓΩΓΗ κατανάλωση ενέργειας είναι τεράστια και έχει υπολογιστεί ότι η συνολική ετήσια απώλεια θερµικής ενέργειας λόγω του αερισµού σε µη βιοµηχανικά κτίρια 13 χωρών αντιπροσωπεύει το 48% της διανεµόµενης ενέργειας κλιµατισµού. (Orme, 2001) Έχει υπολογιστεί, στο πλαίσιο του προγράµµατος European TIP-Vent, ότι η αλλαγή του ρυθµού αερισµού από 1l/s.m 2 σε 5l/s.m 2 µπορεί να τριπλασιάσει την ετήσια κατανάλωση ενέργειας για τη θέρµανση, ψύξη και λειτουργία των ανεµιστήρων ενός µικρού κτιρίου γραφείων σε ένα σχετικά ήπιο κλίµα, όπως είναι αυτό του Βελγίου. Σε ένα ψυχρότερο κλίµα, όπως είναι αυτό της Σουηδίας, η επίδραση της ως άνω αύξησης του ρυθµού αερισµού µπορεί να έχει ως αποτέλεσµα ακόµη µεγαλύτερη κατανάλωση ενέργειας. (ECA, 2003) Ιδιαίτερο ενδιαφέρον παρουσιάζει το ακόλουθο συµπέρασµα της µελέτης του Wargocki σε ένα κτίριο γραφείων: ο υψηλότερος ρυθµός αερισµού από τον ελάχιστο επιτρεπόµενο, που καθορίζουν τα σηµερινά πρότυπα και οι υφιστάµενες οδηγίες, ωφελεί την υγεία, την άνεση και την παραγωγικότητα, γεγονός που σηµαίνει ότι απαιτείται ακόµα µεγαλύτερη κατανάλωση ενέργειας, προκειµένου να καλυφθούν οι περαιτέρω αυξηµένες ανάγκες σε αερισµό. (Wargocki κ.α., 2000) Ως σήµερα οι σχετικοί κανονισµοί και οι οδηγίες θεωρούν ότι η ποιότητα του εσωτερικού αέρα βρίσκεται σε αποδεκτά επίπεδα, αν το ποσοστό των δυσαρεστηµένων ατόµων είναι µικρότερο από 20%. Η προσπάθεια να µειωθεί το παραπάνω ποσοστό κάτω από 1%, σηµαίνει ότι η ποιότητα του εσωτερικού αέρα θα πρέπει να βελτιωθεί κατά 20 ή περισσότερες φορές, γεγονός που ισοδυναµεί µε µία τεράστια αύξηση του ρυθµού αερισµού και, φυσικά, σε υπέρογκο κόστος και κατανάλωση ενέργειας. (Fanger, 2006) Ασφαλώς, υπάρχουν σήµερα στρατηγικές για τη βελτίωση της ποιότητας του εσωτερικού αέρα πέρα από τον αερισµό, όπως αναφέραµε παραπάνω. Ιδιαίτερο ενδιαφέρον παρουσιάζει, τελευταία, η πρόταση του Fanger σε ό,τι αφορά τον εξατοµικευµένο αερισµό. (Fanger, 2001) Τα δύο, συνεπώς, σηµαντικότερα ζητήµατα στα κτίρια, η ποιότητα εσωτερικού αέρα και η κατανάλωση ενέργειας, χαρακτηρίζονται από το γεγονός ότι: α) η µεταξύ τους σχέση µπορεί να είναι αντιστρόφως ανάλογη, β) αποτελούν πολυσύνθετα τεχνικά προβλήµατα και γ) απασχολούν πλήθος επιστηµόνων διαφορετικών ειδικοτήτων. Συγκέντρωση ρύπου Κατανάλωση ενέργειας Συγκέντρωση ρύπου Βέλτιστος ρυθµός αερισµού Συγκέντρωση ρύπου για την αποφυγή προβληµάτων ποιότητας αέρα Κατανάλωση ενέργειας Ρυθµός αερισµού Σχήµα 1.2. Η σχέση ποιότητας αέρα και κατανάλωσης ενέργειας και ο βέλτιστος ρυθµός αερισµού 13

14 1.ΕΙΣΑΓΩΓΗ 1.5. Οι οριακές συνθήκες του ενεργειακού σχεδιασµού Ο συνδυασµός υψηλών απαιτήσεων ποιότητας εσωτερικού αέρα και θερµικής άνεσης και χαµηλών περιβαλλοντικών επιπτώσεων µε τη διατήρηση παράλληλα της κατανάλωσης ενέργειας στα κτίρια σε αποδεκτά επίπεδα καθιστά µικρά τα περιθώρια ήπιων παρεµβάσεων στο πλαίσιο των βασικών αρχών του βιοκλιµατικού σχεδιασµού. Η θέση του κτιρίου στο οικόπεδο, ο προσανατολισµός, το σχήµα και το χρώµα, η διάταξη των εσωτερικών χώρων, η µείωση των θερµικών απωλειών, η θερµοχωρητικότητα των δοµικών στοιχείων, η χρήση κατάλληλων µέτρων ηλιοπροστασίας και η εκµετάλλευση του φυσικού αερισµού αποτελούν, ασφαλώς, τη βάση για ένα σωστό ενεργειακό σχεδιασµό των κτιρίων. Ωστόσο, είναι δύσκολος ο σχεδιασµός κτιρίων στη βάση των ως άνω παραµέτρων, οι οποίες δεν µπορούν εύκολα να εφαρµοστούν, ιδιαίτερα, σε ένα αστικό πυκνοδοµηµένο περιβάλλον. Αντίθετα, και µε αρωγό την τεχνολογική πρόοδο στα µηχανικά συστήµατα θέρµανσης, ψύξης και κλιµατισµού, η εφαρµογή µηχανολογικών λύσεων προς βελτίωση της ενεργειακής απόδοσης των κτιρίων προβάλλει ως πιο ρεαλιστική, καθώς υπόσχεται πιο αξιόλογα ενεργειακά αποτελέσµατα. Οι οριακές συνθήκες, που προσδιορίζουν τις δυνατότητες εφαρµογής των αρχών του ενεργειακού σχεδιασµού στα κτίρια στις αρχές του 21 ου αιώνα, αφορούν στα διαθέσιµα ενεργειακά συστήµατα και στα δοµικά υλικά, στο αστικό δοµηµένο περιβάλλον, στις αλλαγές στα ίδια τα κτίρια, στη συµπεριφορά των ανθρώπων και, βεβαίως, στο θεσµικό πλαίσιο. Η ανάλυση των ως άνω παραγόντων, που αποτελούν ουσιαστικά και τις δυνάµεις που ωθούν στην κατεύθυνση της ωρίµανσης του ζητήµατος του ενεργειακού σχεδιασµού των κτιρίων, επικουρεί στην προσπάθεια θεµελίωσης ενός στέρεου υπόβαθρου για την κατανόηση και εµβάθυνση των δυσκολιών που παρουσιάζονται σήµερα στο σχεδιασµό των κτιρίων Τα ενεργειακά συστήµατα Οι σύγχρονες ανάγκες µας, σε ό,τι αφορά τη διασφάλιση ικανοποιητικής ποιότητας εσωτερικού περιβάλλοντος, δεν µπορούν συχνά να ικανοποιηθούν καθ όλη τη διάρκεια του έτους και ανεξάρτητα, µάλιστα, από τις κλιµατολογικές αλλαγές και τις καιρικές συνθήκες. Για να διασφαλίσουµε, ως εκ τούτου, ικανοποιητικές συνθήκες εσωτερικού περιβάλλοντος, εξοπλίζουµε τα κτίρια µε σύγχρονα συστήµατα θέρµανσης, ψύξης και αερισµού. Τα τελευταία χρόνια ο ρόλος των µηχανικών συστηµάτων, πέρα από την επίτευξη θερµικής άνεσης, έχει επεκταθεί και στη διασφάλιση ικανοποιητικής ποιότητας εσωτερικού αέρα. Πράγµατι, τα µηχανικά συστήµατα θέρµανσης, ψύξης και αερισµού διαδραµατίζουν ένα διττό ρόλο στην διαµόρφωση της ποιότητας του εσωτερικού περιβάλλοντος, διότι, αφενός, αποτελούν την πιο αποτελεσµατική λύση στο ζήτηµα του καλύτερου δυνατού ελέγχου των εσωκλιµατικών παραµέτρων των κτιρίων παρέχοντας συνθήκες θερµικής άνεσης και, αφετέρου, διαµορφώνουν την ποιότητα του εσωτερικού αέρα εισάγοντας και διανέµοντας φρέσκο ατµοσφαιρικό αέρα στους χώρους, πράγµα που έχει ως αποτέλεσµα την ανανέωση του εσωτερικού αέρα και τη διάλυση των ρύπων εντός των κτιρίων. Ως εκ τούτου, κύριο στόχο αποτελεί σήµερα η ανάπτυξη τεχνολογιών και τεχνικών που βρίσκουν εφαρµογή στα συστήµατα θέρµανσης, ψύξης και αερισµού, ώστε να εξασφαλίζονται ικανοποιητικό εσώκλιµα και ποιότητα εσωτερικού αέρα σε συνδυασµό µε την εξοικονόµηση ενέργειας. Η επιλογή του κατάλληλου συστήµατος θέρµανσης, ψύξης και αερισµού υπαγορεύεται από τις ανάγκες και τις δυνατότητες της εκάστοτε εφαρµογής, τους οικονοµικούς και 14

15 1.ΕΙΣΑΓΩΓΗ αρχιτεκτονικούς παράγοντες καθώς και από τους παράγοντες σχεδιασµού του συστήµατος κλιµατισµού. Πρέπει, ωστόσο, να υπογραµµίσουµε τη σηµασία που έχει ο ορθός σχεδιασµός και η εγκατάσταση των συστηµάτων θέρµανσης, ψύξης και αερισµού σύµφωνα µε αυστηρές προδιαγραφές, δεδοµένου ότι συχνά παρουσιάζονται σοβαρά λειτουργικά προβλήµατα, που έχουν ως συνέπεια την υποβάθµιση του εσωτερικού περιβάλλοντος. Κι αυτό οφείλεται τόσο στο γεγονός ότι τα συστήµατα θέρµανσης, ψύξης και αερισµού, που µας προσφέρει η σύγχρονη τεχνολογία, είναι, αν και αποτελεσµατικότερα, συγκριτικά πιο περίπλοκα, αναφορικά µε τη σωστή συνεργασία των επιµέρους στοιχείων, όσο και σε αυτά καθεαυτά τα επιµέρους υποσυστήµατα. Τα µηχανικά, συγκεκριµένα, συστήµατα δεν διασφαλίζουν πάντοτε ικανοποιητική ποιότητα εσωτερικού αέρα διαµέσου των µηχανισµών αποµάκρυνσης και διάλυσης των ρύπων, καθότι συχνά υπεισέρχονται και άλλοι παράγοντες που επιδρούν αρνητικά στη διαµόρφωση του εσωκλίµατος. Τα συστήµατα θέρµανσης, ψύξης και αερισµού διαθέτουν, έτσι, ένα δυναµικό παραγωγής αέριων ρύπων ως αποτέλεσµα ατελειών στο σχεδιασµό, εγκατάσταση, λειτουργία ή συντήρησή τους. Ο κίνδυνος να µετατραπούν τα µηχανικά συστήµατα κλιµατισµού σε πηγή ρύπανσης των εσωτερικών χώρων των κτιρίων οφείλεται στο γεγονός ότι το σύστηµα διανοµής τους αποτελεί την οδό µέσω της οποίας µεταφέρεται ο αέρας σε όλο το κτίριο. Συγκεκριµένα, ένα σύστηµα θέρµανσης, ψύξης και αερισµού µπορεί να παρουσιάσει προβλήµατα στις εξής περιπτώσεις: α) όταν το σύστηµα διανοµής αέρα αποτελέσει δίοδο ρυπαρού αέρα από το εξωτερικό περιβάλλον σε ολόκληρο το κτίριο, β) όταν το σύστηµα διανοµής αέρα λόγω της ανακυκλοφορίας µέρους του αέρα διευκολύνει τη µεταφορά ρύπων από ένα χώρο υψηλής συγκέντρωσης ρύπων σε άλλους χώρους χαµηλότερης συγκέντρωσης και γ) όταν τα επιµέρους στοιχεία του συστήµατος θέρµανσης, ψύξης και αερισµού, όπως είναι οι υγραντές, οι αφυγραντές, οι πύργοι ψύξης και οι αεραγωγοί, δράσουν ως πηγές συσσώρευσης ρυπογόνων ουσιών, η οποία διαχέεται στο κτίριο µέσω του συστήµατος αερισµού. (Αυγελής κ.α., 2007) Αυτό είναι φανερό, αν κρίνει κανένας από το γεγονός ότι όλα τα προβλήµατα ή το 50-60% τουλάχιστον των προβληµάτων, που δηµιουργούνται στα κτίρια λόγω κακής ποιότητας αέρα, οφείλονται στο σύστηµα θέρµανσης, ψύξης και αερισµού. (Godish, 2000) Τα προβλήµατα, εξάλλου, που παρουσιάζονται στα επιµέρους στοιχεία του έχουν την εξής συνέπεια: να µη βελτιώνεται η ποιότητα εσωτερικού αέρα, καθώς αυξάνεται η παροχή αέρα, αλλά να µεγαλώνει, αντιθέτως, ο βαθµός ρύπανσης. (Jaboyedoff, 2004) Στο πλαίσιο της αποδοτικότερης ενεργειακά λειτουργίας των µηχανικών συστηµάτων θέρµανσης, ψύξης και αερισµού εισήχθησαν νέα συστήµατα, και µάλιστα τα δηµοφιλή µηχανικά συστήµατα µεταβλητής παροχής όγκου αέρα (ΜΠΑ). Η διάδοση των συστηµάτων ΜΠΑ οφείλεται, κατά κύριο λόγο, στην καλύτερη ενεργειακή τους απόδοση, στην εξοικονόµηση δηλαδή ενέργειας που επιτυγχάνουν από τη λειτουργία του ανεµιστήρα, καθότι κινούν λιγότερο αέρα διαφοροποιώντας την ποσότητα παροχής αέρα ανάλογα µε τις εκάστοτε θερµικές ανάγκες. Άλλωστε, το µεγαλύτερο ποσό ενέργειας ενός συστήµατος θέρµανσης, ψύξης και αερισµού (88%) καταναλώνεται από τους ανεµιστήρες, είτε προσαγωγής και επιστροφής αέρα στις µονάδες διαχείρισης αέρα είτε απαγωγής κατά τον εξαερισµό. (Westphalen κ.α., 1999) Ωστόσο, τα συστήµατα ΜΠΑ λόγω της πολυπλοκότητάς τους δεν έχουν συχνά ιδιαίτερα αποδοτική λειτουργία, πράγµα που έχει ως αποτέλεσµα να παρατηρούνται προβλήµατα σε κτίρια που διαθέτουν τέτοια συστήµατα. Το σηµαντικότερο πρόβληµα πάντως αφορά στον ανεπαρκή αερισµό, όταν τα συστήµατα ΜΠΑ λειτουργούν υπό µερικό φορτίο και, συνεπώς, µε µειωµένη ικανότητα διάλυσης των ρύπων. Επιπρόσθετα, η εφαρµογή των τεχνικών 15

16 1.ΕΙΣΑΓΩΓΗ εξοικονόµησης ενέργειας, όπως είναι η µείωση της ροής του εξωτερικού αέρα, τα συστήµατα ΜΠΑ µε καθορισµένο ποσοστό εξωτερικού αέρα, η µείωση των ωρών λειτουργίας του συστήµατος θέρµανσης, ψύξης και αερισµού, η ρύθµιση του θερµικού και θερµοκρασιακού ελέγχου και τα συστήµατα εκποµπής ψύξης από την οροφή, µπορεί να επηρεάσουν αρνητικά την ποιότητα του εσωτερικού αέρα. (Αυγελής κ.α 2007) Η τάση ελαχιστοποίησης του κόστους σχεδιασµού, κατασκευής και συντήρησης Με την ανάπτυξη σύγχρονων συστηµάτων θέρµανσης, ψύξης και αερισµού και την εφαρµογή καινοτόµων πρακτικών στη διαχείριση της ενέργειας στα κτίρια, όλοι οι εµπλεκόµενοι φορείς, συµπεριλαµβανοµένων και των µηχανικών, κινήθηκαν προς την κατεύθυνση ενός ανταποδοτικού σχεδιασµού και κατασκευής, που να διασφαλίζει την προσδοκώµενη απόδοση του κόστους υλοποίησής του. Σύντοµα, όµως, η λογική αυτή πίσω από το σχεδιασµό των συστηµάτων θέρµανσης, ψύξης και αερισµού, απαξιώθηκε και έδωσε τη θέση της σε εκείνη της µείωσης του κόστους, του φθηνού σχεδιασµού και της φθηνής κατασκευής. Η προσήλωση, ωστόσο, στην πρακτική της ελαχιστοποίησης του αρχικού κόστους σχεδιασµού και κατασκευής, οδηγεί µακροπρόθεσµα, όπως διαπιστώνεται, σε αυξηµένο κόστος κύκλου ζωής του κτιρίου, σε έλλειψη συνθηκών άνεσης, σε µείωση της παραγωγικότητας και τελικά σε ασθένειες και αυξηµένο κόστος περίθαλψης. Ιδιαίτερα επιζήµια για την ποιότητα του εσωτερικού περιβάλλοντος καθίσταται η τάση περιορισµού των πιο ελαστικών κατηγοριών εξόδων, δηλαδή των δαπανών συντήρησης. Με δεδοµένο ότι τα ίδια τα µηχανικά συστήµατα κλιµατισµού µπορούν να αποτελέσουν πηγές ρύπανσης του εσωτερικού αέρα, η καθιέρωση της λογικής της ελαχιστοποίησης του κόστους συντήρησης των συστηµάτων -που διέπεται από τη φιλοσοφία εάν δε χαλάσει, µην το φτιάξεις - έχει ως αποτέλεσµα να µη λειτουργούν ικανοποιητικά και τα πιο εξαιρετικά σχεδιασµένα συστήµατα θέρµανσης, ψύξης και αερισµού. Η πληµµελής συντήρηση των φίλτρων των συστηµάτων θέρµανσης, ψύξης και αερισµού έχει ιδιαίτερη σηµασία, διότι ενώ τα φίλτρα αυτά έχουν το µικρότερο αρχικό κόστος από όλα τα άλλα εξαρτήµατα, η απόδοσή τους είναι συγκριτικά µεγαλύτερη σε ό,τι αφορά τον έλεγχο των ρύπων και την προστασία των επιµέρους συστηµάτων του κτιρίου και των ενοίκων. Το χαµηλής αποτελεσµατικότητας φιλτράρισµα του αέρα συντελεί στη συγκέντρωση σωµατιδίων στους εναλλάκτες θερµότητας µε αποτέλεσµα τη µείωση της ενεργειακής τους απόδοσης και παρέχει τη δυνατότητα ανάπτυξης µικροβιολογικής ρύπανσης. Η αποµάκρυνση, εποµένως, των ακαθαρσιών και των ρύπων από το µηχανικό σύστηµα κλιµατισµού µέσω των κατάλληλων φίλτρων θα πρέπει να θεωρείται απαραίτητη προϋπόθεση βελτίωσης της ποιότητας του εσωτερικού αέρα. Εν κατακλείδι, η προσπάθεια από µέρους των ιδιοκτητών και κατασκευαστών, σε µία δύσκολη οικονοµική συγκυρία, να µειωθεί το κατασκευαστικό κόστος και η δαπάνη χρήσης οδήγησε στη χειροτέρευση της ποιότητας του εσωτερικού αέρα. Είναι πλέον ευρέως αποδεκτό ότι οι περικοπές στις παραπάνω δαπάνες σε συνδυασµό µάλιστα µε την κατασκευή ενεργειακά αποδοτικών και αεροστεγανών κτιρίων αποτελούν καταλυτικές αιτίες για τη χειροτέρευση της ποιότητας του εσωτερικού αέρα. 16

17 1.ΕΙΣΑΓΩΓΗ Η χρήση σύγχρονων υλικών Ένας άλλος καθοριστικός παράγοντας στη διαµόρφωση της ποιότητας του εσωτερικού περιβάλλοντος είναι οι εξελίξεις στην τεχνολογία είτε αυτές αφορούν στα υλικά κατασκευής των κτιρίων είτε στην επιλογή των προϊόντων και επίπλων που χρησιµοποιούνται. Λειτουργικότητα, αισθητική και οικονοµία είναι οι τρεις βασικές παράµετροι που καθορίζουν σήµερα αλλά και εξηγούν τις αλλαγές στον παραδοσιακό σχεδιασµό και στην παραδοσιακή κατασκευή των κτιρίων. Η ποικιλία των χηµικών ουσιών που βρίσκεται στα σύγχρονα δοµικά υλικά, στα οικιακά προϊόντα και τα έπιπλα δηµιουργεί ένα δυναµικό χηµικών αντιδράσεων στα ίδια τα υλικά, στην επιφάνειά τους και στην αέρια φάση. Τα νέα υλικά που χρησιµοποιούνται είναι πιθανό να εκπέµπουν µεγαλύτερες ποσότητες ρύπων σε σχέση µε αντίστοιχα στο παρελθόν. Η ευρεία χρήση πολυµερών και συνθετικών ουσιών ως συστατικών των οικοδοµικών υλικών µπορεί να προκαλεί προβλήµατα στην ποιότητα του εσωτερικού αέρα. Το σκυρόδεµα, όταν περιέχει αντιψυκτικές προσµίξεις µε βάση την ουρία, αποτελεί µία σηµαντική πηγή έκθεσης των ανθρώπων στην αµµωνία. (Bai κ.α., 2006) Η χρήση ασβεστοκονιάµατος για το αλφάδιασµα του δαπέδου κατά την ανακαίνιση των κτιρίων αποτελεί καθοριστικό παράγοντα για την προσβολή από άσθµα των ενοίκων. (Jaakkola κ.α., 2006) Ιδιαίτερη σηµασία στη διαµόρφωση των συνθηκών ποιότητας εσωτερικού αέρα έχουν τα συνθετικά δάπεδα και οι επενδύσεις τους µε χαλιά και άλλα υφασµάτινα προϊόντα. Η εµφάνιση άσθµατος και δύσπνοιας σχετίζεται µε την κατασκευή συνθετικών δαπέδων. (Jaakolla κ.α., 2004) Ο Wargocki παρατήρησε ότι τα επίπεδα ρύπανσης του εσωτερικού αέρα ενός επαγγελµατικού χώρου µειώθηκαν, όταν αποµακρύνθηκε από αυτόν το χαλί (Wargocki κ.α., 1999) και ο Sollinger διαπίστωσε ότι τα υφασµάτινα καλύµµατα των δαπέδων συµβάλλουν σηµαντικά στη ρύπανση του εσωτερικού αέρα µε οργανικές ενώσεις. (Sollinger κ.α., 1994) Μία ακόµη προσφιλής κατασκευαστική επιλογή είναι η επένδυση των τοίχων σε χώρους, όπως είναι η κουζίνα, το µπάνιο και τα παιδικά υπνοδωµάτια, µε πλαστικά υλικά, τα οποία αποτελούν µία οικονοµική λύση και καθιστούν τις επιφάνειες εύκολες ως προς τον καθαρισµό τους. Ωστόσο, έχει διαπιστωθεί ότι οι επενδύσεις της τοιχοποιίας µε πλαστικά υλικά ευθύνονται για την ανάπτυξη χρόνιων αναπνευστικών συµπτωµάτων, όπως είναι το άσθµα τόσο σε ανήλικα άτοµα (Jaakkola κ.α., 2000, 1999α) όσο και σε ενήλικα. (Jaakkola κ.α., 2006) Ο κατάλογος, όµως, δεν τελειώνει εδώ. Η επίπλωση, οι εσωτερικές πόρτες και τα ξύλινα δάπεδα αποτελούν κυρίαρχες πηγές εκποµπής τερπενίου, φορµαλδεΰδης και άλλων αλδεϋδών. (Hodgson κ.α, 2002) Ο Salthammer µελέτησε ένα µεγάλο εύρος εµπορικών βερνικιών και διαπίστωσε ότι η επικάλυψη των επίπλων παράγει 150 οργανικές ενώσεις. (Salthammer, 1997) Ως εκ τούτου, η επίπλωση συντελεί στη ρύπανση του εσωτερικού αέρα, ιδιαίτερα στις περιπτώσεις που µία κατοικία είναι φορτωµένη µε έπιπλα και, συνάµα, ο ρυθµός αερισµού της είναι χαµηλός. Ταυτόχρονα σχεδόν µε τις παραπάνω αλλαγές, σηµαντικές µεταβολές έχουν συντελεστεί στη χρήση ηλεκτρονικών συσκευών τόσο στις οικίες όσο και στους εργασιακούς χώρους. Ιδιαίτερα µάλιστα στο εργασιακό περιβάλλον, οι ανάγκες για την πλήρη µηχανοργάνωση οδήγησαν στην εισαγωγή νέων τεχνολογιών στην παραγωγική διαδικασία, όπως είναι οι τερµατικές µονάδες ηλεκτρονικών υπολογιστών και οι εκτυπωτές έγχυσης µελάνης ή laser, τα φαξ και τα φωτοαντιγραφικά πολυµηχανήµατα. Οι αλλαγές αυτές είχαν ως αποτέλεσµα: α) την εισαγωγή πρόσθετων θερµικών φορτίων στο χώρο που επηρεάζουν τις συνθήκες θερµικής άνεσης και β) την εκποµπή ρύπων από τη λειτουργία των νέων συσκευών 17

18 1.ΕΙΣΑΓΩΓΗ και µηχανηµάτων, όπως είναι το όζον, οι πτητικές οργανικές ουσίες και τα αιωρούµενα σωµατίδια. Η σχετική έρευνα του Kagi καταλήγει στο συµπέρασµα ότι οι εκτυπωτές λέιζερ εκπέµπουν στυρένιο και όζον, ενώ αυτοί έγχυσης µελάνης εκπέµπουν πεντανόλη. (Kagi κ.α., 2007) Η υποβάθµιση, εξάλλου, της ποιότητας του εσωτερικού αέρα λόγω της εκποµπής ρύπων από τις ηλεκτρονικές συσκευές συνδέεται άµεσα µε την εµφάνιση διαφόρων συµπτωµάτων κακής υγείας. Συγκεκριµένα, η εργασία µε χαρτί εκτύπωσης συνδέεται µε συµπτώµατα παθήσεων των µατιών, ρινοφαρυγγικά και δερµατικά συµπτώµατα και συµπτώµατα δύσπνοιας, πονοκεφάλων, λήθαργου, βήχα, φλεγµάτων, ιγµορίτιδας και οξείας βρογχίτιδας. Η εργασία µάλιστα µε φωτοαντιγραφικές συσκευές συνδέεται µε την εµφάνιση ρινικών ερεθισµών, ενώ οι οθόνες ευθύνονται για παθήσεις των µατιών, για πονοκεφάλους και για λήθαργο. (Jaakkola κ.α., 1999β) Η έκθεση σε αντιγραφικό χαρτί και σκόνη από τη λειτουργία εκτυπωτών και φωτοαντιγραφικών συσκευών συνδέεται µε την αύξηση του κινδύνου εµφάνισης άσθµατος στους ενήλικες. (Jaakkola κ.α., 2007) Μελετώντας ο Wargocki την αισθητηριακή ρύπανση από τις ηλεκτρονικές συσκευές λόγω των εκποµπών πτητικών οργανικών ενώσεων και επιβραδυντικών φωτιάς που προκαλούνται από αυτές, κατέληξε στο συµπέρασµα ότι οι καινούργιες τηλεοράσεις εκπέµπουν τόση αισθητηριακή ρύπανση όσο και ένας άνθρωπος και οι ηλεκτρονικοί υπολογιστές µε οθόνες λυχνίας (CRT) ως και 2,7 φορές περισσότερο από τον άνθρωπο. (Wargocki, 2004) Όπως προέκυψε από σχετική έρευνα, οι εκποµπές ρύπων από ηλεκτρονικούς υπολογιστές σε ένα εργασιακό περιβάλλον αυξάνουν το ποσοστό των δυσαρεστηµένων ατόµων για την αίσθηση του αέρα από 13% σε 41%. (Bakó- Biró κ.α., 2004) Στην επιβάρυνση της ποιότητας του εσωτερικού αέρα θα πρέπει να προστεθεί και η ρύπανση που µπορεί να προέλθει από τα προϊόντα καθαρισµού και τα αποσµητικά χώρων. Πολλά από αυτά τα προϊόντα περιλαµβάνουν χηµικά στοιχεία που είτε εκπέµπονται απευθείας κατά τη χρήση είτε µπορούν να αντιδράσουν µε άλλα συστατικά του αέρα και να παραχθούν δευτερεύοντα προϊόντα. Για παράδειγµα, από την αντίδραση του όζοντος µε το τερπένιο, παράγονται ρίζες του υδροξυλίου που µε τη σειρά τους αντιδρούν µε οργανικές ύλες οδηγώντας στο σχηµατισµό άλλων τοξικών ρύπων. (Nazaroff κ.α., 2004) Σε ορισµένες περιπτώσεις η ποσότητα των εκπεµπόµενων πτητικών οργανικών ενώσεων και παραγόµενων δευτερευόντων προϊόντων, όπως είναι η φορµαλδεΰδη και τα λεπτόκοκκα σωµατίδια, είναι τέτοια που η εισπνοή τους µπορεί να είναι επιζήµια για την υγεία. (Singer κ.α., 2006) Οι αλλαγές χρήσης των κτιρίων Οι αλλαγές που λαµβάνουν χώρα στα κτίρια καθ όλη τη διάρκεια ζωής τους είναι ένα γεγονός πολύ συνηθισµένο. Ιδιαίτερα στην περίπτωση των κτιρίων γραφείων αποτελεί µια εξαιρετικά παγιωµένη πρακτική, προκειµένου να καλυφθούν ανάγκες που στον αρχικό σχεδιασµό δεν είχαν προβλεφθεί. Αλλαγές γίνονται τόσο λόγω νέων αναγκών στη χωροταξική διάταξη -που προέρχονται είτε από τη διαφορετική χρήση του χώρου είτε από την αύξηση του αριθµού των χρηστών τουόσο και λόγω µεταβολών εξαιτίας της εισαγωγής νέου εξοπλισµού ή παλαίωσης του υπάρχοντος, όπως είναι τα ηλεκτρικά συστήµατα και τα συστήµατα φωτισµού. Χαρακτηριστικά παραδείγµατα είναι η κατεδάφιση ενδιάµεσης διαχωριστικής τοιχοποιίας µε σκοπό τη δηµιουργία ενός µεγάλου ανοιχτού χώρου ή, αντίθετα, η δηµιουργία θέσεων εργασίας µε τοποθέτηση διαχωριστικών πλακών, η αυξηµένη πυκνότητα χρηστών ανά επιφάνεια πατώµατος και η αλλαγή τύπου και αριθµού 18

19 1.ΕΙΣΑΓΩΓΗ λαµπτήρων. Στην Ελλάδα, άλλωστε, οι δηµόσιες υπηρεσίες στεγάζονται κατά κανόνα σε παλαιά δηµόσια κτίρια, τα οποία σχεδιάστηκαν και χτίστηκαν για να καλύψουν διαφορετικές ανάγκες. Συχνά ύστερα από τέτοιου είδους αλλαγές παρουσιάζεται το φαινόµενο παρεµπόδισης της ροής του αέρα και, ως εκ τούτου, ο αερισµός δεν είναι ικανοποιητικός. Η δηµιουργία εστιών, όπου ο εσωτερικός αέρας δεν ανανεώνεται, υποβοηθείται συνήθως, αν όχι πάντοτε, από τη µη αναβάθµιση του µηχανικού συστήµατος κλιµατισµού, η οποία υπαγορεύεται από τις νέες ανάγκες που παρουσιάζονται εξαιτίας των αλλαγών σε ό,τι αφορά τη χρήση των κτιρίων Το αστικό µικροκλίµα Στο αστικό µικροκλίµα διαµορφώνονται ιδιαίτερες κλιµατικές συνθήκες σε σχέση µε άλλες περιαστικές και αγροτικές περιοχές, όπως είναι η αυξηµένη θερµοκρασία και οι αδύναµοι άνεµοι, ενώ η ηλιοφάνεια ποικίλλει ανάλογα µε το βαθµό της αέριας ρύπανσης και της πυκνότητας των κτιρίων τα οποία παρέχουν σκιασµό. Τα τελευταία χρόνια το αστικό µικροκλίµα έχει επιβαρυνθεί σηµαντικά λόγω της συσσώρευσης ανθρώπων, υλικών και δραστηριοτήτων. Η εν λόγω επιβάρυνση του αστικού µικροκλίµατος αποτελεί ένα σηµαντικό για το σχεδιασµό των κτιρίων παράγοντα, διότι, αφενός, η ποιότητα του αέρα στο εξωτερικό περιβάλλον είναι επιβαρηµένη µε υψηλά επίπεδα ρύπων και, αφετέρου, οι θερµικές συνθήκες είναι δυσµενείς. Η ποιότητα του αέρα στο εξωτερικό περιβάλλον διαδραµατίζει έναν ιδιαίτερα ουσιαστικό ρόλο στην ποιότητα του αέρα στο εσωτερικό των κτιρίων διαµέσου του αερισµού. Τη σηµασία της ποιότητας του εξωτερικού αέρα αναδεικνύουν πολλές επιστηµονικές µελέτες που εξετάζουν την επίδραση, που έχει αυτή στην ποιότητα του εσωτερικού περιβάλλοντος, και καταλήγουν στο συµπέρασµα ότι τα επίπεδα των ρύπων στο εξωτερικό περιβάλλον διαµορφώνουν πράγµατι σηµαντικά την ποιότητα του αέρα στο εσωτερικό των κτιρίων. (Baek κ.α., 1997, Funasaka κ.α., 2000, Koponen κ.α., 2001, Chan, 2002) Η ποιότητα του αέρα του εξωτερικού περιβάλλοντος, εποµένως, οφείλει να λαµβάνεται σοβαρά υπόψη κατά τον ενεργειακό σχεδιασµό των κτιρίων, ιδιαίτερα αυτών που βρίσκονται στις πυκνοδοµηµένες οικιστικές ή εµπορικές αστικές περιοχές, διότι αποτελεί κοινή παραδοχή ότι ο αέρας στο εσωτερικό των κτιρίων αποτελεί απλώς προέκταση του αέρα του εξωτερικού περιβάλλοντος, ο οποίος εισέρχεται στους χώρους διαµέσου των θυρών, των παραθύρων, των κλιµατιστικών συστηµάτων και κάθε άλλου ανοίγµατος στο κέλυφος του κτιρίου. Εκτός από την επιβάρυνση της ατµόσφαιρας µε ρυπογόνες ουσίες, η αστικοποίηση έχει προκαλέσει και την εµφάνιση του φαινοµένου της αστικής θερµικής νησίδας. Μετρήσεις που διεξήχθησαν στην Αθήνα και στη Θεσσαλονίκη επιβεβαίωσαν ότι το φαινόµενο της θερµικής νησίδας προκαλεί θερµοκρασιακές µεταβολές στην αστική περιοχή από 8 έως 12 0 C, που έχουν άµεση επίπτωση στα ψυκτικά φορτία και στην κατανάλωση ενέργειας στα κτίρια ιδιαίτερα την περίοδο δροσισµού, καθώς ο συντελεστής απόδοσης (COP) των κλιµατιστικών µονάδων είναι δυνατόν να µειωθεί έως και 25%. (Hassid κ.α., 2000, Papadopoulos κ.α., 2001) Παράλληλα, ο συνδυασµός υψηλών θερµοκρασιών κατά την περίοδο δροσισµού και αδύναµων ανέµων στους ασφυκτικά στενούς δρόµους των πόλεων περιορίζουν αισθητά το δυναµικό του φυσικού αερισµού των κτιρίων και, ως εκ τούτου, καθίστανται αναποτελεσµατικές οι τεχνικές παθητικού δροσισµού, ώστε µοναδική επιλογή να αποτελεί ο κλιµατισµός µε µηχανικά µέσα. Το φαινόµενο της αστικής θερµικής νησίδας απαντάται και σε πόλεις τόσο διαφορετικές, όπως είναι η 19

20 1.ΕΙΣΑΓΩΓΗ Σιγκαπούρη, το Τελ Αβίβ, το Λος Αντζελες, η Κρακοβία και το Λονδίνο. Λόγω των ως άνω δυσµενών επιπτώσεων είναι απολύτως αναγκαίο, κατά τον ενεργειακό σχεδιασµό των αστικών κτιρίων, να συνυπολογίζεται και το φαινόµενο της αστικής θερµικής νησίδας Ο ανθρώπινος παράγοντας Ο ανθρώπινος παράγοντας παίζει κεντρικό ρόλο όσον αφορά στον ενεργειακό σχεδιασµό των κτιρίων. Σήµερα, οι άνθρωποι έχουν υψηλές απαιτήσεις από την ενεργειακή συµπεριφορά του κτιρίου στο οποίο διαµένουν, όπως προκύπτει από το γεγονός ότι µελετούν προσεκτικά πριν από την αγορά µίας οικίας σηµαντικά στοιχεία, όπως είναι η θερµοµόνωση του κτιρίου και η επιλογή του συστήµατος θέρµανσης. Πρέπει στο σηµείο αυτό να υπογραµµίσουµε ότι οι υψηλές απαιτήσεις µας από την ενεργειακή συµπεριφορά του κτιρίου δεν συνοδεύονται, κατά κανόνα, από µία ευαισθησία ούτε σε ό,τι αφορά τις περιβαλλοντικές, ενδεχοµένως, επιπτώσεις ούτε σε ό,τι αφορά την ανάγκη εξοικονόµησης φυσικών πόρων από τη µείωση της ενεργειακής κατανάλωσης, αλλά πρυτανεύει εν προκειµένω το πνεύµα της µικρότερης δυνατής οικονοµικής επιβάρυνσης σε ατοµικό επίπεδο. εν είναι, εξάλλου, λίγα τα παραδείγµατα της ενεργειακής αναβάθµισης των κτιρίων από τους ιδιώτες για οικονοµικούς λόγους, οι οποίοι ενισχύονται ακόµα περισσότερο όσο η τιµή των καυσίµων παραµένει σταθερά υψηλή. Η ίδια νοοτροπία ακολουθείται και σε εµπορικά και εταιρικά κτίρια, αλλά και σε δηµόσια κτίρια. Ιδιαίτερα στα τελευταία ο σκοπός της ενεργειακής αναβάθµισης είναι διττός, διότι, από τη µία πλευρά, µειώνεται το κόστος λειτουργίας µίας δηµόσιας υπηρεσίας και, από την άλλη, διότι τα δηµόσια κτίρια αποτελούν ίσως το καλύτερο παράδειγµα προβολής και προώθησης της πολιτικής για την ενεργειακή απόδοση των κτιρίων. Η προσπάθεια, άλλωστε, που έχει ήδη ξεκινήσει στην ΕΕ για την ενεργειακή πιστοποίηση των κτιρίων καθιστά το κριτήριο της ενεργειακής απόδοσης των κτιρίων βασική παράµετρο της αξίας ενός ακινήτου και, εποµένως, σηµαντικό στοιχείο του µάρκετινγκ. Ωστόσο, τα τελευταία χρόνια όλο και περισσότερο γινόµαστε µέτοχοι των αλλαγών που συντελούνται στο εσωτερικό περιβάλλον όπου ζούµε και εργαζόµαστε και των αρνητικών εξελίξεων σχετικά µε την ποιότητα του εσωτερικού περιβάλλοντος. Το επίπεδο ενηµέρωσης, παρόλα αυτά, του κοινού δεν είναι πάντοτε ικανοποιητικό και, ως εκ τούτου, δηµιουργούνται συχνά παρανοήσεις. Για το λόγο αυτό έγιναν από διάφορους οργανισµούς, κρατικούς ή µη, σηµαντικές προσπάθειες προς την κατεύθυνση τόσο της ενηµέρωσης των πολιτών, σχετικά µε τη σηµασία της ποιότητας του εσωτερικού άερα, όσο και της διάδοσης γνώσης που έχει αποκτηθεί σχετικά µε το θέµα αυτό. Άλλωστε, η ποιότητα του εσωτερικού αέρα δεν είναι ιδιωτικό αλλά δηµόσιο αγαθό και, ως εκ τούτου, η υγεία των πολιτών πρέπει, όπως και η πυρασφάλεια των κτιρίων ή η αντισεισµική προστασία, να αντιµετωπίζονται από την πολιτεία µε την ίδια ευαισθησία. Στο πλαίσιο αυτό εντάσσονται και τα προγράµµατα πιστοποίησης υπό τη µορφή ετικέτας των δοµικών υλικών και των προϊόντων που χρησιµοποιούνται, µε στόχο οι πολίτες να γνωρίζουν ποια προϊόντα είναι φιλικά σε σχέση µε την ποιότητα του εσωτερικού αέρα, όπως ακριβώς έγινε και µε την πιστοποίηση των ηλεκτρικών συσκευών όσον αφορά στην ενεργειακή απόδοσή τους µε σχετικό σήµα. Η χρήση τέτοιων σηµάτων, που θα πληροφορούν τους καταναλωτές για την επίδραση των προϊόντων στην ποιότητα εσωτερικού αέρα, αναµένεται να επεκταθεί σηµαντικά στο µέλλον. 20

21 1.ΕΙΣΑΓΩΓΗ Συνοψίζοντας, η διαρκώς αυξανόµενη ευαισθητοποίηση και ο προβληµατισµός του κοινού για τους κινδύνους, που ενδεχοµένως ενέχει ο χώρος στον οποίο κατοικεί ή εργάζεται, δηµιουργεί νέες συνθήκες που πρέπει να λαµβάνονται υπόψη κατά τον ενεργειακό σχεδιασµό των κτιρίων. Εξάλλου, κατά τον ενεργειακό σχεδιασµό των κτιρίων προέχει η διερεύνηση της συµπεριφοράς των χρηστών του κτιρίου σε ό,τι αφορά τον τρόπο που αυτοί προσπαθούν να ελέγξουν τις συνθήκες του εσωτερικού περιβάλλοντος Η αλλαγή στη νοµοθεσία και στην πολιτική για τα κτίρια Η ευαισθητοποίηση στα ζητήµατα της εξοικονόµησης ενέργειας αλλά και της ποιότητας του εσωτερικού περιβάλλοντος οδήγησε στη δραστηριοποίηση των κρατικών αρχών και οργανισµών, µε αποτέλεσµα την έκδοση σχετικών νοµοθετικών διατάξεων και οδηγιών αντίστοιχα. Έτσι, διαµορφώθηκε µια νέα κατάσταση µε την αποδοχή, αρχικά, κανονισµών για την ενεργειακή απόδοση των κτιρίων, για παράδειγµα κανονισµών θερµοµόνωσης των κτιρίων, και, εν συνεχεία, µε την αποδοχή κανονισµών που αφορούν στη θερµική άνεση και στην ποιότητα του εσωτερικού αέρα. Πρέπει στο σηµείο αυτό να υπογραµµίσουµε ότι, ενώ αρχικά η ποιότητα του εσωτερικού αέρα σύµφωνα µε τους σχετικούς κανονισµούς διασφαλίζονταν µόνο µε τον ορισµό τιµών του ρυθµού αερισµού, σήµερα ισχύουν, επιπρόσθετα, και µέγιστα επιτρεπτά όρια συγκεντρώσεων συγκεκριµένων αέριων ρύπων. Όταν, πριν από λίγα χρόνια, οι κατασκευαστές και οι ιδιοκτήτες εκκινώντας από µία οικολογική αντίληψη στράφηκαν σε κατασκευές που έχουν σχεδιαστεί µε στόχο τη µέγιστη απόδοση των χρησιµοποιούµενων πόρων, στα αποκαλούµενα δηλαδή Πράσινα Κτίρια, είχε αρχικά αµεληθεί το ζήτηµα της ποιότητας του εσωτερικού περιβάλλοντος. Χαρακτηριστικό παράδειγµα, ίσως, αποτελεί η χρήση σε κάποιες περιοχές του κόσµου ανακυκλωµένου χαρτιού ως µονωτικού υλικού, το οποίο όµως λόγω της τεχνικής που ακολουθείται κατά την εφαρµογή του (απαιτείται δηλαδή να είναι υγρό) εισάγει στην κατασκευή υγρασία, η οποία µε τη σειρά της οδηγεί στην ανάπτυξη µυκήτων. Σήµερα, ωστόσο, η ποιότητα του εσωτερικού περιβάλλοντος, παρά το γεγονός ότι δεν είναι τόσο ζήτηµα απόδοσης φυσικών πόρων αλλά περισσότερο ευεξίας των ανθρώπων, λαµβάνεται υπόψη, σχεδόν πάντοτε, στο σχεδιασµό των Πράσινων Κτιρίων λόγω της άµεσης σύνδεσης που υπάρχει µεταξύ της ανθρώπινης υγείας, ασφάλειας και άνεσης µε την ενεργειακή απόδοση και την επιλογή των υλικών κατασκευής των κτιρίων. Εν κατακλείδι, ο ενεργειακός σχεδιασµός των κτιρίων οφείλει να παρακολουθεί τις σύγχρονες εξελίξεις, που οφείλονται στη διαρκή αναθεώρηση των οδηγιών και κανονισµών, αναθεώρηση που είναι αποτέλεσµα της πληρέστερης µε την πάροδο του χρόνου γνώσης µας στον τοµέα αυτό. Κατά το σχεδιασµό κτιρίων, που αποβλέπει στην υψηλή ενεργειακή απόδοση και στην εξοικονόµηση φυσικών πόρων µε την ευρεία χρήση ανακυκλωµένων υλικών και την επιλογή υλικών µε χαµηλή περιεχόµενη ενέργεια, οφείλουµε, σήµερα, να λαµβάνουµε υπόψη µας τη διασφάλιση πρωτίστως της ποιότητας του εσωτερικού περιβάλλοντος Εργαλεία υλοποίησης των αρχών του ενεργειακού σχεδιασµού σε κτίρια Με δεδοµένο τις οριακές συνθήκες που ήδη περιγράψαµε, οι υψηλές απαιτήσεις για το σχεδιασµό και κατασκευή κτιρίων υψηλής ενεργειακής, περιβαλλοντικής και 21

22 1.ΕΙΣΑΓΩΓΗ οικονοµικής απόδοσης δεν µπορούν να ικανοποιηθούν µε τα κλασικά εργαλεία του ενεργειακού σχεδιασµού. Προϋπόθεση για την καλύτερη δυνατή ανάπτυξη µέτρων εξοικονόµησης ενέργειας στα κτίρια, αλλά και για την επίτευξη ικανοποιητικών συνθηκών θερµικής άνεσης και ποιότητας εσωτερικού αέρα, είναι η κατανόηση των πολύπλοκων ροών ενέργειας και µάζας. Βασικό εργαλείο προς το σκοπό αυτό είναι η ενεργειακή προσοµοίωση των κτιρίων. Ο ενεργειακός, εξάλλου, σχεδιασµός των κτιρίων δεν πρέπει να λαµβάνει υπόψη µόνον οικονοµικά κριτήρια, αλλά πρέπει να µπορεί να συγκεράσει όλες τις απαιτήσεις που έχουµε από τα σύγχρονα κτίρια. Προς την επίτευξη του στόχου αυτού προσφεύγουµε στη µέθοδο της πολυκριτηριακής υποστήριξης λήψης αποφάσεων Σύνοψη Την ιδιαίτερη σηµασία, που έχει η ορθολογική χρήση της ενέργειας, έχει υπογραµµίσει η έρευνα εδώ και πολλά χρόνια, χωρίς ωστόσο αυτό να οδηγήσει σε µείωση της κατανάλωσης ενέργειας, αν και οι παραδοσιακές τεχνικές του ενεργειακού σχεδιασµού είναι γνωστές στους µηχανικούς και έχουν, κατά κανόνα, εφαρµοστεί επιτυχώς. Σήµερα, ο ενεργειακός σχεδιασµός των κτιρίων, πέρα από τη µείωση της κατανάλωσης ενέργειας, στοχεύει παράλληλα στη διασφάλιση θερµικής άνεσης και ποιότητας του εσωτερικού αέρα. Η αλλαγή αυτή στις προτεραιότητες του ενεργειακού σχεδιασµού οφείλεται στο γεγονός ότι η επιδίωξη της καλύτερης δυνατής ενεργειακής απόδοσης των κτιρίων έχει ως αποτέλεσµα την υποβάθµιση του εσωτερικού περιβάλλοντος µε αρνητικές συνέπειες στην ανθρώπινη υγεία, στην ευεξία και στην παραγωγικότητα. Στα παραπάνω έρχεται να προστεθεί και η προσπάθεια βελτίωσης των κτιρίων και ως προς τις περιβαλλοντικές επιπτώσεις που αυτά έχουν, τοπικά ή σε παγκόσµια κλίµακα, λόγω των εκποµπών ρύπων ή της υπερεκµετάλλευσης των ενεργειακών και φυσικών πόρων. Η επίτευξη του βέλτιστου ενεργειακού σχεδιασµού µε βάση οικονοµικά, ενεργειακά και περιβαλλοντικά κριτήρια είναι σήµερα άρρηκτα συνδεδεµένη, µεταξύ των άλλων, και µε τις νέες συνθήκες που διαµορφώθηκαν, όπως είναι τα σύγχρονα ενεργειακά συστήµατα και υλικά, το αστικό µικροκλίµα, οι αλλαγές στα ίδια τα κτίρια, ο ανθρώπινος παράγοντας και βεβαίως και το θεσµικό πλαίσιο. Παράλληλα, όµως, προς τις συνθήκες αυτές ανοίγει ένας νέος ορίζοντας στον τοµέα του ενεργειακού σχεδιασµού µε την υιοθέτηση σύγχρονων τεχνολογικών λύσεων στα ενεργειακά συστήµατα. Στον ενεργειακό σχεδιασµό εµπεριέχονται: α) οι µεταβλητές της οικονοµικής, της ενεργειακής και της περιβαλλοντικής απόδοσης, β) οι περιορισµοί που αφορούν στον τύπο του κτιρίου, στους κανονισµούς των κτιρίων, στο κλίµα και το µικροκλίµα, γ) οι απαιτήσεις ως προς την ποιότητα του εσωτερικού αέρα και τη θερµική άνεση σύµφωνα µε τα ισχύοντα πρότυπα και, τέλος, δ) η ολοκλήρωση των ως άνω στον τελικό σχεδιασµό των κτιρίων. Η ταυτόχρονη πραγµατοποίηση των εν λόγω στόχων δεν είναι συχνά εφικτή, διότι οι στόχοι αυτοί ενίοτε αλληλοαναιρούνται. Οι υψηλές απαιτήσεις που εγείρει, συνεπώς, ο σχεδιασµός και η κατασκευή κτιρίων υψηλής οικονοµικής, ενεργειακής και περιβαλλοντικής απόδοσης προϋποθέτουν την ακριβή αποτίµηση της ενεργειακής συµπεριφοράς των κτιρίων, η οποία σε συνάρτηση µε τη χρήση αποτελεσµατικών εργαλείων θα µας οδηγήσει στην καλύτερη δυνατή επιλογή µεταξύ διαφόρων σχεδιαστικών και κατασκευαστικών λύσεων. Η ενεργειακή προσοµοίωση των κτιρίων και η πολυκριτηριακή προσέγγιση παρέχουν τη δυνατότητα λήψης ορθολογικών αποφάσεων, που σταθµίζουν τις εκάστοτε 22

23 1.ΕΙΣΑΓΩΓΗ προτεραιότητες και αποτελούν, σε τελευταία ανάλυση, το όχηµα για το βέλτιστο ενεργειακό σχεδιασµό. 23

24

25 ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΕΥΤΕΡΟ ΠΟΙΟΤΗΤΑ ΑΕΡΑ 2.1. Η ποιότητα του εσωτερικού αέρα ως βασική παράµετρος του ενεργειακού σχεδιασµού Κανείς δεν ήταν σε θέση, πριν από περίπου 30 έτη, να προβλέψει ότι η αλλαγή στη φιλοσοφία σχεδιασµού και κατασκευής των κτιρίων προς εξοικονόµηση ενέργειας, µετά την ενεργειακή κρίση, θα προκαλούσε ένα καινούργιο πρόβληµα, το πρόβληµα της ποιότητας του εσωτερικού αέρα στα κτίρια, το οποίο οξύνεται µε την εισαγωγή νέων συστηµάτων και υλικών στο εσωτερικό των κτιρίων. Ο όρος ποιότητα του εσωτερικού αέρα δηλώνει το βαθµό ρύπανσης ή το περιεχόµενο του αέρα σε ένα κλειστό περιβάλλον που επηρεάζει την ανθρώπινη υγεία και ευεξία. Υπό µία ευρύτερη έννοια ο όρος αυτός περιλαµβάνει και τις θερµικές συνθήκες που επικρατούν σε έναν κλειστό χώρο, αν και οι τελευταίες έχουν σχέση µε το ζήτηµα της άνεσης παρά της ποιότητας του εσωτερικού αέρα. Σύµφωνα µε τον Fanger, η ποιότητα του εσωτερικού αέρα ορίζεται ως ο βαθµός ικανοποίησης των απαιτήσεων µας, της επιθυµίας µας δηλαδή να αναπνέουµε έναν αέρα που δεν θα έχει αρνητικές επιπτώσεις στην υγεία µας, που θα τον αισθανόµαστε ως αποδεκτό ή και καλύτερο, φρέσκο και ευχάριστο, και που θα επιδρά θετικά στην παραγωγικότητά µας και στη µαθησιακή απόδοση των παιδιών µας. (Fanger, 2006) Η κακή ποιότητα του αέρα στο εσωτερικό των κτιρίων συνδέεται µε την εµφάνιση µιας σειράς αλλεργιών και συνδρόµων, που έχουν αρνητικές επιδράσεις στην ανθρώπινη υγεία- όπως είναι το σύνδροµο των αρρώστων κτιρίων (Sick Building Syndrome, SBS), το σύνδροµο ασθενειών που σχετίζονται µε το κτίριο (Building Related Illnesses, BRI) και το πιο σπάνιο σύνδροµο πολλαπλής χηµικής ευαισθησίας (Multiple Chemical Sensitivity Syndrome, MCSS). Οι διάφορες αλλεργίες και τα ως άνω σύνδροµα εκβάλλουν, ενίοτε, σε παθήσεις του αναπνευστικού, του ανοσοποιητικού, του αναπαραγωγικού, του νευρικού και του καρδιακού συστήµατος καθώς επίσης και σε δερµατικές παθήσεις, σε παθήσεις των αισθητηρίων οργάνων και σε καρκινογενέσεις. Σήµερα, το πρόβληµα της ποιότητας του εσωτερικού αέρα στις κατοικίες, τα κτίρια γραφείων και τα δηµόσια κτίρια έχει συγκεντρώσει την προσοχή όλων, λόγω των ενδεχόµενων αρνητικών επιπτώσεων στην ανθρώπινη υγεία, άνεση και παραγωγικότητα. Η σηµασία της ποιότητας του εσωτερικού αέρα είναι προφανής, αν κρίνει κανείς από το γεγονός: α) ότι τα επίπεδα συγκέντρωσης µερικών ρύπων είναι υψηλότερα στο εσωτερικό των κτιρίων από ό,τι στο περιβάλλον και µάλιστα σε κάποιες περιπτώσεις υπερβαίνουν τα όρια έκθεσης στους ρύπους κατά τα εθνικά πρότυπα, β) ότι ο αστικός κυρίως πληθυσµός βρίσκεται συνήθως µέσα στα κτίρια παραπάνω από το 90% του χρόνου και γ) ότι το µεγαλύτερο χρόνο εντός των κτιρίων περνούν οι ευπαθείς οµάδες πληθυσµού, όπως είναι οι ηλικιωµένοι, τα παιδιά και τα αδύναµα άτοµα. Έτσι, δεν είναι να απορεί κανείς ότι η EPA (Environmental Protection Agency) ισχυρίζεται ότι η ρύπανση του εσωτερικού αέρα αποτελεί έναν από τους πέντε κυριότερους περιβαλλοντικούς κινδύνους για τη δηµόσια υγεία. (EPA, 1990) Υπολογίστηκε, µάλιστα, ότι τα νέα ή ανακαινιζόµενα κτίρια, σε ποσοστό µέχρι και το 30% σε παγκόσµια κλίµακα, θα είναι υποψήφια για την εµφάνιση υπέρµετρων παραπόνων που σχετίζονται µε την ποιότητα του εσωτερικού αέρα. (EPA, 1991α)

26 2. ΠΟΙΟΤΗΤΑ ΑΕΡΑ Οι ρύποι στον εσωτερικό αέρα δηµιουργούνται εντός του κτιρίου ή προέρχονται από το εξωτερικό περιβάλλον. Οι κυριότεροι ρύποι από εσωτερικές και εξωτερικές πηγές παρουσιάζονται συνοπτικά στο Σχήµα 2.1. Αναλυτικότερη παρουσίαση των πιθανών πηγών ρύπων µας παρέχει ο Πίνακας 2.1 (EPA, 1991β) Οι εσωτερικές τώρα πηγές εκποµπής ρύπων ποικίλουν από χώρο σε χώρο ειδικότερα στα εκπαιδευτικά κτίρια, που αποτελούνται από χώρους διαφόρων δραστηριοτήτων, στους οποίους ο µαθητής διδάσκεται, γυµνάζεται, διαλογίζεται και ξεκουράζεται. Στον Πίνακα 2.2 παρουσιάζονται οι εσωτερικές πηγές εκποµπής ρύπων στα σχολικά κτίρια και οι ρύποι που συναντώνται σε αυτά για κάθε χώρο δραστηριότητας ξεχωριστά. (www.aerias.org) Όπως φαίνεται στο ιάγραµµα 2.1, ο ρυθµός αερισµού στα εκπαιδευτικά κτίρια είναι, συχνά, µικρότερος από την τιµή που ορίζει το πρότυπο του οργανισµού ASHRAE. (Daisey κ.α. 2003) Η συγκέντρωση κάθε αέριου ρύπου στο εσωτερικό των κτιρίων εξαρτάται από την πηγή του, την ισχύ του και από το ρυθµό αφαίρεσης ή συσσώρευσής του στο κτίριο. Αξίζει να σηµειωθεί ότι η παρουσία ρύπων στον εσωτερικό αέρα δεν συνδέεται κατ ανάγκη µε την εµφάνιση διαφόρων παθήσεων. Οι παράγοντες που επηρεάζουν τις διάφορες επιπτώσεις από την έκθεση του ανθρώπου σε εσωτερικούς αέριους ρύπους είναι: α) η φύση του ρύπου (αν πρόκειται δηλαδή για φυσικό, χηµικό ή βιολογικό παράγοντα), β) η διάρκεια έκθεσης του ανθρώπου στον αέριο ρύπο, γ) η φύση της έκθεσης, διότι η συνεργατική δράση δύο ή και περισσοτέρων ρυπογόνων ουσιών αυξάνουν τα δυσµενή αποτελέσµατα της έκθεσης, σε σχέση µε την έκθεση σε ένα µόνο ρύπο και δ) η οµάδα του πληθυσµού στην οποία ανήκει ο άνθρωπος που εκτίθεται σε ρυπογόνες ουσίες, η οποία προσδιορίζει την ευαισθησία του παρουσία αέριων ρύπων. (Liddament, 1996) Σχήµα 2.1. Οι κυριότεροι ρύποι από εσωτερικές και εξωτερικές πηγές 26

27 Πίνακας 2.1. Πηγές ρύπων εσωτερικού αέρα Πηγές εκτός κτιρίου Εξοπλισµός κτιρίου Ανθρώπινες δραστηριότητες Υλικά κτιρίου και επίπλωση Άλλες πηγές Μολυσµένος εξωτερικός αέρας Γύρη, σκόνη, σπόρια µυκήτων Βιοµηχανικές εκποµπές Εξατµίσεις αυτοκινήτων Εκποµπές από γειτονικές πηγές Οσµές από κάδους απορριµµάτων Αποβάθρες Ανθυγιεινές πηγές κοντά στους προσαγωγούς αέρα Επανείσοδος καυσαερίων από το ίδιο ή γειτονικά κτίρια Υπόγειες πηγές Ραδόνιο Μικροβιοκτόνα ιαρροή από δεξαµενές καυσίµων Ρύποι από προηγούµενες χρήσεις του χώρου (π.χ. υγειονοµική ταφή απορριµµάτων) Σύστηµα κλιµατισµού Σκόνη και ακαθαρσίες στις σωληνώσεις ή σε άλλα στοιχεία Ανάπτυξη µικροβίων σε δοχεία συλλογής συµπυκνώµατος, υγραντές, σωληνώσεις, εναλλάκτες Ακατάλληλη χρήση βιοκτόνων, στεγανοποιητικών, ή/και καθαριστικών Ακατάλληλος αερισµός των προϊόντων καύσης ιαρροή ψυκτικών µέσων Εξοπλισµός εκτός του κλιµατισµού Εκποµπές από εξοπλισµό γραφείου(πτητικές οργανικές ουσίες, όζον) Εφόδια( διαλυτικές ουσίες, βαφές, αµµωνία) Εκποµπές από καταστήµατα, εργαστήρια, διαδικασίες καθαρισµού Κινητήρες ανελκυστήρα και άλλα µηχανικά συστήµατα Προσωπικές δραστηριότητες Κάπνισµα Μαγείρεµα Οσµή σώµατος Οσµές καλλυντικών προϊόντων Οικοκυρικές δραστηριότητες Υλικά και διαδικασίες καθαρισµού Εκποµπές από αποθηκευµένα εφόδια ή απορρίµµατα Χρήση αποσµητικών χώρου Αεροµεταφερόµενη σκόνη (π.χ. που κυκλοφορεί από το σκούπισµα) ραστηριότητες συντήρησης Μικροοργανισµοί από ακατάλληλη συντήρηση πύργων ψύξης Αεροµεταφερόµενη σκόνη Πτητικές οργανικές ουσίες από τη χρήση βαφών, στεγανοποιητικών και άλλων προϊόντων Μικροβιοκτόνα Εκποµπές από αποθηκευµένα εφόδια Χώροι παραγωγής και συγκέντρωσης σκόνης και ινών Επιφάνειες µε ύφανση (χαλιά, κουρτίνες, άλλα υφάσµατα) Ανοικτά ράφια Παλιά ή σε κακή κατάσταση έπιπλα Υλικά που περιέχουν καταστραµµένο αµίαντο Ανθυγιεινές συνθήκες και φθορές από νερό Ανάπτυξη µικροβίων σε έπιπλα κατεστραµµένα από νερό ή ακαθαρσίες Ανάπτυξη µικροβίων σε περιοχές συµπύκνωσης Λιµνάζοντα ύδατα από φραγµένους ή λανθασµένα σχεδιασµένους σωλήνες Στεγανοποιητικά που επιτρέπουν τη διαρροή νερού Απελευθέρωση χηµικών από υλικά και έπιπλα Πτητικές οργανικές ουσίες Ανόργανες ουσίες Τυχαία γεγονότα ιαρροή νερού ή άλλων υγρών Ανάπτυξη µικροβίων λόγω διαρροών από τις σωληνώσεις, την οροφή Πυρκαγιά Χώροι ειδικών χρήσεων και κτίρια πολλαπλών χρήσεων Χώροι καπνίσµατος Εργαστήρια Καταστήµατα εκτύπωσης, χώροι τέχνης Χώροι άθλησης Κέντρα οµορφιάς Χώροι προετοιµασίας φαγητού ραστηριότητες επιδιορθώσεων/ διακόσµησης/ ανακατασκευών Εκποµπές από νέα έπιπλα Σκόνη και ίνες από κατεδαφίσεις Οσµές, πτητικές οργανικές και ανόργανες ουσίες από βαφές, στεγανοποιητικά Απελευθέρωση µικροβίων από κατεδαφίσεις και δραστηριότητες ανακατασκευών

28 2. ΠΟΙΟΤΗΤΑ ΑΕΡΑ Πίνακας 2.2. Εσωτερικές πηγές εκποµπής στα εκπαιδευτικά κτίρια Χώρος Πηγές Ρύποι Πάτωµα Φορµαλδεΰδη, τολουόλιο, ξυλόλια, στυρόλιο, µύκητες Οροφή Ανάπτυξη µικροβίων, βακτήρια, µύκητες Ανθρώπινη δραστηριότητα CO 2, CO Προϊόντα καθαρισµού Τοξικές ουσίες, κρεσόλη, αλισίβα Φορµαλδεΰδη. Νιπτήρας Βακτήρια, µόλυβδος, εµφάνιση ιών Αίθουσα Χρώµατα ζωγραφικής Τοξικές ουσίες διδασκαλίας Θερµοµονωτικά υλικά Ίνες, πτητικές οργανικές ενώσεις Έδρανα Φορµαλδεΰδη, πτητικές οργανικές ενώσεις, τοξικές ουσίες, βαρέα µέταλλα Κουρτίνες Φορµαλδεΰδη, αλδεΰδες Άρωµα Τοξικές ουσίες Κιµωλία Ανθρακικό ασβέστιο Ντύσιµο Μικρόβια, µύκητες Ανθρώπινη δραστηριότητα CO 2, CO Πάτωµα Φαινόλη, Φορµαλδεΰδη Γυµναστήριο Συνθετικό γυαλί Ίνες Σύστηµα αεραγωγών Ανάπτυξη µικροβίων, ιοί Αποδυτήρια Τοξικές ουσίες, βακτήρια, ιοί Μοκέτα Τοξικές ουσίες, βακτήρια Ηλεκτρονικός υπολογιστής Όζον, πτητικές οργανικές ενώσεις, φωσφορικό οξύ, τριφένυλοφωσφορικός εστέρας. Φωτοτυπικό µηχάνηµα Πτητικές οργανικές ενώσεις, όζον, NO, σωµατίδια γραφίτη, ατµοί αµµωνίας και οξικού οξέος Βιβλιοθήκη Εκτυπωτής laser Αλδεΰδες, στυρόλιο, υδρογονάνθρακες, όζον, φορµαλδεΰδη, σωµατίδια γραφίτη Ταπετσαρία Πτητικές οργανικές ενώσεις, Φορµαλδεΰδη ιαχωριστικά εσωτερικών χώρων Φορµαλδεΰδη, τολουόλιο, βενζόλιο, βακτήρια Κουρτίνες Φορµαλδεΰδη, αλδεΰδες Έπιπλα Πτητικές οργανικές ενώσεις, Φορµαλδεΰδη, τοξικές ουσίες Σύστηµα αεραγωγών Ανάπτυξη µικροβίων, ιοί Καπνός τσιγάρου CO, Φορµαλδεΰδη, NO x, βενζόλιο, υδραζίνη Πάτωµα Στυρόλιο, τολουόλιο, Φορµαλδεΰδη Απορρίµµατα Βακτήρια, µύκητες Προϊόντα καθαρισµού, Κυλικείο εντοµοκτόνα Τοξικές ουσίες Ανθρώπινη δραστηριότητα CO 2, CO Πλαστικά υλικά DEHP,DINP Φούρνος CO,SO 2, NO 2, βακτήρια, µύκητες Νιπτήρας Βακτήρια, ιοί Εργαστήριο Ανθρώπινη δραστηριότητα Χηµικές ουσίες πειραµάτων 28

29 2. ΠΟΙΟΤΗΤΑ ΑΕΡΑ Nielsen, Σχολεία, Μέση τιµή Turk et al., 1993 Turk et al.,1987, 1989 Casey et al., 1995 Σχολείο Β, αίθουσα ελέγχου *** Σχολείο Β, αίθουσα ελέγχου ** Σχολείο Β, αίθουσα µελέτης *** Σχολείο Β, αίθουσα µελέτης ** Σχολείο Α, αίθουσα ελέγχου *** Σχολείο Α, αίθουσα ελέγχου ** Σχολείο Α, αίθουσα µελέτης *** Σχολείο Α, αίθουσα µελέτης ** Σχολείο 6 Σχολείο 5 Σχολείο 4 Σχολείο 3 Σχολείο 2 Σχολείο 1 Σχολείο Β, αίθουσα εξετάσεων Σχολείο Β, αίθουσα εξετάσεων * Σχολείο Β, αίθουσα εξετάσεων Σχολείο Α, αίθουσα εξετάσεων Σχολείο Α, αίθουσα εξετάσεων * Σχολείο Α, αίθουσα εξετάσεων T.O.T.E.E. 2425/86 Ελάχιστη τιµή αερισµού σε αίθουσες διδασκαλίας 8 l/s ASHRAE Standard * εξαερισµός µε ανάκτηση θερµότητας ** πριν την υιοθέτηση µέτρων βελτίωσης ποιότητας εσωτερικού περιβάλλοντος *** µετά την υιοθέτηση µέτρων βελτίωσης ποιότητας εσωτερικού περιβάλλοντος ιάγραµµα 2.1. Ο ρυθµός αερισµού σε εκπαιδευτικά κτίρια των Η.Π.Α. και της Ευρώπης σύµφωνα µε δηµοσιευµένες έρευνες 2.2. Η σχέση ποιότητας εσωτερικού αέρα και κόστους Τα κτίρια αποτελούν επενδύσεις εντάσεως κεφαλαίου µε υψηλό αρχικό κόστος επένδυσης και µε µεγάλη διάρκεια ζωής, γεγονός που σηµαίνει ότι οποιαδήποτε παράλειψη, αβλεψία ή αστοχία στη φάση του σχεδιασµού και της κατασκευής θα έχει δυσµενείς συνέπειες για δεκαετίες ολόκληρες. Ωστόσο, το οικονοµικό κόστος δεν περιορίζεται µόνο στο αρχικό κόστος επένδυσης και λειτουργίας των µηχανικών συστηµάτων θέρµανσης, ψύξης και αερισµού για την κάλυψη των θερµικών και ψυκτικών απαιτήσεων. Τα τελευταία χρόνια έχουν έρθει στο φως µελέτες που συνδέουν την κακή ποιότητα του εσωτερικού αέρα µε την παραγωγικότητα και την απόδοση των χρηστών των κτιρίων. Όταν, λοιπόν, στο χώρο εργασίας δεν επικρατούν ικανοποιητικές συνθήκες εσωτερικού περιβάλλοντος, είτε αυτές αναφέρονται σε συγκεντρώσεις ρύπων, είτε σε επίπεδα θερµοκρασίας, σχετικής υγρασίας, θορύβου και φωτισµού, η αποδοτικότητα των εργαζοµένων είναι µειωµένη. Αξιοσηµείωτη είναι η έρευνα του Wargocki σχετικά µε την επίδραση της ποιότητας του εσωτερικού αέρα στην απόδοση των εργαζοµένων σε ένα κτίριο γραφείων. (Wargocki κ.α., 1999) Συγκεκριµένα, ο Wargocki διαπίστωσε ότι η ταχύτητα δακτυλογράφησης µειώθηκε κατά 6,5% στις περιπτώσεις που υπήρχαν πηγές ρύπανσης στο χώρο γραφείων, ενώ παράλληλα µειώθηκαν τα λάθη δακτυλογράφησης απουσία πηγών ρύπων. Τα ίδια, γενικότερα, αποτελέσµατα προέκυψαν και σε µία άλλη παρόµοια έρευνα. (Wargocki κ.α., 2002) Άλλη µελέτη, πάλι, έδειξε ότι η αύξηση του ρυθµού αερισµού συνδέεται µε τη βελτίωση της απόδοσης των εργαζοµένων. (Wargocki κ.α., 2000) 29

30 2. ΠΟΙΟΤΗΤΑ ΑΕΡΑ Φαίνεται, µάλιστα, ότι η αύξηση της απόδοσης των εργαζοµένων λόγω της αύξησης του ρυθµού αερισµού είναι σηµαντική, όταν ο ρυθµός αερισµού βρίσκεται σε επίπεδα κάτω του 20l/s ανά άτοµο, ενώ είναι σχεδόν αµελητέα σε επίπεδα άνω των 45l/s ανά άτοµο. (Seppänen κ.α., 2006) Σε µία ευρωπαϊκή µελέτη που διεξήχθη σε οκτώ διαφορετικά σχολεία και σε σύνολο 800 µαθητών διαπιστώθηκε ότι ο χαµηλός ρυθµός αερισµού συνδέεται µε τη χαµηλή απόδοση των µαθητών σε τεστ συγκέντρωσης (EPA, 2000). Εξάλλου, ο Shaughnessy σε σχετική µελέτη του έδειξε ότι σε αίθουσες, οι οποίες έχουν χαµηλό ρυθµό αερισµού, οι µαθητές έχουν µειωµένη απόδοση σε τεστ µαθηµατικών. (Shaughnessy κ.α., 2006) Σύµφωνα µε τα αποτελέσµατα οκτώ µελετών σε κτίρια γραφείων και µίας σε εκπαιδευτικό κτίριο η σχετική απόδοση των εργαζοµένων σε ένα γραφείο σε σχέση µε το ρυθµό αερισµού µπορεί να περιγραφεί από την παρακάτω εξίσωση: RP = (5,56 x 10-8) V 3 - (1,48 x 10-5) V 2 + (1,49 x 10-3) V + 0,983 (Fisk κ.α, 2007) 1 όπου: RP είναι η απόδοση των εργαζοµένων σε σχέση µε την απόδοσή τους αν ο ρυθµός αερισµού είναι 6,5l/s ανά άτοµο και V είναι ο ρυθµός αερισµού. Για ένα κτίριο γραφείων µεσαίου µεγέθους στη βόρεια Ευρώπη, το οποίο διαθέτει µηχανικό σύστηµα ψύξης µε εισαγωγή και απαγωγή αέρα, χωρίς ανακυκλοφορία και µε επανάκτηση θερµότητας, υπολογίστηκε ότι η αύξηση του ρυθµού αερισµού από 6,5 σε 10 l/s ανά άτοµο έχει ως αποτέλεσµα την αύξηση του κόστους κατανάλωσης ενέργειας κατά 4,4 ανά άτοµο, του κόστους συντήρησης κατά 4,7 ανά άτοµο και του ετήσιου κόστους εξοπλισµού κατά 22,5 ανά άτοµο, ενώ παράλληλα οδηγεί σε αύξηση της απόδοσης των εργαζοµένων κατά 1% που ισοδυναµεί µε όφελος 300 ανά άτοµο. Ο λόγος, δηλαδή, του οφέλους προς το κόστος είναι ίσος µε 9,4, χωρίς να λαµβάνεται υπόψη το οικονοµικό όφελος από τη µείωση των επιπτώσεων στην υγεία και από τη µείωση των αναρρωτικών αδειών. Με την περαιτέρω αύξηση του ρυθµού αερισµού ο λόγος του οφέλους προς το κόστος γίνεται µικρότερος. (Wargocki κ.α., 2006) Ο Fanger διερευνώντας όλες τις διαθέσιµες µελέτες που αφορούν στη σχέση της ποιότητας του εσωτερικού αέρα µε την παραγωγικότητα κατέληξε στο συµπέρασµα ότι η βελτίωση κατά πέντε φορές περισσότερο της ποιότητας του αέρα, σε συνάρτηση µε τις συνθήκες που επικρατούν σήµερα στα κτίρια, µπορεί να αυξήσει την παραγωγικότητα από 5% ως 10%. Το ετήσιο εξάλλου οικονοµικό όφελος που συνεπάγεται είναι τόσο µεγάλο που µπορεί να καλύψει το συνολικό κόστος κατασκευής και λειτουργίας των κτιρίων. (Fanger, 2006) Σύµφωνα µε τα παραπάνω είναι σαφές ότι δεν έχει µόνο η εξοικονόµηση της ενέργειας στα κτίρια σαφές οικονοµικό αντίκτυπο, αλλά και η ποιότητα του εσωτερικού αέρα Η γεωγραφική ταυτότητα του προβλήµατος Το πρόβληµα της ποιότητας του εσωτερικού αέρα εξαρτάται άµεσα από το χώρο στον οποίο εξετάζεται. Έτσι, ανάλογα µε τον τύπο του κτιρίου, διαφορετικοί είναι εκάστοτε οι παράγοντες που επηρεάζουν την ποιότητα του εσωτερικού αέρα και στους οποίους επικεντρώνουµε την προσοχή µας. Πέρα, όµως, από τον τύπο του κτιρίου τα ζητήµατα της ποιότητας εσωτερικού αέρα καθορίζονται σε σηµαντικό βαθµό και από την οικονοµική ανάπτυξη της περιοχής στην οποία αναφερόµαστε. Έτσι, οι ανεπτυγµένες χώρες παρουσιάζουν κοινά προβλήµατα ποιότητας εσωτερικού 1 Η πιθανότητα να είναι η αύξηση της απόδοσης αποτέλεσµα τύχης είναι ίση ή και µικρότερη από 10%, όταν ο ρυθµός αερισµού είναι µικρότερος από 16l/s ανά άτοµο 30

31 2. ΠΟΙΟΤΗΤΑ ΑΕΡΑ αέρα, σε αντίθεση µε τις αναπτυσσόµενες χώρες, στις οποίες το ζήτηµα της ποιότητας εσωτερικού αέρα παίρνει άλλες διαστάσεις. Στις αναπτυσσόµενες χώρες τα προβλήµατα ποιότητας εσωτερικού αέρα συνδέονται άµεσα µε τη δυνατότητα πρόσβασης των νοικοκυριών στην ενεργειακή τεχνολογία. Τις οικιακές ανάγκες του µισού πληθυσµού της γης, τριών δισεκατοµµυρίων ανθρώπων, ικανοποιούν σήµερα στερεά καύσιµα, όπως είναι η βιοµάζα και ο άνθρακας. (Smith κ.α., 2000) Το µεγαλύτερο µέρος των εκποµπών από την καύση τους απελευθερώνεται µέσα στις κατοικίες, µε αποτέλεσµα οι υψηλότερες τιµές έκθεσης σε αέριους ρύπους στο εσωτερικό των κτιρίων να καταγράφονται στις αναπτυσσόµενες χώρες (βλ. ιάγραµµα 2.2). Σύµφωνα µε τον Παγκόσµιο Οργανισµό Υγείας, η καύση στερεών καυσίµων στους εσωτερικούς χώρους είναι υπεύθυνη για 1,6 εκατοµµύρια πρόωρους θανάτους το χρόνο, δηλαδή περισσότερους από τρεις ανθρώπους το λεπτό, και για το 1,3% ως 4% της παγκόσµιας επιβάρυνσης των ασθενειών (global burden of disease). (Warwick κ.α., 2004) Η λύση του σχετικού προβλήµατος συνίσταται στην αντικατάσταση των στερεών καυσίµων από άλλα πιο καθαρά καύσιµα. Η γεφύρωση του οικονοµικού χάσµατος ανάµεσα στο κόστος των συσκευών καύσης και στις οικονοµικές δυνατότητες των ανθρώπων των αναπτυσσόµενων χωρών αποτελεί, σήµερα, τη µεγαλύτερη πρόκληση για τη µηχανολογία. HCHO (µg/m 3 ) φορές πάνω από το όριο _ 1,3 βουtαδιένιο (µg/m 3 ) φορές πάνω από το όριο Βενζένιο (mg/m 3 ) Τυπική συγκέντρωση από την καύση 1 kg ξυλείας σε παραδοσιακό φούρνο σε µία κουζίνα 40 τ.µ. µε 15 εναλλαγές αέρα την ώρα 750 Όριο τυπικών κανονισµών για την προστασία της υγείας ιάγραµµα 2.2. Οι ρύποι που παράγονται από την καύση ενός κιλού ξυλείας φορές πάνω από το όριο _ Σωµατίδια (µg/m 3 ) 0 33 φορές πάνω από το όριο _ CO (ppm) φορές πάνω από το όριο _ 2.4. Οδηγίες και κανονισµοί ποιότητας εσωτερικού αέρα: αναδροµή Το ενδιαφέρον για την ποιότητα του αέρα έχει πίσω του µία µακρόχρονη ιστορία. Αρχικά, η έµφαση δόθηκε στην ποιότητα του ατµοσφαιρικού αέρα, γεγονός που οφείλεται στην παραδοσιακή παραδοχή ότι οι ρύποι που παράγονται από εξωτερικές πηγές ρύπανσης είναι πρωταρχικής σηµασίας για την ανθρώπινη υγεία. Ως εκ τούτου, από πολύ νωρίς οι προσπάθειες εστιάστηκαν στη διατύπωση κανονισµών και οδηγιών ποιότητας του ατµοσφαιρικού αέρα. Ήδη από το 1970 έχει συλλεγεί σηµαντικός αριθµός δεδοµένων αναφορικά µε τους αέριους ρύπους του εξωτερικού περιβάλλοντος µε απώτερο στόχο τη διαπίστωση ή µη της συµµόρφωσης µε τους σχετικούς κανονισµούς και οδηγίες ποιότητας αέρα. Τα πρώτα βήµατα προς την αναγνώριση ότι η έκθεση σε ρύπους του εσωτερικού αέρα αποτελεί σηµαντικό µέρος της συνολικής έκθεσης στην αέρια ρύπανση δεν 31

32 2. ΠΟΙΟΤΗΤΑ ΑΕΡΑ συντελέστηκαν παρά µόνο µετά το 1965 και τα πρώτα ολοκληρωµένα αποτελέσµατα αυτού του ερευνητικού πεδίου ήρθαν στο φως µετά το Ακόµη και τότε, η ποιότητα του ατµοσφαιρικού αέρα εξακολούθησε να αποτελεί βασική παράµετρο της έρευνας, καθώς η τελευταία επικεντρώθηκε στην αναζήτηση της σχέσης µεταξύ των συγκεντρώσεων εσωτερικού και εξωτερικού αέρα. (Baek κ.α., 1997, Lee κ.α., 1997, Lee κ.α., 2000, Fusanaka κ.α., 2000, Chan, 2002) Σήµερα, το τοπίο έχει µεταβληθεί και περισσότερη προσοχή έχει δοθεί σε παγκόσµια κλίµακα στα ζητήµατα της ποιότητας εσωτερικού αέρα σε σύγκριση µε το πρόσφατο παρελθόν. Πρόσφατα, η πολιτική σχετικά µε τα ζητήµατα της υγείας, τόσο στην Ευρωπαϊκή Περιοχή του Παγκόσµιου Οργανισµού Υγείας όσο και στην Ευρωπαϊκή Ένωση, διαµορφώθηκε στο γενικό πλαίσιο της στρατηγικής για θέµατα υγείας Υγεία 21, η οποία καθορίζει το σχέδιο δράσης και τους στόχους για ένα υγιεινότερο και ασφαλέστερο περιβάλλον. (WHO, 1999) Οι οδηγίες ποιότητας εσωτερικού αέρα του Παγκόσµιου Οργανισµού Υγείας (ΠΟΥ) αποτελούν είναι ένα σηµαντικό επίτευγµα της πολιτικής του ΠΟΥ, αν κρίνει κανείς από το γεγονός ότι η ποιότητα του αέρα αποτελεί βασική συνιστώσα της ανθρώπινης υγείας και ευηµερίας. (WHO, 2000a). Η Ευρωπαϊκή Ένωση εστίασε µέχρι σήµερα στα ζητήµατα, κατεξοχήν, της ποιότητας του ατµοσφαιρικού αέρα. Υπό την έννοια αυτή προτεραιότητα δόθηκε στην ανάπτυξη ενός νοµικού πλαισίου αναφορικά µε τα πρότυπα ποιότητας του ατµοσφαιρικού αέρα, µε τις µέγιστες εκποµπές ρύπων σε εθνικό επίπεδο και µε τις µέγιστες επιτρεπόµενες εκποµπές ρύπων από τα οχήµατα και τις βιοµηχανίες. Η τρέχουσα στρατηγική επικεντρώνεται στην ποιότητα αέρα στο αστικό περιβάλλον µε στόχο την αποτελεσµατική προστασία της υγείας των ευρωπαίων πολιτών. Ωστόσο, από το Έκτο Σχέδιο ράσης για το Περιβάλλον τα ζητήµατα της ποιότητας του εσωτερικού αέρα βρίσκονται στο κέντρο του ενδιαφέροντος. (EEC, 2002) 2.5. Ο ρόλος των οδηγιών και κανονισµών Ο ρόλος των οδηγιών ποιότητας εσωτερικού αέρα, σύµφωνα µε τον ΠΟΥ, είναι να παρέχουν µία βάση για την προστασία της δηµόσιας υγείας από τις επιβλαβείς συνέπειες της ρύπανσης του αέρα και να εξαλείψουν ή µειώσουν στο ελάχιστο αυτούς τους αέριους ρύπους που είναι γνωστό ή πιθανό να έχουν επιβλαβείς συνέπειες για την ανθρώπινη υγεία και ευεξία. (WHO, 1987) Αντίθετα, ένας κανονισµός ποιότητας αέρα αποτελεί µια περιγραφή ενός επιπέδου ποιότητας αέρα, ο οποίος υιοθετείται από µία νοµοθετική αρχή και επιβάλλεται στους χρήστες των κτιρίων. Οι παραπάνω ορισµοί υπογραµµίζουν τη διαφορά µεταξύ οδηγιών και κανονισµών και επισηµαίνουν το γεγονός ότι οι οδηγίες δεν διατυπώνονται, για να αποτελέσουν κανονισµούς, αλλά για να παράσχουν ένα υπόβαθρο πληροφοριών για την ανάπτυξη, τη διαµόρφωση και τη θεσµοθέτηση των κανονισµών. Γίνεται σαφές ότι, όταν ένας αναγνωρισµένος οργανισµός παρέχει µία οδηγία-τιµή, τότε η διαδικασία διατύπωσης ενός κανονισµού απλοποιείται σηµαντικά. Ωστόσο, η διατύπωση ενός κανονισµού σηµαίνει ότι αρκετοί άλλοι παράγοντες θα πρέπει να λαµβάνονται υπόψη, όπως είναι τα επίπεδα έκθεσης, οι περιβαλλοντικές, κοινωνικές, οικονοµικές και, τέλος, πολιτισµικές συνθήκες των εθνών ή των περιοχών, στις οποίες εφαρµόζεται ο κανονισµός. Η ανασκόπηση τοπικών βάσεων δεδοµένων, που αφορούν σε ζητήµατα της υγείας, δεν είναι γενικά απαραίτητη, αλλά, όταν είναι διαθέσιµες µελέτες που συσχετίζουν τους αέριους ρύπους µε τις επιδράσεις τους στην υγεία σε τοπικό επίπεδο, είναι συνετό να λαµβάνονται υπόψη. Σε συγκεκριµένες, ως 32

33 2. ΠΟΙΟΤΗΤΑ ΑΕΡΑ εκ τούτου, περιπτώσεις ενδεχοµένως να υπάρχουν σοβαροί λόγοι να ακολουθηθούν πολιτικές, οι οποίες να καταλήξουν στη διατύπωση διαφορετικών ορίων από εκείνα που συστήνουν οι οδηγίες. (WHO, 1987) 2.6. Οδηγίες ποιότητας εσωτερικού και εξωτερικού αέρα Η ανάπτυξη και διατύπωση των οδηγιών και των κανονισµών ποιότητας ατµοσφαιρικού αέρα, που τουλάχιστον έµµεσα νοµικά επιβλήθηκαν, έχουν διττό στόχο. Αποσκοπούν, πρώτον, στον έλεγχο των πηγών εκποµπής ρύπων και δεύτερον, στη συµµόρφωση µας εν προκειµένω ή µέσω της καταγραφής των συγκεντρώσεων των αέριων ρύπων ή µέσω της εφαρµογής µοντέλων διάχυσης της ατµόσφαιρας. εδοµένου ότι η επιστηµονική γνώση στο πεδίο αυτό είναι αρκετά προχωρηµένη, καθότι οι σχέσεις ανάµεσα στις πηγές ρύπανσης και τις απορρέουσες συγκεντρώσεις αέριων ρύπων έχουν λίγο πολύ σαφώς περιγραφεί, η προσέγγιση αυτή αποδεικνύεται εφικτή και ορθολογική. Από την άλλη πλευρά µία τέτοια στρατηγική ανάπτυξης και εφαρµογής οδηγιών και κανονισµών ποιότητας εσωτερικού αέρα συναντά εµπόδια και φαίνεται να είναι λιγότερο κατάλληλη για δύο κυρίως λόγους. Ο πρώτος είναι ότι η ποιότητα εσωτερικού αέρα αποτελεί ένα εξαιρετικά πολύπλοκο ζήτηµα, αφού ένας µεγάλος αριθµός παραγόντων επηρεάζει τις συνθήκες του εσωτερικού περιβάλλοντος. Οι παράγοντες, µάλιστα, αυτοί στην πλειοψηφία τους αλληλεπιδρούν µεταξύ τους. Τέτοιοι παράγοντες είναι η παρουσία και ένταση των εσωτερικών και των εξωτερικών πηγών ρύπανσης, η κατασκευή του κτιρίου, οι θερµικές παράµετροι, οι εναλλαγές αέρα κλπ. Ο δεύτερος λόγος, ο σηµαντικότερος ίσως, είναι ότι οποιοσδήποτε εσωτερικός χώρος, οικιστικός ή εργασιακός, αποτελεί στην πραγµατικότητα ένα µοναδικό µικροπεριβάλλον που ορίζεται από ποικίλες δραστηριότητες, όπως είναι το κάπνισµα, ο τρόπος αερισµού, η λειτουργία και η συντήρηση των συστηµάτων θέρµανσης, ψύξης και αερισµού και η χρήση ενός πραγµατικά απεριόριστου αριθµού καταναλωτικών προϊόντων και προϊόντων καθαρισµού. Αυτή η µοναδικότητα του µικροπεριβάλλοντος έχει ως συνέπεια η ανθρώπινη έκθεση σε αέριους ρύπους του εσωτερικού περιβάλλοντος να µην παρουσιάζει οµοιόµορφο χαρακτήρα, ώστε τόσο ο προσδιορισµός όσο και ο έλεγχος της ποιότητας του εσωτερικού αέρα στη βάση σχετικών οδηγιών και κανονισµών ποιότητας εσωτερικού αέρα να αντιµετωπίζει διαφορετικές δυσκολίες. Ωστόσο, παρά τις υπαρκτές δυσκολίες το διαρκώς αυξανόµενο ενδιαφέρον και οι ανησυχίες για τις επιπτώσεις στην ανθρώπινη υγεία, που µπορεί να επιφέρει η µη ικανοποιητική ποιότητα του εσωτερικού αέρα, οδήγησε τη διεθνή κοινότητα στην εφαρµογή πολιτικών, οδηγιών και κανονισµών ποιότητας εσωτερικού αέρα. Στη διατύπωση οδηγιών και κανονισµών και στον έλεγχο διατήρησης της ποιότητας του εσωτερικού αέρα σε αποδεκτά επίπεδα εµπλέκονται πολλοί φορείς µε µοιρασµένες, αλλά, σε µερικές περιπτώσεις, µε επικαλυπτόµενες, αρµοδιότητες, όπως είναι οι οργανισµοί για τον έλεγχο της αέριας ρύπανσης, οι οργανισµοί υγείας, οι οργανισµοί ασφάλειας καταναλωτών, οι οργανισµοί για την υγιεινή στην εργασία και οι οργανισµοί διατύπωσης κτιριακών και αρχιτεκτονικών κανονισµών Η ανάπτυξη των οδηγιών ποιότητας εσωτερικού αέρα Οι δύο πιο σηµαντικοί οργανισµοί που έπαιξαν και συνεχίζουν να παίζουν σπουδαίο ρόλο στην ανάπτυξη των οδηγιών ποιότητας εσωτερικού αέρα είναι ο ΠΟΥ 33

34 2. ΠΟΙΟΤΗΤΑ ΑΕΡΑ και ο ASHRAE, αν και οι προσπάθειες αντιµετώπισης του όλου ζητήµατος ξεκίνησαν πριν από την ίδρυση τους. Ο αερισµός αναγνωρίστηκε ως ένας βασικός τρόπος διατήρησης ικανοποιητικής ποιότητας εσωτερικού αέρα ήδη από το 18 ο αιώνα, όταν καταγράφηκαν οι πρώτες εµπειρικές προσεγγίσεις του προβλήµατος. Η συσχέτιση του αερισµού και της ποιότητας εσωτερικού αέρα έγινε πιο σαφής το 19 ο αιώνα στη κορύφωση της βιοµηχανικής επανάστασης και της οικιστικής ανάπτυξης στις βιοµηχανικές περιοχές του πλανήτη. Το 1836 ο T. Tredgold δηµοσίευσε στις ΗΠΑ τις πρώτες εκτιµήσεις σχετικά µε τις απαιτήσεις του ελάχιστου ρυθµού αερισµού, οι οποίες βασίζονταν στην ικανοποίηση των αναγκών του ανθρώπινου µεταβολισµού. (Janssen, 1999) Το λάθος του έγκειται στην κακή εκτίµηση του χαµηλού ρυθµού αερισµού σε σχέση µε τη θερµική άνεση. Το γεγονός αυτό αναγνωρίστηκε ήδη από τον 19 ο αιώνα, όπως φαίνεται στο ιάγραµµα 2.2. Στην Ευρώπη, η πρώτη οδηγία σε σχέση µε τον αερισµό, η οποία διατυπώθηκε στα τέλη του 19 ου αιώνα και στηρίχθηκε στη συγκέντρωση CO 2, προσδιόριζε το ρυθµό αερισµού στα 7 λίτρα ανά δευτερόλεπτο και άτοµο. Η διακύµανση που παρατηρείται στις συνιστώµενες απαιτήσεις αερισµού οφείλεται, αφενός, στην πρόοδο της έρευνας, η οποία µας επιτρέπει να προσδιορίσουµε ακριβέστερα τους παράγοντες που επηρεάζουν τόσο τη θερµική άνεση όσο και την ποιότητα εσωτερικού αέρα, και, αφετέρου, στην ενεργειακή κρίση κατά τη διάρκεια του Πρώτου Παγκοσµίου Πολέµου και, αργότερα, στη σηµαντικότατη από πλευράς επιπτώσεων πετρελαϊκή κρίση της δεκαετίας του Η σχέση µεταξύ της κατανάλωσης ενέργειας και της απαιτούµενης παροχής φρέσκου αέρα για τη µείωση της συγκέντρωσης του ρύπου, όπως φαίνεται στο Σχήµα 1.2, ήταν, τουλάχιστον επί της αρχής, πολύ γνωστή. Ρυθµός αερισµού (λίτρα/άτοµο) Tredgold (1836) Billings (1895) ASHVE Requirenets Flugge (1905) ASHVE (1914) 22 States codes (1922) Yaglou (1936) ASA Standard (1946) ASHRAE (1981) ASHRAE (1973) ASHRAE Standard (1981) ASHRAE ASHRAE (1989) ASHRAE ASHRAE ** ASHRAE R (1996) * * Αποσύρθηκε Έτος ** Προκαθορισµένη τιµή. Όταν είναι γνωστός ο αριθµός των ατόµων, τότε: 2,5 l/άτοµο + 0,3 l/s*m 2 ιάγραµµα 2.2. Η εξέλιξη του ελάχιστου ρυθµού αερισµού στις ΗΠΑ τον 20 ο αιώνα (βασισµένο στο Awbi, 1998) Στην κρίση της δεκαετίας του 1970, ωστόσο, τα ζητήµατα που σχετίζονται µε την ποιότητα εσωτερικού αέρα προσωρινά παραµερίστηκαν. Η τάση στις κατασκευές χαρακτηρίζεται από την αύξηση της αεροστεγανότητας των κτιρίων και τη µείωση του ρυθµού αερισµού. Η παραπάνω τάση οδήγησε σε ελάχιστους ρυθµούς αερισµού τόσο χαµηλούς όσο 2,5 λίτρα ανά δευτερόλεπτο και άτοµο. (Janssen, 1999) 34

35 2. ΠΟΙΟΤΗΤΑ ΑΕΡΑ Παράλληλα επιβλήθηκαν αυστηρότεροι κανονισµοί σε ό,τι αφορά τις απώλειες ενέργειας λόγω µετάδοσης θερµότητας από το κέλυφος του κτιρίου, οι οποίοι, σε συνδυασµό µε την εισαγωγή υψηλής ποιότητας θερµοµονωτικών υλικών, οδήγησαν σε σχετική αύξηση των θερµικών και ψυκτικών φορτίων λόγω αερισµού στο θερµικό ισοζύγιο των κτιρίων, παρά το γεγονός ότι µειώθηκε ο ρυθµός αερισµού. Στα βορειοευρωπαϊκά κράτη µε δριµύ χειµώνα και πολύ αυστηρούς κανονισµούς ενέργειας αυτό οδήγησε στο εντυπωσιακό αλλά και ταυτόχρονα επικίνδυνο γεγονός της υποβάθµισης της ποιότητας εσωτερικού αέρα. (Ihle, 1996) Ανάλογες τάσεις παρατηρήθηκαν και στα κράτη µε ήπιο µεσογειακό κλίµα, όπως κατέγραψε η ανάλυση 42 τυπικών Ελληνικών κτιρίων. (Papadopoulos κ.α., 2002) Όπως παρατηρείται στο ιάγραµµα 2.3, στα κτίρια που κατασκευάστηκαν πριν την εφαρµογή του κανονισµού θερµοµόνωσης, ο αερισµός και ο ακούσιος αερισµός αντιστοιχούσε στο 30,8% των συνολικών απαιτήσεων για θέρµανση χώρων σε σύγκριση µε το 40,6% στην περίπτωση των θερµοµονωµένων κτιρίων που κατασκευάστηκαν µετά το Ότι η ελαχιστοποίηση του ρυθµού αερισµού θα οδηγούσε σε υποβάθµιση της ποιότητας εσωτερικού αέρα ήταν γεγονός αναπόφευκτο, ωστόσο θεωρήθηκε τουλάχιστον µέχρι τη δεκαετία του 1990 ως αποδεκτός κίνδυνος. Kτίρια που κατασκευάστηκαν από το 1940 ως το 1980 Αερισµός Στέγες 11,2% & ακούσιος αερισµός 30,8% Kτίρια που κατασκευάστηκαν µετά το 1980 Στέγες 7,7% Αερισµός & ακούσιος αερισµός 40,6% Τοίχοι 34,2% Ανοίγµατα 23,7% Τοίχοι 29,9% Ανοίγµατα 21,9% ιάγραµµα 2.3. Κατανοµή των απωλειών θερµότητας σε σχέση µε την ηλικία του κτιρίου Οι δύο οργανισµοί, ΠΟΥ και ASHRAE, ανέπτυξαν παράλληλη δράση σε ό,τι αφορά τη διατύπωση των οδηγιών ποιότητας εσωτερικού αέρα. Ήδη από το 1958, ο ΠΟΥ αναγνώρισε ότι η ρύπανση του αέρα αποτελεί απειλή για την υγεία και ευεξία των ανθρώπων σε όλο τον κόσµο και το 1964 εξέδωσε µία Τεχνική Αναφορά µε κριτήρια για τις Οδηγίες σχετικά µε την Ποιότητα Αέρα. Οι οδηγίες διαµορφώθηκαν ως τιµές συγκέντρωσης και χρόνου έκθεσης, οι οποίες συσχετίζονται µε συγκεκριµένα αποτελέσµατα στον άνθρωπο, τα ζώα, τα φυτά και το περιβάλλον γενικά. Ο ASHRAE εστίασε ιδιαίτερα στα ζητήµατα ποιότητας εσωτερικού αέρα που σχετίζονται µε το σχεδιασµό, την κατασκευή, την εκκίνηση, τη λειτουργία και τη συντήρηση των συστηµάτων θέρµανσης, ψύξης και αερισµού. Το κύριο πρότυπο του ASHRAE, που αντιµετωπίζει τα θέµατα ποιότητας εσωτερικού αέρα, είναι το 35

36 2. ΠΟΙΟΤΗΤΑ ΑΕΡΑ Πρότυπο 62, το οποίο αρχικά εκδόθηκε το 1973 και, έκτοτε, αναθεωρείται και ενηµερώνεται µε νέες προσθήκες διαρκώς ιατύπωση οδηγιών Η δηµιουργία οδηγιών αποτελεί µία δύσκολη διαδικασία, η οποία απαιτεί την εκτενή ανασκόπηση και προσεκτική µελέτη όλων των σχετικών διαθέσιµων πληροφοριών. Ακόµη, όσο ογκώδης και να είναι η µελέτη της σχέσης ανάµεσα στη ρύπανση του αέρα και στην υγεία, είναι τέτοια η φύση των οδηγιών, ώστε δεν επιτρέπει τον ιδανικό προσδιορισµό των επιπέδων της συγκέντρωσης των ρύπων που δεν θα προκαλούσαν κανένα κίνδυνο στον ανθρώπινο πληθυσµό. Στην πραγµατικότητα, η ρεαλιστική αποτίµηση των κινδύνων της ανθρώπινης υγείας θα συνεπαγόταν το διαχωρισµό ανάµεσα στο απόλυτα ασφαλές και στον αποδεκτό κίνδυνο. Το ιδεώδες του απόλυτα ασφαλούς προϋποθέτει τη γνώση αρκετών κρίσιµων πληροφοριών -που δεν είναι για την ώρα διαθέσιµες παρά σε ελάχιστες περιπτώσεις- όπως είναι η πλήρης σχέση δόσης-αντίδρασης σε επίπεδο ατόµου σε σχέση µε όλες τις πηγές έκθεσης, η ταξινόµηση κάθε τοξικού αποτελέσµατος ανάλογα µε συγκεκριµένο ρύπο ή µίγµατα αυτών, η ύπαρξη ή όχι κατωφλιού για συγκεκριµένα τοξικά αποτελέσµατα, η σπουδαιότητα των αλληλεπιδράσεων και ο διαχωρισµός του ανθρώπινου πληθυσµού ανάλογα µε την ευαισθησία και το χρόνο έκθεσής του. Εκτός αυτού, οι κλινικές και επιδηµιολογικές έρευνες και τα εργαστηριακά πειράµατα σε ζώα έχουν κάποια αδύναµα σηµεία που αναπόφευκτα οδηγούν σε υποθέσεις µόνον και σε µία, εκ των πραγµάτων, αβεβαιότητα στην εξαγωγή συµπερασµάτων. 3 Για τους λόγους αυτούς ο καθορισµός αποδεκτών επιπέδων έκθεσης σε ρύπους προϋποθέτει, αφενός, επαρκείς γνώσεις στο θέµα αυτό και, αφετέρου, µία οµοφωνία ανάµεσα στις εµπλεκόµενες οµάδες Βασικά σηµεία για τη διατύπωση οδηγιών Για να αντιµετωπιστεί συνολικά το ζήτηµα της διατύπωσης οδηγιών ποιότητας εσωτερικού αέρα, οι αέριοι ρύποι ταξινοµούνται σε δύο κλάσεις, στις ουσίες χωρίς καρκινογόνα αποτελέσµατα ή σ αυτές για τις οποίες δεν υπάρχουν επαρκή στοιχεία και στις ουσίες µε αποδεδειγµένα καρκινογόνα αποτελέσµατα ή µε µεγάλη πιθανότητα να είναι καρκινογόνες. Οι δύο παραπάνω κλάσεις ουσιών αντιµετωπίζονται µε διαφορετικό τρόπο, διότι πράγµατι δεν υπάρχει ασφαλές επίπεδο στην περίπτωση των καρκινογόνων ουσιών. Όσον αφορά στην πρώτη κλάση ουσιών ο στόχος είναι ο προσδιορισµός της ελάχιστης συγκέντρωσης της ουσίας, στην οποία δεν παρατηρείται κανένα επιζήµιο αποτέλεσµα για την ανθρώπινη υγεία. Υπάρχει, ωστόσο, διαφορά ανάµεσα στο ελάχιστο επίπεδο στο οποίο ένα αποτέλεσµα παρατηρείται και στο επίπεδο που κανένα αποτέλεσµα δεν παρατηρείται, διαφορά η οποία στην πραγµατικότητα αφορά στο περιθώριο προστασίας. Στην πρώτη κλάση ουσιών περιλαµβάνονται και ουσίες, οι οποίες προκαλούν αισθητηριακά αποτελέσµατα, όπως είναι οι οσµές. Τα αισθητηριακά αποτελέσµατα µπορεί να 2 Βλ. σχετικά µε τη διαχρονική εξέλιξη των οδηγιών ποιότητας εσωτερικού αέρα από τους οργανισµούς ΠΟΥ και AHSRAE, Avgelis A. and Papadopoulos A.M., (2004), Indoor Air Quality Guidelines and Standards - A State of the Art Review, International Journal of Ventilation, 3, 3, Βλ. σχετικά µε την ισχύ και τις αδυναµίες των διαφορετικών ειδών ερευνών, Avgelis A. and Papadopoulos A.M., ό.π. 36

37 2. ΠΟΙΟΤΗΤΑ ΑΕΡΑ παρατηρηθούν σε χαµηλότερα επίπεδα συγκέντρωσης σε σχέση µε τα τοξικά. (WHO, 2000b) Η επιλογή µιας τιµής οδηγίας προϋποθέτει το σαφή διαχωρισµό του επιζήµιου και µη αποτελέσµατος, που είναι ιδιαίτερα δύσκολος, διότι υπάρχει ένας σηµαντικός βαθµός υποκειµενικότητας και αβεβαιότητας. Για να ξεπεραστεί αυτή η δυσκολία, προδιαγράφονται κριτήρια για την επιλογή του χαµηλότερου επιπέδου όπου παρατηρείται ένα αποτέλεσµα (Lowest-Observed-Advere-Effect-Level, LOAEL). Τα κριτήρια αυτά παρουσιάζονται στον Πίνακα 2.3 στη βάση της επιστηµονικής τεκµηρίωσης των συντελεστών ασφαλείας. Η έκθεση σε µία καρκινογόνο ουσία σε οποιοδήποτε επίπεδο θεωρείται κίνδυνος, καθότι δεν υπάρχει τιµή κατώφλι. Έτσι, οι οδηγίες για τις καρκινογόνες ουσίες διατυπώνονται υπό τη µορφή εκτίµησης του κινδύνου. Σύµφωνα µε το παραπάνω, για τις καρκινογόνες ουσίες δύο είναι οι στόχοι: ο ποιοτικός προσδιορισµός της πιθανότητας να είναι µία ουσία καρκινογόνος και ο ποσοτικός προσδιορισµός του ρυθµού καρκίνου που µία ουσία είναι πιθανό να προκαλέσει σε συγκεκριµένο επίπεδο και διάρκεια έκθεσης. Το κλειδί στη διατύπωση των οδηγιών που αφορούν σε καρκινογόνες ουσίες αποτελεί η χρήση κατάλληλων εργαλείων, που στηρίζονται σε στατιστικές µεθόδους, για την πρόβλεψη της σχέσης δόσης-αντίδρασης σε όλο το φάσµα των δόσεων έκθεσης, ιδιαίτερα σε δόσεις στις οποίες δεν υπάρχουν διαθέσιµα πειραµατικά δεδοµένα. Πίνακας 2.3. Κριτήρια για την επιλογή του χαµηλότερου επιπέδου που παρατηρείται ένα αποτέλεσµα Κριτήρια Για να ληφθεί υπόψη Κριτήρια για την επιλογή συντελεστών αβεβαιότητας Κριτήρια για την επιλογή συντελεστών ασφαλείας Κριτήρια για την επιλογή µέσων χρόνων Κριτήρια για να ληφθούν υπόψη τα αισθητηριακά αποτελέσµατα Η τοξικότητα του ρύπου Η ποιότητα των διαθέσιµων δεδοµένων και µελετών Αν η βραχυχρόνια έκθεση οδηγεί σε επιζήµια για την υγεία ή όχι αποτελέσµατα Ουσίες που έχουν δύσοσµες ιδιότητες Οδηγίες αερισµού Ένας από τους πιο σηµαντικούς τρόπους επίτευξης και διατήρησης αποδεκτής ποιότητας εσωτερικού αέρα είναι ο κατάλληλος αερισµός. Οι οδηγίες και οι κανονισµοί αποδεκτών επιπέδων συγκέντρωσης ρύπων και µέσου χρόνου έκθεσης, συνήθως, µετατρέπονται σε αντίστοιχους αερισµού. Στην πραγµατικότητα, οι σχετικές µε τον αερισµό οδηγίες στηρίζονται στα επίπεδα συγκέντρωσης εσωτερικών ρύπων και έχουν κανονιστικό χαρακτήρα: δεν περιγράφουν, δηλαδή, πώς χρησιµοποιείται µία οδηγία, αλλά µας λένε πώς θα πρέπει να χρησιµοποιείται. Οι υφιστάµενες οδηγίες και οι κανονισµοί, στην πλειοψηφία τους, προσδιορίζουν τους ρυθµούς αερισµού ως ρυθµούς εναλλαγών αέρα στην περίπτωση των µηχανικά κλιµατιζόµενων κτιρίων, οι οποίοι συνδέονται µε τα ελάχιστα αποδεκτά επίπεδα συγκέντρωσης ρύπων. Υπό την έννοια αυτή και για πολλά έτη οι οδηγίες βασίστηκαν στα επίπεδα συγκέντρωσης διοξειδίου του άνθρακα θεωρώντας ότι η κυριότερη πηγή ρύπων είναι η εκποµπή βιορύπων από τους ενοίκους των κτιρίων. Ωστόσο, οι σχετικοί κανονισµοί στην πράξη δεν µπόρεσαν να µας δώσουν επαρκείς οδηγίες για τη διασφάλιση ικανοποιητικής ποιότητας εσωτερικού αέρα. Το σηµαντικότερο λάθος 37

38 2. ΠΟΙΟΤΗΤΑ ΑΕΡΑ έγκειται, ακριβώς, στην παραπάνω υπόθεση ότι οι ένοικοι των κτιρίων αποτελούν τη σηµαντικότερη πηγή ρύπων. Στηριζόµενοι σε αυτήν τη λογική οι κανονισµοί διατυπώνουν ένα συγκεκριµένο ρυθµό αερισµού για διαφορετικό τύπο εσωτερικών χώρων και για διαφορετικές απαιτήσεις ενοίκων. Εν τούτοις, τα τελευταία χρόνια ήρθαν στο φως νέα δεδοµένα, που καταδεικνύουν ότι το κτίριο αυτό καθ αυτό µπορεί να αποτελεί σηµαντική πηγή ρύπων και ότι, εκτός από τους ενοίκους του κτιρίου, όλες οι πηγές ρύπων θα πρέπει να λαµβάνονται υπόψη, όταν αντιµετωπίζονται ζητήµατα ποιότητας εσωτερικού αέρα. (Johnsen κ.α., 1991, Gustafsson, 1992, Wolkoff, 1995, WHO, 1989, Haghighat κ.α., 2002) Είναι, εποµένως, αναγκαίο οι απαιτήσεις µας να διαµορφώνονται στη βάση µίας προσέγγισης βασισµένης περισσότερο στην απόδοση (performance-based approach) µε όρους παροχής µέγιστων επιτρεπόµενων επιπέδων έκθεσης. Η παραπάνω τάση οφείλεται στο γεγονός ότι οι άνθρωποι δεν αποτελούν, όπως σήµερα όλο και περισσότερο αναγνωρίζεται, τη µοναδική εσωτερική πηγή ρύπων, εφόσον υφίστανται αρκετές άλλες εσωτερικές πηγές ρύπων, και, ως εκ τούτου, θα πρέπει να συνεκτιµώνται τόσο η εσωτερική όσο και η εξωτερική έκθεση, όταν υπολογίζεται η συνολική ανθρώπινη έκθεση. Έτσι, η συνολική ηµερήσια έκθεση ενός ατόµου σε ένα συγκεκριµένο αέριο ρύπο είναι το γινόµενο της συγκέντρωσης του ρύπου µε το χρόνο που το άτοµο βρίσκεται σε διαφορετικά περιβάλλοντα. Μία τέτοια προσέγγιση, που βασίζεται στην απόδοση, κερδίζει έδαφος σηµαντικά τα τελευταία χρόνια, αλλά είναι πιο δύσκολο να εφαρµοστεί, καθώς προϋποθέτει τη γνώση αρκετών παραµέτρων. Είναι, εποµένως, απαραίτητη η γνώση της θέσης και της ισχύος (χρονικά εξαρτηµένη µεταβλητή) όλων των πιθανών εσωτερικών πηγών ρύπων και το µέρος του χρόνου που το άτοµο βρίσκεται στο εσωτερικό και εξωτερικό περιβάλλον (σε διαφορετικά κτίρια ή σε διαφορετικούς εξωτερικούς χώρους ή σε διαφορετικά µέρη εντός του ίδιου κτιρίου). Για την αντιµετώπιση της δυσκολίας που εισάγει η έννοια της συνολικής έκθεσης υπάρχουν δύο προσεγγίσεις. Η πρώτη προσέγγιση, η οποία ακολουθείται από τον ASHRAE, προτείνει την υιοθέτηση προκαθορισµένων τιµών για την ποσοτικοποίηση των πηγών ρύπων λόγω της έλλειψης πληροφοριών. Στην προσθήκη 62n του κανονισµού ASHRAE 62 αναγνωρίζεται ότι οι εσωτερικοί αέριοι ρύποι παράγονται τόσο από τους ενοίκους όσο και από το περιεχόµενο του κτιρίου. (ASHRAE, 2004α) Οι απαιτήσεις αερισµού περιλαµβάνουν τόσο τη συνιστώσα άνθρωπος όσο και τη συνιστώσα εµβαδόν χώρου. Οι απαιτήσεις αερισµού στηρίζονται, εποµένως, στις παραπάνω δύο συνιστώσες, και η ισχύς της πηγής καθορίζεται για τους ανθρώπους και το περιεχόµενο του κτιρίου ανάλογα µε τον αριθµό των ατόµων και το εµβαδόν του χώρου αντίστοιχα. Από την άλλη µεριά, η προσέγγιση που προτείνει ο CEN είναι ο προσδιορισµός των πιθανών πηγών ρύπων. Μία τέτοια αναλυτική προσέγγιση προϋποθέτει την δηµιουργία µιας επαρκούς βάσης δεδοµένων. Υπάρχει, επίσης, και µία τρίτη τάση εν προκειµένω, η οποία αποδέχεται την υπέρβαση της µέγιστης επιτρεπόµενης συγκέντρωσης ρύπου για ένα χρονικό διάστηµα. Αυτή η προσέγγιση απαιτεί τη δηµιουργία κατάλληλων εργαλείων µε στόχο την πρόβλεψη της ποιότητας εσωτερικού αέρα σε µη µόνιµες συνθήκες. Η προσέγγιση που βασίζεται στην απόδοση παρέχει τη δυνατότητα της ικανοποιητικής αντιµετώπισης τόσο του ζητήµατος της ποιότητας εσωτερικού αέρα όσο και αυτού της ενεργειακής απόδοσης. Ο κανονισµός ASHRAE αποτελεί µία περίπτωση κανονιστικής προσέγγισης για τη διατήρηση αποδεκτής ποιότητας εσωτερικού αέρα, καθόσον προσδιορίζει ελάχιστους και συνιστώµενους ρυθµούς ροών αέρα. (ASHRAE, 1981) Όσον αφορά στον κανονισµό ASHRAE , προτείνονται δύο διαφορετικές διαδικασίες µε σκοπό τη διασφάλιση ικανοποιητικής ποιότητας εσωτερικού αέρα. (ASHRAE, 2001) Η κανονιστική ιαδικασία Ρυθµού 38

39 2. ΠΟΙΟΤΗΤΑ ΑΕΡΑ Αερισµού (Ventilation Rate Procedure, VRP) προσδιορίζει την ποσότητα του φρέσκου αέρα που θα πρέπει να προσαχθεί για τη διατήρηση αποδεκτής ποιότητας εσωτερικού αέρα µε όρους όγκου αέρα ανά χρόνο και ανά άτοµο για ποικίλους τύπους χώρων και προσδοκώµενο αριθµό ατόµων. Πιο αναλυτικά, η ιαδικασία Ρυθµού Αερισµού προτείνει τα ακόλουθα τρία αναγκαία στάδια: τον προσδιορισµό της ποιότητας του εξωτερικού αέρα, τη διαχείριση ή τον καθαρισµό του και, τέλος, την προδιαγραφή του επιβεβληµένου όγκου παροχής εξωτερικού αέρα στους εσωτερικούς χώρους. Από την άλλη µεριά, η ιαδικασία Ποιότητας Αέρα (Air Quality Procedure, AQP) αποτελεί µια εναλλακτική για την αντιµετώπιση του ζητήµατος της ποιότητας εσωτερικού αέρα προσέγγιση βασισµένη στην απόδοση. Η ιαδικασία Ποιότητας Αέρα δεν προσδιορίζει απλώς τη ροή του φρέσκου αέρα που θα πρέπει να εισαχθεί σε ένα χώρο, αλλά στηρίζεται στη µέτρηση των ενδεχόµενων αέριων ρύπων και στην ανάλυση των πηγών ρύπων και των στόχων της αποδεκτής ποιότητας εσωτερικού αέρα. Παρέχει, εποµένως, έναν αποτελεσµατικό τρόπο προσδιορισµού ενός µεγάλου εύρους παραµέτρων σχεδιασµού συστηµάτων θέρµανσης, ψύξης και αερισµού. Υπό αυτή την έννοια η ιαδικασία Ποιότητας Αέρα παρέχει στο σχεδιαστή τη δυνατότητα µείωσης της κατανάλωσης ενέργειας µέσω της ελάττωσης της ποσότητας παροχής εξωτερικού αέρα σε χαµηλότερα επίπεδα από αυτά που θα συνιστούσε η ιαδικασία Ρυθµού Αερισµού, αν λαµβάνονταν άλλα µέτρα για την επίτευξη των απαιτήσεων ποιότητας εσωτερικού αέρα. Για το λόγο αυτό αποτελεί χρήσιµο εργαλείο προς την κατεύθυνση υλοποίησης µιας ποικιλίας τεχνικών εξοικονόµησης ενέργειας. Με τον τρόπο αυτό ξεπερνούµε δύο σηµαντικές αδυναµίες της ιαδικασίας Ρυθµού Αερισµού, διότι η ιαδικασία Ποιότητας Αέρα λαµβάνει υπόψη τις πληροφορίες που αφορούν σε σηµαντικά µέρη όλης της λειτουργίας του συστήµατος θέρµανσης, ψύξης και αερισµού, όπως για παράδειγµα είναι η απόδοση των φίλτρων, και συνάµα αποτιµά τα οφέλη εναλλακτικών τεχνικών για τη διατήρηση αποδεκτής ποιότητας εσωτερικού αέρα πέρα από τον αερισµό, όπως είναι ο έλεγχος των πηγών ρύπων. Ένα ακόµη πλεονέκτηµα της ιαδικασίας Ποιότητας Αέρα αποτελεί η δυνατότητα εκτίµησης καινοτόµων τεχνικών ελέγχου, παρακινώντας µε αυτό τον τρόπο τη βιοµηχανία συστηµάτων θέρµανσης, ψύξης και αερισµού προς την κατεύθυνση εκµετάλλευσης των ευκαιριών που παρέχουν οι νέες τεχνολογίες στον τοµέα αυτό. Τελικά, ενώ η ιαδικασία Ρυθµού Αερισµού στοχεύει, κυρίως, στην εκπλήρωση των απαιτήσεων ποιότητας εσωτερικού αέρα, η ιαδικασία Ποιότητας Αέρα στοχεύει στην επίτευξη ενός υγιεινότερου εσωτερικού περιβάλλοντος µε παράλληλη εξοικονόµηση ενέργειας Σύγκριση των οδηγιών ποιότητας εσωτερικού αέρα Σε ό,τι αφορά τις οδηγίες και τους κανονισµούς ποιότητας εσωτερικού αέρα παρατηρούνται σηµαντικές διαφορές τόσο µεταξύ των διεθνών οργανισµών όσο και σε εθνικό επίπεδο. εδοµένου ότι υπάρχουν διαφορετικοί τρόποι προσέγγισης του προβλήµατος της ποιότητας εσωτερικού αέρα ακόµη και εντός της επικράτειας των ΗΠΑ, όπου παρατηρούνται αποκλίσεις από πολιτεία σε πολιτεία, δεν προξενεί ιδιαίτερη έκπληξη ότι έχουµε σηµαντικές διαφορές στο νοµοθετικό πλαίσιο διαφόρων κρατών. Αυτό οφείλεται, κυρίως, στο γεγονός ότι το νοµοθετικό και το ρυθµιστικό πλαίσιο δεν βασίζονται µόνο στα επιστηµονικά και τεχνικά δεδοµένα, αλλά και σε άλλους παράγοντες, όπως είναι οι τεχνικές και τεχνολογικές δυνατότητες, τα µέτρα ελέγχου των πηγών ρύπανσης και οι κοινωνικές, οικονοµικές και πολιτιστικές συνθήκες. Υπό την έννοια αυτή η διατύπωση ενός νοµικού πλαισίου µας δίνει τη δυνατότητα να συµπεριλάβουµε όλες αυτές τις παραµέτρους, οι οποίες ποικίλουν σε 39

40 2. ΠΟΙΟΤΗΤΑ ΑΕΡΑ ό,τι αφορά τις απαιτήσεις για ποιότητα εσωτερικού αέρα από χώρα σε χώρα, αλλά µε ένα αντίτιµο: το όλο σχήµα, όπου εντάσσονται οι οδηγίες, γίνεται δύσχρηστο και έχει, κατά κανόνα, ως αποτέλεσµα ένα ιδιαίτερα πολύπλοκο υπόβαθρο, το οποίο και καθορίζει τις οδηγίες. Οι αποκλίσεις των τιµών µεταξύ των οδηγιών και των κανονισµών αφορούν τόσο στις αποδεκτές συγκεντρώσεις των ρύπων όσο και στις απαιτήσεις αερισµού. Στην περίπτωση των συγκεντρώσεων των ρύπων οι διαφορές δεν εντοπίζονται µόνο σε σχέση µε τις µέγιστες τιµές συγκέντρωσης αλλά και σε σχέση µε τον χρόνο έκθεσης. Οι διαφορές που παρατηρούνται είναι αρκετά σηµαντικές. Σηµαντικές αποκλίσεις υπάρχουν και στις απαιτήσεις του ρυθµού αερισµού σε εθνικό επίπεδο µεταξύ των κρατών, όπως αυτές εκφράζονται διαµέσου απαιτήσεων ροής αέρα. 4 Οι αποκλίσεις στις απαιτήσεις αερισµού ανάµεσα στον αµερικάνικο οργανισµό ASHRAE και στην Ευρωπαϊκή Κοινότητα οφείλονται σε δύο διαφορετικές θεµελιώδεις θεωρήσεις. Τα κριτήρια του ASHRAE για τον προσδιορισµό των απαιτήσεων αερισµού βασίζονται σε δύο υποθέσεις: ότι δεν υπάρχουν αέριοι ρύποι σε επιζήµιες για την υγεία συγκεντρώσεις, όπως καθορίζονται από τις σχετικές αρχές, και ότι τουλάχιστον το 80% των χρηστών των κτιρίων δεν εκφράζουν δυσφορία. Στην Ευρωπαϊκή Κοινότητα το ζητούµενο είναι, πρώτον, η ελαχιστοποίηση του κινδύνου για την ανθρώπινη υγεία από την εισπνοή του εσωτερικού αέρα και, δεύτερον, η διασφάλιση µιας ποιοτικής διαβίωσης εντός των κτιρίων από πλευράς φρέσκου και ευχάριστου αέρα. Οι ρυθµοί ροής εξωτερικού αέρα, που προσδιορίζονται στη βάση του προτύπου του ASHRAE και των αντίστοιχων ευρωπαϊκών, ποικίλουν, εποµένως, σηµαντικά. (Demster κ.α., 1995) Η Ευρωπαϊκή µέθοδος προσδιορισµού του αερισµού στα κτίρια προτείνεται από την Τεχνική Επιτροπή CEN/TC 156 στην Τεχνική Έκθεση 1752 Αερισµός για τα κτίρια (Technical Report 1752 Ventilation for buildings). Στην πραγµατικότητα η τεχνική έκθεση CR 1752, η οποία στηρίζεται στα πρότυπα EN ISO 7730, ISO 8996, ISO 9920, ISO και ISO 3744, αποσκοπεί στην παροχή βοήθειας για τη διασφάλιση ενός αποδεκτού εσωτερικού περιβάλλοντος σε αεριζόµενα κτίρια µέσω του προσδιορισµού µεθόδων και απαιτήσεων που αφορούν στο σχεδιασµό, στη λειτουργία και στον έλεγχο του αερισµού και των συστηµάτων κλιµατισµού. Ακολουθείται εν προκειµένω η εξής διαδικασία: πρώτα υπολογίζεται ο ρυθµός αερισµού µε στόχο τη διασφάλιση θερµικής άνεσης και έπεται ένας καινούργιος υπολογισµός µε στόχο τη διασφάλιση αποδεκτής ποιότητας εσωτερικού αέρα. Η υψηλότερη τιµή που προκύπτει από τους δύο υπολογισµούς είναι και εκείνη η τιµή που υιοθετείται. Ο εσωτερικός χώρος χαρακτηρίζεται από την ποιότητα του περιβάλλοντος και κατηγοριοποιείται σε τρεις κλάσεις A, B και C που αντιστοιχούν σε υψηλό (15% PPD), µέσο (20% PPD) και µέτριο (30% PPD) επίπεδο προσδοκίας. Στον Πίνακα 2.4 παρουσιάζονται καθαρά οι αποκλίσεις ανάµεσα στον απαιτούµενο ρυθµό αερισµού που προτείνει η ευρωπαϊκή οδηγία για τον αερισµό CEN CR 1752, αν επιλεγούν από τον σχεδιαστή διαφορετικά επίπεδα περιβαλλοντικής ποιότητας ενός εσωτερικού χώρου. Σε ένα χώρο της κατηγορίας Α, όπου δεν επιτρέπεται το κάπνισµα, ο ρυθµός αερισµού ανέρχεται σε 10 l/s/άτοµο, ενώ σε έναν της κατηγορίας C ο ρυθµός αερισµού ανέρχεται σε 4 l/s/άτοµο, έχουµε, δηλαδή, µία διαφορά που αναλογεί σε µία αύξηση κατά 250%. Ο προσδιορισµός, σε τελευταία ανάλυση, του τι θεωρείται αποδεκτή ποιότητα εσωτερικού αέρα, που ουσιαστικά ανήκει στην 4 Αναλυτικότερα µε τις αποκλίσεις των τιµών µεταξύ των οδηγιών και κανονισµών ποιότητας εσωτερικού αέρα βλ. Avgelis A. and Papadopoulos A.M., ό.π. 40

41 2. ΠΟΙΟΤΗΤΑ ΑΕΡΑ διακριτική ευχέρεια του σχεδιαστή, είναι καθοριστική παράµετρος σε ό,τι αφορά τις απαιτήσεις αερισµού. Στη χώρα µας το Τεχνικό Επιµελητήριο Ελλάδας (ΤΕΕ) µε την τεχνική οδηγία 2423/86 προτείνει ως συνιστώµενες συνθήκες σχεδιασµού για κλιµατιζόµενους χώρους τιµές ρυθµού αερισµού, µέρος των οποίων παρουσιάζεται στον Πίνακα 2.5. Οι συνιστώµενες συνθήκες σχεδιασµού διατυπώνονται µε βάση το είδος του χώρου και τον αριθµό των καπνιστών. Πίνακας 2.4. Απαιτούµενοι ρυθµοί αερισµού για διάφορα επίπεδα καπνίσµατος υπό την προϋπόθεση ότι οι χρήστες των κτιρίων αποτελούν τη µοναδική πηγή ρύπανσης. (Santamouris, 1996) Κατηγορία Απαιτούµενος ρυθµός αερισµού (λίτρα/δευτερόλεπτο/χρήστη) κτιρίου Καθόλου κάπνισµα 20% 40% 100% A B C * Θεωρώντας ότι ο εξωτερικός αέρας είναι καθαρός και η αποτελεσµατικότητα του αερισµού ίση µε τη µονάδα. Πίνακας 2.5. Συνιστώµενες συνθήκες σχεδιασµού για κλιµατιζόµενους χώρους σύµφωνα µε την τεχνική οδηγία 2423/86 του ΤΕΕ ΕΝ ΕΙΚΝΥΟΜΕΝΕΣ ΤΙΜΕΣ ΡΥΘΜΟΥ ΑΕΡΙΣΜΟΥ ΧΩΡΩΝ (ΤΟΤΕΕ 2423/86) ΕΙ ΟΣ ΧΩΡΟΥ ΚΑΠΝΙΣΤΕΣ ΡΥΘΜΟΣ ΑΕΡΙΣΜΟΥ (ach/h) ιαµερίσµατα, Γραφεία συλλογικά Μερικοί 8,5 Μπαρ, ωµάτια ξενοδοχείων Πάρα πολλοί 25,5 Καταστήµατα, Θέατρα Κανένας 8,5 Γραφεία διευθυντών, Χώροι συγκεντρώσεων Εκτάκτως πολλοί 25,5 Γραφεία προσωπικά Κανένας 8,5 Γραφεία προσωπικά Σηµαντικός αριθµός 25,5 Καφέ Μπαρ, Εστιατόρια Σηµαντικός αριθµός 17,0 Αίθουσες διδασκαλίας Κανένας 17,0 Τουαλέτες (εξαερισµός) 36m 3 /m 2 δαπέδου Ποιότητα εσωτερικού αέρα οδηγίες και η επίδρασή τους στα υλικά των κτιρίων εδοµένου ότι, όπως αναφέραµε παραπάνω, όλες οι εσωτερικές πηγές ρύπων θα πρέπει να λαµβάνονται σοβαρά υπόψη κατά τη διατύπωση κανονισµών αερισµού, αυτό θα έχει, ή έχει ήδη, αντίκτυπο στις υφιστάµενες οδηγίες και στους υφιστάµενους κανονισµούς µε την έννοια ότι θα περιλάβουν, τελικά, όλες τις εσωτερικές πηγές ρύπων µε στόχο τον προσδιορισµό του κατάλληλου ρυθµού εναλλαγής αέρα. Μία τέτοια προσέγγιση αναµένεται να σηµατοδοτήσει µία αποφασιστική στροφή σε ό,τι αφορά την παραγωγή υλικών χαµηλής εκποµπής ρύπων. Στο Ευρωπαϊκό Σχέδιο Κανονισµού του Αερισµού 1752 (European Draft Ventilation Standard 1752) 41

42 2. ΠΟΙΟΤΗΤΑ ΑΕΡΑ εκτιµήθηκαν οι απαιτούµενοι ρυθµοί αερισµού στα κτίρια γραφείων για τρία διαφορετικά επίπεδα εκποµπής ρύπων θεωρώντας ως πηγές: α) µόνο τους χρήστες των κτιρίων, β) τους χρήστες των κτιρίων και τα υλικά, όταν χρησιµοποιούνται χαµηλής εκποµπής ρύπων υλικά και γ) τους χρήστες των κτιρίων και τα υλικά, όταν χρησιµοποιούνται υψηλής εκποµπής ρύπων υλικά. Είναι προφανές ότι, όταν επιλέγονται υλικά χαµηλής εκποµπής ρύπων, το δυναµικό µείωσης του ρυθµού αερισµού είναι υπολογίσιµο, όπως φαίνεται στο ιάγραµµα 2.4. Ρυθµός αερισµού (l/s/m 2 ) 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 Κατηγορία Α Κατηγορία B Κατηγορία C Μόνο χρήστες Χρήστες και υλικά χαµηλής εκποµπής ρύπων Χρήστες και υλικά υψηλής εκποµπής ρύπων ιάγραµµα 2.4. Ρυθµοί αερισµού σε κτίρια γραφείων σύµφωνα µε το Ευρωπαϊκό Σχέδιο Κανονισµού του Αερισµού CR1752 Όσον αφορά στη νοµοθεσία για τα οικοδοµικά υλικά στην Ευρωπαϊκή Ένωση, η οδηγία του Συµβουλίου 89/106/EEC σχετικά µε τα οικοδοµικά προϊόντα, η οποία ονοµάζεται εν συντοµία Construction Product Directive ή CPD, θέτει αρχές για τη διατύπωση κανονισµών αναφορικά µε τις ιδιότητες των υλικών των κτιρίων. (The Construction Product Directive, 1993) Η οδηγία προσδιορίζει κριτήρια απόδοσης για τα κτίρια υπό τη µορφή έξι θεµελιωδών απαιτήσεων (Essential Requirements, ER), οι οποίες είτε σχετίζονται άµεσα µε την ποιότητα εσωτερικού αέρα και τον αερισµό, όπως οι απαιτήσεις Υγιεινής, Yγείας και Περιβάλλοντος (ER3), είτε έµµεσα. Πιο αναλυτικά, σύµφωνα µε την πρόταση της ER3 τα οικοδοµικά προϊόντα δεν θα πρέπει, γενικότερα, να αποτελούν απειλή για την υγιεινή ή την υγεία των χρηστών ή των γειτόνων, και ιδιαίτερα ως αποτέλεσµα της εκποµπής τοξικών αερίων, παρουσίας επικίνδυνων σωµατιδίων και αερίων στον αέρα.... Ερµηνευτικά έγγραφα (Interpretative Documents, IDs) δίνουν ακριβές περιεχόµενο στις Θεµελιώδεις Απαιτήσεις. Επίσης, χρησιµεύουν ως σηµείο αναφοράς για τη διατύπωση των αναγκαίων δεσµών µεταξύ των ER και των οδηγιών, τις οποίες η Κοινότητα, αφενός, προωθεί στα ευρωπαϊκά σώµατα τυποποίησης (European standardization bodies), προκειµένου να εκδώσουν εναρµονισµένους κανονισµούς, και, αφετέρου, στον Ευρωπαϊκό Οργανισµό Τεχνικών Εγκρίσεων (European Organisation for Technical Approvals) για να εκδώσει και Οδηγίες για τις Ευρωπαϊκές Τεχνικές Εγκρίσεις (Guidelines for European Technical Approvals). Παρά την αυξηµένη ανάγκη για τον έλεγχο των οικοδοµικών υλικών, των υλικών επικάλυψης, των υλικών των πατωµάτων και των επίπλων, δεν υπάρχουν διαθέσιµες ακόµη τυποποιηµένες τεχνικές προδιαγραφές για τη µέτρηση των ρύπων και των εκποµπών από τέτοια υλικά. Ωστόσο, και παρά τις αδυναµίες αυτές, οι προσπάθειες που έγιναν έχουν δώσει χειροπιαστά αποτελέσµατα. ύο µεγάλης κλίµακας ευρωπαϊκά ερευνητικά 42

43 2. ΠΟΙΟΤΗΤΑ ΑΕΡΑ προγράµµατα δείχνουν τις τάσεις σε αυτό το ερευνητικό πεδίο: το πρόγραµµα European data base for indoor air pollution sources in buildings, το οποίο χρηµατοδοτήθηκε από την Ευρωπαϊκή Κοινότητα στο πλαίσιο του προγράµµατος Joule II, και το πρόγραµµα Indoor Air Quality and its Impact on Man, το οποίο είναι προϊόν διεπιστηµονικής συνεργασίας, που στοχεύει στη δηµιουργία υγιεινών και περιβαλλοντικά αειφόρων κτιρίων. (ECA, 2003) Το πρώτο ερευνητικό έργο εστιάζει σε τρεις αλληλοσυνδεόµενους στόχους: α) στην ανάπτυξη τυποποιηµένων µεθόδων µετρήσεων και µοντέλων µε σκοπό τον υπολογισµό των εκποµπών από τις πηγές ρύπων, µε όρους χηµικούς και αισθητηριακούς, που εξαρτώνται από την ηλικία και τη συγκέντρωση των ρύπων, και την ταχύτητα, τη θερµοκρασία και την υγρασία του αέρα, β) στην ανάπτυξη µίας βάσης δεδοµένων σχετικά µε τις εκποµπές από τα υλικά και από τα επιµέρους στοιχεία των συστηµάτων θέρµανσης, ψύξης και κλιµατισµού, που ταξινοµούνται ποσοτικά µε βάση τις χηµικές και αισθητηριακές εκποµπές και γ) στην ανάπτυξη ενός µοντέλου πρόβλεψης της ποιότητας εσωτερικού αέρα συναρτήσει των δεδοµένων εκποµπών από τις πηγές ρύπων και της ποιότητας και του ρυθµού παροχής εξωτερικού αέρα του περιβάλλοντος. Το δεύτερο έργο σχεδιάστηκε προκειµένου να διερευνηθούν οι παράµετροι που βρίσκονται σε αλληλεπίδραση µε την ποιότητα εσωτερικού αέρα, όπως είναι η θερµική άνεση, οι πηγές ρύπων, η ποιότητα και η ποσότητα των χηµικών και βιολογικών ρύπων του εσωτερικού αέρα, η χρήση της ενέργειας και ο αερισµός. Το επιστηµονικό έργο µετονοµάστηκε το 1999 σε Urban Air, Indoor Environment and Human Exposure και δόθηκε έµφαση στις σχέσεις του εσωτερικού και εξωτερικού αέρα. Αυτή η νέα προσέγγιση εστιάζει στην αποτίµηση της έκθεσης στους ρύπους του εσωτερικού και του εξωτερικού αέρα ως µέρος της αποτίµησης του περιβαλλοντικού κινδύνου για την υγεία και εισάγει θέµατα που άπτονται της διαχείρισης της ποιότητας του αέρα των πόλεων και του εσωτερικού περιβάλλοντος. (ECA, 2004) Ακόµη περισσότερες προσπάθειες έχουν γίνει και εξακολουθούν να γίνονται όσον αφορά στις εκποµπές των υλικών. Η πρώτη προσπάθεια προς αυτή την κατεύθυνση έγινε στη Φιλανδία το 1995 από την Φιλανδική Ένωση για την Ποιότητα Εσωτερικού Αέρα και το Κλίµα (Finnish Society of Indoor Air Quality and Climate, FiSIAQ) ως µέρος της εργασίας για την ταξινόµηση του Εσωτερικού Κλίµατος, των Κατασκευών και των Υλικών Τελειώµατος. (FiSIAQ, 1995) Η ταξινόµηση, η οποία είναι µία προαιρετική οδηγία, αφορά, πέρα από τα κριτήρια για τις εκποµπές των υλικών, τιµές-στόχους και τιµές σχεδιασµού για την ποιότητα εσωτερικού αέρα, κριτήρια για τον καθαρισµό των κατασκευών και τον έλεγχο της υγρασίας και, τέλος, κριτήρια για τον καθαρισµό των στοιχείων των συστηµάτων θέρµανσης, ψύξης και κλιµατισµού. Ο σκοπός της οδηγίας είναι η προώθηση της χρήσης υλικών χαµηλών εκποµπών ρύπων µε στόχους τη µη επιβάρυνση του εσωκλίµατος µε πρόσθετους ρύπους και τη διασφάλιση ικανοποιητικής ποιότητας εσωτερικού αέρα χωρίς την αύξηση του ρυθµού αερισµού. Οι τρεις κλάσεις εκποµπών M1, M2 και Μ3 αντιστοιχούν σε υλικά βέλτιστης ποιότητας, υλικά µε µέσο ρυθµό εκποµπής ρύπων και υλικά µε υψηλό ρυθµό εκποµπής ρύπων. Τα υλικά ελέγχονται για συγκεκριµένους ρύπους, όπως είναι οι συνολικές πτητικές οργανικές ενώσεις (TVOC), η φορµαλδεΰδη, η αµµωνία, οι καρκινογόνες ουσίες και οι οσµές. Η ανέζικη Ένωση για το Εσωτερικό Κλίµα (Danish Society of Indoor Climate) διατύπωσε ανάλογα κριτήρια για τον έλεγχο και τη σήµανση. (Danish Society of Indoor Climate, 2000) 43

44 2. ΠΟΙΟΤΗΤΑ ΑΕΡΑ Ο βιοµηχανικός τοµέας συµµετέχει, επίσης, ενεργά στο πεδίο του ελέγχου των εκποµπών από τα υλικά και στο πεδίο της σήµανσής τους. Παράδειγµα αποτελεί η ίδρυση το 1997 της Γερµανικής Ένωσης για τον Έλεγχο των Εκποµπών από τα Προϊόντα για την Εγκατάσταση Υλικών Πατώµατος (German Association for the Control of Emissions in Products for Flooring Installation ή Gemeinschaft Emissionskontrollierte Verlegewerkstoffe, GEV), η οποία είναι µία οµάδα κατασκευαστών προϊόντων πατωµάτων, που αποφάσισε την ανάπτυξη υλικών εγκατάστασης όσο το δυνατόν χαµηλότερων εκποµπών µέσω της δηµιουργίας του συστήµατος EMICODE, το οποίο αποτελεί µία οδηγία για την ταξινόµηση των εκποµπών ρύπων από τα προϊόντα πατωµάτων µε σκοπό την προστασία του καταναλωτή και του περιβάλλοντος. (GEV-Specifications and Classification Criteria, 1999) Αυτές οι προσπάθειες δείχνουν ότι η ταξινόµηση των υλικών των κτιρίων µπορεί να αποτελέσει ένα χρήσιµο εργαλείο προς την κατεύθυνση βελτίωσης της ποιότητας εσωτερικού αέρα µέσω του περιορισµού εισαγωγής επικίνδυνων εν δυνάµει για την υγεία χηµικών ουσιών, που προκαλούνται από τα υλικά των κτιρίων στο εσωτερικό περιβάλλον, και προς την κατεύθυνση παροχής στο σχεδιαστή κατευθυντήριων οδηγιών στην εργασία του. (Tuomainen κ.α., 2003) Ωστόσο, υπάρχουν ακόµη µερικές αδυναµίες όσον αφορά στην επιλογή των υλικών των κτιρίων µε βάση τη σήµανσή τους. Από τη µία πλευρά, οι µελλοντικές οδηγίες αναφορικά µε τα υλικά θα πρέπει να περιέχουν υποδείξεις για ολόκληρη τη διαδικασία της κατασκευής, µε σκοπό: α) τη διασφάλιση της ποιότητας της εργασίας και των εγκαταστάσεων κατά τη διάρκεια της φάσης κατασκευής και β) την προστασία των υλικών και των προϊόντων από το νερό, τη βρωµιά και τη σκόνη, που µπορεί υπάρχουν στον τόπο κατασκευής. Από την άλλη πλευρά, παραµένει ευθύνη του σχεδιαστή -µολονότι διαθέτει µόνο µερικές και διάσπαρτες πληροφορίες- η ιεράρχηση των προτεραιοτήτων κατά την επιλογή των υλικών των κτιρίων, ιεράρχηση στην οποία θα οδηγηθεί συγκρίνοντας διαφορετικούς εκάστοτε κινδύνους Τo νέο πρότυπο EN15251 Πέρα από τις οδηγίες και τους κανονισµούς ποιότητας εσωτερικού αέρα που έχουν διατυπωθεί από διάφορους οργανισµούς, ιδιαίτερης αναφοράς πρέπει να τύχει το νέο πρότυπο EN15251, το οποίο ουσιαστικά αποτελεί το εργαλείο για την εφαρµογή της οδηγίας 2002/91/ΕΚ του Ευρωπαϊκού Κοινοβουλίου και του Συµβουλίου της 16 ης εκεµβρίου 2002 για την ενεργειακή απόδοση των κτιρίων (Energy Performance Directive of Buildings-EPDB). Στο πρότυπο αυτό καθορίζονται τιµές σχεδιασµού του εσωτερικού περιβάλλοντος (θερµική άνεση, ποιότητα εσωτερικού αέρα, θόρυβος και φωτισµός), τιµές που πρέπει να χρησιµοποιηθούν στους ενεργειακούς υπολογισµούς, µέθοδοι ελέγχου της επιτυγχανόµενης ποιότητας του εσωτερικού περιβάλλοντος και τέλος µέθοδοι µακροπρόθεσµης αποτίµησης της ποιότητας του εσωτερικού περιβάλλοντος. Σύµφωνα λοιπόν µε το πρότυπο EN15251, για το σχεδιασµό των συστηµάτων αερισµού και τον υπολογισµό των θερµικών και ψυκτικών φορτίων, ο απαιτούµενος ρυθµός αερισµού καθορίζεται είτε από τους εθνικούς κανονισµούς είτε από το ίδιο το πρότυπο. Στο πρότυπο προτείνονται διάφοροι µέθοδοι για τον υπολογισµό του απαιτούµενου ρυθµού αερισµού, όπως για παράδειγµα η µέθοδος που στοχεύει στη διασφάλιση ενός ελάχιστου ρυθµού αερισµού που απαιτείται για τη διάλυση των ρύπων, οι οποίοι παράγονται από τον ανθρώπινο οργανισµό (βιορύπων). Ο ελάχιστος 44

45 2. ΠΟΙΟΤΗΤΑ ΑΕΡΑ αυτός ρυθµός αερισµού έχει υπολογιστεί µε βάση την αίσθηση της ποιότητας του αέρα που βιώνουν οι επισκέπτες ενός χώρου (Πίνακας 2.6). Αν ληφθεί υπόψη και η προσαρµογή των ανθρώπων στις οσµές, τότε για τους χρήστες του χώρου ο απαιτούµενος ρυθµός αερισµού εκτιµάται ότι ανέρχεται µόνο στο ένα τρίτο. Το πρότυπο ASHRAE 62.1 αποτελεί τη βάση για τον υπολογισµό του απαιτούµενου αερισµού, όταν λαµβάνεται υπόψη το φαινόµενο της προσαρµογής. Ο ελάχιστος ρυθµός αερισµού για τη διάλυση των βιορύπων αυξάνεται, για να ληφθούν υπόψη και οι ρύποι που παράγονται από το ίδιο το κτίριο (Πίνακας 2.6). Αν πρέπει να προστεθούν ως έχουν στον απαιτούµενο αερισµό για τη διάλυση των βιορύπων εξακολουθεί να είναι ένα ερώτηµα προς διερεύνηση. Για το λόγο αυτό σε πολλές χώρες προτείνεται ο απαιτούµενος ρυθµός αερισµός να βρίσκεται µεταξύ του ρυθµού αερισµού για τη διάλυση των βιορύπων και του αθροίσµατος του ρυθµού αερισµού για τη διάλυση των βιορύπων και των ρύπων που παράγονται από το κτίριο. Ένας τρόπος υπολογισµού δίνεται από τη Σχέση 1: Α = ν * A +Ε * Α (1) Σ Β όπου: Α Σ είναι ο συνολικός ρυθµός αερισµού (l/s), ν είναι ο αριθµός των ατόµων σε ένα χώρο, Α B είναι ο ρυθµός αερισµού για τη διάλυση των βιορύπων (l/s/άτοµο), Ε είναι η επιφάνεια του δαπέδου (m 2 /άτοµο) και Α Κ είναι ο ρυθµός αερισµού για τη διάλυση των ρύπων που παράγονται από το κτίριο (l/s/m 2 ). Τα παραδείγµατα του Πίνακα 2.7. προέρχονται από την εφαρµογή της παραπάνω σχέσης. Πίνακας 2.6. Απαιτούµενος ρυθµός αερισµού για τη διάλυση βιορύπων και ρύπων που προέρχονται από το κτίριο Κατηγορία κτιρίου PPD (%) Ρυθµός αερισµού για τη διάλυση βιορύπων (l/s/άτοµο) Κ Ρυθµός αερισµού για τη διάλυση ρύπων που προέρχονται από το κτίριο Κτίριο πολύ χαµηλού επιπέδου ρύπανσης (l/s/m 2 ) Κτίριο χαµηλού επιπέδου ρύπανσης (l/s/m 2 ) Κτίριο υψηλού επιπέδου ρύπανσης (l/s/m 2 ) Ι ,5 1,0 2,0 ΙΙ ,35 0,7 1,4 ΙΙΙ ,2 0,4 0,8 ΙV >30 <4 <0,2 <0,4 <0,8 Για τους ενεργειακούς υπολογισµούς ο ρυθµός αερισµού κατά τη διάρκεια λειτουργίας των κτιρίων λαµβάνεται όπως και για το σχεδιασµό των συστηµάτων αερισµού. Ωστόσο, στο πρότυπο αναφέρεται ότι η λειτουργία των εν λόγω συστηµάτων θα πρέπει να ξεκινά και να σταµατά και για ορισµένο χρονικό διάστηµα πριν από την είσοδο και µετά την αποµάκρυνση των χρηστών του κτιρίου αντίστοιχα. Επίσης, προτείνεται να επιτυγχάνεται ένας ελάχιστος ρυθµός αερισµού, ακόµη και όταν το κτίριο δεν βρίσκεται σε χρήση, ίσος µε 0,1-0,2 l/s/m 2. Στην περίπτωση των φυσικά αεριζόµενων κτιρίων ο φυσικός αερισµός εξαρτάται από την κατασκευή και τη θέση του κτιρίου καθώς και από τις καιρικές συνθήκες. Προτείνεται, όταν το κτίριο δεν βρίσκεται σε χρήση, ο ρυθµός του αερισµού να είναι ίσος µε 0,05-0,1 l/s/m 2. Το πρότυπο προτείνει και επίπεδα συγκέντρωσης CO 2 για κάθε κατηγορία κτιρίου (Πίνακας 2.8). 45

46 2. ΠΟΙΟΤΗΤΑ ΑΕΡΑ Πίνακας 2.7. Προτεινόµενες τιµές ρυθµού αερισµού για κτίρια (όχι κατοικίας) µε προκαθορισµένη πυκνότητα ατόµων (Olesen, 2007) Κατηγορία κτιρίου Ξεχωριστό γραφείο PPD (%) Επιφάνεια δαπέδου (m 2 /άτοµο) ιάλυση βιορύπων (l/s/άτοµο) Ρυθµός αερισµού για τη διάλυση βιορύπων και ρύπων που προέρχονται από το κτίριο Κτίριο πολύ χαµηλού επιπέδου ρύπανσης (l/s/m 2 ) Κτίριο χαµηλού επιπέδου ρύπανσης (l/s/m 2 ) Κτίριο υψηλού επιπέδου ρύπανσης Ι 10 1,0 0,5 1,5 1,0 2,0 2,0 3,0 ΙΙ 10 0,7 0,3 1,0 0,7 1,4 1,4 2,1 ΙΙΙ 10 0,4 0,2 0,6 0,4 0,8 0,8 1,2 Γραφεία µε Ι 15 0,7 0,5 1,2 1,0 1,7 2,0 2,7 ελέυθερη ΙΙ 15 0,5 0,3 0,8 0,7 1,2 1,4 1,9 διαρρύθµιση ΙΙΙ 15 0,3 0,2 0,5 0,4 0,7 0,8 1,1 Αίθουσα Ι 2 5,0 0,5 5,5 1,0 6,0 2,0 7,0 συνεδρίου/ ΙΙ 2 3,5 0,3 3,8 0,7 4,2 1,4 4,9 διδασκαλίας ΙΙΙ 2 2,0 0,2 2,2 0,4 2,4 0,8 2,8 Αίθουσα ακροατηρίου Εστιατόριο Ι 0, ,5 15,5 1,0 16 2,0 17 ΙΙ 0,75 10,5 0,3 10,8 0,7 11,2 1,4 11,9 ΙΙΙ 0,75 6,0 0,2 0,8 0,4 6,4 0,8 6,8 Ι 1,5 7,0 0,5 7,5 1,0 0,8 2,0 9,0 ΙΙ 1,5 4,9 0,3 5,2 0,7 5,6 1,4 6,3 ΙΙΙ 1,5 2,8 0,2 3,0 0,4 3,2 0,8 3,6 (l/s/m 2 ) Πίνακας 2.8. Παράδειγµα προτεινόµενων συγκεντρώσεων CO 2 πάνω από τα επίπεδα του εξ. περιβάλλοντος για τους ενεργειακούς υπολογισµούς και σχέση µεταξύ του ρυθµού αερισµού και των αντίστοιχων συγκεντρώσεων CO 2 (Olesen, 2007) Κατηγορία κτιρίου CO 2 πάνω από τα επίπεδα του εξ. περιβάλλοντος (ppm) PPD (%) Ρυθµός αερισµού (l/s/άτοµο) CO 2 πάνω από τα επίπεδα του εξ. περιβάλλοντος (ppm) * CO 2 αν τα επίπεδα του εξ. περιβάλλοντος είναι 340ppm (ppm) Ι ΙΙ ΙΙΙ ΙV <800 >30 <4 >1190 >1530 * Οι τιµές της 5 ης στήλης υψηλότερες από αυτές της 2 ης στήλης λόγω του ότι συµπεριλαµβάνονται και οι εκποµπές ρύπων από το ίδιο το κτίριο Σύνοψη Η ρύπανση του αέρα είναι ένα παλιό και σηµαντικό περιβαλλοντικό πρόβληµα υγείας. Για πολλές δεκαετίες έγιναν προσπάθειες παγκόσµια για την καταγραφή, την πρόβλεψη και τον έλεγχο της ρύπανσης του αέρα του περιβάλλοντος, ενώ η ποιότητα εσωτερικού αέρα προσείλκυσε το ενδιαφέρον µόνον πρόσφατα. Ωστόσο, ο κίνδυνος 46

47 2. ΠΟΙΟΤΗΤΑ ΑΕΡΑ των µακροχρόνιων και βραχυχρόνιων επιδράσεων της κακής ποιότητας εσωτερικού αέρα στην υγεία έχει οδηγήσει στην εντατικοποίηση τόσο της έρευνας όσο και της ανάληψης διοικητικών µέτρων αντιµετώπισης του ζητήµατος. Ήδη από τη δεκαετία του 1970, οι προσπάθειες επικεντρώθηκαν στη διατύπωση οδηγιών και κανονισµών ποιότητας εσωτερικού αέρα ως εργαλείων για τον προσδιορισµό των ελάχιστων ρυθµών αερισµού, προκειµένου να ελαχιστοποιηθεί ο κίνδυνος επιζήµιων επιπτώσεων στην ανθρώπινη υγεία, χωρίς ωστόσο να έρχονται σε αντίθεση µε την κατασκευή ενεργειακά αποδοτικών κτιρίων. Η πρόκληση αυτή εξακολουθεί και στον 21 ο αιώνα, καθώς ο αερισµός αποτελεί τη σηµαντικότερη αιτία κατανάλωσης ενέργειας, ιδιαίτερα στα σύγχρονα καλά θερµοµονωµένα κτίρια. Στο πλαίσιο αυτό και ως αποτέλεσµα µιας δυναµικής διαδικασίας διατυπώθηκαν οδηγίες και κανονισµοί, που προσδιορίζουν αποδεκτά επίπεδα έκθεσης των ανθρώπων σε εσωτερικούς αέριους ρύπους, οι οποίοι δεν είναι επιζήµιοι για την ανθρώπινη υγεία. Επειδή ο αερισµός παίζει σπουδαίο ρόλο για τη διατήρηση ικανοποιητικής ποιότητας εσωτερικού περιβάλλοντος, προτάθηκαν και τιµές ρυθµού αερισµού µε στόχο το συνδυασµό της προσέγγισης που βασίζεται στην απόδοση του κτιρίου και της προσέγγισης που βασίζεται στην επίτευξη αποδεκτών επιπέδων των ρύπων. Αν και στις αναπτυγµένες χώρες τα προβλήµατα της ποιότητας εσωτερικού αέρα είναι παρόµοια ως προς τη φύση τους, υπάρχουν, ωστόσο, σηµαντικές διαφορές στις οδηγίες και στους κανονισµούς ποιότητας εσωτερικού αέρα ανάµεσα στους διάφορους σχετικούς οργανισµούς και τα κράτη αντίστοιχα. Ως σήµερα, οι οδηγίες και οι κανονισµοί βασίζονταν στην υπόθεση ότι οι χρήστες των κτιρίων αποτελούν τη σηµαντικότερη πηγή ρύπων. Πρόσφατες έρευνες, ωστόσο, αποδεικνύουν ότι τα υλικά των κτιρίων αποτελούν επίσης σηµαντική πηγή αέριων ρύπων. Υπό την έννοια αυτή οι οδηγίες και οι κανονισµοί ποιότητας εσωτερικού αέρα πρέπει να λάβουν υπόψη όλες τις κύριες εσωτερικές πηγές ρύπων, δηλαδή και τα υλικά των κτιρίων εκτός από τους ανθρώπους. Ωστόσο, µία πλήρης βάση δεδοµένων σχετικά µε τις εκποµπές από τα υλικά των κτιρίων δεν είναι ακόµη διαθέσιµη, διότι το εύρος των υλικών που χρησιµοποιούνται στα κτίρια είναι εξαιρετικά µεγάλο. Αν και η σήµανση των υλικών των κτιρίων µε βάση τις εκποµπές τους έχει αποδειχθεί χρήσιµη για την ελαχιστοποίηση των εκποµπών ρύπων από τα υλικά και τα προϊόντα των κτιρίων, ωστόσο δεν υπάρχει ακόµα µία οµόφωνη διαδικασία σήµανσης, αλλά υπάρχουν µόνον κάποιες µεµονωµένες προτάσεις διαφόρων ενώσεων. Η ενηµέρωση για τα θέµατα ποιότητας εσωτερικού περιβάλλοντος είναι πιθανό να ενθαρρύνει τους κατασκευαστές να βελτιώσουν οι ίδιοι τα προϊόντα τους, ενώ οι µελλοντικές οδηγίες θα πρέπει να συµπεριλάβουν εκτός από τους ρυθµούς εκποµπής ρύπων των υλικών, ολόκληρη τη διαδικασία κατασκευής µε στόχο τη διασφάλιση της ποιότητας της εργασίας και των εγκαταστάσεων καθ όλη τη διάρκεια της φάσης κατασκευής. Με βάση την παραπάνω ανάλυση µπορούµε να πούµε ότι η έρευνα θα πρέπει σήµερα να προσανατολιστεί σε µία σφαιρική θεώρηση όλων των παραµέτρων σχεδιασµού και των αλληλεπιδράσεων µεταξύ του κτιρίου και των συστηµάτων του, η οποία θα στοχεύει στην αποτελεσµατικότερη αντιµετώπιση των σχετικών µε την ποιότητα του εσωτερικού αέρα ζητηµάτων. 47

48

49 ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΤΡΙΤΟ ΘΕΡΜΙΚΗ ΑΝΕΣΗ 3.1. Η έννοια της θερµικής άνεσης Ως θερµική άνεση ορίζεται η κατάσταση εκείνη κατά την οποία ένα άτοµο αισθάνεται πλήρως ικανοποιηµένο µε τις θερµικές συνθήκες που επικρατούν και δεν επιθυµεί, ως εκ τούτου, καµία θερµική αλλαγή του εσωτερικού περιβάλλοντος. (ASHRAE, 1992) Σύµφωνα µε τον ως άνω ορισµό η θερµική άνεση έχει υποκειµενικό χαρακτήρα, µε την έννοια ότι στον ίδιο χώρο µπορεί να συµβεί ένα άτοµο να αισθάνεται ικανοποιηµένο µε τις σχετικές θερµικές συνθήκες, ενώ αντίθετα ένα άλλο να αισθάνεται δυσφορία. Για το λόγο αυτό µία επιστηµονική αντικειµενική αποτίµηση της θερµικής άνεσης προϋποθέτει τον προσδιορισµό των φυσικών, βιολογικών και εξωτερικών παραµέτρων που την επηρεάζουν (Πίνακας 3.1). Πίνακας 3.1. Παράµετροι που επηρεάζουν τη θερµική άνεση 1. Φυσικές παράµετροι o Θερµοκρασία του αέρα [ 0 C] o Μέση θερµοκρασία ακτινοβολίας των εσωτερικών επιφανειών [ 0 C] o Η υγρασία και η σχετική υγρασία του αέρα [Pa] o Η ταχύτητα του εσωτερικού αέρα [m/s] o Χωροταξική κατανοµή των παραπάνω µεγεθών 2. Βιολογικές παράµετροι o Το φύλλο των χρηστών του χώρου o Η ηλικία των χρηστών του χώρου o Οι συνήθειες των χρηστών του χώρου 3. Εξωτερικές παράµετροι. o Το είδος των δραστηριοτήτων των χρηστών του χώρου [met] (1 met= 58,15 W/m 2 ) o Ο τύπος του ρουχισµού των χρηστών του χώρου [clo] (1clo= 0,155 m 2 0 C/W) Οι παραπάνω παράγοντες, και κατά κύριο λόγο οι φυσικοί παράγοντες, επηρεάζουν τη ροή ενέργειας µε τη µορφή θερµότητας από τον άνθρωπο στο περιβάλλον και αντίστροφα. Ο άνθρωπος διαθέτει µηχανισµούς (µεταβολισµό και εφίδρωση) µέσω των οποίων διατηρεί σταθερή τη θερµική κατάσταση του σώµατός του και την προσαρµόζει στις συνθήκες του περιβάλλοντος Θερµοκρασία αέρα εσωτερικού χώρου Μία καθοριστική αναµφισβήτητα παράµετρος, που αφορά στο εσωτερικό περιβάλλον του κτιρίου, είναι η θερµοκρασία του αέρα. Η θερµοκρασία του αέρα επηρεάζει τη θερµική άνεση µε πολλούς τρόπους και αποτελεί, σε συνδυασµό µε 1 Βλ. σχετικά µε τη φυσιολογία της θερµικής άνεσης Αυγελής Α. και Παπαδόπουλος Α., Φυσικές παράµετροι οι οποίες καθορίζουν την ποιότητα αέρα στο εσωτερικό περιβάλλον, στο Ρύπανση και Ποιότητα Εσωτερικού Περιβάλλοντος στα Κτίρια (Επ. Σανταµούρη Μ. και Παπαγλάστρα Μ.) Αθήνα 2007, σελ

50 3. ΘΕΡΜΙΚΗ ΑΝΕΣΗ άλλους παράγοντες, το κλειδί για το ενεργειακό ισοζύγιο, την αίσθηση του θερµικού περιβάλλοντος, την άνεση, τη δυσφορία και την αίσθηση της ποιότητας εσωτερικού αέρα. Οι παράµετροι που επηρεάζουν τη θερµοκρασία στο εσωτερικό των κτιρίων (Πίνακας 3.2) µπορούν να ενταχθούν σε τρεις κατηγορίες: εξωτερικό περιβάλλον, σχεδιασµός του κτιρίου και σύστηµα θέρµανσης, ψύξης και αερισµού. Το πρόβληµα που αντιµετωπίζουµε, όταν µελετούµε τη θερµοκρασία του αέρα ως παράµετρο της θερµικής άνεσης, συνίσταται στο γεγονός ότι δεν υπάρχει µια τιµή της θερµοκρασίας που να αποτελεί τη βέλτιστη επιλογή, αλλά ένα πεδίο τιµών που καθορίζεται από πολλές παραµέτρους. Πίνακας 3.2. Παράµετροι που επηρεάζουν τη θερµοκρασία του αέρα στο εσωτερικό ενός κτιρίου o Το εξωτερικό περιβάλλον o Ο προσανατολισµός του κτιρίου o Τα υλικά κατασκευής και τα υλικά θερµοµόνωσης του κτιρίου o Ο τρόπος αερισµού του κτιρίου (µηχανικός ή φυσικός) o Ο τρόπος σχεδιασµού, κατασκευής, λειτουργίας και συντήρησης ενός µηχανικά αεριζόµενου κτιρίου o Ο τρόπος σχεδιασµού ενός φυσικά αεριζόµενου κτιρίου o Ο τρόπος σχεδιασµού, κατασκευής, λειτουργίας και συντήρησης του συστήµατος θέρµανσης και του συστήµατος ψύξης του κτιρίου o Ο αριθµός και ο τύπος των ηλεκτρικών συσκευών, µηχανηµάτων ή εξοπλισµού γραφείων που υπάρχουν στο κτίριο και παράγουν θερµότητα (π.χ. οθόνες Η/Υ) o Ο τρόπος λειτουργίας του κτιρίου και των συστηµάτων αερισµού, θέρµανσης και ψύξης από τους χρήστες του κτιρίου Στο σηµείο αυτό πρέπει να διερευνηθεί, πέραν των παραµέτρων του Πίνακα 3.2, και ο τρόπος µε τον οποίο η θερµοκρασία του αέρα επηρεάζει το ανθρώπινο σώµα και τις λειτουργίες ανταλλαγής ενέργειας, υπό µορφή θερµότητας, µε το περιβάλλον. Συγκεκριµένα, η αύξηση της θερµοκρασίας του αέρα οδηγεί στη µείωση των απωλειών θερµότητας µε αγωγή και ακτινοβολία, ενώ η εφίδρωση αυξάνει τις απώλειες θερµότητας. Εκτός αυτού, η θερµοκρασία του αέρα επηρεάζει τη µέση θερµοκρασία του δέρµατος, η οποία συνιστά ένα φυσικό µέγεθος που πρέπει να ληφθεί υπόψη, προκειµένου να επιτευχθεί µια καλύτερη αξιολόγηση της θερµικής άνεσης. Τα πορίσµατα των ερευνών του Höppe (Höppe, 1988), που πραγµατοποιήθηκαν µε τη βοήθεια του µαθηµατικού µοντέλου Μ.Ε.Μ.Ι. (Munich Energy Βalance Model for Individuals), δείχνουν ότι η µέση θερµοκρασία του δέρµατος εξαρτάται από τη θερµοκρασία του αέρα. 2 Πέραν των εκάστοτε εσωτερικών θερµικών συνθηκών υπάρχουν και δύο µεγέθη που επηρεάζουν αποφασιστικά τη θερµοκρασία άνεσης: η µεταβολική δραστηριότητα και ο τύπος του ρουχισµού, όπως φαίνεται στον Πίνακα 3.3. (Höppe κ.α.,1998) Λόγω του µεγάλου, κυρίως, αριθµού παραγόντων που επηρεάζουν τη διατήρηση µιας θερµοκρασίας σ ένα χώρο, αλλά και λόγω των παραγόντων που επηρεάζουν την καταγραφή αυτής της θερµοκρασίας ως άνετης για το ανθρώπινο σώµα ή µη, µία προδιαγραφή της θερµοκρασίας άνεσης είναι εξαιρετικά δύσκολη. 2 Βλ. σχετικά και Αυγελής Α. και Παπαδόπουλος Α., ό.π., σελ

51 3. ΘΕΡΜΙΚΗ ΑΝΕΣΗ Πίνακας 3.3. Θερµοκρασία αέρα άνεσης σε σχέση µε το µεταβολισµό και τον τύπο του ρουχισµού. Οι σχετικοί υπολογισµοί έγιναν µε βάση το µοντέλο ΜΕΜΙ. Θερµοκρασία Θερµο- Μεταβολισµόσµός Ρουχι- Μεταβο- Ρουχικρασία Εργασία άνεσης Εργασία λισµός σµός άνεσης [W] [clo] T α (comf) [W] [clo] T α (comf) [ 0 C] [ 0 C] Ηρεµία 0 0,5 31 Ελαφριά 100 0, ,0 29 εργασία 100 1,0 16 Καθιστική 43 0,5 27 εργασία 43 1,0 23 Έντονη εργασία 20 0,5 12 Συνθήκες µετρήσεων: θερµοκρασία αέρα = µέση θερµοκρασία ακτινοβολίας, πίεση ατµών = 10 hpa, ταχύτητα αέρα = 0,1 m/s. Η θερµοκρασία του αέρα, πέρα από τη θερµική όχληση που προκαλεί στον άνθρωπο, έχει αποδειχθεί ότι επιτείνει πολλά από τα συµπτώµατα του συνδρόµου του άρρωστου κτιρίου. Το αίσθηµα ξηρασίας και ο ερεθισµός των µατιών αποτελούν δύο από τα παραπάνω συµπτώµατα. Για παράδειγµα, αυξηµένη θερµοκρασία αέρα σε συνδυασµό µε αυξηµένη ταχύτητα αέρα και χαµηλή υγρασία προκαλεί αύξηση της εξάτµισης από την επιφάνεια των µατιών, η οποία µε τη σειρά της καθιστά τα µάτια πιο ευαίσθητα στα αιωρούµενα σωµατίδια και σε άλλους ρύπους. Εξάλλου, έχουν γίνει έρευνες στο χώρο αυτό, οι οποίες συσχετίζουν την αίσθηση της ποιότητας εσωτερικού αέρα µε τη θερµοκρασία (και τη σχετική υγρασία). Η αλληλεξάρτηση µεταξύ της ποιότητας εσωτερικού αέρα και του θερµικού περιβάλλοντος αποτελεί συγκριτικά την πιο σηµαντική αλληλεπίδραση. Σηµαντικές µελέτες δείχνουν ότι µεταβολές σε οποιονδήποτε παράγοντα µπορεί να προκαλέσουν µεταβολές στην αίσθηση των άλλων. Ως εκ τούτου, µεταβολές είτε της ποιότητας του εσωτερικού αέρα είτε του θερµικού περιβάλλοντος επιδρούν στην απόκριση των ανθρώπων. Μεταβολές στη θερµοκρασία (και υγρασία) έχει εξακριβωθεί ότι επηρεάζουν τις αντιδράσεις των ανθρώπων και την αίσθησή τους σε σχέση µε το χηµικό περιεχόµενο του αέρα. Αντίστοιχα, µεταβολές της ποιότητας του εσωτερικού αέρα µπορούν να προκαλέσουν αλλαγές στην αίσθηση του θερµικού περιβάλλοντος από τους ανθρώπους. Οι µελέτες του Fang είναι ιδιαίτερα διαφωτιστικές: καταδεικνύουν τη συσχέτιση της θερµοκρασίας (και της υγρασίας) όχι µόνο σε ό,τι αφορά τη θερµική άνεση αλλά και την αντίληψη της ποιότητας του εσωτερικού αέρα (Fang, 1998α και 1998β). Οι εργαστηριακές µετρήσεις αφορούσαν τόσο στην έκθεση µόνο του προσώπου όσο και ολόκληρου του σώµατος. Τα αποτελέσµατα επιβεβαιώνουν τη σηµαντική µείωση της αποδοχής του αέρα, όταν αυξάνεται η θερµοκρασία και η σχετική υγρασία. Επίσης, η αποδοχή του αέρα και η ενθαλπία του παρουσιάζουν γραµµική σχέση. Στο ιάγραµµα 3.1 παρουσιάζεται το ποσοστό των δυσαρεστηµένων ανθρώπων σε σχέση µε την αίσθηση τόσο του καθαρού όσο του ρυπαρού αέρα για τρεις κλάσεις ζευγών τιµών θερµοκρασίας και σχετικής υγρασίας. Στο διάγραµµα φαίνεται καθαρά ότι το ποσοστό των δυσαρεστηµένων µειώνεται, όταν ελαττώνεται η θερµοκρασία και η σχετική υγρασία του αέρα. 51

52 3. ΘΕΡΜΙΚΗ ΑΝΕΣΗ Ποσοστό δυσαρεστηµένων ατόµων (%) Καθαρός αέρας Ρυπαρός αέρας 18 ºC, 30% RH 23 ºC, 50% RH 28 ºC, 70% RH ιάγραµµα 3.1. Σύγκριση του ποσοστού των δυσαρεστηµένων ανθρώπων σχετικά µε την αίσθηση του καθαρού αέρα και του αέρα που εµπεριέχει ρύπους για τρεις κλάσεις ζευγών τιµών θερµοκρασίας και σχετικής υγρασίας Τέλος, τα επίπεδα της θερµοκρασίας (και υγρασίας) µπορούν να επιδράσουν αρνητικά και ως προς το ρυθµό εκποµπής ρύπων από τις πηγές τους. Για παράδειγµα, αυξηµένη θερµοκρασία οδηγεί σε αυξηµένους ρυθµούς εκποµπής φορµαλδεΰδης από τα υλικά, ενώ αντίστροφα ο ρυθµός εκποµπής φορµαλδεΰδης είναι µικρότερος, όταν τα επίπεδα θερµοκρασίας είναι και αυτά χαµηλότερα (U.S. Consumer Safety Commission, 1997). Η σηµασία των εσωκλιµατικών συνθηκών στα επίπεδα της φορµαλδεΰδης σε ένα τροχόσπιτο υπό ελεγχόµενες συνθήκες του εσωτερικού περιβάλλοντος παρουσιάζεται στον Πίνακα 3.4. (Godish, 1989) Η µείωση της θερµοκρασίας από τους 30 0 C στους 20 0 C µε σταθερή σχετική υγρασία στα επίπεδα του 70% οδηγεί σε µείωση της συγκέντρωσης φορµαλδεΰδης κατά 67%, ενώ αντίστοιχα η ελάττωση της σχετικής υγρασίας από 70% σε 30% µε σταθερή θερµοκρασία 30 0 C έχει ως επακόλουθο τη µείωση της συγκέντρωσης φορµαλδεΰδης κατά 36%. Πίνακας 3.4. Επίδραση της θερµοκρασίας και της σχετικής υγρασίας στη συγκέντρωση φορµαλδεΰδης σε ένα τροχόσπιτο υπό ελεγχόµενες εσωκλιµατικές συνθήκες Θερµοκρασία 0 C ±1 Σχετική υγρασία % ±5% H2CO (ppm) Ποσοστό επί της µέγιστης τιµής (%) Θερµοκρασία 0 C ±1 Σχετική υγρασία % ±5% H2CO (ppm) Ποσοστό επί της µέγιστης τιµής (%) , , , , , , , , ,17 47 Γενικότερα, η εκποµπή ρύπων από τα υλικά είναι αποτέλεσµα διάφορων διεργασιών µεταφοράς µάζας που συνιστούν ένα σύνθετο φαινόµενο. Ωστόσο, η εκποµπή ρύπων µπορεί να θεωρηθεί ότι πηγάζει από δύο κύριες διεργασίες: τη διάχυση µέσα στο υλικό και τις εκποµπές στην επιφάνειά του. Η διάχυση µέσα στο υλικό είναι συνάρτηση της συγκέντρωσης, της πίεσης, της θερµοκρασίας ή της 52

53 3. ΘΕΡΜΙΚΗ ΑΝΕΣΗ βαθµιαίας µεταβολής της πυκνότητας. Οι εκποµπές µεταξύ της επιφάνειας και του υπερκείµενου αέρα εξαρτώνται από διάφορους µηχανισµούς, όπως η εξάτµιση και η συναγωγή. Τα αποτελέσµατα της έρευνας δείχνουν ότι τόσο η θερµοκρασία όσο και η σχετική υγρασία έχουν σηµαντική επίδραση στις εκποµπές αέριων ρύπων από τα χρώµατα και το βερνίκι. (Haghighat κ.α., 1998) Ο Fang, επίσης, κατέληξε στο συµπέρασµα ότι στο εύρος 30-70% σχετικής υγρασίας η αύξηση της τελευταίας αυξάνει σηµαντικά τις χηµικές εκποµπές από δύο υλικά µε βάση το νερό, το ακρυλικό βερνίκι πατωµάτων και τα χρώµατα τοίχου. (Fang κ.α., 1999) Ωστόσο, στην ίδια έρευνα η µεταβολή της θερµοκρασίας στο εύρος C έχει µόνο µικρή επίδραση στις εκποµπές από 5 κοινά υλικά των κτιρίων. Η επίδραση τόσο της θερµοκρασίας όσο και της σχετικής υγρασίας στις εκποµπές είναι µεγαλύτερη τις πρώτες ώρες τοποθέτησης των υλικών, ενώ µειώνεται σηµαντικά ύστερα από κάποιες ώρες Σχετική υγρασία αέρα εσωτερικού χώρου Η σχετική υγρασία είναι ένα µέγεθος που παρουσιάζει ιδιαίτερες δυσκολίες κατά την αξιολόγηση του εσωκλίµατος. Η σχετική υγρασία επιδρά στην εξάτµιση του νερού από την επιδερµίδα και µε τον τρόπο αυτό µεταβάλλει τη θερµοκρασία του δέρµατος επηρεάζοντας έτσι το θερµικό ισοζύγιο του σώµατος. Συγκεκριµένα, η υγρασία του αέρα επηρεάζει τους εξής τρεις µηχανισµούς του σώµατός µας: o το µηχανισµό διάχυσης των υγρών υπό µορφή αερίων του σώµατός µας µέσω του δέρµατος, o το µηχανισµό εξάτµισης του ιδρώτα από την επιφάνεια του δέρµατος και o το µηχανισµό ύγρανσης του εισπνεόµενου αέρα. Οι έρευνες σχετικά µε την επίδραση της σχετικής υγρασίας στη θερµική άνεση στρέφονται στην εξακρίβωση της σχέσης των τιµών της σχετικής υγρασίας µε το δέρµα και την αναπνευστική οδό. Όπως κατέδειξε έρευνα του Höppe, η αύξηση της σχετικής υγρασίας έχει ως αποτέλεσµα την αύξηση της µέσης θερµοκρασίας του δέρµατος µε γραµµικό τρόπο (Höppe, 1988). Το ζητούµενο εν προκειµένω είναι η αποφυγή του αισθήµατος δυσφορίας των χρηστών. Σύµφωνα µε το πόρισµα της σχετικής έρευνας, η κατάσταση του δέρµατος προκαλεί περισσότερη δυσφορία όσο αυξάνεται η σχετική υγρασία του (Fanger κ.α., 1998α). Συγκεκριµένα, το ποσοστό δυσαρεστηµένων ατόµων (PD) σε σχέση µε τη σχετική υγρασία του δέρµατος (RH) δίνεται από την εξίσωση (Σχέση 3.1): 100 PD= (3.1) (5 6,6 RH ) 1+ e Ο Fanger µελέτησε τη σχέση που συνδέει τη θερµοκρασία του αέρα, τη σχετική του υγρασία και το ποσοστό των δυσαρεστηµένων ατόµων από την αίσθηση του αέρα στην αναπνευστική οδό (Fanger κ.α., 1998β). Παρατήρησε ότι διατηρώντας τη θερµοκρασία του αέρα σταθερή και αυξάνοντας τη σχετική υγρασία, το ποσοστό των δυσαρεστηµένων ατόµων λόγω της δυσφορίας που προκαλεί ο αέρας στην αναπνευστική οδό αυξάνεται. Αν πάλι η σχετική υγρασία παραµένει σταθερή και η θερµοκρασία αυξάνεται, αυξάνεται και το ποσοστό των δυσαρεστηµένων ατόµων. 3 Τα αποδεκτά όρια σχετικής υγρασίας του αέρα είναι λιγότερο σαφή από αυτά της θερµοκρασίας. Το ανώτερο µάλιστα επιτρεπτό επίπεδο της σχετικής υγρασίας 3 Αναλυτικότερα για την επίδραση της σχετικής υγρασίας στη θερµική άνεση βλ. και Αυγελής Α. και Παπαδόπουλος Α., ό.π., σελ

54 3. ΘΕΡΜΙΚΗ ΑΝΕΣΗ βρίσκεται σήµερα στο στάδιο της διερεύνησης. Όπως και στην περίπτωση της θερµοκρασίας του αέρα, τα αποδεκτά όρια της σχετικής υγρασίας για την επίτευξη θερµικής άνεσης εξαρτώνται από ένα συνδυασµό πολλών παραµέτρων. Το όλο πρόβληµα της θερµικής άνεσης, πράγµατι, είναι πολυδιάστατο µε την έννοια ότι υπεισέρχονται εν προκειµένω πολλοί παράγοντες, ανάµεσα στους οποίους ο κρισιµότερος για τον προσδιορισµό της αποδεκτής σχετικής υγρασίας είναι η θερµοκρασία του αέρα. Τα σχετικά πορίσµατα των ερευνών καταγράφονται στα διαγράµµατα θερµικής άνεσης, όπως είναι αυτό της σχετικής υγρασίας σε συνάρτηση µε τη θερµοκρασία ( ιάγραµµα 3.2), τα οποία οριοθετούν το πεδίο θερµικής ευεξίας και προσδιορίζουν το κατάλληλο ζεύγος τιµών θερµοκρασίας και σχετικής υγρασίας. Η σχετική υγρασία, τέλος, συνδέεται στενά µε την ποιότητα του εσωτερικού αέρα, διότι το δέρµα και η αναπνευστική οδός έχουν άµεση σχέση µε τον αέρα και το ποσό των υδρατµών που περιέχει. Κι αυτό οφείλεται αφενός στο γεγονός ότι η ανοσοποιητική ικανότητα του δέρµατος µειώνεται, όταν το δέρµα δεν υγραίνεται επαρκώς, και αφετέρου στο γεγονός ότι η ψύξη των βλεννωδών µεµβρανών της αναπνευστικής οδού διαδραµατίζει κυρίαρχο ρόλο στην αντίληψη του θερµικού περιβάλλοντος και της ποιότητας του αέρα. Ορισµένες από τις επιπτώσεις που απορρέουν από τη σχετική υγρασία είναι η αίσθηση του µη φρέσκου αέρα, η εντονότερη αίσθηση διαφόρων οσµών, η ξηρότητα του δέρµατος που προκαλεί κνησµό, εξανθήµατα και αλλεργικές αντιδράσεις και η δυσφορία από την αύξηση των δυνάµεων συνάφειας µεταξύ του δέρµατος και των ινών των υφασµάτων των ρούχων. Σε ό,τι αφορά εξάλλου την ποιότητα του εσωτερικού αέρα, η σχετική υγρασία είναι ιδιαίτερα κρίσιµη παράµετρος για το λόγο ότι πιθανή συµπύκνωση των υδρατµών του αέρα προκαλεί την εµφάνιση µούχλας και αποτελεί, έτσι, ευνοϊκό περιβάλλον για το σχηµατισµό και την ανάπτυξη µικροοργανισµών, που απειλούν την υγεία των ανθρώπων. Σχετική υγρασία (%) υσάρεστα - Ξηρά Άνετα υσάρεστα - Υγρά Ικανοποιητικά Θερµοκρασία εσωτερικού αέρα ( 0 C) ιάγραµµα 3.2. ιάγραµµα θερµικής άνεσης θερµοκρασίας και σχετικής υγρασίας 3.4. Μοντέλα υπολογισµού της θερµικής άνεσης Η θερµική ισορροπία του σώµατος δεν είναι µία στατική αλλά µία δυναµική κατάσταση, που ορίζεται στο πλαίσιο µιας αλληλεπίδρασης µεταξύ της θερµότητας 54

55 3. ΘΕΡΜΙΚΗ ΑΝΕΣΗ που παράγεται από τον ανθρώπινο µεταβολισµό και της θερµότητας που µεταδίδεται µε µεταφορά, αγωγή, ακτινοβολία και εξάτµιση από ή προς το περιβάλλον. Αποτέλεσµα αυτής της σχέσης είναι το θερµικό ισοζύγιο ανάµεσα στο σώµα και το εξωτερικό περιβάλλον. Ο Fanger (1970) διατύπωσε µια εξίσωση (Σχέση 3.2), δυνάµει της οποίας µπορεί να υπολογισθεί η θερµική άνεση (Fanger, 1982): όπου: H E E E L= K = R C (3.2) d SW re + H: η παραγωγή θερµότητας από το ανθρώπινο σώµα Ε d : οι απώλειες θερµότητας από τη διάχυση των υδρατµών από το δέρµα Ε SW : οι απώλειες θερµότητας από την εξάτµιση του ιδρώτα από την επιφάνεια του δέρµατος E re : η λανθάνουσα απώλεια θερµότητας από την αναπνοή L: η αισθητή απώλεια θερµότητας από την αναπνοή K: η µετάδοση θερµότητας από το δέρµα προς την εξωτερική επιφάνεια ενός ενδεδυµένου σώµατος (αγωγή µέσω των ενδυµάτων) R: οι απώλειες θερµότητας µέσω ακτινοβολίας από την εξωτερική επιφάνεια ενός ενδεδυµένου σώµατος C: οι απώλειες θερµότητας µέσω συναγωγής από την εξωτερική επιφάνεια ενός ενδεδυµένου σώµατος Αν και η εξίσωση της θερµικής άνεσης του Fanger ορίζει µια συνθήκη απαραίτητη για την επίτευξη θερµικής ευεξίας, ωστόσο η εν λόγω εξίσωση µας γνωρίζει µόνον τον τρόπο µε τον οποίο πρέπει να συνδυαστούν οι σχετικές παράµετροι, ώστε να προκύψουν συνθήκες θερµικής ευεξίας στο εσωκλίµα. Ως εκ τούτου, δεν είναι κατάλληλη για την εξακρίβωση της αίσθησης του εκάστοτε θερµικού περιβάλλοντος από τους χρήστες των κτιρίων, όπου οι παράµετροι δεν ικανοποιούν την εξίσωση της θερµικής άνεσης. Για το λόγο αυτό ο Fanger στη βάση µιας πειραµατικής διαδικασίας πρότεινε δύο απλούς δείκτες θερµικών συνθηκών ενός χώρου. Πρόκειται, συγκεκριµένα, για το δείκτη της µέσης προβλεπόµενης τιµής ψηφοφορίας PMV (Predicted Mean Vote) και το δείκτη δυσαρέσκειας των ανθρώπων ή αλλιώς δείκτη PPD (Predicted Percent of Dissatisfied people), που εκφράζουν µαθηµατικές σχέσεις και που επιτρέπουν την εξαγωγή συµπερασµάτων σε ό,τι αφορά την αίσθηση του θερµικού περιβάλλοντος. Ο δείκτης PMV ορίζεται ως η µέση τιµή εκτίµησης της θερµικής άνεσης των ατόµων που βρίσκονται µέσα σε ένα χώρο υπό δεδοµένες συνθήκες. Η µηδενική τιµή στην επταβάθµια κλίµακα του δείκτη PMV είναι εκείνη στην οποία το άτοµο αισθάνεται άνετα στις εκάστοτε θερµικές συνθήκες. Η Σχέση 3.3 επιτρέπει να υπολογισθεί ο δείκτης PMV σύµφωνα µε τα µεγέθη που εισήχθησαν στην εξίσωση θερµικής άνεσης. PMV= (0,303* e 0,036M + 0,028)*[( M W) H E C C res E res ] (3.3) Ο δείκτης PMV και ο δείκτης PPD, δηλαδή το ποσοστό των ατόµων που αισθάνονται θερµικά άνετα σε ένα χώρο σε σχέση µε το συνολικό αριθµό των ατόµων που βρίσκονται στο χώρο αυτό, χρησιµοποιούνται εν προκειµένω ταυτόχρονα. Η Σχέση 3.3 καθορίζει την τιµή του δείκτη PMV, βάσει της οποίας µπορεί να υπολογισθεί, παίρνοντας υπόψη και το διάγραµµα PPD ( ιάγραµµα 3.3), το ποσοστό των δυσαρεστηµένων µε τις θερµικές συνθήκες ατόµων σ ένα συγκεκριµένο χώρο. 55

56 3. ΘΕΡΜΙΚΗ ΑΝΕΣΗ Σύµφωνα µε το διάγραµµα PPD ακόµη και στην περίπτωση που ο δείκτης PMV έχει µηδενική τιµή, οπότε ο άνθρωπος βρίσκεται σε κατάσταση θερµικής άνεσης, θα υπάρχει πάντα ένα ποσοστό 5% ατόµων που θα δηλώνει δυσφορία για τις θερµικές συνθήκες του σχετικού χώρου. Στις περιπτώσεις, επίσης, εκείνες κατά τις οποίες οι τιµές του PMV είναι ακραίες, είναι δηλαδή +3 ή -3, ο δείκτης PPD είναι 99,12%. Όταν, µε άλλα λόγια, υπάρχει πολύ ζέστη ή πολύ κρύο, θα υπάρχει πάντα ένα ποσοστό ατόµων, περίπου 1%, που θα είναι ικανοποιηµένο µε τις θερµικές συνθήκες. Εκείνοι που υιοθετούν τη θεωρία του Fanger εκλαµβάνουν κατά κανόνα τη θερµική κατάσταση σε ένα χώρο ως ικανοποιητική, όταν το ποσοστό των δυσαρεστηµένων ατόµων (PPD) δεν ξεπερνά το 10%. Οι δύο δείκτες συνδέονται µε την ακόλουθη µαθηµατική σχέση (Σχέση 3.4): PPD (0,03353* PMV + 0,2179* PMV ) = * e (3.4) Πολλά είναι τα πρότυπα που χρησιµοποιούν µοντέλα υπολογισµού της θερµικής άνεσης στα οποία εφαρµόζονται η θεωρία του Fanger και οι εξισώσεις των PMV και PPD, όπως είναι για παράδειγµα το αµερικάνικο πρότυπο ASHRAE 55 και το διεθνές πρότυπο ISO Στο σηµείο αυτό πρέπει να επισηµάνουµε ότι η θεωρία του Fanger δεν είναι η µοναδική θεωρία υπολογισµού ή µοντελοποίησης της θερµικής άνεσης. Τελευταία και ύστερα από την κριτική που ασκήθηκε στη θεωρία του Fanger διατυπώθηκαν και άλλα µοντέλα υπολογισµού της θερµικής άνεσης, ανάµεσα στα οποία κυρίαρχο είναι το δυναµικό µοντέλο. 4 2 Μαθηµατικός υπολογισµός του δείκτη PMV Μαθηµατικός ως συνάρτηση υπολογισµός των παραµέτρων: του δείκτη PMV ως συνάρτηση των παραµέτρων: Θερµοκρασία του αέρα Θερµοκρασία του αέρα Μέση θερµοκρασία ακτινοβολίας Μέση θερµοκρασία ακτινοβολίας Υγρασία του αέρα Υγρασία του αέρα Ταχύτητα του αέρα Ταχύτητα του αέρα Τύπος ρουχισµού Τύπος ρουχισµού Είδος δραστηριότητας Είδος δραστηριότητας Πολύ ζέστη +3 Ζέστη +2 Λίγο ζέστη +1 Θερµική ουδετερότητα 0 Λίγο κρύο -1 Κρύο -2 Πολύ κρύο PPD (%) PMV ιάγραµµα 3.3. Ολοκληρωµένο σχήµα υπολογισµού του ποσοστού των δυσαρεστηµένων χρηστών µε το θερµικό περιβάλλον 56

57 3. ΘΕΡΜΙΚΗ ΑΝΕΣΗ 3.5. Το δυναµικό µοντέλο θερµικής άνεσης ύο είναι τα βασικά χαρακτηριστικά των µοντέλων θερµικής άνεσης: α) η στατική τους µορφή και β) η καθολική τους ισχύς. Στατικά είναι τα µοντέλα θερµικής άνεσης, τα οποία, αφενός, εκλαµβάνουν το κτίριο ως ένα σύστηµα, που βρίσκεται σε αλληλεπίδραση µε εξωτερικά και εσωτερικά στοιχεία, και, αφετέρου, προδιαγράφουν ιδανικές συνθήκες θερµικής άνεσης στη βάση ενός µοντέλου ανταλλαγής θερµότητας του σώµατος µε το περιβάλλον, όπου δεν εισάγεται καµία ανάδραση στο σύστηµα. Αλλά η στατική αυτή προσέγγιση δεν ανταποκρίνεται στις πραγµατικές συνθήκες του δυναµικού εσωτερικού περιβάλλοντος των κτιρίων. Τα πρότυπα θερµικής άνεσης ISO 7730:1994 (ISO 7730, 1994) και ASHRAE βασίζονται στο στατικό µοντέλο θερµικής άνεσης, κατά το οποίο ο άνθρωπος εκλαµβάνεται ως παθητικός αποδέκτης θερµικών ερεθισµάτων, ενώ η αλληλεπίδραση µε το περιβάλλον υπαγορεύεται από τους νόµους αποκλειστικά της φυσικής που αφορούν στο φαινόµενο της µετάδοσης θερµότητας. Η διεθνής, ανεξαρτήτως κλίµατος, γεωγραφικού πληθυσµού και τύπου του κτιρίου, εφαρµογή των προτύπων του ASHRAE και του ISO 7730:1994 αποδείχθηκε προβληµατική. Γι αυτό και σήµερα οι ερευνητές διαφωνούν ως προς την καθολική ισχύ των υπαρχόντων προτύπων θερµικής άνεσης. Το βασικό τους επιχείρηµα είναι ότι τα παραπάνω πρότυπα έχουν σχεδιαστεί για κτίρια µε κεντρικά συστήµατα κλιµατισµού, αλλά εφαρµόζονται γενικότερα σε όλους τους τύπους κτιρίων και ανεξάρτητα από τις οποιεσδήποτε κλιµατολογικές συνθήκες και το σχετικό πληθυσµό. Την τελευταία δεκαετία έχει διατυπωθεί η δυναµική θεωρία της θερµικής άνεσης, που βασίζεται σ ένα µοντέλο προσαρµογής, εκκινεί δηλαδή από την αντίληψη ότι οι άνθρωποι έχουν ικανότητες προσαρµογής στις κλιµατολογικές συνθήκες και µάλιστα µηχανισµούς, των οποίων επιλαµβάνεται η ανθρώπινη ψυχολογία, πέρα από τη φυσική ή τη φυσιολογία. Το δυναµικό µοντέλο λοιπόν σε αντιδιαστολή προς τη συµβατική θεωρία της θερµικής άνεσης λαµβάνει υπόψη της και άλλες παραµέτρους που επηρεάζουν τη θερµική αίσθηση, όπως είναι: α) οι δηµογραφικές παράµετροι, δηλαδή το φύλο, η ηλικία, η οικονοµική κατάσταση, το µορφωτικό επίπεδο, β) οι παράµετροι του εξωτερικού και εσωτερικού περιβάλλοντος, δηλαδή το κλίµα, ο σχεδιασµός, η κατασκευή, η λειτουργία και η θέση του κτιρίου και η χρονική περίοδος και γ) οι παράµετροι που αφορούν στους χρήστες, δηλαδή η αλληλεπίδραση των χρηστών µε το περιβάλλον, ο ρουχισµός και η δραστηριότητά τους καθώς επίσης και η σταδιακή προσαρµογή στα δεδοµένα του θερµικού περιβάλλοντός τους. Η σταδιακή µείωση της ανταπόκρισης του οργανισµού στα θερµικά ερεθίσµατα του περιβάλλοντος αποτελεί τη βασική προϋπόθεση προσαρµογής στις θερµικές συνθήκες. Η προϋπόθεση αυτή εµπεριέχει όλες τις ενέργειες στις οποίες προσφεύγουν οι χρήστες ενός χώρου, δυνάµει των οποίων το εσωτερικό κλίµα προσαρµόζεται στις προτιµήσεις τους, καθώς επίσης και όλες τις αντιδράσεις των χρηστών ενός κτιρίου που υπηρετούν µια σταθεροποίηση της θερµικής άνεσης, ώστε να αποφευχθεί ενδεχόµενη δυσφορία. Στη διεθνή βιβλιογραφία παρουσιάζονται τρεις κατηγορίες προσαρµογής: 1. Προσαρµογή που επιτυγχάνεται στη βάση διαφόρων ρυθµίσεων συµπεριφοράς 2. Προσαρµογή που επιτυγχάνεται στη βάση διαφόρων φυσιολογικών διεργασιών 3. Προσαρµογή που επιτυγχάνεται στη βάση ψυχολογικών διεργασιών 57

58 3. ΘΕΡΜΙΚΗ ΑΝΕΣΗ Η βασική ιδέα της θεωρίας της προσαρµογής είναι η ακόλουθη: οι προσδοκίες των χρηστών των κτιρίων αναφορικά µε τη θερµοκρασία και την άνεση υπαγορεύονται από τις µέσες συνθήκες που βιώνουν οι χρήστες στην καθηµερινή τους ζωή µέσα και έξω από το κτίριο, όπως παρουσιάζεται στο ιάγραµµα 3.4. (de Dear κ.α., 1997) 3.6. Οι τάσεις στην επιστήµη της θερµικής άνεσης Όπως αναφέραµε παραπάνω, η κυριότερη σήµερα διαµάχη στην επιστήµη της θερµικής άνεσης στρέφεται γύρω από δύο µοντέλα θερµικής άνεσης, το µοντέλο που βασίζεται στο ισοζύγιο ενέργειας του ανθρώπινου σώµατος και το µοντέλο προσαρµογής, που είναι αποτέλεσµα στατιστικής ανάλυσης. εδοµένων των αδυναµιών που παρουσιάζουν τα υφιστάµενα πρότυπα θερµικής άνεσης, τέσσερις κατευθύνσεις κυριαρχούν στην έρευνα: α) η βελτίωση των υφιστάµενων προτύπων θερµικής άνεσης που έγκειται στη βελτίωση του ισοζυγίου ενέργειας, για παράδειγµα στη βελτίωση του υπολογισµού του µεταβολισµού και του ρουχισµού, β) η προσθήκη του µοντέλου προσαρµογής στα υφιστάµενα πρότυπα για να καλυφθούν οι αδυναµίες τους, στην περίπτωση για παράδειγµα των φυσικά αεριζόµενων κτιρίων, γ) η υιοθέτηση αποκλειστικά και µόνο του µοντέλου προσαρµογής µε στόχο τα αποκαλούµενα πρότυπα αειφορίας (sustainable standards) και τέλος δ) οι εξολοκλήρου νέες προσεγγίσεις επίλυσης του ζητήµατος. Τεχνολογικές και προσωπικές ρυθµίσεις Κλιµατικοί και δηµογραφικοί παράγοντες Προτιµήσεις Θερµική προσδοκία Ικανοποίηση Θερµική επίδραση Θερµική δυσαρέσκεια Θερµική αίσθηση Περιβαλλοντικές ρυθµίσεις Προηγούµενα θερµικά περιβάλλοντα Φυσιολογική θερµορύθµιση Παρόντα θερµικά ψυκτικά φορτία του σώµατος ιάγραµµα 3.4. Το γενικό θερµικό µοντέλο προσαρµογής ως δυναµικό σύστηµα 58

59 3. ΘΕΡΜΙΚΗ ΑΝΕΣΗ Το µοντέλο PMV έχει αποδειχθεί ότι προβλέπει αρκετά καλά τη θερµική αίσθηση των χρηστών των κτιρίων που είναι εξοπλισµένα µε συστήµατα θέρµανσης, ψύξης και κλιµατισµού. (de Dear κ.α., 2002) Ωστόσο, σε θερµά κλίµατα και σε φυσικά αεριζόµενα κτίρια το µοντέλο PMV προβλέπει θερµική αίσθηση θερµότερη από ό,τι πραγµατικά οι χρήστες των κτιρίων αισθάνονται. Σε αυτή την περίπτωση ο Fanger (Fanger κ.α., 2002) προτείνει την επέκταση του µοντέλου PMV θεωρώντας ότι οι προσδοκίες των χρηστών των κτιρίων και ο ρυθµός µεταβολισµού αποτελούν τους κύριους λόγους για τους οποίους το µοντέλο PMV δεν µπορεί να περιγράψει ικανοποιητικά την αίσθηση της θερµικής άνεσης στα φυσικά αεριζόµενα κτίρια σε θερµά κλίµατα. Προτείνεται, λοιπόν, να διορθωθεί, αφενός, ο δείκτης PMV πολλαπλασιαζόµενος µε ένα συντελεστή e -ο οποίος λαµβάνει τιµές από 1 για τα κλιµατιζόµενα κτίρια ως 0,5 για τα φυσικά αεριζόµενα- για να ληφθούν υπόψη οι προσδοκίες των χρηστών των κτιρίων και, αφετέρου, να µειωθεί ο ρυθµός µεταβολισµού κατά 6,7% για κάθε µονάδα της κλίµακας PMV πέρα από το σηµείο της θερµικής ουδετερότητας. Μία τέτοια προσέγγιση στο ζήτηµα της πρόβλεψης της θερµικής άνεσης συνδυάζει το στατικό µοντέλο θερµικής άνεσης και το µοντέλο προσαρµογής. Οι προσπάθειες βελτίωσης του µοντέλου PMV κινούνται κυρίως προς την κατεύθυνση του ακριβέστερου υπολογισµού του ρυθµού µεταβολισµού και της µόνωσης του ρουχισµού, δύο δηλαδή παραµέτρων που εισάγονται στην εξίσωση του ισοζυγίου θερµότητας. Το πρότυπο ISO 8996 προτείνει µεθόδους και παρέχει δεδοµένα για τον υπολογισµό του ρυθµού µεταβολισµού. (ISO 8996, 1990) Ωστόσο, για να αποτιµηθεί µε ακρίβεια η θερµική άνεση, να υπολογιστεί, δηλαδή, επακριβώς ο δείκτης PMV, απαιτούνται, αφενός, µία πιο ακριβής µέτρηση του µεταβολισµού και, αφετέρου, περισσότερα δεδοµένα για δραστηριότητες µε µεταβολισµό χαµηλότερο από 2met. (Havenith κ.α., 2002) Σε ό,τι αφορά τη µόνωση του ρουχισµού, µέχρι σήµερα στον υπολογισµό του δείκτη PMV δεν υπολογίζονταν η επίδραση της κίνησης του σώµατος και της ταχύτητας του αέρα, που φαίνεται να αποτελεί κρίσιµο παράγοντα, ο οποίος θα πρέπει να εισαχθεί στο µοντέλο, ώστε το τελευταίο να παρέχει ακριβή αποτελέσµατα. Ωστόσο, στο νέο πρότυπο ISO 9920 εξετάζεται η επίδραση της κίνησης του σώµατος και της ταχύτητας του αέρα στη θερµική µόνωση των ρούχων. (ISO 9920, 2007) Αποφασιστικό ρόλο παίζει, επίσης, και η αντίσταση εξάτµισης των ρούχων (clothing vapour resistance), η οποία επηρεάζει τις απώλειες θερµότητας από το ανθρώπινο σώµα. Όταν φοράµε ρούχα µε υψηλή αντίσταση εξάτµισης, τότε η άνεσή µας περιορίζεται από το ένδυµα λόγω της υψηλής διαβροχής του δέρµατος (skin wettedness). 4 Η επίδραση, εξάλλου, της µείωσης της αντίστασης εξάτµισης των ρούχων στη θερµική άνεση λόγω της κίνησης του σώµατος και της ταχύτητας του αέρα επιδρά σηµαντικά στα όρια άνεσης λόγω διαβροχής και δεν θα πρέπει να θεωρείται αµελητέα και, ως εκ τούτου, να παραλείπεται. (Kaynakli κ.α, 2005) Ας µην ξεχνάµε ότι ο δείκτης PMV παρουσιάστηκε τη δεκαετία του Έκτοτε, η εξίσωση του θερµικού ισοζυγίου έχει βελτιωθεί, ενώ σήµερα υπάρχουν και δυναµικά µοντέλα υπολογισµού της ανθρώπινης θερµορύθµισης που εκφράζουν ακριβέστερα τη φυσιολογία του σώµατος, όπως είναι η µέση θερµοκρασία του δέρµατος και ο ρυθµός εφίδρωσης. Η πρόβλεψη, επίσης, της αίσθησης άνεσης, σε σχέση µε το σηµείο της θερµικής 4 H διαβροχή του δέρµατος είναι η διαφορά µεταξύ της πραγµατικής απώλειας θερµότητας λόγω εξάτµισης του ιδρώτα και της µέγιστης που µπορεί να επιτευχθεί υπό τις ίδιες περιβαλλοντικές συνθήκες. Η διαβροχή του δέρµατος εξάλλου µπορεί να οριστεί ως η επιφάνεια του σώµατος που είναι καλυµµένη µε ιδρώτα λόγω εφίδρωσης. 59

60 3. ΘΕΡΜΙΚΗ ΑΝΕΣΗ ουδετερότητας που στηρίζεται στην αρχή του θερµικού φορτίου, έχει υποστεί κριτική. Μία πιο κατάλληλη προσέγγιση είναι, ίσως, να προβλέψουµε την απόκλιση από το σηµείο ουδετερότητας χρησιµοποιώντας προβλέψεις της κατάστασης του σώµατος, όπως είναι η θερµοκρασία του δέρµατος και ο ρυθµός εφίδρωσης. (Parsons, 2001) Η προσέγγιση της εξολοκλήρου απόρριψης των υφιστάµενων µοντέλων θερµικής άνεσης και η αντικατάστασή τους µε το µοντέλο προσαρµογής αποτελεί πιο ριζοσπαστική πρόταση. Ξεκινά από το γεγονός ότι ο δείκτης PMV συχνά µας παραπλανά, όταν χρησιµοποιείται για να προβλεφθεί η αίσθηση θερµικής άνεσης οµάδων ανθρώπων σε καθηµερινές συνθήκες των κτιρίων, ιδιαίτερα σε θερµά κλίµατα. Το γεγονός αυτό έχει πρακτικές συνέπειες στη λειτουργία των κτιρίων, διότι παρέχεται ψύξη πέραν της απαιτούµενης. Ο Humphreys (Humphreys κ.α., 2002) εξέτασε τον τρόπο µε τον οποίο η θερµοκρασία, η υγρασία, η κίνηση του αέρα, ο µεταβολισµός και ο ρουχισµός επηρεάζουν τις αποκλίσεις του δείκτη PMV από την πραγµατική αίσθηση του θερµικού περιβάλλοντος (Πίνακας 3.5). Οι πιθανοί λόγοι των αποκλίσεων αυτών είναι, ενδεχοµένως, είτε ένα συστηµατικό λάθος στις µετρήσεις των παραµέτρων που υπεισέρχονται στο δείκτη PMV (το πιθανότερο στη µέτρηση του µεταβολισµού και της µόνωσης του ρουχισµού), είτε ένα λάθος στη δοµή της εξίσωσης (η ρύθµιση της θερµοκρασίας του σώµατος είναι αποτέλεσµα της αγγειοδιαστολής και αγγειοσυστολής, οι οποίες οδηγούν σε µεταβολές της θερµοκρασίας του δέρµατος) είτε η χρήση της εξίσωσης µόνιµης κατάστασης για την πρόβλεψη των αποκρίσεων των ανθρώπων που βρίσκονται, στην πραγµατικότητα, σε δυναµική κατάσταση ισορροπίας. Πίνακας 3.5. Αποκλίσεις του δείκτη PMV από την πραγµατική αίσθηση του θερµικού περιβάλλοντος Παράµετρος Θερµοκρασία Υγρασία Ταχύτητα του αέρα Μεταβολισµός Ρουχισµός Απόκλιση του δείκτη PMV από την πραγµατική αίσθηση του θερµικού περιβάλλοντος Ο δείκτης PMV υπερεκτιµά την αίσθηση της ζέστης για θερµοκρασίες υψηλότερες από 27 0 C. Οι αποκλίσεις είναι σηµαντικότερες σε µεγαλύτερες θερµοκρασίες. Ο δείκτης PMV δεν παρουσιάζει αποκλίσεις, όταν η σχετική υγρασία είναι µικρότερη από 60% περίπου. Αν η υγρασία είναι υψηλότερη, τότε ο δείκτης υπερεκτιµά τη ζέστη του περιβάλλοντος. Ο δείκτης PMV δεν παρουσιάζει αποκλίσεις για χαµηλές ταχύτητες αέρα. Αν η ταχύτητα του αέρα είναι υψηλότερη από 0,2m/s, τότε ο δείκτης υπερεκτιµά τη ζέστη του περιβάλλοντος. Ο δείκτης PMV δεν παρουσιάζει αποκλίσεις για µεταβολισµό µικρότερο από 1,4 met. Για µεταβολισµό µεγαλύτερο από 1,4 met η απόκλιση αυξάνεται, όσο αυξάνεται ο µεταβολισµός. Ο δείκτης PMV δεν παρουσιάζει σηµαντικές αποκλίσεις, όταν ο ρουχισµός είναι 0,3-1,2 clo και υπερεκτιµά τη ζέστη του περιβάλλοντος για ελαφρότερα ή βαρύτερα ρούχα. Οι αποκλίσεις, εξάλλου, του δείκτη PMV από την πραγµατική αίσθηση του θερµικού περιβάλλοντος από τους χρήστες των κτιρίων φαίνεται να σχετίζονται σε µεγάλο βαθµό µε τις επικρατούσες συνθήκες της εξωτερικής θερµοκρασίας. Για το λόγο αυτό ο Nicol χρησιµοποίησε ως δείκτη για την πρόβλεψη της ψήφου άνεσης τη θερµοκρασία του εξωτερικού περιβάλλοντος και, συγκεκριµένα, τη µέση µηνιαία 60

61 3. ΘΕΡΜΙΚΗ ΑΝΕΣΗ θερµοκρασία του εξωτερικού περιβάλλοντος, η οποία αποδείχθηκε η πιο κατάλληλη. (Nicol κ.α., 2002) Μία ακόµη διαφοροποίηση του µοντέλου προσαρµογής από το δείκτη PMV αποτελεί το γεγονός ότι το εύρος των συνθηκών άνεσης, που αισθάνονται οι χρήστες του κτιρίου, είναι µεγαλύτερο από αυτό που υπολογίζεται στην περίπτωση του PMV. Ο λόγος για την ασυµφωνία του δείκτη PMV και των µετρήσεων πεδίου, ίσως, οφείλεται στο φαινόµενο της προσαρµογής των υπό εξέταση ατόµων στις κλιµατικές συνθήκες στις οποίες διεξήχθη η έρευνα πεδίου. Υπ αυτή την έννοια η θερµοκρασία άνεσης είναι το αποτέλεσµα της αλληλεπίδρασης µεταξύ των χρηστών και του κτιρίου ή οποιουδήποτε άλλου περιβάλλοντος στο οποίο αυτοί κατοικούν. Όταν έχουµε περισσότερες ευκαιρίες ή να προσαρµόσουµε τους εαυτούς µας στο περιβάλλον ή το περιβάλλον στις απαιτήσεις µας, τότε έχουµε µικρότερη πιθανότητα να αισθανθούµε δυσφορία. Οι κύριες παράµετροι που εισάγονται στη θεωρία του µοντέλου προσαρµογής είναι το κλίµα, το κτίριο και οι υπηρεσίες που προσφέρει και, τέλος, ο χρόνος. Αξίζει να επισηµάνουµε ότι η τελευταία παράµετρος υποδηλώνει ότι η θερµοκρασία άνεσης δεν είναι σταθερή, αλλά µεταβάλλεται σε σχέση µε το χρόνο. Σε ό,τι αφορά τη σχέση θερµοκρασίας άνεσης και κλίµατος, ο διαχωρισµός των κτιρίων σε κτίρια µε ή χωρίς θέρµανση ή ψύξη φαίνεται ότι αυξάνει την ακρίβεια της παραπάνω σχέσης. Στην περίπτωση των κτιρίων που δεν θερµαίνονται ή ψύχονται, η σχέση είναι σχεδόν γραµµική, ενώ στην αντίθετη περίπτωση η σχέση είναι πιο πολύπλοκη, γεγονός που οφείλεται στο ότι η χρήση συστηµάτων θέρµανσης ή ψύξης αποµονώνει, κατά κάποιον τρόπο, το κτίριο από το εξωτερικό περιβάλλον. Ο de Dear υποστήριξε, αντίθετα, τη διάκριση σε κεντρικά κλιµατιζόµενα κτίρια και φυσικά αεριζόµενα κτίρια βασιζόµενος στην υπόθεση ότι οι χρήστες έχουν διαφορετικές προσδοκίες ανάλογα µε τις υπηρεσίες που προσφέρει το κτίριο. (de Dear κ.α., 1998) Ο Humphreys (Humphreys κ.α., 2002) θεωρεί, εξάλλου, ότι οι προσδοκίες µας παίζουν όντως κάποιο ρόλο στην αλληλεπίδρασή µας µε το εσωκλίµα, αλλά αυτή η αλληλεπίδραση σχετίζεται περισσότερο µε τον προσδιορισµό της θερµοκρασίας που προσδοκούµε σε µία συγκεκριµένη περίσταση. Όπως είναι φανερό, το µοντέλο προσαρµογής που χρησιµοποιεί για την πρόβλεψη της ψήφου άνεσης τη µέση µηνιαία θερµοκρασία του εξωτερικού περιβάλλοντος δεν λαµβάνει υπόψη του µια σειρά από παραµέτρους, όπως είναι η υγρασία, η ταχύτητα του αέρα, ο µεταβολισµός και ο ρουχισµός, παρότι είναι σαφές ότι η θερµική άνεση δεν αποτελεί αποκλειστικά και µόνο συνάρτηση της εξωτερικής θερµοκρασίας. Ωστόσο, µερικές από τις παραπάνω παραµέτρους εισάγονται έµµεσα στην πρόβλεψη της ψήφου άνεσης, διότι η θερµοκρασία του εξωτερικού περιβάλλοντος επηρεάζει τη µόνωση του ρουχισµού, τη θέση του σώµατος και το µεταβολισµό. (Nicol κ.α., 2002) Σε σχέση µε την αλληλεπίδραση των χρηστών του κτιρίου µε το ίδιο το κτίριο σηµαντικό ρόλο παίζουν η δυνατότητα ελέγχου του εσωκλίµατος από τους χρήστες και οι πολιτικές διαχείρισης, όπως είναι ο κώδικας ενδυµασίας. Από τη µία πλευρά, σε κτίρια που παρέχουν δυνατότητα ελέγχου του εσωκλίµατος οι χρήστες φαίνεται να συγχωρούν κάποιες αποκλίσεις των συνθηκών του εσωκλίµατος από αυτές που θεωρούν άνετες. Από την άλλη, η ευκαιρία προσαρµογής (opportunity adaptation), η αλλαγή δηλαδή των συνθηκών του εσωκλίµατος, ώστε οι τελευταίες να εναρµονίζονται µε τις συνθήκες άνεσης ή η µεταβολή της θερµοκρασίας άνεσης, ώστε να εναρµονίζεται µε τις επικρατούσες συνθήκες, διευρύνει το εύρος συνθηκών άνεσης. Έτσι, όταν δεν παρέχονται δυνατότητες ελέγχου, τότε το εύρος της θερµοκρασίας άνεσης περιορίζεται στο ± 2 0 C, ενώ, όταν παρέχονται, το εύρος είναι µεγαλύτερο. 61

62 3. ΘΕΡΜΙΚΗ ΑΝΕΣΗ Όπως αναφέραµε παραπάνω, σε κτίρια που λειτουργούν χωρίς θέρµανση ή ψύξη, η θερµοκρασία άνεσης εξαρτάται από τη θερµοκρασία του εξωτερικού περιβάλλοντος. Οι µελέτες των Humphreys και Nicol κατέληξαν στο συµπέρασµα ότι για την παραπάνω κατηγορία κτιρίων η σχέση µεταξύ της θερµοκρασίας άνεσης και της θερµοκρασίας του εξωτερικού περιβάλλοντος είναι αξιοσηµείωτα σταθερή. (Humphreys κ.α., 2000) Σύµφωνα και µε τις δύο µελέτες, η θερµοκρασία άνεσης υπολογίζεται, κατά προσέγγιση, στη βάση της παρακάτω σχέσης (Σχέση 3.5): Tc = 13,5+ 0, 54T o (3.5) όπου T ο είναι η µέση µηνιαία θερµοκρασία του εξωτερικού περιβάλλοντος. Σε αντίστοιχα αποτελέσµατα οδηγήθηκαν και οι έρευνες στο πλαίσιο ευρωπαϊκού έργου SCATS (Smart Controls and Thermal Comfort), στο οποίο εξετάστηκαν 26 κτίρια γραφείων σε πέντε ευρωπαϊκές χώρες. (McCartney κ.α., 2002) Στην περίπτωση των κτιρίων µε θέρµανση ή ψύξη προτείνεται η χρήση ενός αλγόριθµου προσαρµογής για τον προσδιορισµό της µεταβαλλόµενης θερµοκρασίας άνεσης, ώστε να εισάγεται ο παράγοντας του χρόνου. (Nicol κ.α., 2002) Μία τέτοια λογική υφίσταται και στα υφιστάµενα πρότυπα θερµικής άνεσης, όπως είναι το πρότυπο ASHRAE 55 αλλά και η δική µας τεχνική οδηγία του ΤΕΕ (ΤΟΤΕΕ 2425/86), καθώς οι τιµές της θερµοκρασίας άνεσης διαφοροποιούνται, αν αναφερόµαστε στην περίοδο δροσισµού ή στην περίοδο θέρµανσης. Η µεταβαλλόµενη θερµοκρασία άνεσης, που σηµαίνει ότι το σηµείο ρύθµισης του θερµοστάτη ενός χώρου µεταβάλλεται σε σχέση µε τη θερµοκρασία του εξωτερικού περιβάλλοντος, είναι που χαρακτηρίζει το πρότυπο ως αειφόρο. Κι αυτό συµβαίνει, διότι η µεταβολή του σηµείου ρύθµισης του θερµοστάτη ενός χώρου έχει ως αποτέλεσµα την εξοικονόµηση ενέργειας στα συστήµατα θέρµανσης, ψύξης και κλιµατισµού Τα σηµερινά πρότυπα θερµικής άνεσης Με βάση τα παραπάνω πορίσµατα και τις τάσεις που κυριαρχούν στο πεδίο της επιστήµης της θερµικής άνεσης µπορούµε να πούµε ότι τα πρότυπα θερµικής άνεσης ISO 7730 και ASHRAE 55 βρίσκονται διαρκώς υπό αναθεώρηση. Το νέο αναθεωρηµένο πρότυπο ISO 7730:2005 (ISO 7730, 2005), όπως άλλωστε και το AHRAE (ASHRAE, 2004β), θέτουν ως κριτήρια για ένα αποδεκτό θερµικό εσωκλίµα τις απαιτήσεις για την ολική θερµική δυσφορία (δείκτες PMV-PPD, θερµοκρασία λειτουργίας, ταχύτητα του αέρα, υγρασία) και την τοπική θερµική δυσφορία (ρεύµα αέρα -µέση ταχύτητα, τύρβη, θερµοκρασία-, κατακόρυφη θερµοκρασιακή διαφορά, ασυµµετρία της θερµοκρασίας ακτινοβολίας, θερµοκρασία της επιφάνειας του πατώµατος), όπως καθορίζουν, άλλωστε, και τα προηγούµενα πρότυπα. Η διαφοροποίηση του αναθεωρηµένου ISO 7730:2005 σε σχέση µε το προηγούµενο πρότυπο ISO 7730:1994 συνίσταται στην κατηγοριοποίηση των κτιρίων σε 3 κλάσεις, όπως συµβαίνει και στο CR 1752 (CEN CR 1752, 1998), ώστε να είναι δυνατή η διατύπωση διαφορετικών στόχων για τα επίπεδα θερµικής δυσφορίας µε βάση πιθανά οικονοµικά, τεχνικά, ενεργειακά και περιβαλλοντικά, κριτήρια που τίθενται στις χώρες εφαρµογής του προτύπου. Επίσης, προτείνεται η εκτίµηση των θερµικών συνθηκών του εσωτερικού περιβάλλοντος για ένα ολόκληρο έτος και η διαφοροποίηση των κριτηρίων σε κλιµατιζόµενα και σε φυσικά αεριζόµενα κτίρια. 62

63 3. ΘΕΡΜΙΚΗ ΑΝΕΣΗ Πιο αναλυτικά τα κτίρια χωρίζονται σε 3 κλάσεις A, B και C (Πίνακας 3.6). Για τα κλιµατιζόµενα κτίρια οι τιµές σχεδιασµού της εσωτερικής θερµοκρασίας που προτείνονται είναι αυτές που παρουσιάζονται στον Πίνακα 3.7. Σε ό,τι αφορά τα φυσικά αεριζόµενα κτίρια στο αναθεωρηµένο πρότυπο ISO 7730:2005 εισάγεται η έννοια του φαινοµένου της προσαρµογής και περιγράφεται ο τρόπος µε τον οποίο µπορούν να συνδυαστούν τα αποτελέσµατα του σχετικού µοντέλου στο πρότυπο. Ωστόσο, δεν παρέχει σαφείς οδηγίες για τον τρόπο αντιµετώπισης των διαφορών µεταξύ κλιµατιζόµενων και φυσικά αεριζόµενων κτιρίων. Αναφορικά µε τη σχετική υγρασία στο προηγούµενο πρότυπο ISO 7730:1994 προτείνονταν να κινούνται οι τιµές της εντός του εύρους 30-70%, κυρίως για λόγους ποιότητας εσωτερικού αέρα, ωστόσο στο νέο πρότυπο δεν υπάρχει κατώτερο όριο, ενώ αποτελεί κριτήριο, µόνον όταν υπάρχουν συστήµατα ύγρανσης ή αφύγρανσης. Σε ό,τι αφορά την ταχύτητα του αέρα, το ρεύµα αέρα µπορεί να οδηγήσει τόσο σε δυσφορία όσο και σε βελτίωση της θερµικής άνεσης σε περιπτώσεις όπου το περιβάλλον είναι θερµό. Το µοντέλο περιγράφεται από την παρακάτω σχέση (Σχέση 3.6): 0,62 DR = ((34 t a ) *( v 0,05) ) *(0,37 * v * Tu + 3,14) (3.6) όπου: DR (Draught rate) είναι η κατάταξη του ρεύµατος αέρα ή το ποσοστό των δυσαρεστηµένων ατόµων λόγω του ρεύµατος αέρα t a είναι η θερµοκρασία του αέρα τοπικά ( 0 C) v είναι η µέση ταχύτητα του αέρα τοπικά (m/s) και Τ u είναι η ένταση της τύρβης τοπικά (%) Το πρότυπο περιλαµβάνει και ένα διάγραµµα, για να υπολογιστεί η ταχύτητα του αέρα που απαιτείται, ώστε να αντισταθµιστεί µία αύξηση της θερµοκρασίας. Πίνακας 3.6. Τρεις κατηγορίες θερµικού περιβάλλοντος. Ποσοστό δυσαρεστηµένων ατόµων λόγω ολικής και τοπικής δυσφορίας (ISO 7730, 2005, CEN CR 1752, 1998) Κατηγορία Θερµική κατάσταση ολόκληρου του σώµατος PPD % PMV Ρεύµα αέρα % Τοπική θερµική δυσφορία Κατακόρυφη διαφορά θερµοκρασίας % Θερµό ή ψυχρό πάτωµα % Ασυµµετρία θερµοκρασίας ακτινοβολίας % Α <6-0,2<PMV<+0,2 <15 <3 <10 <5 Β <10-0,5<PMV<+0,5 <20 <5 <10 <5 C <15 0,7<PMV<+0,7 <25 <15 <15 <10 Το πρότυπο ASHRAE βρίσκεται, γενικά, σε συµφωνία µε το πρότυπο ISO 7730 και έτσι στην Eνότητα 5.2 παρουσιάζεται η µεθοδολογία υπολογισµού των αποδεκτών θερµικών συνθηκών, η οποία, ειδικότερα, περιλαµβάνει τη µέθοδο PMV- PPD για τον προσδιορισµό των αποδεκτών θερµοκρασιών λειτουργίας (operative temperature) για την ολική θερµική άνεση (5.2.1), που συνοδεύεται από τις απαιτήσεις για την υγρασία (5.2.2.), την ταχύτητα του αέρα (5.2.3), την τοπική θερµική δυσφορία (5.2.4) και τις χρονικές µεταβολές της θερµοκρασίας (5.2.5). Στην Ενότητα 5.3 µία νέα µέθοδος που βασίζεται στο µοντέλο της προσαρµογής παρουσιάζεται για τα φυσικά αεριζόµενα κτίρια. Μελλοντικές αλλαγές, πιθανόν, να περιλαµβάνουν ένα παράρτηµα στο οποίο θα προτείνονται αποδεκτά επίπεδα για 63

64 3. ΘΕΡΜΙΚΗ ΑΝΕΣΗ τρεις κλάσεις περιβαλλόντων (για παράδειγµα 6%, 10% και 15% δυσαρεστηµένων ατόµων), όπως συµβαίνει και στα περισσότερα διεθνή πρότυπα. (Olesen κ.α., 2004) Αξίζει σε αυτό το σηµείο να σηµειώσουµε ότι το αναθεωρηµένο πρότυπο ISO 7730:2005 βρίσκεται σε απόλυτη συµφωνία µε την οδηγία 2002/91/ΕΚ του Ευρωπαϊκού Κοινοβουλίου και του Συµβουλίου της 16 ης εκεµβρίου 2002 για την ενεργειακή απόδοση των κτιρίων (Energy Performance Directive of Buildings- EPDB). Το αναθεωρηµένο πρότυπο εκπληρώνει τις απαιτήσεις που αναφέρονται στο Άρθρο 4 της οδηγίας Στις απαιτήσεις πρέπει να συνεκτιµώνται οι γενικές απαιτήσεις εσωτερικών κλιµατικών συνθηκών... και παρέχει συµβουλές τόσο για τη βελτίωση της ενεργειακής απόδοσης των υφιστάµενων κτιρίων, όπως αναφέρεται στο άρθρο 6 της οδηγίας...η ενεργειακή απόδοσή τους αναβαθµίζεται, ώστε να πληροί τις ελάχιστες απαιτήσεις... και...ελάχιστες απαιτήσεις ενεργειακής απόδοσης µε βάση τις απαιτήσεις ενεργειακής απόδοσης που θεσπίζονται τόσο για τα κτίρια σύµφωνα µε το Άρθρο 4, όσο και για τους λέβητες (Άρθρο 8) και τα συστήµατα κλιµατισµού (Άρθρο 9). Πίνακας 3.7. Τιµές σχεδιασµού της θερµοκρασίας των εσωτερικών χώρων σε κτίρια µε συστήµατα θέρµανσης και ψύξης Είδος κτιρίου/χώρου Κτίρια κατοικιών: Κατοικίσιµοι χώροι (υπνοδωµάτια, σαλόνι, κουζίνα κτλ.), ~1,2met Κτίρια κατοικιών: άλλοι χώροι (αποθήκη, διάδροµοι κτλ.), ~1,6met Κατηγορία κτιρίου Θερµοκρασία λειτουργίας Περίοδος θέρµανσης 0 C ~1,0clo Περίοδος δροσισµού 0 C ~0,5clo A 21,0 25,5 B 20,0 26,0 C 18,0 27,0 A 18,0 B 16,0 C 14,0 Γραφεία (ξεχωριστά ή µε ελεύθερη A 21,0 25,5 διαρρύθµιση), αίθουσα συνεδρίου, ακροατηρίου, συναυλιών, θεάτρου, διαλέξεων, διδασκαλίας B 20,0 26,0 κτλ., εστιατόριο, καφετέρια, ~1,2met C 19,0 27,0 Παιδικός σταθµός, ~1,4met Πολυκατάστηµα, ~1,2met A 19,0 24,5 B 17,5 25,5 C 16,5 26,0 A 17,5 24,0 B 16,0 25,0 C 15,0 26,0 Στο πλαίσιο που ορίζει η EPDB κινείται και το νέο πρότυπο EN (EN15251, 2006) Άλλωστε, η ενεργειακή κατανάλωση των κτιρίων εξαρτάται σηµαντικά από τα κριτήρια που ορίζονται όσον αφορά στο εσωτερικό περιβάλλον τους. Ως εκ τούτου, η ενεργειακή πιστοποίηση των κτιρίων χωρίς την πιστοποίηση 64

65 3. ΘΕΡΜΙΚΗ ΑΝΕΣΗ των εσωκλιµατικών συνθηκών δεν έχει κανένα νόηµα. Σκοπός του προτύπου EN15251 είναι ο καθορισµός των παραµέτρων και/ή των κριτηρίων για το εσωτερικό περιβάλλον των κτιρίων και του τρόπου µε τον οποίο µπορούν να χρησιµοποιηθούν, ώστε να ικανοποιηθούν οι στόχοι της εν λόγω οδηγίας. Μεταξύ άλλων, λοιπόν, το πρότυπο καθορίζει τις παραµέτρους του εσωτερικού περιβάλλοντος, που επηρεάζουν την ενεργειακή απόδοση των κτιρίων, και τον τρόπο που αυτές εισάγονται στους υπολογισµούς της ενεργειακής απόδοσης, καθώς επίσης και µεθόδους µακροπρόθεσµης αξιολόγησης του εσωτερικού περιβάλλοντος. Το εν λόγω πρότυπο καθορίζει επιπλέον και τον τρόπο µε τον οποίο µπορούν να χρησιµοποιηθούν διαφορετικά κριτήρια του εσωτερικού περιβάλλοντος, χωρίς ωστόσο να απαιτείται η συγκεκριµενοποίησή τους, δεδοµένου ότι αυτή αποτελεί ζήτηµα, του οποίου επιλαµβάνονται οι εθνικοί κανονισµοί. Στο σηµείο αυτό, και σε αντίθεση µε τα πρότυπα ISO 7730:2005 και ASHRAE , πρέπει να υπογραµµίσουµε ότι δεν περιλαµβάνονται κριτήρια που αφορούν στην τοπική θερµική δυσφορία, όπως είναι το ρεύµα αέρα, η ασυµµετρία της θερµοκρασίας ακτινοβολίας, η κατακόρυφη θερµοκρασιακή διαφορά και η θερµοκρασία της επιφάνειας του πατώµατος. Σε αντίθεση, επίσης, προς το πρότυπο ISO 7730:2005 τα κτίρια χωρίζονται ως προς τα κριτήρια σε κατηγορίες και όχι σε κλάσεις, όπως φαίνεται στον Πίνακα 3.8. Οι παράµετροι και τα κριτήρια βασίζονται σε υπάρχοντα πρότυπα και οδηγίες, όπως είναι τα πρότυπα ISO 7730:2005, CR και ASHRAE Στο πρότυπο EN15251 τα κτίρια χωρίζονται σε δύο κατηγορίες, σε εκείνα που διαθέτουν µηχανικά συστήµατα ψύξης-αερισµού και σε εκείνα που δεν διαθέτουν. Στα κτίρια µε µηχανική ψύξη τα κριτήρια στηρίζονται στο πρότυπο ISO 7730 και στη χρήση των δεικτών PPD και PMV, όπως φαίνεται στον Πίνακα 3.9. Με βάση τον τύπο ρουχισµού και τη δραστηριότητα των ατόµων µπορούν να υπολογιστούν οι αντίστοιχες θερµοκρασίες λειτουργίας σε διάφορα είδη χώρων, όπως για παράδειγµα παρουσιάστηκε στον Πίνακα 3.7. Πίνακας 3.8. Πεδίο εφαρµογής των κατηγοριών των κτιρίων Κατηγορία Εξήγηση Προσδοκία υψηλού επιπέδου. Προτείνεται για χώρους που καταλαµβάνονται Ι από πολύ ευαίσθητα και ευπαθή άτοµα. ΙΙ ΙΙΙ IV Προσδοκία κανονικού επιπέδου. Προτείνεται για νέα και ανακαινισµένα κτίρια. Αποδεκτή, µέσου επιπέδου προσδοκία. Προτείνεται για υφιστάµενα κτίρια. Τιµές εκτός των κριτηρίων. Η κατηγορία αυτή είναι αποδεκτή µόνο για ένα περιορισµένο χρονικό διάστηµα ενός έτους. Για τα κτίρια που δεν διαθέτουν µηχανικά συστήµατα ψύξης τα κριτήρια διαφοροποιούνται λόγω των διαφορετικών προσδοκιών των ατόµων και του φαινοµένου της προσαρµογής. Τα κριτήρια, ασφαλώς, δεν αφορούν στη διαστασιολόγηση των µηχανικών συστηµάτων, αφού αυτά δεν υπάρχουν άλλωστε, αλλά στο σχεδιασµό των κτιρίων (προσανατολισµός, ηλιοπροστασία, θερµοµόνωση, φυσικός αερισµός κτλ.), ώστε να αποφεύγεται η υπερθέρµανση των εσωτερικών χώρων. Στο πρότυπο EΝ15251 τα επίπεδα της θερµοκρασίας λειτουργίας συναρτώνται µε τη µέση εβδοµαδιαία τρέχουσα θερµοκρασία του αέρα του εξωτερικού περιβάλλοντος (weekly running average outside air temperature), σε αντίθεση µε το πρότυπο ASHRAE , όπου χρησιµοποιείται η µέση µηνιαία τιµή της θερµοκρασίας του εξωτερικού περιβάλλοντος. Η διαφοροποίηση αυτή 65

66 3. ΘΕΡΜΙΚΗ ΑΝΕΣΗ οφείλεται στο γεγονός ότι οι άνθρωποι, καθώς φαίνεται, καθορίζουν τη συµπεριφορά τους (επιλογή ρουχισµού και προσαρµογή) µε βάση περισσότερο τη θερµοκρασία της χθεσινής και αυριανής ηµέρας παρά µε βάση τη µέση µηνιαία θερµοκρασία. Η θερµοκρασία λειτουργίας της µέσης εβδοµαδιαίας τρέχουσας και της µέσης µηνιαίας τιµής της θερµοκρασίας του εξωτερικού περιβάλλοντος θερµοκρασίας µας δίνουν δύο διαφορετικά διαγράµµατα ( ιάγραµµα 3.5 και 3.6). Γενικά, οι δύο µέθοδοι δεν παρουσιάζουν σηµαντικές διαφορές, εκτός από το γεγονός ότι η µέθοδος µε τη µέση εβδοµαδιαία τρέχουσα θερµοκρασία παρέχει µεγαλύτερες µεταβολές του εκτιµώµενου εύρους θερµοκρασιών. (Olesen, 2007) Πίνακας 3.9. Παραδείγµατα προτεινόµενων κατηγοριών για το σχεδιασµό κτιρίων µε µηχανικά συστήµατα θέρµανσης και ψύξης. Κατηγορία Θερµική κατάσταση ολόκληρου του σώµατος PPD (%) PMV Ι <6-0,2<PMV<+0,2 ΙΙ <10-0,5<PMV<+0,5 ΙΙΙ <15-0,7<PMV<+0,7 IV >15 PMV<-0,7 ή +0,7<PMV Θερµοκρασία λειτουργίας ( 0 C) Κατ. Ι: Tmax, 90% αποδοχή Κατ. IΙ: Tmax, 80% αποδοχή Κατ. IIΙ: Tmax, 65% αποδοχή Κατ. Ι: Tmin, 90% αποδοχή Κατ. IΙ: Tmin, 80% αποδοχή Κατ. IIΙ: Tmin, 65% αποδοχή Μέση εβδοµαδιαία τρέχουσα θερµ. εξ. περιβάλλοντος ( 0 C) ιάγραµµα 3.5. Τιµές σχεδιασµού της θερµοκρασίας λειτουργίας για κτίρια χωρίς µηχανικά συστήµατα ψύξης συναρτήσει της µέσης εβδοµαδιαίας τρέχουσας θερµοκρασίας του εξωτερικού περιβάλλοντος. Το διάγραµµα έχει επιβεβαιωθεί µόνο για κτίρια γραφείων µε ανοιγόµενα παράθυρα υπό τον έλεγχο των χρηστών. (Olesen, 2007) 66

67 3. ΘΕΡΜΙΚΗ ΑΝΕΣΗ Μέγιστη & ελάχιστη θερµoκρασία λειτουργίας ( 0 C). Τιµές σχεδιασµού Κλάση A: Τmax, 90% αποδοχή Κλάση A: Τmin, 90% αποδοχή Κλάση B: Tmax, 80% αποδοχή Κλάση B: Tmin, 80% αποδοχή Κλάση C: Tmax, 65% αποδοχή Κλάση C: Tmin, 65% αποδοχή Μέση µηνιαία θερµοκρασία εξ. περιβάλλοντος ( 0 C) ιάγραµµα 3.6. Τιµές σχεδιασµού της θερµοκρασίας λειτουργίας για κτίρια χωρίς µηχανικά συστήµατα ψύξης συναρτήσει της µέσης µηνιαίας θερµοκρασίας του εξ. περιβάλλοντος. Με εξαίρεση τα ειδικά κτίρια, όπως είναι τα µουσεία, στα άλλα κτίρια -σε ό,τι αφορά την υγρασία- δεν απαιτείται η λειτουργία συστηµάτων ύγρανσης και αφύγρανσης. Αν, ωστόσο, υπάρχουν συστήµατα ύγρανσης και αφύγρανσης, τότε οι τιµές σχεδιασµού για αφύγρανση είναι 50, 60 και 70% και για ύγρανση 40, 30 και 20% στις κατηγορίες Ι, ΙΙ και ΙΙΙ αντίστοιχα. Στο πρότυπο EN15251 καθορίζονται και κριτήρια για την ποιότητα του εσωτερικού αέρα, το θόρυβο και το φωτισµό. Οι παράµετροι του εσωτερικού περιβάλλοντος, που απαιτούνται για τον υπολογισµό της ενεργειακής απόδοσης των κτιρίων, καθορίζονται µε βάση τους ως άνω ενεργειακούς υπολογισµούς, δηλαδή εποχικά, µηνιαία ή ωριαία. Για τους εποχικούς ή µηνιαίους υπολογισµούς µπορούν να χρησιµοποιηθούν οι ίδιες τιµές θερµοκρασίας µε αυτές που χρησιµοποιήθηκαν για το σχεδιασµό/διαστασιολόγηση των συστηµάτων θέρµανσης και ψύξης (Πίνακας 3.7). Σε περίπτωση που οι ενεργειακοί υπολογισµοί γίνονται σε ωριαία βάση µε τη χρήση δυναµικών προσοµοιωτικών προγραµµάτων, τότε οι προτεινόµενες τιµές του αποδεκτού εύρους της θερµοκρασίας για τη θέρµανση και την ψύξη υπολογίζονται στη βάση του δείκτη PMV (Πίνακας 3.9). Ο Πίνακας 3.10 αποτελεί ένα παράδειγµα του προτεινόµενου εύρους θερµοκρασιών για διάφορα είδη χώρων. (Olesen, 2007) Σε ό,τι αφορά τα κτίρια χωρίς µηχανικά συστήµατα ψύξης δεν µπορεί, προφανώς, να υπολογιστεί η κατανάλωση ενέργειας που απαιτείται για την ψύξη. Ωστόσο, µπορεί να προσδιοριστεί η ενέργεια που θα απαιτούνταν για να καλυφθούν οι ψυκτικές ανάγκες ή να χρησιµοποιηθούν τα άνω όρια του ιαγράµµατος 3.5, ώστε να υπολογιστεί η συχνότητα και ο βαθµός υπέρβασης των εν λόγω ορίων. Αντίστοιχα, το πρότυπο καθορίζει τιµές για το ρυθµό αερισµού και τα επίπεδα CO 2 στους εσωτερικούς χώρους, όπως αναφέραµε στο δεύτερο κεφάλαιο. 67

68 3. ΘΕΡΜΙΚΗ ΑΝΕΣΗ Στο πρότυπο EN15251 προτείνεται, επίσης, η µακροπρόθεσµη εκτίµηση των εσωκλιµατικών συνθηκών των κτιρίων. Προτείνονται, συγκεκριµένα, τρεις τρόποι υπολογισµού µε βάση το ποσοστό του χρόνου που οι τιµές βρίσκονται εκτός του αποδεκτού εύρους τιµών, µε βάση τις βαθµοηµέρες και µε βάση το δείκτη PPD ωριαία σταθµισµένο (PPD-weighted hours). Επίσης, στο πρότυπο αναγνωρίζεται ότι καθώς τα θερµικά και ψυκτικά φορτία µεταβάλλονται µε το χρόνο, η κάλυψη των αναγκών καθ όλη τη διάρκεια του χρόνου οδηγεί σε υπερδιαστασιολόγηση των µηχανικών συστηµάτων θέρµανσης και ψύξης. Γι αυτόν το λόγο προτείνεται για µικρά χρονικά διαστήµατα (3-5% των ωρών εργασίας ή των συνολικών ωρών της εβδοµάδας, του µήνα ή του χρόνου) να επιτρέπεται οι στιγµιαίες µεταβολές των τιµών, που υπολογίζονται ή µετρούνται, να βρίσκονται εκτός του εύρους σχεδιασµού. Τέλος, για τη συνολική εκτίµηση του εσωτερικού περιβάλλοντος, όλων δηλαδή των παραµέτρων, προτείνονται τρεις τρόποι υπολογισµού: µε βάση τα κριτήρια σχεδιασµού, την κατανοµή των θερµοκρασιών και των ρυθµών αερισµού στις 4 κατηγορίες κτιρίων και, τέλος, µε την υποκειµενική εκτίµησή τους από τους χρήστες των κτιρίων. Πίνακας Εύρος θερµοκρασιών για τον υπολογισµό της θερµικής και ψυκτικής ενέργειας σε τρεις κατηγορίες εσωτερικού περιβάλλοντος Είδος κτιρίου/χώρου Κτίρια κατοικιών: κατοικήσιµοι χώροι (υπνοδωµάτια, σαλόνι κτλ.) Κτίρια κατοικιών, άλλοι χώροι (κουζίνα, αποθήκη κτλ.) Κατηγορία κτιρίου Εύρος θερµοκρασίας Περίοδος θέρµανσης ( 0 C) ~1,0clo Περίοδος δροσισµού ( 0 C) ~0,5clo A 21,0-25,0 23,5-25,5 Β 20,0-25,0 23,0-26,0 C 18,0-25,0 22,0-27,0 A 18,0-25,0 Β 16,0-25,0 C 14,0-25,0 Γραφεία και άλλοι χώροι µε παρόµοιες A 21,0 23,0 23,5 25,5 δραστηριότητες (αίθουσες συνεδριάσεων, συναυλιών, θεάτρου, διδασκαλίας κτλ., Β 20,0 24,0 23,0 26,0 καφετέριες, εστιατόρια) C 19,0 25,0 22,0 27,0 Παιδικοί σταθµοί Πολυκαταστήµατα A 19,0-21,0 22,5-24,5 Β 17,5-22,5 21,5-25,5 C 16,5-23,5 21,0-26,0 A 17,5-20,5 22,0-24,0 Β 16,0-22,0 21,0-25,0 C 15,0-23,0 20,0-26,0 68

69 3. ΘΕΡΜΙΚΗ ΑΝΕΣΗ 3.8. Η ισχύουσα οδηγία θερµικής άνεσης στην Ελλάδα Με βάση τη θεωρία της θερµικής άνεσης πολλοί οργανισµοί έχουν εκδώσει οδηγίες και κανονισµούς για τα επιτρεπτά επίπεδα των τιµών θερµοκρασίας και σχετικής υγρασίας. Στη χώρα µας το Τεχνικό Επιµελητήριο Ελλάδας (ΤΕΕ), όπως αναφέραµε και παραπάνω, µε την τεχνική οδηγία 2425/86 προτείνει ως συνιστώµενες συνθήκες σχεδιασµού για κλιµατιζόµενους χώρους τις τιµές που παρουσιάζονται στον Πίνακα Οι συνιστώµενες συνθήκες σχεδιασµού για κλιµατιζόµενους χώρους χωρίζονται σε δύο κατηγορίες και υπαγορεύονται από την εκάστοτε χρονική περίοδο, περίοδο δηλαδή θέρµανσης ή δροσισµού. Στόχος της οδηγίας είναι ο καθορισµός των εσωτερικών συνθηκών σχεδιασµού, βάσει των οποίων υπολογίζονται τα θερµικά και ψυκτικά φορτία των κτιρίων, έτσι ώστε να επιτυγχάνονται συνθήκες ευεξίας. Στην οδηγία, δηλαδή στην ΤΟΤΕΕ 2423/86, προτείνονται αναφορικά µε τη θερµική άνεση ενδεικνυόµενες τιµές για τον αερισµό χώρων (βλ. σχετικά Κεφάλαιο 2), για την ταχύτητα του αέρα (Πίνακας 3.12) και τη στάθµη του θορύβου. Πίνακας Συνιστώµενες συνθήκες σχεδιασµού για κλιµατιζόµενους χώρους σύµφωνα µε την τεχνική οδηγία 2425/86 του ΤΕΕ ΣΥΝΙΣΤΩΜΕΝΕΣ ΣΥΝΘΗΚΕΣ ΣΧΕ ΙΑΣΜΟΥ ΓΙΑ ΚΛΙΜΑΤΙΖΟΜΕΝΟΥΣ ΧΩΡΟΥΣ ΤΟ ΧΕΙΜΩΝΑ (ΤΟΤΕΕ 2425/86) ΚΑΤΗΓΟΡΙΑ ΧΩΡΟΥ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ ΥΓΡΑΣΙΑ Κατοικίες Κτίρια γραφείων Βιβλιοθήκες - Μουσεία Νοσοκοµεία Εστιατόρια και Κέντρα διασκέδασης ΣΥΝΙΣΤΩΜΕΝΕΣ ΣΥΝΘΗΚΕΣ ΣΧΕ ΙΑΣΜΟΥ ΓΙΑ ΚΛΙΜΑΤΙΖΟΜΕΝΟΥΣ ΧΩΡΟΥΣ ΤΟ ΚΑΛΟΚΑΙΡΙ (ΤΟΤΕΕ 2425/86) ΚΑΤΗΓΟΡΙΑ ΧΩΡΟΥ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ ΥΓΡΑΣΙΑ Κατοικίες Κτίρια γραφείων Βιβλιοθήκες - Μουσεία Εστιατόρια και Κέντρα διασκέδασης Εκπαιδευτικά κτίρια Αίθουσες Νοσοκοµεία Χειρουργεία Αναρρωτήρια

70 3. ΘΕΡΜΙΚΗ ΑΝΕΣΗ Πίνακας Ενδεικνυόµενες τιµές για την ταχύτητα του αέρα σε κλειστούς χώρους ΕΝ ΕΙΚΝΥΟΜΕΝΕΣ ΤΑΧΥΤΗΤΕΣ ΤΟΥ ΑΕΡΑ ΣΕ ΚΛΕΙΣΤΟΥΣ ΧΩΡΟΥΣ* (ΤΟΤΕΕ 2423/86) ΤΑΧΥΤΗΤΑ ΑΕΡΑ (m/s) ΕΠΙ ΡΑΣΗ 0 0,08 Παράπονα για έλλειψη κίνησης του αέρα 0,125 Ιδανική κατάσταση ΣΥΝΙΣΤΩΜΕΝΗ ΧΡΗΣΗ 0,125 0,25 0,325 0,375 0,375 1,5 Πολύ ικανοποιητική κατάσταση, αλλά η ταχύτητα των 0,25m/s πλησιάζει τη µέγιστη Όχι ικανοποιητική για χώρους γραφείων. Ο αέρας παρασύρει ελαφριά χαρτιά από τα γραφεία Μέγιστη επιτρεπόµενη ταχύτητα για άτοµα που κινούνται Εµπορικά καταστήµατα Μόνο σε βιοµηχανικές εφαρµογές * Οι παραπάνω ταχύτητες αναφέρονται στη ζώνη διαµονής ατόµων κάθε χώρου (από το δάπεδο µέχρι 2 m ύψος περίπου) 3.9. Σύνοψη Εν κατακλείδι, υπάρχει ένας σηµαντικός αριθµός φυσικών παραγόντων που επιδρά στη θερµική άνεση, αλλά και στην ποιότητα του αέρα στο εσωτερικό των κτιρίων. Οι παράγοντες αυτοί, συχνά, δεν είναι ανεξάρτητοι µεταξύ τους, αλλά αλληλεπιδρούν στη δηµιουργία του εσωτερικού περιβάλλοντος µέσα στα κτίρια. Ως εκ τούτου, ο ορθός σχεδιασµός των κτιρίων οφείλει να λαµβάνει υπόψη του όλες τις παραµέτρους που διαµορφώνουν το εσωτερικό περιβάλλον καθώς και τη διασύνδεσή τους, ώστε να επιτυγχάνεται ικανοποιητική θερµική άνεση και ποιότητα αέρα µέσα στους χώρους. Ο διαχωρισµός της ποιότητας του εσωτερικού περιβάλλοντος σε κατηγορίες επιτρέπει τις εθνικές διαφοροποιήσεις στις απαιτήσεις όπως και το σχεδιασµό των κτιρίων για διαφορετικά επίπεδα ποιότητας. Επίσης, βοηθάει στον καλύτερο διάλογο µεταξύ αγοραστή ή ιδιοκτήτη και σχεδιαστή µε στόχο το βέλτιστο, κατά περίπτωση, σχεδιασµό των κτιρίων. Τα σηµερινά πρότυπα θερµικής άνεσης, ποιότητας εσωτερικού αέρα και ενεργειακής απόδοσης κινούνται σε αυτήν τη λογική. 70

71 ΤΕΤΑΡΤΟ ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΚΑΙ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ 4.1. Η κατανάλωση ενέργειας στα κτίρια: διαπιστώσεις και προοπτικές Τα κτίρια συνδέονται άµεσα µε το ρυθµό κατανάλωσης ενέργειας σε παγκόσµια κλίµακα. Η ανάπτυξη του αστικού περιβάλλοντος, µέσω της επέκτασης των ορίων του και της αύξησης του πληθυσµού των πόλεων, η οποία τροφοδοτείται από τη βιοµηχανοποίηση και την αστικοποίηση, έχει πολλαπλασιάσει σηµαντικά τον αριθµό των αστικών κτιρίων µε αισθητά αποτελέσµατα στην κατανάλωση ενέργειας. Σύµφωνα µε τα Ηνωµένα Έθνη ο αστικός πληθυσµός, που το 1950 ανερχόταν σε 730 εκατοµµύρια περίπου (δηλαδή το 29% του συνολικού πληθυσµού της γης), θα φθάσει το 2030 σε περίπου 4,9 δισεκατοµµύρια (που αντιστοιχεί στο 59,9% του συνολικού). (United Nations, 2008) Μία πρόσφατη µελέτη δείχνει ότι η αύξηση κατά 1% του αστικού πληθυσµού οδηγεί σε αύξηση της κατανάλωσης κατά 2,2%, δηλαδή ο ρυθµός µεταβολής της κατανάλωσης ενέργειας είναι διπλάσιος από εκείνον της µεταβολής της αύξησης του αστικού πληθυσµού. (TAREB, 2004) Οι αδυναµίες στο σχεδιασµό και την ανάπτυξη των πόλεων, οι οποίες έχουν ως αποτέλεσµα την υποβάθµιση του αστικού περιβάλλοντος, επιδρούν ιδιαιτέρως αρνητικά στην ενεργειακή απόδοση των κτιρίων. Ο βασικότερος, ίσως, λόγος για την αύξηση της κατανάλωσης ενέργειας στα κτίρια πρέπει να αναζητηθεί, όχι µόνο στην άνοδο του βιοτικού επιπέδου, στην οικονοµική ευµάρεια, στην τεχνολογική ανάπτυξη και στο κλίµα, αλλά και στο αστικό µικροκλίµα και, συγκεκριµένα, στο φαινόµενο της αστικής θερµικής νησίδας, δηλαδή στην αυξηµένη θερµοκρασία στο πυκνοδοµηµένο αστικό περιβάλλον σε σύγκριση µε αυτήν των περιαστικών ή αγροτικών περιοχών. Η αυξηµένη θερµοκρασία του µικροκλίµατος έχει ως αποτέλεσµα το ψυκτικό φορτίο των κτιρίων να είναι υψηλότερο και ταυτόχρονα ο συντελεστής απόδοσης των κλιµατιστικών συσκευών να είναι χαµηλότερος ως και 25%. (Santamouris κ.α., 2001) Κατά την περίοδο το συνολικό ακαθάριστο προϊόν στην ΕΕ των 25 κρατών µελών (ΕΕ-25) αυξήθηκε κατά 2,1% και η συνολική κατανάλωση τελικής ενέργειας κατά 0,8%, δηλαδή η ένταση της καταναλωσης τελικής ενέργειας µειώθηκε, αν και το 2003 παρουσίασε µία αύξηση της τάξης του 1,5% σε σχέση µε το Η τελική κατανάλωση ενέργειας στην ΕΕ-25 ανήλθε από 1.007,2 εκατ. τόνους ισοδύναµου πετρελαίου (ΤΙΠ) το 1994 σε εκατ. ΤΙΠ το Οι αντίστοιχοι αριθµοί για την ΕΕ-15 είναι 1.013,9 εκατ. ΤΙΠ και 877,1 εκατ. ΤΙΠ. Σε ό,τι αφορά την Ελλάδα η κατανάλωση τελικής ενέργειας παρουσίασε µία µέση ετήσια αύξηση κατά 2,8%, αυξήθηκε δηλαδή κατά 15,3 εκατ. ΤΙΠ σε 202,2 εκατ. ΤΙΠ. Στην ΕΕ-25 ο βιοµηχανικός τοµέας, οι µεταφορές και ο οικιστικός τοµέας καταλαµβάνουν το σηµαντικότερο µερίδιο στην κατανάλωση τελικής ενέργειας που φθάνει το 80%, όπως φαίνεται στο Σχήµα 4.1. Συγκεκριµένα, ο οικιστικός τοµέας, συµπεριλαµβανοµένων των εµπορικών και δηµόσιων κτιρίων, ανήλθε το 2004 σε ΤΙΠ, (δηλαδή ποσότητα ενέργειας που αντιστοιχεί στο 40% περίπου της συνολικής καταναλισκόµενης ενέργειας) από το οποίο το 64% αφορά µόνο στις κατοικίες. Στην Ελλάδα έχουµε αντίστοιχα ΤΙΠ και 65%. Η κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας στην ΕΕ-25 ανήλθε το 2004 σε 2.651,7 GWh και στην Ελλάδα το ίδιο χρονικό διάστηµα σε 49,7 GWh. Οι βασικότεροι τοµείς κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας είναι ο βιοµηχανικός (41,1%), ο οικιστικός (28,1%) και αυτός των υπηρεσιών (25,8%). (European Communities, 2007) Τα στοιχεία αυτά

72 4. ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΚΑΙ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ µεταβάλλονται σηµαντικά, αν εξετάσουµε το ενεργειακό ισοζύγιο των αστικών περιοχών στην Ευρώπη. Στην περίπτωση αυτή η κατανάλωση ενέργειας κυµαίνεται στον οικιστικό τοµέα από 48% στην Κοπεγχάγη ως 28% στο Ανόβερο και στον εµπορικό τοµέα κυµαίνεται µεταξύ 20% και 30%, δηλαδή το ενεργειακό ισοζύγιο επιβαρύνεται περισσότερο από τον κτιριακό τοµέα. (Santamouris, 2001) Η ενέργεια στα κτίρια χρησιµοποιείται, κυρίως, για τη θέρµανση και ψύξη των χώρων, την παραγωγή θερµού νερού, το µαγείρεµα, το φωτισµό και για τη χρήση διάφορων ηλεκτρικών συσκευών. Η κατανοµή της κατανάλωσης ενέργειας στον οικιακό και εµπορικό τοµέα παρουσιάζεται στο Σχήµα 4.2 που ακολουθεί. Σύµφωνα µε τα στοιχεία αυτά το µεγαλύτερο ποσοστό κατανάλωσης ενέργειας στα κτίρια χρησιµοποιείται για τη θέρµανση των κτιρίων. Γι αυτόν το λόγο και το πρώτο µέληµα των µηχανικών την περίοδο ήταν η βελτίωση του κελύφους των κτιρίων µε την εφαρµογή, κυρίως, αποτελεσµατικής θερµοµόνωσης. Πράγµατι, την περίοδο εκείνη η κατανάλωση θερµαντικής ενέργειας µειώθηκε αισθητά. Αντίθετη, ωστόσο, τάση παρατηρείται στην κατανάλωση ενέργειας για την κάλυψη των ψυκτικών φορτίων όχι µόνο στη Νότια Ευρώπη αλλά, όπως πρόσφατα διαπιστώθηκε, και στις χώρες της Κεντρικής και Βόρειας Ευρώπης. Η κατανάλωση ενέργειας για την ψύξη των χώρων παρουσιάζει µία µεγάλη αύξηση, που ανέρχεται σε 14,6% ανά έτος την περίοδο , αποτέλεσµα των αυξηµένων απαιτήσεων θερµικής άνεσης και της µείωσης της τιµής των κλιµατιστικών συσκευών. (Balaras κ.α., 2005) Η µέση ετήσια κατανάλωση ενέργειας στα κτίρια κατοικιών κυµαίνεται µεταξύ 150 και 230 kwh/m 2. Στην ανατολική και κεντρική Ευρώπη η κατανάλωση ενέργειας για τη θέρµανση χώρων κυµαίνεται µεταξύ 200 και 400 kwh/m 2, κατανάλωση που σε σχέση µε αυτή στη δυτική Ευρώπη είναι δύο ή και τρεις φορές µεγαλύτερη. Στη νότια Ευρώπη η µέση ετήσια κατανάλωση θερµαντικής ενέργειας ανέρχεται σε kwh/m 2 σε ένα καλά θερµοµονωµένο κτίριο. Στην Ελλάδα η µέση ετήσια κατανάλωση θερµαντικής ενέργειας είναι ίση µε 140 kwh/m 2 στα σπίτια και 96 kwh/m 2 στα διαµερίσµατα που κατασκευάστηκαν πριν το 1980 και, αντίστοιχα, kwh/m 2 και kwh/m 2 σήµερα. (Balaras κ.α, 2005) Αν υιοθετηθούν τα µέτρα που προβλέπονται από την οδηγία του Ευρωπαϊκού Κοινοβουλίου για την ενεργειακή απόδοση των κτιρίων (EU, 2002), εκτιµάται ότι τα νέα κτίρια θα επιφέρουν εξοικονόµηση πρωτογενούς κατανάλωσης ενέργειας της τάξης των 9 εκτ. ΤΙΠ ως το έτος (Balaras κ.α, 2005) Ή, διαφορετικά, εκτιµάται ότι τα διαµερίσµατα θα καταναλώνουν 60% λιγότερη ενέργεια σε σύγκριση µε αυτά που κατασκευάστηκαν πριν το Αν εφαρµοστούν πιο αυστηρές προδιαγραφές λόγω µελλοντικών αναθεωρήσεων στα εθνικά πρότυπα, υπολογίζεται ότι µπορεί να επιτευχθεί επιπρόσθετη εξοικονόµηση ενέργειας κατά 20% µε 30%. (World Energy Council, 2008) Ωστόσο, τα σενάρια αυτά θα πρέπει, µάλλον, να χαρακτηριστούν ιδιαίτερα αισιόδοξα, καθώς η πραγµατικότητα είναι πολύ διαφορετική. Για παράδειγµα, ένα κτίριο γραφείων στην Ελλάδα, που κατανάλωνε περίπου 200 kwh/m 2 το 1995, θα κατανάλωνε, αν δεν λαµβάνονταν µέτρα εξοικονόµησης ενέργειας, 270 kwh/m 2 το 2010, κυρίως λόγω των αυξηµένων ενεργειακών αναγκών για την ψύξη των χώρων και για τη χρήση εξοπλισµού γραφείων. (Papadopoulos κ.α., 1997) Οι προβλέψεις αυτές επαληθεύονται από νεότερες έρευνες. (Παπαδόπουλος, 2006) Άλλωστε, αν και η οδηγία του Ευρωπαϊκού Συµβουλίου για την ενεργειακή απόδοση των κτιρίων έχει πλέον ενσωµατωθεί στην ελληνική νοµοθεσία, εντούτοις τα όρια της ενεργειακής 72

73 4. ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΚΑΙ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ κατανάλωσης θα διαµορφωθούν αργότερα µε την έκδοση σχετικού Προεδρικού ιατάγµατος. Σχήµα 4.1. Κατανοµή της κατανάλωσης τελικής και ηλεκτρικής ενέργειας στην ΕΕ- 25 και της τελικής ενέργειας στην Ελλάδα Σχήµα 4.2. Κατανοµή της κατανάλωσης τελικής ενέργειας στον οικιακό και εµπορικό τοµέα στην Ευρωπαϊκή Ένωση Εν κατακλείδι, το δυναµικό βελτίωσης στον οικιστικό τοµέα στην ΕΕ-25 παραµένει µελλοντικά σηµαντικό, ωστόσο προβλέπεται ότι ο ρυθµός αύξησης της κατανάλωσης ενέργειας θα συνεχίσει να µεγαλώνει, ενώ θα αρχίσει να παρουσιάζει κάµψη µέχρι το 2030, καθώς από 1% ετησίως την περίοδο θα µειωθεί σε 0,6% το και σε 0,3% το Τα επόµενα 30 χρόνια η κατανάλωση ενέργειας για την κάλυψη των αναγκών θέρµανσης χώρων αναµένεται να αυξηθεί σε µικρό βαθµό, ενώ η κατανάλωση ενέργειας από τις ηλεκτρικές συσκευές και τον κλιµατισµό προβλέπεται να αυξηθεί σηµαντικά. (European Commission, 2004) Η βελτίωση της ενεργειακής συµπεριφοράς των κτιρίων είτε αυτή αφορά στην κατασκευή των κτιρίων είτε σε πιο αποδοτικές ενεργειακά συσκευές είναι µεν 73

74 4. ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΚΑΙ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ αισθητή ως απόρροια των πιο αυστηρών προδιαγραφών που ισχύουν σήµερα, ωστόσο τα αποτέλεσµα αυτής της βελτίωσης θα φανούν µακροπρόθεσµα, διότι απαιτείται αρκετός χρόνος για να µεταβληθεί το υπάρχον κτιριακό απόθεµα Η σχέση κατανάλωσης ενέργειας και ποιότητας εσωτερικού αέρα Οι θερµικές και ψυκτικές απώλειες σε ένα κτίριο εξαρτώνται, γενικότερα, από τη θερµική αγωγιµότητα του κελύφους του κτιρίου και από τον αερισµό. Στα σύγχρονα και µετασκευασµένα κτίρια η σηµαντικότερη συνιστώσα σε σχέση µε την κατανάλωση ενέργειας στα κτίρια είναι ο αερισµός. (Awbi, 2003) Αυτό συµβαίνει, διότι από τις αρχές της δεκαετίας του 1970 κατασκευάστηκαν στη Βόρεια και Κεντρική Ευρώπη τα πρώτα κτίρια µε σύγχρονη θερµοµόνωση ως ένα αποτελεσµατικό µέτρο µείωσης της κατανάλωσης ενέργειας, που εντάσσονταν στη γενικότερη στρατηγική της Ένωσης για την εξοικονόµηση ενέργειας, µε σκοπό να καταστεί η τελευταία όσο το δυνατόν πιο ανεξάρτητη από την εισαγωγή πετρελαίου. Από τότε, λοιπόν, το στρώµα της θερµοµόνωσης στα σύγχρονα κτίρια αυξάνεται διαρκώς σε πάχος, όπως παρουσιάζεται στο ιάγραµµα 4.1. (ECOFYS, 2002) Ως εκ τούτου, ο αερισµός είναι ο πιο σηµαντικός παράγοντας παρέµβασης στα κτίρια και στοχεύει στην ελαχιστοποίηση της κατανάλωσης ενέργειας, καθώς τα σύγχρονα κτίρια διαθέτουν αποτελεσµατική θερµοµονωτική προστασία. Παρόλα αυτά οι απαιτήσεις ποιότητας εσωτερικού αέρα θέτουν ένα ελάχιστο όριο στο ρυθµό αερισµού, όπως είδαµε στο Κεφάλαιο Η επίδραση της ποιότητας του αέρα του εξωτερικού περιβάλλοντος στην ποιότητα του εσωτερικού αέρα Η ποιότητα του εσωτερικού αέρα εξαρτάται από πολλούς σύνθετους παράγοντες, καθώς οι συνθήκες του εσωτερικού περιβάλλοντος καθορίζονται από την αλληλεπίδραση του κτιρίου µε το τοπικό κλίµα, µε την τοποθεσία, µε όλα τα ηλεκτροµηχανολογικά συστήµατα και υποσυστήµατα, µε τις πηγές και µε τις καταβόθρες ρύπων και, τέλος, µε τους χρήστες των κτιρίων, τις δραστηριότητές τους και τη συµπεριφορά τους σε σχέση µε τον αερισµό. Υπό την έννοια αυτή ο αέρας του εξωτερικού περιβάλλοντος µπορεί να επιδράσει σε σηµαντικό βαθµό στην ποιότητα του εσωτερικού αέρα, δεδοµένου ότι οι ρύποι που βρίσκονται στο εξωτερικό περιβάλλον µπορούν να µεταφερθούν από έξω, να εισέλθουν στο εσωτερικό του κτιρίου και να ρυπάνουν, τελικά, τον εσωτερικό αέρα. Ο ρυπαρός αέρας του περιβάλλοντος, οι εκποµπές ρύπων από εξωτερικές πηγές πλησίον του κτιρίου, αέρια από το έδαφος και υγρασία ή λιµνάζοντα νερά, που συµβάλλουν θετικά στην ανάπτυξη µικροβιολογικής ρύπανσης, αποτελούν τις πηγές ρύπων που βρίσκονται έξω από το κτίριο. Το βενζένιο, το µονοξείδιο και διοξείδιο του άνθρακα, ο µόλυβδος, τα οξείδια του αζώτου, τα αιωρούµενα σωµατίδια, το διοξείδιο του θείου, οι οργανικές πτητικές ενώσεις και το όζον είναι µερικοί από τους κυριότερους εσωτερικούς ρύπους που σχετίζονται µε τις πηγές ρύπων του εξωτερικού περιβάλλοντος. 74

75 4. ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΚΑΙ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ Ελλάδα Ιταλία Ισπανία Βέλγιο Ολλανδία Ελβετία Ιρλανδία Χώρες Γερµανία Αγγλία Αυστρία Γαλλία ανία Νορβηγία Φιλανδία Σουηδία Πάχος θερµοµόνωσης των τοίχων (mm) ιάγραµµα 4.1. Η εξέλιξη του πάχους της θερµοµόνωσης σε διάφορες χώρες της Ευρώπης Ένας µεγάλος αριθµός επιστηµονικών µελετών καταδεικνύουν τη σηµασία της ποιότητας του αέρα του περιβάλλοντος σε σχέση µε την επίδραση που έχει στην ποιότητα εσωτερικού αέρα. Ο Koponen (Koponen κ.α., 2001) µελέτησε την επίδραση της ρύπανσης του εξωτερικού αέρα στον εσωτερικό αέρα σε ένα κτίριο γραφείων στο Ελσίνκι και διαπίστωσε ότι οι συγκεντρώσεις σωµατιδίων στο εσωτερικό του κτιρίου εξαρτώνται σε µεγάλο βαθµό από τις αντίστοιχες του εξωτερικού αέρα. Επίσης οι 75

76 4. ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΚΑΙ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ µετρήσεις έδειξαν ότι ο ρυθµός αερισµού επηρεάζει ιδιαίτερα τις συγκεντρώσεις των σωµατιδίων και αρκετών ανόργανων αερίων. Όπως έδειξε η έρευνα του Funasaka (Funasaka κ.α., 2000), η συγκέντρωση µικρόκοκκων σωµατιδίων στο εσωτερικό των κτιρίων επηρεάζεται σηµαντικά από τα µικρόκοκκα στοιχεία άνθρακα, τα οποία µε τη σειρά τους επηρεάζονται από εκείνα του εξωτερικού περιβάλλοντος. Η ποσοτικοποίηση της σχέσης αυτής οδήγησε στη διαπίστωση ότι περίπου το 30% των σωµατιδίων µικρότερων των 10µm στους εσωτερικούς χώρους των παραπάνω κτιρίων οφείλονται στα καυσαέρια των µηχανών εσωτερικής καύσης. Στην έρευνά του ο Baek (Baek κ.α., 1997) σχετικά µε τη σχέση της ποιότητας του εσωτερικούεξωτερικού αέρα σε κατοικίες, κτίρια γραφείων και εστιατόρια σε πόλεις της Κορέας κατέγραψε τα επίπεδα των σωµατιδίων, του µονοξειδίου και διοξειδίου του άνθρακα, του διοξειδίου του αζώτου και ενός µεγάλου αριθµού οργανικών πτητικών ενώσεων. Τα αποτελέσµατα της έρευνας επιβεβαίωσαν τη σπουδαιότητα του εξωτερικού αέρα στη διαµόρφωση της ποιότητας του αέρα στο εσωτερικό των κτιρίων. Ο Lee (Lee κ.α., 2000) εστίασε την προσοχή του στην ποιότητα του εσωτερικού και εξωτερικού αέρα στον ευαίσθητο χώρο της εκπαίδευσης, µετρώντας µεγάλο αριθµό ρύπων αλλά και τα σωµατίδια σε 5 σχολικά κτίρια στο Χονγκ Κονγκ. Η έρευνα ανέδειξε δύο σηµαντικά προβλήµατα που αφορούν στα επίπεδα των σωµατιδίων µικρότερων από 10µm και του διοξειδίου του άνθρακα, τα οποία οφείλονται, κυρίως, στην παρουσία των µαθητών. Εκείνο, όµως, που έχει ιδιαίτερη σηµασία είναι ότι στα σχολεία που διέθεταν σύστηµα κλιµατισµού δεν επιτρέπονταν η είσοδος των σωµατιδίων στις αίθουσες, ενώ σε εκείνα που δεν διέθεταν, το υψηλό επίπεδο σωµατιδίων του εξωτερικού αέρα, που προέρχονταν από τις εκποµπές των αυτοκινήτων, τις βιοµηχανικές διεργασίες και τις κατασκευαστικές δραστηριότητες, επηρέαζε τον αριθµό σωµατιδίων εντός των εκπαιδευτικών κτιρίων. Ο Lee (Lee κ.α., 1997) µελέτησε, εξάλλου, τη σχέση ποιότητας εσωτερικού-εξωτερικού αέρα στην Κορέα κατά τη διάρκεια της θερινής περιόδου και κατέληξε στο συµπέρασµα ότι η ποιότητα του αέρα στα κτίρια µπορεί να επηρεαστεί άµεσα από την ποιότητα του εξωτερικού αέρα. Κατά την περίοδο αυτή οι άνθρωποι συνήθως ανοίγουν τα παράθυρα, για να εισάγουν στους εσωτερικούς χώρους κρύο αέρα από το εξωτερικό περιβάλλον, οπότε οι ρύποι της ατµόσφαιρας εισέρχονται εντός των κτιρίων κατά ένα µεγάλο µέρος ανάλογα µε το ρυθµό εναλλαγής αέρα ανάµεσα στο εσωτερικό και εξωτερικό περιβάλλον. Η έρευνα κατέληξε στο πόρισµα ότι ο εξωτερικός αέρας συµβάλλει κατά 50 µε 100% στη ρύπανση του εσωτερικού περιβάλλοντος κατά την καλοκαιρινή περίοδο. Συγκεκριµένα, οι συγκεντρώσεις του νιτρικού οξέως (HNO 3 ), του διοξειδίου του &t