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. ( 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 θείου (SO 2 ), των σωµατιδίων µικρότερων από 2,5µm, της ρίζας του θειικού 2 + οξέως ( SO 4 ) και της ρίζας της αµµωνίας ( NH 4 ) ήταν ιδιαίτερα συνδεδεµένες µε τις αντίστοιχες συγκεντρώσεις του αέρα του περιβάλλοντος. Αναφέραµε παραπάνω µερικές από τις µελέτες που εξετάζουν την επίδραση που έχει η ποιότητα του αέρα του εξωτερικού περιβάλλοντος στην ποιότητα του εσωτερικού αέρα, από τις οποίες προκύπτει ότι ο αερισµός και η ποιότητα του αέρα του εξωτερικού περιβάλλοντος αποτελούν σηµαντικούς παράγοντες διαµόρφωσης των επιπέδων ποιότητας του εσωτερικού αέρα, διότι καθορίζουν το ρυθµό εναλλαγής αέρα και τη φύση και το φορτίο των ρύπων αντίστοιχα. Γενικότερα, µπορούµε να πούµε ότι ο αέρας στο εσωτερικό των κτιρίων αποτελεί απλώς επέκταση 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. (Chan, 2002) 76

77 4. ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΚΑΙ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ 4.4. Ατµοσφαιρική ρύπανση και η ιδιαιτερότητα των αστικών περιοχών Το πρόβληµα της κακής ποιότητας του ατµοσφαιρικού αέρα δεν είναι πρόσφατο, ωστόσο ο έλεγχος της ρύπανσης του αέρα προσείλκυσε το ενδιαφέρον µας, όταν αυξήθηκε σηµαντικά ο ρυθµός θνησιµότητας κατά τη διάρκεια της οικονοµικής ανάπτυξης µετά το εύτερο Παγκόσµιο Πόλεµο. Πιο χαρακτηριστικό παράδειγµα αποτελεί αυτό των 4000 και παραπάνω θανάτων στο Λονδίνο που οφείλονταν στη λιµνάζουσα ατµόσφαιρα από οµίχλη, καπνό και διοξείδιο του θείου (SO 2 ) κατά την διάρκεια 5 ηµερών το εκέµβριο του Έκτοτε και λόγω και της διαρκούς πίεσης της κοινής γνώµης πάρθηκε µία σειρά µέτρων, από τα οποία τα κυριότερα αφορούν στη µείωση των συγκεντρώσεων του SO 2. Η ρύπανση του ατµοσφαιρικού αέρα είναι ένα πρόβληµα που δεν έχει φυσικά ή πολιτικά όρια και, ως εκ τούτου, ο βέλτιστος έλεγχός της προϋποθέτει τη συνεργασία µεταξύ όλων των χωρών. Προς την κατεύθυνση αυτή η Ε.Ε. έχει κάνει αλµατώδη πρόοδο µε αποτέλεσµα τη µείωση της συγκέντρωσης πολλών αέριων ρύπων και, κατά συνέπεια, την προστασία τόσο της ανθρώπινης υγείας όσο και των οικοσυστηµάτων. Ειδικότερα, την τελευταία εικοσαετία καταβλήθηκαν σηµαντικές προσπάθειες ιδιαίτερα στις περιοχές της Ε.Ε. και του Ευρωπαϊκού Οργανισµού Περιβάλλοντος (ΕΟΠ) που οδήγησαν σε µείωση των κινδύνων και των συνεπειών από την κακή ποιότητα του αέρα του περιβάλλοντος. Με αυτόν τον τρόπο και παρά τη σηµαντική αύξηση της έντασης και του µεγέθους των κινητήριων δυνάµεων που αυξάνουν το δυναµικό των αρνητικών πιέσεων στο περιβάλλον, όπως είναι η αύξηση του πληθυσµού, της βιοµηχανικής παραγωγής, της παραγωγής ενέργειας, της κυκλοφορίας των οχηµάτων και του τουρισµού, αποτράπηκε η υποβάθµιση της ποιότητας του αέρα. Η συνολική στρατηγική του ΕΟΠ στο εν λόγω ζήτηµα αντικατοπτρίζεται στο σχήµα DPSIR (Driving forces-pressures-state-impact-responses), το οποίο αφορά στην οργάνωση των πληροφοριών σχετικών µε την κατάσταση του περιβάλλοντος και αποτελεί εξέλιξη του µοντέλου PSR που αναπτύχθηκε από τον Οργανισµό για την Οικονοµική Συνεργασία και Ανάπτυξη (ΟΟΣΑ). Στο πλαίσιο DPSIR περιγράφονται οι αλληλεπιδράσεις µεταξύ της κοινωνίας και του περιβάλλοντος ή διαφορετικά των κοινωνικών, οικονοµικών και περιβαλλοντικών συστηµάτων. Ωστόσο, και παρά τα µέτρα που έχουν ληφθεί, η ποιότητα του ατµοσφαιρικού αέρα εξακολουθεί να είναι υποβαθµισµένη σε σηµαντικό αριθµό πυκνοκατοικηµένων αστικών περιοχών µε αποτέλεσµα ο πληθυσµός να εκτίθεται σε συγκεντρώσεις πάνω από τα νοµοθετηµένα όρια. Οι αστικές, λοιπόν, περιοχές αποτελούν ιδιαίτερη κατηγορία περιοχών, στις οποίες η ρύπανση του ατµοσφαιρικού αέρα ακόµα και σήµερα αποτελεί σηµαντικό περιβαλλοντικό πρόβληµα Η ατµοσφαιρική ρύπανση στις αστικές περιοχές Το µέγεθος των πόλεων αυξάνεται µε ταχείς ρυθµούς και εκτιµάται ότι µελλοντικά το µεγαλύτερο ποσοστό του παγκόσµιου πληθυσµού θα κατοικεί στα αστικά κέντρα. Συγκεκριµένα, προβλέπεται ότι το έτος 2020 το 80% των Ευρωπαίων πολιτών θα ζει σε αστικές περιοχές και µάλιστα σε επτά κράτη το ποσοστό αυτό θα ανέλθει σε 90% ή ακόµα µεγαλύτερο. (ΕΟΠ, 2004) Η βιοµηχανοποίηση, οι συσσωρευµένες δραστηριότητες του αστικού πληθυσµού και η ραγδαία αύξηση του αριθµού των οχηµάτων αποτελούν τις σηµαντικότερες αιτίες της ρύπανσης του ατµοσφαιρικού αέρα των πόλεων. Αν θέλουµε να εστιάσουµε στους ρύπους που 77

78 4. ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΚΑΙ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ επιβαρύνουν την ανθρώπινη υγεία, πρέπει να πούµε ότι σε αυτούς ανήκουν κυρίως τα αιωρούµενα σωµατίδια, το τροποσφαιρικό όζον (O 3 ), το διοξείδιο του αζώτου (ΝΟ 2 ) και το διοξείδιο του θείου (SO 2 ). Στις περισσότερες πόλεις της Ε.Ε. οι εκποµπές ρύπων οφείλονται, κυρίως, στην κυκλοφορία των οχηµάτων, στη µικρής κλίµακας παραγωγή ηλεκτρισµού και θερµότητας και στις βιοµηχανικές διεργασίες. Το όζον αποτελεί ιδιαίτερη περίπτωση σε ό,τι αφορά τις πηγές του, καθώς είναι αποτέλεσµα φωτοχηµικών αντιδράσεων στην ατµόσφαιρα ανάµεσα στα διάφορα συστατικά της, που ονοµάζονται πρόδροµοι του όζοντος. Το όζον παράγεται, κατά κύριο λόγο, έξω από τα όρια των πόλεων και µεταφέρεται µέσα σε αυτές. Λόγω της αντίδρασής του µε το µονοξείδιο του αζώτου που παράγεται από τα αυτοκίνητα, θα ανέµενε κανείς οι συγκεντρώσεις του όζοντος στις πόλεις να είναι χαµηλές. Ωστόσο, και ιδιαίτερα στις πόλεις της Νότιας Ευρώπης, κατά τη διάρκεια της θερινής περιόδου, ο χρόνος παραµονής των τοπικών εκποµπών των προδρόµων του όζοντος που παράγονται από τα οχήµατα είναι αρκετός, ώστε σε συνδυασµό µε την υψηλή ένταση της ακτινοβολίας να παραχθεί όζον φωτοχηµικά. Γενικότερα, το επίπεδο της ρύπανσης του ατµοσφαιρικού αέρα στις πόλεις εξαρτάται από το επίπεδο ανάπτυξης των ίδιων των αστικών περιοχών, όπως παρουσιάζεται στο Σχήµα 4.3. (Mage κ.α., 1996) εδοµένης της πολυπλοκότητας του προβλήµατος της ρύπανσης του αέρα, η βελτίωση της ποιότητάς του δεν µπορεί να επιτευχθεί άµεσα. Έτσι, στις πόλεις της Ε.Ε. βρισκόµαστε σήµερα στο επίπεδο της σταδιακής βελτίωσης της ποιότητας του ατµοσφαιρικού αέρα µετά και ως αποτέλεσµα των µέτρων αντιρρύπανσης που έχουν ληφθεί κατά καιρούς. Παρότι επιτεύχθηκε σηµαντική πρόοδος, ωστόσο πολλές αστικές περιοχές συνεχίζουν να αντιµετωπίζουν προβλήµατα από τη ρύπανση της ατµόσφαιρας, η οποία έχει επιβλαβείς συνέπειες τόσο στον ανθρώπινο πληθυσµό όσο και στο φυσικό και ανθρωπογενές περιβάλλον. Μεγάλο µάλιστα τµήµα του αστικού πληθυσµού στην Ε.Ε. παραµένει εκτεθειµένο σε συγκεντρώσεις ρύπων που υπερβαίνουν τα επίπεδα που έχουν οριστεί για την προστασία της ανθρώπινης υγείας σύµφωνα µε τα στοιχεία από το ευρωπαϊκό σύστηµα πληροφοριών για την ποιότητα του αέρα Airbase. (EEA, 2006) Συγκέντρωση αέριας ρύπανσης _ Αρχή της βιοµηχανικής ανάπτυξης Εισαγωγή µέτρων ελέγχου των εκποµπών Σταθεροποίηση της ποιότητας αέρα Βελτίωση της ποιότητας αέρα Εφαρµογή υψηλής τεχνολογίας Οδηγία του ΠΟΥ ή εθνικός κανονισµός Χαµηλό Επίπεδο ανάπτυξης Υψηλό Σχήµα 4.3. Εξέλιξη των προβληµάτων ρύπανσης της ποιότητας του ατµοσφαιρικού αέρα στις πόλεις ανάλογα µε το επίπεδο ανάπτυξής τους 78

79 4. ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΚΑΙ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ Οι υψηλές συγκεντρώσεις κυρίως των σωµατιδίων και του όζοντος αποτελούν ακόµα και σήµερα ουσιαστικό πρόβληµα στις αστικές περιοχές. Έτσι, ένα σηµαντικό ποσοστό του αστικού πληθυσµού της τάξης του 23-45% εκτέθηκε σε συγκεντρώσεις σωµατιδίων υψηλότερες από την τιµή-όριο που τίθεται από την Ε.Ε. για την προστασία της υγείας του ανθρώπου. Αναφορικά µε τις µέγιστες ηµερήσιες τιµές υπάρχει ένδειξη (οι χρονοσειρές είναι µικρές και η µεταβλητότητα των καιρικών συνθηκών δυσκολεύουν την εξαγωγή συµπερασµάτων ως προς την τάση) ότι τα σωµατίδια παρουσιάζουν µείωση, αν και στην πλειοψηφία των σταθµών καταγραφής η µείωση αυτή δεν είναι στατιστικά σηµαντική. Όσον αφορά στο όζον µόνο το 6% του αστικού πληθυσµού δεν βίωσε το έτος 2004 καµία υπέρβαση της τιµής των 120 mg/m 3, ενώ το 20% εκτέθηκε σε συγκεντρώσεις µεγαλύτερες από την τιµή αυτή κατά τη διάρκεια περισσότερων από 25 ηµέρες. Κι αυτό συµβαίνει παρά τη µείωση των εκποµπών των προδρόµων του όζοντος στο επίπεδο του εδάφους κατά 30 % στην ΕΕ- 15 και 43 % στις νέες 10 χώρες µεταξύ των ετών 1990 και (ΕΟΠ, 2004) Τέλος περίπου το 25-45% του αστικού πληθυσµού κατοικεί σε πόλεις, όπου η συγκέντρωση του NO 2 στο επίπεδο του εδάφους υπερβαίνει την τιµή-όριο των 40mg/m 3. Οι µέγιστες τιµές του NO 2 παρουσιάζονται στα σηµεία αιχµής (hot spots) σε δρόµους µε µεγάλη κυκλοφοριακή κίνηση. Τα σηµεία αιχµής αποτελούν τις πιο κρίσιµες περιοχές των πόλεων στις οποίες παρατηρούνται υπερβάσεις των νοµοθετηµένων ορίων και γι αυτό στη συνέχεια θα επικεντρώσουµε κατά κύριο λόγο την προσοχή µας σ αυτά Η ποιότητα του ατµοσφαιρικού αέρα στα σηµεία αιχµής Τα σηµεία αιχµής είναι εκείνες οι περιοχές στις οποίες οι εκποµπές από συγκεκριµένες πηγές µπορούν να εκθέσουν τα άτοµα και οµάδες ατόµων σε αυξηµένο κίνδυνο της υγείας τους. Στα αστικά κέντρα τέτοιες περιοχές είναι, συνήθως, οι περιοχές κοντά σε δρόµους µε υψηλό κυκλοφοριακό φόρτο και ιδιαίτερα οι αστικές χαράδρες (street canyons). Η αστική χαράδρα σχηµατίζεται σε ένα δρόµο µεταξύ δύο σειρών υψηλών κτιρίων. Στις αστικές χαράδρες η συγκέντρωση ρύπων, όπως τα µικροσωµατίδια και τα νανοσωµατίδια, είναι αυξηµένη, διότι οι ρύποι παγιδεύονται και µειώνεται η διάχυσή τους λόγω της µειωµένης ροής αέρα. Σε µία αστική χαράδρα δηµιουργείται µία δίνη ανακυκλοφορίας του αέρα λόγω της ροής του αέρα πάνω από το επίπεδο των οροφών των κτιρίων και ένα στρώµα διαχωρισµού της ροής αέρα εκτός της αστικής χαράδρας και της ροής αέρα εντός, όπως φαίνεται στο Σχήµα 4.4. (Britter, 2003) Οι εκποµπές ρύπων από τις εξατµίσεις των οχηµάτων διαλύονται αρχικά µέσω µίας διεργασίας ανάµιξης υπό τη µορφή δέσµης, έπειτα λόγω της τύρβης που δηµιουργείται από την κίνηση των οχηµάτων και, τέλος, λόγω της συνολικής τύρβης της αστικής χαράδρας. Πολλοί ερευνητές έχουν µελετήσει φαινόµενα που λαµβάνουν χώρα σε µία αστική χαράδρα σχετικά µε τις συγκεντρώσεις των ρύπων και τους µηχανισµούς διάχυσής τους είτε πραγµατοποιώντας πειραµατικές µετρήσεις στις ίδιες τις αστικές χαράδρες (Berkowicz κ.α., 2002, Boddy κ.α., 2005, Carslaw κ.α., 2004, Genikhovich κ.α., 2005, Kourtidis κ.α., 2002, Longley κ.α., 2004, Venegas κ.α., 2000) ή στο εργαστήριο, συνήθως σε αεροδυναµικές σύραγγες, (Caton κ.α., 2003, Changa κ.α., 2003, Kastner-Kleina κ.α., 2001, Kovar-Panskus κ.α., 2002, Park κ.α., 2004) είτε αναπτύσσοντας και χρησιµοποιώντας υπολογιστικά µοντέλα. (Baik κ.α., 2002, Crowther κ.α., 2002, Jicha κ.α., 2000, Gidhagena κ.α., 2004, Hassan κ.α., 1998, Neofytou κ.α., 2006, Sagrado κ.α., 2002, Vlachogiannis κ.α., 2002, Xie κ.α., 2005α, 2005β, 2005γ) 79

80 4. ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΚΑΙ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ Η επίδραση των κτιρίων είναι ικανή να µεταβάλει τοπικά τις συγκεντρώσεις ρύπων περισσότερο από µία τάξη µεγέθους καθώς στην κλίµακα της αστικής χαράδρας η ροή αέρα και τα πεδία τύρβης εξαρτώνται σηµαντικά από µη γραµµικές αλληλεπιδράσεις µεταξύ της γεωµετρίας του δρόµου και του µικροκλίµατος. (Moussiopoulos, 2003) Συγκεκριµένα, ο Θεοδωρίδης (Theodoridis κ.α., 2000) κατέληξε στο συµπέρασµα ότι, όταν ο λόγος του πλάτους του δρόµου προς το ύψος των κτιρίων (Π/Υ) είναι ίσος µε τη µονάδα, οι ρύποι που εκπέµπονται κοντά στο ύψος του εδάφους, λόγω της κύριας δίνης της ανακυκλοφορίας του αέρα και µίας µικρής δίνης στην υπήνεµη γωνία της αστικής χαράδρας, κινούνται προς την υπήνεµη πλευρά και µακριά από την απάνεµη. Αν ο παραπάνω λόγος µειωθεί (Π/Υ=1/2), έχουµε δηλαδή µία βαθιά αστική χαράδρα, τότε η κύρια δίνη αέρα καλύπτει τα 2/3 της περιοχής της χαράδρας και δηµιουργείται µία σχεδόν ακίνητη περιοχή κοντά στο έδαφος. Αυτό το γεγονός είναι ικανό να αυξήσει τη συγκέντρωση των ρύπων στην περιοχή όπου παρατηρούνται σταθερές συνθήκες. Ο Ασηµακόπουλος (Assimakopoulos κ.α., 2003) µελετώντας το φαινόµενο υποστηρίζει ότι η συγκέντρωση ρύπων χαµηλά στη γωνία της υπήνεµης πλευράς είναι σε σηµαντικό βαθµό υψηλότερη από ό,τι στην κορυφή της ίδιας πλευράς και ότι όσο πιο βαθιά είναι η αστική χαράδρα τόσο πιο µεγάλη συγκέντρωση παρατηρείται κατά µήκος της χαράδρας. Τέλος, συµπεραίνει ότι η αλληλεπίδραση µεταξύ της ροής του αέρα µέσα στη χαράδρα και έξω από αυτή εξασθενίζει όσο πιο µικρός είναι ο λόγος Π/Υ. Τα παραπάνω πορίσµατα ασφαλώς υπογραµµίζουν το γεγονός της αύξησης των επιπέδων ρύπανσης στις αστικές χαράδρες, οι οποίες αποτελούν τη συνήθη διάταξη των κτιρίων στην Ευρώπη. Αξίζει σε αυτό το σηµείο να επισηµάνουµε ότι ακόµα και όταν η κυκλοφοριακή κίνηση δεν είναι ιδιαίτερα υψηλή (µικρότερη από αυτοκίνητα την ηµέρα), η αύξηση των επιπέδων ρύπανσης είναι αισθητή. (Parsons κ.α., 2003) Άνεµος στο επίπεδο της οροφής Υπόβαθρη ρύπανση Υπήνεµη πλευρά Εναλλαγή αέρα Προσήνεµη πλευρά Ανακυκλοφορία του αέρα Άµεση δέσµη Σχήµα 4.4. Σκαρίφηµα της ροής σε µία αστική χαράδρα 80

81 4. ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΚΑΙ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ Συγκέντρωση διοξειδίου του άνθρακα στις αστικές περιοχές Μέχρι σήµερα η συγκέντρωση διοξειδίου του άνθρακα σε παγκόσµια κλίµακα και η επίδρασή της στην αλλαγή του κλίµατος έχει διεξοδικά µελετηθεί. Έτσι, η συγκέντρωση διοξειδίου του άνθρακα σε παγκόσµιο επίπεδο έχει αυξηθεί από 280 ppm το 1800 ως και περισσότερο από 370 ppm την εποχή µας. Πρόσφατα η προσοχή εστιάστηκε στις συγκεντρώσεις διοξειδίου του άνθρακα σε τοπική κλίµακα και στο φαινόµενο που ονοµάζεται αστικός θόλος του διοξειδίου του άνθρακα ή, όπως το συναντούµε στη διεθνή βιβλιογραφία, urban CO 2 dome. Η συγκέντρωση των ανθρώπων σε περιορισµένης έκτασης περιοχές και η συνακόλουθη συσσώρευση των ανθρωπογενών δραστηριοτήτων και οι αλλαγές χρήσης γης έχουν ως αποτέλεσµα την αύξηση της συγκέντρωσης του διοξειδίου του άνθρακα στις αστικές περιοχές. Ο Idso αναφέρει ότι η µέση συγκέντρωση διοξειδίου του άνθρακα πάνω από το συνολικό εµπορικό τοµέα του Φίνιξ στην Αριζόνα είναι 30% και 23% υψηλότερη, τις καθηµερινές και τα Σαββατοκύριακα αντίστοιχα, από τη συγκέντρωση διοξειδίου του άνθρακα στις γειτονικές αγροτικές περιοχές. (Idso κ.α., 2001) Μελέτες, επίσης, καταγράφουν χωρικές και διεποχικές µεταβολές της συγκέντρωσης διοξειδίου του άνθρακα στις αστικές περιοχές λόγω των ανοµοιογενών περιοχών των πηγών και καταβόθρων του διοξειδίου του άνθρακα. Τα επίπεδα του διοξειδίου του άνθρακα είναι υψηλότερα στις αστικές περιοχές, όπου η κυκλοφοριακή κίνηση, η πυκνότητα του πληθυσµού και της εργασίας είναι εντονότερες, ενώ και η βλάστηση διαδραµατίζει, επίσης, σηµαντικό ρόλο. Παρατηρούνται, εξάλλου, εποχικές µεταβολές, καθότι οι συγκεντρώσεις διοξειδίου του άνθρακα είναι υψηλότερες τις θερµές ηµέρες του καλοκαιριού από ό,τι τις ψυχρές µέρες του χειµώνα. Οι συγκεντρώσεις διοξειδίου του άνθρακα µεταβάλλονται ακόµη κατά τη διάρκεια της ίδιας ηµέρας, και µάλιστα έχει παρατηρηθεί ότι είναι υψηλότερες τη νύχτα και νωρίς το πρωί από ό,τι το απόγευµα, γεγονός που οφείλεται στην αντιστροφή της θερµοκρασίας του αέρα, η οποία εγκλωβίζει το διοξείδιο που παράγεται, και στην ανάµιξη λόγω συναγωγής που προκαλείται από την ηλιακή ακτινοβολία (solarinduced convective mixing) κατά τη διάρκεια του απογεύµατος, η οποία διαλύει το διοξείδιο του άνθρακα. (Idso κ.α., 2002) Ιδιαίτερης σηµασίας είναι η συγκέντρωση του διοξειδίου του άνθρακα στις αστικές χαράδρες και η µεταβολή της σε σχέση µε το χρόνο, αν και οι σχετικές µελέτες είναι πολύ περιορισµένες. Ο Vogt επισηµαίνει ότι παρατηρούνται εµφανείς µεταβολές κατά τη διάρκεια της ηµέρας µέσα στις αστικές χαράδρες. (Vogt κ.α., 2004) Οι µέγιστες τιµές µετρήθηκαν νωρίς το πρωί στην έναρξη της κυκλοφοριακής κίνησης, ενώ οι ελάχιστες κατά τις απογευµατινές ώρες εξαιτίας της αποτελεσµατικής ανάµιξης λόγω συναγωγής (efficient convective mixing) και παρά το µεγάλο κυκλοφοριακό φόρτο. Τα παραπάνω πορίσµατα δείχνουν πόσο σηµαντική είναι σήµερα η µελέτη της σχέσης µεταξύ της ποιότητας εσωτερικού αέρα και της ποιότητας του αέρα του περιβάλλοντος σε συνάρτηση µε την κατανάλωση ενέργειας των κτιρίων Η επίδραση της ποιότητας εσωτερικού αέρα και της ποιότητας του αέρα του περιβάλλοντος στην ενεργειακή απόδοση του κτιρίου-παραδείγµατος Το κτίριο-παράδειγµα, εν προκειµένω, είναι ένα φυσικά αεριζόµενο κτίριο γραφείων εννέα ορόφων, που περιγράφεται αναλυτικά στο Κεφάλαιο 5. Με σκοπό την εκτίµηση της επίδρασης της ποιότητας εσωτερικού αέρα στην κατανάλωση ενέργειας του κτιρίου σε συνάρτηση µε το φορτίο ρύπανσης του αέρα του 81

82 4. ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΚΑΙ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ περιβάλλοντος χρησιµοποιήθηκε η συγκέντρωση του διοξειδίου του άνθρακα ως δείκτης της ποιότητας του εσωτερικού και εξωτερικού αέρα. Το διοξείδιο του άνθρακα επιλέχθηκε ως δείκτης της ποιότητας εσωτερικού αέρα, διότι, καθώς παράγεται µέσω του ανθρώπινου µεταβολισµού, είναι άµεσα συνδεδεµένο µε την παρουσία των ατόµων µέσα σε ένα κτίριο. Το διοξείδιο του άνθρακα είναι, επίσης, σταθερό, καθότι δεν αντιδρά χηµικά µε άλλες ενώσεις, ο ρυθµός παραγωγής του έχει µε ακρίβεια υπολογιστεί σε σχέση µε τη δραστηριότητα του ανθρώπου και χρησιµοποιείται για τον προσδιορισµό του ρυθµού αερισµού από ένα ευρύ φάσµα προτύπων ποιότητας εσωτερικού αέρα. Αν και µερικές φορές χρησιµοποιείται η διαφορά της συγκέντρωσης ενός ρύπου µεταξύ του εσωτερικού αέρα και του αέρα του περιβάλλοντος, οι συνιστώµενες τιµές των οδηγιών και των κανονισµών τίθενται µε απόλυτους όρους. Για τους σκοπούς της µελέτης επιλέχθηκαν δύο επίπεδα συγκέντρωσης διοξειδίου του άνθρακα στον εσωτερικό αέρα: α) 1000 ppm το οποίο είναι η τιµή της συγκέντρωσης του διοξειδίου του άνθρακα που συστήνει το πρότυπο ASHRAE και β) 800 ppm που είναι η τιµή που προτείνεται στο πρότυπο OSHA (29CFR Part ). Όσον αφορά στα επίπεδα του διοξειδίου του άνθρακα του αέρα του περιβάλλοντος, διαµορφώθηκαν τέσσερα σενάρια σχετικά µε τη µέση συγκέντρωση: α) 350 ppm, β) 400 ppm, γ) 450 ppm και δ) 500 ppm. Προκειµένου να προσδιοριστεί ο απαιτούµενος ρυθµός ροής αέρα, ώστε να διατηρηθεί σε µόνιµη κατάσταση η συγκέντρωση του διοξειδίου του άνθρακα κάτω από το όριο, χρησιµοποιήθηκε η ακόλουθη εξίσωση ισοζυγίου της µάζας σύµφωνα µε το πρότυπο ASHRAE Standard υποθέτοντας ότι η αποτελεσµατικότητα του αερισµού είναι ίση µε τη µονάδα: N V0 = Cin Cout όπου: V 0 είναι ο ρυθµός ροής του αέρα του περιβάλλοντος ανά άτοµο Ν είναι ο ρυθµός παραγωγής διοξειδίου του άνθρακα ανά άτοµο C in είναι η συγκέντρωση διοξειδίου του άνθρακα στον εσωτερικό χώρο και C out είναι η συγκέντρωση διοξειδίου του άνθρακα του αέρα του περιβάλλοντος Ο υπολογισµός της απαιτούµενης ενέργειας για τον αερισµό βασίστηκε στον δείκτη φορτίου αερισµού, ο οποίος αρχικά ορίστηκε ως το συνολικό φορτίο που παράγεται από ένα κυβικό πόδι ανά λεπτό εισερχόµενου φρέσκου αέρα από τις συνθήκες του περιβάλλοντος στις συνθήκες του εσωτερικού χώρου την περίοδο του δροσισµού κατά τη διάρκεια ενός έτους. (Harriman κ.α., 1997) Στη συγκεκριµένη περίπτωση ο δείκτης περιλαµβάνει και την περίοδο θέρµανσης που είναι το άθροισµα της απαιτούµενης θερµικής ή ψυκτικής ενέργειας για τη διατήρηση της θερµοκρασίας του εσωτερικού αέρα στο επιθυµητό επίπεδο και της απαιτούµενης θερµικής ενέργειας για την ύγρανση ή αφύγρανση του αέρα για να διατηρηθεί το επιθυµητό επίπεδο υγρασίας. (Papakostas κ.α., 2004) Σύµφωνα, λοιπόν, µε τα παραπάνω και για το συγκεκριµένο κτίριο, για ένα κτίριο δηλαδή που βρίσκεται στη Θεσσαλονίκη και λειτουργεί από τις 8:00 ως τις 16:00, και για συνθήκες εσωκλίµατος 26 0 C θερµοκρασία ξηρού βολβού και 50% σχετική υγρασία κατά τη διάρκεια της περιόδου 82

83 4. ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΚΑΙ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ δροσισµού και 21 0 C θερµοκρασία ξηρού βολβού και 40% σχετική υγρασία κατά την περίοδο θέρµανσης, η συνολική ετήσια απαιτούµενη ενέργεια για τον αερισµό ανέρχεται σε 6,07 kwh/l/s και 23,11 kwh/l/s αντίστοιχα (Papakostas κ.α., 2004) Για τον υπολογισµό των απαιτήσεων αερισµού τα γραφεία του κτιρίου χωρίστηκαν σε τρεις κατηγορίες ανάλογα µε τον αριθµό των ατόµων που βρίσκονται σε αυτά, όπως παρουσιάζεται στον Πίνακα 4.1. Θεωρήθηκε ότι κανένας από τους χρήστες των γραφείων όλων των κατηγοριών δεν καπνίζει. Συνολικά σε κάθε όροφο υπάρχουν 6, 8 και 8 γραφεία -που καταλαµβάνονται από 1 άτοµο, 4 άτοµα και 8 άτοµα αντίστοιχα- η διάταξη των οποίων ανά όροφο παρουσιάζεται στο Σχήµα 4.5. Η παραπάνω προσέγγιση ανταποκρίνεται επαρκώς στην πραγµατική µέση διαρρύθµιση του κτιρίου, χωρίς αυτό να σηµαίνει ότι από όροφο σε όροφο δεν παρατηρούνται διαφοροποιήσεις. Πίνακας 4.1. Κατηγορίες των γραφείων µε βάση των αριθµό ατόµων που τα καταλαµβάνουν Κατηγορία γραφείων Άτοµα Α 1 Β 4 Γ 6 WC Κατηγορία γραφείου Α Κατηγορία γραφείου Β Κατηγορία γραφείου Γ Ανελκυστήρας Σχήµα 4.5. ιάταξη των κατηγοριών των γραφείων σε ένα τυπικό όροφο του κτιρίου Σύµφωνα µε τα παραπάνω υπολογίστηκαν οι απαιτήσεις αερισµού ανά όροφο και συνολικά για όλο το κτίριο και για όλα τα προαναφερθέντα σενάρια. Τα αποτελέσµατα των υπολογισµών παρουσιάζονται στον Πίνακα 4.2. Με βάση τα παραπάνω η συνολική απαιτούµενη ενέργεια για τον αερισµό του κτιρίου γραφείων παρουσιάζεται στο ιάγραµµα 4.2. Η βελτίωση της ποιότητας του εσωτερικού αέρα από 1000 ppm σε 800 ppm διοξειδίου του άνθρακα έχει ως αποτέλεσµα την αύξηση της συνολικής απαιτούµενης ενέργειας για τον αερισµό κατά 10 kwh/m 2 ετησίως ή 38,2% και 20,3 kwh/m 2 ετησίως ή 59,2%, εάν η συγκέντρωση του διοξειδίου του άνθρακα του αέρα του περιβάλλοντος είναι 350 ppm και 500 ppm αντίστοιχα. Η αύξηση της συγκέντρωσης του διοξειδίου του άνθρακα του αέρα του περιβάλλοντος κατά 150 ppm, από 350 ppm δηλαδή σε 500 ppm, έχει ως αποτέλεσµα 83

84 4. ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΚΑΙ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ την αύξηση της συνολικής απαιτούµενης ενέργειας για τον αερισµό κατά 7 kwh/m 2 ανά έτος ή 25,8%. Πίνακας 4.2. Οι απαιτήσεις αερισµού ανά όροφο και συνολικά για όλο το κτίριο Σενάριο Συγκέντρωση CO 2 (ppm) Εσωτερικά Εξωτερικά Αερισµός ανά όροφο (l/s) Αερισµός του κτιρίου συνολικά (l/s) , , , , , , , , , , , , , , , ,60 60 Ενέργεια (kwh/m 2 /έτος) Περίοδος θέρµανσης Περίοδος δροσισµού Εξωτερικά CO 2 (ppm) Εσωτερικά CO 2 (ppm) ιάγραµµα 4.2. Συνολική απαιτούµενη ενέργεια για τον αερισµό του κτιρίου ανά έτος 4.6. Περιβαλλοντικές επιπτώσεις από τα κτίρια Τα περιβαλλοντικά ζητήµατα αποκτούν διαρκώς αυξανόµενη σηµασία στη λήψη πολιτικών, οικονοµικών, βιοµηχανικών και ατοµικών αποφάσεων. Οι ανησυχίες για τις περιβαλλοντικές, γενικότερα, επιπτώσεις σε παγκόσµια κλίµακα και τα ζητήµατα που σχετίζονται µε την ανθρώπινη υγεία έχουν οδηγήσει ένα σηµαντικά αυξανόµενο αριθµό σχεδιαστών, µηχανικών και χρηστών στην αναζήτηση βιώσιµων περιβαλλοντικά στρατηγικών σχεδιασµού και κατασκευής. Η βιωσιµότητα ορίζεται 84

85 4. ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΚΑΙ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ ως το µέγεθος εκείνο προόδου και ανάπτυξης που είναι απαραίτητο για την κάλυψη των σηµερινών αναγκών µας σε βαθµό ωστόσο που να διασφαλίζει παράλληλα για τις επόµενες γενιές τη δυνατότητα κάλυψης και των δικών τους αναγκών. Η βιωσιµότητα είναι άρρηκτα συνδεδεµένη µε πρακτικές σχεδιασµού, κατασκευής και λειτουργίας των κτιρίων. Τα κτίρια έχουν, πράγµατι, άµεσες επιπτώσεις στο περιβάλλον τόσο κατά τη φάση της κατασκευής τους όσο και κατά τη φάση της χρήσης τους. Κατά τη διάρκεια ζωής ενός κτιρίου καταναλώνονται διάφοροι φυσικοί πόροι, όπως είναι οι ενεργειακοί πόροι, το νερό, η γη και τα ορυκτά, και συνάµα εκπέµπεται και απελευθερώνεται στο περιβάλλον ένας µεγάλος αριθµός ρύπων. Μερικές µόνο από τις περιβαλλοντικές επιπτώσεις είναι η υπερθέρµανση του πλανήτη, η δηµιουργία όξινης βροχής και η ρύπανση του αέρα, επιπτώσεις που επιδρούν αρνητικά στην ανθρώπινη υγεία, στους φυσικούς πόρους και στη βιοποικιλότητα. Το µέγεθος των περιβαλλοντικών επιπτώσεων που οφείλονται στα κτίρια προκύπτει από τη µελέτη των παρακάτω αριθµητικών δεδοµένων. Στις ΗΠΑ τα κτίρια είναι υπεύθυνα για το 42% της συνολικής κατανάλωσης ενέργειας, το 40% των εκποµπών ρύπων, το 30% της κατανάλωσης πρώτων υλών, το 25% των στερεών απορριµµάτων και το 25% της χρήσης του νερού. (WBDG Sustainable Committee, 2007) Στην ΕΕ-27 οι συνολικές εκποµπές των αερίων του θερµοκηπίου µειώθηκαν κατά 7,9% από το έτος 1990 (5.621 εκατ. τόνους ισοδύναµου CO 2 ) ως το έτος 2005 (5.177 εκατ. ΤΙCO 2 ) και κατά 1,5% στην ΕΕ-15 για το ίδιο χρονικό διάστηµα (από σε εκατ. ΤΙCO 2 ). Τα αντίστοιχα ποσοστά µεταξύ των ετών 2004 και 2005 είναι 0,7% και 0,8%. Το σηµαντικότερο αέριο των θερµοκηπίων είναι το CO 2, καθώς αποτελεί το 82% (4.269 Tg) και το 83% (3.482 Tg) των συνολικών εκποµπών στην ΕΕ-27 και στην ΕΕ-15 αντίστοιχα. Αν και το µερίδιο των εκποµπών των αερίων των θερµοκηπίων της χώρας µας σε σχέση µε τις συνολικές εκποµπές από την ΕΕ-27 είναι µικρό, εντούτοις η κατάσταση είναι αρνητική, διότι οι συνολικές εκποµπές αυξήθηκαν κατά 27,5% (από 109 σε 139 εκατ. ΤΙCO 2 ) σε αντίθεση από την τάση µείωσης της µέσης τιµής στην ΕΕ. (EPA, 2007) Ο πιο σηµαντικός τοµέας στον οποίο οφείλονται οι εκποµπές αέριων του θερµοκηπίου είναι η ενέργεια (κατά 80%). Ο οικιστικός τοµέας είναι η τέταρτη σηµαντικότερη πηγή εκποµπών ρύπων, η οποία ευθύνεται για το 10% των συνολικών εκποµπών των αέριων του θερµοκηπίου, χωρίς στο παραπάνω ποσοστό να συµπεριλαµβάνεται η κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας στα κτίρια. Τα ελληνικά κτίρια απελευθερώνουν στην ατµόσφαιρα το 40% των συνολικών εκποµπών CO 2. (Balaras κ.α., 2007) εδοµένου ότι η µείωση των εκποµπών των αερίων του θερµοκηπίου υπολείπεται του στόχου που έχει τεθεί από την υιοθέτηση του πρωτοκόλλου του Kyoto (µείωση των εκποµπών κατά 8% σε σχέση µε το έτος αναφοράς) και ότι ο ρόλος που διαδραµατίζουν τα κτίρια στις εκποµπές ρύπων είναι σηµαντικός, προκύπτει σήµερα η ανάγκη βελτίωσης της συµπεριφοράς τους στον τοµέα αυτό. Η βασική, άλλωστε, πολιτική στον κτιριακό τοµέα σκοπεύει στη διασφάλιση υψηλής ποιότητας κτιριακού περιβάλλοντος βελτιστοποιώντας συνάµα τη χρήση των πόρων. Αν λάβουµε υπόψη µας ότι η κατανάλωση ενέργειας στα κτίρια έχει αυξηθεί, υπάρχει ένα σηµαντικό δυναµικό µείωσης των εκποµπών ρύπων από τα κτίρια µέσω της βελτίωσης της ενεργειακής απόδοσής τους. Η αύξηση της ενεργειακής απόδοσης των κτιρίων αποτελεί αναγκαία προϋπόθεση στην προσπάθεια συµµόρφωσης µε το πρωτόκολλο του Kyoto για τη µείωση των εκποµπών CO 2 και βρίσκεται σε συµφωνία 85

86 4. ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΚΑΙ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ µε την οδηγία του Ευρωπαϊκού Συµβουλίου για την ενεργειακή απόδοση των κτιρίων. (EU, 2002) Στην προσπάθεια αύξησης της ενεργειακής απόδοσης των κτιρίων πρώτη επιλογή µας πρέπει να είναι η µείωση των ενεργειακών αναγκών µέσω των θερµικών χαρακτηριστικών του κτιρίου και των στρατηγικών µείωσης των εσωτερικών φορτίων. Αυτό έχει ως αποτέλεσµα τη µείωση των θερµικών και ψυκτικών φορτίων που οφείλει να καλύψει το σύστηµα θέρµανσης, ψύξης και κλιµατισµού, τη µείωση της ισχύος του και, τελικά, της κατανάλωσης ενέργειας. Πράγµατι, υπολογίστηκε ότι στην Τουρκία, για παράδειγµα, η εφαρµογή του βέλτιστου πάχους θερµοµόνωσης, σύµφωνα µε σχετική µελέτη, θα είχε ως αποτέλεσµα τη µείωση των εκποµπών κατά 27%, ενώ, αν εφαρµόζονταν και άλλα µέτρα εξοικονόµησης ενέργειας, η µείωση θα µπορούσε να ανέλθει µέχρι και 50%. (Comaklı κ.α., 2004) Στην Ελλάδα µετά την εφαρµογή του κανονισµού θερµοµόνωσης από το 1979 τα κτίρια πλέον έχουν ικανοποιητική θερµοµόνωση και οι προσπάθειες εστιάζουν, κυρίως, στην καλή εφαρµογή τους και στην αποφυγή δηµιουργίας θερµογεφυρών. Η αποφυγή των θερµογεφυρών αλλά και το υφιστάµενο κτιριακό απόθεµα γεννούν και στη χώρα µας ένα σηµαντικό δυναµικό εξοικονόµησης ενέργειας µέσω της βελτίωσης της θερµοµόνωσης των κτιρίων. Συχνά όµως σε ένα πυκνοδοµηµένο αστικό περιβάλλον οι λύσεις του παραδοσιακού βιοκλιµατικού σχεδιασµού, όπως είναι για παράδειγµα ο σωστός προσανατολισµός του κτιρίου και η εκµετάλλευση του φυσικού αερισµού και φωτός, δύσκολα µπορούν να εφαρµοστούν, αν δεν είναι ανέφικτες. Σε αυτές τις περιπτώσεις τη λύση δίνουν η κατάλληλη επιλογή των µηχανικών συστηµάτων θέρµανσης, ψύξης και αερισµού και των συστηµάτων ελέγχου τους. Πράγµατι, σε ένα θερµό κλίµα, όπως αυτό της Ταϊλάνδης, η ηλεκτρική ενέργεια για την κάλυψη των ψυκτικών αναγκών που εξοικονοµείται µόνο από τη ρύθµιση του θερµοστάτη των εσωτερικών χώρων ανέρχεται σε 804,6 GWh/έτος, γεγονός που ισοδυναµεί µε µείωση των αερίων του θερµοκηπίου από τα εργοστάσια παραγωγής ενέργειας κατά 579,31 εκατ. τόνους/έτος. (Yamtraipat κ.α., 2006) Σε µία άλλη µελέτη ο Wong κατέληξε στο συµπέρασµα ότι η εφαρµογή πολιτικών για τη βελτίωση της ποιότητας εσωτερικού περιβάλλοντος σε κτίρια γραφείων στο Χονγκ Κονγκ, όπως είναι η ρύθµιση της θερµοκρασίας των χώρων και των επιπέδων συγκέντρωσης CO 2 στα κτίρια γραφείων, έχει ως αποτέλεσµα τη µείωση της κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας και των εκποµπών CO 2 από τα εργοστάσια παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας από 2% ως 46%. (Wong κ.α., 2008) Αν εστιάσουµε αποκλειστικά στα συστήµατα θέρµανσης, ψύξης και αερισµού, τότε διαπιστώνουµε ότι, επειδή ακριβώς τα συστήµατα αυτά διαφέρουν ανάλογα µε την πηγή ενέργειας, το είδος των συσκευών και το σύστηµα διανοµής αέρα που χρησιµοποιούν, διαφέρουν και ως προς το µέγεθος της περιβαλλοντικής επίπτωσης που έχει το καθένα. (Prek, 2004) Οι περιβαλλοντικές επιπτώσεις σχετίζονται σηµαντικά µε τα υλικά, από τα οποία είναι κατασκευασµένα τα µηχανικά συστήµατα θέρµανσης, ψύξης και αερισµού. (Heikkila, 2004) Ο Shah διαπίστωσε ότι ο λέβητας και το σύστηµα κλιµατισµού παρουσιάζουν µεγαλύτερες περιβαλλοντικές επιδράσεις σε σχέση µε αυτές που οφείλονται στις συσκευές και στο σύστηµα διανοµής. (Shah κ.α., 2008) Στο συµπέρασµα ότι οι περιβαλλοντικές επιπτώσεις διαφέρουν ανάλογα µε τα επιµέρους στοιχεία από τα οποία αποτελείται ένα µηχανικό σύστηµα θέρµανσης, ψύξης και αερισµού κατέληξε και η Heikkila. (Heikkila, 2008) Και οι δύο, όµως, διαπίστωσαν ότι, όταν ληφθούν υπόψη οι περιβαλλοντικές επιπτώσεις από την κατανάλωση ενέργειας από τα µηχανικά συστήµατα για µεγάλο χρονικό διάστηµα, τότε αυτή καθορίζει τη συνολική περιβαλλοντική επίπτωση. 86

87 4. ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΚΑΙ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ Αξίζει να υπογραµµίσουµε στο σηµείο αυτό ότι το µεγαλύτερο µέρος των περιβαλλοντικών επιπτώσεων ενός κτιρίου οφείλεται στην ενέργεια που καταναλώνεται για τη θέρµανση και ψύξη των χώρων, χωρίς όµως αυτό να σηµαίνει και απαραίτητα ότι τα υλικά κατασκευής δεν αποτελούν και αυτά ένα σηµαντικό παράγοντα ρύπανσης του περιβάλλοντος. Ο Scheuer υπολόγισε ότι η πρωτογενής κατανάλωση ενέργειας για την παραγωγή των δοµικών υλικών, τη µεταφορά τους και την κατασκευή του κτιρίου ανέρχεται σε 2,2%, των µηχανικών συστήµατων θέρµανσης, ψύξης και αερισµού και του ηλεκτρισµού σε 94,4%, της κατανάλωσης νερού σε 3,3% και της κατεδάφισης του κτιρίου και της µεταφοράς και απόθεσης των υλικών σε µόνο 0,2%. (Scheuer, 2003) Ωστόσο, τα ποσοστά αυτά είναι σχετικά και εξαρτώνται από την ενεργειακή απόδοση των κτιρίων. Καθώς τα κτίρια γίνονται ενεργειακά αποδοτικότερα, ο λόγος της περιεχόµενης ενέργειας των δοµικών υλικών προς τη κατανάλωση ενέργειας για τη λειτουργία του κτιρίου σε όλη τη διάρκεια ζωής του θα αυξάνεται σταδιακά. Σήµερα ο παραπάνω λόγος φθάνει ως και το 15%. (Harris, 1999) Εν κατακλείδι, αν και τα κτίρια αναπόφευκτα καταναλώνουν πρώτες ύλες και ενέργεια, η διαθέσιµη τεχνολογία παρέχει υλικά και µεθόδους που, αφενός, µειώνουν τις περιβαλλοντικές επιπτώσεις των κτιρίων και, αφετέρου, αυξάνουν την απόδοσή τους και την αντοχή τους στο χρόνο. Οι µηχανικοί έχουν να αντιµετωπίσουν το υπάρχον κτιριακό απόθεµα και πολλούς δυσµενείς παράγοντες που οφείλονται στο αστικό δοµηµένο περιβάλλον. Η διασφάλιση µιας βιώσιµης κοινωνίας προϋποθέτει, εξάλλου, τη βελτίωση της απόδοσης του κτιριακού περιβάλλοντος και την ύπαρξη κατάλληλων εργαλείων για την αποτίµησή της. Η εισροή, ως εκ τούτου, υλικών και ενέργειας στα κτίρια πρέπει να υπολογιστεί σε σχέση πάντοτε µε την περιβαλλοντική απόδοσή τους, καθόσον ένα βιώσιµο κτίριο είναι εκείνο που µπορεί να διατηρεί σταθερή την απόδοσή του στο πέρασµα του χρόνου µε χαµηλά επίπεδα εισροής ενέργειας και υλικών. Η δράση µη κυβερνητικών οργανώσεων έχει φέρει σπουδαία αποτελέσµατα σε ό,τι αφορά τη δηµιουργία τέτοιων συνθηκών στην αγορά που να επιτρέπουν στους κατασκευαστές να αποδεχτούν την τεχνολογία των χαµηλών εκποµπών ρύπων. Αν αυτές οι επιλογές ανταποκρίνονται καλύτερα στις απαιτήσεις µιας καλύτερης διαβίωσης των χρηστών, τότε οι κατασκευαστές θα υιοθετήσουν αυτές τις τεχνολογίες, για να κυριαρχήσουν στην αγορά Σύνοψη Στο κεφάλαιο αυτό διερευνήσαµε, πρώτον, τις επιπτώσεις που έχει η επίτευξη ικανοποιητικής ποιότητας εσωτερικού αέρα στην κατανάλωση ενέργειας και, δεύτερον, τις περιβαλλοντικές επιπτώσεις που προκύπτουν τόσο από την κατανάλωση ενέργειας όσο και από την κατασκευή των συστηµάτων κλιµατισµού. Προς το σκοπό αυτό υπολογίστηκε αρχικά η κατανάλωση ενέργειας για τον αερισµό σε διαφορετικά σενάρια επιπέδων της ποιότητας του εσωτερικού αέρα και του αέρα του περιβάλλοντος. Η εκτίµηση αυτή στηρίχθηκε στο δείκτη φορτίου αέρισµού, ο οποίος παρέχει τη δυνατότητα µιας γρήγορης αποτίµησης της κατανάλωσης ενέργειας για τον αερισµό των κτιρίων. Τα αποτελέσµατα καταδεικνύουν ότι η βελτίωση της ποιότητας εσωτερικού αέρα µπορεί να αυξήσει σηµαντικά την απαιτούµενη ενέργεια. Η επιδείνωση της ποιότητας του αέρα του περιβάλλοντος έχει επίσης σηµαντικά αρνητικό αντίκτυπο στην κατανάλωση ενέργειας των κτιρίων, αν το ζητούµενο είναι η διατήρηση της ποιότητας του εσωτερικού αέρα στα ίδια επίπεδα. Ως εκ τούτου, η ορθή ρύθµιση των ποσοτήτων 87

88 4. ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΚΑΙ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ αέρα για τον αερισµό σύµφωνα µε τις οδηγίες και τους κανονισµούς ποιότητας εσωτερικού αέρα και η βελτίωση του µικροκλίµατος αποτελούν ουσιαστικές παρεµβάσεις, που στοχεύουν στην εξοικονόµηση ενέργειας στα κτίρια, ενώ η αύξηση των απαιτήσεών µας για καλύτερη ποιότητα εσωτερικού αέρα έχει ως αποτέλεσµα αυξηµένο ενεργειακό κόστος. Σήµερα, δεν υπάρχουν συγκεκριµένες οδηγίες σχετικά µε το σχεδιασµό των πόλεων, τέτοιες τουλάχιστον που να διασφαλίζουν την ικανοποιητική διάχυση των ρύπων, καθώς ένας µεγάλος αριθµός παραµέτρων πρέπει να ληφθεί υπόψη για την περιγραφή του φαινοµένου. Όµως, µας έχουν δοθεί κάποιες γενικές γραµµές για το σχεδιασµό, όπως είναι η αποφυγή οµοιοµορφίας αναφορικά µε το ύψος των κτιρίων και το πλάτος και το µήκος της αστικής χαράδρας, η δηµιουργία όσο το δυνατόν πλατύτερων αστικών χαραδρών, η διατήρηση του µέγιστου λόγου µήκους της χαράδρας προς το ύψος των κτιρίων ως το 5 και η τοποθέτηση των πηγών ρύπων στην υπήνεµη πλευρά της αστικής χαράδρας. (Chan κ.α., 2001) Αναφορικά τώρα µε τις περιβαλλοντικές επιπτώσεις που οφείλονται στην κατασκευή και χρήση των συστηµάτων κλιµατισµού, η βιβλιογραφική έρευνα έδειξε ότι η λήψη αποφάσεων που σχετίζονται µε τα συστήµατα θέρµανσης, ψύξης και αερισµού είναι ένα σύνθετο εγχείρηµα, ιδιαίτερα όταν το ζητούµενο είναι η βέλτιστη επιλογή λαµβανοµένων υπόψη όχι µόνο οικονοµικών στοιχείων, αλλά και του εξωτερικού κόστους. Παρόλα αυτά υπάρχουν τρόποι προσέγγισης του προβλήµατος που παρέχουν στο σχεδιαστή του κτιρίου όλα τα αναγκαία δεδοµένα, για να στηρίξει την απόφασή του. Οι προτεραιότητες, από τις οποίες εξαρτάται η απόφαση αυτή, εξακολουθούν να είναι το ζητούµενο. 88

89 ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΠΕΜΠΤΟ ΚΑΤΑΓΡΑΦΗ, ΜΕΤΡΗΣΗ ΚΑΙ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΤΩΝ ΣΥΝΘΗΚΩΝ ΤΟΥ ΕΣΩΤΕΡΙΚΟΥ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 5.1. Η µεθοδολογική προσέγγιση Το πρώτο ερώτηµα που καλείται να απαντήσει το προτεινόµενο µοντέλο βέλτιστης επιλογής και διαχείρισης των συστηµάτων θέρµανσης, ψύξης και αερισµού είναι η επίτευξη µε φυσικό αερισµό ικανοποιητικής ποιότητας εσωτερικού περιβάλλοντος, πράγµα που στο υπό µελέτη κτίριο 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. Προκειµένου να εξακριβωθεί η επίδραση του προσανατολισµού του κτιρίου στις συνθήκες του εσωτερικού περιβάλλοντος, µελετήθηκε και ένα ακόµη παρόµοιο κτίριο γραφείων, ενώ παράλληλα διερευνήθηκε η επίδραση της κατασκευής σε κτίριο µε διαφορετικά κατασκευαστικά στοιχεία. Το τελευταίο στάδιο της έρευνας περιλαµβάνει την αναλυτική µελέτη της επίδρασης του φυσικού αερισµού στο κτίριο γραφείων στη βάση νέων σχετικών πειραµατικών µετρήσεων. Η ως άνω µεθοδολογική προσέγγιση απεικονίζεται στο Σχήµα 5.1. Ως περίπτωση-παράδειγµα για τη µελέτη των συνθηκών του εσωτερικού περιβάλλοντος πήραµε ένα κτίριο γραφείων. Η επιλογή µας αυτή υπαγορεύτηκε από διάφορους λόγους, που θα συνοψίζαµε ως εξής: Τα κτίρια γραφείων παρουσιάζουν µία µορφολογία, η οποία, συχνά, ως εκ της φύσεώς της καθιστά εξαιρετικά δύσκολο έναν ορθολογικό ενεργειακό σχεδιασµό που να ικανοποιεί τις πολλαπλές λειτουργικές απαιτήσεις των χρηστών, που είναι ενίοτε αλληλοαναιρούµενες ή δεν είναι εκ των προτέρων γνωστές στους σχεδιαστές. Τα κτίρια γραφείων παρουσιάζουν, εξάλλου, ιδιαίτερο ενδιαφέρον, αν κρίνει κανείς και από το γεγονός ότι οι σχεδιαστικές εν προκειµένω επιλογές προσανατολίζονται, κατά κανόνα, σε µία αισθητική εντυπωσιασµού και κύρους. Καταγραφή, µέτρηση και αξιολόγηση της ποιότητας του εσωτερικού περιβάλλοντος Επιθεώρηση Έρευνα µε ερωτηµατολόγιο Επεξεργασία Πειραµατικές µετρήσεις Επεξεργασία Αξιολόγηση Προσανατολισµός Κατασκευή Χρήστης Σχήµα 5.1. Μέθοδος της έρευνας Επάρκεια ποιότητας εσωτερικού περιβάλλοντος

90 5. ΚΑΤΑΓΡΑΦΗ, ΜΕΤΡΗΣΗ ΚΑΙ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ 5.2. Περιγραφή του υπό µελέτη κτιρίου γραφείων Το υπό µελέτη κτίριο (κτίριο της Πολυτεχνικής Σχολής του Αριστοτελείου Πανεπιστηµίου Θεσσαλονίκης) βρίσκεται στη Θεσσαλονίκη, στο κέντρο της πόλης και περίπου µέτρα από τη θάλασσα. Οι δύο κύριες προσόψεις, η νοτιοδυτική και η βορειοανατολική, έχουν προσανατολισµό προς τη θάλασσα και το βουνό αντίστοιχα (Εικόνα 5.1). Η κατασκευή του κτιρίου ολοκληρώθηκε το 1979 σύµφωνα µε τις αρχιτεκτονικές και κατασκευαστικές αρχές της εποχής και της περιοχής. Το κτίριο έχει 9 ορόφους, ένα ισόγειο και ένα υπόγειο. Ο συνολικός όγκος του κτιρίου ανέρχεται σε κ.µ., από τα οποία ο όγκος ενός τυπικού ορόφου είναι ίσος µε κ.µ. Το ύψος του κτιρίου ανέρχεται σε 38 µέτρα περίπου. Τα ανοίγµατα ενός τυπικού ορόφου αντιπροσωπεύουν περίπου το 38,9% της συνολικής επιφάνειάς του. Στο Σχήµα 5.2 παρουσιάζεται το σκαρίφηµα ενός τυπικού ορόφου. Το κέλυφος του κτιρίου είναι θερµοµονωµένο σύµφωνα µε τον ελληνικό κανονισµό θερµοµόνωσης. Η συνολική θερµική αγωγιµότητα του κτιριακού κελύφους είναι ίση µε 0,938 W/mK. Αναλυτικότερη περιγραφή των δοµικών στοιχείων της κατασκευής παρουσιάζονται στο Σχήµα 5.3 και 5.4. Το κτίριο αερίζεται µε φυσικό τρόπο και, όπως φαίνεται και από το σκαρίφηµα, είναι πρακτικά σχεδόν αδύνατο να επιτευχθεί διαµπερής αερισµός. Τα θερµικά φορτία καλύπτονται από ένα κεντρικό σύστηµα θέρµανσης καυστήρα-λέβητα πετρελαίου χωρίς θερµοστατικό έλεγχο, το οποίο λειτουργεί συνήθως από τις 8:00 έως τις 15:00. Η πλειοψηφία των γραφείων είναι εξοπλισµένη µε κλιµατιστικές µονάδες διαιρετού τύπου, οι οποίες εγκαταστάθηκαν προοδευτικά τη δεκαετία του 1990 µε στόχο την κάλυψη των ψυκτικών φορτίων κατά την περίοδο δροσισµού. Με βάση τα παραπάνω οι συνθήκες του εσωκλίµατος προσδιορίζονται κυρίως από τους χρήστες του κάθε γραφείου σύµφωνα µε την προσωπική τους απαίτηση για το περιβάλλον, δηλαδή ανοίγοντας τα παράθυρα και κλείνοντας τα θερµαντικά σώµατα κατά την περίοδο θέρµανσης ή θέτοντας σε λειτουργία τις κλιµατιστικές µονάδες κατά την περίοδο δροσισµού. Νοτιοδυτική πλευρά Νοτιοανατολική πλευρά Βορειοδυτική πλευρά Βορειοανατολική πλευρά Εικόνα 5.1. Προσανατολισµός και όψεις του κτιρίου ' της Πολυτεχνικής Σχολής του Αριστοτελείου Πανεπιστηµίου Θεσσαλονίκης 90

91 5. ΚΑΤΑΓΡΑΦΗ, ΜΕΤΡΗΣΗ ΚΑΙ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ Σχήµα 5.2. Σκαρίφηµα τυπικού ορόφου του υπό µελέτη κτιρίου 0,15 0,4 2 0,25 0,43 3 0,24 0, ,05 0,1 0,3 5 0,25 0,75 0,1 1,2 0,1 0,75 ΤΟΙΧΟΣ 3 Στρώσεις Πυκνότητα Πάχος Συντ. Θερµ. Αγ. δοµ. στοιχ. kg/m 3 m λ=w/mk Επίχρισµα ,02 0,872 Οπλισµένο ,5 2,035 σκυρόδεµα ΤΟΙΧΟΣ 2 Στρώσεις Πυκνότητα Πάχος Συντ. Θερµ. Αγ. δοµ. στοιχ. kg/m 3 m λ=w/mk Επίχρισµα ,02 0,872 Οπλισµένο ,7 2,035 σκυρόδεµα ΤΟΙΧΟΣ 1 Στρώσεις Πυκνότητα Πάχος Συντ. Θερµ. Αγ. δοµ. στοιχ. kg/m 3 m λ=w/mk Επίχρισµα ,02 0,872 ροµικός ,065 0,523 τοίχος Πολυστερίνη 25 0,03 0,0395 Οπλισµένο ,1 2,035 σκυρόδεµα Σχήµα 5.3. Κάθετη τοµή στα ανοίγµατα της εξωτερικής τοιχοποιίας στη νοτιοδυτική και βορειοδυτική πλευρά 91

92 5. ΚΑΤΑΓΡΑΦΗ, ΜΕΤΡΗΣΗ ΚΑΙ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΟΡΟΦΗ 7 Στρώσεις Πυκνότητα Πάχος Συντ. Θερµ. Αγ. δοµ. στοιχ. kg/m 3 m λ=w/mk Επίχρισµα ,02 0,872 Οπλισµένο ,3 2,035 σκυρόδεµα Πολυστερίνη 25 0,05 0,0395 Κισσηρόδεµα ,15 0,349 Τσιµεντοκονίαµα ,03 0,872 Ασφαλτόπανο ,02 0,186 Μωσαικό ,03 1, ,35 ΤΟΙΧΟΣ 5 Στρώσεις Πυκνότητα Πάχος Συντ. Θερµ. Αγ. δοµ. στοιχ. kg/m 3 m λ=w/mk Επίχρισµα ,02 0,872 Οπλισµένο ,19 2,035 σκυρόδεµα ΤΟΙΧΟΣ 4 Στρώσεις Πυκνότητα Πάχος Συντ. Θερµ. Αγ. δοµ. στοιχ. kg/m 3 m λ=w/mk Επίχρισµα ,02 0,872 ροµικός τοίχος ,06 0,523 Πολυστερίνη 25 0,03 0,0395 Οπλισµένο ,1 2,035 σκυρόδεµα ΕΝ ΙΑΜΕΣΟ ΠΑΤΩΜΑ 8 Στρώσεις Πυκνότητα Πάχος Συντ. Θερµ. Αγ. δοµ. στοιχ. kg/m 3 m λ=w/mk Μωσαικό 0,05 1,512 Γκρο µπετόν ,05 Οπλισµένο ,35 2,035 σκυρόδεµα 0,19 0,06 5 0,03 4 0,03 0,1 4 0,1 0,35 0,35 1,6 0,85 8 0,35 Σχήµα 5.4. Κάθετη τοµή στα ανοίγµατα της εξωτερικής τοιχοποιίας στη βορειοδυτική και στη νοτιοανατολική πλευρά του κτιρίου 92

93 5. ΚΑΤΑΓΡΑΦΗ, ΜΕΤΡΗΣΗ ΚΑΙ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ 5.3. Συλλογή και ανάλυση δεδοµένων Προκειµένου να αξιολογηθεί η ποιότητα του εσωτερικού περιβάλλοντος ακολουθήθηκε η παρακάτω ερευνητική µέθοδος συλλογής και ανάλυσης δεδοµένων: Έρευνα µε ερωτηµατολόγιο: ένα ερωτηµατολόγιο διανεµήθηκε στους εργαζόµενους σε ολόκληρο το κτίριο µε σκοπό τη συλλογή πληροφοριών σε σχέση µε την αίσθηση της ποιότητας του εσωτερικού περιβάλλοντος και των δυνατοτήτων ελέγχου του εσωκλίµατος. Οι πληροφορίες, που συλλέχθηκαν, αναλύθηκαν στατιστικά, ενώ παράλληλα καταγράφηκαν τα προβλήµατα και τα παράπονα των χρηστών του κτιρίου. Πειραµατικές µετρήσεις: µετρήθηκαν αντιπροσωπευτικές παράµετροι που προσδιορίζουν την ποιότητα του εσωτερικού περιβάλλοντος σύµφωνα µε ένα σχετικό πρωτόκολλο που σχεδιάστηκε για το λόγο ακριβώς αυτό. Επεξεργασία και ανάλυση των δεδοµένων που προέκυψαν από τις πειραµατικές µετρήσεις. Η ανάλυση των µετρήσεων χωρίστηκε σε 3 τµήµατα και αφορά στην επίδραση του αερισµού: α) στη θερµοκρασία και σχετική υγρασία του αέρα, β) στη συγκέντρωση διοξειδίου του άνθρακα και γ) στη συγκέντρωση αιωρούµενων σωµατιδίων Έρευνα µε ερωτηµατολόγιο Το πρώτο βήµα για την εκτίµηση της συµπεριφοράς του κτιρίου σε σχέση µε την υφιστάµενη κατάσταση των συνθηκών θερµικής άνεσης και ποιότητας εσωτερικού αέρα είναι η καταγραφή της αίσθησης των συνθηκών του εσωτερικού περιβάλλοντος των ενοίκων και της συµπεριφοράς τους σχετικά µε τον τρόπο αερισµού των χώρων και µε τις ενέργειες επηρεασµού της ποιότητας εσωτερικού αέρα, η αξιολόγηση δηλαδή του εσωτερικού περιβάλλοντος από τους ίδιους τους χρήστες του κτιρίου µε τη βοήθεια ενός κατάλληλα διαµορφωµένου ερωτηµατολογίου, το οποίο διανεµήθηκε στους εργαζόµενους σε όλους τους ορόφους του κτιρίου. Κατά τη διανοµή του ερωτηµατολογίου δόθηκαν στους εργαζοµένους όλες οι απαραίτητες πληροφορίες και λεπτοµερείς οδηγίες για τον τρόπο συµπλήρωσής του, ώστε να ελαχιστοποιηθούν πιθανές παρανοήσεις και λανθασµένη συµπλήρωσή τους. Η συλλογή των ερωτηµατολογίων πραγµατοποιήθηκε µετά από το χρονικό διάστηµα µιας εβδοµάδας από την ηµέρα διανοµής του. Συµπληρώθηκαν συνολικά 133 ερωτηµατολόγια από όλους τους ορόφους που αντιπροσωπεύουν έναν ικανό αριθµό χρηστών του κτιρίου, έτσι ώστε τα σχετικά συµπεράσµατα που προέκυψαν να απεικονίζουν κατά τον πιο αντιπροσωπευτικό τρόπο την κατάσταση που βιώνουν οι χρήστες του κτιρίου. Το ερωτηµατολόγιο αυτό περιλαµβάνει τέσσερις διαφορετικές ενότητες. Η πρώτη ενότητα αφορά σε στοιχεία του ερωτηθέντος και του χώρου εργασίας του (ιδιότητα, χρόνος εργασίας, αριθµός ατόµων που εργάζονται στον ίδιο χώρο και επισκεπτών, χρήση εξοπλισµού και κάπνισµα). Τα παραπάνω στοιχεία αποτελούν κρίσιµα δεδοµένα που µας βοηθούν να εξηγήσουµε τις απαντήσεις των χρηστών στα σχετικά µε τη θερµική άνεση και την ποιότητα εσωτερικού αέρα ερωτήµατα. Έτσι, ο χρόνος εργασίας συνδέεται άµεσα µε το χρόνο έκθεσης στις συνθήκες που επικρατούν στο εσωτερικό περιβάλλον, ο αριθµός των ατόµων που εργάζονται στον ίδιο χώρο και των επισκεπτών καθορίζει την ισχύ των πηγών εκποµπής εσωτερικών ρύπων (ο άνθρωπος αποτελεί αυτός καθεαυτόν πηγή ρύπων) και τη δυνατότητα ελέγχου των συνθηκών (η αίσθηση της ποιότητας του εσωτερικού περιβάλλοντος έχει και υποκειµενικό χαρακτήρα), η χρήση του εξοπλισµού συνδέεται επίσης µε τις πηγές 93

94 5. ΚΑΤΑΓΡΑΦΗ, ΜΕΤΡΗΣΗ ΚΑΙ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ εκποµπής ρύπων (για παράδειγµα τα φωτοτυπικά µηχανήµατα και οι εκτυπωτές µελάνης και λέιζερ παράγουν όζον, αιωρούµενα σωµατίδια και πτητικές οργανικές ενώσεις και οι τυπικές οθόνες των υπολογιστών τεχνολογίας CRT εκπέµπουν πολλούς αέριους ρύπους, όπως είναι η βουτανόλη, η βουτοξυαιθανόλη, το αιθυλοβενζένιο, το όζον, η φαινόλη, το φωσφορικό οξύ, η τολουόλη, το ξυλένιο, κα.), και τέλος το κάπνισµα (ο αριθµός συγκεκριµένα των τσιγάρων κατά τη διάρκεια της εργασίας) συνδέεται επίσης άµεσα µε τις πηγές αέριων ρύπων. Η δεύτερη ενότητα του ερωτηµατολογίου αφορά στην αξιολόγηση των συνθηκών του εσωτερικού περιβάλλοντος στο οποίο εργάζονται οι ερωτηθέντες. Στους χρήστες των χώρων τέθηκαν ερωτήµατα σε ό,τι αφορά την έλλειψη φρέσκου αέρα, την ξηρότητα της ατµόσφαιρας, τη θερµοκρασία του αέρα, την επάρκεια φωτισµού, την εµφάνιση προβληµάτων από αντανακλάσεις στις επιφάνειες, το θόρυβο και τέλος την επιβάρυνση της ατµόσφαιρας µε καπνό τσιγάρου και µε δυσάρεστες οσµές. Ζητήθηκε από τους χρήστες των χώρων να καταγράψουν τη συχνότητα εµφάνισης των παραπάνω συνθηκών σε µία πενταβάθµια κλίµακα από ποτέ ως πάντα, όπως φαίνεται στο Σχήµα 5.5. Η αξιολόγηση των εσωκλιµατικών συνθηκών χωρίστηκε σε δύο περιόδους, την περίοδο θέρµανσης (φθινόπωρο και χειµώνα) και την περίοδο δροσισµού (άνοιξη και καλοκαίρι). Πρέπει να επισηµάνουµε στο σηµείο αυτό ότι η αξιολόγηση δεν έγινε µε βάση την κλίµακα PMV, διότι σκοπός της έρευνας δεν είναι µόνον η αποτύπωση του θερµικού εσωκλίµατος, αλλά γενικότερα του εσωτερικού περιβάλλοντος και ιδιαιτέρως της ποιότητας εσωτερικού αέρα. Εάν οι χρήστες του κτιρίου καλούνταν να απαντήσουν σε δύο διαφορετικές κλίµακες, είναι πολύ πιθανό να δυσκολεύονταν και είτε να µη συµπλήρωναν το ερωτηµατολόγιο είτε να το συµπλήρωναν λανθασµένα. Η τρίτη ενότητα του ερωτηµατολογίου αφορά στην αξιολόγηση της ικανότητας ελέγχου των εσωκλιµατικών συνθηκών ως προς τις τέσσερις παραµέτρους της θερµοκρασίας του αέρα, του αερισµού, του φωτισµού και του θορύβου. Και σε αυτή την περίπτωση χρησιµοποιήθηκε πενταβάθµια κλίµακα από µηδενικός ως πλήρης έλεγχος, όπως φαίνεται στο Σχήµα 5.5, και η αξιολόγηση χωρίστηκε πάλι σε δύο περιόδους, την περίοδο θέρµανσης και την περίοδο δροσισµού. Πέρα από την αξιολόγηση του ελέγχου, το ερωτηµατολόγιο περιλαµβάνει και έναν πίνακα, όπου οι ερωτηθέντες κατέγραψαν τις ενέργειες, στις οποίες προσφεύγουν προκειµένου να µεταβάλλουν τις παραπάνω τέσσερις παραµέτρους. Συχνότητα Ποτέ Λίγες φορές Μερικές φορές Συχνά Πάντα Μηδενικός Μηδενικός Ελάχιστος Μερικός Αρκετός Πλήρης Βαθµός ελέγχου Σχήµα 5.5. Η πενταβάθµια κλίµακα για τη συχνότητα εµφάνισης παραπόνων και το βαθµό ελέγχου εσωκλιµατικών παραµέτρων Τέλος, η τέταρτη ενότητα του ερωτηµατολογίου περιλαµβάνει παρατηρήσεις των χρηστών του κτιρίου αναφορικά µε τις εσωκλιµατικές συνθήκες του περιβάλλοντος 94

95 5. ΚΑΤΑΓΡΑΦΗ, ΜΕΤΡΗΣΗ ΚΑΙ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ εργασίας τους, παρατηρήσεις δηλαδή που κατέγραψαν ελεύθερα και δίχως καµία υπόδειξη για τον τρόπο που βιώνουν τις σχετικές εσωκλιµατικές συνθήκες. Το σχετικό ερωτηµατολόγιο στην πλήρη µορφή του παρουσιάζεται στο Παράρτηµα Α Ανάλυση και αποτελέσµατα της έρευνας µε ερωτηµατολόγιο Η ανάλυση των δεδοµένων που προέκυψαν από τα ερωτηµατολόγια χωρίζεται σε τρία τµήµατα, όπως παρουσιάζεται στο Σχήµα 5.6. Αρχικά θα παρουσιάσουµε µία συνολική ανάλυση των ερωτηµατολογίων για κάθε περίοδο (θέρµανσης και δροσισµού), κατόπιν θα εξετάσουµε αν οι πρώτοι όροφοι παρουσιάζουν κάποια διαφοροποίηση συγκριτικά µε τους τελευταίους και, τέλος, θα αναζητήσουµε τυχόν διαφορές σε σχέση µε τον αριθµό των ατόµων που στεγάζονται στον ίδιο χώρο. Σχήµα 5.6. Μέθοδος ανάλυσης των ερωτηµατολογίων Συνολική ανάλυση των ερωτηµατολογίων Πριν προχωρήσουµε στην ανάλυση των ερωτηµατολογίων σχετικά µε τις επικρατούσες συνθήκες στο εσωτερικό περιβάλλον του κτιρίου, θα πρέπει να περιγράψουµε τη γενικότερη λειτουργία του και τις συνήθειες των εργαζοµένων. Οι εργαζόµενοι στην πλειοψηφία τους εργάζονται κατά δήλωσή τους 40 µε 44 ώρες ή και περισσότερο σε πενθήµερη βάση, βρίσκονται δηλαδή στο γραφείο τους περισσότερες από οκτώ ώρες την ηµέρα. Οι περισσότεροι επίσης εργάζονται µαζί µε ένα ή δύο ακόµη άτοµα στο χώρο εργασίας (περίπου το 50%), ενώ σηµαντικό είναι το ποσοστό των ατόµων που υπερβαίνουν τα τρία στον ίδιο χώρο (περίπου 29%). Επειδή το κτίριο είναι πανεπιστηµιακό, έχουµε στα γραφεία συχνές επισκέψεις, 95

96 5. ΚΑΤΑΓΡΑΦΗ, ΜΕΤΡΗΣΗ ΚΑΙ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ φοιτητών κυρίως. Τέλος, αναφορικά µε τον αριθµό των ατόµων που καπνίζουν στον εργασιακό χώρο θετικά απάντησε το 32% των ερωτηθέντων. Εποµένως, και µε βάση των αριθµό των τσιγάρων που καπνίζουν, είναι εύλογο σε πρώτη φάση να υποθέσουµε ότι η ποιότητα του εσωτερικού αέρα σε κάποιους χώρους είναι κατά πάσα πιθανότητα επιβαρηµένη. Τα παραπάνω στατιστικά στοιχεία παρουσιάζονται στο ιάγραµµα 5.1. Πέρα από αυτά τα στοιχεία, οι χρήστες του κτιρίου στη µεγάλη πλειοψηφία τους κάνουν συχνή χρήση ηλεκτρονικών υπολογιστών σχεδόν καθ όλη τη διάρκεια εργασίας τους, γεγονός που ενδεχοµένως επιβαρύνει το εσωκλίµα µε υψηλά εσωτερικά θερµικά φορτία και ρύπους σε εκείνους, τουλάχιστον, τους εργασιακούς χώρους, όπου ο αριθµός των ατόµων που συστεγάζονται είναι ίσος ή µεγαλύτερος από τέσσερα άτοµα. 100% > >20 Ποσοστό ατόµων 80% 60% 40% 20% 0% Ώρες εργασίας ανά εβδοµάδα Αριθµός ατόµων στον ίδιο χώρο Αριθµός επισκεπτών ανά ηµέρα Αριθµός τσιγάρων ανά ηµέρα ιάγραµµα 5.1. Στατιστικά στοιχεία για τις συνήθειες των χρηστών του κτιρίου Η ανάλυση των ερωτηµατολογίων γίνεται για δύο χρονικές περιόδους, διότι οι κλιµατικές συνθήκες, η λειτουργία του συστήµατος θέρµανσης και οι συνήθειες των ανθρώπων διαφοροποιούνται σε τέτοιο βαθµό, ώστε να µεταβάλλεται και η αίσθηση των εσωκλιµατικών συνθηκών. Καταρχάς, θα παρουσιάσουµε τα αποτελέσµατα που προέκυψαν από την έρευνα µε ερωτηµατολόγιο για την περίοδο θέρµανσης, τα οποία φαίνονται συνοπτικά στο ιάγραµµα 5.2. Η γενική εικόνα για την περίοδο θέρµανσης µπορούµε να πούµε ότι δεν είναι η καλύτερη δυνατή. Έτσι, περίπου το 53% των ερωτηθέντων απαντούν ότι πάντα ή συχνά ή µερικές φορές αισθάνονται έλλειψη φρέσκου αέρα στο χώρο εργασίας τους και µόνο το 26% περίπου δηλώνει ότι ποτέ δε βιώνει τέτοιες συνθήκες. Η έλλειψη φρέσκου αέρα συνδέεται άµεσα µε τον αερισµό ενός χώρου και εποµένως η αρχική εκτίµηση που µπορούµε να κάνουµε είναι ότι ο φυσικός αερισµός µέσω των παραθύρων και των θυρών (το κτίριο δεν διαθέτει κεντρικό σύστηµα αερισµού) είτε δεν εφαρµόζεται από τους χρήστες είτε εφαρµόζεται αλλά η αποτελεσµατικότητά του δεν είναι ικανοποιητική. Όπως, εξάλλου, παρατηρούµε στο ιάγραµµα 5.3, το 36% περίπου των χρηστών του κτιρίου δηλώνει ότι δεν έχει παρά µόνο µερικό ή και χειρότερο βαθµό έλεγχου του αερισµού. 96

97 5. ΚΑΤΑΓΡΑΦΗ, ΜΕΤΡΗΣΗ ΚΑΙ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ Τα δύο παραπάνω στοιχεία βρίσκονται σε συµφωνία στο µέτρο που το ως άνω ποσοστό ελέγχου του αερισµού αιτιολογεί σε ικανοποιητικό βαθµό το ποσοστό εκείνων που δυσανασχετούν λόγω έλλειψης φρέσκου αέρα. Σχετικά χαµηλότερο είναι το ποσοστό των ατόµων που δηλώνουν ότι αισθάνονται ξηρή την ατµόσφαιρα στους εσωτερικούς χώρους του κτιρίου, αλλά εξίσου σηµαντικό καθώς το 45% περίπου βιώνει τουλάχιστον µερικές φορές τέτοιες συνθήκες. εδοµένου ότι το κλίµα στην περιοχή χαρακτηρίζεται ως υγρό φαίνεται και ως προς αυτό το σηµείο ότι ο αερισµός των χώρων δεν είναι επαρκής. 100% 90% 80% Ποσοστό ατόµων 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Έλλειψη φρέσκου αέρα Ξηρή ατµόσφαιρα Υγρή ατµόσφαιρα Πολύ ζέστη Πολύ κρύο Έλλειψη φωτισµού Θαµβώσεις Θόρυβος Καπνός Οσµές Πάντα Συχνά Μερικές φορές Λίγες φορές Ποτέ ιάγραµµα 5.2. Συχνότητα διατύπωσης παραπόνων σε σχέση µε τις εσωκλιµατικές παραµέτρους κατά τη διάρκεια της περιόδου θέρµανσης Η δεύτερη αιτία για τις συνθήκες της ξηρής ατµόσφαιρας πρέπει να αναζητηθεί στις υψηλές θερµοκρασίες που επικρατούν στους εργασιακούς χώρους, δεδοµένου ότι το 57% περίπου των χρηστών δηλώνουν ότι τουλάχιστον µερικές φορές βιώνουν συνθήκες πολλής ζέστης. Αυτό είναι εύλογο διότι το 56% των ερωτηθέντων παραπονείται ότι διαθέτει µόνο µερικό ή και χειρότερο βαθµό ελέγχου της εσωτερικής θερµοκρασίας του αέρα. Είναι γεγονός ότι το κεντρικό σύστηµα θέρµανσης είναι µεγάλης ηλικίας και δεν συντηρείται επαρκώς. Η δυνατότητα ρύθµισης της θερµοκρασίας του αέρα µέσω της ρύθµισης των θερµαντικών σωµάτων είναι ουσιαστικά αδύνατη, καθώς µετά από επιθεώρηση διαπιστώθηκε ότι οι βάνες των σωµάτων σε πολλές περιπτώσεις δεν λειτουργούν. Η διάταξη, εξάλλου, του εξοπλισµού των χώρων εµποδίζει συχνά την εύκολη πρόσβαση των χρηστών στα θερµαντικά σώµατα καθιστώντας στην πράξη αδύνατη τη ρύθµισή τους. Κατά ένα µεγάλο µέρος η διατύπωση παραπόνων αναφορικά µε τις συνθήκες υπερβολικής 97

98 5. ΚΑΤΑΓΡΑΦΗ, ΜΕΤΡΗΣΗ ΚΑΙ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ζέστης θα πρέπει να αποδοθεί και στις ατοµικές διαφορές σε σχέση µε το αίσθηµα της θερµικής άνεσης σε χώρους όπου στεγάζονται περισσότερα από ένα άτοµα. Στις περιπτώσεις αυτές γίνονται αναγκαίοι συµβιβασµοί µεταξύ των συστεγαζόµενων ατόµων, χωρίς ωστόσο αυτό να µηδενίζει τη διατύπωση παραπόνων. Την επίδραση του παράγοντα αυτού στη διατύπωση παραπόνων θα µελετήσουµε παρακάτω σε σχέση µε τον αριθµό των ατόµων ανά εργασιακό χώρο, για να διαπιστώσουµε αν πραγµατικά κάτι τέτοιο ισχύει. Αξίζει να σηµειώσουµε µάλιστα ότι αρκετοί χρήστες τις θερµές µέρες της περιόδου θέρµανσης θέτουν σε λειτουργία τις τοπικές κλιµατιστικές µονάδες διαιρετού τύπου για να ψύξουν τους χώρους. Η ενεργειακή δαπάνη εποµένως είναι διπλή, διότι ταυτόχρονα καταναλώνεται ενέργεια στο κεντρικό σύστηµα θέρµανσης για τη θέρµανση των χώρων και στις κλιµατιστικές µονάδες για την ψύξη τους. Η αναποτελεσµατικότητα του κεντρικού συστήµατος θέρµανσης καταδεικνύεται και από το γεγονός ότι ένα αρκετά σηµαντικό ποσοστό των χρηστών παραπονείται ότι βιώνει (πάντα ή συχνά ή µερικές φορές) συνθήκες που στην κλίµακά µας δηλώνεται ως πολύ κρύο, ποσοστό το οποίο ανέρχεται σε 39% περίπου. Το γεγονός ότι οι χρήστες του κτιρίου παραπονούνται τόσο για υψηλές θερµοκρασίες αέρα όσο και για χαµηλές οφείλεται στη λειτουργία του κεντρικού συστήµατος θέρµανσης, που δεν συνεκτιµά τον προσανατολισµό. Έτσι, οι ανατολικοί χώροι φαίνεται να υπερθερµαίνονται λόγω των υψηλότερων φορτίων που έχουν εξαιτίας της εντονότερης προσπίπτουσας ηλιακής ακτινοβολίας, ενώ αντίθετα οι βορεινοί παρουσιάζουν χαµηλές θερµοκρασίες. Όσον αφορά στις συνθήκες φωτισµού, δεν παρουσιάζονται σηµαντικά προβλήµατα, και η πλειοψηφία των χρηστών του κτιρίου δηλώνει ικανοποιηµένη, όπως ικανοποιηµένη δηλώνει και από το βαθµό ελέγχου. Ωστόσο, το 34% περίπου των ερωτηθέντων ενοχλείται πάντα, συχνά ή µερικές φορές από θαµβώσεις, κυρίως στην οθόνη των ηλεκτρονικών υπολογιστών. Για το λόγο αυτό τα άτοµα προσφεύγουν στη χρήση των περσίδων, που εκτός από την ηλιοπροστασία που παρέχουν, µειώνουν το φυσικό φωτισµό, γεγονός που πιθανολογούµε, σχετίζεται µε το χαµηλό ποσοστό εκείνων που παραπονούνται για έλλειψη φωτισµού. Σχετικά θετικά, εξάλλου, αξιολογούν οι χρήστες του κτιρίου τις συνθήκες σε ό,τι αφορά την επιβάρυνση του εσωτερικού αέρα µε καπνό από τσιγάρα. Το ποσοστό, που δηλώνει ότι ο αέρας είναι επιβαρηµένος µε καπνό πάντα, συχνά ή µερικές φορές, ανέρχεται σε 23% περίπου και είναι ένα από τα χαµηλότερα ποσοστά που καταγράφηκαν σε σχέση µε άλλες κατηγορίες παραπόνων. Παρόλα αυτά το ποσοστό αυτό προβληµατίζει λόγω της σοβαρότητας του όλου θέµατος. Το ότι το ποσοστό αυτό είναι χαµηλό, επιδέχεται την ακόλουθη αιτιολόγηση: οι χρήστες που δεν δηλώνουν κάποια ενόχληση είναι από τη µία πλευρά µη καπνιστές -και στον εργασιακό χώρο οι συνάδελφοί τους δεν καπνίζουν- και από την άλλη πλευρά οι ίδιοι οι καπνιστές, όντας καπνιστές, δεν αισθάνονται ότι βιώνουν τέτοιες συνθήκες. Χαµηλό, επίσης, είναι και το ποσοστό των ατόµων που δηλώνουν όχληση από διάφορες οσµές. Τέλος, ιδιαίτερα σηµαντικός είναι ο παράγοντας του θορύβου, διότι συνδέεται έµµεσα µε τις συνήθειες των χρηστών σε ό,τι αφορά τον αερισµό. Το κτίριο βρίσκεται στη συµβολή δύο κύριων οδικών αρτηριών της πόλης, γεγονός που σηµαίνει ότι οι εξωτερικές πηγές θορύβου είναι ισχυρές. Ισχυρές είναι και οι εσωτερικές πηγές θορύβου, διότι, αφενός, εκτός από γραφεία στεγάζονται στο κτίριο και εργαστήρια και, αφετέρου, λόγω του αυξηµένου αριθµού επισκεπτών. Έτσι, δεν είναι τυχαίο ότι σχεδόν οι µισοί ερωτηθέντες δηλώνουν ότι τουλάχιστον µερικές φορές, αν όχι συχνότερα, ενοχλούνται από το θόρυβο. Το δε ποσοστό των χρηστών που δεν έχουν παρά µόνο µερικό ή χειρότερο έλεγχο αυτής της παραµέτρου ανέρχεται στο 76% περίπου. Είναι, λοιπόν, εύλογο οι χρήστες να αποφεύγουν όσο είναι δυνατόν το φυσικό αερισµό των χώρων είτε ανοίγοντας τα παράθυρα είτε 98

99 5. ΚΑΤΑΓΡΑΦΗ, ΜΕΤΡΗΣΗ ΚΑΙ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ανοίγοντας τις θύρες, για να µην ενοχλούνται από το θόρυβο του εξωτερικού και του εσωτερικού περιβάλλοντος αντίστοιχα. 100% 90% Ποσοστό ατόµων 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% Βαθµός ελέγχου: Πλήρης Αρκετός Μερικός Ελάχιστος Καθόλου 0% Θερµοκρασία Αερισµός Φωτισµός Θόρυβος ιάγραµµα 5.3. Βαθµός ελέγχου των εσωκλιµατικών παραµέτρων κατά τη διάρκεια της περιόδου θέρµανσης Όσον αφορά στην περίοδο δροσισµού, η κατάσταση του εσωκλίµατος βελτιώνεται σχετικά σε σύγκριση µε την περίοδο θέρµανσης. Έτσι, τα παράπονα των χρηστών του κτιρίου σε σχέση µε συνθήκες πολύ κρύου ή έλλειψης φωτισµού είναι σχεδόν αµελητέα, όπως παρατηρούµε στο ιάγραµµα 5.4 (ποσοστό µικρότερο από 10%). Σηµαντικά βελτιωµένη παρουσιάζεται και η κατάσταση σε ό,τι αφορά την έλλειψη φρέσκου αέρα, όπου το ποσοστό µειώνεται από 53% περίπου την περίοδο θέρµανσης σε 35% την περίοδο δροσισµού, ωστόσο και αυτό το ποσοστό εξακολουθεί να είναι υψηλό. Εύλογα, η συχνότητα διατύπωσης των παραπόνων σχετικά µε τις συνθήκες ξηρής ατµόσφαιρας είναι σηµαντικά µικρότερη (µείωση ίση µε 17 ποσοστιαίες µονάδες), καθώς το κλίµα της περιοχής κατά την περίοδο δροσισµού είναι ιδιαιτέρως υγρό. Το παραπάνω αντικατοπτρίζεται στο ποσοστό υγρασίας, το οποίο είναι υψηλό και φθάνει το 45% περίπου. Οι συνθήκες πολύ ζέστης παραµένουν ένα σηµαντικό πρόβληµα και κατά την περίοδο δροσισµού, γεγονός που µας οδηγεί στο συµπέρασµα ότι οι τοπικές κλιµατιστικές µονάδες που έχουν εγκατασταθεί σε µεγάλο ποσοστό στους χώρους του κτιρίου αδυνατούν να αντεπεξέλθουν και να καλύψουν τα υψηλά εσωτερικά ψυκτικά φορτία. Φαίνεται, λοιπόν, ότι οι εσωτερικές πηγές θερµότητας είναι σηµαντικές (άνθρωποι και ηλεκτρονικοί υπολογιστές κατά κύριο λόγο) και ότι ο τρόπος ηλιοπροστασίας µε εσωτερικές µεταλλικές περσίδες δεν είναι τελικά αποτελεσµατικός. Ωστόσο, πρέπει να σηµειώσουµε ότι, παρά τη µεγάλη συχνότητα διατύπωσης παραπόνων σχετικά µε τις υψηλές επικρατούσες θερµοκρασίες στους εσωτερικούς χώρους, ο βαθµός ελέγχου αυτής της παραµέτρου είναι µάλλον ικανοποιητικός, αφού το 79% περίπου των χρηστών δηλώνουν ότι διαθέτουν επαρκή ή πλήρη έλεγχο ( ιάγραµµα 5.5). Η ύπαρξη τοπικών κλιµατιστικών µονάδων και η αυξηµένη δυνατότητα ελέγχου του αερισµού (72%) δηµιουργεί προφανώς το αίσθηµα ελέγχου της θερµοκρασίας του 99

100 5. ΚΑΤΑΓΡΑΦΗ, ΜΕΤΡΗΣΗ ΚΑΙ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ 100% 90% 80% Ποσοστό ατόµων 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Έλλειψη φρέσκου αέρα Ξηρή ατµόσφαιρα Υγρή ατµόσφαιρα Πολύ ζέστη Πολύ κρύο Έλλειψη φωτισµού Θαµβώσεις Θόρυβος Καπνός Οσµές Πάντα Συχνά Μερικές φορές Λίγες φορές Ποτέ ιάγραµµα 5.4. Συχνότητα διατύπωσης παραπόνων σε σχέση µε τις εσωκλιµατικές παραµέτρους κατά τη διάρκεια της περιόδου δροσισµού αέρα, παρότι στην πραγµατικότητα οι θερµικές εσωκλιµατικές συνθήκες δεν είναι ικανοποιητικές. Τα παράπονα, που σχετίζονται µε τις θαµβώσεις στους χώρους, είναι ελαφρώς αυξηµένα σε σχέση µε αυτά της περιόδου θέρµανσης, λόγω της αυξηµένης ηλιοφάνειας της περιόδου δροσισµού. Ο θόρυβος εξακολουθεί να αποτελεί σηµαντικό παράγοντα όχλησης των χρηστών του κτιρίου και µάλιστα η συχνότητα εµφάνισης αυξάνεται κατά 5 ποσοστιαίες µονάδες περίπου φθάνοντας το 53%, σε συνδυασµό µε την έλλειψη δυνατότητας ελέγχου της παραµέτρου αυτής. Η παραπάνω αύξηση οφείλεται κατά κύριο λόγο στη µεγαλύτερη συχνότητα αερισµού του κτιρίου κατά την περίοδο δροσισµού σε σχέση µε την περίοδο θέρµανσης. Τελικά, οι χρήστες οδηγούνται σε ένα συµβιβασµό µεταξύ του βαθµού αερισµού των χώρων και της όχλησης από το θόρυβο, µε αποτέλεσµα ούτε να έχουµε επαρκή αερισµό ούτε να αποφεύγονται τα προβλήµατα θορύβου. Με δεδοµένο ότι τα προβλήµατα θορύβου παρουσιάζονται πιο έντονα, φαίνεται ότι οι χρήστες προτιµούν περισσότερο να αερίζουν τους χώρους παρά να έχουν κλειστά τα παράθυρα και τις θύρες, ώστε να αποµονωθούν από το θόρυβο. Τέλος, η συχνότητα διατύπωσης παραπόνων εκ µέρους των χρηστών σχετικά µε την επιβάρυνση του εσωτερικού αέρα µε καπνό από τσιγάρα και οσµές είναι παρόµοια µε αυτήν της περιόδου θέρµανσης. Φαίνεται ότι ο αυξηµένος ρυθµός αερισµού κατά την περίοδο δροσισµού συντελεί στο να εκφράζονται σχετικά λίγα παράπονα. Για παράδειγµα, θα περίµενε κανείς το ποσοστό δυσφορίας λόγω οσµών να είναι µεγαλύτερο την περίοδο δροσισµού από ό,τι την περίοδο θέρµανσης, διότι οι πηγές εκποµπής είναι πιο ισχυρές (αυξηµένη 100

101 5. ΚΑΤΑΓΡΑΦΗ, ΜΕΤΡΗΣΗ ΚΑΙ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ εφίδρωση των ατόµων λόγω των υψηλότερων θερµοκρασιών), αλλα η ως άνω εκτίµηση δεν αποτυπώθηκε στην έρευνα µε ερωτηµατολόγιο. 100% Ποσοστό ατόµων 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% Βαθµός ελέγχου: Πλήρης Αρκετός Μερικός Ελάχιστος Καθόλου 0% Θερµοκρασία Αερισµός Φωτισµός Θόρυβος ιάγραµµα 5.5. Βαθµός ελέγχου των εσωκλιµατικών παραµέτρων κατά τη διάρκεια της περιόδου δροσισµού Ανάλυση των ερωτηµατολογίων ανά όροφο Η ανάλυση των ερωτηµατολογίων ανά όροφο έχει ως στόχο να αναδείξει τυχόν διαφορές στις επικρατούσες συνθήκες θερµικής άνεσης και ποιότητας εσωτερικού αέρα µεταξύ χώρων µε υψοµετρική διαφορά. Ακολουθεί µία σύγκριση ανάµεσα στους δύο πρώτους και στους δύο τελευταίους ορόφους, ανάµεσα δηλαδή στους ακραίους ορόφους του κτιρίου. Η ανάλυση δεν πραγµατοποιήθηκε ξεχωριστά ανά όροφο, διότι θεωρήσαµε ότι το δείγµα ανά όροφο δεν ήταν τόσο µεγάλο, ώστε να αποφευχθεί η εξαγωγή λανθασµένων συµπερασµάτων. Όσον αφορά στην περίοδο θέρµανσης (Παράρτηµα Α), δεν καταγράφονται ιδιαίτερες διαφοροποιήσεις στη συχνότητα εµφάνισης προβληµάτων σε σχέση µε το αίσθηµα ξηρής και υγρής ατµόσφαιρας, το φωτισµό και τον καπνό µεταξύ των δύο ζευγών ορόφων. Αντίστοιχα, διαφορές δεν παρατηρούνται και όσον αφορά στο βαθµό ελέγχου του φωτισµού και του αερισµού. Αναφορικά µε τη συχνότητα διατύπωσης παραπόνων σε σχέση µε την έλλειψη φρέσκου αέρα παρατηρούµε ότι οι υψηλότεροι όροφοι παρουσιάζουν πολύ σηµαντικότερα προβλήµατα από τους πρώτους ορόφους. Το γεγονός αυτό δεν είναι εύκολο να αιτιολογηθεί, καθότι έρχεται σε αντίθεση µε το ποσοστό δυσφορίας εκ µέρους των χρηστών για τη θερµοκρασία του εσωτερικού αέρα και την παρουσία οσµών, τα οποία είναι εντονότερα στους πρώτους ορόφους. Θα περίµενε κανείς ότι η δυσφορία για τις συνθήκες θερµικής άνεσης και την παρουσία οσµών, που καταγράφεται στους πρώτους δύο ορόφους, θα αντικατοπτρίζονταν στο αίσθηµα έλλειψης φρέσκου αέρα. Ωστόσο, αυτό δεν συµβαίνει, γεγονός που µας οδηγεί στην υπόθεση ότι οι χρήστες των τελευταίων δύο ορόφων έχουν υψηλότερες απαιτήσεις σε ό,τι αφορά τις εσωκλιµατικές συνθήκες. Το τελευταίο επιβεβαιώνεται και από γεγονός ότι, παρότι τα παράπονα για τις επικρατούσες συνθήκες της θερµοκρασίας του αέρα του 8 ου και του 9 ου ορόφου είναι 101

102 5. ΚΑΤΑΓΡΑΦΗ, ΜΕΤΡΗΣΗ ΚΑΙ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ λιγότερο συχνά από ό,τι στους πρώτους δύο ορόφους, οι χρήστες τους ωστόσο δηλώνουν λιγότερο ικανοποιηµένοι από τον έλεγχο αυτής της παραµέτρου. Στη µη ελεγχόµενη λειτουργία του κεντρικού συστήµατος θέρµανσης οφείλεται επίσης το γεγονός ότι τα παράπονα των χρηστών στους πρώτους ορόφους είναι συχνότερα σε σχέση µε τις συνθήκες πολλής ζέστης και πολύ κρύου. Αξίζει να επισηµάνουµε στο σηµείο αυτό ότι η ανεπάρκεια του συστήµατος θέρµανσης οδηγεί τους χρήστες των χώρων των ορόφων αυτών στη χρήση τοπικών ηλεκτρικών σωµάτων θέρµανσης. υσµενέστερες είναι και οι συνθήκες του ακουστικού περιβάλλοντος στους πρώτους ορόφους, τόσο διότι ο θόρυβος από την κυκλοφοριακή κίνηση είναι εντονότερος σε µικρότερο ύψος όσο και διότι η ύπαρξη και εργαστηρίων στους ορόφους αυτούς καθιστά πιο ισχυρές και τις εσωτερικές πηγές θορύβου. Τέλος, η συχνότητα παραπόνων σχετικά µε την παρουσία οσµών είναι µεγαλύτερη στους πρώτους ορόφους, πράγµα που εν µέρει δικαιολογείται και από τη στέγαση εργαστηρίων του τµήµατος Χηµικών Μηχανικών. Κατά την περίοδο δροσισµού η συχνότητα εµφάνισης παραπόνων σε σχέση µε την επικρατούσα θερµοκρασία του αέρα µεταξύ των άνω και κάτω ορόφων είναι σχεδόν ίση. Το γεγονός αυτό οφείλεται στο κεντρικό σύστηµα θέρµανσης, το οποίο δε λειτουργεί και έτσι δεν παρουσιάζονται ανοµοιογένειες. Σε αντίθεση, όµως, µε ό,τι παρατηρήσαµε κατά τη διάρκεια της περιόδου θέρµανσης, τα παράπονα για έλλειψη φρέσκου αέρα είναι συχνότερα στους τελευταίους δύο ορόφους από ό,τι στους δύο πρώτους ορόφους. Η αιτία θα πρέπει να αναζητηθεί στη µικρότερη δυνατότητα ελέγχου του αερισµού, που εν µέρει οφείλεται και στα εντονότερα προβλήµατα θορύβου. Τέλος, το ελαφρώς αυξηµένο ποσοστό παραπόνων του αισθήµατος ξηρής ατµόσφαιρας και το µειωµένο αντίστοιχα ποσοστό παραπόνων υγρής ατµόσφαιρας που καταγράφηκαν στους τελευταίους ορόφους οφείλονται στην εντονότερη χρήση των τοπικών κλιµατιστικών µονάδων καθ όλη τη διάρκεια λειτουργίας του κτιρίου µε σκοπό την κάλυψη των αυξηµένων ψυκτικών φορτίων λόγω της ηλιακής ακτινοβολίας που προσπίπτει στην στέγη του κτιρίου Ανάλυση των ερωτηµατολογίων σε σχέση µε τον αριθµό των ατόµων ανά χώρο Στο τελευταίο µέρος της ανάλυσης των ερωτηµατολογίων επιχειρούµε να εξακριβώσουµε αν παρατηρούνται µεταβολές, τόσο σχετικά µε τις επικρατούσες συνθήκες του εσωκλίµατος, όσο και σχετικά µε τη βελτίωση ή χειροτέρευση του βαθµού ελέγχου των εσωκλιµατικών συνθηκών, λαµβανοµένου υπόψη του αριθµού των ατόµων στον ίδιο εργασιακό χώρο, µε την έννοια ότι όσο πιο µικρός είναι ο αριθµός των ατόµων σε ένα χώρο τόσο καλύτερες αναµένεται να είναι οι εσωκλιµετικές συνθήκες και ο έλεγχός τους από τους χρήστες. Στο υπό µελέτη κτίριο εργάζονται άντρες και γυναίκες στους ίδιους χώρους, χωρίς να ακολουθείται κάποιος συγκεκριµένος κώδικας ενδυµασίας µε αποτέλεσµα την ανοµοιογένεια στο ρουχισµό. Για παράδειγµα, όταν ένας άντρας φοράει καλοκαιρινό πουκάµισο και παντελόνι, έχει δηλαδή συντελεστή θερµικής αντίστασης ίσο µε Ι cl = 0,5, η θερµοκρασία άνεσης ανέρχεται σε T comf = 25,2 0 C. Αν όµως ντυθεί µε ένα κουστούµι, ο συντελεστής θερµικής αντίστασης µεταβάλλεται σε I cl = 1 και η θερµοκρασία άνεσης ανέρχεται πλέον σε T comf = 20,9 0 C, δηλαδή µεταβάλλεται κατά 4,3 0 C. (Newsham, 1997) Στους χώρους, επίσης, όπου στεγάζονται περισσότερα από δύο άτοµα, η χωρική διάταξη των γραφείων δηµιουργεί προβλήµατα. Για παράδειγµα, άλλα γραφεία είναι δίπλα στα παράθυρα και άλλα όχι, δηλαδή άλλοι χρήστες δέχονται άµεση ηλιακή 102

103 5. ΚΑΤΑΓΡΑΦΗ, ΜΕΤΡΗΣΗ ΚΑΙ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ακτινοβολία ή η ταχύτητα του αέρα είναι πιο έντονη, όταν ανοίγουν τα παράθυρα για να αεριστεί ο χώρος, και άλλα διάχυτη ηλιακή ακτινοβολία ή αισθάνονται ότι η ταχύτητα του αέρα είναι µικρότερη. Από τη σχετική ανάλυση προέκυψε ότι η εκτίµηση αυτή επικυρώνεται µόνον σε ό,τι αφορά την αίσθηση της ατµόσφαιρας ως ξηρής και τις θαµβώσεις. Για άλλες παραµέτρους, ωστόσο, του εσωκλίµατος δεν παρατηρούνται µεταβολές, πράγµα που σηµαίνει µάλλον ότι, τουλάχιστον στο πλαίσιο του δείγµατός µας, ο αριθµός των ατόµων στον ίδιο εργασιακό χώρο δεν είναι εν προκειµένω από µόνος του καθοριστικός παράγοντας Πειραµατικές µετρήσεις Οι επικρατούσες εσωκλιµατικές συνθήκες στο κτίριο γραφείων αξιολογήθηκαν µε βάση τα αποτελέσµατα πειραµατικών µετρήσεων σηµαντικών παραµέτρων που καθορίζουν τα επίπεδα θερµικής άνεσης και ποιότητας του εσωτερικού αέρα. Όσον αφορά στη θερµική άνεση, οι παράµετροι περιελάµβαναν τη θερµοκρασία, τη σχετική υγρασία και την ταχύτητα του αέρα. Ως δείκτες της ποιότητας εσωτερικού αέρα επιλέχθηκαν δύο ρύποι, το διοξείδιο του άνθρακα και τα αιωρούµενα σωµατίδια δύο κλάσεων: α) σωµατίδια µε αεροδυναµική διάµετρο µεγαλύτερη από 0,5 µm και β) σωµατίδια µε αεροδυναµική διάµετρο µεγαλύτερη από 5 µm. Οι µετρήσεις της θερµοκρασίας και της σχετικής υγρασίας του αέρα πραγµατοποιήθηκαν µε τη χρήση των µετρητικών οργάνων Testostor Dataloggers της εταιρίας Testo. Οι µετρήσεις του διοξειδίου και του µονοξειδίου του άνθρακα και της ταχύτητας του αέρα διεξήχθησαν µε το όργανο Testo 645/454, στο οποίο συνδέονται διάφοροι αισθητήρες, που στην προκειµένη περίπτωση είναι ένας αισθητήρας µέτρησης της συγκέντρωσης διοξειδίου του άνθρακα, ένας αισθητήρας µέτρησης της συγκέντρωσης µονοξειδίου του άνθρακα και ένας αισθητήρας τριπλής λειτουργίας, ο οποίος µετρά συγχρόνως τη θερµοκρασία, τη σχετική υγρασία και την ταχύτητα του αέρα. Τέλος, η µέτρηση των αιωρούµενων σωµατιδίων πραγµατοποιήθηκε µε το µετρητικό όργανο APC Plus της εταιρίας BioTest, το οποίο ταυτόχρονα µετρά και τη θερµοκρασία και τη σχετική υγρασία του αέρα. Στον Πίνακα 5.1 παρουσιάζουµε τα µεγέθη που µετρήθηκαν και τα όργανα µέτρησης που χρησιµοποιήθηκαν µε τα σηµαντικότερα τεχνικά χαρακτηριστικά τους σε συνοπτική µορφή. Πίνακας 5.1. Μεγέθη και όργανα µέτρησης Μέγεθος Όργανο µέτρησης Εύρος λειτουργίας Θερµοκρασία Testostor C ± 0,5 0 C Σχετική υγρασία Testostor % ± 2% Ταχύτητα Μονοξείδιο του άνθρακα ιοξείδιο του άνθρακα Σωµατίδια Testo 645/445 Testo 645/445 Testo 645/445 Αισθητήρας τριπλής λειτουργίας Αισθητήρας µέτρησης συγκ. CO Αισθητήρας µέτρησης συγκ. CO 2 APC Plus Ακρίβεια οργάνου 0 10 m/s ± 0,03 m/s + 5% ppm ppm PM>0,5µm PM>5µm ±5% ppm για 0 100ppm ±5 για 100,1 500 ppm ± 50 ppm ±2% για ppm ±100 ppm ±3% για ppm - 103

104 5. ΚΑΤΑΓΡΑΦΗ, ΜΕΤΡΗΣΗ ΚΑΙ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ Περιγραφή των χώρων διεξαγωγής των µετρήσεων Η συνολική διάρκεια των µετρήσεων ήταν δύο εβδοµάδες. Κάθε εβδοµάδα περιελάµβανε τη µέτρηση σε ένα ζεύγος γραφείων µε διαφορετικό προσανατολισµό. Έτσι την πρώτη εβδοµάδα τα µετρητικά όργανα τοποθετήθηκαν στον όγδοο όροφο του κτίριου και τη δεύτερη στον πρώτο όροφο. Τα παραπάνω παρουσιάζονται συγκεντρωτικά στον Πίνακα 5.2. Πίνακας 5.2. Οι χώροι στους οποίους πραγµατοποιήθηκαν οι µετρήσεις και ο χρόνος διεξαγωγής τους Χώροι Όροφος Προσανατολισµός Χρόνος διεξαγωγής Γραφείο (1) Γραφείο (2) Γραφείο (3) Γραφείο (4) Ν 8 ος ΒΑ Ν 1 ος ΒΑ 4-8 Φεβρουαρίου Φεβρουαρίου Σε ό,τι αφορά τη θέση των οργάνων µέτρησης, παρατίθενται παρακάτω στο Σχήµα 5.7 τα σκαριφήµατα των εσωτερικών χώρων στα οποία σηµειώνονται οι θέσεις των αισθητήρων θερµοκρασίας και σχετικής υγρασίας του αέρα. Όπως φαίνεται από τα σκαριφήµατα, οι εσωτερικοί χώροι έχουν ορθογώνιο σχήµα µε παραπλήσιο εµβαδόν. Όλοι οι χώροι διαθέτουν ένα συρόµενο παράθυρο και η πόρτα εισόδου στο χώρο οδηγεί σε έναν εσωτερικό διάδροµο. Είναι εµφανές, λοιπόν, ότι οι χώροι έχουν τέτοια οµοιότητα, ώστε να είναι δυνατή η σύγκριση των αποτελεσµάτων των µετρήσεων µεταξύ τους. Επιλέχθηκαν δύο όροφοι για τη διεξαγωγή των µετρήσεων, συγκεκριµένα ο πρώτος και ο όγδοος όροφος, δύο δηλαδή ακραίοι όροφοι, ώστε να διασφαλισθεί ότι στις µετρήσεις µας αποτυπώνονται οι τυπικές εσωκλιµατικές συνθήκες που αφορούν σε όλο το κτίριο. Έτσι, µας δίνεται η δυνατότητα να καταγράψουµε πιθανές µεταβολές, που µπορεί να παρατηρούνται λόγω της υψοµετρικής διαφοράς. Όσον αφορά στις θέσεις των οργάνων µέτρησης, αυτές επιλέχθηκαν µε βάση τη µελέτη της χωρικής µεταβολής της θερµοκρασίας και της σχετικής υγρασίας του αέρα. Έτσι, τα όργανα µέτρησης της θερµοκρασίας και της σχετικής υγρασίας στην πλειοψηφία των περιπτώσεων τοποθετήθηκαν κοντά στο παράθυρο και την πόρτα των χώρων. Σε µία περίπτωση ένα τρίτο µετρητικό όργανο τοποθετήθηκε στη θέση εργασίας. Όλα τα όργανα αυτά τοποθετήθηκαν σε µέσο ύψος, περίπου 1,5 µέτρο πάνω από το έδαφος του πατώµατος του εσωτερικού χώρου. Όργανα µέτρησης της θερµοκρασίας και της σχετικής υγρασίας τοποθετήθηκαν και στον εσωτερικό διάδροµο, που οδηγεί στα γραφεία, για να εξεταστεί η επίδραση του αερισµού των χώρων, µέσω του ανοίγµατος της πόρτας, στις επικρατούσες θερµικές συνθήκες των γραφείων. Οι παραπάνω µετρήσεις πραγµατοποιήθηκαν µε βήµα 5 λεπτών της ώρας. Οι αισθητήρες µέτρησης του διοξειδίου του άνθρακα και των αιωρούµενων σωµατιδίων τοποθετήθηκαν σε µέσο ύψος κοντά στη ζώνη αναπνοής και όσο το δυνατόν πλησιέστερα στη θέση εργασίας, ώστε να µην εµποδίζουν το χρήστη του χώρου στην εκτέλεση της τυπικής εργασίας του. Και σε αυτήν την περίπτωση το βήµα της µέτρησης ήταν 5 λεπτά. Αναφορικά µε τις συνθήκες του εξωτερικού περιβάλλοντος τοποθετήθηκε ένα µετρητικό όργανο θερµοκρασίας και σχετικής υγρασίας του αέρα έξω από το παράθυρο του ογδόου ορόφου του κτιρίου, ώστε να καταγράφονται οι συνθήκες του εξωτερικού µικροκλίµατος. Για τη µεγαλύτερη ακρίβεια των µετρήσεων το όργανο 104

105 5. ΚΑΤΑΓΡΑΦΗ, ΜΕΤΡΗΣΗ ΚΑΙ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ προφυλάχθηκε από τις εξωτερικές συνθήκες (και κυρίως από την ηλιακή ακτινοβολία, καθότι ο αισθητήρας του οργάνου είναι απαραίτητο να µην εκτίθεται σε άµεση ακτινοβολία) µε διάτρητο κάλυµµα. Το βήµα µέτρησης και εδώ ήταν 5 λεπτά. Μετρήσεις της συγκέντρωσης του διοξειδίου του άνθρακα και των αιωρούµενων σωµατιδίων πραγµατοποιήθηκαν και για το εξωτερικό περιβάλλον µε βήµα µία µέτρηση ανά µία ώρα. 4m 5,9m Γραφείο 2 E=23,6m 2 V= 73,16m 3 Γραφείο 4 E=23,6m 2 V= 73,16m 3 Αισθητήρας θερµοκρασίας και σχετικής υγρασίας Γραφείο 1 E=23,76m 2 V=73,66m 3 5,9m 4m Γραφείο 3 E=23,76m 2 V=73,66m 3 8 ος όροφος του κτιρίου 1 ος όροφος του κτιρίου Σχήµα 5.7. Θέση των οργάνων µέτρησης της θερµοκρασίας και της σχετικής υγρασίας στο υπό µελέτη κτίριο γραφείων Για να είναι πλήρως κατανοητά τα αποτελέσµατα των µετρήσεων, και πιο συγκεκριµένα οι µεταβολές των παραµέτρων που οφείλονται στον αερισµό, αναπτύχθηκε ένα κατάλληλα διαµορφωµένο ερωτηµατολόγιο, στο οποίο οι χρήστες των υπό µελέτη χώρων κατέγραφαν την ακριβή ώρα και διάρκεια του αερισµού του χώρου τους µέσω της πόρτας και των παραθύρων. Το σχετικό ερωτηµατολόγιο παρατίθεται στο Παράρτηµα Α Αποτελέσµατα µετρήσεων Θερµοκρασία του αέρα Η θερµοκρασία του αέρα (µέση ωριαία τιµή) στο Γραφείο 1 (Ν προσανατολισµός) κυµάνθηκε κατά τη διάρκεια των µετρήσεων και κατά τις ώρες 105

106 5. ΚΑΤΑΓΡΑΦΗ, ΜΕΤΡΗΣΗ ΚΑΙ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ λειτουργίας από 23,6 0 C ως 27,4 0 C. Στο ίδιο χρονικό διάστηµα η θερµοκρασία στο Γραφείο 2 µε ΒΑ προσανατολισµό πήρε τιµές από 22,3 0 C ως 27,4 0 C. Το εύρος µεταβολής της θερµοκρασίας και στους δύο χώρους είναι πολύ µεγάλο και περίπου ίσο µε 3,8 και 5,1 0 C στο (1) και (2) αντίστοιχα. Η µεταβολή της θερµοκρασίας του αέρα είναι πολύ µεγαλύτερη στους δύο χώρους, αν εξετάσουµε τα διαγράµµατα των στιγµιαίων τιµών κατά το χρόνο χρήσης του κτιρίου ( ιάγραµµα 5.6). Έτσι στο (1) κυµαίνεται από 20,5 0 C ως 28,2 0 C και στο (2) από 21,9 0 C ως 28,3 0 C, πράγµα που σηµαίνει ότι η κατάσταση είναι δυσµενέστερη. Σε αυτό το σηµείο είναι χρήσιµο να παραθέσουµε τις τιµές της θερµοκρασίας που προτείνει ο οργανισµός ASHRAE που για το χειµώνα είναι µεταξύ 20 0 C-23,9 0 C και η ΤΟΤΕΕ 2425/86 που ορίζει συνθήκες σχεδιασµού για κλιµατιζόµενους χώρους (κτίρια γραφείων) το χειµώνα C. Όπως γίνεται αντιληπτό, πολλές φορές οι θερµοκρασίες, που επικρατούν στους δύο χώρους, έχουν αρκετά υψηλότερες τιµές από τις αποδεκτές. Θερµοκρασία ( ο C) Εξ. περιβάλλον Γ1 Μέση τιµή Γ2 Μέση τιµή ιάδροµος Φεβρ. 4/2/02 5/2/02 5 Φεβρ. 5/2/02 6/2/02 6 Φεβρ. 6/2/02 7/2/02 7 Φεβρ. 7/2/02 8/2/02 8 Φεβρ. 22:00 10:00 22:00 10:00 22:00 10:00 22:00 10:00 4/2/02 10:00 Χρόνος 8/2/02 22:00 ιάγραµµα 5.6. ιάγραµµα της στιγµιαίας θερµοκρασίας στα (1) και (2) την 1 η εβδοµάδα των µετρήσεων Θα πρέπει να σηµειώσουµε ότι σε φυσικά αεριζόµενα κτίρια οι µεταβολές της στιγµιαίας µεταβολής της θερµοκρασίας είναι πιο έντονες, όταν οι χρήστες αερίζουν το χώρο. Η στιγµιαία µεταβολή της θερµοκρασίας στο (1) στις 8 Φεβρουαρίου, όπως απεικονίζεται στο ιάγραµµα 5.7, τεκµηριώνει το γεγονός αυτό. Κατά τη διάρκεια της ηµέρας αυτής ο χρήστης του (1) αερίζει το χώρο τέσσερις φορές µεταξύ των διαστηµάτων 9:10-9:45, 11:30-11:45, 13:05-13:10 και 14:25-14:45 (τονισµένη γραµµή). Σε αυτά τα χρονικά διαστήµατα η θερµοκρασία µειώνεται από 23,9 0 C σε 20,5 0 C, από 24,4 0 C σε 23,1 0 C, από 25,3 0 C σε 23,1 0 C και από 25,2 0 C σε 23,3 0 C, παρατηρούµε δηλαδή πτώση της θερµοκρασίας κατά 3,4 0 C µέσα σε 30 λεπτά ή 2,2 0 C µέσα σε 10 µόνο λεπτά. Αξίζει να σηµειωθεί ότι οι τιµές αυτές αφορούν στις µέσες στιγµιαίες τιµές στο (1), πράγµα που σηµαίνει ότι κοντά στο παράθυρο, όπου βρίσκεται και η θέση εργασίας, οι µεταβολές θα είναι πιο µεγάλες. Στο ίδιο διάγραµµα απεικονίζεται και η στιγµιαία θερµοκρασία στο (2). Στην περίπτωση αυτή δεν παρατηρούµε τις απότοµες µεταβολές της θερµοκρασίας του αέρα που 106

107 5. ΚΑΤΑΓΡΑΦΗ, ΜΕΤΡΗΣΗ ΚΑΙ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ καταγράψαµε στο (1). Η διαφορά συνίσταται στο διαφορετικό τρόπο αερισµού των δύο χώρων. Ενώ, λοιπόν, στο (1) ο χρήστης αερίζει το χώρο ανοίγοντας το παράθυρο, ο χρήστης του (2) προτιµά να αερίζει το χώρο ανοίγοντας την πόρτα για µεγαλύτερα χρονικά διαστήµατα. Στο διάγραµµα αποτυπώνεται και η θερµοκρασία του διαδρόµου, η οποία είναι οµαλή καθ όλο το χρονικό διάστηµα µεταξύ 8:00 και 16:00 και σαφώς υψηλότερη από τη θερµοκρασία του εξωτερικού περιβάλλοντος. Έτσι, ο αερισµός του (2) µέσω της πόρτας αδυνατεί να µειώσει τη θερµοκρασία του χώρου, η οποία παρουσιάζει µια διαρκή σταθερή αύξηση ως τις 13:20 περίπου. Κατά το παραπάνω χρονικό διάστηµα λόγω του ΒΑ προσανατολισµού του χώρου, το (2) δέχεται ηλιακή ακτινοβολία. Αντίθετα, µετά τις 13:20 η ακτινοβολία µειώνεται µε αποτέλεσµα να µειώνεται οµαλά και η θερµοκρασία του χώρου. Κατά τη διάρκεια της ηµέρας η θερµοκρασία στο (2) είναι αρκετά υψηλή και προκαλεί δυσφορία στους χρήστες του χώρου, γεγονός που σηµαίνει ότι ο αερισµός του χώρου µέσω της πόρτας αδυνατεί να ελέγξει επαρκώς τα επίπεδα της θερµοκρασίας του αέρα. Τα ίδια συµπεράσµατα εξάγονται για όλες τις ηµέρες κατά τις οποίες διεξήχθησαν οι µετρήσεις στον όγδοο όροφο του κτιρίου, που για λόγους συντοµίας δεν παρουσιάζουµε. Θερµοκρασία ( ο C) Εξ. περιβάλλον Γ1 Μέση τιµή Γ2 Μέση τιµή ιάδροµος 8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 Χρόνος ιάγραµµα 5.7. ιάγραµµα της στιγµιαίας θερµοκρασίας στα (1) και (2) στις 8 Φεβρουαρίου Όπως παρατηρούµε στο προηγούµενο διάγραµµα, τα επίπεδα της θερµοκρασίας του (1) είναι υψηλότερα από αυτά του (2), αν και οι δύο σχετικοί χώροι έχουν το ίδιο περίπου εµβαδόν, τα θερµαντικά σώµατα την ίδια ισχύ, η αποτελεσµατικότητα της θερµοµόνωσης είναι κοινή και τα ανοίγµατα έχουν, επίσης, το ίδιο εµβαδόν. Ωστόσο, ο διαφορετικός τρόπος αερισµού των δύο γραφείων δεν επιτρέπει τη σύγκριση, κατά απόλυτο τρόπο, των επιπέδων θερµοκρασίας µεταξύ των χώρων µε διαφορετικό προσανατολισµό. Επειδή ο στόχος της µελέτης είναι να καταγραφούν τα επίπεδα της θερµοκρασίας κάτω από τις πραγµατικές συνθήκες στις οποίες λειτουργεί το κτίριο, δεν κρίθηκε σκόπιµο να καθοδηγήσουµε τους χρήστες ως προς τον αερισµό των χώρων τους. Έτσι, για να εξαγάγουµε όσο το δυνατόν πιο ασφαλή συµπεράσµατα αναφορικά µε τα επίπεδα της θερµοκρασίας µεταξύ των δύο προσανατολισµών, προχωρήσαµε στη σύγκριση των αποτελεσµάτων των µετρήσεων στις 4 Φεβρουαρίου, κατά την οποία η ένταση του αερισµού του (1) ήταν µικρότερη από 107

108 5. ΚΑΤΑΓΡΑΦΗ, ΜΕΤΡΗΣΗ ΚΑΙ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ όλες τις υπόλοιπες ηµέρες. Στην πραγµατικότητα ο χρήστης την ηµέρα αυτή προχώρησε στον αερισµό του (1) δύο φορές (12:00-12:10 και 14:00-14:15). Στο ιάγραµµα 5.8 παρουσιάζεται η µέση ωριαία θερµοκρασία στους δύο χώρους. Όπως παρατηρούµε στο διάγραµµα, από τις 11:00 και µετά το (1) παρουσιάζει µεγαλύτερη θερµοκρασία από το (2), ενώ πριν από αυτήν την ώρα ισχύει το αντίθετο. Πράγµατι, το (2) τις πρωινές ώρες λόγω του ΒΑ προσανατολισµού έχει θερµικά κέρδη εξαιτίας Εξ. περιβάλλον Γ1 Μέση ωριαία τιµή Γ2 Μέση ωριαία τιµή Θερµοκρασία ( ο C) :00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 Χρόνος ιάγραµµα 5.8. ιάγραµµα της µέσης ωριαίας θερµοκρασίας στα (1) και (2) στις 4 Φεβρουαρίου της ηλιακής ακτινοβολίας. Για το λόγο αυτό η θερµοκρασία του είναι υψηλότερη από αυτή του (1), το οποίο έχει Ν προσανατολισµό. Στο χρονικό αυτό διάστηµα, όπως είπαµε, το (1) δεν αερίζεται και εποµένως, αφού δεν παρατηρείται διαφορά στον αερισµό, η σύγκριση είναι ακριβής. Η θερµοκρασία στο (2) συνεχίζει να αυξάνεται ως τις 13:00 µε αργό, αλλά σταθερό ρυθµό, και κατόπιν η γραµµή του διαγράµµατος αλλάζει κλίση. Στο χρονικό αυτό σηµείο το (2) παύει να δέχεται ισχυρή ηλιακή ακτινοβολία. Αντίθετα, η θερµοκρασία του (1) αυξάνεται µε το χρόνο και παρά το γεγονός ότι ο χώρος αερίζεται δύο φορές. Η υψηλότερη τιµή της θερµοκρασίας του αέρα στο (1) καταγράφεται µεταξύ 15:00 και 16:00, όταν είναι εκτεθειµένο σε ισχυρή ακτινοβολία, ενώ κατά τη διάρκεια των ωρών 10:00 ως 18:00 η µέση τιµή της θερµοκρασίας στο (1) είναι 25,9 0 C και στο (2) 25,3 0 C, παρουσιάζεται δηλαδή µια διαφορά των 0,6 0 C, και στο χρονικό διάστηµα από 15:00 ως 16:00 εµφανίζεται η µέγιστη διαφορά ίση µε 1,4 0 C. Η µεγαλύτερη θετική κλίση της γραµµής της θερµοκρασίας και στους δύο χώρους παρουσιάζεται τις πρωινές ώρες λόγω της χαµηλής θερµοκρασίας των χώρων και της έναρξης λειτουργίας του κεντρικού συστήµατος θέρµανσης. Παρατηρούµε, ακόµη, ότι το εύρος της µεταβολής της θερµοκρασίας του αέρα είναι µεγαλύτερο στο (1) απ ό,τι στο (2) παρά την προσπάθεια ελέγχου της αύξησης της θερµοκρασίας µέσω του αερισµού. Τα αντίστοιχα συµπεράσµατα προκύπτουν και για τις υπόλοιπες ηµέρες κατά τις οποίες διεξήχθησαν µετρήσεις, εκτός από τη δεύτερη ηµέρα. Εκείνη την ηµέρα η θερµοκρασία του (1) παίρνει χαµηλότερες τιµές από αυτή του (2) στο µεγαλύτερο χρονικό διάστηµα, γεγονός που φαίνεται αρχικά να έρχεται σε αντίθεση µε τις µετρήσεις των άλλων ηµερών. Ωστόσο, τη συγκεκριµένη ηµέρα ο χρήστης του (1) 108

109 5. ΚΑΤΑΓΡΑΦΗ, ΜΕΤΡΗΣΗ ΚΑΙ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ αερίζει το χώρο δύο φορές ανοίγοντας τόσο το παράθυρο όσο και την πόρτα, εφαρµόζει δηλαδή διαµπερή αερισµό. Στο ιάγραµµα 5.9 παρουσιάζονται οι χρονικές στιγµές του διαµπερούς αερισµού µε τονισµένες γραµµές. Όπως παρατηρούµε, η θερµοκρασία στο (2) µεταβάλλεται όπως όλες τις υπόλοιπες ηµέρες. Στην περίπτωση του (1) η θερµοκρασία αυξάνεται από το πρωί και εξισώνεται µε αυτή του (2) περίπου στις 13:40, σε χρόνο δηλαδή κατά τον οποίο λόγω του Ν προσανατολισµού του δέχεται την ηλιακή ακτινοβολία. Τότε ο χρήστης αερίζει το χώρο µε διαµπερή αερισµό µε αποτέλεσµα την απότοµη πτώση της θερµοκρασίας, η οποία από τους 25,5 0 C ελαττώνεται στους 22,7 0 C. Η µείωση αυτή των 2,8 0 C επέρχεται σε σύντοµο χρονικό διάστηµα ίσο µε 10 λεπτά. Η ίδια τακτική, όσον αφορά στον αερισµό, ακολουθείται από τον χρήστη και µεταξύ 15:15 και 15:25. Ο συνδυασµός, λοιπόν, του διαµπερούς αερισµού και της πιο ψυχρής δεύτερης ηµέρας των µετρήσεων έχει ως αποτέλεσµα τον καλύτερο έλεγχο της θερµοκρασίας στο (1), η οποία δεν υπερβαίνει τους 25,5 0 C, χωρίς ωστόσο να είναι ικανοποιητικά και τα επίπεδα αυτά. Ιδιαίτερο ενδιαφέρον παρουσιάζει η µεταβολή της θερµοκρασίας κοντά στο παράθυρο και για το λόγο ότι η θέση εργασίας στο (1) συµβαίνει να βρίσκεται κοντά σ αυτό. Έτσι, ενώ η µέση τιµή της θερµοκρασίας στο (1) µειώνεται µέσα στο χρονικό διάστηµα των 10 λεπτών κατά 2,8 0 C, η µείωση που καταγράφεται από τον αισθητήρα που είναι κοντά στο παράθυρο φθάνει τους 4,6 0 C. Η µεταβολή αυτή είναι πολύ µεγάλη και δηµιουργεί θερµική δυσανεξία. Θερµοκρασία ( ο C) Γ1 Μέση τιµή Γ2 Μέση τιµή ιάδροµος Γ1 Παράθυρο Εξ. περιβάλλον 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 Χρόνος ιάγραµµα 5.9. ιάγραµµα της στιγµιαίας θερµοκρασίας στα (1) και (2) στις 5 Φεβρουαρίου Με βάση το τελευταίο πόρισµα αποκτά ενδιαφέρον να εξετάσουµε τη χωρική µεταβολή της θερµοκρασίας στους χώρους. Για το λόγο αυτό παραθέτουµε το ιάγραµµα 5.10, στο οποίο παρουσίαζεται η θερµοκρασία στο (1) σε τρία διαφορετικά σηµεία: κοντά στο παράθυρο, στη θέση εργασίας και κοντά στην πόρτα. Η απόσταση του αισθητήρα στο παράθυρο είναι περίπου 5 µέτρα σε σχέση µε αυτόν στην πόρτα και περίπου 1,5 µέτρο σε σχέση µε αυτόν στη θέση εργασίας. Όπως παρατηρούµε στο διάγραµµα των στιγµιαίων τιµών της θερµοκρασίας, η χωροταξική κατανοµή της θερµοκρασίας του χώρου παρουσιάζει ανοµοιογενή χαρακτηριστικά, παρότι θα έπρεπε, για να µπορούµε να µιλούµε µε απόλυτη βεβαιότητα, να υπάρχουν Θερµ. εξ. περ/ντος ( ο C) 109

110 5. ΚΑΤΑΓΡΑΦΗ, ΜΕΤΡΗΣΗ ΚΑΙ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ πολλοί περισσότεροι αισθητήρες θερµοκρασίας στο χώρο. Από το σχετικό διάγραµµα, αλλά και από αυτό της µέσης ωριαίας θερµοκρασίας, προκύπτουν τα εξής συµπεράσµατα: Η µέση τιµή της θερµοκρασίας µεταξύ των δύο θέσεων του παραθύρου και της πόρτας κατά το χρονικό διάστηµα 8:00 µε 18:00 είναι σχεδόν ίδια και βρίσκεται µέσα στο περιθώριο σφάλµατος των οργάνων (24,96 0 C και 25,16 0 C αντίστοιχα). Αντίθετα οι τιµές της µέσης ωριαίας θερµοκρασίας παρουσιάζουν έντονες µεταβολές, όπως παρατηρούµε στο ιάγραµµα 5.11, οι οποίες φθάνουν και τους 2 0 C. Η µέση ωριαία τιµή της θερµοκρασίας κοντά στην πόρτα είναι υψηλότερη από αυτήν κοντά στο παράθυρο, όταν ο χώρος δεν ηλιάζεται, και χαµηλότερη στην αντίθετη περίπτωση, ασχέτως του τρόπου αερισµού του χώρου. Η στιγµιαία τιµή της θερµοκρασίας του αέρα κοντά στο παράθυρο παρουσιάζει απότοµες µεταβολές σε αντίθεση µε τη θερµοκρασία κοντά στην πόρτα. Η στιγµιαία τιµή της θερµοκρασίας κοντά στην πόρτα ακολουθεί την τάση της αντίστοιχης κοντά στο παράθυρο. Συγκεκριµένα, µετά από µία έντονη µεταβολή της θερµοκρασίας κοντά στο παράθυρο ακολουθεί µία µικρότερης έντασης µεταβολή της θερµοκρασίας κοντά στην πόρτα µε χρονική υστέρηση περίπου 10 ή 15 λεπτών της ώρας. Έτσι, ενώ η θερµοκρασία κοντά στο παράθυρο µειώνεται κατά 3,1 0 C ή 5,5 0 C, στα ίδια χρονικά διαστήµατα η θερµοκρασία κοντά στο παράθυρο µειώνεται µόνο κατά 0,35 0 C ή 1,25 0 C αντίστοιχα. Μεταβολές της θερµοκρασίας κοντά στο παράθυρο της τάξης των 0,8 0 C αφήνουν ανεπηρέαστη τη θερµοκρασία κοντά στην πόρτα. Η στιγµιαία θερµοκρασία στη θέση εργασίας είναι σχεδόν ίση µε αυτήν κοντά στην πόρτα, γεγονός που σηµαίνει ότι η θερµοκρασία του αέρα διαφοροποιείται έντονα ακόµη και 1,5 µέτρο µόνο µακριά από το παράθυρο. Θερµοκρασία ( o C) Γ1 Παράθυρο Γ1 Πόρτα Γ1 Θέση εργασίας Εξ. περιβάλλον 8:00 10:00 12:00 14:00 16:00 18:00 Χρόνος ιάγραµµα ιάγραµµα στιγµιαίας τιµής σε τρεις διαφορετικές θέσεις στο (1) στις 7 Φεβρουαρίου Τα ευρήµατα αυτά οφείλονται σε τρεις παραµέτρους: στον αερισµό του χώρου, ο οποίος επηρεάζει έντονα τη θερµοκρασία κοντά στο παράθυρο, στο θερµαντικό σώµα του συστήµατος κεντρικής θέρµανσης κοντά στο παράθυρο, το οποίο λειτουργούσε Θερµ. εξ. περ/ντος ( ο C) 110

111 5. ΚΑΤΑΓΡΑΦΗ, ΜΕΤΡΗΣΗ ΚΑΙ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ κατά τη διάρκεια των µετρήσεων, και στο ότι ο χώρος εκτίθεται στην ηλιακή ακτινοβολία τις µεσηµεριανές ώρες παρά την ύπαρξη εσωτερικών περσίδων. Θερµοκρασία ( ο C) Γ1 Παράθυρο Γ1 Πόρτα Χρόνος ιάγραµµα ιάγραµµα της µέσης ωριαίας θερµοκρασίας στο (1) στις 7 Φεβρουαρίου Ο ρόλος του αερισµού είναι ιδιαίτερα κρίσιµος για τη χωροταξική ανοµοιογένεια της θερµοκρασίας που παρατηρήθηκε στο (1). Το γεγονός αυτό επιβεβαιώθηκε κι από την εξέταση της κατανοµής της θερµοκρασίας στο (2), όπου ο χρήστης του δεν αερίζει το χώρο ανοίγοντας το παράθυρο, αλλά ανοίγοντας την πόρτα. Πέρα από τον αερισµό, ρόλο σηµαντικό παίζει και το ότι ο χώρος εκτίθεται στην ηλιακή ακτινοβολία, διότι το (2) έχει ΒΑ προσανατολισµό, γεγονός που σηµαίνει ότι ο χώρος δεν ηλιάζεται τις ώρες της έντονης ηλιακής ακτινοβολίας. Η θερµοκρασία του αέρα (µέση ωριαία τιµή) στο (3), που έχει Ν προσανατολισµό, κυµάνθηκε κατά τη διάρκεια των µετρήσεων και κατά τις ώρες λειτουργίας (8:00-18:00) από 22,4 0 C ως 25,8 0 C. Η θερµοκρασία στο (4) µε ΒΑ προσανατολισµό κατά τις ώρες λειτουργίας του χώρου πήρε τιµές από 21,7 0 C ως 24,1 0 C. Το εύρος µεταβολής, δηλαδή, της µέσης ωριαίας θερµοκρασίας στο (3) είναι ίσο µε 3,4 0 C και στο (4) ίσο µε 2,4 0 C. Το εύρος αυτής της µεταβολής και στους δύο χώρους δεν µας προβληµατίζει σοβαρά, και ιδιαιτέρως αυτό του (4). Ωστόσο, το ανώτερο όριο της µέσης ωριαίας θερµοκρασίας του αέρα και στους δύο χώρους είναι υψηλότερο από αυτό που προτείνουν τα πρότυπα και οι οδηγίες θερµικής άνεσης. Σε ό,τι αφορά το (4), το χρονικό διάστηµα κατά το οποίο η µέση ωριαία θερµοκρασία είναι υψηλότερη από το όριο που προτείνει ο ASHRAE είναι περιορισµένο, αλλά αν λάβουµε ως όριο-τιµή την προτεινόµενη θερµοκρασία της ΤΟΤΕΕ, τότε το χρονικό διάστηµα στο οποίο η θερµοκρασία βρίσκεται εκτός ορίων θερµικής άνεσης διευρύνεται σηµαντικά. Στο (3) η κατάσταση είναι χειρότερη, καθότι η µέση ωριαία θερµοκρασία του χώρου υπερβαίνει, σχεδόν πάντοτε, το όριο-τιµή της ΤΟΤΤΕ και πολύ συχνά το όριο-τιµή του ASHRAE. Έτσι, οι χρήστες αισθάνονται συχνά θερµική δυσφορία. Τα παραπάνω πορίσµατα δεν διαφοροποιούνται σηµαντικά, όταν περάσουµε στη διερεύνηση των στιγµιαίων τιµών της θερµοκρασίας στους δύο χώρους. Φυσικά το εύρος της θερµοκρασίας του αέρα διευρύνεται, καθώς στο (3) κυµαίνεται από 21,8 0 C ως 25,9 0 C και στο (4) από 21,5 0 C ως 24,3 0 C. Ωστόσο, η διεύρυνση αυτή είναι µικρή (κατά 0,7 και 0,4 µονάδες αντίστοιχα). Με βάση τις στιγµιαίες τιµές της θερµοκρασίας οδηγούµαστε στο ίδιο συµπέρασµα, ότι δηλαδή υπάρχουν χρονικές περίοδοι (µεγαλύτερες όσον αφορά στο (3) και µικρότερες όσον αφορά στο (4)) κατά 111

112 5. ΚΑΤΑΓΡΑΦΗ, ΜΕΤΡΗΣΗ ΚΑΙ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ τις οποίες η θερµοκρασία του αέρα είναι υψηλότερη από αυτήν που ορίζουν οι οδηγίες και οι κανονισµοί θερµικής άνεσης. Όπως έχουµε ήδη αναφέρει, η θερµοκρασία του αέρα στο (3) είναι κατά µέσο όρο υψηλότερη από αυτήν του (4). Τους λόγους για τους οποίους συµβαίνει το γεγονός αυτό πρέπει να τους αναζητήσουµε στη µέση ωριαία και στη στιγµιαία θερµοκρασία στους δύο χώρους κατά την τρίτη ηµέρα διεξαγωγής των µετρήσεων, όπως καταγράφονται στο ιάγραµµα Αξίζει να σηµειώσουµε ότι οι δύο χώροι µεταξύ τους δεν έχουν το ίδιο µέγεθος, καθώς το (3) έχει σχεδόν διπλάσιο εµβαδόν από το (4). Την τρίτη λοιπόν ηµέρα ο χρόνος κατά τον οποίο αερίζεται ο χώρος (3) είναι µεγαλύτερος σε σχέση µε τις υπόλοιπες ηµέρες. Πιο συγκεκριµένα, η πόρτα του (3) είναι µονίµως ανοιχτή (ο χώρος αυτός άλλωστε στεγάζει τη γραµµατεία εργαστηρίου) και το παράθυρο είναι ανοιχτό, αλλά µόνο κατά 5cm, µεταξύ των ωρών 9:30 µε 11:30, 12:00 µε 14:00 και 15:00 µε 16:30. Αυτός ο τρόπος αερισµού του χώρου αποτελεί την αιτία για τη σταδιακή αύξηση της θερµοκρασίας σε όλο το χρόνο λειτουργίας του, κατά τον οποίο µάλιστα δεν παρατηρούνται απότοµες µεταβολές. Η θερµοκρασία στο (4), επίσης, αυξάνεται από τις 8:00 ως τις 17:00 κα µάλιστα µε οµαλότερο τρόπο. Τα παραπάνω ισχύουν ασφαλώς και στην περίπτωση της µέσης ωριαίας θερµοκρασίας στους δυο χώρους. Παρατηρούµε, επίσης, ότι τόσο η στιγµιαία όσο και η µέση ωριαία θερµοκρασία στο (3) είναι πάντοτε υψηλότερες από αυτές του (4), ακόµη και τις πρωινές ώρες κατά τις οποίες µόνο ο (4) δέχεται θερµικά κέρδη λόγω της ηλιακής ακτινοβολίας. Ωστόσο, ο προσανατολισµός των δύο χώρων έχει ως αποτέλεσµα την αύξηση της θερµοκρασιακής διαφοράς µε την πάροδο του χρόνου, καθώς η µέση ωριαία τιµή στο χρονικό διάστηµα µεταξύ 8:00 µε 9:00 ανέρχεται στους 0,7 0 C, ενώ µεταξύ και ανέρχεται στους 1,7 0 C. Η διαφορά της θερµοκρασίας παίρνει τη µέγιστη τιµή της µετά τις πρωινές ώρες, διότι ο (3) έχει Ν προσανατολισµό µε αποτέλεσµα να θερµαίνεται και λόγω της ηλιακής ακτινοβολίας. Θερµοκρασία ( ο C) Γ3 Μέση τιµή Γ4 Παράθυρο ιάδροµος Γ3 Μέση ωριαία τιµή Γ4 Μέση ωριαία τιµή Εξ. περιβάλλον :00 10:00 12:00 14:00 16:00 Χρόνος Θερµ. εξ. περ/ντος ( ο C) ιάγραµµα ιάγραµµα της µέσης ωριαίας και της στιγµιαίας θερµοκρασίας στα (3) και (4) στις 14 Φεβρουαρίου Στο (1) είχαµε παρατηρήσει ότι το θερµοκρασιακό πεδίο δεν ήταν οµοιογενές σε αντίθεση µε αυτό του (2). Από την ανάλυση των δεδοµένων στο (3) για όλες τις ηµέρες, αποδεικνύεται ότι και σε αυτόν το χώρο το θερµοκρασιακό πεδίο είναι ανοµοιογενές. Οι χρήστες, των οποίων η θέση εργασίας είναι κοντά στο παράθυρο, αισθάνονται, συχνότερα, θερµική δυσανεξία σε σχέση µε εκείνους που εργάζονται 112

113 5. ΚΑΤΑΓΡΑΦΗ, ΜΕΤΡΗΣΗ ΚΑΙ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ κοντά στην πόρτα, καθότι η θερµοκρασία κοντά στο παράθυρο είναι υψηλότερη -και όπως έχουµε ήδη αναφέρει τα επίπεδα της θερµοκρασίας του αέρα είναι πολλές φορές υψηλότερα από αυτά που προβλέπουν οι οδηγίες και οι κανονισµοί θερµικής άνεσηςκαι παρουσιάζει, συχνά, απότοµες µεταβολές. Η εξακρίβωση των επιπέδων θερµοκρασίας µεταξύ του πρώτου και του όγδοου ορόφου παρουσιάζει δυσκολία λόγω της διαφοράς της θερµοκρασίας του εξωτερικού περιβάλλοντος, δεδοµένου ότι οι µετρήσεις έγιναν σε διαφορετικές ηµέρες. Θα συγκρίνουµε, εποµένως, δύο ηµέρες κατά τις οποίες η σχετική θερµοκρασία είναι όσο το δυνατόν ίδια. Έτσι, επιλέξαµε να συγκρίνουµε τη θερµοκρασία των χώρων (1) και (2) στις 6 Φεβρουαρίου και των (3) και (4) στις 14 Φεβρουαρίου, όπως φαίνεται στο ιάγραµµα Η µέση θερµοκρασία του εξωτερικού περιβάλλοντος µεταξύ του χρονικού διαστήµατος 8:00 µε 18:00 στις 6 Φεβρουαρίου είναι ίση µε 18 0 C και στις 14 Φεβρουαρίου µε 19,3 0 C, στις 14 Φεβρουαρίου δηλαδή έχουµε υψηλότερη µέση τιµή κατά 1,3 0 C, διαφορά η οποία δεν είναι ιδιαίτερα µεγάλη. Οι δύο καµπύλες της θερµοκρασίας του εξωτερικού περιβάλλοντος έχουν µάλιστα την ίδια αυξητική τάση κατά το υπό µελέτη χρονικό διάστηµα. Όπως προέκυψε από τη σύγκριση των χώρων µε Ν προσανατολισµό (1) και (3), η στιγµιαία θερµοκρασία στο (1) παρουσιάζει απότοµες µεταβολές, οι οποίες σχετίζονται µε το φυσικό αερισµό του χώρου. Στην περίπτωση του (3) τέτοιες αλλαγές της θερµοκρασίας δεν παρατηρούνται, ενώ τα επίπεδα θερµοκρασίας του (1) είναι συνολικά υψηλότερα από αυτά του (3), παρότι η 14 η Φεβρουαρίου είναι λίγο πιο θερµή ηµέρα. Οι µοναδικές περιπτώσεις κατά τις οποίες το (1) έχει χαµηλότερη θερµοκρασία από το (3) είναι, όταν ο έντονος αερισµός του οδηγεί σε απότοµη µείωση της θερµοκρασίας του αέρα. Το συµπέρασµα, λοιπόν, που προκύπτει είναι ότι ο έντονος αερισµός που εφαρµόζεται για σύντοµο χρονικό διάστηµα στο (1) σε σχέση µε το διαρκή φυσικό αερισµό χαµηλής έντασης που εφαρµόζεται στο (3), προκαλεί µεν τη στιγµιαία πτώση της θερµοκρασίας στο (1) σε τιµές χαµηλότερες από αυτές του (3), ωστόσο κατά το µεγαλύτερο χρονικό διάστηµα τα επίπεδα της θερµοκρασίας είναι υψηλότερα. Από τη µελέτη των καµπυλών της θερµοκρασίας των χώρων µε ΒΑ προσανατολισµό προκύπτει ότι στο (2) η θερµοκρασία είναι υψηλότερη από ό,τι στο (4), αν και, όπως είπαµε, η ηµέρα κατά την οποία έγιναν οι µετρήσεις στο (4) ήταν λίγο πιο ζεστή. Η σύγκριση µεταξύ των δύο αυτών χώρων ενδείκνυται ίσως περισσότερο, διότι, αφενός, οι χρήστες τους προτιµούν να τους αερίζουν συνήθως ανοίγοντας την πόρτα και όχι το παράθυρο και, αφετέρου, διότι έχουν το ίδιο µέγεθος. Εποµένως, πέρα από το σηµαντικό ρόλο του αερισµού, φαίνεται να εµπλέκονται και άλλοι παράγοντες, όπως η κατάσταση της θερµοµόνωσης των χώρων και η απόδοση του κεντρικού συστήµατος θέρµανσης και των τοπικών θερµαντικών σωµάτων. Με σκοπό την επιβεβαίωση του βασικού πορίσµατος των µετρήσεων, ότι δηλαδή συχνά η θερµοκρασία στους χώρους είναι µεγαλύτερη από το συνιστώµενο όριο, επαναλάβαµε τις µετρήσεις για δύο συνεχόµενες ηµέρες µε το θερµαντικό σώµα σε και εκτός λειτουργίας. Ο άνεµος που επικρατούσε αυτές τις µέρες ήταν σχετικά αδύναµος µε ταχύτητες που κυµαίνονταν από 0,5 ως 1,5 m/s, µε δυτική βορειοδυτική διεύθυνση, σύµφωνα µε στοιχεία που λάβαµε από έναν κοντινό µετεωρολογικό σταθµό του ήµου Θεσσαλονικής. Από τις µετρήσεις (Παράρτηµα Β) προκύπτει ότι η θερµοκρασία δεν παρουσιάζει κάποια σηµαντική διακύµανση κατά τη διάρκεια του ωραρίου λειτουργίας του κτιρίου και είναι αρκετά υψηλή, ακόµη και όταν το θερµαντικό σώµα δεν βρίσκεται σε λειτουργία. Συνεπώς, ο φυσικός αερισµός φαίνεται να µην µπορεί να δηµιουργήσει ικανοποιητικές εσωκλιµατικές συνθήκες από µόνος του, καθόσον δεν υπάρχει θερµοστατικός έλεγχος του συστήµατος 113

114 5. ΚΑΤΑΓΡΑΦΗ, ΜΕΤΡΗΣΗ ΚΑΙ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ θέρµανσης, ενώ το κτίριο αποτελεί µια βαριά κατασκευή από οπλισµένο σκυρόδεµα και είναι ικανοποιητικά θερµοµονωµένο. Για την ακρίβεια, υπολογίστηκε ότι απαιτούνται 45 ως 48 ώρες, ώστε το (1) να ψυχθεί από τους 25 0 C στους 20 0 C από τη στιγµή που το θερµαντικό σώµα τέθηκε εκτός λειτουργίας. Παρόµοια συµπεράσµατα προέκυψαν αναφορικά µε όλα τα γραφεία σε όλους τους ορόφους, µε τη διαφορά ότι τα γραφεία µε βόρειο προσανατολισµό ψύχονται ελαφρώς πιο γρήγορα, δηλαδή ύστερα από 32 ως 34 ώρες. Θερµοκρασία ( ο C) Εξ. περιβάλλον (6 Φεβρ.) Γ2 Μέση τιµή (6 Φεβρ.) Γ3 Μέση τιµή (14 Φεβρ.) Γ1 Μέση τιµή (6 Φεβρ.) Εξ. περιβάλλον (14 Φεβρ.) Γ4 Μέση τιµή (14 Φεβρ.) 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 Χρόνος ιάγραµµα ιάγραµµα σύγκρισης των στιγµιαίων θερµοκρασιών µεταξύ του (1) και (3) και του (2) και (4) Σχετική υγρασία του αέρα Η µέση τιµή της στιγµιαίας σχετικής υγρασίας στο χώρο (1) κατά τη διάρκεια της πρώτης εβδοµάδας των µετρήσεων και κατά τις ώρες λειτουργίας του κτιρίου, κυµάνθηκε µεταξύ 21,5% και 40,4%. Το αντίστοιχο πεδίο τιµών της σχετικής υγρασίας για το χώρο (2) ήταν 26,15% και 33,1%. Όσον αφορά στη σχετική υγρασία του περιβάλλοντος, το εύρος τιµών κυµάνθηκε µεταξύ 22,3% και 69,9%. Κατά τη διάρκεια κατά την οποία το κτίριο δεν λειτουργούσε δεν παρατηρήθηκαν πιο ακραίες τιµές της στιγµιαίας σχετικής υγρασίας από τις παραπάνω. Αν πάρουµε ως βάση την ΤΟΤΕΕ 2425/86, παρατηρούµε συχνά ότι τα επίπεδα υγρασίας που επικρατούν στους δύο χώρους του όγδοου ορόφου του κτιρίου βρίσκονται εκτός των ορίων της θερµικής άνεσης. Πιο συγκεκριµένα, οι δύο χώροι, ανεξαρτήτως του προσανατολισµού τους, κατά τακτά χρονικά διαστήµατα παρουσιάζουν σχετική υγρασία χαµηλότερη από το κατώτερο όριο της τεχνικής οδηγίας. Το ίδιο ισχύει, αν αναφερθούµε και σε άλλες διεθνείς οδηγίες. Όµοια συµπεράσµατα προκύπτουν και όσον αφορά στη µέση ωριαία τιµή της σχετικής υγρασίας, η οποία κυµάνθηκε µεταξύ 21,7% και 35,9% στο (1) και µεταξύ 26,3% και 33,6% στο (2). Αυτές οι συνθήκες δηµιουργούν ξηρή ατµόσφαιρα στους χώρους και δυσφορία στους χρήστες. Ένα δεύτερο σχόλιο αφορά στο γεγονός ότι το κατώτατο όριο της σχετικής υγρασίας στο (2) είναι ελαφρώς υψηλότερό από αυτό στο (1), γεγονός που σηµαίνει ότι οι συνθήκες που επικρατούν στο (2) είναι σχετικά καλύτερες. 114

115 5. ΚΑΤΑΓΡΑΦΗ, ΜΕΤΡΗΣΗ ΚΑΙ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ Ένα ακόµη στοιχείο που προκύπτει από τη σύγκριση των δύο χώρων είναι ότι τα εύρη της στιγµιαίας και της µέσης ωριαίας σχετικής υγρασίας στο (1) είναι αρκετά µεγαλύτερα (18,9% και 14,2% αντίστοιχα) από αυτά του (2) (7% και 7,3% αντίστοιχα). Θα εξετάσουµε παρακάτω το λόγο για τον οποίο συµβαίνει αυτό, δεδοµένου ότι η διαφορά µεταξύ των δύο γραφείων συνίσταται στις διαφορετικές συνήθειες των χρηστών ως προς τον αερισµό τους. Για το λόγο αυτό παραθέτουµε στη συνέχεια τις µετρήσεις της 6 ης Φεβρουαρίου κατά την οποία ο χρήστης του (1) αερίζει το χώρο πιο συχνά από τις υπόλοιπες ηµέρες. Για την ακρίβεια, ο χώρος αερίζεται ανοίγοντας το παράθυρο τέσσερις φορές κατά τη διάρκεια της ηµέρας, όπως φαίνεται στο ιάγραµµα 5.14 (γαλάζια γραµµή). Όπως παρατηρούµε, κάθε φορά που ο χρήστης αερίζει το χώρο, αυξάνεται η σχετική υγρασία του αέρα, καθώς ο φρέσκος αέρας του εξωτερικού περιβάλλοντος έχει υψηλότερη σχετική υγρασία από τον εσωτερικό αέρα. Παρατηρούµε, επίσης, ότι όσο µεγαλύτερο είναι το χρονικό διάστηµα του αερισµού τόσο µεγαλύτερη είναι και η µεταβολή της σχετικής υγρασίας του αέρα. Έτσι, ο αερισµός 15 λεπτών (9:35-9:50) οδηγεί σε αύξηση της σχετικής υγρασίας κατά 2,9 µονάδες από 30,8% σε 33,7% και ο αερισµός 5 λεπτών (11:35-11:40) σε αύξηση 2,6 µονάδων. Επίσης, όσο υψηλότερη είναι η σχετική υγρασία του αέρα του εξωτερικού περιβάλλοντος τόσο µεγαλύτερη είναι και η µεταβολή της σχετικής υγρασίας του αέρα του εσωτερικού περιβάλλοντος. Για το λόγο αυτό, όταν η τιµή της σχετικής υγρασίας του αέρα του εξωτερικού περιβάλλοντος είναι πολύ υψηλή τις πρωινές ώρες, ο αερισµός προκαλεί µεγάλη µεταβολή (αύξηση) της σχετικής υγρασίας του αέρα του εσωτερικού περιβάλλοντος, ακόµη και αν ο αερισµός εφαρµόζεται για µικρά χρονικά διαστήµατα. Όταν, τώρα, ο χώρος παύσει να αερίζεται, η σχετική υγρασία του χώρου µειώνεται αργά και σταδιακά. Όπως παρατηρούµε στο διάγραµµα, παρότι ο χώρος αερίζεται τέσσερις φορές και συνολικά για 1,2 ώρες, δεν αποφεύγονται τα χρονικά διαστήµατα κατά τα οποία η σχετική υγρασία είναι µικρότερη από 30%. Ωστόσο η µέση ωριαία σχετική υγρασία βρίσκεται πάνω από την τιµή του 30% για όλο το υπό µελέτη χρονικό διάστηµα. Σχετική υγρασία (%) Γ1 Μέση τιµή Γ2 Μέση τιµή ιάδροµος Εξ. περιβάλλον :00 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 Χρόνος ιάγραµµα ιάγραµµα της στιγµιαίας σχετικής υγρασίας στο (1) και (2) στις 6 Φεβρουαρίου Στην περίπτωση του (2), ο οποίος υπενθυµίζουµε ότι δεν αερίζεται ανοίγοντας το παράθυρο αλλά την πόρτα, δεν παρουσιάζονται απότοµες µεταβολές της σχετικής υγρασίας. Η σχετική υγρασία του χώρου µειώνεται σταδιακά από τις 8:00 ως 13: Σχ. υγρασία εξ. περ/ντος (%) 115

116 5. ΚΑΤΑΓΡΑΦΗ, ΜΕΤΡΗΣΗ ΚΑΙ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ κατά 3 µονάδες (από 32% σε 29%) και στη συνέχεια αυξάνεται µε αργό ρυθµό, για να φθάσει 32% περίπου στις 17:00. Το (2), κατά τη διάρκεια της πτώσης της σχετικής υγρασίας, δέχεται άµεση ηλιακή ακτινοβολία λόγω του ΒΑ προσανατολισµού που έχει. Αν και µετά τις 13:15 βρίσκεται υπό σκιά, η σχετική υγρασία παραµένει κάτω από το όριο του 30% για µεγάλο χρονικό διάστηµα (µέχρι τις 14:55). Το ίδιο ισχύει και στην περίπτωση της µέσης ωριαίας σχετικής υγρασίας. Ο αερισµός του χώρου δεν επηρεάζει σηµαντικά τη σχετική του υγρασία, διότι το (2) είναι αποµονωµένο από το άµεσο εξωτερικό περιβάλλον (ο αερισµός µέσω του ανοίγµατος της πόρτας δεν είναι τόσο έντονος όσο µέσω του παραθύρου) και διότι η σχετική υγρασία του αέρα στο διάδροµο είναι χαµηλή. Θα µελετήσουµε στη συνέχεια τη χωροταξική κατανοµή της σχετικής υγρασίας. Για το λόγο αυτό παραθέτουµε το ιάγραµµα 5.15, στο οποίο παρουσιάζονται οι τιµές της στιγµιαίας σχετικής υγρασίας στο (1) την τελευταία ηµέρα των µετρήσεων στον όγδοο όροφο του κτιρίου σε τρεις θέσεις: κοντά στο παράθυρο, κοντά στη θέση εργασίας και κοντά στην πόρτα. Στο διάγραµµα παρατηρούµε ότι η χωροταξική κατανοµή του µεγέθους της σχετικής υγρασίας στο (1) είναι ανοµοιόµορφη. Έτσι, όταν ο αερισµός είναι έντονος (9:45), η σχετική υγρασία κοντά στο παράθυρο ανέρχεται σε 48% και κοντά στην πόρτα σε 32,4%, παρουσιάζει δηλαδή µία απόκλιση 15,6 µονάδων περίπου. Αυτή η διαφορά είναι πράγµατι ιδιαίτερα υψηλή. Στο ίδιο χρονικό σηµείο η σχετική υγρασία στη θέση εργασίας ανέρχεται σε 39,6%, διαφέρει δηλαδή κατά 8,3 µονάδες. Και σε αυτήν την περίπτωση η διαφορά είναι υψηλή. Στα σηµεία κοντά στη θέση εργασίας και στην πόρτα η µέγιστη τιµή της σχετικής υγρασίας παρουσιάζεται περίπου 10 λεπτά µετά από την αντίστοιχη κοντά στο παράθυρο. Ακόµη και τότε η διαφορά των στιγµιαίων τιµών της σχετικής υγρασίας είναι έντονη. Όταν ο χώρος αερίζεται για συντοµότερο χρονικό διάστηµα και η σχετική υγρασία του εξωτερικού περιβάλλοντος είναι µικρότερη, οι παραπάνω διαφορές µειώνονται, αλλά παραµένουν σηµαντικές. Το συµπέρασµα στο οποίο καταλήγουµε είναι το εξής: όσο µεγαλύτερη διάρκεια έχει ο αερισµός και όσο µεγαλύτερη είναι η σχετική υγρασία του εξωτερικού περιβάλλοντος, τόσο πιο ανοµοιογενής είναι η χωροταξική κατανοµή της σχετικής υγρασίας του χώρου. Αν τώρα µελετήσουµε τις µέσες ωριαίες τιµές της σχετικής υγρασίας στο (1) για όλες τις θέσεις, παρατηρούµε ότι και σ αυτήν την περίπτωση ο έντονος αερισµός προκαλεί αντίστοιχη διαφοροποίηση σε ό,τι αφορά τα επίπεδα της σχετικής υγρασίας σε διαφορετικές θέσεις. Έτσι, παρατηρούµε µία διαφορά -που µπορεί να ανέλθει ως και 9,2 µονάδες- της σχετικής υγρασίας που µετράται κοντά στο παράθυρο σε σχέση µε αυτήν κοντά στην πόρτα. Τα πράγµατα εµφανίζονται διαφορετικά, όταν εξετάσουµε το πεδίο της σχετικής υγρασίας του (2). Στην προκειµένη περίπτωση, όπως παρατηρούµε στο ιάγραµµα 5.16, η διαφορά της στιγµιαίας τιµής της σχετικής υγρασίας κοντά στο παράθυρο σε σχέση µε αυτή κοντά στην πόρτα είναι µικρή, καθώς κυµαίνεται µεταξύ 1,5 και 2,5 µονάδων περίπου. Έτσι, η σχετική υγρασία κοντά στην πόρτα είναι πάντοτε χαµηλότερη από αυτήν κοντά στο παράθυρο, παρότι υπάρχει ένα σηµαντικό χρονικό διάστηµα κατά το οποίο η σχετική υγρασία του αέρα του διαδρόµου είναι υψηλότερη από αυτή κοντά στο παράθυρο. Αυτό οφείλεται µάλλον στον ακούσιο αερισµό του (2), που σηµαίνει ότι παρά το γεγονός ότι το παράθυρο παραµένει κλειστό, µία µικρή ποσότητα από τον αέρα του εξωτερικού περιβάλλοντος (του οποίου η σχετική υγρασία είναι αρκετά υψηλή) εισέρχεται στο χώρο και επηρεάζει τη σχετική υγρασία του αέρα κοντά στο παράθυρο. Παρόµοια αποτελέσµατα προκύπτουν και αναφορικά µε τη µέση ωριαία τιµή της σχετικής υγρασίας. Οι µικρές αυτές διαφορές που 116

117 5. ΚΑΤΑΓΡΑΦΗ, ΜΕΤΡΗΣΗ ΚΑΙ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ καταγράφηκαν επιβεβαιώνουν τον ρόλο του φυσικού αερισµού µέσω του παραθύρου στη δηµιουργία ενός ανοµοιογενούς πεδίου όσον αφορά στη σχετική υγρασία, όπως αυτό παρατηρήθηκε στο (1). Σχετική υγρασία (%) Γ1 Παράθυρο Γ1 Πόρτα ιάδροµος Γ1 Θέση εργασίας Εξ. περιβάλλον 8:00 10:00 12:00 14:00 16:00 18:00 Χρόνος Σχ. υγρασία εξ. περ/ντος (%) ιάγραµµα ιάγραµµα στιγµιαίας σχετικής υγρασίας σε τρεις διαφορετικές θέσεις στο (1) στις 8 Φεβρουαρίου Σχετική υγρασία (%) Γ2 Παράθυρο Γ2 Πόρτα ιάδροµος Εξ. περιβάλλον 8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 Χρόνος Σχ. υγρασία εξ. περ/ντος (%) ιάγραµµα ιάγραµµα της στιγµιαίας σχετικής υγρασίας σε δύο διαφορετικές θέσεις στο (2) στις 5 Φεβρουαρίου Η στιγµιαία σχετική υγρασία του εξωτερικού περιβάλλοντος κατά τη διάρκεια της δεύτερης εβδοµάδας των µετρήσεων κυµάνθηκε µεταξύ 17% και 71,8%. Οι µικρότερες τιµές έχουν καταγραφεί τις µεσηµεριανές ώρες και οι υψηλότερες τις πρωινές. Η µέση στιγµιαία σχετική υγρασία στο (3) κατά τη διάρκεια λειτουργίας του χώρου πήρε τιµές από 19% ως 34,8%. Οι αντίστοιχες τιµές για το (4) είναι 20,2% και 36%. Οι παραπάνω τιµές είναι και οι πιο ακραίες τιµές που καταγράφηκαν συνολικά για όλες τις ηµέρες των µετρήσεων, ανεξαρτήτως χρήσης ή µη των δύο χώρων. Οι µέσες, τώρα, ωριαίες τιµές της σχετικής υγρασίας στους δύο χώρους του πρώτου 117

118 5. ΚΑΤΑΓΡΑΦΗ, ΜΕΤΡΗΣΗ ΚΑΙ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ορόφου κυµάνθηκαν µεταξύ 19,6% και 34,8% στο (3) και µεταξύ 23,5% και 35,9% στο (4). Παρατηρούµε ότι τις δύο πρώτες ηµέρες των µετρήσεων η σχετική υγρασία και στους δύο χώρους βρίσκεται σε χαµηλότερα επίπεδα από το αποδεκτό. Τις υπόλοιπες ηµέρες η σχετική υγρασία στο (3) εξακολουθεί να βρίσκεται κάτω από αυτό το όριο του 30% κατά το µεγαλύτερο χρονικό διάστηµα, ενώ στο (4) είναι σχεδόν πάντα υψηλότερη από το σχετικό όριο, αλλά πολύ κοντά σε αυτό. Εποµένως, και στους δύο χώρους επικρατούν συχνά συνθήκες χαµηλής σχετικής υγρασίας που καθιστούν τον αέρα ξηρό. Στο χώρο (3), που έχει Ν προσανατολισµό, τα επίπεδα σχετικής υγρασίας είναι χαµηλότερα από αυτά του (4), που έχει ΒΑ προσανατολισµό, και, εποµένως, οι συνθήκες είναι χειρότερες. Για την ανάλυση των παραγόντων που επιδρούν στη διαµόρφωση των επιπέδων της σχετικής υγρασίας στους δύο χώρους παραθέτουµε το ιάγραµµα 5.17, στο οποίο καταγράφονται οι στιγµιαίες τιµές της σχετικής υγρασίας στις 14 φεβρουαρίου. Όπως παρατηρούµε στο διάγραµµα, η σχετική υγρασία του (3) ακολουθεί πτωτική πορεία κατά τη χρονική διάρκεια χρήσης του χώρου, όπως και η σχετική υγρασία του εξωτερικού περιβάλλοντος. Μελετώντας αναλυτικότερα τη γραφική παράσταση της σχετικής υγρασίας του (3) παρατηρούµε ότι στα χρονικά σηµεία κατά τα οποία αερίζεται ο χώρος (9:30, 12:00 και 15:00) η σχετική υγρασία αυξάνεται. Η αύξηση αυτή είναι µικρή, διότι το παράθυρο ανοίγει µόνο κατά 5cm, αν και για αρκετό χρόνο. Καθώς η σχετική υγρασία του εξωτερικού περιβάλλοντος µειώνεται, µειώνεται επίσης και ο βαθµός αύξησης της σχετικής υγρασίας του χώρου. Όταν, τώρα, ο χώρος δέχεται έντονη ηλιακή ακτινοβολία (µετά τις 14:00), η σχετική υγρασία του (3) µειώνεται σε πολύ χαµηλά επίπεδα. Το ίδιο ισχύει και όσον αφορά στη σχετική υγρασία του εξωτερικού περιβάλλοντος που κινείται στο όριο του 25%. Τότε, ο αερισµός του χώρου έχει ως αποτέλεσµα τη διατήρηση των επιπέδων της σχετικής υγρασίας, τα οποία συντηρούνται και από το γεγονός ότι η σχετική υγρασία του αέρα στο διάδροµο βρίσκεται σε υψηλότερα επίπεδα. Όταν ο χρήστης διακόπτει το φυσικό αερισµό του χώρου (µετά τις 16:00), η σχετική υγρασία µειώνεται απότοµα σε ακόµη πιο χαµηλά επίπεδα. Παρατηρούµε, δηλαδή, ότι ο χαµηλός ρυθµός αερισµού για µεγάλα χρονικά διαστήµατα, όταν η σχετική υγρασία του εξωτερικού περιβάλλοντος είναι υψηλή και ο χώρος δεν εκτίθεται στον ήλιο, αποτελεί έναν µάλλον ικανοποιητικό τρόπο ρύθµισης, ή καλύτερα διατήρησης, της σχετικής υγρασίας του χώρου σε χαµηλά µεν επίπεδα, αλλά εντός των ορίων της θερµικής άνεσης, και χωρίς απότοµες µεταβολές. Όταν, όµως, ο χώρος δέχεται έντονη ηλιακή ακτινοβολία και η σχετική υγρασία του εξωτερικού περιβάλλοντος είναι χαµηλή, τότε ο φυσικός αερισµός αδυνατεί να ικανοποιήσει τις ανάγκες µας για θερµική ευεξία. Η κατάσταση στο (4) µε ΒΑ προσανατολισµό είναι τελείως διαφορετική. Η σχετική υγρασία παρουσιάζει από νωρίς το πρωί µία αυξητική τάση εκτός από το χρονικό διάστηµα περίπου 50 λεπτών της ώρας, µεταξύ δηλαδή 10:25 και 11:15, και 75 λεπτών µεταξύ 13:40 και 14:55. Πράγµατι στις 10:25 µε 11:15 ο χώρος δεν αερίζεται και δέχεται άµεση ηλιακή ακτινοβολία. Ωστόσο ακόµη και κατά το χρόνο αυτό η σχετική υγρασία δεν µειώνεται κάτω από το όριο του 30%. Το πλεονέκτηµα του χώρου αυτού σε σχέση µε τον (3) συνίσταται στο διαφορετικό προσανατολισµό του. Ο χώρος, συγκεκριµένα, εκτίθεται στον ήλιο, όταν η σχετική υγρασία του εξωτερικού περιβάλλοντος είναι υψηλή µε αποτέλεσµα ο φυσικός αερισµός να επαρκεί, ώστε να διατηρηθεί η σχετική υγρασία σε επιθυµητά επίπεδα. Όταν πάλι η σχετική υγρασία του εξωτερικού περιβάλλοντος αρχίζει να µειώνεται σε πολύ χαµηλά επίπεδα, ο χώρος λόγω του ΒΑ προσανατολισµού του βρίσκεται υπό σκιά και έτσι ο 118

119 5. ΚΑΤΑΓΡΑΦΗ, ΜΕΤΡΗΣΗ ΚΑΙ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ αερισµός µε εξωτερικό αέρα χαµηλής σχετικής υγρασίας εξακολουθεί να είναι ως ένα βαθµό ικανοποιητικός. Σχετική υγρασία (%) Γ3 Μέση τιµή Γ4 Παράθυρο ιάδροµος Εξ. περιβάλλον 8:00 10:00 12:00 14:00 16:00 Χρόνος ιάγραµµα ιάγραµµα της στιγµιαίας σχετικής υγρασίας στα (3) και (4) στις 14 Φεβρουαρίου Όπως και στο (1), έτσι και στην περίπτωση του (3) παρατηρηρούµε ότι η χωροταξική κατανοµή της σχετικής υγρασίας είναι ανοµοιογενής ( ιάγραµµα 5.18) Όπως παρατηρούµε στο σχετικό διάγραµµα, τόσο οι τιµές της στιγµιαίας όσο και της µέσης ωριαίας υγρασίας διαφοροποιούνται ως προς τις δύο θέσεις αρκετά (5,1 µονάδες όσον αφορά τις στιγµιαίες τιµές και 3,8 µονάδες, αν συγκρίνουµε τις µέσες ωριαίες). Η διαφορά ιδιαίτερα µεταξύ των στιγµιαίων τιµών της σχετικής υγρασίας των δύο θέσεων είναι σηµαντική, χωρίς ωστόσο να παρατηρούµε τις διαφορές που µετρήθηκαν στο (1). Τέλος, η στιγµιαία σχετική υγρασία κοντά στο παράθυρο παρουσιάζει εντονότερες µεταβολές από ό,τι η σχετική υγρασία του αέρα κοντά στην πόρτα. Σχετική υγρασία (%) Γ3 Παράθυρο Γ3 Παράθυρο, Μέση ωριαία τιµή ιάδροµος 8:00 10:00 12:00 14:00 16:00 18:00 Χρόνος Γ3 Πόρτα Γ3 Πόρτα, Μέση ωριαία τιµή Εξ. περιβάλλον ιάγραµµα ιάγραµµα της στιγµιαίας και µέσης ωριαίας σχετικής υγρασίας σε δύο διαφορετικές θέσεις στο (3) στις 13 Φεβρουαρίου Σχ. υγρασία εξ. περ/ντος (%) Σχετ. υγρασία εξ. περ/ντος (%) 119

120 5. ΚΑΤΑΓΡΑΦΗ, ΜΕΤΡΗΣΗ ΚΑΙ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ Θα προχωρήσουµε, τώρα, σε µία σύγκριση των επιπέδων της σχετικής υγρασίας µεταξύ του πρώτου και ογδόου ορόφου του κτιρίου και στους δύο προσανατολισµούς. Για το λόγο αυτό επιλέγουµε δύο ηµέρες, κατά τις οποίες η σχετική υγρασία του εξωτερικού περιβάλλοντος παρουσιάζει, κατά το δυνατόν, οµοιότητες τόσο ως προς τη µέση τιµή, για το χρονικό διάστηµα που οι χώροι χρησιµοποιούνται, όσο και ως προς τη µορφή της καµπύλης των στιγµιαίων τιµών. Η µέση σχετική υγρασία µεταξύ 8:00 και 16:00 στις 6 Φεβρουαρίου ανέρχεται σε 51,8% και στις 14 Φεβρουαρίου σε 48,2%, παρουσιάζει δηλαδή µία διαφορά 3,6 µονάδων. Γενικότερα, η µεταβολή της σχετικής υγρασίας στο σχετικό χρονικό διάστηµα παρουσιάζει οµοιότητες, καθότι η υγρασία είναι υψηλή νωρίς το πρωί (8:00) και στις δύο ηµέρες και µειώνεται σταδιακά, ενώ στη συνέχεια είναι περίπου ίση για 30 λεπτά και έπειτα πάλι µειώνεται, αλλά µε ταχύτερο ρυθµό στις 6 Φεβρουαρίου ( ιάγραµµα 5.19). Όπως παρατηρούµε στο διάγραµµα, η µέση σχετική υγρασία του (4) είναι πάντοτε µεγαλύτερη από αυτή του (2), ενώ του (3) άλλοτε είναι µεγαλύτερη και άλλοτε µικρότερη από αυτή του (1). Η διαφορά µάλιστα της σχετικής υγρασίας µεταξύ του (4) και (2) είναι περίπου σταθερή για όλο το χρόνο που εξετάζουµε. Φαίνεται, εποµένως, ότι, όταν ο προσανατολισµός είναι ΒΑ, η σχετική υγρασία των χώρων στους χαµηλότερους ορόφους είναι υψηλότερη από εκείνη στους υψηλότερους. Το παραπάνω εύρηµα οφείλεται κατά πάσα πιθανότητα στο γεγονός ότι η θερµοκρασία στο (4) είναι χαµηλότερη από αυτή του (2), όπως ήδη αναφέραµε. ύο άλλα στοιχεία, που πρέπει να συνεκτιµηθούν, είναι ότι ο ρυθµός αερισµού και στους δύο χώρους δεν είναι υψηλός -για το λόγο αυτό άλλωστε ακόµη και κατά το χρονικό διάστηµα στο οποίο η σχετική υγρασία του εξωτερικού περιβάλλοντος στις 6 Φεβρουαρίου είναι υψηλότερη από αυτή στις 14 Φεβρουαρίου, η σχετική υγρασία του (2) είναι χαµηλότερη από αυτή του (4)- και η ένταση της ηλιακής ακτινοβολίας που προσπίπτει τις πρωινές ώρες δεν είναι πολύ µεγάλη λόγω του ΒΑ προσανατολισµού. Σχετική υγρασία (%) Εξ. περιβ. (6 Φεβρ.) Γ2 Μέση τιµή (6 Φεβρ.) Γ3 Μέση τιµή (14 Φεβρ.) Γ1 Μέση τιµή (6 Φεβρ.) Εξ. περιβ. (14 Φεβρ.) Γ4 Μέση τιµή (14 Φεβρ.) 8:00 10:00 12:00 14:00 16:00 18:00 Χρόνος ιάγραµµα ιάγραµµα σύγκρισης της στιγµιαίας σχετικής υγρασίας µεταξύ του (1) και (3) και του (2) και του (4) 120

121 5. ΚΑΤΑΓΡΑΦΗ, ΜΕΤΡΗΣΗ ΚΑΙ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ Αντίθετα, τα ευρήµατα που προέκυψαν από τη σύγκριση των δύο χώρων µε Ν προσανατολισµό εξηγούνται κατά κύριο λόγο από το ότι ο τρόπος αερισµού τους είναι διαφορετικός. Στην περίπτωση, δηλαδή, του (1) εφαρµόζεται κατά διαστήµατα έντονος φυσικός αερισµός (πλάτος ανοίγµατος παραθύρου ίσο µε 50cm), ενώ, όσον αφορά στο (3), εφαρµόζεται συνεχής και χαµηλού ρυθµού αερισµός (πλάτος ανοίγµατος παραθύρου ίσο µε 10cm). Όπως παρατηρούµε στο διάγραµµα, η πτωτική πορεία της σχετικής υγρασίας ανακόπτεται κάθε φορά λόγω του έντονου φυσικού αερισµού. Αντίθετα στο (3) δεν παρουσιάζονται απότοµες µεταβολές της σχετικής υγρασίας, όπως συµβαινει στο (1). Εποµένως, ο ρόλος του αερισµού είναι ο κυριότερος παράγοντας στη διαµόρφωση των επιπέδων της σχετικής υγρασίας στους δύο χώρους του όγδοου και του πρώτου ορόφου ιοξείδιο του άνθρακα (CO 2 ) Η συγκέντρωση του διοξειδίου του άνθρακα στους εσωτερικούς χώρους δεν αποτελεί µόνον δείκτη ισχύος της παρουσίας ενός ρύπου αλλά και δείκτη αποτελεσµατικότητας του αερισµού. Η στιγµιαία συγκέντρωση του CO 2 στον εξεταζόµενο χώρο (1) καθ όλη τη διάρκεια των µετρήσεων της πρώτης εβδοµάδας, κυµάνθηκε από 416 ppm ως 1097 ppm. Η διακύµανση της µέσης ωριαίας συγκέντρωσης CO 2 ανήλθε σε 497 ppm (από 463 ppm ως 960ppm). Οι τιµές αυτές είναι πολύ χαµηλές σε σχέση µε τη σύσταση της ΤΟΤΕΕ 2425/86 (5000ppm), είναι, ωστόσο, κοντά στις τιµές που προτείνει το πρότυπο του ASHRAE, σύµφωνα µε το οποίο ως ανώτατο όριο ορίζονται τα 1000 ppm (ή τα 700 ppm προκειµένου να µην προκαλείται όχληση από τις οσµές). Παρατηρούµε ότι υπάρχουν κάποια χρονικά διαστήµατα κατά τα οποία η στιγµιαία τιµή της συγκέντρωσης του CO 2 είναι υψηλότερη από την τιµή των 1000 ppm, αν και αυτά δεν είναι πολύ µεγάλα (Παράρτηµα Β). Αν µάλιστα παρατηρήσουµε τη γραµµή της µέσης τιµής, τότε διαπιστώνουµε ότι δεν υπάρχει σε καµία περίπτωση υπέρβαση της τιµής των 1000 ppm. Τα πράγµατα, όµως, αλλάζουν, αν ορίσουµε ως ανώτατο όριο αυτό των 700 ppm. Στην περίπτωση αυτή και όταν ο χώρος χρησιµοποιείται, τόσο οι στιγµιαίες όσο και οι µέσες ωριαίες τιµές του CO 2 βρίσκονται αρκετά συχνά σε υψηλότερα επίπεδα από αυτό των 700 ppm. Στο σηµείο αυτό πρέπει να σηµειώσουµε ότι το (1) καταλαµβάνεται από ένα χρήστη µόνον, ο οποίος είναι καπνιστής. Αν και η επιβάρυνση λόγω του καπνίσµατος είναι σηµαντική, η παρουσία ενός µόνο χρήστη στο µεγαλύτερο χρονικό διάστηµα χρήσης του χώρου, το οποίο έχει εµβαδόν περίπου ίσο µε 50 m 2, σηµαίνει ότι οι πηγές εκποµπής CO 2 δεν είναι ισχυρές. Παρόλα αυτά η συγκέντρωση του CO 2, όπως αναφέραµε, είναι ενίοτε υψηλότερη από τα 1000 ppm και συχνότερα είναι υψηλότερη από τα 700 ppm. Έτσι, είναι πιθανό σε χώρους, οι οποίοι καταλαµβάνονται από µεγαλύτερο αριθµό ατόµων, η συγκέντρωση του CO 2 να είναι αρκετά υψηλότερη από αυτή στο (1) και µεγαλύτερη από το όριο των 1000 ppm. Όπως παρατηρούµε στο ιάγραµµα 5.20, όταν το (1) βρίσκεται σε χρήση, η συγκέντρωση του CO 2 αυξάνεται, ενώ τις πρώτες πρωινές ώρες και µετά το απόγευµα µειώνεται. Η τάση αυτή παρατηρείται κατά τη διάρκεια όλης της εβδοµάδας των µετρήσεων. Οι διακυµάνσεις που παρατηρούνται κατά τις ώρες χρήσης οφείλονται στις πηγές εκποµπής ρύπων (χρήστης, επισκέπτες και κάπνισµα) και στο σχετικό φυσικό αερισµό. Στο διάγραµµα περιγράφονται αναλυτικά οι διακυµάνσεις αυτές, καθώς επίσης και οι στιγµιαίες µεταβολές της ταχύτητας του αέρα και τα επίπεδα του CO 2 στο εξωτερικό περιβάλλον στις 7 Φεβρουαρίου. Την ηµέρα αυτή η συγκέντρωση 121

122 5. ΚΑΤΑΓΡΑΦΗ, ΜΕΤΡΗΣΗ ΚΑΙ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ του CO 2 στο εξωτερικό περιβάλλον κυµαίνεται µεταξύ των τιµών 412 και 530 ppm, τιµών, δηλαδή, που συναντώνται συχνά σε ένα αστικό περιβάλλον. Τα υψηλότερα επίπεδα CO 2 παρατηρούνται το πρωί και το απόγευµα, γεγονός που οφείλεται στον υψηλότερο κυκλοφοριακό φόρτο στον παρακείµενο κεντρικό δρόµο. Αναφορικά µε τη συγκέντρωση του CO 2 στο εσωτερικό περιβάλλον παρατηρούµε ότι αυτή αρχίζει να αυξάνεται στις 9:30 περίπου. Ο χρήστης καταλαµβάνει το χώρο νωρίτερα από αυτό το χρονικό σηµείο, ωστόσο τότε και καπνίζει ο ίδιος και εισέρχεται ένας επισκέπτης. Εποµένως, στο χώρο υπάρχουν ουσιαστικά µόνο δύο πηγές ρύπων (εκποµπή CO 2 µέσω της ανθρώπινης αναπνοής και λόγω του καπνού του τσιγάρου), οι οποίες αυξάνουν κατά 74% τη συγκέντρωση του CO 2 µέσα σε διάστηµα 50 λεπτών (από 471 ppm στις 9:40 σε 821 ppm στις 10:30). Στη συνέχεια η συγκέντρωση του CO 2 παρουσιάζει έντονες διακυµάνσεις. Όπως παρατηρούµε στο σχετικό διάγραµµα, όλες οι κατώτερες τιµές της συγκέντρωσης του CO 2 καταγράφονται στα χρονικά σηµεία στα οποία η ταχύτητα του αέρα παίρνει τις ανώτερες τιµές. Ωστόσο, οι µέγιστες τιµές της ταχύτητας του αέρα συνδέονται άµεσα µε το χρόνο κατά τον οποίο αερίζεται ο χώρος. Εποµένως, ο φυσικός αερισµός του χώρου επιδρά σηµαντικά στη µείωση των επιπέδων του CO 2. Χαρακτηριστικότερο παράδειγµα είναι η µείωση της συγκέντρωσης του CO 2 µέσα σε διάστηµα 10 λεπτών (12:05-12:15) κατά 483 ppm, δηλαδή από 1097 ppm σε 614 ppm. Στο χρονικό αυτό σηµείο η ταχύτητα του αέρα φθάνει τα 0,28 m/s. Βέβαια, η ταχύτητα αυτή του αέρα θεωρείται υψηλή, δεδοµένου ότι είναι µεγαλύτερη από τη µέγιστη ενδεικνυόµενη τιµή των 0,25 m/s για κλειστούς χώρους σύµφωνα µε την ΤΟΤΕΕ 2423/86. Η υψηλή αυτή τιµή της ταχύτητας του αέρα αποτελεί ένδειξη του αερισµού, ο οποίος προκάλεσε τη δραστική µείωση της συγκέντρωσης του CO 2. Ταυτόχρονα, βέβαια, προκαλεί απότοµη πτώση της θερµοκρασίας κοντά στο παράθυρο της τάξης των 3 0 C. Κατά συνέπεια, η αποτελεσµατικότητα του φυσικού αερισµού έχει υψηλό κόστος σε απώλεια θερµότητας, παρότι η εξωτερική θερµοκρασία στην προκειµένη περίπτωση είναι σχετικά υψηλή για τα δεδοµένα της εποχής. Συγκέντρωση CO2 (ppm) CO2 εξ. περιβάλλοντος CO2 Ταχύτητα αέρα 2 2 9:00 11:00 13:00 15:00 17:00 19:00 21:00 Χρόνος 0,5 0,45 0,4 0,35 0,3 0,25 0,2 0,15 0,1 0,05 0 ιάγραµµα ιάγραµµα της στιγµιαίας τιµής του CO 2 και της ταχύτητας στο (1) και του CO 2 στο εξωτερικό περιβάλλον στις 7 Φεβρουαρίου Η στιγµιαία συγκέντρωση του CO 2 στο (3) κυµάνθηκε από 440 ppm ως 1114 ppm, η δε µέση ωριαία τιµή από 468 ppm ως 963 ppm. Οι µέγιστες τιµές Ταχύτητα αέρα (m/s) 122

123 5. ΚΑΤΑΓΡΑΦΗ, ΜΕΤΡΗΣΗ ΚΑΙ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ συγκέντρωσης CO 2 παρουσιάζονται κατά τις ώρες χρήσης του χώρου. Η µέση τιµή για το χρονικό διάστηµα που λειτουργεί ο χώρος την πρώτη ηµέρα ανήλθε σε 784 ppm και τη δεύτερη σε 747 ppm. Αρκετά συχνά, ωστόσο, οι αιχµές των στιγµιαίων τιµών συγκέντρωσης του CO 2 αγγίζουν τα 1000 ppm ή, σπανιότερα, τα ξεπερνούν. Με βάση το πρότυπο ASHRAE, εποµένως, υπάρχουν στιγµές κατά τις οποίες έχουµε υπέρβαση του ορίου των 1000 ppm, ενώ σχεδόν µονίµως τα επίπεδα CO 2 βρίσκονται υψηλότερα από τα 700 ppm. Βέβαια, τα επίπεδα αυτά συγκέντρωσης CO 2 δεν αποτελούν άµεσο κίνδυνο για την υγεία, µπορούν, ωστόσο, να προκαλέσουν δυσφορία στους χρήστες και συνδέονται µε τον ανεπαρκή αερισµό του χώρου. Σε σχέση µε το (1), όπου η κύρια πηγή CO 2 είναι το κάπνισµα, στο (3), ανεξάρτητα από τις συνήθειες καπνίσµατος των χρηστών του χώρου, σηµαντική πηγή του ρύπου αποτελεί και η πυκνότητα των χρηστών στο χώρο. Στο συγκεκριµένο χώρο, παρότι οι µόνιµοι χρήστες είναι µόνον δύο, ο αριθµός των επισκεπτών είναι αρκετά αυξηµένος λόγω της χρήσης του χώρου ως γραµµατεία εργαστηρίου. Τα επίπεδα συγκέντρωσης CO 2 παρουσιάζονται κατά τρόπο αναλυτικό στο ιάγραµµα 5.21, στο οποίο απεικονίζονται πέρα από τη στιγµιαία και τη µέση ωριαία συγκέντρωση του CO 2, η συγκέντρωση CO 2 του εξωτερικού περιβάλλοντος και η ταχύτητα του αέρα στο χώρο στις 14 Φεβρουαρίου. Η συγκέντρωση CO 2 του εξωτερικού περιβάλλοντος κυµαίνεται µεταξύ 477 ppm και 546 ppm. Οι κατά τι υψηλότερες τιµές της συγκέντρωσης CO 2 του εξωτερικού περιβάλλοντος σε σχέση µε αυτές που µετρήθηκαν την πρώτη εβδοµάδα των µετρήσεων οφείλονται ενδεχοµένως στο ότι στην πρώτη περίπτωση το CO 2 µετρήθηκε στο ύψος του πρώτου ορόφου, ενώ στη δεύτερη µετρήθηκε στο ύψος του όγδοου ορόφου. Όπως παρατηρούµε στο σχετικό διάγραµµα, η συγκέντρωση του CO 2 στο (3) είναι πάντοτε υψηλότερη από αυτή του εξωτερικού περιβάλλοντος και, εποµένως, ο φυσικός αερισµός είναι ικανός να µετριάσει τα επίπεδα του CO 2 στο χώρο. Παρατηρούµε, επίσης, ότι οι ελάχιστες τιµές της συγκέντρωσης του CO 2 συµπίπτουν µε τις µέγιστες τιµές της ταχύτητας του αέρα. Θα µπορούσε, ως εκ τούτου, να ισχυρισθεί κανείς ότι ο αερισµός του χώρου συντελεί στην αποτελεσµατική µείωση της συγκέντρωσης του CO 2 στο χώρο. Ένα τέτοιο, όµως, συµπέρασµα έρχεται σε αντίθεση µε τα στοιχεία που προκύπτουν από τη συµπλήρωση των ερωτηµατολογίων σχετικά µε τις συνήθειες αερισµού του χώρου. Όπως έχουµε ήδη αναφέρει, στο (3) το παράθυρο παραµένει ανοιχτό (5cm) όλη τη διάρκεια χρήσης του χώρου, όπως και η πόρτα. Αυτός ο τρόπος αερισµού δεν µπορεί να δικαιολογήσει επαρκώς τις υψηλές τιµές της ταχύτητας του αέρα, διότι, όπως προκύπτει από το διάγραµµα, ο χώρος θα έπρεπε να αερίζεται συνεχώς και επαρκώς. εν προκύπτει, λοιπόν, σε καµία περίπτωση ότι υπάρχει κάποιος παράγοντας σχετικός µε τον αερισµό του χώρου µέσω του παραθύρου, που να προκαλεί την έντονη διακύµανση της ταχύτητας στα χρονικά διαστήµατα στα οποία η ταχύτητα του αέρα παίρνει τιµές µεγαλύτερες ακόµη και από 0,2 m/s. Πριν αναζητήσουµε άλλους παράγοντες που να δικαιολογούν τις µεταβολές της ταχύτητας, θα πρέπει πρώτα να αποκλείσουµε την πιθανότητα ανακριβούς καταγραφής στοιχείων στο ερωτηµατολόγιο. Το γεγονός ότι οι µέγιστες τιµές ταχύτητας που καταγράφονται δεν συνοδεύονται από απότοµη µεταβολή της θερµοκρασίας του αέρα, όπως θα περιµέναµε, δείχνει, πρώτον, ότι τα στοιχεία του ερωτηµατολογίου είναι ακριβή και, δεύτερον, ότι η µεταβολή της ταχύτητας δεν προκλήθηκε από την εισαγωγή φρέσκου αέρα από το εξωτερικό περιβάλλον στο χώρο µέσω του παραθύρου. Εποµένως, θα πρέπει να αναζητήσουµε κάποιο άλλο αίτιο στο οποίο να οφείλεται η καµπύλη της ταχύτητας του αέρα. Ο µοναδικός παράγοντας που µπορεί να εξηγήσει ικανοποιητικά τις µεταβολές της ταχύτητας είναι 123

124 5. ΚΑΤΑΓΡΑΦΗ, ΜΕΤΡΗΣΗ ΚΑΙ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ η παρουσία και η έντονη κινητικότητα των χρηστών του χώρου, δεδοµένου ότι ο χώρος αυτός αποτελεί γραµµατεία εργαστηρίου. Προφανώς, η είσοδος και η έξοδος των ατόµων µπορεί να επηρεάσει την εσωτερική κυκλοφορία του αέρα, ιδιαίτερα αν η κίνηση πραγµατοποιείται κοντά στον αισθητήρα µέτρησης της ταχύτητας του αέρα. Στην περίπτωση αυτή µπορούν όντως να εξηγηθούν ικανοποιητικά οι µεταβολές της ταχύτητας του αέρα. Είναι γεγονός πάντως ότι η εσωτερική κυκλοφορία του αέρα δηµιουργεί συνθήκες ικανοποιητικής ανάµιξής του και γι αυτό το λόγο µειώνεται η συγκέντρωση του CO 2. CO22 CO2 2 εξ. περ/ντος CO2 2 Μέση ωριαία τιµή Ταχύτητα αέρα Συγκέντρωση CO2 (ppm) ,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 Ταχύτητα αέρα (m/s) 0 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 Χρόνος ιάγραµµα ιάγραµµα της στιγµιαίας και µέσης ωριαίας τιµής του CO 2 και της ταχύτητας αέρα στο (3) και του CO 2 στο εξ. περιβάλλον στις 14 Φεβρουαρίου Αιωρούµενα σωµατίδια Παράλληλα µε τη µέτρηση του CO 2 έγιναν και µετρήσεις όσον αφορά στα αιωρούµενα σωµατίδια µε αεροδυναµική διάµετρο µεγαλύτερη των 0,5µm και 5µm. Μετρήσεις, επίσης, έγιναν και σε ό,τι αφορά τη συγκέντρωση των αιωρούµενων σωµατιδίων στο εξωτερικό περιβάλλον. Στο ιάγραµµα 5.22 παρουσιάζονται τα αποτελέσµατα των µετρήσεων σχετικά µε τη συγκέντρωση αιωρούµενων σωµατιδίων µεγαλύτερων από 0,5µm (αριθµός σωµατιδίων ανά λίτρο αέρα) στον εξεταζόµενο χώρο και στο εξωτερικό περιβάλλον στο ύψος του ογδόου ορόφου του κτιρίου. Η συγκέντρωση αιωρούµενων σωµατιδίων στο εξωτερικό περιβάλλον ανέρχεται µεταξύ των και σωµατιδίων ανά λίτρο αέρα στη µεγαλύτερη διάρκεια διεξαγωγής των µετρήσεων µε µοναδική εξαίρεση την αιχµή αύξησης στις 12:15 περίπου, όταν ο αριθµός των σωµατιδίων είναι ίσος κατά προσέγγιση µε Στο ίδιο χρονικό διάστηµα παρατηρήθηκε και µία αιχµή στη συγκέντρωση του CO 2, γεγονός που µας οδηγεί στο συµπέρασµα ότι η αιχµή αυτή πιθανότατα να οφείλεται στην αυξηµένη κυκλοφοριακή κίνηση των οχηµάτων εκείνη την περίοδο. Αναφορικά µε τη συγκέντρωση των PM>0,5µm στο εσωτερικό του (1), αυτή κυµαίνεται µεταξύ των και σωµατιδίων ανά λίτρο αέρα. Οι υψηλότερες τιµές εµφανίζονται, όταν ο χώρος καταλαµβάνεται από το χρήστη και οι µικρότερες, όταν ο 124

125 5. ΚΑΤΑΓΡΑΦΗ, ΜΕΤΡΗΣΗ ΚΑΙ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ χώρος είναι κλειστός. Η κινητικότητα του χρήστη και ο ρυθµός αερισµού επηρεάζουν το ρυθµό εναπόθεσης και επαναιώρησης των σωµατιδίων στις επιφάνειες και από τις επιφάνειες αντίστοιχα. Ο φυσικός αερισµός επιδρά, επίσης, και µε την είσοδο αιωρούµενων σωµατιδίων του εξωτερικού περιβάλλοντος στον εσωτερικό χώρο. Ωστόσο, στην προκειµένη περίπτωση η επίδραση του φυσικού αερισµού δεν είναι σηµαντική, καθότι η συγκέντρωση των σωµατιδίων στο εξωτερικό περιβάλλον είναι τις περισσότερες φορές µικρότερη από αυτή του εσωτερικού περιβάλλοντος, πράγµα που δείχνει ότι υπάρχουν ισχυρές πηγές αιωρούµενων σωµατιδίων στον εσωτερικό χώρο. Παρατηρώντας την ταχύτητα αέρα στο ιάγραµµα 5.23 διαπιστώνουµε ότι δεν υπάρχει µία καθαρή τάση, δηλαδή υπάρχουν στιγµές που η ταχύτητα είναι αυξηµένη, ενώ η συγκέντρωση σωµατιδίων είναι άλλοτε υψηλή και άλλοτε χαµηλή και αντιστρόφως. Έτσι, οδηγούµαστε στο συµπέρασµα ότι τα προϊόντα του καπνού αποτελούν τον καθοριστικότερο παράγοντα στον οποίο, άλλωστε, αποδίδονται όλες οι αιχµές της γραµµής που απεικονίζει τη συγκέντρωση των αιωρούµενων σωµατιδίων ( ιάγραµµα 5.22). Συγκέντρωση PM>0,5µm (αριθµός σωµατιδίων/λίτρο) PM>0,5µm PM>0,5µm εξωτ. περιβάλλον 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 Χρόνος ιάγραµµα ιάγραµµα της συγκέντρωσης αιωρούµενων σωµατιδίων µεγαλύτερων από 0,5µm στο (1) και στο εξωτερικό περιβάλλον στις 7 Φεβρουαρίου Ταχύτητα αέρα (m/s) 0,3 0,2 0,1 0 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 Χρόνος ιάγραµµα ιάγραµµα της ταχύτητας του αέρα στο (1) στις 7 Φεβρουαρίου Στο διάγραµµα που ακολουθεί, ιάγραµµα 5.24, παρουσιάζεται ο αριθµός των αιωρούµενων σωµατιδίων µε αεροδυναµική διάµετρο µεγαλύτερη των 5µm ανά λίτρο αέρα στο εσωτερικό και εξωτερικό περιβάλλον. Η γραµµή της συγκέντρωσης των σωµατιδίων, τόσο στον εσωτερικό χώρο όσο και στο εξωτερικό περιβάλλον, 125

126 5. ΚΑΤΑΓΡΑΦΗ, ΜΕΤΡΗΣΗ ΚΑΙ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ακολουθεί µε συνέπεια την τάση των αντίστοιχων συγκεντρώσεων των σωµατιδίων µεγαλύτερων από 0,5 µm, παρουσιάζει δηλαδή τις µέγιστες τιµές στα ίδια χρονικά σηµεία. Στο εξωτερικό περιβάλλον η συγκέντρωση κυµαίνεται από 7 ως 100 σωµατίδια ανά λίτρο αέρα και στο εσωτερικό από 11 ως 124. Ο αριθµός αυτός είναι πολύ χαµηλότερος από αυτόν των σωµατιδίων µεγαλύτερων από 0,5 µm. Η διαφορά αυτή συνίσταται στην ισχύ των πηγών, αλλά και στο χρόνο αιώρησης των σωµατιδίων, ο οποίος είναι µικρότερος καθότι τα µεγαλύτερα σωµατίδια είναι πιο βαριά. Λόγω του αυξηµένου βάρους τους απαιτείται, για να προκληθεί επαναιώρησή τους, υψηλότερη ταχύτητα αέρα στις επιφάνειες του χώρου. Ο παράγοντας του αερισµού υπό µορφή εισόδου σωµατιδίων από το εξωτερικό περιβάλλον στο εσωτερικό δεν είναι σηµαντικός και σε αυτήν την περίπτωση, καθόσον κατά το µεγαλύτερο χρονικό διάστηµα η συγκέντρωση των σωµατιδίων στο εξωτερικό περιβάλλον είναι µικρότερη από τη συγκέντρωση στον εσωτερικό χώρο, πράγµα που σηµαίνει ότι υπάρχουν εσωτερικές πηγές που ασκούν µεγαλύτερες επιδράσεις. Συγκέντρωση PM>5µm (αριθµός σωµατιδίων/λίτρο) PM>5µm PM>5µm εξ. περιβάλλον 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 Χρόνος ιάγραµµα ιάγραµµα της συγκέντρωσης αιωρούµενων σωµατιδίων µεγαλύτερων από 5µm στο (1) και στο εξωτερικό περιβάλλον στις 7 Φεβρουαρίου Η µέτρηση των αιωρούµενων σωµατιδίων µεγαλύτερων από 0,5µm και 5µm τόσο στον εσωτερικό χώρο (3) του πρώτου ορόφου του κτιρίου όσο και στο εξωτερικό περιβάλλον πραγµατοποιήθηκαν στις 14 Φεβρουαρίου (Παράρτηµα B). Η συγκέντρωση των αιωρούµενων σωµατιδίων PM>0,5µm στο (3) κυµάνθηκε από 9399 ως σωµατίδια ανά λίτρο αέρα, ενώ των PM>5µm από 10 ως 85 σωµατίδια ανά λίτρο αέρα. Οι αντίστοιχες τιµές αναφορικά µε τη συγκέντρωση των αιωρούµενων σωµατιδίων στο εξωτερικό περιβάλλον στο ύψος του πρώτου ορόφου του κτιρίου ήταν µεταξύ 8134 και και µεταξύ 30 και 107 σωµατίδια ανά λίτρο αέρα. Αναφορικά µε τα PM>0,5µm η συγκέντρωσή τους στον εσωτερικό χώρο είναι πάντοτε µεγαλύτερη, ακόµα και πενταπλάσια, από τη συγκέντρωση στο εξωτερικό περιβάλλον, γεγονός που σηµαίνει ότι υπάρχουν ισχυρές εσωτερικές πηγές στο (3). Η διαφορά σε σχέση µε το (1), έγκειται στο γεγονός ότι, ενώ στο (1) η κυριότερη πηγή αιωρούµενων σωµατιδίων είναι ο καπνός του τσιγάρου, στο (3) είναι η κινητικότητα των χρηστών του χώρου, οι οποίοι φαίνεται ότι ανασηκώνουν σωµατίδια από τις επιφάνειες του χώρου. Αναφορικά µε τα PM>5µm τα αποτελέσµατα είναι διαφορετικά, δηλαδή η συγκέντρωσή τους στο εξωτερικό περιβάλλον είναι σχεδόν πάντοτε µεγαλύτερη από ό,τι στο εσωτερικό περιβάλλον. Θα µπορούσαµε λοιπόν να ισχυριστούµε ότι η κυριότερη πηγή αιωρούµενων σωµατιδίων είναι ο εξωτερικός αέρας, ωστόσο ο 126

127 5. ΚΑΤΑΓΡΑΦΗ, ΜΕΤΡΗΣΗ ΚΑΙ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ τρόπος φυσικού αερισµού του (3) δεν δικαιολογεί ένα τέτοιο πόρισµα. Φαίνεται, εποµένως, ότι και στην περίπτωση αυτή η συγκέντρωση των PM>5µm οφείλεται στους χρήστες του χώρου. Επειδή, όµως, τα PM>5µm έχουν µεγαλύτερο βάρος -η επαναιώρησή τους από τις επιφάνειες του χώρου πραγµατοποιείται σε µικρότερο βαθµό, ο χρόνος αιώρησής τους είναι µικρότερος και το ύψος αιώρησής τους είναι συχνά µικρότερο από το ύψος της ζώνης αναπνοής, στο οποίο είχε τοποθετηθεί το µετρητικό όργανο- η συγκέντρωση τους δεν είναι ιδιαιτέρως υψηλή Η επίδραση του προσανατολισµού Για να µπορέσουµε να εξαγάγουµε συµπεράσµατα για την επίδραση του προσανατολισµού του κτιρίου στις εσωκλιµατικές συνθήκες, µελετήσαµε κι ένα άλλο κτίριο µε διαφορετικό προσανατολισµό. Επιλέξαµε, λοιπόν, το κτίριο ιοίκησης του Α.Π.Θ., διότι έχει νοτιοανατολικό προσανατολισµό, βρίσκεται στην ίδια περιοχή, κατασκευάστηκε την ίδια χρονική περίοδο περίπου µε το κτίριο της ' της Πολυτεχνικής Σχολής -γεγονός που διασφαλίζει ότι ακολουθήθηκαν παρόµοιες κατασκευαστικές αρχές- έχει παρόµοιο σύστηµα θέρµανσης και ψύξης και, τέλος, έχει ίδια λειτουργία, είναι δηλαδή κι αυτό ένα κτίριο γραφείων. Προκειµένου να µελετηθεί η επίδραση του προσανατολισµού, έγιναν νέες πειραµατικές µετρήσεις στο κτίριο κατά το χρονικό διάστηµα Φεβρουαρίου, µε τα ίδια µετρητικά όργανα που χρησιµοποιήθηκαν στις πειραµατικές µετρήσεις του κτιρίου ' της Πολυτεχνικής Σχολής του Α.Π.Θ. και µε βάση το ίδιο πρωτόκολλο µετρήσεων. Οι πειραµατικές µετρήσεις στο κτίριο ιοίκησης πραγµατοποιήθηκαν σε δύο γραφεία του πέµπτου ορόφου µε νοτιοανατολικό και βορειοδυτικό προσανατολισµό. Οι χώροι και η θέση των οργάνων µέτρησης της θερµοκρασίας και της σχετικής υγρασίας παρουσιάζονται στο Σχήµα 5.8. Οι χώροι (5) και (6) έχουν το ίδιο περίπου εµβαδόν µε τους χώρους (1), (2), (3) και (4). Σχήµα 5.8. Θέση των οργάνων µέτρησης της θερµοκρασίας και της σχετικής υγρασίας στο κτίριο ιοίκησης του Α.Π.Θ Θερµοκρασία του αέρα Κατά την περίοδο των µετρήσεων η µέση στιγµιαία θερµοκρασία στο (5), το οποίο έχει ΝΑ προσανατολισµό, κυµάνθηκε από 23,5 0 C ως 29,2 0 C και στο (6), µε 127

128 5. ΚΑΤΑΓΡΑΦΗ, ΜΕΤΡΗΣΗ ΚΑΙ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ Β προσανατολισµό, από 19,5 0 C ως 25,8 0 C. Οι παραπάνω τιµές παρουσιάζονται κατά το χρονικό διάστηµα χρήσης των χώρων. Το εύρος της θερµοκρασίας µειώνεται λίγο, όταν αναφέρεται κανείς στη µέση ωριαία θερµοκρασία, η οποία στο (5) κυµάνθηκε από 24,2 0 C ως 28,9 0 C και στο (6) από 20,8 0 C ως 25,7 0 C. Η θερµοκρασία του εξωτερικού περιβάλλοντος πήρε τιµές από 10,7 0 C ως 24,8 0 C. Τα όρια του εύρους των θερµοκρασιών είναι αρκετά διευρυµένα, ιδιαίτερα µάλιστα στο χώρο µε Β προσανατολισµό, αφού ανέρχονται σε 5,7 0 C και 6,3 0 C στο (5) και στο (6) αντίστοιχα. Η µεταβολή αυτή των θερµοκρασιών στους δύο χώρους συνδέεται µε την πρόκληση δυσφορίας των χρηστών για τις θερµικές συνθήκες του εσωτερικού περιβάλλοντος στο οποίο διαµένουν. Ακόµη, διαπιστώνουµε ότι οι χώροι είναι αρκετά ζεστοί για ένα σηµαντικό χρονικό διάστηµα, όπως παρατηρήσαµε να συµβαίνει και στο κτίριο ' της Πολυτεχνικής Σχολής του Α.Π.Θ. Ακόµη και η κατώτατη µέση τιµή της θερµοκρασίας που καταγράφηκε στο (5) είναι υψηλότερη από το ανώτατο προτεινόµενο όριο τόσο σύµφωνα µε την ΤΟΤΤΕ όσο και σύµφωνα µε τον AHSRAE. Άλλωστε, η µέση θερµοκρασία για όλες τις ηµέρες και τις ώρες λειτουργίας των χώρων στο (5) ανήλθε σε 26,3 0 C και στο (6) σε 24,3 0 C. Η διαφορά αυτή στα επίπεδα της θερµοκρασίας µεταξύ των δύο χώρων οφείλεται κυρίως στο διαφορετικό προσανατολισµό που έχουν. Έτσι, το (5) λόγω του NA προσανατολισµού δέχεται για πολλές ώρες θερµικά κέρδη εξαιτίας της ηλιακής ακτινοβολίας. Αντίθετα, το (6) έχει Β προσανατολισµό, γεγονός που σηµαίνει ότι το χρονικό διάστηµα στο οποίο προσπίπτει ηλιακή ακτινοβολία είναι µικρό µε αποτέλεσµα τα επίπεδα θερµοκρασίας να είναι χαµηλότερα. Μια γραφική ανάλυση της θερµοκρασίας στους δύο χώρους µας παρέχει το ιάγραµµα 5.25, στο οποίο απεικονίζονται οι τιµές της θερµοκρασίας κατά το χρονικό διάστηµα χρήσης του χώρου στις 19 Φεβρουαρίου. Παρατηρούµε εδώ: α) ότι η θερµοκρασία στο (5) αυξάνεται από τη στιγµή που ο χώρος αρχίζει σταδιακά να θερµαίνεται λόγω της έναρξης λειτουργίας του συστήµατος κεντρικής θέρµανσης, β) ότι αυξάνεται µετά τις 9:10 απότοµα εξαιτίας της έντονης ηλιακής ακτινοβολίας και γ) ότι παίρνει τη µέγιστη τιµή της ηµέρας (26,5 0 C) µέχρι τις 13:00. Ο φυσικός αερισµός του χώρου επιδρά αναποτελεσµατικά στη ρύθµιση της θερµοκρασίας του αέρα, καθότι προκαλεί µείωσή της µόνο κατά 0,6 0 C. Ωστόσο, αποφεύγονται οι απότοµες µεταβολές της θερµοκρασίας που παρατηρήθηκαν στο (3), οι οποίες θα µπορούσαν και αυτές να προκαλέσουν δυσφορία στους χρήστες του χώρου. Στο (6) η θερµοκρασία αυξάνεται σταδιακά λόγω της λειτουργίας του κεντρικού συστήµατος θέρµανσης. Ο φυσικός αερισµός του χώρου σε συνδυασµό µε το Β προσανατολισµού του έχει ως αποτέλεσµα η θερµοκρασία να παραµένει σε χαµηλότερα επίπεδα από αυτή του (5) κατά 2,2 0 C περίπου. Το σηµαντικότερο εύρηµα είναι ότι από πολύ νωρίς το πρωί (8:00) η θερµοκρασία και στους δύο χώρους είναι ικανοποιητική µε αποτέλεσµα η έλλειψη θερµοστατικού ελέγχου του συστήµατος θέρµανσης να οδηγεί σε θερµοκρασίες υψηλότερες από τις αποδεκτές. Αξίζει, επίσης, να σηµειωθεί ότι η θερµοκρασία του διαδρόµου είναι υψηλή, ώστε ο αερισµός µέσω της πόρτας να είναι ανώφελος, όσον αφορά στη ρύθµιση της θερµοκρασίας των χώρων. Το θερµοκρασιακό πεδίο στο (5) είναι οµοιογενές, καθόσον η διαφορά της θερµοκρασίας µεταξύ των δύο θέσεων για όλο χρονικό διάστηµα των µετρήσεων δεν είναι σηµαντική (0,7 0 C). Το ίδιο ισχύει και για το (6), αν εξαιρέσουµε τα χρονικά διαστήµατα κατά τα οποία αερίζεται ο χώρος, οπότε η παραπάνω διαφορά φθάνει τους 1,7 0 C (Παράρτηµα Γ). Παρατηρούµε, επίσης, ότι δεν υπάρχει χρονική υστέρηση στις µεταβολές της θερµοκρασίας µεταξύ των δύο θέσεων, καθώς τα 128

129 5. ΚΑΤΑΓΡΑΦΗ, ΜΕΤΡΗΣΗ ΚΑΙ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ανώτατα και κατώτατα σηµεία των δύο καµπυλών της θερµοκρασίας καταγράφονται στην ίδια χρονική στιγµή. Θερµοκρασία ( ο C) Γ5 Μέση τιµή Γ6 Μέση τιµή ιάδροµος Γ5 Μέση ωριαία τιµή Γ6 Μέση ωριαία τιµή Εξ. περιβάλλον :00 10:00 12:00 14:00 16:00 18:00 Χρόνος Θερµοκρασία εξ. περ/ντος ( ο C) ιάγραµµα ιάγραµµα της στιγµιαίας και µέσης ωριαίας θερµοκρασίας στο (5) και στο (6) στις 19 Φεβρουαρίου Σχετική υγρασία του αέρα Η στιγµιαία σχετική υγρασία του εξωτερικού περιβάλλοντος κατά τη διάρκεια των µετρήσεων κυµάνθηκε µεταξύ 31,9% και 84,1%. Το εύρος των τιµών της µέσης σχετικής υγρασίας στο (5) κυµάνθηκε µεταξύ 24,9% και 42,4%, ενώ στο (6) µεταξύ 26,4% και 44,4%. Η µέση ωριαία τιµή της σχετικής υγρασίας στο (5) κυµάνθηκε µεταξύ 25,3% και 38%, ενώ στο (6) µεταξύ 27,1% και 40,4%. Γενικότερα, παρατηρούµε ότι και στους δύο χώρους η σχετική υγρασία µεταβάλλεται ανάλογα µε τη σχετική υγρασία του εξωτερικού περιβάλλοντος. Η σχετική υγρασία και στους δύο χώρους βρίσκεται σε πιο αποδεκτά επίπεδα σε σχέση µε τη σχετική υγρασία που καταγράφηκε στους χώρους του κτιρίου ' της Πολυτεχνικής Σχολής. Παρατηρούµε ότι από τις 47 συνολικά τιµές της µέσης ωριαίας σχετικής υγρασίας κατά τη διάρκεια χρήσης των χώρων στις 5 ηµέρες των µετρήσεων µόνο δώδεκα στο (5) και τρεις στο (6) βρίσκονται κάτω από το κατώτατο όριο του 30%. Οι συνθήκες είναι καλύτερες στο (6) από ό,τι στο (5) δεδοµένου ότι, πλην ελαχίστων εξαιρέσεων, τα επίπεδα σχετικής υγρασίας στο (5) είναι χαµηλότερά από αυτά στο (6). Τα ευρήµατα αυτά πρέπει να θεωρήσουµε ότι είναι άµεσα συνδεδεµένα µε τον προσανατολισµό των δύο χώρων. Με βάση τα αποτελέσµατα των µετρήσεων µίας συγκεκριµένης ηµέρας θα διερευνήσουµε παρακάτω τους παράγοντες που επιδρούν στη διαµόρφωση των επιπέδων της σχετικής υγρασίας στους δύο χώρους ( ιάγραµµα 5.26). Όπως παρατηρούµε, η σχετική υγρασία στο (5) παρουσιάζει µικρές διακυµάνσεις ως αποτέλεσµα, προφανώς, του µειωµένου αερισµού του χώρου. Σε διάστηµα, µάλιστα, τεσσάρων ωρών η µέση ωριαία σχετική υγρασία µεταβάλλεται µόνο κατά 0,7%. Ακόµη και µε έντονη ηλιοφάνεια, η σχετική υγρασία δεν πέφτει κάτω από το όριο του 30% και παρότι αυτά αερίζονται συχνότερα, σε αντίθεση µε τα πορίσµατα που 129

130 5. ΚΑΤΑΓΡΑΦΗ, ΜΕΤΡΗΣΗ ΚΑΙ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ προέκυψαν στα (1) και (3). Θυµίζουµε, εδώ, ότι τα (1) και (3) έχουν Ν προσανατολισµό. Εικάζουµε ότι οι πιο αποδεκτές τιµές της υγρασίας στο (5), οφείλονται στο µεγάλο αριθµό φυτών που βρίσκεται στο χώρο. Ωστόσο, επειδή ο βαθµός επίδρασης των φυτών στη διαµόρφωση των επιπέδων σχετικής υγρασίας δεν µπορεί να προσδιορισθεί µε ακρίβεια παρά µόνο υπό συνθήκες ελεγχόµενου περιβάλλοντος, θα αρκεστούµε στην παρατήρηση ότι τα φυτά συγκρατούν, ως γνωστόν, τα επίπεδα της σχετικής υγρασίας. Σχετική υγρασία (%) Σχετική υγρασία (%) Ταχύτητα αέρα (m/s) Γ5 Μέση τιµή Γ6 Μέση τιµή ιάδροµος Εξ. περιβάλλον 7:00 9:00 11:00 13:00 15:00 17:00 19:00 Χρόνος 7:00 9:00 11:00 13:00 15:00 17:00 19:00 Χρόνος 0,03 0,02 0,01 0 Γ5 Μέση ωριαία τιµή ιάδροµος Γ6 Μέση ωριαία τιµή Εξ. περιβάλλον 8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 Χρόνος ιάγραµµα ιάγραµµα της µέσης ωριαίας σχετικής υγρασίας (5) και στο (6) και της ταχύτητας αέρα στο (5) στις 19 Φεβρουαρίου Σχ. υγρασία εξ. περ/ντος (%) Σχ. υγρασία εξ. περ/ντος (%) 130

131 5. ΚΑΤΑΓΡΑΦΗ, ΜΕΤΡΗΣΗ ΚΑΙ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ Τέλος, επειδή η µορφή της καµπύλης της µεταβολής της σχετικής υγρασίας µεταξύ των δύο θέσεων είναι ίδια και η διαφορά µεταξύ τους είναι µικρή (στο (5) η σχετική υγρασία κοντά στο παράθυρο είναι σχεδόν πάντα υψηλότερη από αυτή κοντά στην πόρτα µε διαφορά συνήθως ίση µε 1,8 µονάδες περίπου και στο (6), αν εξαιρέσουµε τις πρώτες πρωινές ώρες, η σχετική υγρασία κοντά στο παράθυρο είναι χαµηλότερη από αυτή κοντά στην πόρτα ως 3,8 µονάδες), µπορούµε να πούµε ότι οι συνθήκες στο χώρο είναι οµοιογενείς (Παράρτηµα Γ). Με δεδοµένο, ωστόσο, ότι το (6) αερίζεται σπάνια, η διαφορά αυτή, ενδεχοµένως, να αυξηθεί σηµαντικά, αν ο χρήστης του χώρου εφαρµόσει φυσικό αερισµό µε µεγαλύτερο ρυθµό ιοξείδιο του άνθρακα Η µέτρηση της συγκέντρωσης του CO 2 πραγµατοποιήθηκε στο (5) κατά τη διάρκεια δύο ηµερών. Η µεν στιγµιαία συγκέντρωση του CO 2 στον εξεταζόµενο χώρο κυµαίνεται από 434 ppm ως 1217 ppm, η δε µέση ωριαία από 439 ppm ως 1149 ppm. Οι υψηλότερες συγκεντρώσεις του ρύπου εµφανίζονται κατά το χρόνο χρήσης του χώρου, ενώ αντίθετα τις βραδινές ώρες η συγκέντρωση του ρύπου µειώνεται σηµαντικά και γύρω από την τιµή των 450 ppm περίπου. Την πρώτη ηµέρα η µέση τιµή του CO 2 για όλο το χρονικό διάστηµα χρήσης του χώρου (8:00-15:00) ανέρχεται σε 862 ppm και τη δεύτερη ηµέρα σε 941 ppm. Οι τιµές της συγκέντρωσης CO 2 είναι πολύ χαµηλές σε σχέση µε την πρόταση της ΤΟΤΕΕ 2425/86, ωστόσο υπερβαίνουν συχνά την οριακή τιµή του προτύπου του ASHRAE. Αν λάβουµε µάλιστα ως οριακή τιµή τα 700 ppm, τότε διαπιστώνουµε ότι τα επίπεδα του CO 2 στο (5) βρίσκονται πάντοτε υψηλότερα από την τιµή αυτή. Πρέπει να σηµειώσουµε ότι τα επίπεδα CO 2 στο (5) είναι υψηλότερα σε σχέση µε τα (1) και (3). Ο κυριότερος λόγος που συναντούµε τόσο υψηλές τιµές συγκέντρωσης CO 2 είναι η πλήρης απουσία αερισµού του χώρου. Πράγµατι, όπως παρατηρούµε στο ιάγραµµα 5.27, η ταχύτητα του αέρα είναι κατά το µεγαλύτερο χρονικό διάστηµα ίση µε µηδέν, γεγονός που σηµαίνει ότι ο χώρος δεν αερίζεται. Η συγκέντρωση του ρύπου στο εξωτερικό περιβάλλον είναι πολύ χαµηλότερη (από 446 ppm ως 521 ppm), πράγµα που µας επιτρέπει να συµπεράνουµε ότι η είσοδος αέρα από το εξωτερικό περιβάλλον µέσω του φυσικού αερισµού θα µπορούσε να µειώσει τα επίπεδα του CO 2 στο εσωτερικό περιβάλλον, όπως άλλωστε παρατηρήσαµε να συµβαίνει στα (1) και (3). Κατά τη δεύτερη ηµέρα, όταν και η συγκέντρωση CO 2 είναι ακόµα µεγαλύτερη, παρουσιάζεται το ίδιο φαινόµενο, η ταχύτητα, δηλαδή, του αέρα είναι και πάλι κατά το µεγαλύτερο χρονικό διάστηµα ίση µε µηδέν. Πέρα από την ανεπάρκεια φυσικού αερισµού, η µηδενική ταχύτητα αέρα σηµαίνει και ελλιπή ανάµιξη του αέρα στο χώρο. Η υψηλότερη συγκέντρωση CO 2 στον εσωτερικό χώρο σε σχέση µε το εξωτερικό περιβάλλον σηµαίνει ότι υπάρχουν εσωτερικές πηγές εκποµπής CO 2. Στις προηγούµενες µετρήσεις είχαµε αναφέρει ως σηµαντικές πηγές το κάπνισµα και τον αριθµό των χρηστών. Ωστόσο, στην προκειµένη περίπτωση το (5) καταλαµβάνεται µόνον από ένα άτοµο, το οποίο δεν καπνίζει. Εποµένως, η αύξηση του ρύπου φαίνεται να συνδέεται µε τον αριθµό των επισκεπτών. Πέρα απ αυτό, σηµαντικό ρόλο στη διαµόρφωση των επιπέδων συγκέντρωσης CO 2 φαίνεται να διαδραµατίζει και ο σηµαντικός αριθµός των φυτών στο εσωτερικό του χώρου. 131

132 5. ΚΑΤΑΓΡΑΦΗ, ΜΕΤΡΗΣΗ ΚΑΙ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ Συγκέντρωση CO2 (ppm) CO2 CO2 Μέση ωριαία τιµή Ταχύτητα αέρα 2 2 0,08 0,06 0,04 0,02 0 Ταχύτητα αέρα (m/s) :00 13:00 15:00 17:00 19:00 21:00 23:00 1:00 Χρόνος -0,02 ιάγραµµα ιάγραµµα της στιγµιαίας και µέσης ωριαίας συγκέντρωσης του CO 2 και της ταχύτητας αέρα στο (5) και της συγκέντρωσης του CO 2 στο εξ. περιβάλλον στις 18 Φεβρουαρίου Αιωρούµενα σωµατίδια Η µέτρηση των αιωρούµενων σωµατιδίων µεγαλύτερων από 0,5µm και 5µm τόσο στον εσωτερικό χώρο (5) του πέµπτου ορόφου του κτιρίου ιοίκησης όσο και στο εξωτερικό περιβάλλον πραγµατοποιήθηκε στις 18 Φεβρουαρίου ( ιάγραµµα 5.28). Η συγκέντρωση των αιωρούµενων σωµατιδίων PM>0,5µm στο (5) κυµαίνεται από 4959 ως σωµατίδια ανά λίτρο αέρα, ενώ των PM>5µm από 10 ως 45 σωµατίδια ανά λίτρο αέρα. Οι αντίστοιχες τιµές αναφορικά µε τη συγκέντρωση των αιωρούµενων σωµατιδίων στο εξωτερικό περιβάλλον στο ύψος του πέµπτου ορόφου του κτιρίου και στην ΝΑ πλευρά του είναι µεταξύ 6109 και 7478 και µεταξύ 12 και 22 σωµατίδια ανά λίτρο αέρα. Και στις δύο κλάσεις των σωµατιδίων καταγράφονται πολύ µικρότερες τιµές αριθµού σωµατιδίων ανά λίτρο αέρα σε σχέση µε τους προηγούµενους χώρους (1) και (3), γεγονός που εξηγείται από την απουσία κάποιας ισχυρής πηγής εκποµπής σωµατιδίων, καθότι ο χώρος καταλαµβάνεται από έναν µόνον χρήστη, ο οποίος δεν καπνίζει. Οι αιχµές των γραµµών ενδεχοµένως να οφείλονται στην κίνηση είτε του χρήστη του χώρου είτε προσωρινών επισκεπτών Η επίδραση της κατασκευής Η απάντηση στο ερώτηµα αν η κατασκευή µπορεί να επηρεάσει τις εσωκλιµατικές συνθήκες σε ένα κτίριο, θα δοθεί µέσω νέων πειραµατικών µετρήσεων, οι οποίες παραγµατοποιήθκαν µεταξύ 1 και 19 Απριλίου. Για το σκοπό αυτό επιλέχθηκαν δύο κτίρια µε τελείως διαφορετικά κατασκευαστικά στοιχεία από το κτίριο γραφείων ' της Πολυτεχνικής Σχολής του Α.Π.Θ. Πρόκειται για κτίρια που στεγαζαν τον παιδικό σταθµό του Α.Π.Θ. και είναι προκατασκευασµένα και βρίσκονται στην ανατολική πλευρά της πανεπιστηµιούπολης, πλησίον της λεωφόρου Γ' Σεπτεµβρίου. Το πρώτο κτίριο αποτελείται από µία αίθουσα εµβαδού 60,16 m 2 (Α1) και δε συνορεύει µε κάποιους άλλους χώρους ή κτίρια. Το δεύτερο κτίριο 132

133 5. ΚΑΤΑΓΡΑΦΗ, ΜΕΤΡΗΣΗ ΚΑΙ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ αποτελείται από πολλούς χώρους, από τους οποίους επιλέχθηκε για τη διεξαγωγή των µετρήσεων µία αίθουσα διδασκαλίας µε εµβαδόν 56,21 m 2 (Α2), η οποία βρίσκεται στη µία γωνία του κτιρίου έχοντας νοτιοδυτικό προσανατολισµό (Παράρτηµα ). Ο σκελετός και των δύο κτιρίων είναι µεταλλικός, διαθέτουν θερµοµόνωση µε υαλοβάµβακα και έχουν εξωτερική πλαστική επικάλυψη (PVC). Τα δύο κτίρια διαφέρουν µόνον σε ό,τι αφορά την εσωτερική κάλυψη των τοίχων: στην Α1 έχουµε πλαστικό PVC, ενώ στην Α2 έχουµε κόντρα πλακέ. Το µοναδικό µέσο ηλιοπροστασίας που εφαρµόζεται και στα δύο κτίρια είναι αυτό των κουρτινών. Οι µοναδικές διαφορές ως προς το σχεδιασµό των µετρήσεων σε σχέση µε τις µετρήσεις στα κτίρια γραφείων αφορούν στο ύψος των αισθητήρων θερµοκρασίας και σχετικής υγρασίας (περίπου 1,7m από το πάτωµα των αιθουσών) και στη µετρήση επίσης της συγκέντρωσης του µονοξειδίου του άνθρακα (CO). Πριν περάσουµε στην ανάλυση των αποτελεσµάτων των µετρήσεων αξίζει να σηµειώσουµε ότι οι αίθουσες του παιδικού σταθµού λειτουργούν από τις 7.00 το πρωί ως τις το µεσηµέρι, όλη την εβδοµάδα, εκτός του Σαββατοκύριακου. Συγκέντρωση PM>0,5µm (αριθµός σωµατιδίων /λίτρο)ο PM>0,5µm PM>5µm PM>0,5µm εξ. περιβάλλοντος PM>5µm εξ. περιβάλλοντος 11:00 11:30 12:00 12:30 13:00 13:30 14:00 14:30 15:00 Χρόνος Συγκέντρωση PM>5µm (αριθµός σωµατιδίων/λίτρο)ο ιάγραµµα ιάγραµµα της συγκέντρωσης αιωρούµενων σωµατιδίων µεγαλύτερων από 0,5µm και 5µm στο (5) και στο εξωτερικό περιβάλλον στις 18 Φεβρουαρίου Θερµοκρασία του αέρα Σε ό,τι αφορά τα επίπεδα θερµοκρασίας στις δύο αίθουσες τα σηµαντικότερα ευρήµατα είναι: α) συχνά, ιδιαίτερα κατά τις πρωινές ώρες, η θερµοκρασία στις δύο αίθουσες είναι χαµηλότερη από το κατώτερο όριο που προτείνουν η ΤΟΤΕΕ και ο ASHRAE, β) υπάρχουν χρονικά διαστήµατα, συνήθως τις µεσηµεριανές ώρες, κατά τα οποία η θερµοκρασία στις δύο αίθουσες υπερβαίνει το ανώτερο συνιστώµενο όριο και γ) παρατηρούνται συχνά απότοµες µεταβολές της θερµοκρασίας ακόµη και µέσα σε µία ώρα (Παράρτηµα ). Τα παραπάνω ευρήµατα δείχνουν ότι η θερµοκρασία και στις δύο αίθουσες βρίσκεται, συχνά, εκτός των ορίων θερµικής άνεσης. Ο βασικότερος λόγος οφείλεται στην κατασκευή των δύο κτιρίων και πιο συγκεκριµένα στην αναποτελεσµατική τους θερµοµόνωση. Το πόρισµα αυτό τεκµηριώνεται από το 133

134 5. ΚΑΤΑΓΡΑΦΗ, ΜΕΤΡΗΣΗ ΚΑΙ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ µεγάλο εύρος µεταβολής της θερµοκρασίας κατά τη διάρκεια µίας ηµέρας, το οποίο κυµάνθηκε από 8 0 C έως 31,7 0 C για την Α1 και από 14,3 0 C έως 31 0 C για την Α2. Το εύρος µεταβολής της θερµοκρασίας στην Α1 είναι µεγαλύτερο, διότι η Α1 αποτελεί από µόνη της ένα κτίριο, εκτεθειµένο από όλες τις πλευρές και την οροφή. Είναι προφανές, επίσης, ότι το σύστηµα θέρµανσης δεν ανταποκρίνεται στις απαιτήσεις µας, καθώς παρουσιάζεται µία χρονική υστέρηση µέχρι η θερµοκρασία του αέρα στις αίθουσες να ανέλθει σε πιο αποδεκτές τιµές. Θα ήταν εποµένως σκόπιµο η έναρξη του συστήµατος θέρµανσης να γίνεται νωρίτερα από τις 7:00 το πρωί. Ο πρωινός, άλλωστε, αερισµός έχει ως αποτέλεσµα την απότοµη πτώση της θερµοκρασίας του αέρα στις αίθουσες, µία πτώση µάλιστα η οποία είναι τόση, ώστε η επαναφορά της να απαιτεί χρόνο ίσο µε µία ώρα Σχετική υγρασία του αέρα Στο χρονικό διάστηµα κατά το οποίο οι δύο αίθουσες του παιδικού σταθµού λειτουργούν (7:00-15:00) και για το σύνολο των ηµερών που διεξήχθησαν οι µετρήσεις η µέση ωριαία σχετική υγρασία κυµαίνεται από 20% ως 61% και από 27% ως 62% στην Α1 και στην Α2 αντίστοιχα (Παράρτηµα ). Τα αποτελέσµατα αυτά δείχνουν ότι υπάρχουν χρονικά διαστήµατα, κατά τα οποία τα επίπεδα της σχετικής υγρασίας στις δύο αίθουσες του παιδικού σταθµού, κυρίως της Α1, βρίσκονται εκτός των ορίων της θερµικής άνεσης µε γνώµονα την ΤΟΤΕΕ και τον ASHRAE. Τα χρονικά αυτά διαστήµατα συµπίπτουν µε εκείνα κατά τα οποία η σχετική υγρασία του αέρα του εξωτερικού περιβάλλοντος είναι χαµηλή. Γενικότερα, ο αερισµός των χώρων επηρεάζει, σε µικρό µεν βαθµό, αλλά θετικά τα επίπεδα της σχετικής υγρασίας. Ωστόσο, λόγω των περιορισµών που τίθενται για τη διασφάλιση της επιθυµητής θερµοκρασίας, ο ρυθµός του είναι χαµηλός ιοξείδιο του άνθρακα, µονοξείδιο του άνθρακα και αιωρούµενα σωµατιδία Οι µετρήσεις της συγκέντρωσης του διοξειδίου του άνθρακα διεξήχθησαν σε διάρκεια τριών ηµερών. Όσον αφορά στην Α1, η στιγµιαία συγκέντρωση του CO 2 κυµάνθηκε από 498 ppm ως 1319 ppm κατά το χρονικό διάστηµα λειτουργίας της αίθουσας ( ιάγραµµα 5.29). Στο ίδιο χρονικό διάστηµα η συγκέντρωση του CO 2 στο εξωτερικό περιβάλλον ήταν σχεδόν σταθερή, αφού κυµάνθηκε µεταξύ 425 pmm και 463 ppm. Γενικότερα τα επίπεδα του CO 2 στην αίθουσα 1 ήταν αρκετά υψηλά και συχνά πέρα από το όριο που συστήνει ο ASHRAE. Αξίζει να σηµειωθεί ότι η συγκέντρωση του CO 2 στην αίθουσα είναι αρκετά υψηλή ήδη από την έναρξη λειτουργίας της. Βασικό συµπέρασµα που προκύπτει είναι ότι ο αερισµός της αίθουσας εµποδίζεται λόγω των χαµηλών θερµοκρασιών που επικρατούν στην αίθουσα, αποτέλεσµα του αναποτελεσµατικού συστήµατος θέρµανσης. Για παράδειγµα, ο αερισµός της αίθουσας στις 12:55 προκαλεί την πτώση της θερµοκρασίας κατά 3 0 C περίπου, από 21,3 0 C στους 18,1 0 C. Η µέγιστη συγκέντρωση του CO 2 παρατηρείται στις 11:50, όταν δηλαδή έχουµε τον υψηλότερο αριθµό παιδιών στην αίθουσα. Η παρατήρηρηση αυτή επιβεβαιώνει τον ισχυρισµό µας ότι τα επίπεδα συγκέντρωσης CO 2 στο κτίριο γραφείων ' της Πολυτεχνικής Σχολής σε χώρους µε µεγαλύτερο αριθµό χρηστών θα ήταν υψηλότερα από αυτά που µετρήθηκαν και τα οποία καταλαµβάνονταν από ένα άτοµο. 134

135 5. ΚΑΤΑΓΡΑΦΗ, ΜΕΤΡΗΣΗ ΚΑΙ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ Απριλίου 0,14 Συγκέντρωση CO2 (ppm) ,12 0,1 0,08 0,06 0,04 0,02 Ταχύτητα αέρα (m/s) Ώρα Αριθµός παιδιών :00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 Ώρα ιάγραµµα Συγκέντρωση του CO 2 στην Α1 στις 5 Απριλίου Όσον αφορά στην Α2, η συγκέντρωση του CO 2 είναι λίγο χαµηλότερη από αυτή της Α1, ωστόσο και σ αυτήν υπάρχουν χρονικά διαστήµατα κατά τα οποία η συγκέντρωση του CO 2 είναι υψηλότερη από την τιµή που προτείνει ο ASHRAE. Μολονότι ο αριθµός των παιδιών είναι σχεδόν ίδιος, η υψηλότερη θερµοκρασία της Α2 (διατηρείται στους 23 0 C περίπου) επιτρέπει το συχνότερο αερισµό της. Ταυτόχρονα µε τις µετρήσεις του CO 2 διεξήχθησαν µετρήσεις και για το µονοξείδιο του άνθρακα. Τα επίπεδα του CO και στις δύο αίθουσες είναι πολύ χαµηλά (µέγιστη τιµή ίση µε 1,35 ppm) και µικρότερα από το συνιστώµενο όριο του ASHRAE και της TOTEE, το οποίο ανέρχεται και στις δύο περιπτώσεις στα 10 ppm, ώστε να µην απαιτείται κάποια ενδελεχέστερη ανάλυση. Τέλος, αναφορικά µε τη συγκέντρωση των αιωρούµενων σωµατιδίων παρατηρήθηκε ότι αυτή είναι µικρότερη από ό,τι στους χώρους του κτίριου γραφείων της Πολυτεχνικής Σχολής του Α.Π.Θ., ένδειξη ότι το κάπνισµα και ο ηλεκτρονικός εξοπλισµός αποτελούν ισχυρότερες παραµέτρους επίδρασης από τον αριθµό των ατόµων και τη δραστηριότητά τους (Παράρτηµα ) Σύνοψη Σύµφωνα µε τα αποτελέσµατα, που προέκυψαν από την ανάλυση των ερωτηµατολογίων, οι χρήστες του κτιρίου γραφείων διατυπώνουν µία γενική δυσαρέσκεια σε σχέση µε όλες τις παραµέτρους τις οποίες κλήθηκαν να εκτιµήσουν. Όσον αφορά στη θερµική άνεση, το 56,72% και 38,71% των χρηστών παραπονέθηκε ότι βιώνει µερικές φορές ή και συχνότερα συνθήκες ζέστης και κρύου αντίστοιχα. Τα σηµαντικότερα παράπονα αφορούσαν, πέρα από τα επίπεδα της θερµοκρασίας του αέρα, την έλλειψη φρέσκου αέρα και τα χαµηλά επίπεδα σχετικής υγρασίας. Τα παραπάνω πορίσµατα εξηγούνται κατά ικανοποιητικό βαθµό από τα αποτελέσµατα 135

136 5. ΚΑΤΑΓΡΑΦΗ, ΜΕΤΡΗΣΗ ΚΑΙ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ που προέκυψαν σε σχέση µε το βαθµό ελέγχου του εσωκλίµατος. Πράγµατι, το 56,12% και το 35,71% των χρηστών του κτιρίου δηλώνει ότι έχουν µόνο µερικό ή ακόµα και χειρότερο έλεγχο της θερµοκρασίας του αέρα και του αερισµού αντίστοιχα. Τα παραπάνω στοιχεία δείχνουν ότι η απόδοση του κτιρίου σε σχέση µε την παροχή συνθηκών ικανοποιητικής ποιότητας εσωτερικού περιβάλλοντος είναι χαµηλή. Οι πειραµατικές µετρήσεις στα κτίρια γραφείων επιβεβαιώνουν τα αποτελέσµατα που προέκυψαν από την ανάλυση των ερωτηµατολογίων. Το σηµαντικότερο πρόβληµα σχετικά µε τις συνθήκες θερµικής άνεσης αφορά στα χαµηλά επίπεδα σχετικής υγρασίας που επικρατούν σε όλους τους χώρους στους οποίους έγιναν µετρήσεις. Ο φυσικός αερισµός των χώρων δεν µπορεί να ελέγξει ικανοποιητικά τα επίπεδα σχετικής υγρασίας. Όσον αφορά στη θερµοκρασία αυτή βρίσκεται συχνά εκτός των ορίων που προτείνει η ΤΟΤΕΕ, αλλά µερικές φορές και εκτός αυτών που προτείνει ο ASHRAE. Η υπέρβαση του άνω ορίου της θερµοκρασίας λαµβάνει χώρα κυρίως όταν οι χώροι εκτίθενται στην ηλιακή ακτινοβολία, γι αυτό το λόγο και στους χώρους µε νοτιοδυτικό και νοτιοανατολικό προσανατολισµό καταγράφηκαν υψηλότερες θερµοκρασίες. Ο φυσικός αερισµός, όταν εφαρµόζεται, ελέγχει ως ένα βαθµό τα επίπεδα της θερµοκρασίας, ωστόσο ο κατά διαστήµατα έντονος και σύντοµος αερισµός δηµιουργεί απότοµη µεταβολή της θερµοκρασίας, που είναι πιθανό να προκαλέσει δυσφορία στους χρήστες των χώρων. Ο φυσικός αερισµός έχει ως αποτέλεσµα επίσης και τη διαµόρφωση ενός σχετικά ανοµοιογενούς θερµοκρασιακού πεδίου κατά µήκος των χώρων. Τέλος, σε ό,τι αφορά τη συγκέντρωση του διοξειδίου του άνθρακα, παρατηρούµε ότι υπάρχουν χρονικές στιγµές κατά τις οποίες τα επίπεδα CO 2 είναι υψηλότερα από το όριο των 1000ppm που προτείνει ο ASHRAE. Οι υψηλότερες τιµές της συγκέντρωσης του CO 2 συνδέονται µε την αυξηµένη παρουσία ατόµων σε έναν χώρο, µε το κάπνισµα και τον πολύ χαµηλό ρυθµό αερισµού των χώρων. Ωστόσο, αν λάβουµε ως όριο τα 700ppm, σχεδόν πάντοτε η συγκέντρωση του CO 2 βρίσκεται σε υψηλότερα επίπεδα από αυτή την τιµή. Η επίδραση της κατασκευής παίζει σηµαντικό ρόλο στη διαµόρφωση των συνθηκών θερµικής άνεσης. Οι µετρήσεις που πραγµατοποιήθηκαν σε προκατασκευασµένα κτίρια έδειξαν ότι οι εσωκλιµατικές συνθήκες που επικρατούν σε αυτά δεν είναι πάντοτε ικανοποιητικές. Ο λόγος γι αυτό συνίσταται κυρίως στις χαµηλές θερµοκρασίες που καταγράφηκαν νωρίς το πρωί, σε αντίθεση µε τις υψηλές θερµοκρασίες στο κτίριο γραφείων. εδοµένου ότι η θερµοκρασία του εξωτερικού περιβάλλοντος δεν ήταν πολύ χαµηλή την περίοδο των µετρήσεων, οδηγούµαστε στο συµπέρασµα ότι πιθανόν σε πιο ψυχρές ηµέρες τα επίπεδα θερµοκρασίας στους χώρους να είναι ακόµα χαµηλότερα. Τα προβλήµατα χαµηλής θερµοκρασίας οφείλονται, κυρίως, στη µη ικανοποιητική θερµοµόνωση των προκατασκευασµένων κατασκευών, που επιτρέπει την πτώση της θερµοκρασίας σε πολύ χαµηλά επίπεδα, και στην ανεπάρκεια του συστήµατος θέρµανσης που δεν µπορεί να καλύψει σε σύντοµο χρονικό διάστηµα τα θερµικά φορτία των χώρων. Σχετικά µε την ποιότητα εσωτερικού αέρα, οι µετρήσεις της συγκέντρωσης του CO έδειξαν ότι τα επίπεδα CO είναι χαµηλότερα από αυτά που προτείνουν οι οδηγίες και οι κανονισµοί ποιότητας εσωτερικού αέρα. Ωστόσο, στη µία αίθουσα τα επίπεδα του CO 2 είναι για µεγάλα χρονικά διαστήµατα αρκετά υψηλότερα από την τιµή των 1000 ppm και σχεδόν πάντοτε υψηλότερα από τα 700 ppm. Στη δεύτερη αίθουσα η συγκέντρωση CO 2 είναι γενικότερα χαµηλότερη από αυτή της αίθουσας 1, ωστόσο και στην αίθουσα 2 υπάρχουν χρονικά διαστήµατα κατά τα οποία η συγκέντρωση του CO 2 είναι 136

137 5. ΚΑΤΑΓΡΑΦΗ, ΜΕΤΡΗΣΗ ΚΑΙ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ υψηλότερη από την τιµή που προτείνει ο ASHRAE. Ο λόγος για τον οποίο τα επίπεδα συγκέντρωσης του CO 2 στην αίθουσα 2 είναι χαµηλότερα από αυτά της αίθουσας 1 συνίσταται, κυρίως, στην υψηλότερη θερµοκρασία της αίθουσας 2 που επιτρέπει τον πιο συχνό αερισµό της. Τέλος, η συγκέντρωση αιωρούµενων σωµατιδίων µεγαλύτερων από 0,5µm είναι πολύ χαµηλή σε σχέση µε την αντίστοιχη συγκέντρωση στα κτίρια γραφείων. Αυτό οφείλεται, κυρίως, στο κάπνισµα και στον ηλεκτρονικό εξοπλισµό. Αντίθετα, η έντονη κινητικότητα έχει ως αποτέλεσµα η συγκέντρωση των αιωρούµενων σωµατιδίων µεγαλύτερων από 5µm να είναι υψηλότερη από αυτή στο κτίριο γραφείων. Εν κατακλείδι, σε όλα τα υπό µελέτη κτίρια φαίνεται ότι υπάρχουν χρονικά διαστήµατα κατά τα οποία οι συνθήκες θερµικής άνεσης δεν ικανοποιούνται, µε αποτέλεσµα να προκαλείται θερµική δυσφορία. Αντίστοιχα, υπάρχουν και χρονικά διαστήµατα, κατά τα οποία η συγκέντρωση διοξειδίου του άνθρακα βρίσκεται σε υψηλότερα επίπεδα από αυτά που προτείνουν οι οδηγίες και οι κανονισµοί ποιότητας εσωτερικού αέρα, γεγονός που σηµαίνει µάλλον ότι η ποιότητα εσωτερικού αέρα είναι κακή κατά διαστήµατα. Αν και ο φυσικός αερισµός µπορεί να διαδραµατίσει ενεργό ρόλο, όσον αφορά στην ποιότητα εσωτερικού αέρα, καθότι µειώνει σηµαντικά τα επίπεδα συγκέντρωσης του διοξειδίου του άνθρακα, ωστόσο δεν µπορεί να εξισορροπήσει ένα ανεπαρκώς ελεγχόµενο σύστηµα θέρµανσης. Έτσι, οδηγούµαστε σε ανεπιθύµητα υψηλές θερµοκρασίες και σε ιδιαίτερα χαµηλές τιµές σχετικής υγρασίας και, τελικά, σε µη ικανοποιητικές συνθήκες θερµικής άνεσης. Αποτέλεσµα είναι η άσκοπη κατανάλωση ενέργειας σε µία ανεπιτυχή προσπάθεια βελτίωσης των εσωκλιµατικών συνθηκών. Υπό αυτήν την έννοια, ο συνδυασµός υψηλών απαιτήσεων ποιότητας εσωτερικού περιβάλλοντος και εφαρµογής των συµβατικών τεχνικών του ενεργειακού σχεδιασµού, που εκ των πραγµάτων είναι εξαιρετικά περιορισµένες σε ένα πυκνοδοµηµένο αστικό περιβάλλον, είναι συχνά αδύνατος. Αντίθετα, η προσφυγή σε σύγχρονα, υψηλής ενεργειακής απόδοσης, µηχανικά συστήµατα θέρµανσης, ψύξης και αερισµού για τη διασφάλιση ικανοποιητικής ποιότητας του εσωτερικού περιβάλλοντος προβάλλει ως πιο ρεαλιστική και µε περισσότερα περιθώρια επιτυχίας επιλογή. 137

138

139 ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΕΚΤΟ ΜΟΝΤΕΛΟ ΠΟΛΥΚΡΙΤΗΡΙΑΚΗΣ ΥΠΟΣΤΗΡΙΞΗΣ ΛΗΨΗΣ ΑΠΟΦΑΣΕΩΝ 6.1. Η προσοµοίωση ως ένα εργαλείο για την ολοκληρωµένη αποτίµηση της απόδοσης ενός κτιρίου Η δυναµική θερµική αλληλεπίδραση µεταξύ ενός κτιρίου και του περιβάλλοντος υπό την επίδραση της συµπεριφοράς των χρηστών είναι δύσκολο να προβλεφθεί. Ένα κτίριο πρέπει να θεωρηθεί ως ένα ολοκληρωµένο δυναµικό σύστηµα, στο οποίο κάθε µέρος του µπορεί άµεσα ή έµµεσα να επηρεάσει θερµοδυναµικά τα άλλα µέρη. Ένα µεγάλο πλήθος παραγόντων, όπως είναι η αγωγιµότητα του κτιριακού κελύφους, η ηλιακή ακτινοβολία διαµέσου των παραθύρων, η µετάδοση θερµότητας λόγω συναγωγής µεταξύ των επιφανειών και του αέρα, η ροή αέρα από το εξωτερικό περιβάλλον στο εσωτερικό των κτιρίων και µεταξύ των εσωτερικών χώρων, καθώς και οι διάφορες ροές ρευστών του ηλεκτροµηχανολογικού εξοπλισµού, επηρεάζει το εσωτερικό περιβάλλον των κτιρίων µέσω των διεργασιών της ενέργειας και της µεταφοράς µάζας. Στους παραπάνω παράγοντες κρίσιµο µέγεθος αποτελεί ο χρόνος. Έτσι, ενώ τα δοµικά στοιχεία έχουν σχετικά µεγάλη χρονική σταθερά, τα ηλεκτροµηχανολογικά συστήµατα και τα συστήµατα ελέγχου έχουν στοιχεία µε χρονικές µεταβλητές που αλλάζουν µέσα σε µερικά δευτερόλεπτα ή λεπτά της ώρας. Οι χρήστες, εξάλλου, και οι εκάστοτε καιρικές συνθήκες εισάγουν τον παράγοντα του τυχαίου στην ισορροπία των συστηµάτων. Το κτίριο ως ένα δυναµικό ολοκληρωµένο θερµικό σύστηµα παρουσιάζεται στο Σχήµα 6.1. (Hensen, 1996) Για να προβλεφθεί, συνεπώς, η δυναµική συµπεριφορά ενός κτιρίου είναι απαραίτητη η επίλυση ενός σηµαντικού αριθµού αλγόριθµων και µη γραµµικών και διαφορικών εξισώσεων, πράγµα ανέφικτο µε τις κλασικές µεθόδους επίλυσης στατικών εξισώσεων µε το χέρι ή ακόµα και µε απλά προγράµµατα επίλυσης αλγόριθµων µε τη βοήθεια των ηλεκτρονικών υπολογιστών. Αντίθετα, η προσοµοίωση των κτιρίων δίνει τη δυνατότητα να επιλύονται περίπλοκοι µαθηµατικοί υπολογισµοί σε µικρό χρονικό διάστηµα. Η προσοµοίωση, γενικά, είναι η διαδικασία κατά την οποία δηµιουργείται ένα απλοποιηµένο µοντέλο από ένα πολύπλοκο αρχικό σύστηµα µε στόχο την ανάλυση και την πρόβλεψη της συµπεριφοράς του αρχικού συστήµατος. Αυτό επιτυγχάνεται εξάγοντας προσεκτικά από το πραγµατικό σύστηµα όλα τα επιµέρους υποσυστήµατα που µας ενδιαφέρουν και, ταυτόχρονα, αγνοώντας όσα έχουν επουσιώδη σηµασία. Η λεπτοµέρεια µε την οποία αναλύεται ένα αρχικό σύστηµα στα επιµέρους υποσυστήµατά του καθορίζει, αφενός, τη δυσκολία του όλου εγχειρήµατος, και, αφετέρου, την ακρίβεια των αποτελεσµάτων και, ως εκ τούτου, την ακρίβεια της πρόβλεψης της συµπεριφοράς του πραγµατικού συστήµατος. Η αξία της προσοµοίωσης έγκειται στο γεγονός ότι τα πραγµατικά συστήµατα λόγω της πολυπλοκότητάς τους είναι συχνά δύσκολο ή και αδύνατον να αναλυθούν πλήρως, και συνήθως κρίνεται περιττή η εν λόγω ανάλυση. Με δεδοµένη την περιπλοκότητα των κτιριακών συστηµάτων η προσοµοίωση της συµπεριφοράς τους µε ηλεκτρονικούς υπολογιστές αποτελεί µία εφαρµόσιµη προσέγγιση στο σχεδιασµό των κτιρίων. Σήµερα η ύπαρξη πανίσχυρων και σχετικώς οικονοµικών ηλεκτρονικών υπολογιστών δίνουν τη δυνατότητα της προσοµοίωσης και της µοντελοποίησης τόσο των κτιρίων όσο και των ηλεκτροµηχανικών συστηµάτων τους. Ο Hensen ισχυρίζεται ότι η προσοµοίωση αποτελεί ίσως την πιο

140 6. ΜΟΝΤΕΛΟ ΠΟΛΥΚΡΙΤΗΡΙΑΚΗΣ ΥΠΟΣΤΗΡΙΞΗΣ ΛΗΨΗΣ ΑΠΟΦΑΣΕΩΝ αποτελεσµατική διαθέσιµη τεχνική για το σχεδιασµό και την αποτίµηση της συνολικής απόδοσης ενός κτιρίου, διότι λαµβάνει υπόψη της όλες τις παραµέτρους που επηρεάζουν την απόδοση του κτιρίου. (Hensen, 1996) Ο Clarke, εξάλλου, επισηµαίνει ότι η προσοµοίωση είναι ένα εργαλείο που επιτρέπει -κατά τρόπο που ανταποκρίνεται στην πραγµατικότητα- την αποτίµηση της συνολικής απόδοσης των κτιρίων, στην οποία κανένα από τα σχετικά ζητήµατα δεν κατέχει ξεχωριστή θέση. (Clarke, 1997) Σχήµα 6.1. Το κτίριο ως ένα ολοκληρωµένο, δυναµικό, θερµικό σύστηµα. Αν και αρχικά τα προγράµµατα προσοµοίωσης της ενεργειακής συµπεριφοράς των κτιρίων είχαν περιορισµένες δυνατότητες, σήµερα µπορούν να υπολογίσουν επαρκώς τις θερµικές συνθήκες, που επικρατούν σε ένα χώρο, και την ενεργειακή κατανάλωση των κτιρίων λαµβάνοντας υπόψη χρονικά εξαρτώµενες παραµέτρους. Μερικά µόνο από τα πιο σηµαντικά προγράµµατα προσοµοίωσης των κτιρίων είναι τα εξής: BLAST, BSim, DOE-2.1E, DeST, ECOTECT, Ener-Win, EnergyPlus, Energy Express, Energy-10, equest, ESP-r, HAP, HEED, HVACSIM+, IDA ICE, IES <VE>, PowerDomus, SPARK, SUNREL, TAS, TRACE και TRNSYS. Με βάση τις δυνατότητες της προσοµοίωσης τα προγράµµατα, που είναι διαθέσιµα σήµερα στους σχεδιαστές, χωρίζονται στις εξής κατηγορίες: α) στα αυτόνοµα (stand alone) προγράµµατα, τα οποία αποτελούν τη βασικότερη επιλογή για την προσοµοίωση πολλαπλών τοµέων και σύµφωνα µε τα οποία εκτελούνται διάφορες εφαρµογές ανεξάρτητες µεταξύ τους, β) στα συµβατά (interoperable) προγράµµατα, στα οποία διαφορετικά εργαλεία µπορούν να µοιράζονται πληροφορίες µόνο κατά τη φάση της κλήσης τους, χωρίς να είναι δυνατή η ανταλλαγή δεδοµένων κατά τη διάρκεια της διαδικασίας προσοµοίωσης, γ) στα διασυνδεδεµένα (coupled) προγράµµατα, στα οποία διαφορετικές εφαρµογές µπορούν να ανταλλάσσουν 140

141 6. ΜΟΝΤΕΛΟ ΠΟΛΥΚΡΙΤΗΡΙΑΚΗΣ ΥΠΟΣΤΗΡΙΞΗΣ ΛΗΨΗΣ ΑΠΟΦΑΣΕΩΝ δεδοµένα κατά τη διάρκεια της διαδικασίας προσοµοίωσης και δ) στα ολοκληρωµένα (integrated) προγράµµατα, στα οποία είναι δυνατή η προσοµοίωση διαφορετικών τοµέων από ένα και µόνο πρόγραµµα. (Citherlet κ.α., 2001) Τα τελευταία, τα ολοκληρωµένα δηλαδή προσοµοιωτικά προγράµµατα, προσφέρουν καλύτερη ανάλυση των επιδράσεων που έχουν τα διάφορα υποσυστήµατα του κτιρίου σε όλο το κτίριο, επιτρέπουν τη γρήγορη ανάδραση των αποτελεσµάτων της ανάλυσης, δίνουν τη δυνατότητα να εξακριβωθεί σε σύντοµο χρονικό διάστηµα η επίδραση διαφορετικών σχεδιαστικών αποφάσεων και, γενικότερα, βοηθούν στην κατανόηση των δυναµικών αλληλεπιδράσεων, η οποία αποτελεί βασική προϋπόθεση του βέλτιστου σχεδιασµού. (Augenbroe, 2001, Ellis κ.α., 2002) Η εξοικονόµηση ενέργειας, µέσω της βελτίωσης του αρχικού σχεδιασµού των κτιρίων αλλά και των µετασκευαστικών διαδικασιών, προϋποθέτει την ολοκληρωµένη προσοµοίωση των κτιρίων ως προς το σύνολό τους. (Rousseau κ.α., 1993, Donnelly κ.α., 1994) Ο Mathews επεκτείνει το ρόλο της προσοµοίωσης και στη θερµική διαχείριση των κτιρίων καταλήγοντας στο συµπέρασµα ότι η ολοκληρωµένη δυναµική προσοµοίωση των µηχανικών συστηµάτων θέρµανσης, ψύξης και αερισµού αποτελεί ένα εφαρµόσιµο εργαλείο στην προσπάθεια βελτίωσης της θερµικής διαχείρισης των κτιρίων. (Mathews κ.α., 2003) Αν και η αξία της προσοµοίωσης είναι αναµφισβήτητη σε ό,τι αφορά τον καλύτερο δυνατό σχεδιασµό των κτιρίων, εντούτοις η εφαρµογή της µέχρι σήµερα από τους σχεδιαστές και τους µηχανικούς όχι µόνο δεν είναι η αναµενόµενη, αλλά αντίθετα, µάλιστα, η χρήση ηλεκτρονικών υπολογιστών έχει περιοριστεί σε σχεδιαστικά αποκλειστικά προγράµµατα CAD και σε υπολογισµούς σταθερής κατάστασης. (McElroy κ.α., 1997) Η πολυπλοκότητα των προσοµοιωτικών προγραµµάτων που καθιστά δυσχερή τη χρήση τους, όπως είναι ο µεγάλος αριθµός δεδοµένων εισόδου, ο µεγάλος απαιτούµενος χρόνος και το κόστος καθώς και η δυσκολία ενσωµάτωσής τους στο αρχικό στάδιο του σχεδιασµού, αποτελεί το σηµαντικότερο εµπόδιο για τη διάδοση και υιοθέτηση της προσοµοίωσης από τους σχεδιαστές. (Ellis κ.α., 2002) Η κατάσταση αυτή, όµως, αναµένεται να µεταβληθεί σηµαντικά στα επόµενα χρόνια λόγω των εξελίξεων τόσο στη βελτίωση των προγραµµάτων προσοµοίωσης όσο και στην εισαγωγή νέων κανονισµών, βάσει των οποίων θα υπολογίζεται η συνολική απόδοση των κτιρίων. Πράγµατι, ενώ τα στατικά µοντέλα δεν µπορούν να προβλέψουν ικανοποιητικά τη συνολική ετήσια απόδοση των κτιρίων, η υιοθέτηση ενός δυναµικού προσοµοιωτικού προγράµµατος αποτελεί µία προσέγγιση που µπορεί να αποτυπώσει πολύ καλά τις απαιτήσεις της οδηγίας για την ενεργειακή απόδοση των κτιρίων. (Kokogiannakis, 2002) 6.2. Η πολυκριτηριακή υποστήριξη λήψης αποφάσεων ως εργαλείο βελτιστοποίησης του σχεδιασµού των κτιρίων Η πολυπλοκότητα των οικονοµικών αποφάσεων έχει, εδώ και πολλά έτη, πάρει µεγάλες διαστάσεις, ώστε να είναι σήµερα αναγκαία η ανάπτυξη και εφαρµογή σύνθετων και αποδοτικών τεχνικών ανάλυσης για την υποστήριξη λήψης τέτοιων αποφάσεων. Η πολυκριτηριακή υποστήριξη λήψης αποφάσεων (ΠΥΛΑ), η οποία αποτελεί ένα προηγµένο πεδίο της επιχειρησιακής ανάλυσης, παρέχει στους αποφασίζοντες ένα µεγάλο εύρος µεθοδολογιών, οι οποίες είναι κατάλληλες για την επίλυση προβληµάτων λήψης αποφάσεων οικονοµικής φύσης. Ο σχεδιασµός και η κατασκευή των κτιρίων είναι ασφαλώς άρρηκτα συνδεδεµένα µε τη λήψη αποφάσεων σε οικονοµικό επίπεδο, δεδοµένου ότι τα κτίρια αποτελούν επενδύσεις εντάσεως 141

142 6. ΜΟΝΤΕΛΟ ΠΟΛΥΚΡΙΤΗΡΙΑΚΗΣ ΥΠΟΣΤΗΡΙΞΗΣ ΛΗΨΗΣ ΑΠΟΦΑΣΕΩΝ κεφαλαίου. Ωστόσο, όπως και σε κάθε σύγχρονο πρόβληµα, οι αποφάσεις πρέπει να εξετάζονται λαµβάνοντας υπόψη όλες τις παραµέτρους και τις συνέπειες των διαφόρων εναλλακτικών επιλογών. Σε ό,τι αφορά, για παράδειγµα, στον ενεργειακό τοµέα, η ευαισθησία των πολιτών για τα ζητήµατα της προστασίας του περιβάλλοντος τα τελευταία χρόνια έχει τροποποιήσει ως ένα βαθµό το µονοδιάστατο χαρακτήρα των αποφάσεων. Έτσι, στην περίπτωση του σχεδιασµού των κτιρίων είναι απαραίτητο πέρα από το αρχικό κόστος επένδυσης να συνυπολογιστούν και άλλοι παράγοντες, όπως είναι το κόστος λειτουργίας και συντήρησης, η κατανάλωση ενέργειας, η ποιότητα του εσωτερικού αέρα, η θερµική άνεση, οι περιβαλλοντικές επιπτώσεις κ.α.. Εποµένως, κατά τη λήψη αποφάσεων σχετικά µε τον σχεδιασµό των κτιρίων δεν πρέπει να λαµβάνουµε υπόψη µας ένα και µοναδικό κριτήριο, όπως, για παράδειγµα, είναι η οικονοµική απόδοση, όπου συνήθως ο στόχος είναι η µεγιστοποίηση του κέρδους και η ελαχιστοποίηση του κόστους. Απεναντίας, η λήψη αποφάσεων εκλαµβάνεται ως ένα σύνθετο πρόβληµα και δεν µπορεί, ως εκ τούτου, να λυθεί στη βάση ενός και µοναδικού κριτηρίου, το οποίο να µπορεί να εξηγεί επαρκώς τις συνέπειες κάθε εναλλακτικής σχεδιαστικής επιλογής, δεδοµένου ότι δεν υπάρχει µία επιλογή που να βελτιστοποιεί, ταυτόχρονα, όλα τα κριτήρια για το λόγο ότι η βελτίωση ενός κριτηρίου συνεπάγεται, γενικά, τη χειροτέρευση άλλων κριτηρίων. Έχει αναφερθεί, για παράδειγµα, παραπάνω ότι η σχέση της κατανάλωσης ενέργειας λόγω του αερισµού και της ποιότητας εσωτερικού αέρα είναι αντιστρόφως ανάλογη. Στο συγκεκριµένο, εποµένως, πρόβληµα του σχεδιασµού των κτιρίων επιδιώκουµε την όσο δυνατόν οικονοµικότερη κατασκευή του κτιρίου και συγχρόνως την ελαχιστοποίηση του κόστους λειτουργίας και συντήρησης του κτιρίου, της κατανάλωσης ενέργειας και των περιβαλλοντικών επιπτώσεων, που συνεπάγεται η χρήση του, καθώς επίσης και τη βελτιστοποίηση των κλιµατικών συνθηκών (θερµικής άνεσης και ποιότητας εσωτερικού αέρα) που επικρατούν στους εσωτερικούς χώρους. Οι εναλλακτικές λύσεις διαφοροποιούνται, εποµένως, οικονοµικά, τεχνολογικά και περιβαλλοντικά, ενώ οι στόχοι συχνά είναι αντικρουόµενοι µεταξύ τους. Η λύση του πολυκριτηριακού αυτού προβλήµατος εξαρτάται, συνεπώς, από την προτίµηση εκείνου που έχει την τελική απόφαση, αλλά, συνήθως, στη διαδικασία συµµετέχουν περισσότερες από µία οµάδες αποφασιζόντων, που θέτουν διαφορετικά κριτήρια και προτιµήσεις. Το πρόβληµα, λοιπόν, του σχεδιασµού των κτιρίων πρέπει να αντιµετωπιστεί µε τη µέθοδο της ΠΥΛΑ, δηλαδή στη βάση ενός συµβιβασµού αντικειµενικά οριζόµενων εναλλακτικών λύσεων µε ένα σύνολο υποκειµενικά οριζοµένων κριτηρίων. Πράγµατι, η ΠΥΛΑ έχει παίξει σηµαντικό ρόλο: α) στην αναγνώριση και αποτίµηση µιας οµάδας αντικρουόµενων κριτηρίων και εναλλακτικών λύσεων στη φάση της επιλογής αποφάσεων µέσω της ποσοτικοποίησης της προτίµησης των ενδιαφεροµένων σε σχέση µε πολλαπλούς στόχους, β) στην ανάλυση προβληµάτων πολλαπλών αντικειµενικών σκοπών και, τέλος, στη λήψη µίας απόφασης από µία οµάδα προκαθορισµένων εναλλακτικών λύσεων. (Sean κ.α., 1999) Η ΠΥΛΑ µας δίνει τη δυνατότητα να κατανόησουµε καλύτερα τη δοµή των προβληµάτων λήψης αποφάσεων, προάγει το ρόλο των συµµετεχόντων στη διαδικασία λήψης αποφάσεων και διευκολύνει το συµβιβασµό και τη συλλογικότητα των αποφάσεων. (Pohekar κ.α., 2004) Η ΠΥΛΑ -θεµελιώδη γνωρίσµατα της οποίας αναφέραµε παραπάνω- συµβάλλει, έτσι, στη βελτίωση λήψης αποφάσεων µε την έννοια ότι οι αποφάσεις που λαµβάνονται είναι πιο σαφείς, πιο ορθολογικές και πιο αποτελεσµατικές. (Wang κ.α., 2008) Μία ολιστική, λοιπόν, προσέγγιση της απόδοσης ενός κτιρίου απαιτεί την αποτίµηση του επηρεασµού κάθε απόφασης αναφορικά µε ένα µόνο επιµέρους σύστηµα-περιοχή, στο µέτρο που αυτή, βέβαια, επηρεάζει την απόδοση του κτιρίου 142

143 6. ΜΟΝΤΕΛΟ ΠΟΛΥΚΡΙΤΗΡΙΑΚΗΣ ΥΠΟΣΤΗΡΙΞΗΣ ΛΗΨΗΣ ΑΠΟΦΑΣΕΩΝ σε κάποια άλλη περιοχή. Στο συγκεκριµένο πρόβληµα της βέλτιστης επιλογής και διαχείρισης του συστήµατος θέρµανσης, ψύξης και αερισµού ενός κτιρίου επιζητείται η βελτιστοποίηση περισσότερων της µίας αντικειµενικής συνάρτησης και στην περίπτωση που οι σχετικές συναρτήσεις βρίσκονται σε αντίθεση µεταξύ τους. Πρόκειται, συνεπώς, για ένα πολυκριτηριακό πρόβληµα, στο οποίο δεν υπάρχει ένα µόνο κριτήριο που να µπορεί να περιγράψει επαρκώς τις συνέπειες κάθε εναλλακτικής λύσης ούτε υπάρχει µία λύση που να βελτιστοποιεί, ταυτόχρονα, όλα τα κριτήρια. Ως εκ τούτου, προτείνεται η προσέγγιση του ζητήµατος στη βάση ενός πολυκριτηριακού µοντέλου. Ένα πρόβληµα πολυκριτηριακής υποστήριξης λήψης αποφάσεων (ΠΥΛΑ) µπορεί να αντιµετωπιστεί µε µία διαδικασία που περιλαµβάνει τα εξής εξι βήµατα (Altener, 2001): - Ορισµός του προβλήµατος και ανάλυσή του στις επιµέρους παραµέτρους του - Ανάπτυξη εναλλακτικών σεναρίων για την εκπλήρωση του στόχου - Ορισµός του συνόλου των κριτηρίων αξιολόγησης - Επιλογή της µεθόδου αξιολόγησης - Εφαρµογή της µεθόδου ΠΥΛΑ - ιεξαγωγή ιεράρχησης, ανάλυση ευαισθησίας, παραµετρική ανάλυση, στιβαρότητα 6.3. Επιλογή της πολυκριτηριακής µεθόδου Με βάση τις εναλλακτικές λύσεις και τον τρόπο επίλυσης του προβλήµατος οι πολυκριτηριακές µέθοδοι διακρίνονται σε συνεχείς, όπου δεν είναι δυνατόν να προσδιοριστεί από την αρχή το σύνολο των εναλλακτικών λύσεων, και σε διακριτές, όπου οι αποφασίζοντες έχουν προσδιορίσει µε σαφήνεια τις προτεραιότητες (συντελεστές βαρύτητας κριτηρίων) καθώς και τις προτιµήσεις τους (κριτήρια). Οι πολυκριτηριακές µέθοδοι, που χρησιµοποιούνται σε προβλήµατα ΠΥΛΑ στον τοµέα του ενεργειακού σχεδιασµού, διακρίνονται ανάλογα µε τη διαδικασία συνάθροισης ως εξής: α) µέθοδος πολυκριτηριακής βελτιστοποίησης (multi-objective optimisation) των Edgeworth and Pareto, κατά την οποία οι εναλλακτικές λύσεις δεν είναι προκαθορισµένες, αλλά µία οµάδα αντικειµενικών συναρτήσεων-κριτηρίων βελτιστοποιείται σε σχέση µε µία οµάδα περιορισµών β) µέθοδος πολυκριτηριακής θεωρίας της χρησιµότητας (Multi-attribute utility theory-maut), κατά την οποία τα διάφορα συνεκτιµώµενα κριτήρια συναθροίζονται σε µια αντικειµενική συνάρτηση, έτσι ώστε το πρόβληµα ΠΥΛΑ να απλοποιηθεί σε µονοκριτηριακό γ) µέθοδος ιεράρχησης (Analytic Hierchy Process AHP) και παραλλαγές της, που εισήγαγε ο Saaty κατά τη δεκαετία του 1970 και που στηρίζεται στην ιεραρχική διατύπωση και επίλυση του προβλήµατος καθώς και στην εξαγωγή εκτιµήσεων µε δυαδικές συγκρίσεις δ) µέθοδοι υπεριεράρχησης (outranking methods), οι οποίες βασίζονται στο αξίωµα της µερικής συγκρισιµότητας. Στις υπεριεραρχικές µεθόδους συγκαταλέγονται η οµάδα ELECTRE (The elimination and choice translating reality) που αναπτύχθηκε από τον Roy το 1973, 1978 και 1982 και η οµάδα PROMETHEE 143

144 6. ΜΟΝΤΕΛΟ ΠΟΛΥΚΡΙΤΗΡΙΑΚΗΣ ΥΠΟΣΤΗΡΙΞΗΣ ΛΗΨΗΣ ΑΠΟΦΑΣΕΩΝ (Preference ranking organization method for enrichment evaluation), που αναπτύχθηκε από τον Brans το Σε µία προσπάθεια συγκέντρωσης όλων των διαθέσιµων µελετών που έχουν πραγµατοποιηθεί µε διάφορες µεθόδους πολυκριτηριακής ανάλυσης στον τοµέα του ενεργειακού σχεδιασµού, ο Pohekar διαπιστώνει ότι η πιο διαδεδοµένη µέθοδος είναι αυτή της πολυκριτηριακής βελτιστοποίησης ακολουθούµενη από την AHP και την ELECTRE, ενώ οι περισσότερες µελέτες αφορούν στο σχεδιασµό των ανανεώσιµων πηγών ενέργειας (ΑΠΕ), όπως φαίνεται στα ιαγράµµατα 6.1 και 6.2. (Pohekar κ.α., 2004) Όπως φαίνεται στα σχετικά διαγράµµατα, οι µέθοδοι πολυκριτηριακής ανάλυσης έχουν εφαρµοστεί µε επιτυχία στον τοµέα των ενεργειακών συστηµάτων των κτιρίων. Συγκεκριµένα, ο Li εφαρµόζει την πολυκριτηριακή µέθοδο βελτιστοποίησης για τη διερεύνηση της εξισορρόπησης µεταξύ του κόστους και της περιβαλλοντικής απόδοσης ενός πράσινου συστήµατος θέρµανσης. (Li κ.α., 2004) Ο Burer βελτιστοποιεί το σχεδιασµό και τη λειτουργία ενός συστήµατος τηλεθέρµανσης, τηλεψύξης και παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας για την κάλυψη των αναγκών µιας µικρής οµάδας κτιρίων-κατοικιών σε σχέση µε το κόστος και τις εκποµπές CO 2 µέσω της εφαρµογής µίας πολυκριτηριακής µεθόδου (Pareto). (Burer κ.α., 2003) Ο Alanne χρησιµοποιώντας την πολυκριτηριακή µέθοδο λήψης αποφάσεων PAIRS επιλέγει ένα σύστηµα παροχής ενέργειας για ένα κτίριο κατοικιών συγκρίνοντας ένα µικρής κλίµακας σύστηµα συµπαραγωγής µε παραδοσιακά συστήµατα θέρµανσης, λαµβανοµένων υπόψη οικονοµικών και περιβαλλοντικών κριτηρίων. (Alanne κ.α., 2007) Ο Blondeau εφαρµόζει την πολυκριτηριακή ανάλυση για τον προσδιορισµό της πιο κατάλληλης στρατηγικής αερισµού σε ένα πανεπιστηµιακό κτίριο της Ευρώπης κατά την περίοδο δροσισµού θέτοντας ως κριτήρια την ποιότητα εσωτερικού αέρα, τη θερµική άνεση και την κατανάλωση ενέργειας. (Blondeau κ.α., 2002) Η πολύκριτηριακή ανάλυση εφαρµόζεται και για την κατάταξη των κτιρίων γραφείων και των εναλλακτικών επιλογών µετασκευών τους στο πλαίσιο του ευρωπαϊκού έργου Joulie-Thermic OFFICE, όπου τα κριτήρια ταξινόµησης αφορούν στην κατανάλωση ενέργειας για τη θέρµανση, την ψύξη και τη λειτουργία άλλων συσκευών, στις περιβαλλοντικές επιδράσεις, στην ποιότητα του εσωτερικού αέρα και στο κόστος. (Roulet κ.α., 2002) Οι στρατηγικές µετασκευών των κτιρίων γραφείων αντιµετωπίζονται και από τον Rey ως ένα πολυκριτηριακό ζήτηµα που λαµβάνει υπόψη του περιβαλλοντικά, κοινωνικά και οικονοµικά κριτήρια. (Rey, 2004) Αν κρίνουµε από τα συµπεράσµατα των ως άνω ερευνών, η ΠΥΛΑ αποτελεί ασφαλώς ένα σπουδαίο και αποτελεσµατικό εργαλείο για το σχεδιασµό των κτιρίων, µε γνώµονα πάντοτε την επίτευξη της βέλτιστης επιλογής µεταξύ εναλλακτικών προτάσεων, µέσω της αντικειµενικής ανάλυσης των συνεπειών τους ως προς τα κριτήρια και την υποκειµενική εκτίµηση της προτίµησης των αποφασιζόντων. Στο συκεκριµένο πρόβληµα της βέλτιστης επιλογής και διαχείρισης του συστήµατος θέρµανσης, ψύξης και αερισµού σε ένα κτίριο επιλέχθηκε η πολυκριτηριακή µέθοδος Electre III, η οποία είναι η καταλληλότερη σε προβλήµατα ιεράρχησης, στα οποία είναι επιθυµητή και εφικτή η ποσοτικοποίηση της σχετικής σηµασίας των κριτηρίων (ορισµός συντελεστών βαρύτητας). Ταυτόχρονα, η ως άνω µέθοδος µας επιτρέπει να λάβουµε υπόψη µας την ανακρίβεια της φύσης των αποφάσεων, αποτελεί ένα πλήρως µη-αποζηµιωτικό µοντέλο (µία δηλαδή πολύ κακή επίδοση µίας λύσης όσον αφορά σε ένα κριτήριο δεν εξισορροπείται από µια καλή επίδοση σε ένα άλλο, όπως συµβαίνει στη µέθοδο ιεράρχησης AHP), το οποίο θέτει 144

145 6. ΜΟΝΤΕΛΟ ΠΟΛΥΚΡΙΤΗΡΙΑΚΗΣ ΥΠΟΣΤΗΡΙΞΗΣ ΛΗΨΗΣ ΑΠΟΦΑΣΕΩΝ ένα απαγορευτικό όριο (veto) σε λύσεις που υστερούν σηµαντικά σε ένα ορισµένο κριτήριο, επιτρέπει τη µη συγκρισιµότητα ανάµεσα σε δύο λύσεις και έχει δοκιµαστεί η αποτελεσµατικότητά της στην πράξη. Μερίδιο εφαρµογών πολυκριτηριακών µεθόδων 35% 30% 25% 20% 15% 10% 5% 0% Σχεδιασµός ΑΠΕ Σχεδιασµός επιχειρήσεων ηλεκτρισµού Κατανοµή/χρήση ενεργειακών πόρων Ενεργειακή διαχείριση κτιρίων Σχεδιασµός έργου Ενεργεικά συστήµατα στις µεταφορές Άλλα ιάγραµµα 6.1. Πεδία εφαρµογών των πολυκριτηριακών µεθόδων στον ενεργειακό σχεδιασµό Κατάταξη των πολυκριτηριακών µεθόδων 35% 30% 25% 20% 15% 10% 5% 0% : Πολυκριτηριακή βελτιστοποίηση 2: AHP 3: Άλλες 4: ELECTRE >1990 5: PROMETHEE <1990 6: MAUT ιάγραµµα 6.2. Κατάταξη των πολυκριτηριακών µεθόδων που χρησιµοποιούνται σε προβλήµατα ενεργειακού σχεδιασµού Η µέθοδος Electre ΙΙΙ, όπως κάθε υπεριεραρχική µέθοδος, βασίζεται στο αξίωµα της µερικής συγκρισιµότητας, σύµφωνα µε το οποίο οι προτιµήσεις προσοµοιώνονται µε τη χρήση τεσσάρων δυαδικών σχέσεων: I αδιαφορία, P αυστηρή προτίµηση, Q ασθενής προτίµηση, R µη συγκρισιµότητα. Για να µην αποδίδονται λανθασµένα οι σχέσεις σε διαφορές που είναι σχεδόν ασήµαντες, έχουν εισαχθεί τα όρια προτίµησης p, αδιαφορίας q και, επιπλέον, ένα απαγορευτικό όριο (veto). Το πολυκριτηριακό µοντέλο µπορεί να περιγραφεί ως εξής: έστω Α είναι το πεπερασµένο σύνολο ν εφικτών λύσεων και m ο αριθµός των κριτηρίων αξιολόγησης g j (j=1,2,...m). Η λύση a θεωρείται καλύτερη της b ως προς το κριτήριο j, µόνον όταν ισχύει g j (a)>g j (b). Με τη χρήση ορίων ισχυρής προτίµησης, αδιαφορίας και απαγόρευσης επιδιώκεται να οριστεί ο ισχυρισµός asb για κάθε ζεύγος a,b του συνόλου των λύσεων. Ο ισχυρισµός asb σηµαίνει ότι η λύση a υπεριεραρχεί µια ενέργεια b, όταν είναι τουλάχιστον το ίδιο καλή µε την b στα περισσότερα κριτήρια και ποτέ ιδιαίτερα χειρότερη στα υπόλοιπα. Αντίστοιχα, ορίζεται ο ισχυρισµός as j b για κάθε κριτήριο j. Το κριτήριο j είναι σε συµφωνία µε το asb, αν και µόνον αν as j b, ακόµα και όταν g j (a) g j (b)-q j. Η µέθοδος Electre III στηρίζεται στον ορισµό δύο δεικτών, του δείκτη συµφωνίας και του δείκτη ασυµφωνίας, οι οποίοι καθορίζουν αν ο ισχυρισµός asb µπορεί να γίνει δεκτός. Ο κανόνας συµφωνίας απαιτεί η πλειοψηφία των κριτηρίων, αφού ληφθεί υπόψη η σχετική βαρύτητά τους, να είναι υπέρ του ισχυρισµού asb, ενώ, αντίθετα, ο κανόνας ασυµφωνίας απαιτεί να µην είναι κανένα από τη µειοψηφία των κριτηριών που δεν υποστηρίζουν τον ισχυρισµό asb 145

146 6. ΜΟΝΤΕΛΟ ΠΟΛΥΚΡΙΤΗΡΙΑΚΗΣ ΥΠΟΣΤΗΡΙΞΗΣ ΛΗΨΗΣ ΑΠΟΦΑΣΕΩΝ ισχυρό εναντίον του (asb). Υπό την προϋπόθεση ότι οι αντικειµενικές συναρτήσεις όλων των κριτηρίων πρέπει να µεγιστοποιηθούν, ο πίνακας συµφωνίας ορίζεται µε τα εξής στοιχεία: C(a,b)= 1 k k j j= 1 j=1 k c (a, b) όπου: j j k = µε k το συντελεστή βαρύτητας του κριτηρίου j c j ( a, b) = 1 αν g ( a) + q g ( b) c j ( a, b) = 0 αν g ( a) + p g ( b) j j j j j j p j + g j (a) g j ( b) c j ( a, b) = στις υπόλοιπες περιπώσεις p q µε p j και j j j q τα όρια ισχυρής προτίµησης και αδιαφορίας αντίστοιχα. Ο υπολογισµός του πίνακα ασυµφωνίας µπορεί να γίνει, αφού πρώτα ορισθεί το σχετικό απαγορευτικό όριο του. Το απαγορευτικό όριο v j επιτρέπει την πλήρη απόρριψη του ισχυρισµού asb σε περίπτωση που για οποιοδήποτε κριτήριο j ισχύει: g ( b) > g (a) + v j j j Ο πίνακας συµπληρώνεται µε τα στοιχεία d(a,b) όπου: d j ( a, b) = 0 αν g ( a) + p g ( b) j j > j a) + v j > d j ( a, b) = 1 αν g ( g ( b) j j.. g j ( b) g j (a) p j και d j ( a, b) = για τις υπόλοιπες περιπτώσεις v p j j Το επόµενο βήµα στο υπεριεραρχικό µοντέλο είναι ο συνδυασµός των παραπάνω, για να προκύψει ο πίνακας αξιοπιστίας µε στοιχεία S(a,b). Κάθε στοιχείο του πίνακα αποτιµά για κάθε ζεύγος τον αντίστοιχο ισχυρισµό asb και εκφράζει το ποσοστό επικυριαρχίας του σεναρίου της γραµµής του στοιχείου έναντι της στήλης του. Τα στοιχεία του πίνακα αξιοπιστίας συµπληρώνονται µε βάση τις παρακάτω σχέσεις: Αν d j ( a, b) C(a, b) για κάθε j τότε S(a,b)=C(a,b) 1 d j (a, b) Για τις υπόλοιπες περιπτώσεις ισχύει: S(a,b)=C(a,b) Π j j( a, b) 1 C(a, b) όπου j(a,b) είναι το σύνολο των κριτηρίων για τα οποία ισχύει d j (a,b)=c(a,b) (Καραγιαννίδης, 1996) Το τελευταίο στάδιο είναι η ιεράρχηση των εναλλακτικών λύσεων από τα στοιχεία του πίνακα αξιοπιστίας. Η σειρά ιεράρχησης προσδιορίζεται µε µεγάλη ακρίβεια υπολογίζοντας το πηλίκο υπεροχής κάθε εναλλακτικής λύσης. Το πηλίκο προκύπτει από τον πίνακα αξιοπιστίας ως το κλάσµα του αθροίσµατος των στοιχείων κάθε γραµµής-εναλλακτικής λύσης προς το άθροισµα των στοιχείων της αντίστοιχης στήλης της ίδιας εναλλακτικής λύσης. Ο αριθµητής εκφράζει τη συνολική υπεριεράρχηση της συγκεκριµένης εναλλακτικής λύσης έναντι των υπολοίπων, ενώ ο παρανοµαστής την υπεριεράρχηση των υπολοίπων έναντι αυτής. 146

147 6. ΜΟΝΤΕΛΟ ΠΟΛΥΚΡΙΤΗΡΙΑΚΗΣ ΥΠΟΣΤΗΡΙΞΗΣ ΛΗΨΗΣ ΑΠΟΦΑΣΕΩΝ Ο προσδιορισµός των συντελεστών βαρύτητας είναι συνάρτηση των επιλογών των αποφασιζόντων. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο η εφαρµογή του πολυκριτηριακού µοντέλου πρέπει να συνοδεύεται από την ανάλυση ευαισθησίας της τελικής ιεράρχησης των εναλλακτικών λύσεων συναρτήσει των ορίων προτίµησης, αδιαφορίας και απαγόρευσης καθώς και των συντελεστών βαρύτητας. Η µεταβολή των ορίων και των συντελεστών βαρύτητας αλλάζει στην πραγµατικότητα την ιεράρχηση των αποφασιζόντων ως προς τους στόχους της πολυκριτηριακής υποστήριξης λήψης αποφάσεων Ανάπτυξη εναλλακτικών σεναρίων Η διαφοροποίηση των εναλλακτικών σεναρίων στο συγκεκριµένο πρόβληµα βέλτιστης επιλογής και διαχείρισης του συστήµατος θέρµανσης, ψύξης και αερισµού ενός κτιρίου έγκειται στη διαφορετική δοµή του συστήµατος, στη διαφορετική επιλογή του καυσίµου και στη διαφορετική ρύθµιση των παραµέτρων διαχείρισής του. Στην παρούσα εργασία διαµορφώθηκαν έξι συνολικά εναλλακτικά σενάρια, όπως παρουσιάζονται στον Πίνακα 6.1. Αναλυτικότερη περιγραφή των συστηµάτων παρουσιάζεται στο επόµενο κεφάλαιο Κριτήρια αξιολόγησης Τα κριτήρια, που θα αποτελέσουν τους τοµείς σύγκρισης των διαφόρων εναλλακτικών σεναρίων, ταξινοµούνται σε τέσσερεις κατηγορίες: οικονοµικά κριτήρια, ενεργειακά κριτήρια, κριτήρια ικανοποίησης των χρηστών (κριτήρια της ποιότητας εσωτερικού περιβάλλοντος) και περιβαλλοντικά κριτήρια Οικονοµικό κριτήριο Η οικονοµική σκοπιµότητα των επενδύσεων σε ενεργειακά συστήµατα εξετάζεται µε τη σύγκριση των βαθµών µακροπρόθεσµης οικονοµικής απόδοσης των διαφόρων εναλλακτικών λύσεων (επενδύσεων). Η σύγκριση των εναλλακτικών συστηµάτων κάλυψης των θερµικών και ψυκτικών απαιτήσεων του κτιρίου από πλευράς οικονοµικής αξίας µπορεί να πραγµατοποιηθεί, εάν προσδιορισθούν οι κατάλληλοι δείκτες. Η οικονοµική αποδοτικότητα της εγκατάστασης και λειτουργίας ενός συστήµατος θέρµανσης, ψύξης και αερισµού είναι δυνατόν να εξακριβωθεί µε τη µέθοδο της καθαρής παρούσας αξίας (ΚΠΑ), η οποία εκλαµβάνει το συνολικό καθαρό όφελος µιας επένδυσης ως τη διαφορά που προκύπτει µεταξύ του λειτουργικού οφέλους και του συνόλου των δαπανών κατά τη διάρκεια του κύκλου ζωής της επένδυσης. Η επιλογή της ΚΠΑ ως οικονοµικού κριτηρίου έγινε, διότι είναι το πιο ευρέως διαδεδοµένο εργαλείο οικονοµικής ανάλυσης και εκφράζει ξεκάθαρα την οικονοµική σκοπιµότητα µιας επένδυσης. Σύµφωνα µε τη µέθοδο της ΚΠΑ το σύνολο των χρηµατοροών, που αναµένεται να εµφανιστούν σε ένα χρονικό ορίζοντα, µετατρέπεται σε µια µοναδική παρούσα αξία σε σταθερό χρόνο µηδέν. Στη συγκεκριµένη περίπτωση το συνολικό κόστος ενός συστήµατος θέρµανσης, ψύξης και αερισµού διακρίνεται στο αρχικό κόστος επένδυσης (κόστος αγοράς και εγκατάστασης), στο λειτουργικό κόστος και στο κόστος συντήρησης. Ο χρόνος λειτουργίας (διάρκεια ζωής) ενός συστήµατος θέρµανσης, ψύξης και αερισµού είναι ίσος µε το χρόνο ζωής του πιο ευπαθούς βασικού τµήµατός του (για παράδειγµα οι σωληνώσεις θερµού νερού για ένα σύστηµα θέρµανσης θερµού νερού και διανοµής 147

148 6. ΜΟΝΤΕΛΟ ΠΟΛΥΚΡΙΤΗΡΙΑΚΗΣ ΥΠΟΣΤΗΡΙΞΗΣ ΛΗΨΗΣ ΑΠΟΦΑΣΕΩΝ του σε θερµαντικά σώµατα), ο οποίος µπορεί να επεκταθεί, αν αυτό αντικατασταθεί. Στην προκειµένη περίπτωση θεωρήθηκε ότι ο χρόνος λειτουργίας είναι ίσος µε 20 χρόνια. Πίνακας 6.1. Εναλλακτικά σενάρια επιλογής και διαχείρισης του µηχανικού συστήµατος θέρµανσης, ψύξης και αερισµού Σενάριο Περιγραφή Σ1 Σ2 Σ3 Σ4 Σ5 Σ6 Συµβατικό σύστηµα θέρµανσης-ψύξης Θέρµανση: Παραγωγή θερµού νερού σε λέβητα-καυστήρα πετρελαίου και διανοµή του σε θερµαντικά σώµατα Σύστηµα ψύξης: Κλιµατιστικά διαιρούµενου τύπου ιαχείριση: Ρύθµιση του θερµοστάτη χώρων µε βάση τη θερµοκρασία λειτουργίας της κατηγορίας κτιρίου Ι Συµβατικό σύστηµα θέρµανσης-ψύξης Θέρµανση: Παραγωγή θερµού νερού σε λέβητα-καυστήρα φυσικού αερίου και διανοµή του σε θερµαντικά σώµατα Ψύξη: Κλιµατιστικά διαιρούµενου τύπου ιαχείριση: Ρύθµιση του θερµοστάτη χώρων µε βάση τη θερµοκρασία λειτουργίας της κατηγορίας κτιρίου Ι Συµβατικό σύστηµα θέρµανσης-ψύξης Θέρµανση: Παραγωγή θερµού νερού σε λέβητα-καυστήρα πετρελαίου και διανοµή του σε θερµαντικά σώµατα Ψύξη: Κλιµατιστικά διαιρούµενου τύπου ιαχείριση: Ρύθµιση του θερµοστάτη χώρων µε βάση τη θερµοκρασία λειτουργίας της κατηγορίας κτιρίου ΙΙΙ Συµβατικό σύστηµα θέρµανσης-ψύξης Θέρµανση: Παραγωγή θερµού νερού σε λέβητα-καυστήρα φυσικού αερίου και διανοµή του σε θερµαντικά σώµατα Ψύξη: Κλιµατιστικά διαιρούµενου τύπου ιαχείριση: Ρύθµιση του θερµοστάτη χώρων µε βάση τη θερµοκρασία λειτουργίας της κατηγορίας κτιρίου ΙΙΙ Πολυζωνικό σύστηµα αέρα µονού αγωγού και µεταβλητής παροχής Θέρµανση: Παραγωγή θερµού νερού σε λέβητα-καυστήρα πετρελαίου και διανοµή του σε θερµαντικά στοιχεία Ψύξη: Αερόψυκτος ψύκτης, κεντρική κλιµατιστική µονάδα ιαχείριση: Ρύθµιση του θερµοστάτη χώρων µε βάση τη θερµοκρασία λειτουργίας της κατηγορίας κτιρίου Ι Πολυζωνικό σύστηµα αέρα µονού αγωγού και µεταβλητής παροχής Θέρµανση: Παραγωγή θερµού νερού σε λέβητα-καυστήρα φυσικού αερίου και διανοµή του σε θερµαντικά στοιχεία Ψύξη: Αερόψυκτος ψύκτης, κεντρική κλιµατιστική µονάδα ιαχείριση: Ρύθµιση του θερµοστάτη χώρων µε βάση τη θερµοκρασία λειτουργίας της κατηγορίας κτιρίου ΙΙΙ 148

149 6. ΜΟΝΤΕΛΟ ΠΟΛΥΚΡΙΤΗΡΙΑΚΗΣ ΥΠΟΣΤΗΡΙΞΗΣ ΛΗΨΗΣ ΑΠΟΦΑΣΕΩΝ Η καθαρή παρούσα αξία (ΚΠΑ) προσδιορίζεται µε τη σχέση: ΚΠΑ= Κ Χ + Ε N t t t t= 0 ( 1+ ρ) όπου: E : το ετήσιο καθαρό όφελος t ή ΚΠΑ= Κ Χ 0 + N t= 1 Εt t ΥΑ + t ( 1+ ρ) (1+ ρ) t : οι ετήσιες δαπάνες ρ : το επιτόκιο αναγωγής σε παρούσα αξία (επιθυµητή απόδοση κεφαλαίου) N : ο οικονοµικός κύκλος ζωής της επένδυσης ΥΑ Ν : η υπολειπόµενη αξία της επένδυσης στο τέλος του οικονοµικού κύκλου ζωής Ν : το κόστος της αρχικής επένδυσης 0 =Κ + Κ t Λ, t Σ, t όπου: Κ : το ετήσιο κόστος συντήρησης Σ,t Κ : το ετήσιο λειτουργικό κόστος ( Κ Λ,t E,t N Λ, t = Κ E Κ i, t Ki, t ) t= 1 ( ) Κ : η κατανάλωση ενέργειας του ενεργειακού πόρου i του συστήµατος το έτος t (kwh) Κ : το κόστος του ενεργειακού πόρου i το έτος t ( /kwh) και K,t Κ Χ : το οικονοµικό κόστος, που οφείλεται σε πιθανή µείωση των συνολικών εµβαδών του κτιρίου λόγω της εγκατάστασης του συστήµατος θέρµανσης, ψύξης και αερισµού. Το κόστος αυτό συνδέεται άµεσα µε τους πολεοδοµικούς κανονισµούς, τους όρους, δηλαδή, δόµησης και, συγκεκριµένα, το επιτρεπόµενο ύψος δόµησης. Έτσι, για παράδειγµα είναι πιθανόν σε ένα σύστηµα κλιµατισµού αέρα-αέρα ο χώρος που καταλαµβάνουν οι αεραγωγοί στην οροφή κάθε ορόφου να αυξάνει το τελικό ύψος του. Αυτό απαιτεί την κατασκευή ενός κτιρίου µε λιγότερους ορόφους, ώστε αυτό να µην υπερβαίνει το µέγιστο επιτρεπόµενο ύψος δόµησης. Το σχετικό κόστος, εποµένως, µπορεί να είναι ιδιαίτερα υψηλό και, ως εκ τούτου, πρέπει να ληφθεί υπόψη. Ν Ν Ο υπολογισµός του ΚΧ γίνεται από την παρακάτω σχέση: Κ Χ = A A' όπου: A : η επιφάνεια του κτιρίου που χάνεται από την εγκατάσταση του συστήµατος θέρµανσης, ψύξης και αερισµού (m 2 ) και A ' : η εµπορική αξία ανά µονάδα επιφάνειας ( /m 2 ) Στο υπό µελέτη σύστηµα θεωρούµε ότι η υπολειπόµενη αξία της επένδυσης στο τέλος του οικονοµικού κύκλου ζωής είναι ίση µε µηδέν. Επίσης, η επένδυση δεν επιφέρει κάποιο οικονοµικό όφελος, οπότε το ετήσιο καθαρό όφελος ισούται µε µηδέν. Τέλος, το κτίριο έχει κατασκευαστεί και, εποµένως, το οικονοµικό κόστος που οφείλεται στην εγκατάσταση του συστήµατος θέρµανσης, ψύξης και αερισµού, όπως παρουσιάστηκε παραπάνω, είναι ίσο µε µηδέν. 149

150 6. ΜΟΝΤΕΛΟ ΠΟΛΥΚΡΙΤΗΡΙΑΚΗΣ ΥΠΟΣΤΗΡΙΞΗΣ ΛΗΨΗΣ ΑΠΟΦΑΣΕΩΝ Επιδιώκεται, εξάλλου, να µεγιστοποιηθεί η οικονοµική αποδοτικότητα της αγοράς, εγκατάστασης και λειτουργίας ενός συστήµατος θέρµανσης, ψύξης και αερισµού, να έχει δηλαδή η καθαρή παρούσα αξία, όπως περιγράφηκε παραπάνω, όσο το δυνατόν υψηλότερη τιµή. Γενικότερα, η οικονοµική αξιολόγηση των επενδύσεων µπορεί να εξεταστεί στη βάση πολλών δεικτών, όπως είναι το ολικό κόστος του κύκλου ζωής (LCC) ή το εσωτερικό επιτόκιο απόδοσης (IRR) ή η έντοκη περίοδος αποπληρωµής (DPB). Ωστόσο, η πιο κατάλληλη εν προκειµένω µέθοδος προσέγγισης του σχετικού ζητήµατος είναι η µέθοδος της ΚΠΑ που αναλύσαµε παραπάνω. Για παράδειγµα, η µέθοδος της έντοκης περιόδου αποπληρωµής θα ήταν σκόπιµο να χρησιµοποιηθεί στην περίπτωση εκείνων των επενδύσεων που αποφέρουν κέρδη, γεγονός που την καθιστά ακατάλληλη για την αντιµετώπιση προβληµάτων, όπως αυτό που µας απασχολεί Ενεργειακό κριτήριο Το κριτήριο αυτό περιγράφει την ενεργειακή απόδοση κάθε προτεινόµενης τεχνικής λύσης και ορίζεται ως η ετήσια ανηγµένη κατανάλωση ενέργειας (kwh/m 2 /έτος). Ο υπολογισµός της ανηγµένης κατανάλωσης ενέργειας προκύπτει από τη σχέση: ΕΚΕ i = n j= 1 ΚΕ j όπου: ΕΚΕ : η ετήσια ανηγµένη κατανάλωση ενέργειας της i εναλλακτικής λύσης i ΚΕ : η ετήσια ανηγµένη κατανάλωση ενέργειας της διεργασίας j j n : ο αριθµός των διεργασιών Οι ετήσιες ανηγµένες καταναλώσεις ενέργειας των διεργασιών υπολογίζονται από τα αποτελέσµατα της προσοµοίωσης της ενεργειακής συµπεριφοράς του κτιρίου. Για το κριτήριο της ετήσιας ανηγµένης κατανάλωσης ενέργειας επιδιώκουµε την ελαχιστοποίησή του Κριτήρια ικανοποίησης των χρηστών (ποιότητας εσωτερικού περιβάλλοντος) Ο σχεδιασµός, η κατασκευή και η χρήση των συστηµάτων θέρµανσης, ψύξης και αερισµού σε ένα κτίριο έχει ως σκοπό την παροχή κατάλληλων συνθηκών θερµικής άνεσης και ποιότητας εσωτερικού αέρα. Εποµένως, στο πολυκριτηριακό µοντέλο θα εισαχθούν δύο κριτήρια ικανοποίησης των χρηστών: το κριτήριο θερµικής άνεσης και το κριτήριο ποιότητας εσωτερικού αέρα. Κριτήριο θερµικής άνεσης Για το κριτήριο της θερµικής άνεσης ως βασική παράµετρο λαµβάνουµε τη θερµοκρασία λειτουργίας, η οποία είναι συνάρτηση της θερµοκρασίας του εσωτερικού αέρα και της µέσης θερµοκρασίας ακτινοβολίας των περιβαλλουσών επιφανειών. Η επιλογή αυτή έγινε, διότι σύµφωνα µε το πρότυπο EN 15251, τα κτίρια διακρίνονται σε κατηγορίες σύµφωνα µε αυτή την παράµετρο (βλ. Κεφάλαιο 3). Η 150

151 6. ΜΟΝΤΕΛΟ ΠΟΛΥΚΡΙΤΗΡΙΑΚΗΣ ΥΠΟΣΤΗΡΙΞΗΣ ΛΗΨΗΣ ΑΠΟΦΑΣΕΩΝ µέση ωριαία θερµοκρασία λειτουργίας υπολογίζεται από τα αποτελέσµατα της προσοµοίωσης της ενεργειακής συµπεριφοράς του κτιρίου. Ως κριτήριο της θερµικής άνεσης λαµβάνουµε το δείκτη της θερµοκρασίας λειτουργίας ανά ώρα και χρήστη, ο οποίος υπολογίζεται από τη σχέση: ΘΛ= όπου: s i n h s ( Β i n h Χ Χ A i, h i, h ) i, h Β A i,h : ο βαθµός αξιολόγησης του εσωτερικού χώρου i την ώρα h αναλόγως της ωριαίας θερµοκρασίας λειτουργίας του χώρου σύµφωνα µε τον Πίνακα 6.2 Χ i,h : ο αριθµός των χρηστών που βρίσκεται στον εσωτερικό χώρο i την ώρα h Για το κριτήριο της θερµικής άνεσης επιδιώκουµε την ελαχιστοποίησή του. Πίνακας 6.2. Βαθµοί αξιολόγησης αναλόγως της ωριαίας θερµοκρασίας λειτουργίας του εσωτερικού χώρου για κτίρια γραφείων Κατηγορία Εύρος θερµοκρασίας λειτουργίας Βαθµοί αξιολόγησης κτιρίου Περίοδος θέρµανσης Περίοδος δροσισµού Ι 21,0 0 C 23,0 0 C 23,5 0 C 25,5 0 C 1 ΙΙ 20,0 0 C 24,0 0 C 23,0 0 C 26,0 0 C 2 ΙΙΙ 19,0 0 C 25,0 0 C 22,0 0 C 27,0 0 C 3 ΙV <19,0 0 C & >25,0 0 C <22,0 0 C & >27,0 0 C + (αν και µόνο αν η θερµοκρασία βρίσκεται σε αυτή την κατηγορία τουλάχιστον κατά το 3% του ετήσιου χρόνου λειτουργίας του κτιρίου) Για το κριτήριο της θερµικής άνεσης επιλέχθηκε ο δείκτης της θερµοκρασίας λειτουργίας ανά ώρα και χρήστη και όχι ο δείκτης της ωριαίας θερµοκρασίας λειτουργίας. Η επιλογή αυτή κρίνεται σκοπιµότερη, ιδιαίτερα, όταν µελετούµε ένα κτίριο, στο οποίο ο αριθµός των χρηστών των εσωτερικών χώρων του µεταβάλλεται έντονα από χώρο σε χώρο καθώς και στον ίδιο χώρο κατά τη διάρκεια µίας ηµέρας. Επιθυµούµε, δηλαδή, έναν δείκτη αντιπροσωπευτικό της θερµικής άνεσης που βιώνουν οι χρήστες των χώρων, αντί ενός δείκτη της θερµικής άνεσης που παρέχει το κτίριο. Ένας τέτοιος δείκτης, άλλωστε, θα µπορούσε να χρησιµοποιηθεί για να υπολογιστεί το οικονοµικό κόστος από τη µειωµένη απόδοση των χρηστών ενός κτιρίου λόγω µη ικανοποιητικών συνθηκών θερµικής άνεσης. Η θερµική άνεση εξαρτάται πέρα από τη θερµοκρασία λειτουργίας και από άλλες παραµέτρους, όπως είναι για παράδειγµα οι παράµετροι της σχετικής υγρασίας, της χωροταξικής κατανοµής της θερµοκρασίας και της ταχύτητας του αέρα. (βλ. Κεφάλαιο 3). Οι εν λόγω παράµετροι δεν ελήφθησαν υπόψη στο πολυκριτηριακό µοντέλο. Τα επιτρεπτά όρια της σχετικής υγρασίας στην πλειονότητα των περιπτώσεων επιτυγχάνονται, χωρίς να απαιτείται η διαχείρισή της (ύγρανσηαφύγρανση), η οποία µάλιστα οδηγεί σε σηµαντική κατανάλωση ενέργειας και γι 151

152 6. ΜΟΝΤΕΛΟ ΠΟΛΥΚΡΙΤΗΡΙΑΚΗΣ ΥΠΟΣΤΗΡΙΞΗΣ ΛΗΨΗΣ ΑΠΟΦΑΣΕΩΝ αυτό προτείνεται να αποφεύγεται, αν δεν χρειάζεται. Η χωροταξική κατανοµή της θερµοκρασίας απαιτεί ο χώρος να µην προσοµοιώνεται ως ένα σηµείο, καθότι θεωρείται ως οµοιογενής. Προς το παρόν τουλάχιστον, τα προγράµµατα προσοµοίωσης της ενεργειακής συµπεριφοράς των κτιρίων δεν µπορούν να υπολογίσουν αυτά τα µεγέθη, αλλά, αντίθετα, απαιτείται η χρήση δυναµικών µοντέλων ρευστοµηχανικής. Αν και η ταχύτητα του αέρα µπορεί να υπολογιστεί σηµειακά µε τα προσοµοιωτικά προγράµµατα ροής αέρα (για παράδειγµα το COMIS και το CONTAM), εντούτοις και σε αυτήν την περίπτωση επιθυµούµε τον υπολογισµό της ταχύτητας του αέρα σε διάφορα σηµεία ενός χώρου µε τη χρήση δυναµικών µοντέλων ρευστοµηχανικής. Η επίδραση της χωροταξικής κατανοµής της θερµοκρασίας του αέρα και της ταχύτητας του αέρα στη θερµική άνεση προϋποθέτει, αφενός, τη γνώση του σηµείου ενδιαφέροντος στο χώρο (κάθε θέσης εργασίας, αν για παράδειγµα µελετούµε ένα κτίριο γραφείων) και, αφετέρου, άπτεται του σχεδιασµού του υποσυστήµατος διανοµής θέρµανσης, ψύξης και αερισµού (θέση θερµαντικού σώµατος και κλιµατιστικής συσκευής, αριθµός, θέση και επιλογή στοµίου προσαγωγής αέρα µε βάση την παροχή αέρα κτλ.). Ο σχεδιασµός του υποσυστήµατος διανοµής θέρµανσης, ψύξης και αερισµού δεν αποτελεί βασικό αντικείµενο στην παρούσα εργασία, υλοποιείται σύµφωνα µε τους ισχύοντες κανόνες (θέση θερµαντικού σώµατος, θέση και επιλογή στοµίου προσαγωγής, κλπ.) και λαµβάνεται υπόψη µόνο στους υπολογισµούς της αρχικής επένδυσης και των ποσοτήτων των υλικών. Κριτήριο ποιότητας εσωτερικού αέρα Όσον αφορά στο κριτήριο της ποιότητας εσωτερικού αέρα, ως δείκτης επιλέχθηκε η συγκέντρωση CO 2 ανά ώρα και χρήστη µε την ίδια λογική που διέπει το κριτήριο της θερµικής άνεσης. Ο υπολογισµός του δείκτη έχει ως εξής: ΠΕΑ= όπου: s i n h s ( Β i n h Χ Χ A i, h i, h ) i, h Β A i,h : ο βαθµός αξιολόγησης του εσωτερικού χώρου i την ώρα h αναλόγως της ωριαίας συγκέντρωσης CO 2 του χώρου σύµφωνα µε τον Πίνακα 6.3 Χ i,h : ο αριθµός των χρηστών του εσωτερικού χώρου i την ώρα h Για το κριτήριο της ποιότητας εσωτερικού αέρα επιδιώκουµε την ελαχιστοποίησή του. Στο πολυκριτηριακό µοντέλο, που παρουσιάζεται στην εργασία, ο δείκτης της ποιότητας εσωτερικού αέρα υπολογίστηκε µε βάση τη συγκέντρωση του CO 2. Γενικότερα, πρέπει να χρησιµοποιείται η συγκέντρωση εκείνου του ρύπου που αναµένεται να είναι ο επικρατέστερος ρύπος στο εσωτερικό περιβάλλον του κτιρίου. Εδώ επιλέχθηκε το CO 2, διότι, αφενός, αποτελεί ένδειξη της αποτελεσµατικότητας του αερισµού και, αφετέρου, λαµβάνει υπόψη τον ανθρώπινο παράγοντα (βιοεκποµπές), που στην προκειµένη περίπτωση, επειδή το υπό µελέτη κτίριο είναι ένα κτίριο γραφείων, οι ίδιοι οι χρήστες του είναι η σηµαντικότερη πηγή ρύπων. 152

153 6. ΜΟΝΤΕΛΟ ΠΟΛΥΚΡΙΤΗΡΙΑΚΗΣ ΥΠΟΣΤΗΡΙΞΗΣ ΛΗΨΗΣ ΑΠΟΦΑΣΕΩΝ Πίνακας 6.3. Βαθµοί αξιολόγησης αναλόγως της ωριαίας συγκέντρωσης CO 2 του εσωτερικού χώρου για κτίρια γραφείων Συγκέντρωση CO Κατηγορία 2 (ppm) Συγκέντρωση CO 2 (ppm) αν τα Βαθµοί πάνω από τα επίπεδα του επίπεδα του εξ. περιβάλλοντος κτιρίου αξιολόγησης εξ. περιβάλλοντος είναι 400 ppm* Ι CO 2 < 350 < ΙΙ 350 < CO 2 < < CO 2 <900 2 ΙΙΙ 500 < CO 2 < < CO 2 < ΙV 800 < CO 2 < < CO 2 < V CO 2 > 4600 CO 2 > 5000 ** + * Σύµφωνα µε σχετικές πειραµατικές µετρήσεις (βλ. Κεφάλαιο 5) ** Σύµφωνα µε την οδηγία ΤΟΤΕΕ Περιβαλλοντικό κριτήριο Ως κριτήριο της περιβαλλοντικής απόδοσης ορίζονται οι εκποµπές αερίων του θερµοκηπίου (kg ισοδύναµου CO 2 ), που παράγονται από την κατασκευή του συστήµατος θέρµανσης, ψύξης και αερισµού και τη λειτουργία του καθ όλη τη χρονική διάρκεια των 20 ετών. Οι εκποµπές αερίων του θερµοκηπίου από την κατασκευή του συστήµατος θέρµανσης, ψύξης και αερισµού υπολογίζονται µε βάση τις ποσότητες των υλικών, που χρησιµοποιούνται εν προκειµένω, και τις ποσότητες που παράγονται από την κατανάλωση ενέργειας λόγω της λειτουργίας του συστήµατος. Οι εκποµπές αερίων του θερµοκηπίου υπολογίζονται από τη σχέση: ΕΑΘ= όπου: k d g m ( ΕΚΚ n f m, d ΒΑ m, d ) + ΕΚΛ j, t t j ΕΚΚ m,d : οι εκποµπές αερίων του θερµοκηπίου που παράγονται από την παραγωγή 1 kg υλικού m της συσκευής d του συστήµατος θέρµανσης, ψύξης και αερισµού ΒΑ m,d : το βάρος του υλικού m της συσκευής d του συστήµατος θέρµανσης, ψύξης και αερισµού ΕΚΛ j,t : οι εκποµπές αερίων του θερµοκηπίου που παράγονται από την κατανάλωση ενέργειας της j διεργασίας το έτος t Για το κριτήριο των εκποµπών αερίων του θερµοκηπίου ζητούµε την ελαχιστοποποίησή του. Αναλυτικότερα στοιχεία σχετικά µε τον τρόπο υπολογισµού των εκποµπών αερίων του θερµοκηπίου και µε τις δυσκολίες, που αυτός παρουσιάζει, καταγράφονται στο επόµενο κεφάλαιο, το οποίο αναφέρεται στην εφαρµογή του πολυκριτηριακού µοντέλου. Εκτός από τη συγκεκριµένη περιβαλλοντική επίπτωση, ως κριτήριο θα µπορούσε να χρησιµοποιηθεί η όξυνση (kg ισοδύναµου SO 4 ), η αιθαλοµίχλη (kg ισοδύναµου SPM), ο ευτροφισµός (kg ισοδύναµου PO 4 ) και τα στερεά και υγρά απόβλητα. Ωστόσο, οι εκποµπές αερίων του θερµοκηπίου αποτελούν την κυριότερη αιτία για το φαινόµενο της υπερθέρµανσης του πλανήτη και, γενικότερα, των κλιµατικών αλλαγών, οι οποίες είναι σήµερα επίκαιρες περισσότερο από κάθε άλλη φορά. 153

154 6. ΜΟΝΤΕΛΟ ΠΟΛΥΚΡΙΤΗΡΙΑΚΗΣ ΥΠΟΣΤΗΡΙΞΗΣ ΛΗΨΗΣ ΑΠΟΦΑΣΕΩΝ 6.6. Συντελεστές βαρύτητας και όρια αδιαφορίας, ισχυρής προτίµησης και απαγόρευσης Οι συντελεστές βαρύτητας και τα όρια αδιαφορίας, ισχυρής προτίµησης και απαγόρευσης διαµορφώνονται υποκειµενικά από τους αποφασίζοντες, εξαρτώνται δε συχνά από τις χρονικές συγκυρίες κάτω από τις οποίες εξετάζονται τα διάφορα κριτήρια µιας ανάλυσης. Για τον προσδιορισµό των συντελεστών βαρύτητας και των ορίων είναι απαραίτητη η αξιολόγηση της ακρίβειας του υπολογισµού της επίδοσης κάθε εναλλακτικής λύσης για κάθε κριτήριο. Επειδή η αναλυτική περιγραφή του τρόπου υπολογισµού των επιδόσεων αυτών παρουσιάζεται στο κεφάλαιο της εφαρµογής του πολυκριτηριακού µοντέλου, ο σχετικός πίνακας µε τους συντελεστές βαρύτητας και τα όρια δεν θα παρουσιαστεί προς το παρόν. Η διαµόρφωση του σχετικού πίνακα θα ακολουθήσει στο επόµενο κεφάλαιο, όπως και η ανάλυση ευαισθησίας. Η ανάλυση ευαισθησίας είναι απαραίτητη, για να ελέγξουµε την επίδραση των συντελεστών βαρύτητας και των ορίων αδιαφορίας, ισχυρής προτίµησης και απαγόρευσης στην τελική κατάταξη των εναλλακτικών λύσεών µας. (Georgopoulou κ.α., 1997) 6.7. Σύνοψη Το πρόβληµα της βέλτιστης επιλογής και διαχείρισης ενός συστήµατος θέρµανσης, ψύξης και αερισµού µπορεί να αντιµετωπιστεί µόνο ως ένα πολυκριτηριακό πρόβληµα, διότι καµία εναλλακτική τεχνική λύση δεν βελτιστοποιεί ταυτόχρονα όλα τα υπό αξιολόγηση κριτήρια. Το πολυκριτηριακό µοντέλο που προτείνεται στην παρούσα εργασία περιλαµβάνει τεσσάρων κατηγοριών κριτήρια: οικονοµικά κριτήρια (καθαρή παρούσα αξία), ενεργειακά κριτήρια (ετήσια ανηγµένη κατανάλωση ενέργειας), κριτήρια ικανοποίησης των χρηστών του κτιρίου (θερµικής άνεσης και ποιότητας εσωτερικού αέρα) και, τέλος, περιβαλλοντικά κριτήρια (εκποµπές αερίων του θερµοκηπίου). Τα κριτήρια αυτά αποτελούν βασικές παραµέτρους για την αξιολόγηση ενός συστήµατος θέρµανσης, ψύξης και αερισµού. Ωστόσο, έγκειται στη διακριτική ευχέρεια του σχεδιαστή ενός τέτοιου συστήµατος η προσθήκη περαιτέρω κριτηρίων, όπως είναι, για παράδειγµα, τεχνικά κριτήρια που περιγράφουν την αντοχή ενός συστήµατος ή οι πρακτικές δυσκολίες εφαρµογής της τεχνικής λύσης (χωρικοί περιορισµοί, ευελιξία κτλ). Τέλος, το πολυκριτηριακό µοντέλο, που προτείνουµε, µπορεί να εφαρµοστεί όχι µόνο για την αξιολόγηση των συστηµάτων θέρµανσης, ψύξης και αερισµού, αλλά και άλλων κατασκευαστικών ή αρχιτεκτονικών τεχνικών λύσεων είτε σε νέα είτε σε υφιστάµενα κτίρια (για παράδειγµα µπορούν να αξιολογηθούν παρεµβάσεις σε ένα υφιστάµενο κτίριο σχετικές µε τη θερµοµόνωση ή µε πιθανά µέτρα ηλιοπροστασίας). 154

155 ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΕΒ ΟΜΟ ΕΦΑΡΜΟΓΗ 7.1. Υπολογισµός των θερµικών και ψυκτικών φορτίων του κτιρίου Αν και η εσωτερική διαρρύθµιση των ορόφων του υπό µελέτη κτιρίου (κτίριο ' της Πολυτεχνικής Σχολής του Α.Π.Θ.) διαφέρει από όροφο σε όροφο, καθώς κατά καιρούς έχουν πραγµατοποιηθεί µικρές ή µεγάλες αλλαγές, για τον υπολογισµό των θερµικών και ψυκτικών φορτίων του θεωρήθηκε ότι όλοι οι όροφοι έχουν εσωτερική διαρρύθµιση όµοια µε αυτήν που απεικονίζεται στο Σχήµα 7.1, δηλαδή χωρίζονται σε 22 χώρους, οι οποίοι φιλοξενούν γραφεία. Σχήµα 7.1. Η εσωτερική διαρρύθµιση ενός τυπικού ορόφου Ο υπολογισµός των θερµικών φορτίων πραγµατοποιήθηκε σύµφωνα µε τη µέθοδο DIN Αν και στο προσοµοιωτικό πρόγραµµα TRNSYS 15 υπολογίζονται τα θερµικά φορτία σύµφωνα µε τη µέθοδο DIN 4071, στη νεότερη έκδοση 16, η οποία είναι και αυτή που χρησιµοποιήθηκε για την µελέτη της συµπεριφοράς του κτιρίου, ο υπολογισµός αυτός έχει απαλειφθεί. Ωστόσο, στο πλαίσιο του προγράµµατος αυτού εξακολουθεί να υπάρχει η δυνατότητα υπολογισµού των θερµικών φορτίων µε δυναµικό τρόπο. Παρόλα αυτά επιλέχθηκε η στατική µέθοδος DIN 4071, η οποία θεωρείται ότι είναι η επικρατέστερη µέθοδος υπολογισµού των θερµικών φορτίων στον ελληνικό χώρο. Για τις απώλειες λόγω αερισµού θεωρήθηκε ότι σε όλους τους θερµαινόµενους χώρους του κτιρίου ο ρυθµός αερισµού είναι ίσος µε µία εναλλαγή αέρα ανά ώρα. Το ισόγειο θεωρήθηκε ότι έχει την ίδια εσωτερική διαρρύθµιση µε αυτή των άλλων ορόφων. Για λόγους συντοµίας παρουσιάζονται µόνο τα τελικά αποτελέσµατα των υπολογισµών στο Σχήµα 7.2. Το συνολικό θερµικό φορτίο του κτιρίου είναι ίσο µε kcal/h ή 636 kw περίπου. Όσον αφορά στα ψυκτικά φορτία των κλιµατιζόµενων χώρων, για τους υπολογισµούς χρησιµοποιήθηκε η µέθοδος ASHRAE. Και σε αυτή την περίπτωση οι υπολογισµοί για το ψυκτικό φορτίο πραγµατοποιήθηκαν θεωρώντας ότι ο ρυθµός αερισµού είναι ίσος µε µία εναλλαγή αέρα ανά ώρα. Τα αποτελέσµατα των υπολογισµών παρουσιάζονται στο Σχήµα 7.3. Για τον υπολογισµό των εσωτερικών φορτίων -σύµφωνα µε την καταγραφή µε ερωτηµατολόγια (βλ. Κεφάλαιο 5) που πραγµατοποιήθηκε στο κτίριο- θεωρήθηκε ότι η παρουσία των ατόµων σε κάθε χώρο, η χρήση των φώτων και του υπόλοιπου εξοπλισµού µεταβάλλεται µε το χρόνο, όπως παρουσιάζεται στα ιαγράµµατα 7.1. ως 7.3.

156 7. ΕΦΑΡΜΟΓΗ Up 5803 W 5586 W 5934 W W 2351 W 2620 W 7Α 2518 W 2351 W 2620 W 7Β W 2351 W 2620 W 7Γ 2942 W 2775 W 3043 W W 2775 W 3043 W 10Α 2518 W 2351 W 2620 W 10Β W 2351 W 2620 W 10Γ 2518 W 2351 W 2620 W W 5468 W 5968 W W 5414 W 5923 W W 2119 W 2247 W 4Γ 2145 W 2119 W 2247 W 4Β 2145 W 2119 W 2247 W 4Α 2095 W 1927 W 2110 W 3Β 3Α 2Γ W 2564 W 2879 W 2760 W 2564 W 2879 W 2095 W 1927 W 2110 W 2145 W 2119 W 2247 W 2Β 2145 W 2119 W 2247 W 2Α 2145 W 2119 W 2247 W 5207 W 4882 W 5403 W Θερµικά φορτία του ισογείου - Θερµικά φορτία των ενδιάµεσων ορόφων - Θερµικά φορτία του 9 ου ορόφου Σχήµα 7.2. Θερµικά φορτία των χώρων του υπό εξέταση κτιρίου Up 4078 W 4376 W 2665 W 2863 W 7Α 2265 W 2863 W 7Β 2341 W 2539 W 7Γ 2722 W 2920 W W 2920 W 10Α 2341 W 2539 W 10Β 2265 W 2863 W 10Γ 2265 W 2863 W W 5468 W W 5200 W W 3935 W 4Γ 3305 W 3504 W 4Β 3305 W 3504 W 4Α 2856 W 3040 W 3Β 3Α 2Γ W 4230 W 3999 W 4230 W 2856 W 3040 W 3305 W 3504 W 2Β 3305 W 3504 W 2Α 3736 W 3935 W 5827 W 6210 W Ψυκτικά φορτία του ισογείου και των ενδιάµεσων ορόφων - Ψυκτικά φορτία του 9 ου ορόφου Σχήµα 7.3. Ψυκτικά φορτία των χώρων του υπό εξέταση κτιρίου 4 Αριθµός ατόµων :00 9:00 11:00 13:00 15:00 17:00 Χώρος: 1, 2Β, 2Γ, 4Β, 4Γ, 5, 6, 11 2Α, 4 7Β, 10Γ 2, 3Α, 3Β, 4Α, 7Γ, 10Β 7Α, 7, 10Α, 10 ιάγραµµα 7.1. Ο αριθµός των ατόµων σε κάθε χώρο σε σχέση µε το χρόνο 156

157 7. ΕΦΑΡΜΟΓΗ ιάγραµµα 7.2. Αριθµός λαµπτήρων ανά χώρο και χρήση φωτισµού ιάγραµµα 7.3. Χρήση εξοπλισµού σε σχέση µε το χρόνο 7.2. ιαµόρφωση των εναλλακτικών τεχνικών λύσεων Περιγραφή των µηχανικών συστηµάτων θέρµανσης, ψύξης και αερισµού Τα µηχανικά συστήµατα θέρµανσης ψύξης και αερισµού που επιλέχθηκαν να ικανοποιήσουν τις θερµικές και ψυκτικές απαιτήσεις του κτιρίου είναι συνολικά τέσσερα και χωρίζονται σε δύο βασικές κατηγορίες. Στην πρώτη κατηγορία το σύστηµα θέρµανσης περιλαµβάνει την παραγωγή θερµού νερού σε λέβητα-καυστήρα και τη διανοµή του σε θερµαντικά σώµατα, ενώ η ψύξη επιτυγχάνεται µε κλιµατιστικά διαιρούµενου τύπου. Στη δεύτερη κατηγορία το σύστηµα µπορεί να χαρακτηριστεί ως πολυζωνικό µονού αγωγού και µεταβλητής παροχής αέρα. Στην κεντρική κλιµατιστική µονάδα του πολυζωνικού συστήµατος η ψύξη του αέρα επιτυγχάνεται µε τη βοήθεια αερόψυκτου ψύκτη και η ανάµιξη µε τον αέρα απαγωγής, ενώ ο αέρας διανέµεται σε κάθε χώρο µε µονό αγωγό και πριν εισέλθει στους χώρους, θερµαίνεται, αν απαιτείται, µε τη βοήθεια θερµαντικού στοιχείου θερµού νερού που παράγεται από ένα σύστηµα θέρµανσης µε λέβητα-καυστήρα. Οι δύο κατηγορίες των µηχανικών συστηµάτων παρουσιάζονται στα Σχήµατα 7.4 και

158 7. ΕΦΑΡΜΟΓΗ Σχήµα 7.4. Σκαρίφηµα συµβατικού συστήµατος µε θερµαντικά σώµατα και κλιµατιστικά διαιρούµενου τύπου Σχήµα 7.5. Σκαρίφηµα πολυζωνικού συστήµατος θέρµανσης, ψύξης και αερισµού Η αναλυτική περιγραφή των µηχανικών συστηµάτων θέρµανσης, ψύξης και αερισµού ακολουθεί ευθύς αµέσως: Σύστηµα 1 (Σ1): Το σύστηµα θέρµανσης περιλαµβάνει την παραγωγή θερµού νερού σε λέβητα-καυστήρα πετρελαίου και τη διανοµή του σε θερµαντικά σώµατα, τα οποία είναι συνδεδεµένα παράλληλα. Το σύστηµα έχει δύο λέβητεςκαυστήρες πετρελαίου ισχύος kcal/h ο καθένας. Ο ένας από αυτούς καλύπτει τις θερµικές απαιτήσεις των 5 πρώτων ορόφων (ισόγειο ως και 4 ος όροφος) και ο άλλος τις απαιτήσεις των τελευταίων 5 ορόφων (5 ος ως 9 ος όροφος). Η τροφοδοσία του καυστήρα πετρελαίου γίνεται µε µία δεξαµενή πετρελαίου 9m 3. Πριν από κάθε θερµαντικό σώµα παρεµβάλλεται ηλεκτροβάνα, η οποία έχει δύο θέσεις λειτουργίας (ανοιχτό-κλειστό) και λαµβάνει σήµα από θερµοστάτη της θερµοκρασίας λειτουργίας του χώρου. Κάθε θερµαινόµενος χώρος έχει ξεχωριστό θερµοστάτη. Ο θερµοστάτης, επιπλέον, στέλνει σήµα στον κυκλοφορητή µεταβλητών στροφών για τη ρύθµιση της παροχής του θερµού νερού. Η ψύξη 158

159 7. ΕΦΑΡΜΟΓΗ του χώρου γίνεται µε κλιµατιστικά διαιρούµενου τύπου, η λειτουργία των οποίων επιτυγχάνεται επίσης µε το θερµοστάτη της θερµοκρασίας λειτουργίας. Η περίοδος θέρµανσης ορίζεται από τις 14 Οκτωβρίου ως τις 14 Μαΐου και η περίοδος ψύξης για το υπόλοιπο χρονικό διάστηµα. Ως πρώτη µέρα του έτους ορίζεται η ευτέρα. Το σύστηµα δεν λειτουργεί όλα τα Σαββατοκύριακα του έτους και τις ηµέρες 1 Ιανουαρίου, 15Αυγούστου και 25 και 26 εκεµβρίου.ο λέβητας λειτουργεί µόνο κατά την περίοδο θέρµανσης από τις 7:00 ως τις 18:00. Ο θερµοστάτης του λέβητα ρυθµίζεται στους 90 0 C. Τα κλιµατιστικά διαιρούµενου τύπου λειτουργούν καθ όλη τη διάρκεια του έτους από τις 8:00 ως τις 18:00. Ο θερµοστάτης θερµοκρασίας λειτουργίας ρυθµίζεται στους 21,6 0 C και στους 23,5 0 C για τη θέρµανση και ψύξη του χώρου αντίστοιχα κατά την περίοδο θέρµανσης. Για την περίοδο ψύξης ρυθµίζεται στους 25 0 C. Σύστηµα 2 (Σ2): Το Σ2 διαφοροποιείται από το Σ1 µόνο ως προς τον καυστήρα, όπου σε αυτή την περίπτωση είναι φυσικού αερίου. Σύστηµα 3 (Σ3): Το Σ3 διαφοροποιείται από το Σ1 µόνο ως προς τη ρύθµιση του θερµοστάτη των χώρων. Στο σύστηµα αυτό ο θερµοστάτης ρυθµίζεται στους 19,5 0 C και στους 24,5 0 C για τη θέρµανση και ψύξη του χώρου αντίστοιχα κατά την περίοδο θέρµανσης. Για την περίοδο ψύξης ρυθµίζεται στους 26,5 0 C. Σύστηµα 4 (Σ4): Το Σ4 διαφοροποιείται από το Σ3 µόνο ως προς τον καυστήρα, όπου σε αυτή την περίπτωση είναι φυσικού αερίου. Σύστηµα 5 (Σ5): Το σύστηµα θέρµανσης περιλαµβάνει την παραγωγή θερµού νερού σε λέβητα-καυστήρα πετρελαίου και τη διανοµή του σε θερµαντικά στοιχεία, τα οποία είναι συνδεδεµένα παράλληλα. Το σύστηµα έχει δύο λέβητεςκαυστήρες πετρελαίου ισχύος kcal/h ο καθένας. Ο ένας από αυτούς καλύπτει τις θερµικές απαιτήσεις των 5 πρώτων ορόφων (ισόγειο ως και 4 ος όροφος) και ο άλλος τις απαιτήσεις των τελευταίων 5 ορόφων (5 ος ως 9 ος όροφος). Πριν από κάθε θερµαντικό στοιχείο παρεµβάλλεται ηλεκτροβάνα, η οποία έχει δύο θέσεις λειτουργίας (ανοιχτό-κλειστό) και λαµβάνει σήµα από θερµοστάτη της θερµοκρασίας λειτουργίας του χώρου. Κάθε θερµαινόµενος χώρος έχει ξεχωριστό θερµοστάτη. Ο θερµοστάτης επιπλέον στέλνει σήµα στον κυκλοφορητή µεταβλητών στροφών για τη ρύθµιση της παροχής του θερµού νερού. Η τροφοδοσία του καυστήρα πετρελαίου γίνεται µε µία δεξαµενή πετρελαίου 9m 3. Κάθε όροφος εξυπηρετείται από διαφορετική κεντρική κλιµατιστική µονάδα (ΚΚΜ). Η ψύξη του νερού που διαπερνά το ψυκτικό στοιχείο πραγµατοποιείται σε έναν αερόψυκτο ψύκτη. Το σύστηµα διανοµής αποτελείται από έναν αεραγωγό προσαγωγής αέρα και έναν απαγωγής. Η ΚΚΜ φέρει έναν ανεµιστήρα προσαγωγής αέρα και έναν ανεµιστήρα απαγωγής αέρα. Και οι δύο ανεµιστήρες έχουν κινητήρα µεταβλητών στροφών. Η ΚΚΜ δεν διαθέτει υγραντήρα ή αφυγραντήρα. ιαθέτει µόνο προφίλτρα, ένα στοιχείο προστασίας του ανεµιστήρα από σταγόνες που προέρχονται από το ψυκτικό στοιχείο και το κιβώτιο ανάµιξης του αέρα του περιβάλλοντος µε τον αέρα απαγωγής. Οι κεντρικές κλιµατιστικές µονάδες που εξυπηρετούν τους 5 πρώτους ορόφους βρίσκονται στο επίπεδο του εδάφους. Οι υπόλοιπες τοποθετούνται στην οροφή του κτιρίου. Λόγω του υψηλού βάρους των ΚΚΜ και των ψυκτών πιθανώς να ανακύψουν ζητήµατα στατικότητας της οροφής του κτιρίου, τα οποία ωστόσο στην παρούσα µελέτη δεν λαµβάνονται υπόψη. 159

160 7. ΕΦΑΡΜΟΓΗ Η περίοδος θέρµανσης ορίζεται από τις 14 Οκτωβρίου ως τις 14 Μαΐου και η περίοδος ψύξης για το υπόλοιπο χρονικό διάστηµα. Ο λέβητας δεν λειτουργεί κατά την περίοδο ψύξης και ο θερµοστάτης του ρυθµίζεται στους 70 0 C. Στο θερµαντικό στοιχείο υπάρχει παρακαµπτήριο διάφραγµα, έτσι ώστε η µέγιστη θερµοκρασία εξόδου του αέρα να µην υπερβαίνει τους 35 0 C. Ο ψύκτης λειτουργεί όλο το χρόνο αλλά µόνο όταν η θερµοκρασία του αέρα προσαγωγής είναι µεγαλύτερη από 15 0 C. Το ψυχρό νερό ψύχεται ως τους 7 0 C. Η ρύθµιση των στροφών του ανεµιστήρα επιτυγχάνεται µέσω του θερµοστάτη της θερµοκρασίας λειτουργίας, ο οποίος καθορίζει την παροχή αέρα σε κάθε χώρο σε συνάρτηση µε τη θερµοκρασία λειτουργίας. Η ελάχιστη παροχή αέρα σε κάθε χώρο είναι ίση µε τον όγκο του (1 εναλλαγή αέρα ανά ώρα). Αυτή η ποσότητα προέρχεται από τον αέρα του εξωτερικού περιβάλλοντος. Η µέγιστη παροχή αέρα καθορίζεται από το µέγιστο θερµικό και ψυκτικό φορτίο των χώρων και τη θερµοκρασία παροχής του θερµού (35 0 C) και του ψυχρού (15 0 C) αέρα. Η ρύθµιση της παροχής αέρα (και συνεπώς και των στροφών του ανεµιστήρα προσαγωγής αέρα) είναι γραµµική συνάρτηση της θερµοκρασίας λειτουργίας του κάθε κλιµατιζόµενου χώρου ( ιάγραµµα 7.4). Το σύστηµα δεν λειτουργεί όλα τα Σαββατοκύριακα του έτους και τις ηµέρες 1 Ιανουαρίου, 15Αυγούστου και 25 και 26 εκεµβρίου. Σύστηµα 6 (Σ6): Το Σ6 διαφοροποιείται από το Σ5 µόνο ως προς τη ρύθµιση του θερµοστάτη των χώρων ( ιάγραµµα 7.4). Παροχή αέρα Παροχή αέρα Μέγιστη, ψύξη Μέγιστη, θέρµανση Ελάχιστη, θέρµανση Μέγιστη, ψύξη Ελάχιστη, ψύξη Περίοδος θέρµανσης 21 21, ,5 23 Θερµοκρασία Περίοδος ψύξης 0 C 23, , ,5 0 C Θερµοκρασία ιάγραµµα 7.4. Λειτουργία του συστήµατος Σ5 και Σ6 Στο Σ5 ο ψύκτης λειτουργεί αν έστω και ένας χώρος έχει θερµοκρασία λειτουργίας µεγαλύτερη από 22,4 0 C (περίοδος θέρµανσης) ή 24,9 0 C (περίοδος δροσισµού) και αν και µόνον αν η θερµοκρασία του εξωτερικού περιβάλλοντος και η θερµοκρασία του αέρα ανάµιξης είναι υψηλότερη από 15 0 C και 14 0 C αντίστοιχα. Το σύστηµα θέρµανσης λειτουργεί µόνον κατά την περίοδο θέρµανσης και αν έστω και ένας χώρος έχει θερµοκρασία λειτουργίας µικρότερη από 21,4 0 C. Η παροχή του αέρα είναι γραµµική συνάρτηση της θερµοκρασίας λειτουργίας. Η ελάχιστη παροχή αέρα σε κάθε χώρο είναι ίση µε τον όγκο του. Η µέγιστη παροχή αέρα κάθε χώρου καθορίζεται από το µέγιστο θερµικό και ψυκτικό φορτίο των χώρων και τη θερµοκρασία παροχής του θερµού (35 0 C) και του ψυχρού (15 0 C) αέρα. Το Σ6 διαφοροποιείται µόνο στη ρύθµιση της θερµοκρασίας λειτουργίας των χώρων. Η µέγιστη παροχή αέρα για τη θέρµανση και την ψύξη παραµένει ίδια, αλλά µετατοπίζεται η γραµµική συνάρτηση δεξία (ψύξη) ή αριστερά (θέρµανση). Σηµεία έναρξης θέρµανσης ή ψύξης-µέγιστης παροχής αέρα: 19,6 0 C C και 24,4 0 C C (περίοδος θέρµανσης) 26,4 0 C C (περίοδος ψύξης) 160

161 7. ΕΦΑΡΜΟΓΗ ιαστασιολόγηση των συσκευών, των σωληνώσεων θερµού νερού και των αεραγωγών Η επιλογή των βασικών συσκευών των µηχανικών συστηµάτων θέρµανσης, ψύξης και αερισµού παρουσιάζεται εν συντοµία στον Πίνακα 7.1. Για λόγους συντοµίας οι υπολογισµοί επιλογής κατάλληλων θερµαντικών σωµάτων, θερµαντικών στοιχείων και διαστασιολόγησης των σωληνώσεων θερµού νερού και αεραγωγών παραλείπονται. Στα Σχήµατα 7.6 και 7.7 παρουσιάζεται σε µορφή σκαριφήµατος η τελική επιλογή των συσκευών βάσει των προαναφερθέντων υπολογισµών. Πίνακας 7.1. ιαστασιολόγηση των βασικών συσκευών των µηχανικών συστηµάτων θέρµανσης, ψύξης και αερισµού Σ1, Σ2, Σ3 & Σ4 Σ5 & Σ6 Απαίτηση Μοντέλο Απαίτηση Μοντέλο Λέβητας Ισόγειο-4 ος : ΒΑΧΙ 2411 Ισόγειο-4 ος : ΒΑΧΙ kcal/h ( kcal/h) kcal/h ( kcal/h) 5 ος -9 ος : ΒΑΧΙ ος -9 ος : ΒΑΧΙ kcal/h ( kcal/h) kcal/h ( kcal/h) Κυκλοφορητής (δυσµενέστερος κλάδος 9 ου ορόφου) Κυκλοφορητής (δυσµενέστερος κλάδος 5 ου ορόφου) Παροχή: 21,056 m 3 /h Μαν. ύψος: 3,59 mh 2 O DAB KLP65/900 Παροχή: 48,070 m 3 /h Μαν. ύψος: 8,85 mh 2 O DAB KLP80/1200 Ψύκτης (αερόψυκτος) Ισχύς: 101,2 kw TRANE Aquastream 2 CGAN 400 Κεντρική κλιµατιστική µονάδα Ανεµιστήρας προσαγωγής αέρα Παροχή: m 3 /h Συνολική πίεση: 485 Pa Ανεµιστήρας απαγωγής αέρα Παροχή: 9168 m 3 /h Συνολική πίεση: 188 Pa TRANE CCVA

162 7. ΕΦΑΡΜΟΓΗ Σχήµα 7.6. ιαστασιολόγηση σωληνώσεων θερµού νερού και σωµάτων θέρµανσης Σχήµα 7.7. ιαστασιολόγηση σωληνώσεων θερµού νερού, σωµάτων θέρµανσης και αεραγωγών 162

163 7. ΕΦΑΡΜΟΓΗ 7.3. Επιδόσεις εναλλακτικών τεχνικών λύσεων Περιγραφή του προσοµοιωτικού µοντέλου Η προσοµοίωση της ενεργειακής συµπεριφοράς του κτιρίου πραγµατοποιήθηκε µε το πρόγραµµα TRNSYS 16 (Transient Energy System Simulation) σε συνδυασµό µε το προσοµοιωτικό πρόγραµµα ροής αέρα και µεταφοράς ρύπων COMIS 3.2 (Multizone Air Flow Model). Το πρόγραµµα TRNSYS αποτελεί ένα ευρείας χρήσης µοντέλο θερµικής συµπεριφοράς των κτιρίων και παρέχει αξιόπιστα δεδοµένα εξόδου των εσωκλιµατικών παραµέτρων και της κατανάλωσης των µηχανικών συστηµάτων θέρµανσης, ψύξης και αερισµού. Το TRNSYS είναι ευρέως διαδεδοµένο σε ευρωπαϊκό επίπεδο, έχει χρησιµοποιηθεί σε πολλές προσοµοιωτικές εφαρµογές και έχει τεκµηριωθεί σε ικανοποιητικό βαθµό. Στην τελευταία του έκδοση διαθέτει µία χρηστική πλατφόρµα εισόδου των απαιτούµενων δεδοµένων και µία πλήρη βιβλιοθήκη µοντέλων µηχανολογικού εξοπλισµού θέρµασνης, ψύξης και αερισµού, συνδέεται µε πολλά άλλα προγράµµατα (Matlab, Excel, EES, COMIS, CONTAM) και είναι δυνατός ο προγραµµατισµός νέων µοντέλων στη Visual Basic και η εισαγωγή τους στο γραφικό περιβάλλον εισόδου δεδοµένων. Τέλος, το TRNSYS 16 συνδέεται εύκολα µε το προσοµοιωτικό πρόγραµµα ροής αέρα και µεταφοράς ρύπων COMIS 3.2 µέσω του µοντέλου 157 της βασικής βιβλιοθήκης του TRNSYS. To COMIS αναπτύχθηκε από µία διεθνή οµάδα επιστηµόνων υπό το συντονισµό του Lawrence Berkeley Laboratory. Κάθε ζώνη µοντελοποιείται ως ένα σηµείο που χαρακτηρίζεται από τη θερµοκρασία, την πίεση και, αν απαιτείται, τη συγκέντρωση ρύπων, θεωρώντας ότι ο χώρος είναι οµοιογενής. Ο συνδυασµός των δύο προγραµµάτων (TRNSYS και COMIS) κρίνεται απαραίτητος, διότι αφενός το TRNSYS δεν µπορεί να υπολογίσει τη συγκέντρωση ρύπων στο εσωτερικό των κτιρίων και αφετέρου διότι τα προγράµµατα ενεργειακής συµπεριφοράς των κτιρίων δεν µπορούν να προσοµοιώσουν επαρκώς το φυσικό αερισµό, ενώ τα προσοµοιωτικά προγράµατα ροής αέρα απαιτούν ως είσοδο τις θερµοκρασίες των χώρων, που δεν είναι γνωστές από την αρχή. Η σύζευξη µεταξύ του TRNSYS και του COMIS, όπως αναφέραµε παραπάνω, γίνεται µε το µοντέλο 157, το οποίο επιτρέπει την πραγµατοποίηση ενός επαναληπτικού κύκλου, κατά τον οποίο οι θερµοκρασίες των χώρων περνούν από το TRNSYS στο COMV-TRNSYS και οι ροές αέρα από το COMV-TRNSYS στο TRNSYS. Για την ανάπτυξη του µοντέλου στη συγκεκριµένη εργασία χρησιµοποιήθηκαν οι βασικές βιβλιοθήκες του TRNSYS και οι βιβλιοθήκες των εταιριών TESS (Thermal Energy System Specialists) και TRANSSOLAR GmBH. Στον Πίνακα 9.2 που ακολουθεί παρουσιάζονται τα µοντέλα που χρησιµοποιήθηκαν για την προσοµοίωση της συµπεριφοράς του κτιρίου µε τη βοήθεια της γραφικής πλατφόρµας Simulation Studio. Για τους σκοπούς της εργασίας µοντελοποιήθηκε ο όγδοος όροφος του κτιρίου σύµφωνα µε τα διαθέσιµα αρχιτεκτονικά σχέδια, αλλά µε µερικές χωροταξικές αλλαγές που πραγµατοποιήθηκαν στο πέρασµα του χρόνου. Καθώς επιδίωξή µας είναι η µελέτη κάθε χώρου ξεχωριστά, κάθε χώρος του τυπικού όροφου αποτελεί µία θερµική ζώνη, όπως παρουσιάζεται στο Σχήµα 7.1. Τα δοµικά υλικά και οι ιδιότητές τους έχουν παρουσιαστεί παραπάνω στα Σχήµατα 5.3 και 5.4. Το κλιµατικό αρχείο που χρησιµοποιήθηκε για την προσοµοίωση του κτιρίου είναι το GRC Thessaloniki EnergyPlus.tmy2, της βιβλιοθήκης δηλαδή των τυπικών µετεωρολογικών ετών του προσοµοιωτικού προγράµµατος EnergyPlus. Αν και το κλιµατικό αρχείο 163

164 7. ΕΦΑΡΜΟΓΗ περιλαµβάνει τα σχετικά µεγέθη σε ωριαία βάση, ο έλεγχος των συστηµάτων θέρµανσης, ψύξης και αερισµού απαιτεί την προσοµοίωσή τους µε βήµα µικρότερο της µίας ώρας. Όσο πιο µικρό είναι το βήµα της προσοµοίωσης τόσο πιο ακριβή είναι τα αποτελέσµατα. Στην παρούσα εφαρµογή το βήµα της προσοµοίωσης ορίστηκε στο 1 λεπτό της ώρας. Πίνακας 7.2. Μοντέλα των βιβλιοθηκών που χρησιµοποιήθηκαν για την προσοµοίωση της συµπεριφοράς του κτιρίου Μοντέλο Περιγραφή Βιβλιοθήκη Μοντέλο Περιγραφή Βιβλιοθήκη 56 Πολυζωνικό κτίριο Βασική TMY2 33e 69b Έξοδος αποτελεσµάτων Αναγνώστης µετεωρολογικού αρχείου Ψυχροµετρικός χάρτης Ανταλλαγή ακτιν. µεγάλου µήκους κύµ. Χρονικός προγραµµατισµός Βασική Βασική 756b Κλιµατιστική συσκευή TESS Βασική Θερµαντικό στοιχείο TESS Βασική 655 Αερόψυκτος ψύκτης TESS Βασική 508c Ψυκτικό στοιχείο TESS 8 Θερµοστάτης χώρου Βασική ιαχωριστής ρευστών TESS 157 Σύζευξη TRNSYS- COMIS Βασική Συλλέκτης ρευστών TESS 31 Σωλήνας-αεραγωγός Βασική 571 Λέβητας TESS Αντλία µεταβλητής παροχής Ανεµιστήρας µεταβλητής παροχής Βασική 516 Βασική 362 Ωριαίος εβδοµαδιαίος προγραµµατισµός υναµικό θερµαντικό σώµα TESS TRANS- SOLAR Βασική προϋπόθεση της προσοµοίωσης της ροής αέρα στο προσοµοιωτικό πρόγραµµα COMIS 3.2 αποτελεί η εισαγωγή συντελεστών στατικής πίεσης του ανέµου Cp στις εξωτερικές επιφάνειες του κτιρίου, η οποία απαιτεί πειραµατικές µετρήσεις σε αεροσύραγγες, γεγονός που καθιστά χρονοβόρα και δαπανηρή την εφαρµογή οποιασδήποτε προσπάθειας προσοµοίωσης της ροής αέρα. Στην παρούσα εφαρµογή για τον υπολογισµό των συντελεστών Cp χρησιµοποιήθηκε το πρόγραµµα Cp Generator, που βρίσκεται αναρτηµένο στην ιστοσελίδα της TNO (Netherlands Organisation for Applied Scientific Research, Το πρόγραµµα αυτό στηρίχθηκε σε πειραµατικές µετρήσεις σε αεροσήραγγες, οι οποίες αφορούσαν σε τυπικής µορφής µεγάλα κτίρια, σε ανάγλυφο εδάφους διαφορετικής τραχύτητας και µε ή χωρίς εµπόδια σε διαφορετικές αποστάσεις από το κτίριο. Η συστηµατικότητα των µετρήσεων επέτρεψε τη διαµόρφωση µαθηµατικών σχέσεων από τα πειραµατικά δεδοµένα. Η σηµερινή έκδοση του προγράµµατος έχει δεχθεί συστηµατικά βελτιώσεις, έτσι ώστε να µπορεί πλέον να θεωρηθεί ότι παρέχει ικανοποιητικά αποτελέσµατα σε εφαρµογές κτιρίων απλής µορφής. (Knoll B. κ.α, 2002) Έχοντας ως στόχο τη µοντελοποίηση του φυσικού αερισµού στην περίπτωση του φυσικά αεριζόµενου κτιρίου πήραµε δύο σενάρια για το άνοιγµα των παραθύρων. Σύµφωνα µε την έρευνα που διεξήχθη µε ερωτηµατολόγια (βλ. Κεφάλαιο 5) οι χρήστες του κτιρίου είτε ανοίγουν τα παράθυρα ανά τακτά χρονικά διαστήµατα είτε τα έχουν πάντα ανοιχτά αφήνοντας έτσι ένα µικρό άνοιγµα, δηµιουργώντας δηλαδή 164

165 7. ΕΦΑΡΜΟΓΗ στην πραγµατικότητα µία χαραµάδρα. Στο ιαγραµµα 7.5 παρουσιάζονται η συχνότητα και ποσοστό ανοίγµατος των παραθύρων για κάθε εσωτερικό χώρο. ιάγραµµα 7.5. Συχνότητα και ποσοστό ανοίγµατος των παραθύρων για κάθε εσωτερικό χώρο Αποτελέσµατα της προσοµοίωσης Κατανάλωση ενέργειας Από τα αποτελέσµατα της ενεργειακής προσοµοίωσης του κτιρίου και την επεξεργασία τους προέκυψε ότι η ετήσια κατανάλωση ενέργειας για τη θέρµανση των χώρων σε ένα τυπικό όροφο του κτιρίου ανέρχεται σε kwh/έτος για το Σ1 και το Σ2, σε ,2 kwh/έτος για το Σ3 και το Σ4, σε ,2 kwh/έτος για το Σ5 και σε ,8 kwh/έτος για το Σ6. Η ανηγµένη κατανάλωση ενέργειας ανέρχεται σε 62 kwh/m 2 /έτος, σε 45,1 kwh/m 2 /έτος, σε 54,3 kwh/m 2 /έτος και σε 34 kwh/m 2 /έτος αντίστοιχα. Η µηνιαία ανηγµένη κατανάλωση ενέργειας παρουσιάζεται στο ιάγραµµα 7.6. Συγκρίνοντας την κατανάλωση των διαφορετικών συστηµάτων που έχουν την ίδια ρύθµιση λειτουργίας µε βάση τη θερµοκρασία λειτουργίας των θερµαινόµενων χώρων παρατηρούµε ότι η ανηγµένη κατανάλωση του Σ1 και Σ2 σε σχέση µε Σ5 είναι κατά 14% µεγαλύτερη και του Σ3 και Σ4 κατά 32,7% σε σχέση µε το Σ6. Συγκρίνοντας την κατανάλωση των ίδιων συστηµάτων, που έχουν όµως διαφορετική ρύθµιση λειτουργίας µε βάση τη θερµοκρασία λειτουργίας των θερµαινόµενων χώρων, παρατηρούµε ότι η ανηγµένη κατανάλωση των Σ1 και Σ2 σε σχέση µε τα Σ3 και Σ4 είναι κατά 37,5% µεγαλύτερη. Αντίστοιχα, η κατανάλωση του Σ5 σε σχέση µε το Σ6 είναι κατά 59,7% µεγαλύτερη. Η µεγαλύτερη διαφορά µεταξύ των πολυζωνικών συστηµάτων αέρα Σ5 και Σ6 οφείλεται κυρίως στο γεγονός ότι ο αέρας προσαγωγής (δηλαδή η θερµοκρασία ανάµιξης του αέρα του εξωτερικού 165

166 7. ΕΦΑΡΜΟΓΗ περιβάλλοντος και του αέρα επιστροφής) είναι θερµότερος στο Σ6 και, εποµένως, απαιτούνται µικρότερα ποσά ενέργειας για τη διαχείρισή του. Για τον υπολογισµό της συνολικής κατανάλωσης ενέργειας για όλο το κτίριο θεωρούµε ότι η κατανάλωση ενέργειας του ισογείου και του 9 ου ορόφου είναι υψηλότερη από αυτή ενός τυπικού ορόφου ανάλογα µε το θερµικό φορτίο των χώρων αυτών, όπως υπολογίστηκε µε τη µέθοδο DIN Σύµφωνα µε τους υπολογισµούς το θερµικό φορτίο του ισογείου είναι 3% υψηλότερο από αυτό του τυπικού ορόφου και του 9 ου ορόφου 8% αντίστοιχα. Εποµένως, η συνολική ετήσια κατανάλωση ενέργειας για τη θέρµανση του κτιρίου ανέρχεται σε ,7 kwh/έτος για το Σ1 και το Σ2, σε ,7 kwh/έτος για το Σ3 και το Σ4, σε ,5 kwh/έτος για το Σ5 και σε ,9kWh/έτος για το Σ6. Η ανηγµένη κατανάλωση ενέργειας ανέρχεται σε 62,7 kwh/m 2 /έτος, σε 45,6 kwh/m 2 /έτος, σε 54,9 kwh/m 2 /έτος και σε 34,4 kwh/m 2 /έτος αντίστοιχα. Κατανάλωση ενέργειας: θέρµανση (kwh/m 2 /έτος) Σ1 & Σ2: 62 kwh/m 2 /έτος Σ3 & Σ4: 45,1 kwh/m 2 /έτος Σ5: 54,3 kwh/m 2 /έτος Σ6: 34 kwh/m 2 /έτος 0 Ιανουάριος Φεβρουάριος Μάρτιος Απρίλιος Μαίος Ιούνιος Ιούλιος Αύγουστος Σεπτέµβριος Οκτώβριος Νοέµβριος εκέµβριος ιάγραµµα 7.6. Μηνιαία ανηγµένη κατανάλωση ενέργειας για τη θέρµανση των χώρων ενός τυπικού ορόφου Η κατανάλωση ενέργειας για την ψύξη των χώρων σε ένα τυπικό όροφο του κτιρίου ανέρχεται σε ,1 kwh/έτος για το Σ1 και το Σ2, σε 8.601,6 kwh/έτος για το Σ3 και το Σ4, σε ,3 kwh/έτος για το Σ5 και σε ,9 kwh/έτος για το Σ6. Η ανηγµένη κατανάλωση ενέργειας ανέρχεται σε 19 kwh/m 2 /έτος, σε 14,1 kwh/m 2 /έτος, σε 22,1 kwh/m 2 /έτος και σε 18,3 kwh/m 2 /έτος αντίστοιχα. Συγκρίνοντας την κατανάλωση των διαφορετικών συστηµάτων που έχουν την ίδια ρύθµιση λειτουργίας µε βάση τη θερµοκρασία λειτουργίας των θερµαινόµενων χώρων παρατηρούµε ότι η ανηγµένη κατανάλωση του Σ5 σε σχέση µε Σ1 και Σ2 είναι κατά 16,5% µεγαλύτερη και του Σ6 κατά 29,6% σε σχέση µε το Σ3 και Σ4. Τα παραπάνω ποσοστά οφείλονται κατά κύριο λόγο στο γεγονός ότι ο ρυθµός αερισµού στο φυσικά αεριζόµενο κτίριο είναι συνήθως µικρότερος από µία έναλλαγή ανά ώρα. Ωστόσο, η κατανάλωση στο Σ1 και Σ2, όπως φαίνεται στο διάγραµµα της µηνιαίας 166

167 7. ΕΦΑΡΜΟΓΗ κατανάλωσης ενέργειας ( ιάγραµµα 7.7), είναι υψηλότερη από αυτή του Σ5 τους µήνες Ιούλιο και Αύγουστο, δηλαδή τους θερµότερους µήνες µε βάση το κλιµατικό αρχείο. Το γεγονός αυτό οφείλεται στο ότι στο Σ5 η κάλυψη των υψηλών ψυκτικών φορτίων απαιτεί αυξηµένη παροχή αέρα, οπότε το ποσοστό του αέρα επιστροφής αυξάνεται µειώνοντας έτσι τη θερµοκρασία ανάµιξης ( ιάγραµµα 7.8). Σε πιο ψυχρούς µήνες, αντίθετα, ο αέρας παροχής προέρχεται εξολοκλήρου από το εξωτερικό περιβάλλον, πράγµα που έχει, σε συνδυασµό µε το µικρότερο, συχνά, από µία εναλλαγή αέρα ανά ώρα ρυθµό αερισµού των Σ1 και Σ2, ως αποτέλεσµα το Σ6 να εµφανίζει υψηλότερη κατανάλωση ενέργειας. Κατανάλωση ενέργειας: ψύξη (kwh/m 2 /έτος) Σ1 & Σ2: 19 kwh/m 2 /έτος Σ3 & Σ4: 14,1 kwh/m 2 /έτος Σ5: 22,1 kwh/m 2 /έτος Σ6: 18,3 kwh/m 2 /έτος 0 Ιανουάριος Φεβρουάριος Μάρτιος Απρίλιος Μαίος Ιούνιος Ιούλιος Αύγουστος Σεπτέµβριος Οκτώβριος Νοέµβριος εκέµβριος ιάγραµµα 7.7. Ετήσια ανηγµένη κατανάλωση ενέργειας για τη ψύξη των χώρων ενός τυπικού ορόφου Ωριαία κατανάλωση ενέργειας (kwh) Κατανάλωση Series2 Σ1 Κατανάλωση Series3 Σ5 Series1 Αερισµός Σ1 Αερισµός Series5 10 Σ5 7:00 8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 Ώρα Μέσος ρυθµός αερισµού ανά ώρα ιάγραµµα 7.8. Ωριαία κατανάλωση ενέργειας για την κάλυψη των ψυκτικών φορτίων και µέσος ρυθµός αερισµού (µέση τιµή του ρυθµού αερισµού ανά ώρα όλων των χώρων) στα Σ1 και Σ5 167

168 7. ΕΦΑΡΜΟΓΗ Συγκρίνοντας τώρα την κατανάλωση των ίδιων συστηµάτων -που έχουν όµως διαφορετική ρύθµιση λειτουργίας µε βάση τη θερµοκρασία λειτουργίας των θερµαινόµενων χώρων- παρατηρούµε ότι η ανηγµένη κατανάλωση των Σ1 και Σ2 σε σχέση µε τα Σ3 και Σ4 είναι κατά 34,7% µεγαλύτερη. Αντίστοιχα η κατανάλωση του Σ5 σε σχέση µε το Σ6 είναι κατά 21,1% µεγαλύτερη. Για τον υπολογισµό της συνολικής κατανάλωσης ενέργειας του κτιρίου θεωρούµε ότι η κατανάλωση ενέργειας του 9 ου ορόφου είναι υψηλότερη από αυτή ενός τυπικού ορόφου ανάλογα µε το ψυκτικό φορτίο των χώρων αυτών, όπως υπολογίστηκε µε τη µέθοδο ASHRAE. Σύµφωνα µε τους υπολογισµούς το ψυκτικό φορτίο του 9 ου ορόφου είναι 7% υψηλότερο από αυτό του τυπικού ορόφου. Εποµένως, η συνολική ετήσια κατανάλωση ενέργειας για τη ψύξη του κτιρίου ανέρχεται σε ,7 kwh/έτος για το Σ1 και το Σ2, σε ,5 kwh/έτος για το Σ3 και το Σ4, σε ,6 kwh/έτος για το Σ5 και σε kwh/έτος για το Σ6. Η ανηγµένη κατανάλωση ενέργειας ανέρχεται σε 19,1 kwh/m 2 /έτος, σε 14,2 kwh/m 2 /έτος, σε 22,3 kwh/m 2 /έτος και σε 18,4 kwh/m 2 /έτος αντίστοιχα. Η ετήσια κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας στους κυκλοφορητές του συστήµατος θέρµανσης υπολογίστηκε από την παροχή θερµού νερού στο σύστηµα και µε βάση την καµπύλη ισχύος του κυκλοφορητή. Για το Σ1 και το Σ2 η κατανάλωση ανέρχεται σε 1060 kwh/έτος, για το Σ3 και το Σ4 σε 891 kwh/έτος, για το Σ5 σε kwh/έτος και για Σ6 σε kwh/έτος. Ανάλογα, η συνολική ετήσια κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας σε όλους τους ανεµιστήρες του Σ5 ανέρχεται σε kwh/έτος και του Σ6 σε kwh/έτος. Στα ιαγράµµατα 7.9 και 7.10 παρουσιάζονται οι µηνιαίες καταναλώσεις ηλεκτρικής ενέργειας των κυκλοφορητών και των ανεµιστήρων. Κατανάλωση ενέργειας (kwh/έτος) Ιανουάριος Φεβρουάριος Μάρτιος Σ1 & Σ2: 1060 kwh/έτος Απρίλιος Μάϊος Ιούνιος Ιούλιος Αύγουστος Σ3 & Σ4: 891 kwh/έτος Σ5: 3431 kwh/έτος Σ6: 2803 kwh/έτος Σεπτέµβριος Οκτώβριος Νοέµβριος εκέµβριος ιάγραµµα 7.9. Μηνιαία κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας στους δύο κυκλοφορητές για κάθε σύστηµα θέρµανσης Τέλος, η ετήσια ανηγµένη κατανάλωση ενέργειας ολόκληρου του κτιρίου επιµερισµένη ανά κατηγορία (θέρµανση, ψύξη, κυκλοφορητές θερµού νερού, ανεµιστήρες προσαγωγής και απαγωγής) παρουσιάζεται στο ιάγραµµα Για το Σ1 και το Σ2 ανέρχεται σε 82 kwh/m 2 /έτος, για το Σ3 και το Σ4 σε 59,9 kwh/m 2 /έτος, για το Σ5 σε 80,5 kwh/m 2 /έτος και για το Σ6 σε 55,4 kwh/m 2 /έτος. 168

169 7. ΕΦΑΡΜΟΓΗ Κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας (kwh/έτος) Ιανουάριος Φεβρουάριος Προσαγωγής Σ5: kwh Σύνολο Σ5: kwh Απαγωγής Σ6: 5122 kwh Μάρτιος Απρίλιος Μάϊος Ιούνιος Ιούλιος Αύγουστος Απαγωγής Σ5: 5678 kwh Προσαγωγής Σ6: 7978 kwh Σύνολο Σ6: kwh Σεπτέµβριος Οκτώβριος Νοέµβριος εκέµβριος ιάγραµµα Μηνιαία κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας στους ανεµιστήρες προσαγωγής και απαγωγής αέρα όλων των κεντρικών κλιµατιστικών µονάδων Σ6 Σ5 Σ4 Σ3 Σ2 Σ1 Θέρµανση Ψύξη Κυκλοφορητές Ανεµιστήρες Ανηγµένη κατανάλωση ενέργειας (kwh/m 2 /έτος) ιάγραµµα Η ετήσια ανηγµένη κατανάλωση ενέργειας ολόκληρου του κτιρίου επιµερισµένη ανά κατηγορία Θερµική άνεση Σύµφωνα µε τον τρόπο υπολογισµού της αξιολόγησης των συστηµάτων θέρµανσης, ψύξης και αερισµού µε βάση τη θερµοκρασία λειτουργίας που περιγράφηκε στο προηγούµενο κεφάλαιο και λαµβανοµένων υπόψη των αποτελεσµάτων της προσοµοίωσης, τα Σ1-Σ2 καθώς και το Σ6 παρουσιάζουν σχεδόν την ίδια απόδοση, καθότι τα δύο πρώτα βαθµολογούνται µε 1,09 και το Σ6 µε 1,08. Σηµαντική διαφοροποίηση στην αξιολόγηση δεν υπάρχει και µεταξύ των Σ3,4 και Σ6. Τα µεν Σ3-Σ4 βαθµολογούνται µε 2,55, το δε Σ6 µε 2,59. Ωστόσο, µεταξύ των συστηµάτων Σ1-Σ2 και Σ5 υπάρχουν διαφοροποιήσεις, οι οποίες δεν είναι εύκολο να παρατηρηθούν µε τους παραπάνω δείκτες. Για την καλύτερη µελέτη της θερµοκρασίας λειτουργίας των χώρων χρήσιµος δείκτης είναι το ποσοστό του χρόνου που αντιστοιχεί στις κατηγορίες I, II, III και IV του συνόλο των χώρων. Τα αποτελέσµατα, λοιπόν, αναλύθηκαν και µε βάση αυτό το δείκτη. Όπως παρατηρούµε 169

170 7. ΕΦΑΡΜΟΓΗ στο ιάγραµµα 7.12, τόσο τα Σ1-Σ2 όσο και το Σ5 ρυθµίζουν ικανοποιητικά τη θερµοκρασία των χώρων, καθότι το 95% και το 94% των ωρών λειτουργίας του κτιρίου αντίστοιχα βρίσκονται στη κατηγορία Ι. Παρατηρώντας αναλυτικότερα τα αποτελέσµατα ανά ηµέρα το µεγαλύτερο ποσοστό του χρόνου που βρίσκονται εκτός του εύρους της θερµοκρασίας λειτουργίας της κατηγορίας Ι οφείλεται στις πρωινές ώρες των δύο πρώτων εβδοµάδων του Οκτωβρίου, όταν το σύστηµα θέρµανσης δεν λειτουργεί. Την ίδια ακριβώς περίοδο αλλάζουν τα όρια θερµικής άνεσης. Το ίδιο ισχύει και στην περίπτωση του δεύτερου δεκαπενθηµέρου του Μαΐου. Και στις δύο περιπτώσεις επιλέξαµε τη µη λειτουργία του συστήµατος θέρµανσης. Αν το σύστηµα λειτουργούσε, τότε η επίτευξη της επιθυµητής θερµοκρασίας λειτουργίας της θερινής περιόδου θα οδηγούσε σε υπερβολικά υψηλά επίπεδα κατανάλωσης ενέργειας για τη θέρµανση των χώρων. Εκτός αυτού τα Σ1-Σ2 παρουσιάζουν µία χρονική υστέρηση στην επίτευξη της επιθυµητής θερµοκρασίας λειτουργίας τις πρώτες πρωϊνές ώρες πολύ ψυχρών ηµερών, ιδιαίτερα µάλιστα όταν µεσολαβεί Σαββατοκύριακο. Στο Σ5 αυτή η χρονική υστέρηση δεν παρατηρείται τόσο έντονα, αλλά αντίθετα λίγες ώρες (µεταξύ 13:00 και 16:00) τις πιο θερµές µέρες του καλοκαιριού δεν µπορεί να καλύψει τα ψυκτικά φορτία των χώρων. Τα Σ3-Σ4 παρουσιάζουν ελαφρώς καλύτερη απόδοση σε σχέση το Σ6. Λιγότερο από 1% του χρόνου οι χώροι βρίσκονται στην κατηγορία IV. Ωστόσο στα Σ3-Σ4 οι χώροι βρίσκονται στην κατηγορία I και II στο 31% του χρόνου, ενώ στο Σ6 το αντίστοιχο ποσοστό ανέρχεται στο 26%. Σ6 Σ5 Σ3&4 Σ1&2 I II III IV Ποσοστό χρόνου (%) ιάγραµµα Αξιολόγηση των συστηµάτων µε βάση το ποσοστό του χρόνου που οι χώροι βρίσκονται σε κάθε κατηγορία κτιρίου Ποιότητα εσωτερικού αέρα Τα αποτελέσµατα της προσοµοίωσης όσον αφορά τα επίπεδα CO 2 συµφωνούν µε ικανοποιητική ακρίβεια µε αυτά των πειραµατικών µετρήσεων. Σύµφωνα µε τον τρόπο υπολογισµού της αξιολόγησης των συστηµάτων θέρµανσης, ψύξης και αερισµού µε βάση τη συγκέντρωση CO 2 που περιγράφηκε στο προηγούµενο κεφάλαιο και λαµβανοµένων υπόψη των αποτελεσµάτων της προσοµοίωσης, τα Σ1- Σ4 βαθµολογούνται µε 2,24, το Σ5 µε 1,61 και, τέλος, το Σ6 µε 1,5. Η επίδοση των Σ1-Σ4 είναι αρκετά χαµηλή, γεγονός που δείχνει ότι ο έλεγχος της ποιότητας εσωτερικού αέρα σε ένα φυσικά αεριζόµενο κτίριο είναι εξαιρετικά δύσκολος. Οι φυσικά αεριζόµενοι χώροι παρουσιάζουν µεγάλες διακυµάνσεις στη συγκέντρωση CO 2 ακόµα και κατά τη διάρκεια της ίδιας ηµέρας. Οι µέγιστες ωριαίες τιµές της 170

171 7. ΕΦΑΡΜΟΓΗ συγκέντρωσης CO 2 παρουσιάζονται, όταν 3 ή 4 άτοµα βρίσκονται σε ένα χώρο, γεγονός που τεκµηριώνεται όχι µόνον από τη µελέτη της ηµερήσιας ωριαίας µεταβολής, αλλά και από το δείκτη της µέσης ωριαίας συγκέντρωσης CO 2 όλων των εσωτερικών χώρων. Στην περίπτωση των Σ1-Σ4 ο δείκτης αυτός είναι ίσος µε 1,88, δηλαδή είναι αρκετά µικρότερος από το δείκτη της µέσης συγκέντρωσης CO 2 ανά ώρα και άτοµο. Από τα αποτελέσµατα προκύπτει επίσης ότι οι χώροι, των οποίων τα παράθυρα είναι σταθερά ανοιχτά καθ όλη τη διάρκεια λειτουργίας του κτιρίου, παρουσιάζουν χαµηλότερα επίπεδα συγκέντρωσης CO 2 σε σχέση µε τους χώρους που αερίζονται σε τακτά χρονικά διαστήµατα, όπως παρατηρούµε στο ιάγραµµα Μάλιστα στους χώρους, στους οποίους τα παράθυρα ανοίγουν σε τακτά χρονικά διαστήµατα, όταν υπάρχουν 3 ή 4 άτοµα (χώροι 2Α, 2Γ, 4, 4Β, 7Β και 10Γ) η συγκέντρωση CO 2 συχνά υπερβαίνει σηµαντικά την κατώτερη τιµή του ορίου της κατηγορίας κτιρίου IV. είκτης συγκέντρωσης CO2 ανά ώρα και χώρο 3 2,5 2 1,5 1 0, Α 2Β 2Γ 2 3Α 6 7Α 7Β 7Γ Χώρος * Με ίδιο χρώµα παρουσιάζονται οι χώροι που έχουν ίδιο αριθµό ατόµων ανά ώρα ** Οι χώροι 2Α, 2Γ, 7Β και 7 αερίζονται ανά τακτά χρονικά διαστήµατα ιάγραµµα είκτης συγκέντρωσης CO 2 ανά ώρα και χώρο Καθαρή παρούσα αξία Αρχικό κόστος αγοράς και εγκατάστασης των µηχανικών συστηµάτων θέρµανσης, ψύξης και αερισµού Το αρχικό κόστος αγοράς και εγκατάστασης των µηχανικών συστηµάτων θέρµανσης, ψύξης και αερισµού παρουσιάζεται συγκεντρωτικά στους Πίνακες 7.3 και 7.4 και περιλαµβάνει το κόστος αγοράς και εγκατάστασης χωρίς το φόρο προστιθέµενης αξίας, εκτός και αν υπάρχει ειδικότερη αναφορά (σηµείωση) Υπολογισµός καθαρής παρούσας αξίας Σύµφωνα µε το ετήσιο International Energy Outlook 2008 (AEO, 2008) διατυπώνονται δύο σενάρια αναφορικά µε την πρόβλεψη της τιµής του πετρελαίου ( ιάγραµµα 7.14). Στο βασικό σενάριο, στο σενάριο δηλαδή εκείνο κατά το οποίο οι σηµερινές ενεργειακές πολιτικές παραµένουν αµετάβλητες, προβλέπεται ότι η αύξηση στην κατανάλωση ενέργειας θα αυξηθεί κατά 50% από το 2005 ως το Η παγκόσµια ζήτηση ενέργειας, εποµένως, θα συνεχίσει να αυξάνεται παρά την πρόβλεψη ότι µακροπρόθεµα η τιµή του πετρελαίου θα διατηρηθεί σε υψηλά επίπεδα. Η σηµαντικότερη αύξηση της ζήτησης ενέργειας αναµένεται να παρατηρηθεί στις χώρες που δεν ανήκουν στον Οργανισµό για την Οικονοµική Συνεργασία και Ανάπτυξη (κατά 85%) λόγω της σηµαντικής οικονοµικής τους ανάπτυξης στα 171

172 7. ΕΦΑΡΜΟΓΗ Πίνακας 7.3. Αρχικό κόστος αγοράς και εγκατάστασης συστήµατος θέρµανσης µε λέβητα-καυστήρα πετρελαίου και κλιµατιστικά διαιρούµενου τύπου Εξοπλισµός Μοντέλο Τιµή ( ) Τεµάχια Σηµείωση 33: : , : : ,5 10 Θερµαντικά σώµατα - Carrier Κλιµατιστικά διαιρούµενου τύπου Mitsubishi 22: : : : : : : ,5 4 22: MSC-A07WV/M MUH-GA20VB MSC-CA25 MUH-GA25VB MSC-CA35 MUH-GA35VB MSC-CA50 MUH-GA50VB MSC-CA60 MUH-GA60VB Λέβητας ΒΑΧΙ Ο φόρος προστιθέµενης αξίας είναι ίσος µε την έκπτωση Περιλ. ο ηλεκτρικός πίνακας Κόστος εγκατ /τµχ. Καυστήρας BAXI SF-55-2A Καπνοδόχος NEGARA MD 25 MASTER 120 /m 2 Κυκλοφορητής DAB KLP65/ Με µεταβλητές στροφές Χαλυβδοσωλήνες (µόνωση υαλοβάµβακα 30mm και επικάλυψη µε φύλλο αλουµινίου 10µ σε µη θερµαινόµενους χώρους) DN ,3m Kόστος µόνωσης 3,5 /m DN ,6m Kόστος µόνωσης 4 /m DN ,6m Kόστος µόνωσης 4,5 /m DN m Kόστος µόνωσης 5 /m DN ,2m Kόστος µόνωσης 6 /m DN ,4m Kόστος µόνωσης 7 /m DN ,4m Kόστος µόνωσης 8 /m DN m Kόστος µόνωσης 9 /m Βαλβ. αντεπιστρ. DN οχείο διαστολής 280 l DN15 2,6 480 DN25 6,4 80 Bάνες REMER DN32 9,3 20 DN80 69,3 4 Ηλεκτροβάνα εξ. πετρελαίου 9m 3 (2,5X1,8X2) Θερµοστάτης χώρου Λαµαρίνα πάχους 4mm UPONOR T-75 ασύρµατος Ηλεκτρ. εγκατ /kg 2 83, Κιτ στερέωσης 5,25, ελεγκτής C-55 (12 ζώνών) & διασυνδετής I ,6, ρελέ Θ/ 230V 102,35 172

173 7. ΕΦΑΡΜΟΓΗ Πίνακας 7.4. Αρχικό κόστος αγοράς και εγκατάστασης πολυζωνικού συστήµατος θέρµανσης, ψύξης αερισµού µε αέρα (λέβητας-καυστήρας φυσικού αερίου) Εξοπλισµός Μοντέλο Τιµή ( ) Τεµάχια Σηµείωση ΚΚΜ TRANE CCVA Κόστος εγκατ.-σύνδεσης 350 /τµχ. & γερανού 500 /ηµέρα Αερόψυκτος TRANE Aquatherm2 Το κόστος εγκατάστασης ψύκτης CGAN 400 ανέρχεται σε 300 /τµχ. FCK Το κόστος αναφέρεται µόνο Θερµαντικά FCK στο θερµαντικό στοιχείο της στοιχεία FCK συσκευής ανεµιστήραστοιχείου FCK Λέβητας ΒΑΧΙ Περιλ. ο ηλεκτρικός πίνακας Κόστος εγκατ /τµχ. Καυστήρας BAXI SG-60-2A Καπνοδόχος NEGARA MD 25 MASTER 120 /m 2 Αεραγωγοί ιάφ. διαστάσεων 2,8 /kg kg Προσαύξηση µε συντ. 1, Χ Χ Στόµιο προσαγωγής Στόµιο απαγωγής Παρακαµπτήριο διάφραγµα ιάφραγµα 250 Χ Χ Χ Χ Χ Χ Χ Χ Χ Χ Κυκλοφορητής DAB KLP80/ Με µεταβλητές στροφές Χαλυβδοσωλήνες DN ,9m Kόστος µόνωσης 4,5 /m (µόνωση υαλοβάµβακα 30mm DN m Kόστος µόνωσης 5 /m DN m Kόστος µόνωσης 6 /m και επικάλυψη µε φύλλο αλουµινίου DN m Kόστος µόνωσης 7 /m 10µ σε µη DN ,2m Kόστος µόνωσης 8 /m θερµαιν. χώρους) DN ,2m Kόστος µόνωσης 9 /m Βαλβ. αντεπιστρ. DN οχείο διαστολής 280 l DN25 6,4 440 Bάνες REMER DN50 24,7 40 DN80 69,3 4 Ηλεκτροβάνα εξ. πετρελαίου 9m 3 (2,5X1,8X2) Θερµοστάτης χώρου Ηλεκτρολογικές εγκαταστάσεις Λαµαρίνα πάχους 4mm UPONOR T-75 ασύρµατος 3 /kg 2 83, Κιτ στερέωσης 5,25, ελεγκτής C-55 (12 ζώνών) & διασυνδετής I ,6, ρελέ Θ/ 230V 102,35 173

174 7. ΕΦΑΡΜΟΓΗ επόµενα χρόνια. Αντίθετα, στις χώρες που ανήκουν στον ως άνω οργανισµό προβλέπεται αύξηση της ζήτησης ενέργειας κατά 19%. Στο δεύτερο, δυσµενέστερο σενάριο προβλέπεται ότι η τιµή του πετρελαίου θα φθάσει τα 186$ το έτος 2030, δηλαδή 65% περίπου υψηλότερα από ό,τι προβλέπεται στο βασικό σενάριο. εδοµένων των σηµερινών συνθηκών στην ενεργειακή αγορά φαίνεται ότι θα επιβεβαιωθεί το δυσµενές σενάριο, σύµφωνα µε το οποίο η υψηλότερη τιµή του πετρελαίου θα έχει ως αποτέλεσµα την επιβράδυνση της ανάπτυξης σε µακροπρόθεσµο ορίζοντα. Έτσι, στο δυσµενές σενάριο, η κατανάλωση υγρών καυσίµων θα φθάσει στα 99,3 εκατ. βαρέλια την ηµέρα, δηλαδή χαµηλότερα κατά 13 εκατ. βαρέλια την ηµέρα από ό,τι προβλέπεται στο βασικό σενάριο. ολλάρια (2006)/βαρέλι Βασικό σενάριο Σενάριο υψηλής τιµής Έτος ιάγραµµα Πρόβλεψη της τιµής του πετρελαίου ως το έτος 2030 (ΑΕΟ, 2008) Για την εκτίµηση της µεταβολής της τιµής του πετρελαίου κατά την οικονοµική αξιολόγηση των µηχανικών συστηµάτων θέρµανσης, ψύξης και αερισµού θεωρήθηκε ότι το πιθανότερο είναι να έχουµε αύξηση της τιµής του πετρελαίου, όπως προβλέπει το δυσµενέστερο σενάριο, να έχουµε δηλαδή µέση ετήσια τιµή αύξησης ίση µε 2,825%. Θεωρούµε, δηλαδή, ότι η σηµερινή πολύ υψηλή τιµή του πετρελαίου είναι συγκυριακή και σε µεγάλο βαθµό αποτέλεσµα κερδοσκοπικών παιχνιδιών στο χρηµατιστήριο της ενέργειας, καθώς δεν συντρέχουν κάποιοι άλλοι σηµαντικοί γεωπολιτικοί λόγοι για την παρατηρούµενη ραγδαία αύξηση της τιµής του πετρελαίου. Αντίθετα, προσδοκούµε ότι µεσοπρόθεσµα η τιµή του πετρελαίου θα µειωθεί ως αποτέλεσµα της αύξησης της παραγωγής πετρελαίου από χώρες, όπως είναι για παράδειγµα οι ΗΠΑ, ο Καναδάς, το Αζερµπαϊτζάν το Καζακστάν και η Βραζιλία, και η οποία θα είναι ικανή να καλύψει τις ανάγκες της ζήτησης. Ωστόσο, για να καλυφθεί κάθε ενδεχόµενο, πέρα από το παραπάνω σενάριο, τα συστήµατα θα αξιολογηθούν τόσο για το βασικό σενάριο όσο και για εκείνο το σενάριο κατά το οποίο η τιµή του πετρελαίου θα παρουσιάσει ακόµα µεγαλύτερη αύξηση, ίση µε 6% ετησίως. Το πετρέλαιο, δεδοµένου ότι αποτελεί το βασικότερο ενεργειακό πόρο παγκοσµίως, καθορίζει σε µεγάλο βαθµό και τις τιµές των υπόλοιπων ενεργειακών προϊόντων. Έτσι, θεωρήθηκε ότι η τιµή του φυσικού αερίου, όπως και της ηλεκτρικής ενέργειας, θα αυξηθεί αναλογικά προς την αύξηση της τιµής του πετρελαίου. Στον Πίνακα 7.5 παρουσιάζουµε τα τρία σενάρια της ετήσιας µεταβολής των οικονοµικών δεικτών που εισάγονται στον υπολογισµό της ΚΠΑ και στον Πίνακα 7.6 παρουσιάζουµε το κόστος αγοράς και εγκατάστασης των συστηµάτων θέρµανσης ψύξης και αερισµού, το ετήσιο κόστος συντήρησής τους και το ετήσιο λειτουργικό κόστος τους. Τα τελικά αποτελέσµατα της ΚΠΑ παρουσιάζονται συγκεντρωτικά στον Πίνακα

175 7. ΕΦΑΡΜΟΓΗ Πίνακας 7.5. Τα σενάρια της ετήσιας µεταβολής των οικονοµικών δεικτών που εισάγονται στον υπολογισµό της ΚΠΑ Οικονοµικός δείκτης Σενάριο 1 Σενάριο 2 Σενάριο 3 Αύξηση τιµής πετρελαίου (χωρίς πληθωρισµό) 0,55% 2,825% 6% Αύξηση τιµής φυσικού αερίου (χωρίς πληθ.) 0,55% 2,825% 6% Αύξηση τιµής ηλεκτρ. ενέργειας (χωρίς πληθ.) 0,55% 2,825% 6% Πληθωρισµός 3% 3% 3,5% Κόστος κεφαλαίου 6% 6% 6,5% Πίνακας 7.6. Το κόστος αγοράς και εγκατάστασης των συστηµάτων θέρµανσης ψύξης και αερισµού, το ετήσιο κόστος συντήρησής τους και το ετήσιο λειτουργικό κόστος τους Σ1 Σ2 Σ3 Σ4 Σ5 Σ6 Κόστος αγοράς και εγκατάστασης Κόστος συντήρησης Κατανάλωση ενέργειας στους λέβητες (kwh) Κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας στους κυκλοφορητές (kwh) Κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας στα κλιµατιστικά ψύκτες (kwh) Κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας στους ανεµιστήρες (kwh) Σύνολο κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας Κόστος ηλεκτρικής ενέργειας ( ) Kόστος πετρελαίου ( ) Κόστος φυσικού αερίου ( ) Συνολικό λειτουργικό κόστος ( ) * Για τον υπολογισµό του κόστους πετρελαίου θεωρήθηκε ότι η κατώτερη θερµογόνος δύναµη ανέρχεται σε 10,08 kwh/l και τιµή 0,7 /l. ** Ο υπολογισµός του κόστους φυσικού αερίου υπολογίστηκε µε βάση το τιµολόγιο Τ3 της ΕΠΑ Θεσσαλονίκης για το µήνα Ιούλιο (0, /kwh) *** Το κόστος ηλεκτρικής ενέργειας υπολογίστηκε µε βάση το τιµολόγιο µέσης τάσης γενικής χρήσης Β2 (χρεωστέα ζήτηση ισχύος: 4,3497 /kw, ενέργεια: 0,09412 /kwh). Η χρεωστέα ζήτηση ισχύος θεωρήθηκε εν προκειµένω ότι είναι ίση µε την καταγραφείσα µέγιστη ζήτηση ισχύος, η οποία παρουσιάζεται κατά τις ώρες αιχµής. 175

176 7. ΕΦΑΡΜΟΓΗ Πίνακας 7.7. Καθαρή παρούσα αξία των εναλλακτικών προτάσεων ανά οικονοµικό σενάριο ΚΠΑ ( ) Σενάριο Σ1 Σ2 Σ3 Σ4 Σ5 Σ Εκποµπές αερίων του θερµοκηπίου (kg ισοδύναµου CO 2 ) Οι εκποµπές των αερίων του θερµοκηπίου (kg ισοδύναµου CO 2 ) περιλαµβάνουν τις εκποµπές που παράγονται από την κατασκευή των συστηµάτων και από τη λειτουργία τους. Όσον αφορά στην πρώτη κατηγορία, δηλαδή στις εκποµπές που οφείλονται στην κατασκευή των συστηµάτων, απαιτείται η συλλογή ενός µεγάλου πλήθους στοιχείων από τους κατασκευαστές, που κατά κανόνα είναι ανέφικτη και ιδιαίτερα στη χώρα µας, όπου δεν υπάρχουν βιοµηχανίες στον τοµέα αυτό αλλά µόνον εταιρείες εµπορίας ή στην καλύτερη περίπτωση συναρµολόγησης. Κι αν ακόµη είναι εφικτή η συλλογή των στοιχείων αυτών, ωστόσο είναι εξαιρετικά χρονοβόρα και για το λόγο αυτό ερευνητικά µη σκόπιµη. Από την επικοινωνία µε τους αντιπροσώπους των εταιρείων των συσκευών που επιλέχθηκαν για τα συστήµατα διαπιστώθηκε ότι δεν υπάρχουν στοιχεία κατανοµής του βάρους των συσκευών ανά κατηγορία υλικού. Ακόµη δυσκολότερη είναι η συλλογή στοιχείων που αφορούν σε δεδοµένα κατανάλωσης υλικών και ενέργειας για την παραγωγή των επιµέρους εξαρτηµάτων των συσκευών. Συχνά, και µάλιστα ως αποτέλεσµα της παγκοσµιοποίησης της αγοράς, οι κατασκευαστές προµηθεύονται επιµέρους εξαρτήµατα από άλλες εταιρίες. Εποµένως, η αναζήτηση στοιχείων είναι εξαιρετικά δυσχερής. ύσκολη επίσης είναι και η ανεύρευση της διαδροµής του τελικού προϊόντος από τον τόπο παραγωγής στον τόπο εγκατάστασής του. Κι αυτό συµβαίνει, διότι οι εταιρείες στην πλειοψηφία τους είναι πολυεθνικές µε εργοστάσια σε διάφορα µέρη του κόσµου. Για τους παραπάνω λόγους οι εκποµπές ισοδύναµου CO 2 υπολογίστηκαν µε βάση τις εκποµπές από την παραγωγή 1 kg για κάθε υλικό, χωρίς να λαµβάνεται υπόψη η τελική διαµόρφωση του προϊόντος και η µεταφορά του. Τα σχετικά στοιχεία αντλήθηκαν από τις βιβλιοθήκες του GEMIS 4.4 (Global Emission Model for Integrated Systems). Τα εξαρτήµατα των µηχανικών συστηµάτων θέρµανσης, ψύξης και αερισµού που πήραµε υπόψη µας είναι: οι λέβητες, οι καυστήρες, οι κυκλοφορητές, τα δοχεία διαστολής, οι καπνοδόχοι, τα θερµαντικά σώµατα, η δεξαµενή πετρελαίου, τα θερµαντικά στοιχεία, οι σωλήνες θερµού νερού, τα κλιµατιστικά διαιρούµενου τύπου, οι ΚΚΜ, οι ψύκτες, οι αεραγωγοί, τα διαφράγµατα, τα παρακαµπτήρια διαφράγµατα και τα στόµια προσαγωγής και απαγωγής αέρα. Οι καλωδιώσεις και ο ηλεκτρικός ή ηλεκτρονικός εξοπλισµός των συστηµάτων και των επιµέρους συσκευών δεν ελήφθησαν υπόψη. Άλλωστε, τα συστήµατα διαθέτουν, αφενός, ασύρµατο έλεγχο της θερµοκρασίας λειτουργίας που µειώνει ως ένα βαθµό τον όγκο των καλωδιώσεων και, αφετέρου, δεν διαφέρουν σηµαντικά µεταξύ τους. εν ελήφθησαν εξάλλου υπόψη στους υπολογισµούς τα αναγκαία υλικά για την εγκατάσταση των συστηµάτων (π.χ.στηρίγµατα αεραγωγών και σωλήνων, βίδες), διότι αποτελούν πολύ µικρό ποσοστό των συνολικών υλικών. Με την ίδια λογική δεν ελήφθησαν υπόψη βάνες, ηλεκτροβάνες και άλλα µικρότερα 176

177 7. ΕΦΑΡΜΟΓΗ εξαρτήµατα. Η απώλεια, επίσης, ψυκτικών υγρών από τις κλιµατιστικές συσκευές δεν συµπεριλήφηκε στους υπολογισµούς. Τέλος, δεν συνυπολογίστηκε η αλλαγή των προφίλτρων των ΚΚΜ, που πραγµατοποιείται σύµφωνα µε τις οδηγίες του κατασκευαστή, καθότι έχει αποδειχθεί ότι η περιβαλλοντική επίπτωση των υλικών των φίλτρων είναι αµελητέα στη συνολική περιβαλλοντική απόδοση ολόκληρου του συστήµατος. (Heikkila, 2004) Οι ποσότητες των υλικών των συσκευών υπολογίστηκαν είτε µε βάση τα διαθέσιµα τεχνικά στοιχεία και κατασκευαστικά σχέδιά τους είτε εκτιµήθηκαν κατά προσέγγιση, λαµβανοµένων υπόψη προηγούµενων σχετικών µελετών (Shah et al., 2008) και µετά από σχετική επικοινωνία µε τα τµήµατα πωλήσεων και συντήρησης των εισαγωγικών εταιριών. Στο ιάγραµµα 7.15 παρουσιάζεται το συνολικό βάρος των υλικών ανά συσκευή για τα Σ1,3 και Σ5,6. Με βάση τις ποσότητες υλικών προκύπτει ότι τα κιλά ισοδύναµου CO 2 για τα Σ1,3 ανέρχονται σε , για τα Σ2,4 σε και για τα Σ5,6 σε Για τον υπολογισµό των ισοδύναµων κιλών CO 2 από τη χρήση των συστηµάτων θέρµανσης, ψύξης και αερισµού θεωρήθηκε ότι για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας ο λιγνίτης συµµετέχει κατά 55,15%, το φυσικό αέριο κατά 23,43% και το πετρέλαιο κατά 5,79%. Το υπόλοιπο 15,63% παράγεται από ανανεώσιµες πηγές ενέργειας ή εισάγεται στη χώρα µας και δεν συµπεριλαµβάνεται στους υπολογισµούς των εκποµπών ισοδύναµου CO 2. Θεωρήθηκε επίσης ότι η παραπάνω αναλογία δεν θα µεταβληθεί στα επόµενα 20 έτη και ότι η απόδοση των συστηµάτων θέρµανσης, ψύξης και αερισµού δεν θα µειωθεί ως αποτέλεσµα της επαρκούς ετήσιας συντήρησής τους. Οι εκποµπές του ισοδύναµου CO 2 κατ έτος από τη χρήση των συστηµάτων θέρµανσης, ψύξης και αερισµού παρουσιάζεται στο ιάγραµµα Παρατηρούµε ότι τα συστήµατα, που για τη θέρµανση χρησιµοποιούν ως καύσιµο το πετρέλαιο, παρουσιάζουν χειρότερη επίδοση από αυτά που χρησιµοποιούν φυσικό αέριο. Επίσης, ο έλεγχος της θερµοκρασίας λειτουργίας στο εύρος θερµοκρασιών της κατηγορίας Ι, που συνεπάγεται µεγαλύτερη κατανάλωση ενέργειας, συνεπάγεται, όπως αναµενόταν, και µεγαλύτερες εκποµπές ισοδύναµου CO 2. Τέλος, παρατηρούµε από τη σύγκριση µεταξύ των Σ2 και Σ5 και των Σ4 και Σ5 ότι, αν και τα συστήµατα αέρα (Σ5 και Σ6) έχουν χαµηλότερες εκποµπές ισοδύναµου CO 2 για την κάλυψη των θερµικών φορτίων, ωστόσο λόγω της υψηλότερης κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας στους ψύκτες και στις ΚΚΜ, παρουσιάζουν συνολικά υψηλότερες εκποµπές. Τέλος, στο ιάγραµµα 7.17 παρουσιάζονται οι συνολικές εκποµπές ισοδύναµου CO 2 από την κατασκευή και τη χρήση των συστηµάτων θέρµανσης, ψύξης και αερισµού για χρονικό ορίζοντα 20 ετών. Παρατηρούµε ότι οι εκποµπές που οφείλονται στην κατασκευή των Σ5 και Σ6 συµβάλλουν στις συνολικές εκποµπές κατά 7,5% και 11,2% αντίστοιχα. Αυτές πάλι των Σ κατά 4,6%, 5,9%, 6,2 και 7,8% αντίστοιχα. Παρατηρούµε, δηλαδή, ότι η συνεισφορά της κατασκευής των συστηµάτων αποτελεί µόνο µικρό ποσοστό των συνολικών εκποµπών ισοδύναµου CO 2. Ωστόσο, όσο ένα σύστηµα θέρµανσης, ψύξης και αερισµού παρουσιάζει καλύτερη ενεργειακή απόδοση, το µερίδιο της κατασκευής του συστήµατος στις συνολικές εκποµπές CO 2 αυξάνεται. Τέλος, η επιλογή του καυσίµου για τη θέρµανση καθορίζει, επίσης, σηµαντικά τη συµβολή της κατασκευής στις συνολικές εκποµπές CO

178 7. ΕΦΑΡΜΟΓΗ Βάρος υλικών (kg) Σ1 & Σ3 Βάρος υλικών (kg) Σ5 & Σ6 Υαλοβάµβακας Πλαστικό Χυτοσίδηρος Χάλυβας Χαλκός Αλουµίνιο Λέβητες Καυστήρες Κλιµατιστικά Σωλήνες Καπνοδόχοι Κυκλοφορητές εξαµενή πετρ. οχεία διαστολής Θερµ. σώµατα Λέβητες Καυστήρες Σωλήνες Καπνοδόχοι Κυκλοφορητές οχεία διαστολής KKM Θερµ. στοιχεία Ψύκτες Αεραγωγοί ιαφράγµατα Στόµια * Τα Σ2,4 διαφέρουν ως προς τα Σ1,3 µόνο ως προς τον καυστήρα ιάγραµµα Το βάρος των υλικών των συστηµάτων Σ1,3 και Σ5,6 178

179 7. ΕΦΑΡΜΟΓΗ Τόνοι ισοδύναµου CO Πετρέλαιο Φυσικό αέριο Ηλεκτρική ενέργεια Σ1 Σ2 Σ3 Σ4 Σ5 Σ6 ιάγραµµα Εκποµπές ισοδύναµου CO 2 από τη χρήση των συστηµάτων θέρµανσης, ψύξης και αερισµού κατά τη διάρκεια ενός έτους Τόνοι ισοδ. CO Χρήση (20 έτη) Κατασκευή Σ1 Σ2 Σ3 Σ4 Σ5 Σ6 Συνεισφορά της κατασκευής (%) Κατασκευή-Χρήση Κατασκευή-Σύνολο Σ1 Σ2 Σ3 Σ4 Σ5 Σ6 ιάγραµµα Εκποµπές ισοδύναµου CO 2 από την κατασκευή και τη χρήση των συστηµάτων θέρµανσης, ψύξης και αερισµού για χρονικό ορίζοντα 20 ετών 7.4. Εφαρµογή της µεθόδου ELECTRE III ιαµόρφωση των συντελεστών βαρύτητας και των ορίων αδιαφορίας, ισχυρής προτίµησης και απαγόρευσης των κριτηρίων της µεθόδου Electre III Η διαµόρφωση των συντελεστών βαρύτητας και των ορίων αδιαφορίας, ισχυρής προτίµησης και απαγόρευσης των κριτηρίων είναι καθαρά υποκειµενική και εξαρτάται από τις προτιµήσεις των αποφασιζόντων. Λαµβάνει επίσης υπόψη την αποτίµηση της αβεβαιότητας που σχετίζεται µε τη µέθοδο υπολογισµού της απόδοσης των εναλλακτικών λύσεων κάθε κριτηρίου. Η ως άνω µέθοδος, στην περίπτωσή µας, καθορίζει εν πολλοίς τους συντελεστές και τα όρια και αφορά στην εφαρµογή της προσοµοίωσης του κτιρίου. Γενικότερα, οι αλγόριθµοι των προσοµοιωτικών προγράµµατων TRNSYS και COMIS παρέχουν ικανοποιητικά αποτελέσµατα, ώστε να µπορούν να χαρακτηριστούν από σχετική βεβαιότητα. Το κρίσιµο ζήτηµα έγκειται στην ακρίβεια δεδοµένων που εισάγονται στα παραπάνω προγράµµατα (δοµικά υλικά κτιρίου, τεχνικά στοιχεία των συστηµάτων θέρµανσης, ψύξης και αερισµού κτλ.). Ιδιαίτερης σηµασίας είναι η επιλογή του κατάλληλου κλιµατικού αρχείου, επιλογή 179

180 7. ΕΦΑΡΜΟΓΗ από την οποία εξαρτάται, εν πολλοίς, η ακρίβεια των αποτελεσµάτων της προσοµοίωσης. Η χρήση ενός τυπικού µετεωρολογικού έτους, όσον αφορά στην εισαγωγή των δεδοµένων της µέσης ωριαίας τιµής της θερµοκρασίας του αέρα του εξωτερικού περιβάλλοντος, της σχετικής υγρασίας του και της ηλιακής ακτινοβολίας, θεωρείται σχετικά ακριβής υπό την έννοια ότι τα δεδοµένα αυτά είτε δεν µεταβάλλονται αισθητά από έτος σε έτος είτε παρουσιάζουν κυκλικότητα. Αντίθετα, τα δεδοµένα εισόδου για την ταχύτητα και τη διεύθυνση του ανέµου χαρακτηρίζονται από αβεβαιότητα. Εποµένως, τα αποτελέσµατα της προσοµοίωσης ενός φυσικά αεριζόµενου κτιρίου, στην οποία ο ρυθµός αερισµού εισάγεται ως ένα µέγεθος που εξαρτάται από το κλιµατικό αρχείο, χαρακτηρίζονται από σχετική αβεβαιότητα, και, ιδιαίτερα, τα αποτελέσµατα που αφορούν στη συγκέντρωση των ρύπων στους εσωτερικούς χώρους του κτιρίου. Αντίθετα, η επίδραση της ταχύτητας και της διεύθυνσης του ανέµου στα αποτελέσµατα της προσοµοίωσης ενός κτίριου, στο οποίο ο αερισµός του επιτυγχάνεται µε µηχανικά µέσα, είναι σηµαντικά µικρότερη. Με βάση την παραπάνω ανάλυση διαµορφώνονται στη συνέχεια, οι συντελεστές βαρύτητας και τα όρια αδιαφορίας, ισχυρής προτίµησης και απαγόρευσης των κριτηρίων. Αναφορικά µε το οικονοµικό κριτήριο της καθαράς παρούσας αξίας θα πρέπει να πούµε ότι, αν και το αρχικό κόστος επένδυσης υπολογίζεται µε µεγάλη ακρίβεια, εντούτοις το κόστος χρήσης του συστήµατος θέρµανσης, ψύξης και αερισµού µέσω της προσοµοίωσης στηρίζεται σε εκτιµήσεις για ένα τυπικό έτος (εσωτερικά φορτία, καιρικές συνθήκες). Οµοίως το κόστος συντήρησης έχει υπολογιστεί στη βάση µόνο του κόστους της προγραµµατισµένης συντήρησης κατά τακτά χρονικά διαστήµατα, λαµβανοµένου εν προκειµένω υπόψη ότι σε όλο το χρονικό ορίζοντα της αξιολόγησης της επένδυσης δεν θα συµβεί κάποια σηµαντική και απρόβλεπτη βλάβη. Για τους παραπάνω λόγους δεχόµαστε ότι το όριο αδιαφορίας του κριτηρίου είναι ίσο µε το 15% του σεναρίου µε την καλύτερη επίδοση σε κάθε δυαδική σύγκριση. Οµοίως για το όριο ισχυρής προτίµησης δεχόµαστε ότι είναι ίσο µε 30%, ενώ για το όριο απαγόρευσης δεχόµαστε 50%. Τέλος, δεχόµαστε ότι ο συντελεστής βαρύτητας είναι ίσος µε 0,75, διότι αν και το συγκεκριµένο πρόβληµα ΠΥΛΑ εξετάζεται για λογαριασµό ιδιωτικού φορέα, ωστόσο το κόστος αγοράς και εγκατάστασης ενός συστήµατος θέρµανσης, ψύξης και αερισµού αποτελεί ένα µικρό µόνον ποσοστό του συνολικού κόστους κατασκευής ενός κτιρίου. Σε ό,τι αφορά, εξάλλου, το ενεργειακό κριτήριο δεχόµαστε ότι το όριο αδιαφορίας του κριτηρίου είναι ίσο µε το 15% του σεναρίου µε την καλύτερη επίδοση σε κάθε δυαδική σύγκριση, το όριο ισχυρής προτίµησης 30%, ενώ το όριο απαγόρευσης 50%. εχόµαστε, ακόµη, ότι ο συντελεστής βαρύτητας είναι ίσος µε 1. Σχετικά µε το κριτήριο αυτό ισχύει ότι η κατανάλωση ενέργειας υπολογίζεται µεν µε ακρίβεια από το προσοµοιωτικό µοντέλο, εξαρτάται όµως τόσο από τα κλιµατικά χαρακτηριστικά ενός τυπικού έτους, όσο και από την εκτίµηση των εσωτερικών θερµικών φορτίων του κτιρίου. Τέλος, δεχόµαστε ότι ο συντελεστής βαρύτητας είναι ίσος µε 1, διότι για το χρήστη του κτιρίου το σηµαντικότερο κριτήριο αποτελεί η δαπάνη που καταβάλλει για τη λειτουργία του κτιρίου. Αναµένεται, άλλωστε, σύντοµα τα κτίρια να πιστοποιούνται ως προς την ενεργειακή κατανάλωση που παρουσιάζουν. Εποµένως, η αξία ενός κτιρίου θα αυξάνεται ή θα µειώνεται ανάλογα µε το ποσό ενέργειας που καταναλώνεται κατά τη χρήση του. Οι επιδόσεις του τρίτου και τέταρτου κτιρίου βασίζονται και αυτές σε εκτιµήσεις (τυπικό µετεωρολογικό έτος, απόκριση συστηµάτων ελέγχου, αριθµός ατόµων στο χώρο ανά ώρα). Για το κριτήριο της θερµικής άνεσης δεχόµαστε ότι το όριο 180

181 7. ΕΦΑΡΜΟΓΗ αδιαφορίας είναι 15%. Ανάλογα, για το όριο ισχυρής προτίµησης δεχόµαστε ότι είναι ίσο µε 30% και το όριο απαγόρευσης µε 2 βαθµούς αξιολόγησης (κατηγορίες δηλαδή κτιρίου). Τα όρια αδιαφορίας, ισχυρής προτίµησης και απαγόρευσης του κριτηρίου ποιότητας εσωτερικού αέρα ορίζονται οµοίως µε αυτά του κριτηρίου της θερµικής άνεσης. Οι συντελεστές βαρύτητας ορίζονται ισόποσα και ίσοι µε 1. Αν και τα κριτήρια αυτά δεν αποτελούν πρώτη προτεραιότητα του κατασκευαστή και οι χρήστες του κτιρίου δεν είναι ακόµα ιδιαίτερα ευαισθητοποιηµένοι και απαιτητικοί σχετικά µε τις εσωκλιµατικές συνθήκες που επικρατούν στους χώρους που εργάζονται, εντούτοις η πιστοποίηση των κτιρίων θα περιλαµβάνει, έστω και έµµεσα, και τα δύο αυτά κριτήρια. Τέλος, όσον αφορά στο κριτήριο της περιβαλλοντικής απόδοσης, δεχόµαστε όριο αδιαφορίας ίσο µε 20% του σεναρίου µε την καλύτερη επίδοση σε κάθε δυαδική σύγκριση. Το όριο αδιαφορίας τέθηκε σχετικά υψηλά, λόγω του ότι η ετήσια κατανάλωση ενέργειας βασίζεται σε εκτιµήσεις και λόγω του τρόπου υπολογισµού των εκποµπών αερίων του θερµοκηπίου από την κατασκευή των συστηµάτων. Το όριο ισχυρής προτίµησης είναι ίσο µε 60% και το κριτήριο απαγόρευσης ίσο µε 100%. Ο συντελεστής βαρύτητας για το ίδιο κριτήριο θεωρείται ίσος µε 0,5. Τα παραπάνω µεγέθη επιλέχθηκαν έτσι, επειδή η προστασία του περιβάλλοντος δεν αποτελεί πρωταρχικό µέληµα για καµία ιδιωτική επένδυση. Στον Πίνακα 7.8 και Πίνακα 7.9 παρουσιάζονται συνοπτικά οι επιδόσεις των εναλλακτικών λύσεων ανά κριτήριο αξιολόγησης και οι συνετελεστές βαρύτητας και τα όρια αδιαφορίας, προτίµησης και veto αντίστοιχα. Πίνακας 9.8. Επίδοση των εναλλακτικών λύσεων ανά κριτήριο αξιολόγησης ΚΠΑ (χιλ. ) Σ1 Σ2 Σ3 Σ4 Σ5 Σ Ενέργεια (kwh/m 2 ) ,9 59,9 80,5 55,4 Θερµική άνεση 1,09 1,09 2,55 2,55 1,08 2,59 Ποιότητα εσωτ. αέρα Τόνοι ισοδ. CO 2 2,24 2,24 2,24 2,24 1,61 1, Πίνακας 7.9. Όρια και συντελεστές βαρύτητας κριτηρίων Κριτήριο j ΚΠA Ενέργεια Θερµική άνεση Όριο αδιαφορίας q j Όριο ισχ. προτίµησης p j Ποιότητα εσωτ. αέρα Εκπ. αερίων θερµοκηπίου 15% 15% 15% 15% 20% 30% 30% 30% 30% 60% Όριο veto v j 50% 50% % Συντ. βαρύτητας k j 0, ,5 181

182 7. ΕΦΑΡΜΟΓΗ Αποτελέσµατα από την εφαρµογή της µεθόδου Electre III Η µέθοδος της Electre III εφαρµόστηκε µε τη βοήθεια του εµπορικού πακέτου λογισµικού Electre III/IV, έκδοση 3.1b, που έχει αναπτυχθεί από το γαλλικό πανεπιστήµιο LAMSADE Paris-Dauphine. Η περιγραφή του λογισµικού δεν εντάσσεται στους στόχους της παρούσας εργασίας. Με βάση τις επιδόσεις των εναλλακτικών λύσεων ανά κριτήριο αξιολόγησης και τους συνετελεστές βαρύτητας και τα όρια αδιαφορίας, προτίµησης και απαγόρευσης που παρουσιάζονται στους σχετικούς πίνακες παραπάνω, υπολογίζεται ο πίνακας συµφωνίας, ο πίνακας αξιοπιστίας και ο πίνακας κατάταξης κατά το εν λόγω λογισµικό. Για λόγους συντοµίας παρουσιάζονται οι σχετικοί πίνακες µόνο για το πρώτο οικονοµικό σενάριο (Πίνακας 7.10, 7.11, και 7.12 αντίστοιχα.) Πίνακας Πίνακας συµφωνίας για το πρώτο οικονοµικό σενάριο Σ1 Σ2 Σ3 Σ4 Σ5 Σ6 Σ1 1 0,99 0,73 0,58 0,76 0,47 Σ ,76 0,75 0,76 0,53 Σ3 0,76 0,76 1 0,99 0,53 0,76 Σ4 0,76 0, ,53 0,76 Σ5 0,96 0,85 0,59 0,56 1 0,75 Σ6 0,76 0,76 0,89 0,82 0,76 1. Πίνακας Πίνακας αξιοπιστίας για το πρώτο οικονοµικό σενάριο Σ1 Σ2 Σ3 Σ4 Σ5 Σ6 Σ1 1 0,99 0,73 0,58 0,76 0,078 Σ ,76 0,75 0,76 0,097 Σ3 0,76 0,76 1 0,99 0,42 0,76 Σ4 0,76 0, ,42 0,76 Σ5 0,96 0,85 0,59 0,19 1 0,62 Σ6 0,76 0,76 0,89 0,82 0,76 1 Πίνακας Πίνακας κατάταξης για το πρώτο οικονοµικό σενάριο Σ1 Σ2 Σ3 Σ4 Σ5 Σ6 Σ1 I P - P - P - P - P - Σ2 P I P - P - P - P - Σ3 P P I I P - P - Σ4 P P I I P - P - Σ5 P P P P I P Σ6 P P P P P - I 182

183 7. ΕΦΑΡΜΟΓΗ Η τελική κατάταξη για το σύνολο των οικονοµικών σεναρίων παρουσιάζεται στο ιάγραµµα Παρατηρούµε ότι για το οικονοµικό σενάριο, κατά το οποίο η ετήσια αύξηση της τιµής του πετρελαίου, και, γενικότερα, των ενεργειακών πόρων, είναι πολύ µικρή, το Σ5 λαµβάνει την πρώτη θέση κατάταξης, πριµοδοτείται δηλαδή η επίτευξη ικανοποιητικών συνθηκών θερµικής άνεσης και ποιότητας εσωτερικού αέρα σε σχέση µε την επίτευξη χαµηλής κατανάλωσης ενέργειας. Αντίθετα, όταν το ετήσιο κόστος της ενέργειας αυξάνει σηµαντικά (οικονοµικό σενάριο 2 και 3), την πρώτη θέση της κατάταξης µοιράζονται το Σ5 και το Σ6. Η καλή, δηλαδή, επίδοση του Σ5, όσον αφορά στο κριτήριο 3, εξισορροπείται από τις καλές επιδόσεις του Σ6 όσον αφορά στην ΚΠΑ και στην κατανάλωση ενέργειας. Ασχέτως οικονοµικού κριτηρίου διαπιστώνουµε ότι τα Σ5 και Σ6 βρίσκονται πάντα στις δύο πρώτες θέσεις κατάταξης. ιάγραµµα Κατάταξη των εναλλακτικών προτάσεων για τα τρία οικονοµικά σενάρια µε συντελεστές βαρύτητας 0,75, 1, 1, 1 και 0,5 για τα κριτήρια 1, 2, 3, 4 και 5 αντίστοιχα Ανάλυση ευαισθησίας Με σκοπό να εξετάσουµε τη στιβαρότητα των παραπάνω αποτελεσµάτων, διεξάγουµε ανάλυση ευαισθησίας στο µοντέλο. Καταρχάς µεταβάλλουµε τους συντελεστές βαρύτητας των κριτηρίων 1 και 2. Έτσι, οι συντελεστές βαρύτητας των κριτηρίων 1, 2, 3, 4, και 5 διαµορφώνονται ως εξής: 0,75, 1,25, 1, 1 και 0,5 και 1, 1, 1, 1, 0,5 αντίστοιχα. Η τελική κατάταξη των εναλλακτικών λύσεων µετά την εφαρµογή της Electre III παρουσιάζεται στα ιαγράµµατα 7.19 και 7.20, όπου παρατηρούµε ότι η παραπάνω µεταβολή των συντελεστών βαρύτητας των κριτηρίων δεν έχει επιδράσει σηµαντικά στην τελική κατάταξη των εναλλακτικών λύσεων. Έτσι, τα Σ5 και Σ6 παραµένουν στην πρώτη δυάδα της κατάταξης, όπως και προηγουµένως. ιάγραµµα Κατάταξη των εναλλακτικών προτάσεων για τα τρία οικονοµικά σενάρια µε συντελεστές βαρύτητας 0,75, 1,25, 1, 1 και 0,5 για τα κριτήρια 1, 2, 3, 4 και 5 αντίστοιχα 183

184 7. ΕΦΑΡΜΟΓΗ ιάγραµµα Κατάταξη των εναλλακτικών προτάσεων για τα τρία οικονοµικά σενάρια µε συντελεστές βαρύτητας 1, 1, 1, 1 και 0,5 για τα κριτήρια 1, 2, 3, 4 και 5 αντίστοιχα Στη συνέχεια, µεταβάλλουµε τα όρια αδιαφορίας και ισχυρής προτίµησης των κριτηρίων 3 και 4, αυξάνουµε δηλαδή ή µειώνουµε και τα δύο κατά 50%. Ταυτόχρονα µεταβάλλουµε και τους συντελεστές βαρύτητας των κριτηρίων, όπως αναφέραµε παραπάνω. Η τελική κατάταξη των εναλλακτικών λύσεων για το σύνολο των συνδυασµών παρουσιάζεται στον Πίνακα Παρατηρούµε ότι στις δύο πρώτες θέσεις κατάταξης παραµένουν τα Σ5 και Σ6 και ακολουθούν τα Σ3 και Σ4, γεγονός που µας επιτρέπει να χαρακτηρίσουµε το µοντέλο ικανοποιητικά στιβαρό. Πίνακας Κατάταξη των εναλλακτικών λύσεων µεταβάλλοντας τους συντελεστές βαρύτητας των κριτηρίων 1 και 2 και των ορίων αδιαφορίας και ισχυρής προτίµησης των κριτηρίων 3 και 4. Οικονοµικό σενάριο 1 Οικονοµικό σενάριο 2 Οικονοµικό σενάριο 3 Κατάταξη φορά Σ5 Σ6 Σ3, Σ4 Σ2 Σ1 2 φορές Σ5 Σ6 Σ4 Σ3 Σ2 Σ1 6 φορές 1 φορά Σ5 Σ6 Σ5 Σ3, Σ4 Σ2 Σ6 Σ4 Σ3 2 φορές Σ5 Σ6 Σ4 Σ3 Σ2 Σ1 2 φορές Σ5, Σ6 Σ4 Σ2 Σ1, Σ3 4 φορές Σ6 1 φορά Σ6 3 φορές Σ6 Σ4 Σ5 Σ4 Σ5 Σ4 Σ5 Σ2 Σ2 Σ2 Σ1 Σ2 Σ1, Σ3 Σ1, Σ3 Σ1, Σ3 5 φορές Σ5, Σ6 Σ4 Σ2 Σ1, Σ3 Σ1 184

185 7. ΕΦΑΡΜΟΓΗ 7.5. Σύνοψη Η προτεινόµενη µεθοδολογία επιτρέπει την κατάταξη των σχετικών µε τα συστήµατα θέρµανσης, ψύξης και αερισµού εναλλακτικών τεχνικών λύσεων σε συνάρτηση µε ορισµένα κρίσιµα κριτήρια. Τα προσοµοιωτικά προγράµµατα της ενεργειακής συµπεριφοράς των κτιρίων και της ροής αέρα και µεταφοράς ρύπων καθώς, επίσης, και τα εµπορικά πακέτα λογισµικού πολυκριτηριακής ανάλυσης διευκολύνουν την εφαρµογή της ως άνω µεθοδολογίας, εφαρµογή, η οποία στοχεύει στο βέλτιστο σχεδιασµό των συστηµάτων θέρµανσης, ψύξης και αερισµού λαµβάνοντας υπόψη οικονοµικά, ενεργειακά και περιβαλλοντικά κριτήρια και κριτήρια ικανοποίησης των χρηστών. Η επιλογή των πέντε παραπάνω κριτηρίων δεν είναι ουδόλως δεσµευτική, ωστόσο η εισαγωγή µεγάλου αριθµού κριτηρίων (περισσοτέρων των 12) δυσκολεύει την εξαγωγή συµπερασµάτων από την εφαρµογή της πολυκριτηριακής ανάλυσης και θα πρέπει να αποφεύγεται. Στο πλαίσιο της εφαρµογής της πολυκριτηριακής µεθόδου Electre IIΙ είναι δυνατή η κατάταξη των εναλλακτικών λύσεων σχεδιασµού των συστηµάτων θέρµανσης, ψύξης και αερισµού στη βάση κριτηρίων, η βαρύτητα των οποίων αντικατοπτρίζει τις προτεραιότητες του σχεδιαστή. Η εφαρµογή της µεθοδολογίας έδειξε ότι η κατάταξη των σχεδιαστικών λύσεων δεν διαφοροποιείται σηµαντικά, όταν οι συντελεστές βαρύτητας και τα όρια αδιαφορίας, ισχυρής προτίµησης και απαγόρευσης των κριτηρίων κινούνται σε ένα ρεαλιστικό εύρος τιµών. 185

186

187 ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΟΓ ΟΟ ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Η διαχείριση της ενέργειας αποτελεί, σήµερα, ένα πρόβληµα µε πολλές πτυχές και δεν αντιµετωπίζεται παρά στο πλαίσιο µιας ευρύτερης στρατηγικής σε διεθνές επίπεδο. Το ενεργειακό πρόβληµα συνυφαίνεται άµεσα µε την τεχνολογική επανάσταση που έχει τις ρίζες της στον 17 ο αιώνα, όταν θεµελιώνεται η φυσικοµαθηµατική επιστήµη και η γνώση αρχίζει να παίρνει εργαλειακό χαρακτήρα, που σηµαίνει ότι η γνώση γίνεται εργαλείο στα χέρια του ανθρώπου για την υποταγή της φύσης. Η ενεργειακή κρίση σήµερα, µε όλες τις δυσµενείς οικολογικές επιπτώσεις, που τη συνοδεύουν, αντανακλά µία εξουσιαστική στάση του ανθρώπου απέναντι στη φύση, η οποία έχει µία ιστορία τριών αιώνων και εµφορείται από το ιδεολόγηµα της τεχνικής προόδου, που καταγράφει µόνον κέρδη και όχι απώλειες. Αλλά οι απώλειες εν προκειµένω είναι σηµαντικές, καθότι αφορούν πρωτίστως στην ποιότητα της ζωής µας, ποιότητα που καλείται σήµερα να διασφαλίσει και η επιστήµη της περιβαλλοντικής µηχανικής, σε µία εποχή όπου ένα φυσικό αγαθό, όπως είναι ο αέρας, έπαψε να είναι αυτονόητο. Η διάσταση αυτή του προβλήµατος αποτέλεσε βασικό κίνητρο για την επιλογή της θεµατικής που συνοψίζεται στον τίτλο της διατριβής αυτής. Η επιστήµη αρχίζει µε προβλήµατα και καταλήγει σε προβλήµατα. Η προσέγγιση των προβληµάτων γίνεται εκάστοτε από µία οπτική γωνία που αποτελεί το θεωρητικό και µεθοδολογικό ορίζοντα του ερευνητή. Έτσι, στο εισαγωγικό κεφάλαιο ορίσαµε τους κανόνες του παιχνιδιού ή τις προϋποθέσεις της έρευνάς µας. Εν προκειµένω η ενεργειακή διαχείριση των κτιρίων αντιµετωπίζεται στο πλαίσιο µιας θεωρητικής και µεθοδολογικής προσέγγισης που υπαγορεύεται από ένα πλήθος παραγόντων, που πρέπει να ληφθούν υπόψη κατά τον ενεργειακό σχεδιασµό και αφορούν α) στους δείκτες (µεταβλητές) της οικονοµικής, της ενεργειακής και της περιβαλλοντικής απόδοσης, β) στους περιορισµούς αναφορικά µε τον τύπο του κτιρίου, το κλίµα και το εσωκλίµα και τέλος γ) στην ποιότητα του εσωτερικού αέρα και στη θερµική άνεση. Πρόκειται, προφανώς, για ένα πρόβληµα µε πολλές πτυχές, το οποίο συναρτάται άµεσα µε τον ενεργειακό σχεδιασµό των κτιρίων, σχεδιασµό που προϋποθέτει την ακριβή αποτίµηση συµπεριφοράς τους καθώς επίσης και την ακριβή ανάλυση των οριακών συνθηκών, οι οποίες ορίζουν τις δυνατότητες εφαρµογής του και οι οποίες 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. Όλα αυτά καθιστούν σήµερα εξαιρετικά δύσκολο τον ενεργειακό σχεδιασµό. Το ζήτηµα περιπλέκεται ακόµη περισσότερο, αν σκεφτεί κανείς ότι ο ενεργειακός σχεδιασµός καλείται να λύσει το πρόβληµα της ποιότητας εσωτερικού αέρα εφαρµόζοντας µηχανικά συστήµατα κλιµατισµού, τα οποία σε ορισµένες περιπτώσεις τα µετατρέπουν σε πηγές ρύπων των εσωτερικών χώρων των κτιρίων, αποτελούν δηλαδή κατά κάποιο τρόπο τα ίδια µέρος του προβλήµατος. Η ενεργειακή προσοµοίωση των κτιρίων και η πολυκριτηριακή προσέγγιση αποτέλεσαν τα µεθοδολογικά µας εργαλεία στην αναζήτηση ενός ενεργειακού σχεδιασµού, που σταθµίζει τις εκάστοτε προτεραιότητες και διασφαλίζει την ορθολογικότητα των αποφάσεών µας. Επειδή η έρευνα δεν αρχίζει από ένα µηδενικό σηµείο, θεωρήσαµε στη συνέχεια αναγκαίο να παρουσιάσουµε τις τρέχουσες εξελίξεις σε ό,τι αφορά την αντιµετώπιση

188 8. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ του προβλήµατος της θερµικής άνεσης και της ποιότητας του εσωτερικού αέρα, ώστε να εντοπίσουµε στο πλαίσιο αυτό τις σηµερινές ανάγκες και να αναζητήσουµε νέους δρόµους που πρέπει να πάρει η έρευνα σε µία προσπάθεια σφαιρικής θεώρησης όλων των παραµέτρων σχεδιασµού και των αλληλεπιδράσεων µεταξύ του κτιρίου και των επιµέρους συστηµάτων του, θεώρηση, η οποία, προφανώς, αντιµετωπίζει αποτελεσµατικότερα όλα τα σχετικά µε την ποιότητα του εσωτερικού αέρα ζητήµατα. Η έρευνά µας προσανατολίστηκε στη συνέχεια στη διερεύνηση της επίδρασης του αερισµού στην κατανάλωση της ενέργειας, επιχειρήσαµε, µε άλλα λόγια, να συνδέσουµε τη διαµόρφωση των εσωκλιµατικών συνθηκών µε την κατανάλωση ενέργειας στα κτίρια. Η σχετική έρευνα έδειξε ότι η ορθή ρύθµιση των ποσοτήτων αέρα για τον αερισµό σύµφωνα µε τις οδηγίες και τους κανονισµούς ποιότητας εσωτερικού αέρα και η βελτίωση του αστικού µικροκλίµατος αποτελούν ουσιαστικές παρεµβάσεις που στοχεύουν στην εξοικονόµηση ενέργειας στα κτίρια, ενώ η αύξηση των απαιτήσεών µας για καλύτερη ποιότητα εσωτερικού αέρα έχει ως αποτέλεσµα αυξηµένο ενεργειακό κόστος. Η µελέτη σε ένα φυσικά αεριζόµενο κτίριο γραφείων έδειξε ότι αν η συγκέντρωση του CO 2 στο εξωτερικό περιβάλλον αυξηθεί κατά 150 ppm, τότε πρέπει να αυξηθεί κατά 25,8% η απαιτούµενη κατανάλωση ενέργειας για τον αερισµό, προκειµένου να επιτύχουµε τα ίδια επίπεδα ποιότητας εσωτερικού αέρα. Από την άλλη, η µείωση της συγκέντρωσης του CO 2 στο εσωτερικό περιβάλλον κατά 20%, οδηγει σε αύξηση της κατανάλωσης ενέργειας για τον αερισµό κατά 38,2% ή ακόµη και κατά 59,2% ανάλογα µε τα επίπεδα συγκέντρωσης CO 2 στο εξωτερικό περιβάλλον. Σε µία σφαιρική προσέγγιση της ενεργειακής διαχείρισης των κτιρίων εντάσσεται σήµερα και ο σχεδιασµός µηχανικών συστηµάτων θέρµανσης, ψύξης και αερισµού, ο οποίος πρέπει να υπαγορεύεται από περιβαλλοντικούς, ενεργειακούς και οικονοµικούς όρους. Στις περιβαλλοντικές επιπτώσεις δεν συµπεριλαµβάνονται µόνον εκείνες που οφείλονται στην κατανάλωση ενέργειας λόγω της χρήσης των ως άνω συστηµάτων, αλλά και οι επιπτώσεις που οφείλονται στην κατασκευή. Εποµένως, η λήψη αποφάσεων που σχετίζονται µε τα συστήµατα θέρµανσης, ψύξης και αερισµού είναι ένα σύνθετο εγχείρηµα, ιδιαίτερα όταν το ζητούµενο είναι η βέλτιστη επιλογή, λαµβανοµένων υπόψη όχι µόνο οικονοµικών στοιχείων αλλά και του εξωτερικού κόστους. Παρόλα αυτά υπάρχουν, σήµερα, τρόποι προσέγγισης του προβλήµατος που παρέχουν στο σχεδιαστή του κτιρίου όλα τα αναγκαία δεδοµένα για να στηρίξει την απόφασή του. Οι προτεραιότητες από τις οποίες εξαρτάται η απόφαση αυτή εξακολουθούν, ωστόσο, να είναι το ζητούµενο. Αφού προετοιµάσαµε στα πρώτα τέσσερα κεφάλαια τη θεωρητική µας σκευή, ορίσαµε τα µεθοδολογικά µας εργαλεία και καταγράψαµε τη στάθµη της επιστηµονικής έρευνας, προχωρήσαµε στη συνέχεια στο εµπειρικό στάδιο της έρευνάς µας. Εξετάσαµε, συγκεκριµένα, ένα σηµαντικό αριθµό παραγόντων που επιδρά στη θερµική άνεση και στην ποιότητα του αέρα στο εσωτερικό των κτιρίων παίρνοντας ως περίπτωση-παράδειγµα (case study) ένα φυσικά αεριζόµενο κτίριο γραφείων. Η σχετική έρευνα που έγινε στη βάση ερωτηµατολογίου και πειραµατικών µετρήσεων έδειξε ότι τα σηµερινά πρότυπα θερµικής άνεσης, ποιότητας εσωτερικού αέρα και ενεργειακής απόδοσης πρέπει να κινούνται στη λογική που υπαγορεύεται από την εξισορροπηµένη διασύνδεση όλων των παραµέτρων που διαµορφώνουν το εσωτερικό περιβάλλον. H ανάλυση των ερωτηµατολογίων δείχνει µία γενική δυσαρέσκεια των χρηστών του κτιρίου σε σχέση µε όλες τις παραµέτρους στις οποίες κλήθηκαν να εκτιµήσουν. 188

189 8. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Όσον αφορά στη θερµική άνεση, το 56,72% και 38,71% των χρηστών παραπονέθηκαν ότι βιώνουν µερικές φορές ή συχνότερα συνθήκες ζέστης και κρύου αντίστοιχα. Το ποσοστό των παραπόνων σχετικά µε την υγρασία του εσωτερικού αέρα είναι επίσης σηµαντικό, δεδοµένου ότι οι περισσότεροι χρήστες του κτιρίου παραπονέθηκαν ότι ο αέρας είναι ξηρός. Ο αερισµός, εξάλλου, φαίνεται ότι είναι ανεπαρκής, αφού τα παράπονα για έλλειψη φρέσκου αέρα δεν είναι ευκαταφρόνητα. Ενδιαφέρον παρουσιάζουν και τα παράπονα που συνδέονται µε προβλήµατα θορύβου, ιδιαίτερα στους πρώτους ορόφους, καθώς το κτίριο βρίσκεται πάνω σε κεντρικό δρόµο µε αυξηµένη κυκλοφορία οχηµάτων. Αν και η ακουστική άνεση δεν αποτελεί αντικείµενο της παρούσας έρευνας, το πρόβληµα του θορύβου πρέπει να ληφθεί υπόψη, διότι αποτελεί έναν από τους σηµαντικότερους παράγοντες που αποθαρρύνουν τους ανθρώπους να αερίζουν τους χώρους. Τα αποτελέσµατα των ερωτηµατολογίων, που αφορούν στην αίσθηση των συνθηκών του εσωτερικού περιβάλλοντος, βρίσκονται σε συµφωνία µε αυτά που αφορούν στα ζητήµατα ελέγχου. Έτσι, το 56,12% και το 35,71% των χρηστών του κτιρίου αναφέρουν ότι έχουν µόνο µερικό ή και πιο περιορισµένο έλεγχο της θερµοκρασίας του αέρα και του αερισµού αντίστοιχα. Η πειραµατική έρευνα αφορά στην καταγραφή, µέτρηση και αξιολόγηση των εσωκλιµατικών συνθηκών στο υπό µελέτη κτίριο γραφείων. Η ανάλυση των αποτελεσµάτων έχει ως γνώµονα την κατασκευή του κτιρίου, τον προσανατολισµό των χώρων καθώς επίσης και τον ανθρώπινο παράγοντα, που πρέπει να αποτελεί πάντοτε κεντρικό σηµείο αναφοράς. Η σχετική έρευνα έδειξε ότι υπάρχουν χρονικά διαστήµατα κατά τα οποία οι συνθήκες θερµικής άνεσης δεν ικανοποιούνται, µε αποτέλεσµα να προκαλείται θερµική δυσφορία. Πράγµατι, αρκετά συχνά καταγράφηκαν ανεπιθύµητα υψηλές θερµοκρασίες και ιδιαίτερα χαµηλές τιµές σχετικής υγρασίας. Το ως άνω πόρισµα ισχύει ανεξάρτητα από τον όροφο του κτιρίου στο οποίο αναφερόµαστε και από τον προσανατολισµό των χώρων, αν και τα επίπεδα θερµοκρασίας είναι ελαφρώς υψηλότερα στους χώρους µε νοτιοδυτικό προσανατολισµό. Οι µη ικανοποιητικές θερµικές συνθήκες οφείλονται στο συνδυασµό της κατασκευής και του συστήµατος θέρµανσης, δηλαδή στη βαριά κατασκευή µε την ικανοποιητική θερµοµόνωση και στην έλλειψη θερµοστατικού ελέγχου αντίστοιχα. Η ικανοποιητική θερµοµόνωση επιβεβαιώνεται από το γεγονός ότι, ακόµα και όταν το θερµαντικό σώµα δεν λειτουργεί, απαιτούνται σχεδόν δύο ηµέρες, ώστε η θερµοκρασία να µειωθεί κατά 5 K. Έτσι, καθίσταται συχνά άσκοπη η λειτουργία του συστήµατος θέρµανσης, αλλά λόγω µη θερµοστατικού ελέγχου του οδηγούµαστε σε υψηλές θερµοκρασίες. Μετρήσεις σε κτίρια µε ελαφριά κατασκευή και µη ικανοποιητική θερµοµόνωση έδειξαν, αντίθετα, ότι συχνά τα επίπεδα της θερµοκρασίας είναι συχνά πολύ χαµηλά. Αναφορικά µε την επίδραση της συµπεριφοράς των χρηστών στις θερµικές συνθήκες, τα αποτελέσµατα δείχνουν ότι ο τρόπος αερισµού των χώρων παίζει αµελητέο ρόλο στη ρύθµιση της θερµοκρασίας τους. Παρολά αυτά, αν και ο φυσικός αερισµός δεν µπορεί να εξισορροπήσει ένα µη ελεγχόµενο σύστηµα θέρµανσης, µπορεί ωστόσο να διαδραµατίσει ενεργό ρόλο όσον αφορά στην ποιότητα εσωτερικού αέρα, καθώς µειώνει σηµαντικά τα επίπεδα συγκέντρωσης του διοξειδίου του άνθρακα. Όµως, παρά τη σηµασία του φυσικού αερισµού, οι µετρήσεις έδειξαν ότι υπάρχουν και χρονικά διαστήµατα που η συγκέντρωση διοξειδίου του άνθρακα βρίσκεται σε υψηλότερα επίπεδα από αυτά που προτείνουν οι οδηγίες και οι κανονισµοί ποιότητας εσωτερικού αέρα, γεγονός που σηµαίνει µάλλον ότι κατά διαστήµατα η ποιότητα εσωτερικού αέρα είναι κακή. 189

190 8. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Υπό αυτήν την έννοια ο συνδυασµός υψηλών απαιτήσεων ποιότητας εσωτερικού περιβάλλοντος και εφαρµογής των συµβατικών τεχνικών του ενεργειακού σχεδιασµού, που εκ των πραγµάτων είναι εξαιρετικά περιορισµένες σε ένα πυκνοδοµηµένο αστικό περιβάλλον, είναι συχνά αδύνατος. Αντίθετα, η προσφυγή σε σύγχρονα, υψηλής ενεργειακής απόδοσης, µηχανικά συστήµατα θέρµανσης, ψύξης και αερισµού για τη διασφάλιση ικανοποιητικής ποιότητας του εσωτερικού περιβάλλοντος προβάλλει ως πιο ρεαλιστική και µε περισσότερα περιθώρια επιτυχίας επιλογή. Με δεδοµένο ότι ο σχεδιασµός των συστηµάτων θέρµανσης, ψύξης και αερισµού αποτελεί, όπως προέκυψε από την έρευνά µας, ένα πολυκριτηριακό πρόβληµα προχωρήσαµε στη συνέχεια στη διατύπωση ενός µοντέλου, το οποίο βασίζεται α) στον υπολογισµό των επιδόσεων κάθε εναλλακτικής τεχνικής λύσης υπολογισµό που επιτυγχάνουµε µε τη βοήθεια του προγράµµατος προσοµοίωσης της ενεργειακής συµπεριφοράς των κτιρίων και του προγράµµατος προσοµοίωσης της ροής του αέρα και της διάχυσης των ρύπων-, β) υπαγορεύεται από οικονοµικά, ενεργειακά και περιβαλλοντικά κριτήρια καθώς επίσης και από κριτήρια ικανοποίησης των χρηστών και, τέλος, γ) αξιοποιεί την πολυκριτηριακή µέθοδο Electre IIΙ. Το προτεινόµενο µοντέλο επιτρέπει την αξιολογική κατάταξη των εναλλακτικών λύσεων σχεδιασµού των συστηµάτων θέρµανσης, ψύξης και αερισµού στη βάση κριτηρίων, των οποίων η βαρύτητα αντανακλά τις προτεραιότητες του σχεδιαστή. Όπως προέκυψε από την εφαρµογή του µοντέλου, η κατάταξη των σχεδιαστικών λύσεων δεν διαφοροποιείται αισθητά στην περίπτωση που οι συντελεστές βαρύτητας και τα όρια αδιαφορίας, ισχυρής προτίµησης και απαγόρευσης των κριτηρίων κινούνται σε ένα ρεαλιστικό εύρος τιµών. Το προτεινόµενο µοντέλο µπορεί να εφαρµοστεί όχι µόνο για την αξιολόγηση των συστηµάτων θέρµανσης, ψύξης και αερισµού, αλλά και άλλων κατασκευαστικών ή αρχιτεκτονικών τεχνικών λύσεων σε νέα ή σε υφιστάµενα κτίρια. 190

191 ΑΝΑΦΟΡΕΣ ΑΕΟ, (2008), Annual Energy Outlook 2008 With Projections to 2030, Report: DOE/EIA June 2008, Energy Information Administration Office of Integrated Analysis and Forecasting, U.S. Department of Energy, Washington, DC 20585, Alanne K., Salo A., Saari A. and Gustafsson S., (2007), Multi-criteria evaluation of residential energy supply systems, Energy and Buildings, 39, 12, Altener, (2001), Sustainable energy project for the economic development of remote and isolated island communities, Final Report, Aristotle University of Thessaloniki. ASHRAE, (1981), ASHRAE Standard , Ventilation for Acceptable Indoor Air Quality. American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers, Inc., Atlanta, GA. ASHRAE, (1992), ANSI/ASHRAE Standard , Thermal environmental conditions for human occupancy, American Society of Heating, Refrigerating, and Air-Conditioning Engineers, Inc., Atlanta. ASHRAE, (2001), ASHRAE Standard , Ventilation for Acceptable Indoor Air Quality. American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers, Inc., Atlanta, GA. ASHRAE, (2004α), ASHRAE Standard 62, (2004), Addendum 62n, American Society of Heating, Refrigerating and Air- Conditioning Engineers, Inc., Atlanta, GA. ASHRAE, (2004β), ASHRAE Standard , Thermal environmental conditions for human occupancy, American Society of Heating, Refrigerating, and Air-Conditioning Engineers, Inc., Atlanta. Assimakopoulos V.D., ApSimon H.M. and Moussiopoulos N., (2003), A numerical study of atmospheric pollutant dispersion in different two-dimensional street canyon configurations, Atmospheric Environment, 37, Αυγελής A. και Παπαδόπουλος Α.Μ., (2007), Επιβάρυνση της ποιότητας του εσωτερικού περιβάλλοντος από τη χρησιµοποίηση των συστηµάτων θέρµανσης, κλιµατισµού και αερισµού, Επιµ. Σανταµούρης Μ και Παπαγλάστρα Μ., Ρύπανση και ποιότητα εσωτερικού περιβάλλοντος στα κτίρια, TeΚ ΟΤΙΚΗ, ISBN: Augenbroe G., (2001), Building simulation trends going into the new millennium, Proccedings of the Seventh International IBPSA Conference, 15-28, Rio de Janeiro, Brazil. Awbi H.B., (1998), Chapter 7 Ventilation, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2, Awbi H., (2003), Ventilation of buildings, Spon Press, London. Baek S., Kim Y., Perry R., (1997), Indoor air quality in homes, offices and restaurants in Korean urban areas-indoor/outdoor relationships, Atmospheric Environment 31, Bai Z., Dong Y., Wang Z. and T. Zhu, (2006), Emission of ammonia from indoor concrete wall and assessment of human exposure, Environment International, 32, Baik J., Kim J. (2002), On the escape of pollutants from urban street canyons, Atmospheric Environment, 36, Bakó-Biró Z., Wargocki P., Weschler C. J., Fanger P. O., (2004) Effects of pollution from personal computers on perceived air quality, SBS symptoms and productivity in offices, Indoor Air, 14,

192 Balaras C.A., Droutsa K., Dascalaki E. and Kontoyiannidis S., (2005), Heating energy consumption and resulting environmental impact of European apartment buildings, Energy and Buildings, 37, Balaras C.A., Gaglia A.G., Georgopoulou E., Mirasgedis S., Sarafidis Y.,. Lalas D.P., (2007), European residential buildings and empirical assessment of the Hellenic building stock, energy consumption, emissions and potential energy savings, Building and Environment, 42, Berkowicz R., Ketzel M., Vachon G., Louka P., Rosant J.-M., Mestayer P.G. and Sini J.F., (2002), Examination of traffic pollution distribution in a street canyon using the Nantes 99 experimental data and comparisonwith model results, Water, Air, and Soil Pollution: Focus 2, Blondeau P., Sperandio M.and Allard F., (2002), Multicriteria analysis of ventilation in summer period, Building and Environment, 37, Boddy J.W.D., Smalley R.J., Goodman P.S., Tate J.E., Bell M.C. and Tomlin A.S., (2005), The spatial variability in concentrations of a traffic-related pollutant in two street canyons in York, UK Part II: The influence of traffic characteristics, Atmospheric Environment, 39, Bornehag C.G., Sundell J., Hägerhed-Engman L. and Sigsgaard T., (2005), Association between ventilation rates in 390 Swedish homes and allergic symptoms in children, Indoor Air, 15, 4, Britter R., (2003), Chapter 2: Urban Air Pollution Phenomenology, in Air quality in cities, SATURN Studying Atmospheric Pollution in Urban Areas, Ed. Moussiopoulos N., Springer. Burer M., Tanaka K., Favrat D. and Yamada K., (2003), Multi-criteria optimization of a district cogeneration plant integrating a solid oxide fuel cell gas turbine combined cycle, heat pumps and chillers, Energy, 28, 6, Carslaw D.C. and Beevers S.D., (2004), Investigating the potential importance of primary NO 2 emissions in a street canyon, Atmospheric Environment, 38, Caton F., Britter R.E. and Dalziel S. (2003), Dispersion mechanisms in a street canyon, Atmospheric Environment, 37, CEN CR 1752, (1998), Ventilation for buildings-design criteria for the indoor environment, European Committee for Standardisation, CEN Brussels. Chan A.T., So E.S.P. and Samad S.C., (2001), Strategic guidelines for street canyon geometry to achieve sustainable street air quality, Atmospheric Environment, 35, Chan A.T., 2002, Indoor-outdoor relationships of particulate matter and nitrogen oxides under different outdoor meteorological conditions, Atmospheric Environment, 36, Changa C., Meroney R.N. (2003) Concentration and flow distributions in urban street canyons: wind tunnel and computational data, Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, 91, Citherlet S., Clarke J.A. and Hand J., (2001), Integration in building physics simulation, Energy and Buildings, 33, Clarke J.A, (1997), Building Performance Simulation Using the ESP-r System, Proceedings Building Simulation 97, Prague. Comaklı K. and Yüksel B., (2004), Environmental impact of thermal insulation in buildings, Applied Thermal Engineering, 24, Crowther J.M. and Galeil A. and Hassan A.A., (2002), Three-dimensional numerical simulation of air pollutant dispersion in street canyons, Water, Air, and Soil Pollution: Focus, 2,

193 Daisey J. M., Angell W. J. and Apte M. G., (2003), Indoor air quality, ventilation and health symptoms in schools: an analysis of existing information, Indoor Air, 13, Danish Society of Indoor Climate, (2000), Introduction to the Principles behind the Indoor Climate Labelling. Demster S.J. and Chen S., (1996), Variable air volume systems for environmental quality, McGraw-Hill. de Dear R., Brager G. and Cooper D., (1997), Developing an adaptive model of thermal comfort and preference, ASHRAE Technical Data Bulletin, 14, de Dear R. and Brager G., (1998), Developing and adaptive model of thermal comfort and preference, ASHRAE Transactions, 104, 1, de Dear R.J. and Brager G.S., (2002), Thermal comfort in naturally ventilated buildings: revisions to ASHRAE Standard 55, Energy and Buildings, 34, Donnelly J., Flynn J. and Monaghan P.F., (1994), Monaghan Integration of energy simulation & ventilation design tools via an object oriented data model, Renewable Energy, 5, 5-8, ECA, (2003), Urban air, Indoor environment and Human exposure, Environment and Quality of Life, Ventilation, Good Indoor Air Quality and Rational Use of Energy, European Collaborative Action,, Report No 23 European Commission, Joint Research Centre Institute for Health & Consumer Protection Physical & Chemical Exposure Unit, Luxembourg, Office for Official Publications of the European Communities. ECA, (2004), European Collaborative Action on Urban Air, Indoor Environment & Human Exposure (formerly Indoor Air Quality & it s Impact on Man), ECOFYS, (2002), The Contribution of Mineral Wool and other Thermal Insulation Materials to Energy Saving and Climate Protection in Europe, Report established by ECOFYS for EURIMA - European Insulation Manufacturers Association, prepared by Petersdorff C., Boermans T., Harnisch J., Joosen S. and Wouters F. EEA, (2006), Exceedance of air quality limit values in urban areas (CSI 004) - Assessment published Nov 2006, EEC, (2002), The Sixth Community Environment Action Programme, L 242/1 Official Journal of the European Communities EN, The European Parliament and the Council of the European Union. Ellis M.W. and Mathews E.H., (2002), Needs and trends in building and HVAC system design tools, Building and the environment, 37, EN15251, (2006), Indoor environmental input parameters for design and assessment of energy performance of buildings addressing indoor air quality, thermal environment, lighting and acoustics. Document for formal vote, European Committee for Standardisation. Brussels. ΕΟΠ, (2004), Σήµατα ΕΟΠ 2004, Ενηµέρωση του Ευρωπαϊκού Οργανισµού Περιβάλλοντος σχετικά µε επιλεγµένα θέµατα, Ευρωπαϊκός Οργανισµός Περιβάλλοντος, Λουξεµβούργο, Υπηρεσία Επίσηµων Εκδόσεων των Ευρωπαϊκών Κοινοτήτων EPA, (1990), Reducing Risk: Setting Priorities and Strategies for Environmental Protection, U.S. Environmental Protection Agency, Washington, DC. EPA, (1991α),, Office of Air and Radiation. Indoor Air Facts No. 4: Sick Building Syndrome, revised, U.S. Environmental Protection Agency, Washington, DC. 193

194 EPA, (1991β), Building Air Quality: A Guide for Building Owners and Facility Managers. US Environmental Protection Agency, National Institute for Occupational Safety and Health, Washington, DC. EPA, (2000), Indoor Air Quality and Student Performance, United States Envrionmental Protection Agency, Indoor Environments Division, Office of Radiation and Indoor Air, EPA 402-F EPA, (2007), Annual European Community greenhouse gas inventory and inventory report 2007, European Environment Agency, Technical report No 7/2007, Submission to the UNFCCC Secretariat. EU, (2002), On the energy performance of buildings. Directive 2002/91/EC of the European Parliament and of the Council, Official Journal of the European Communities, Brussels. European Commission, (2004), European energy and transport - scenarios on key drivers, Directorate-General for Energy and Transport European Communities, (2007), Panorama of Energy: Energy statistics to support EU policies and solutions, European Communities, Eurostat, Luxembourg Office for Official Publications of the European Communities. Fang, L., Clausen, G. and Fanger, P.O., (1998α), Impact of temperature and humidity on the perception of indoor air quality, Indoor Air, 8, 2, Fang, L., Clausen, G. and Fanger, P. O., (1998β), Impact of temperature and humidity on perception of indoor air quality during immediate and longer whole-body exposures, Indoor Air, 8, 4, Fang L., Clausen G. and Fanger P.O., (1999), Impact of temperature and humidity on chemical and sensory emissions from building materials, Indoor Air, 9, Fanger P.O., (1982), Thermal comfort: analysis and applications in environmental engineering, Krieger Pub. Co. Fanger P.O., Toftum J. and Jorgensen A.S., (1998α), Upper limits of indoor air humidity to avoid uncomfortably humid skin, Energy and Buildings, 28, 1, Fanger P.O., Toftum J. and Jorgensen A.S., (1998β), Upper limits of indoor air humidity for preventing warm respiratory discomfort, Energy and Buildings, 28, 1, Fanger P.O. and Toftum J., (2002), Extension of the PMV model to non-air-conditioned building in warm climates, Energy and Buildings, 34, Fanger P.O., (2006), What is IAQ, Indoor Air, 16, FiSIAQ, (1995), Classification of indoor climate, construction and finishing materials, Finnish Society of Indoor Air Quality and Climate, Helsinki. Funasaka K., Miyazaki T., Tsuruho K., Tamura K., Mizuno T., Kuroda K., (2000), Relationship between indoor and outdoor carbonaceous particulates in roadside households, Environmental Pollution 110, Genikhovich E.L., Ziva A.D., Iakovleva E.A., Palmgren F., and Berkowicz R., (2005), Joint analysis of air pollution in street canyons in St. Petersburg and Copenhagen, Atmospheric Environment, 39, Georgopoulou E., Lalas D. and Papagiannakis L., (1997), A multicriteria decision aid approach for energy planning problems: the case of renewable energy option, Theory and Methodology, European Journal of Operational Research, 103, 9, GEV-Specifications and Classification Criteria, (1999), Criteria for Control of Emissions from Installation Products and license for the use of EMICODE, GEV, Association for the Control of Emissions in Products for Flooring Installation. 194

195 Gidhagena L., Johansson C., Langnera J. and Olivares G., (2004), Simulation of NOx and ultrafine particles in a street canyon in Stockholm, Sweden, Atmospheric Environment, 38, Godish T., (1989), Indoor air pollution control. Godish T., (2000), Indoor Environmental Quality, Lewis Publishers, USA. Godish T. and Spengler J.D., (1996), Relationships between ventilation and indoor air quality: a review, Indoor Air, 6, Gustafsson H., (1992), Building materials identified as major sources for indoor air pollution: a critical review of case studies, Stockholm: Swedish Council for Building Research. Haghighat F. and de Bellis L., (1998), Material emission rates: literature review and the impact of indoor air temperature and relative humidity, Building and Environment, 33, 5, Haghighat F., Lee C-S. and Ghaly W.S., (2002), Measurement of diffusion coefficients of VOCs for building materials: review and development of a calculation procedure, Indoor Air, 12, Harriman L, Plager D. and Kosar D., (1997), Dehumidification and Cooling Loads from Ventilation Air, ASHRAE Journal,39, 11, Harris D.J., (1999), A quantitative approach to the assessment of the environmental impact of building materials, Building and Environment, 34, 6, Hassan A.A. and Crowther J.M., (1998), Modelling of fluid flow and pollutant dispersion in as street canyon, Environmental Monitoring and Assessment, 52, Hassid S., Sanatamouris M., Papanikolaou N., Linardi A., Klitsikas N., Georgakis C., Assimakopoulos D.N., The effect of the Athens heat island on air conditioning load, Energy and Buildings 32 (2000), Havenith G., Holmer I. and Parsons K., (2002), Personal factors in thermal comfort assessment: clothing properties and metabolic heat production, Energy and Buildings, 34, 6, Heikkila K., (2004), Environmental impact assessment using a weighting method for alternative air-conditioning systems, Building and Environment, 39, 10, Heikkilä K., (2008), Environmental evaluation of an air-conditioning system supplied by cooling energy from a bore-hole based heat pump system Building and Environment, 43, Hensen J., (1996), Application of modeling and simulation to HVAC systems, Proceedings 30 th International Conference MOSIS '96, Ostrava, Czech Republic. Hodgson A.T., Beal D. and MclIlvaine J.E.R., (2002), Sources of formaldehyde, other aldehydes and terpenes in a new manufactured house, Indoor Air, 12, Höppe P., (1988), Comfort Requirements in Indoor Climate, Energy and Buildings, 11, 1-3, Höppe P. and Martinac I., (1998), Indoor Climate and Air Quality, International Journal of Biometeorology, Issue 42, 1-7. Humphreys M.A. and Nicol J.F., (2000), Outdoor temperature and indoor thermal comfort: raising the precision of the relationship for the 1998 ASHRAE database of field studies ASHRAE Transactions 206,2, Humphreys A.M. and Nicol J.F., (2002), The validation of ISO-PMV for predicting comfort votes in every-day thermal environments, Energy and Buildings, 34,

196 Idso, C.D., Idso, S.B. and Balling Jr.R.C., (2001), An intensive two-week study of an urban CO 2 dome in Phoenix, Arizona, USA, Atmospheric Environment, 35, Idso, C.D., Idso, S.B. and Balling Jr.R.C., (2002), Seasonal and diurnal variations of nearsurface atmospheric CO 2 concentration within a residential sector of the urban CO 2 dome of Phoenix, Arizona, USA, Atmospheric Environment, 36, Ihle C., (1996), Klimatechnik, Werner-Verlag, Duesseldorf, (in German). ISO 7730, (1994), Moderate thermal environments - Determination of the PMV and PPD indices and specification of the conditions for thermal comfort, International Standardization Organization, Geneva. ISO 7730, (2005), Ergonomics of the thermal environment - Analytical determination and interpretation of thermal comfort using calculation of the PMV and PPD indices and local thermal comfort criteria, International Standards Organisation. Geneva. ISO 8996, (1990), ISO 8996: Ergonomics - Determination of metabolic heat production, International Standards Organization, Geneve, Switzerland. ISO 9920, (2007), ISO 9920: Ergonomics of the thermal environment -- Estimation of thermal insulation and water vapour resistance of a clothing ensemble, International Standards Organization, Geneve, Switzerland. Jaakkola J.J.K., fie L., Nafstad P., Botten G., Samuelsen S.O., Magnus P., (1999α), Interior Surface Materials in the Home and the Development of Bronchial Obstruction in Young Children in Oslo, Norway, American Journal of Public Health, 89, 2, Jaakkola M.S. and Jaakkola J.J.K., (1999β), Office Equipment and Supplies: A Modern Occupational Health Concern?, American Journal of Epidemiology, 150, 11, Jaakkola J.J.K., Verkasalo P.K and Jaakkola N., (2000), Plastic wall materials in the home and respiratory health in young children, American Journal of Public Health, 90, 5, Jaakkola J.J.K., Parise H., Kislitsin V., Lebedeva N.I. and Spengler J.D., (2004), Asthma, Wheezing, and Allergies in Russian Schoolchildren in Relation to New Surface Materials in the Home, American Journal of Public Health, 94, 4, Jaakkola J.J.K., Ieromnimon A. and Jaakkola M.S., (2006), Interior Surface Materials and Asthma in Adults: A Population-based Incident Case-Control Study, American Journal of Epidemiology, 164, 8, Jaakkola M.S. and Jaakkola J.J.K., (2007), Office Work Exposures and Adult-Onset Asthma, Environmental Health Perspectives 115, 7, Jaboyedoff, P., Roulet, C. A., Dorer, V., Weber, A. and Pfeiffer, A., (2004), Energy in air handling units-results of the AIRLESS European Project, Energy and Buildings, 36, Janssen E.J., (1999), The history of ventilation and temperature control, ASHRAE Journal, 41, (9), Jicha M., Pospisil J. and Katolicky J., (2000), Dispersion of pollutants in street canyon under traffic induced flow and turbulence, Environmental Monitoring and Assessment, 65, Johnsen C.R., Heinig J.H., Schmidt K., Albrechtsen, Nielsen P.A., Wolkoff P., Nielsen G.D., Hansen L.E. and Franck C., (1991), A Study of Human Reactions to Emissions From Building Materials in Climate Chambers. Part I: Clinical Data, Performance and Comfort, Indoor Air, 4, Kagi N., Fujii S., Horiba Y., Namiki N., Ohtani Y., Emi H., Tamura H., Kim Y.S., (2007), Indoor air quality for chemical and ultrafine particle contaminants from printers, Building and Environment, 42,

197 Καραγιαννίδης Α., Μοντελοποίηση ολοκληρωµένης διαχείρισης απορριµµάτων, ιδακτορική διατριβή, Α.Π.Θ., Kastner-Kleina P., Fedorovich E., Rotacha M.W., (2001), A wind tunnel study of organised and turbulent air motions in urban street canyons, Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, 89, Kaynakli O. and Kilic M., (2005), Investigation of indoor thermal comfort under transient conditions, Building and Environment, 40, Knoll B. and Heijmans N., (2002), Technical report: Impact of the uncertainties on wind pressures on the prediction of thermal comfort performances, Annex 2: CP-values predicted by TNO: PROBE and Annex 3: CP-values predicted by TNO: IVEG, Annex 35 HybVent, Hybrid Ventilation in New and Retrofitted Office Buildings, Energy conservation in buildings and community systems, International Energy Agency Kokogiannakis G., (2002), Assessment of Integrated Simulation in Energy Performance Directive, A thesis submitted for the degree of Master of Science Energy Systems and the Environment, Mechanical Engineering Department, University of Strathclyde in Glasgow, September Koponen I.K., Asmi A., Keronen P., Puhto K., Kulmala M., 2001, Indoor air measurement campaign in Helsinki, Finland 1999 the effect of outdoor air pollution on indoor air, Atmospheric Environment 35, Kourtidis K.A., Ziomas I., Zerefos C., Kosmidis E., Symeonidis P., Christophilopoulos E., Karathanassis S. and Mploutsos A., (2002), Benzene, toluene, ozone, NO 2 and SO 2 measurements in an urban street canyon in Thessaloniki, Greece, Atmospheric Environment, 36, Kovar-Panskus A., Louka P., Sini J.F., Savory E.., Czech M., Abdelqari A., Mestayer P.G. and TOY N. (2002), Influence of geometry on the mean flow within urban street canyons a comparison of wind tunnel experiments and numerical simulations, Water, Air, and Soil Pollution: Focus, 2, Lee H.S., Kang B., Cheong J. and Lee S., (1997), Relationships between indoor and outdoor air quality during the summer season in Korea, Atmospheric Environment, 31, Lee S.C. and Chang M., (2000), Indoor and outdoor air quality investigation at schools in Hong Kong, Chemosphere, 41, Liddament M., (1996), A Guide to Energy Efficient Ventilation, AIVC, Air Infiltration Ventilation Centre. Li H., Burer M., Song Z., Favrat D. and Marechal F., (2004), Green heating system: characteristics and illustration with multi-criteria optimization of an integrated energy system, Energy, 29, 2, Longley I.D., Gallagher M.W., Dorsey J.R. and Flynn M., (2004), A case-study of fine particle concentrations and fluxes measured in a busy street canyon in Manchester, UK, Atmospheric Environment, 38, Mage D., Ozolins G., Peterson P., Webster A., Orthofer R., Vandeweerds V. and Gwynnet M, (1996), Urban air pollution in megacities of the world, Atmospheric Environment,30, 5, Mathews E.H. and Botha C.P., (2003), Improved thermal building management with the aid of integrated dynamic HVAC simulation, Building and Environment, 38, 12, McCartney K.J. and Nicol J.F., (2002), Developing an adaptive control algorithm for Europe, Energy and Buildings, 34,

198 McElroy L.B., Hand J.W. and Strachan P.A., (1997), Experience from a design advice service using simulation, Proceedings of the Fifth International IBPSA Conference, Prague, Czech Republic, 1, Moussiopoulos N., (2003), Air quality in cities, Springler Nazaroff W.W,, and Weschlerb C.J., (2004), Cleaning products and air fresheners: exposure to primary and secondary air pollutants, Atmospheric Environment, 38, Neofytou P., Venetsanos A.G., Rafailidis S. and Bartzis J.G., (2006), Numerical investigation of the pollution dispersion in an urban street canyon Environmental Modelling & Software, 21, Newsham G.R., (1997), Clothing as a thermal comfort moderator and the effect on energy consumption, Institute for Research for Construction, Canada, Ontario, Nicol J.F. and Humphreys M.A. (2002) Adaptive thermal comfort and sustainable thermal standards for buildings, Energy and Buildings, 34, 6, Olesen B.W. and Brager G.S, (2004), A Beter Way to Predict Comfort, ASHRAE Journal, August 2004, Olesen B.W., (2007), The philosophy behind EN15251: Indoor environmental criteria for design and calculation of energy performance of buildings, Energy and Buildings, 39, 7, Orme M., (2001), Estimates of the energy impact of ventilation and associated financial expenditures, Energy and Buildings, 33, Papadopoulos A. and Aravantinos D., (1997), Sanierung von öffentlichen Bürogebäuden: Ein bauphysikalisches Problem, mit energiewirtschaftlicher Lösung, BAUPHYSIK 6, Heft 5, Papadopoulos A. and Kalognomou E.A., (2001), The influence of the heat island effect in urban areas: airborne measurements to determine the radiation intensity. In: Proceedings of the 5th World Conference on experimental heat transfer, fluid mechanics and thermodynamics, Edizionizi ETS, Eds. Celata GP, Di Marco P, Goules A, Mariani A, 3, , Thessaloniki. Papadopoulos A.M., Theodosiou T. and Karatzas K., (2002), Feasibility of energy saving renovation measures in urban buildings: The impact of energy prices and the acceptable pay back time criterion, Energy and Buildings, 34, Παπαδόπουλος A.Μ., (2006), Βέλτιστος Ενεργειακός Σχεδιασµός Κτιρίων Γραφείων. Papakostas K.T. and Papadopoulos A.M., (2004), Energy requirements for the treatment of fresh air in HVAC Systems: A Case Study for Athens and Thessaloniki, Greece, International Journal of Ventilation, 3, Park S., Kim S., Lee H.,(2004) Dispersion characteristics of vehicle emission in an urban street canyon, Science of the Total Environment, 323, Parsons K.C., (2001), Introduction to thermal comfort standards, Loughborough. University, UK, Parsons B.. and Salter L. F. (2003), Air quality effects of traffic in a canyon-like street (Falmouth, U.K.), Environmental Monitoring and Assessment, 82, Pohekar S.D. and Ramachandran M., (2004), Application of multi-criteria decision making tosustainable energy planning - A review, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 8, Prek M., (2004), Environmental impact and life cycle assessment of heating and air conditioning systems: a simplified case study, Energy and Buildings, 36, 10,

199 Rey E. (2004), Office building retrofitting strategies: multicriteria approach of an architectural and technical issue, Energy and Buildings, 36, Roulet C.A., Flourentzou F., Labben H.H., Santamouris M., Koronaki I., Dascalaki E. and Richalet V., (2002), ORME: A multicriteria rating methodology for buildings Building and Environment, 37, Rousseau P. G. and Mathews E. H., (1993), Needs and trends in integrated building and HVAC thermal design tools, Building and Environment, 28, 4, Sagrado A.P.G., van Beeck J., Rambaud P. and Olivari D., (2002), Numerical and experimental modelling of pollutant dispersion in a street canyon, Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, 90, Salthammer T., (1997), Emission of Volatile Organic Compounds from Furniture Coatings, Indoor Air, 7, Santamouris Μ., (1996), European standards in relation to energy and air quality in buildings, Proceedings of Conference on Bioclimatic Architecture and Legislation, Center for Energy Education, University of Athens, ALTENER programme, Athens. Santamouris M., (2001), Solar and natural resources for a better efficiency in the built environment, In Gordon J.M., Solar Energy, State of the Art, James & James, London. Santamouris M., Papanikolaou N., Livada I., Koronakis I., Georgakis C., Argiriou A. and Assimakopoulos D.N., (2001), On the impact of urban climate on the energy consumption of buildings, Solar energy, 70, 3, Scheuer C., Keoleian G.A. and Reppe P., (2003), Life cycle energy and environmental performance of a new university building: modeling challenges and design implications, Energy and Buildings, 35, Sean B.E. and Hokey M., (1999), The Contributions of Multi-Criteria Decision Making to the Development of Decision Support Systems Subspecialties: An Empirical Investigation, Journal of Multi-Crieria Decision Analysis, 8, Seppänen O.A. and Fisk W.J., (2004), Summary of human responses to ventilation, Indoor Air, 14, Suppl 7, Seppänen O., Fisk W.J. and Lei Q.H., (2006),Ventilation and performance in office work, Indoor Air, 16, Shah V.P., Col Debella D. and Ries R.J., (2008), Life cycle assessment of residential heating and cooling systems in four regions in the United States, Energy and Buildings, 40, Shaughnessy R.J., Haverinen-Shaughnessy U., Nevalainen A. and Moschandreas D., (2006), A preliminary study on the association between ventilation rates in classrooms and student performance Indoor Air; 16, Singer B.C, Colemanb B.K., Destaillats H., Hodgson A.T., Lundena M.M., Weschlerd C.J. and Nazaroff W.W, (2006), Indoor secondary pollutants from cleaning product and air freshener use in the presence of ozone, Atmospheric Environment, 40, Smith K.R., (2000), National burden of disease in India from indoor air pollution, Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 97, TAREB, (2004), Energy in the Urban Environment, TAREB project, Training in the Application of Renewable Energy Technologies in Buildings, The Construction Products Directive, (1993), COUNCIL DIRECTIVE of 21 December 1988 on the approximation of laws, regulations and administrative provisions of the Member States 199

200 relating to construction products (89/106/EEC) as amended by COUNCIL DIRECTIVE 93/68/EEC of 22 July Theodoridis G. and Moussiopoulos N., (2000), Influence of building density and roof shape on the wind and dispersion characteristics in an urban area: a numerical study, Environmental Monitoring and Assessment, 65, ΤΟΤΕΕ 2425, (1986), Τεχνική οδηγία τεχνικού επιµελητηρίου Ελλάδας, ΤΟΤΕΕ 2425/86 Εγκαταστάσεις σε κτήρια: Στοιχεία υπολογισµού φορτίων κλιµατισµού κτηριακών χώρων, Τεχνικό Επιµελητήριο Ελλάδας ΤΟΤΕΕ 2423, (1986), Τεχνική Οδηγία τεχνικού επιµελητηρίου Ελλάδας, ΤΟΤΕΕ 2423/86, Εγκαταστάσεις σε κτήρια Κλιµατισµός κτηριακών χώρων, Τεχνικό Επιµελητήριο Ελλάδας Tuomainen M., Tuomainen A., Liesivuori J. and Pasanen A., (2003), The 3-year follow-up study in a block of flats-experiences in the use of the Finnish indoor climate classification, Indoor Air, 13, United Nations, 2008, Population Division of the Department of Economic and Social Affairs of the United Nations Secretariat, World Population Prospects: The 2004 Revision and World Urbanization Prospects: The 2005 Revision, U.S. Consumer Safety Commission (1997), An Update on formaldehyde, Revision, Washington DC, Venegas L.E. and Mazzeo N.A., (2000), Carbon monoxide concentration in a street canyon of Buenos Aires city (Argentina), Environmental Monitoring and Assessment, 65, Vlachogiannis D., Rafailidis S., Bartzis J. G., Andronopoulos S. and Venetsanos A.G., (2002), Modelling of flow and pollution dispersion in a two dimensional urban street canyon, Water, Air, and Soil Pollution: Focus, 2, Vogt R., Christen A., Rotach M.W., Roth M. and Satyanarayana A.N.V., (2004), Temporal dynamics of CO 2 fluxes and profiles over a Central European city, Theoretical and Applied Climatology, 84, Wang X. and Triantaphyllou E., (2008), Ranking irregularities when evaluating alternatives by using some ELECTRE methods, Omega, The International Journal of Management Science, 36, 1, Wargocki P., Wyon D.P., Baik Y., Clausen G. and Fanger, P.O., (1999), Perceived air quality, Sick Building Syndrome (SBS) symptoms and productivity in an office with two different pollution loads, Indoor Air, 9, Wargocki P., Wyon D.P., Sundell J., Clausen G. and Fanger P.O., (2000), The effects of outdoor air supply rate in an office on perceived air quality, sick building syndrome (SBS) symptoms and productivity, Indoor Air, 10, Wargocki P., Lagercrantz L., Witterseh T., Sundell J., Wyon D.P. and Fanger P.O., (2002), Subjective perceptions, symptom intensity and performance: a comparison of two independent studies, both changing similarly the pollution load in an office, Indoor Air, 12, Wargocki P., (2004), Sensory pollution sources in buildings, Indoor Air, 14, (Suppl 7), Wargocki P., Seppänen O., Andersson J., Boerstra A., Clements-Croome D., Fitzner K. and Hanssen S.O., (2006), Indoor climate and productivity in offices: how to integrate productivity in life cycle analysis of building services REHVA Guidebook No. 6. Federation of European Heating and Air Conditioning Associations. 2006b, Brussels, Belgium. Warwick H. and Doig A., (2004), Smoke the Killer in the Kitchen, Indoor Air Pollution in Developing Countries, ITDG Publishing, London, UK. 200

201 WBDG Sustainable Committee, (2007), Sustainable: Overview, Whole Building Design Guide, WBDG, Westphalen D. and Koszalinski S., (1999), Energy Consumption Characteristics of Commercial Building HVAC Systems Volume II: Thermal Distribution, Auxiliary Equipment, and Ventilation, Office of Building Equipment, Office of Building Technology State and Community Programs, U.S. Department of Energy WHO, (1987), Air quality guidelines for Europe, WHO Regional Office for Europe, WHO Regional Publications, European Series No. 23, Copenhagen. WHO, (1989), Indoor Air Quality: Organic Pollutants, Regional Office for Europe, EURO Reports and Studies 111, Copenhagen. WHO, (1999), Health21, The health for all policy framework for the WHO European Region, WHO Regional Office for Europe, European Health for All Series No. 6, Copenhagen. WHO, (2000α), The right to healthy indoor air, Report on a WHO meeting, The WHO Regional Office of Europe, Bilthoven, The Netherlands. WHO, (2000β), Air Quality Guidelines for Europe, second edition 2000, Who Regional Office for Europe, WHO Regional Publications European Series No. 91, Copenhagen. Wolkoff P., (1995), Volatile organic compounds sources, measurements, emissions and the impact on indoor air quality, Indoor Air, 5, (Suppl 3), Wong L.T., Mui K.W. and Shi K.L., (2008), Energy impact of indoor environmental policy for air-conditioned offices of Hong Kong Energy Policy, 36, World Energy Council, (2008), Energy Efficiency Policies around the World: Review and Evaluation, World Energy Council, London, UK. Xie X., Huang Z. and Wang J., (2005α), Impact of building configuration on air quality in street canyon, Atmospheric Environment, 39, Xie X., Huang Z.,Wang J. and Xie Z., (2005β), The impact of solar radiation and street layout on pollutant dispersion in street canyon, Building and Environment, 40, Xie X., Huang Z., Wang J. and Xie J., (2005γ), Thermal effects on vehicle emission dispersion in an urban street canyon, Transportation Research Part D, 10, Yamtraipat N., Khedari J., Hirunlabh J., Kunchornrat J., (2006), Assessment of Thailand indoor set-point impact on energy consumption and environment, Energy Policy, 34,

202

203 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑΤΑ

204

205 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Α ΕΡΕΥΝΑ ΜΕ ΕΡΩΤΗΜΑΤΟΛΟΓΙΟ Ερωτηµατολόγιο αξιολόγησης εργασιακού περιβάλλοντος Κτίριο / Όροφος / Γραφείο: (δε το συµπληρώνετε εσείς). Ενότητα 1: Στοιχεία ερωτηθέντος. Σύντοµη περιγραφή εργασίας (Ιδιότητα): Πόσες ώρες κατά µέσο όρο ανά εβδοµάδα βρίσκεστε στο γραφείο; Αριθµός ωρών / εβδοµάδα Πόσα άτοµα εργάζονται στον ίδιο χώρο / γραφείο που εργάζεστε και εσείς; Αριθµός ατόµων Πόσα άτοµα ανά ηµέρα κάνουν προσωρινή χρήση του χώρου / γραφείο που εργάζεστε και εσείς; ηλαδή, πόσα άτοµα ανά ηµέρα περνούν από το χώρο; Εκτός από το ζητούµενο αριθµό των ατόµων γράψτε το µέγιστο και τον ελάχιστο χρόνο παραµονής, των ατόµων στο χώρο, σε λεπτά. Αριθµός ατόµων Μέγιστος χρόνος (min) Ελάχιστος χρόνος (min) Χρησιµοποιείτε συσκευές / εξοπλισµό / µηχανήµατα γραφείου και αν Ναι σηµειώστε µε ένα X ποιες στο παρακάτω πίνακα. Σηµειώστε τη συχνότητα χρήσης αυτών ανά ηµέρα. Στη τελευταία στήλη συµπληρώστε το χρονικό διάστηµα χρήσης, της κάθε συσκευής, σε λεπτά. Τύπος συσκευής / εξοπλισµού / µηχανήµατος Χρήση: Ναι Συχνότητα χρήσης ανά ηµέρα Χρονική διάρκεια χρήσης σε λεπτά. Φωτοτυπικό Υπολογιστής Εκτυπωτής Άλλο (γράψτε τι στα κενά παρακάτω) 205

206 Καπνίζετε; (σηµειώστε µε X στην παρένθεση). Αν Ναι, πόσο κατά µέσο όρο ανά ηµέρα εντός του γραφείου; (σηµειώσατε µε X στο κατάλληλο κελί). Ναι( )...Όχι( ) Αριθµός τσιγάρων / ηµέρα > 20 Σηµειώσατε µε X στο κατάλληλο κελί Ενότητα 2: Υποκειµενική αξιολόγηση του εργασιακού περιβάλλοντος. Σηµειώστε µε X τι από τα παρακάτω παρουσιάζεται στον εργασιακό σας χώρο και σε τι συχνότητα. Γίνεται ο διαχωρισµός της περιόδου του έτους σε Φ Χ (1) που αντιπροσωπεύει τις περιόδους Φθινόπωρο και Χειµώνα και Α Κ (2) που αντιπροσωπεύει τις περιόδους Άνοιξη και Καλοκαίρι. Συχνότητα Πάντα Συχνά Μερικές φορές Λίγες φορές Ποτέ Περίοδος του έτους Κατάσταση Έλλειψη φρέσκου αέρα Ξηρή ατµόσφαιρα Υγρή ατµόσφαιρα Πολλή ζέστη Πολύ κρύο Έλλειψη φωτισµού Αντανάκλαση στις επιφάνειες Πολύς θόρυβος Ατµόσφαιρα µε πολύ καπνό τσιγάρου. υσάρεστες οσµές 1 Η συχνότητα ορισµένων φαινοµένων είναι δυνατόν να επηρεάζεται και από τις περιόδους του έτους. Αν λοιπόν κατά τη γνώµη σας, υπάρχει έλλειψη φρέσκου αέρα συχνά, το χειµώνα-φθινόπωρο όπου έχετε παράθυρα και πόρτες κλειστά για να επιτευχθεί η θερµοκρασία στο χώρο που επιθυµείτε, το καλοκαίρι είναι δυνατόν να υπάρχει επάρκεια φρέσκου αέρα πάντα, αφού κάποιο παράθυρο ανοιχτό, που θα µένει έτσι ώστε να δροσίζεται ο χώρος, σας παρέχει και φρέσκο αέρα. Αν υπάρχει εξάρτηση των φαινοµένων του πίνακα από τη περίοδο του έτους τη σηµειώνετε ανάλογα, µε βάση τη δική σας εκτίµηση για τη συχνότητα στο κατάλληλο κελί. Αν κατά τη γνώµη σας υπάρχει π.χ. υγρή ατµόσφαιρα και κατά τις δύο περιόδους Φ-Χ, Α-Κ, τότε σηµειώστε την ίδια συχνότητα και για τις δύο περιόδους. 206

207 Ενότητα 3: υνατότητα ελέγχου των συνθηκών του περιβάλλοντος. Παρακάτω παρατίθεται πίνακας µε παραµέτρους τη θερµοκρασία, την υγρασία, τον εξαερισµό, το φωτισµό και τέλος το θόρυβο. Σηµειώστε µε X στο κατάλληλο κελί, ανάλογα µε τον έλεγχο που έχετε στη ρύθµιση των παραπάνω παραγόντων. Για κάθε παράγοντα γίνεται και πάλι διάκριση σχετικά µε τη περίοδο του έτους. Βαθµός Καθόλου Ελάχιστο Μερικό Αρκετό Πλήρη Περίοδος του 1 Παράγοντας Θερµοκρασία 2 Αερισµός Φωτισµός Θόρυβος Σηµειώστε παρακαλώ συνοπτικά µε ποιο τρόπο µεταβάλλετε τις συνθήκες του περιβάλλοντος εφόσον έχετε αυτήν τη δυνατότητα. ίπλα από κάθε µεταβολή των παραγόντων της θερµοκρασίας, της υγρασίας, του αερισµού, του φωτισµού και του θορύβου, γράψτε εν συντοµία τις ενέργειες που κάνετε προκειµένου να επιτύχετε τη κάθε µεταβολή. Για την επίτευξη κάθε µεταβολής είναι δυνατόν να κάνετε παραπάνω από µια ενέργειες. Γι αυτό το λόγο υπάρχουν δύο στήλες, έτσι ώστε να µπορείτε να αναφέρετε παραπάνω από µια ενέργειες. Ενέργεια Ενέργεια 1 η Ενέργεια 2 η Μεταβολή Αύξηση Θερµοκρασίας Μείωση θερµοκρασίας Αύξηση της υγρασίας Μείωση της υγρασίας Αύξηση του αερισµού Μείωση του αερισµού Αύξηση του φωτισµού Μείωση του φωτισµού Μείωση του θορύβου 1 Είναι πιθανόν, παρότι έχετε έλεγχο της θερµοκρασίας το καλοκαίρι, ρυθµίζοντας ανάλογα το κλιµατιστικό του χώρου, αν υπάρχει και ρυθµίζεται τοπικά για να ικανοποιεί τις δικές σας ανάγκες, το χειµώνα να είναι αδύνατη η ρύθµιση της θερµοκρασίας µέσω π.χ. θερµοστάτη. Συνεπώς ο βαθµός ελέγχου που έχετε πάνω στο παράγοντα θερµοκρασία είναι δυνατόν να διαφέρει για τις διάφορες περιόδους του έτους. 2 Αν ο µόνος τρόπος για να ρυθµίσετε τη θερµοκρασία του χώρου είναι να ανοίγετε τη πόρτα ή το παράθυρο όταν ζεσταίνεστε ή να κλείνετε τη πόρτα ή το παράθυρο όταν κρυώνετε, τότε έχετε ελάχιστο ή µερικό έλεγχο στη θερµοκρασία του χώρου. Αν όµως το χειµώνα ρυθµίζετε µε θερµοστάτη ή µε κάποιον άλλο τρόπο τη θερµοκρασία του χώρου και το καλοκαίρι µπορείτε να κάνετε χρήση κλιµατιστικού συστήµατος, τότε έχετε αρκετό ή πλήρη έλεγχο, µε βάση βέβαια τη δική σας εκτίµηση. 207

208 Ενότητα 4: Προσθέστε τα δικά σας σχόλια. Στα παρακάτω σχόλια µπορείτε να συµπεριλάβετε ότι θεωρείτε εσείς ότι έχει σχέση µε το περιβάλλον του εργασιακού σας χώρου, που είναι σε άµεση εξάρτηση µε τους παράγοντες Θερµοκρασία, Υγρασία, Αερισµός, Φωτισµός, Θόρυβος. ηλαδή, µπορούν να συµπεριληφθούν σχόλια για το βαθµό ελέγχου των παραγόντων αυτών, για την αξιολόγηση των παραπάνω παραγόντων ή για ενοχλήσεις που προκύπτουν απο την επάρκεια ή την έλλειψή τους Αποτελέσµατα έρευνας µε ερωτηµατολόγιο 100% Ποσοστό ατόµων 80% 60% 40% 20% 0% Όροφοι: 1 & 2 Όροφοι: 8 & 9 Όροφοι: 1 & 2 Όροφοι: 8 & 9 Όροφοι: 1 & 2 Όροφοι: 8 & 9 Όροφοι: 1 & 2 Όροφοι: 8 & 9 Όροφοι: 1 & 2 Όροφοι: 8 & 9 Έλλειψη φρέσκου αέρα Ξηρή ατµόσφαιρα Υγρή ατµόσφαιρα Πολύ ζέστη Πολύ κρύο Συχνότητα: Πάντα-Συχνά Μερικές φορές Λίγες φορές-ποτέ ιάγραµµα Α.1. Ποσοστιαία σύγκριση της συχνότητας διατύπωσης παραπόνων σε σχέση µε τις εσωκλιµατικές συνθήκες την περίοδο θέρµανσης (1/2) 208

209 100% 80% 60% 40% 20% 0% Όροφοι: 1 & 2 Όροφοι: 8 & 9 Όροφοι: 1 & 2 Όροφοι: 8 & 9 Όροφοι: 1 & 2 Όροφοι: 8 & 9 Όροφοι: 1 & 2 Όροφοι: 8 & 9 Όροφοι: 1 & 2 Όροφοι: 8 & 9 Ποσοστό ατόµων Έλλειψη φωτισµού Θαµβώσεις Θόρυβος Καπνός Οσµές Συχνότητα: Πάντα-Συχνά Μερικές φορές Λίγες φορές-ποτέ ιάγραµµα Α.2. Ποσοστιαία σύγκριση της συχνότητας διατύπωσης παραπόνων σε σχέση µε τις εσωκλιµατικές συνθήκες ανά όροφο την περίοδο θέρµανσης (2/2) 100% Ποσοστό ατόµων 80% 60% 40% 20% 0% Όροφοι: 1 & 2 Όροφοι: 8 & 9 Όροφοι: 1 & 2 Όροφοι: 8 & 9 Όροφοι: 1 & 2 Όροφοι: 8 & 9 Όροφοι: 1 & 2 Όροφοι: 8 & 9 Βαθµός ελέγχου: Θερµοκρασία Αερισµός Φωτισµός Θόρυβος Καθόλου-ελάχιστος Μερικός Αρκετός-Πλήρης ιάγραµµα Α.3. Ποσοστιαία σύγκριση του βαθµού ελέγχου παραµέτρων του εσωκλίµατος ανά όροφο την περίοδο θέρµανσης 209

210 100% Ποσοστό ατόµων 80% 60% 40% 20% 0% Όροφοι: 1 & 2 Όροφοι: 8 & 9 Όροφοι: 1 & 2 Όροφοι: 8 & 9 Όροφοι: 1 & 2 Όροφοι: 8 & 9 Όροφοι: 1 & 2 Όροφοι: 8 & 9 Όροφοι: 1 & 2 Όροφοι: 8 & 9 Συχνότητα: Έλλειψη φρέσκου αέρα Ξηρή ατµόσφαιρα Υγρή ατµόσφαιρα Πολύ ζέστη Πολύ κρύο Πάντα-Συχνά Μερικές φορές Λίγες φορές-ποτέ ιάγραµµα Α.4. Ποσοστιαία σύγκριση της συχνότητας διατύπωσης παραπόνων σε σχέση µε τις εσωκλιµατικές συνθήκες ανά όροφο την περίοδο δροσισµού (1/2) 100% Ποσοστό ατόµων 80% 60% 40% 20% 0% Όροφοι: 1 & 2 Όροφοι: 8 & 9 Όροφοι: 1 & 2 Όροφοι: 8 & 9 Όροφοι: 1 & 2 Όροφοι: 8 & 9 Όροφοι: 1 & 2 Όροφοι: 8 & 9 Όροφοι: 1 & 2 Όροφοι: 8 & 9 Συχνότητα: Έλλειψη φωτισµού Θαµβώσεις Θόρυβος Καπνός Οσµές Πάντα-Συχνά Μερικές φορές Λίγες φορές-ποτέ ιάγραµµα Α.5. Ποσοστιαία σύγκριση της συχνότητας διατύπωσης παραπόνων σε σχέση µε τις εσωκλιµατικές συνθήκες ανά όροφο την περίοδο δροσισµού (2/2) 210

211 100% Ποσοστό ατόµων 80% 60% 40% 20% 0% Όροφοι: 1 & 2 Όροφοι: 8 & 9 Όροφοι: 1 & 2 Όροφοι: 8 & 9 Όροφοι: 1 & 2 Όροφοι: 8 & 9 Όροφοι: 1 & 2 Όροφοι: 8 & 9 Θερµοκρασία Αερισµός Φωτισµός Θόρυβος Βαθµός ελέγχου: Καθόλου-ελάχιστος Μερικός Αρκετός-Πλήρης ιάγραµµα Α.6. Ποσοστιαία σύγκριση του βαθµού ελέγχου παραµέτρων του εσωκλίµατος ανά όροφο την περίοδο δροσισµού Ποσοστό ατόµωνo 100% 80% 60% 40% 20% 0% Πάντα-Συχνά Μερικές φορές Λίγες φορές-ποτέ > > > > >4 Έλλειψη φρέσκου αέρα Ξηρή ατµόσφαιρα Υγρή ατµόσφαιρα Πολύ ζέστη Πολύ κρύο ιάγραµµα Α.7. Ποσοστιαία σύγκριση της συχνότητας διατύπωσης παραπόνων για τις εσωκλιµατικές συνθήκες σε σχέση µε τον αριθµό των ατόµων ανά χώρο την περίοδο θέρµανσης (1/2) 211

212 Ποσοστό ατόµωνo 100% 80% 60% 40% 20% 0% Πάντα-Συχνά Μερικές φορές Λίγες φορές-ποτέ > > > > >4 Έλλειψη φωτισµού Θαµβώσεις Θόρυβος Καπνός Οσµές ιάγραµµα Α.8. Ποσοστιαία σύγκριση της συχνότητας διατύπωσης παραπόνων για τις εσωκλιµατικές συνθήκες σε σχέση µε τον αριθµό των ατόµων ανά χώρο την περίοδο θέρµανσης (2/2) 100% Βαθµός ελέγχου: Καθόλου Ελάχιστος Μερικός Αρκετός Πλήρης Ποσοστό ατόµωνo 80% 60% 40% 20% 0% >4 Αριθµός ατόµων >4 Αριθµός ατόµων >4 Αριθµός ατόµων >4 Αριθµός ατόµων Θερµοκρασία Αερισµός Φωτισµός Θόρυβος ιάγραµµα Α.9. Ποσοστιαία σύγκριση του βαθµού ελέγχου παραµέτρων του εσωκλίµατος σε σχέση µε τον αριθµό των ατόµων ανά χώρο την περίοδο θέρµανσης Ποσοστό ατόµωνo 100% 80% 60% 40% 20% 0% Πάντα-Συχνά Μερικές φορές Λίγες φορές-ποτέ > > > > >4 Έλλειψη φρέσκου αέρα Ξηρή ατµόσφαιρα Υγρή ατµόσφαιρα Πολύ ζέστη Πολύ κρύο ιάγραµµα Α.10. Ποσοστιαία σύγκριση της συχνότητας διατύπωσης παραπόνων σε σχέση µε τις εσωκλιµατικές συνθήκες ανά όροφο την περίοδο δροσισµού (1/2) 212

213 Ποσοστό ατόµωνo 100% 80% 60% 40% 20% 0% Πάντα-Συχνά Μερικές φορές Λίγες φορές-ποτέ > > > > >4 Έλλειψη φωτισµού Θαµβώσεις Θόρυβος Καπνός Οσµές ιάγραµµα Α.11. Ποσοστιαία σύγκριση της συχνότητας διατύπωσης παραπόνων για τις εσωκλιµατικές συνθήκες σε σχέση µε τον αριθµό των ατόµων ανά χώρο την περίοδο θέρµανσης δροσισµού (2/2) 100% Βαθµός ελέγχου: Καθόλου Ελάχιστος Μερικός Αρκετός Πλήρης 80% Ποσοστό ατόµων 60% 40% 20% 0% >4 Αριθµός ατόµων >4 Αριθµός ατόµων >4 Αριθµός ατόµων >4 Αριθµός ατόµων Θερµοκρασία Αερισµός Φωτισµός Θόρυβος ιάγραµµα Α.12. Ποσοστιαία σύγκριση του βαθµού ελέγχου παραµέτρων του εσωκλίµατος σε σχέση µε τον αριθµό των ατόµων ανά χώρο την περίοδο δροσισµού 213

214

215 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Β ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΕΣ ΜΕΤΡΗΣΕΙΣ ΣΤΟ ΥΠΟ ΜΕΛΕΤΗ ΚΤΙΡΙΟ ΓΡΑΦΕΙΩΝ Αποτελέσµατα πειραµατικών µετρήσεων στο κτίριο της Πολυτεχνικής Σχολής του Α.Π.Θ. Γ1 Μέση τιµή Γ2 Μέση τιµή ιάδροµος Εξ. Περιβάλλον Σχετική υγρασία (%) Σχ. υγρασία εξ. περ/ντος (%) 20 4/2/02 10:00 4/2/02 4 Φεβρ. 4/2/02 5/2/02 5/2/02 5 Φεβρ. 5/2/02 5/2/02 6/2/02 6/2/02 6 Φεβρ. 6/2/02 6/2/02 7/2/02 7/2/02 7 Φεβρ. 7/2/02 7/2/02 8/2/02 8/2/02 8 Φεβρ. 16:00 22:00 4:00 10:00 16:00 22:00 4:00 10:00 16:00 22:00 4:00 10:00 16:00 22:00 4:00 10:00 Χρόνος 8/2/02 16:00 ιάγραµµα Β.1. ιάγραµµα της στιγµιαίας σχετικής υγρασίας στα (1) και (2) καθ όλη την 1 η εβδοµάδα των µετρήσεων 8/2/02 22: PM>0,5µm PM>0,5µm εξ. περιβάλλοντος Συγκέντρωση PM>0,5µm (αριθµός σωµατιδίων/λ'ιτρο) :00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 Χρόνος ιάγραµµα B.2. Συγκέντρωση αιωρούµενων σωµατιδίων µεγαλύτερων από 0,5µm στο (3) και στο εξωτερικό περιβάλλον στις 14 Φεβρουαρίου 215

216 PM>5µm PM>5µm εξ. περιβάλλοντος Συγκέντρωση PM>5µm (αριθµός σωµατιδίων/λ'ιτρο) :00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 Χρόνος ιάγραµµα B.3. Συγκέντρωση αιωρούµενων σωµατιδίων µεγαλύτερων από 5µm στο (3) και στο εξωτερικό περιβάλλον στις 14 Φεβρουαρίου Συγκέντρωση CO2 (ppm) Συγκέντρωση CO2 (ppm) CO22 Μέση τιµή CO22 Ταχύτητα αέρα 10:00 16:00 22:00 4:00 10:00 16:00 22:00 4:00 10:00 16:00 4 Φεβρ. 5 Φεβρ. 6 Φεβρ :00 23:00 5:00 11:00 17:00 23:00 5:00 11:00 17:00 23:00 6 Φεβρ. 7 Φεβρ. 8 Φεβρ. 0,35 0,3 0,25 0,2 0,15 0,1 0,05 0-0,05 Ταχύτητα αέρα (m/s) Χρόνος 0,35 0,3 0,25 0,2 0,15 0,1 0,05 0-0,05 Ταχύτητα αέρα (m/s) Χρόνος ιάγραµµα B.4. Στιγµιαία και µέση ωριαία συγκέντρωση του CO 2 και ταχύτητα αέρα στο (1) καθ όλη την 1 η εβδοµάδα των µετρήσεων 216

217 Αποτελέσµατα επαναληπτικών πειραµατικών µετρήσεων Τυπική Ηµέρα 1 (ΤΗ1) 2 χρήστες 1 χρήστης Κανένας χρήστης 2 καπνιστές 1 καπνιστής Κανένας καπνιστής Ανοιχτό παράθυρο Κλειστό παράθυρο Ανοιχτή πόρτα Κλειστή πόρτα 8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 Χρόνος Τυπική Ηµέρα 2 (ΤΗ2) 2 χρήστες 1 χρήστης Κανένας χρήστης 2 καπνιστές 1 καπνιστής Κανένας καπνιστής Ανοιχτό παράθυρο Κλειστό παράθυρο Ανοιχτή πόρτα Κλειστή πόρτα 8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 Χρόνος ιάγραµµα B.4. Κατάληψη χώρου, αερισµός και κάπνισµα σε δύο διαφορετικές ηµέρες στο γραφείο µε το θερµαντικό σώµα εκτός λειτουργίας (ΤΗ1) και µε το θερµαντικό σώµα σε λειτουργία (ΤΗ2) 217

218 100 Σχετική υγρασία (%) υσάρεστα - Ξηρά Άνετα Ικανοποιητικά υσάρεστα - Υγρά Το θερµαντικό σώµα σε λειτουργία Θερµοκρασία εσωτερικού αέρα ( 0 C) Το θερµαντικό σώµα εκτός λειτουργίας ιάγραµµα B.5. Τιµές της µέσης ωριαίας θερµοκρασίας και σχετικής υγρασίας αέρα εισηγµένες στο διάγραµµα θερµικής άνεσης 30 Τυπική Ηµέρα 1 (ΤΗ1) & Τυπική Ηµέρα 2 (ΤΗ2) Θερµοκρασία ( 0 C) Σχετική υγρασία (%) 0 8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 Χρόνος Θερµοκρασία εξ. περιβάλλοντος (ΤΗ2) Θερµοκρασία εξ. περιβάλλοντος (TΗ1) Σχ. υγρασία εξ. περιβάλλοντος (ΤΗ2) Σχ. υγρασία εξ. περιβάλλοντος (TΗ1) Θερµοκρασία εσ. αέρα (TΗ2) Θερµοκρασία εσ. αέρα (TΗ1) Σχ. υγρασία εσ. αέρα (TΗ2) Σχ. υγρασία εσ. αέρα (ΤΗ1) ιάγραµµα B.6. Παράµετροι θερµικής άνεσης κατά τη διάρκεια µιας τυπικής ηµέρας

219 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Γ ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΕΣ ΜΕΤΡΗΣΕΙΣ ΣΤΟ ΚΤΙΡΙΟ ΙΟΙΚΗΣΗΣ Αποτελέσµατα πειραµατικών µετρήσεων στο κτίριο ιοίκησης του Α.Π.Θ. Γ5 Μέση τιµή Γ6 Μέση τιµή ιάδροµος Εξ. περιβάλλον Θερµοκρασία ( ο C) Θερµ. εξ. περ/ντος ( ο C) :00 18:00 1:00 8:00 15:00 22:00 5:00 12:00 Χρόνος 19 Φεβρ. 20 Φεβρ. 21 Φεβρ. Θερµοκρασία ( ο C) Θερµ. εξ. περ/ντος ( ο C) 19 17:30 0:30 7:30 14:30 21:30 4:30 11:30 18:30 Χρόνος 20 Φεβρ. 21 Φεβρ. 22 Φεβρ. ιάγραµµα Γ.1. ιάγραµµα της θερµοκρασίας στο (5) και στο (6) καθ όλη τη διάρκεια των µετρήσεων

220 27 Γ5 Παράθυρο Γ5 Πόρτα Γ5 Μέση τιµή ιάδροµος Εξ. περιβάλλον 18 Θερµοκρασία ( ο C) :00 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 Χρόνος ο C) Θερµοκρασία εξ. περ/ντος ( ιάγραµµα Γ.2. ιάγραµµα της θερµοκρασίας σε διαφορετικές θέσεις στο (5) στις 19 Φεβρουαρίου Θερµοκρασία ( ο C) Γ6 Παράθυρο Γ6 Πόρτα Γ6 Μέση τιµή ιάδροµος Εξ. περιβάλλον Θερµ. εξ. περ/ντος ( ο C) 22 8:00 10:00 12:00 14:00 16:00 18:00 Χρόνος ιάγραµµα Γ.3. ιάγραµµα της θερµοκρασίας σε διαφορετικές θέσεις στο (6) στις 19 Φεβρουαρίου

221 Σχετική υγρασία (%) Σχετική υγρασία (%) Γ5 Μέση ωριαία τιµή ιάδροµος Γ6 Μέση ωριαία τιµή Εξ. περιβάλλον 18/2/ /2/02 Φεβρ. 19/2/02 19/2/02 Φεβρ. 19/2/02 19/2/02 20/2/02 Φεβρ. 11:00 18:00 1:00 8:00 15:00 22:00 5: Φεβρ. 21/2/02 21/2/02 Φεβρ. 21/2/02 21/2/02 22/2/02 22/2/02 Φεβρ. 0:30 7:30 14:30 21:30 4:30 11:30 20/2/02 17:30 20/2/02 12: Χρόνος /2/02 18:30 Χρόνος Σχ. υγρ. εξ. περ/ντος (%) Σχ. υγρ. εξ. περ/ντος (%) ιάγραµµα Γ.4. ιάγραµµα της µέσης ωριαίας σχετικής υγρασίας στο (5) και στο (6) καθ όλη τη διάρκεια των µετρήσεων 221

222 Γ5 Παράθυρο Γ5 Πόρτα ιάδροµος Εξ. περιβάλλον Σχετική υγρασία (%) Σχ. υγρασία εξ. περ/ντος (%) 30 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 Χρόνος ιάγραµµα Γ.5. ιάγραµµα της σχετικής υγρασίας σε διαφορετικές θέσεις στο (5) στις 19 Φεβρουαρίου 30 Σχετική υγρασία (%) Γ6 Παράθυρο Γ6 Πόρτα ιάδροµος Εξ. περιβάλλον 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 Χρόνος Σχ. υγρασία εξ. περ/ντος (%) ιάγραµµα Γ.6. ιάγραµµα της σχετικής υγρασίας σε διαφορετικές θέσεις στο (6) στις 19 Φεβρουαρίου 222

223 Συγκέντρωση CO2 (ppm) ,08 0,06 0,04 0,02 0 Ταχύτητα αέρα (m/s) 400 1:00 3:00 5:00 7:00 9:00 11:00 13:00 15:00 Χρόνος -0,02 ιάγραµµα Γ.7. ιάγραµµα της στιγµιαίας και µέσης ωριαίας συγκέντρωσης του CO 2 και της ταχύτητας αέρα στο (5) και της συγκέντρωσης του CO 2 στο εξ. περιβάλλον στις 19 Φεβρουαρίου 223

224

225 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Η ΕΠΙ ΡΑΣΗ ΤΗΣ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗΣ Πειραµατικές µετρήσεις σε εκπαιδευτικά κτίρια Εξωτερική όψη της αίθουσας 1 Ο εσωτερικός χώρος της αίθουσας 1 (ΝΑ) Ο εσωτερικός χώρος της αίθουσας 2 (Β ) Σχήµα Ζ.1. Φωτογραφίες των χώρων διεξαγωγής των πειραµατικών µετρήσεων 7,7 m 9,4 m Β Α Ν Σχήµα Ζ.2. Σκαριφήµατα των δύο υπό µελέτη εκπαιδευτικών κτιρίων 225