Επιστημονικό τριήμερο Κτίριο και Ενέργεια, Λάρισα Οκωβρίου 2011, ΤΕΕ Κεντρικής και Δυτικής Θεσσαλίας υπό την αιγίδα του ΥΠΕΚΑ

Transcript

1 Επιστημονικό τριήμερο Κτίριο και Ενέργεια, Λάρισα Οκωβρίου 2011, ΤΕΕ Κεντρικής και Δυτικής Θεσσαλίας υπό την αιγίδα του ΥΠΕΚΑ Κτίρια και Πράσινο Κωνσταντίνος Κίττας Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας. Τμήμα Γεωπονίας, Φυτικής Παραγωγής και Αγροτικού Περιβάλλοντος, Εργαστήριο Γεωργικών Κατασκευών και Ελέγχου Περιβάλλοντος Κέντρο Έρευνας Τεχνολογίας & Ανάπτυξης Θεσσαλίας, Ινστιτούτο Τεχνολογίας & Διαχείρισης Αγρο- Οικοσυστημάτων

2 Κτιριακός τομέας: Ενεργοβόρος, ευθύνεται για το 45% της συνολικής κατανάλωσης ενέργειας Αύξηση ρύπανσης Αύξηση θερμοκρασίας (φαινόμενο αστικής θερμικής νησίδας) ημιουργία ασφυκτικού κλίματος στις πόλεις ιδίως κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού

3 Κτιριακός τομέας:

4 Κτιριακός τομέας: Γιατί? 4πλασιασμός της ηλεκτρικής κατανάλωσης ανά κάτοικο τα τελευταία 28 χρόνια

5 Αλλά και Μείωση πράσινου στον αστικό ιστό: Η επιθυμητή αναλογία ελεύθερων και πράσινων χώρων ανά κάτοικο διαφέρει σημαντικά από χώρα σε χώρα με την αναλογία για τις ευρωπαϊκές χώρες να κυμαίνεται στα τ.μ. ανά κάτοικο, ενώ στην Αμερική να είναι τριπλάσια με τετραπλάσια. Στην Αθήνα η αναλογία ανοιχτών χώρων είναι μόνο 2.7 m2/κάτοικο, όταν τα αντίστοιχα νούμερα για τη Ρώμη είναι 9.9 m 2 /κάτοικο, στο Παρίσι 8.4 m 2 / κάτοικο και στο Λονδίνο 15 m 2 / κάτοικο Ωστόσο η Αθήνα δεν είναι η χειρότερη περίπτωση, στις υτικές Συνοικίες της Θεσ/νικης το ποσοστό των χώρων πρασίνων είναι μόλις το 2% ενώ σε περιοχέςόπωςοεύοσμος0.74 m 2 /κάτοικο στον

6 Κτιριακός τομέας: Εξοικονόμηση ενέργειας σε κτίρια Βιοκλιματικός σχεδιασμός κτιρίων Ο ενεργειακός σχεδιασμός έχει σκοπό τη μείωση της καταναλισκόμενης ενέργειας, των αντίστοιχων ρύπων αλλά και του φορτίου αιχμής για θέρμανση, ψύξη και φωτισμό των κτιρίων, εξασφαλίζοντας ταυτόχρονα θερμική και οπτική άνεση μέσα στους χώρους Ενεργοποίηση ευρωπαϊκής οδηγίας (2002/91/ΕΚ) για ενεργειακή επιθεώρηση κτιρίων

7 Κτιριακός τομέας: Βιοκλιματικός σχεδιασμός κτιρίων Ενσωμάτωση πράσινου στο κέλυφος του κτιρίου Φυτεμένα δώματα, πράσινες στέγες, κήποι οροφής, ταρατσόκηποι

8 Φυτεμένα δώματα, πράσινες στέγες, κήποι οροφής, ταρατσόκηποι Ο όρος χρησιμοποιείται για να χαρακτηρίσει κάθε κήπο (φυτική επιφάνεια) μεταξύ του οποίου και του εδάφους περιλαμβάνεται ένα κτίριο ή οποιαδήποτε δομική κατασκευή Κρεμαστοί κήποι της Βαβυλώνας Μοναστήριο Αγ. Μιχαήλ Γαλλία Υπουργείο Οικονομίας Ελλάδα????

9 Οι «πράσινες στέγες» προσφέρουν αισθητικά, οικολογικά και λειτουργικά πλεονεκτήματα και αποτελούν μια σύγχρονη εφαρμογή περιβαλλοντικού σχεδιασμού με σημαντικά τεχνοοικονομικά οφέλη όπως: μείωση των ενεργειακών απωλειών του κτιρίου (έως 30%) μείωσητηςρύπανσηςτηςατμόσφαιραςκαιτηςσκόνης μείωση της απορροής των υδάτων (έως και 90%) μείωση της ηχορύπανσης βελτίωση ηχομόνωσης του κτιρίου (3dB) βελτίωση του μικροκλίματος των αστικών περιοχών (30%) βελτίωση της θερμομόνωσης του κτιρίου (20%) αύξηση της αναμενόμενης διάρκειας ζωής της κατασκευής δημιουργία φυσικού περιβάλλοντος για φυτά και ζώα, αύξηση βιοποικιλότητας

10 Πράσινες στέγες Προβληματισμοί Κόστος κατασκευής, από Ευρώ ανά m 2 ανάλογα με τον τύπο του φυτεμένου δώματος Στατική επιβάρυνση Κίνδυνος υγρασίας Δυσκολία επισκευής σε περίπτωση προβλημάτων στα επίπεδα των στεγανωτικών στρώσεων Συνεχής φορντίδα του «πράσινου» τμήματος

11 Στατική επιβάρυνση φορέα

12 Τύποι φυτεμένων δωμάτων Τα φυτεμένα δώματα να διαχωριστούν, ανάλογα με τη χρήση και το πάχος υποστρώματος, στις εξής κατηγορίες: Εκτατικός τύπος Αποτελείται από πολυεπίπεδη διαστρωμάτωση υλικών με ελαφρύ υπόστρωμα ανάπτυξης φυτών (πάχους 8-15 cm) και για φυτική κάλυψη χρησιμοποιούνται φυτά χαμηλής βλάστησης Ημι-εκτατικός Αποτελείται από ελαφρύ υπόστρωμα ανάπτυξης φυτών (πάχους cm) και για φυτική κάλυψη χρησιμοποιούνται φυτά χαμηλής βλάστησης φυτά εδαφοκάλυψης, χλοοτάπητας, μικροί θάμνοι Εντατικός τύπος Συνίσταται στη δημιουργία ενός «κήπου» σε υπόστρωμα πάχους cm και για τη φυτική κάλυψη χρησιμοποιείται ποικιλία φυτών, δένδρων και θάμνων επιφάνεια

13 Τύποι φυτεμένων δωμάτων

14 Υπόστρωμα πράσινης στέγης Κατά το σχεδιασμό και την εγκατάσταση ενός φυτεμένου δώματος στόχος είναι να δημιουργηθεί ένα περιβάλλον που θα πλησιάζει όσο το δυνατόν περισσότερο το φυσικό. Βασικός φυσικός παράγων που απουσιάζει είναι το έδαφος, η απουσία του οποίου αντισταθμίζεται με την εγκατάσταση υποστρώματος, το οποίο θα παίζει το ρόλο του εδάφους.

15 Υπόστρωμα πράσινης στέγης βασικά κριτήρια Γενικά, το υπόστρωμα μέσω της διαστρωμάτωσης και της σύστασής του πρέπει να πληροί κάποια κριτήρια όπως να ενισχύει την ανάπτυξη των φυτών να προσφέρει ένα καλό μέσο στήριξης για τα φυτά να διατηρεί μια ικανοποιητική ποσότητα νερού και ένα ικανοποιητικό πορώδες να είναι ελαφρύ για να μην επιβαρύνει τις φορτίσεις του κτιρίου, να διασφαλίζει τη στεγανότητα του δώματος και την προστασία του από διαβρώσεις και φθορές που μπορεί να προκαλέσει η φύτευση διαφόρων φυτών.

16 Υπόστρωμα πράσινης στέγης Αποστραγγιστικό σύστημα

17 Υπόστρωμα πράσινης στέγης Μέσο ανάπτυξης (εδαφικό μίγμα) Το μέσο ανάπτυξης των φυτών παίζει πολύ σημαντικό ρόλο για την κατασκευή και λειτουργία ενός φυτεμένου δώματος. Η επιλογή κατάλληλου μίγματος εξασφαλίζει μεγάλη διάρκεια ζωής στο φυτικό υλικό. Το μέσο ανάπτυξης πρέπει να έχει τα εξής χαρακτηριστικά: α. Να εξασφαλίζει επαρκή αερισμό του ριζικού συστήματος των φυτών ακόμη κι αν είναι κορεσμένο. β. Να μην συμπιέζεται εύκολα προκειμένου να μην εμποδίζεται η αποστράγγιση του νερού. γ. Να έχει μεγάλη ικανότητα συγκράτησης υγρασίας. δ. Να αποδεσμεύει τα θρεπτικά στοιχεία με βραδύ ρυθμό. ε. Να αποτελεί σταθερή βάση για τα φυτά, προκειμένου να αυξηθεί η ανθεκτικότητά τους στους ισχυρούς ανέμους και να αποφευχθεί η διάβρωσή του. στ. Να είναι απαλλαγμένο από σπόρους ζιζανίων και ασθένειες. ζ. Να μην έχει μεγάλο βάρος.

18 Είδη φυτών

19 Είδη φυτών

20 Πράσινες στέγες & μικροκλίμα πόλης Αστική θερμική νησίδα Είναι το φαινόμενο κατά το οποίο η θερμοκρασία στο κέντρο μιας αστικής περιοχής είναι υψηλότερη σε σχέσημετηθερμοκρασίαπουκαταγράφεταιστα περίχωρα αυτής. Οφείλεται στη: Διαφορετική απορρόφηση της ηλιακής ακτινοβολίας, Αυξημένη αποθήκευση θερμότητας στα διάφορα υλικά (π.χ. μπετόν, άσφαλτος), Αυξημένη παραγωγή θερμότητας από ανθρωπογενείς δραστηριότητες, Έλλειψη πρασίνου, Μετεωρολογικούς παράγοντες, Τοπογραφία, Μορφολογία, Μέγεθος αστικής περιοχής. Συνήθως μεγαλύτερη ένταση το καλοκαίρι

21 Αστική θερμική νησίδα Προκαλεί πολλές και πολύπλευρες συνέπειες, μεταξύ των οποίων συμπεριλαμβάνονται επιδράσεις στο κλίμα, στην υγεία των κατοίκων και στην κατανάλωση της ενέργειας. Άμεση σχέση με την κατανάλωση ενέργειας για θέρμανση και ψύξη: Όφελος το χειμώνα (30%), μεγαλύτερη κατανάλωση το καλοκαίρι ( %). Η ενέργεια που εξοικονομείται το χειμώνα είναι πολύ μικρότερη από την επιπλέον ενέργεια που καταναλώνεται το καλοκαίρι. Π.χ.: Αύξηση του αστικού πρασίνου κατά ~ 16% θα μπορούσε να οδηγήσει σε σημαντική μείωση της έντασης της αστικής θερμικής νησίδας

22 Αστική θερμική νησίδα

23 Αστική θερμική νησίδα : Από τις πιο θερμές ημέρες του καλοκαιριού του 2007 Σημαντική ΔT από 22:00 έως και 07:00 Max ΔT = 8 C στις 06:00

24 Αστικό πράσινο και θερμική άνεση Θερμική άνεση: Αξιολογείται με διάφορους βιοκλιματικούς δείκτες π.χ. είκτης υσφορίας= θ ( RH) (θ-14.5) Απλή συνάρτηση της θερμοκρασίας και της σχετικής υγρασίας ΤΙΜΕΣ ΔΔ ΔΔ<21 21 ΔΔ<24 24 ΔΔ<27 27 ΔΔ<29 29 ΔΔ<32 ΔΔ 32 ΣΥΝΕΠΕΙΕΣ ΣΤΗΝ ΥΓΕΙΑ ΤΩΝ ΚΑΤΟΙΚΩΝ Οι κάτοικοι δεν αισθάνονται καθόλου δυσφορία Λιγότεροι από τους μισούς κατοίκους αισθάνονται δυσφορία Περισσότεροι από τους μισούς κατοίκους αισθάνονται δυσφορία Οι περισσότεροι κάτοικοι αισθάνονται δυσφορία Όλοι οι κάτοικοι αισθάνονται έντονη δυσφορία Κατάσταση εκτάκτου ανάγκης

25 Αστικό πράσινο και θερμική άνεση : Από τις πιο θερμές ημέρες του καλοκαιριού του 2007 > 27 τις ώρες 12:00 20:00, οπότε οι περισσότεροι κάτοικοι αισθάνθηκαν δυσφορία κατά το μεγαλύτερο μέρος της ημέρας < 24 (min: 22,9) τις ώρες 03:00 08:00, οπότε αρκετοί κάτοικοι αισθάνθηκαν δυσφορία και τη νύχτα

26 Αστικό πράσινο και θερμική άνεση Ένταση Αστικής Θερμικής Νησίδας ( 0 C) Ιαν 6-Ιαν 11-Ιαν 16-Ιαν 21-Ιαν Ημέρα του έτους Ιαν 31-Ιαν Ένταση της αστικής θερμικής νησίδας μεταξύ του κέντρου του Βόλου και των περιχώρων (Γεωπονική Σχολή) Το δίκτυο παρακολούθησης αποτελείται από 9 σταθμούς μέτρησης που έχουν εγκατασταθεί στο κέντρο, γύρω από το κέντρο και περιμετρικά του πολεοδομικού συγκροτήματος.

27 Αστικό πράσινο και θερμική άνεση Συμβατική στέγη Πράσινη στέγη

28 Αστικό πράσινο και περιβαλλοντικά οφέλη Βελτίωση του κλίματος, κυρίως μέσω της ελάττωσης της έντασης της αστικής θερμικής νησίδας και της αύξησης της δέσμευσης CO 2 από το πράσινο Βελτίωση της θερμικής άνεσης των κατοίκων κυρίως μέσω της μείωσης της θερμοκρασίας Μείωση της κατανάλωσης της ενέργειας Άμεση & έμμεση μείωση της ατμοσφαιρικής ρύπανσης των θερμοκηπιακών αερίων και

29 Αστικό πράσινο και περιβαλλοντικά οφέλη 1 ha πράσινης στέγης στο Σικάγο μπορεί να αφαιρέσει με ξηρή απόθεση από την ατμόσφαιρα 85 kg ρύπων/έτος, τιμή που αντιστοιχεί στο 52%, 27%, 14% και 7% της συγκέντρωσης Ο3, ΝΟ2, ΡΜ10 και SΟ2 στην ατμόσφαιρα αντίστοιχα (Yang et al., 2008) Αφαίρεση ρύπων από την ατμόσφαιρα στην Ουάσινγκτον (Regreening Washington DC plan, 2005)

30 Αστικό πράσινο και περιβαλλοντικά οφέλη ~10% αύξηση της δεντροκάλυψης σε αστική περιοχή στη Βρετανία μπορεί να μειώσει τη συγκέντρωση των ΡΜ10 στην ατμόσφαιρα κατά ~10%, ενώ υποθετική αύξηση 54% θα μπορούσε να οδηγήσει σε μείωση κατά 26% (McDonald et al., 2007) έσμευση σημαντικής ποσότητας CO2 Συγκράτηση σημαντικών ποσοτήτων νερού

31 Αστικό πράσινο κατανάλωση ενέργειας Η εξοικονόμηση ενέργειας που επιτυγχάνεται φτάνει το 30% αλλά είναι άμεση συνάρτηση του κτιρίου και του είδους της φυτικής επιφάνειας Σύμφωνα με έρευνες, η κατανάλωση ρεύματος για ψύξη και θέρμανση σε ένα διαμέρισμα που βρίσκεται κάτω από μια πράσινη ταράτσα μειώνεται έως 30% τους καλοκαιρινούς μήνες και 10% τους χειμερινούς. Για ένα πενταόροφο κτίριο η συνολική εξοικονόμηση ανέρχεται σε 5% έως 10%, ενώ εντυπωσιακή είναι η διαπίστωση ότι με τη φύτευση του συνόλου των ταρατσών της Αθήνας θα εξοικονομούνταν περίπου 600 MW ημερήσιας κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας, όσο δηλαδή η δυναμικότητα του σταθμού στο Λαύριο!

32 Αστικό πράσινο κατανάλωση ενέργειας M. Santamouris et al Investigating and analysing the energy and environmental performance of an experimental green roof system installed in a nursery school building in Athens, Greece. Energy 32:

33 Αστικό πράσινο κατανάλωση ενέργειας Αναπτυσσόμενο Θερμικό κέρδος σε κλιματισμένο δώμα με θερμοκρασία T=26 C Βραχοπουλος Μ. Γρ. και Κωτσιοβελος Γ. Τρ., Εξοικονόμηση Ενέργειας στα Κτίρια με Φυτεμένο Δώμα,7ο Συν. Ηλιακής Τεχνικής, Σεπτέμβριος 2002, Πάτρα.

34 Αστικό πράσινο κατανάλωση ενέργειας Εξοικονόμηση ενέργειας λόγω φυτεμένου δώματος απόταφορτίαοροφής Βραχοπουλος Μ. Γρ. και Κωτσιοβελος Γ. Τρ., Εξοικονόμηση Ενέργειας στα Κτίρια με Φυτεμένο Δώμα,7ο Συν. Ηλιακής Τεχνικής, Σεπτέμβριος 2002, Πάτρα.

35 Μελέτη εφαρμογής: Αριθμητική προσομοίωση θερμικού φορτίου δωματίου με φυτεμένη οροφή

36 Παραμετρική μελέτη 21η Σεπτεμβρίου Κεντρική Ελλάδα (L=22.57o, φ=39.22ο) GT =+2h 2 περιπτώσεις Απλή οροφή Φυτεμένη οροφή Αρχικές συνθήκες: Θερμοκρασία όλου του δωματίου (δομικά στοιχεία και εσωτερικός αέρας) = 300 K

37

38 Ροή θερμικών φορτίων εξοικονόμηση ενέργειας Συνολικό θερμικό φορτίο για τις δύο περιπτώσεις

39

40 Τα πράσινα κτίρια δεν είναι πλέον εξεζητημένες φουτουριστικές κατασκευές, αλλά προχωρημένα προϊόντα της τεχνολογικής εξέλιξης που υπακούον στις απαιτήσεις για νέα ποιότητα. Είναι κτίρια που ικανοποιούν σε μεγαλύτερο βαθμό τις ανάγκες των χρηστών, μειώνουν στο ελάχιστο τις επιπτώσεις στο περιβάλλον, προστατεύουν την υγεία των ενοίκων και τα οικοσυστήματα.

41 Πράσινες πόλεις Green Cities

42 Πράσινες πόλεις Green Cities Stockholm

43 Πράσινες πόλεις Green Cities Hamburg

44 Είναι το μέγεθος σημαντικό? Darlin Park, Sidney, 3.5 ha

45 ή μετράει μόνο η πρόθεση? Amsterdam, Ολλανδία 20 m 2

46