ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΙΔΡΥΜΑ ΑΝΑΤΟΛΙΚΗΣ ΜΑΚΕΔΟΝΙΑΣ & ΘΡΑΚΗΣ

Transcript

1 ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΙΔΡΥΜΑ ΑΝΑΤΟΛΙΚΗΣ ΜΑΚΕΔΟΝΙΑΣ & ΘΡΑΚΗΣ ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΥ ΚΑΙ ΦΥΣΙΚΟΥ ΑΕΡΙΟΥ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗ ΕΠΙΘΕΩΡΗΣΗ ΥΦΙΣΤΑΜΕΝΟΥ ΚΤΗΡΙΟΥ ΟΝΟΜΑΤΕΠΩΝΥΜΟ ΣΠΟΥΔΑΣΤΗ ΛΕΡΗΣ ΒΑΣΙΛΗΣ-ΑΠΟΣΤΟΛOΣ ΕΠΙΒΛΕΠΩΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ ΜΑΡΜΑΝΗΣ ΚΑΒΑΛΑ 2014

2 ΕΓΚΡΙΝΕΤΑΙ Ο ΕΠΙΒΛΕΠΩΝ ΜΑΡΜΑΝΗΣ ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ

3 ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΙΔΡΥΜΑ ΑΝΑΤΟΛΙΚΗΣ ΜΑΚΕΔΟΝΙΑΣ & ΘΡΑΚΗΣ ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΥ ΚΑΙ ΦΥΣΙΚΟΥ ΑΕΡΙΟΥ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗ ΕΠΙΘΕΩΡΗΣΗ ΥΦΙΣΤΑΜΕΝΟΥ ΚΤΗΡΙΟΥ ΟΝΟΜΑΤΕΠΩΝΥΜΟ ΣΠΟΥΔΑΣΤΗ ΛΕΡΗΣ ΒΑΣΙΛΗΣ-ΑΠΟΣΤΟΛOΣ ΕΠΙΒΛΕΠΩΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ ΜΑΡΜΑΝΗΣ ΚΑΒΑΛΑ 2014

4

5 Τ.Ε.Ι. ΑΝΑΤΟΛΙΚΗΣ ΜΑΚΕΔΟΝΙΑΣ ΚΑΙ ΘΡΑΚΗΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΥ ΚΑΙ ΦΥΣΙΚΟΥ ΑΕΡΙΟΥ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ 2014 Η παρούσα Πτυχιακή Εργασία και τα συμπεράσματά της σε οποιαδήποτε μορφή αποτελούν συνιδιοκτησία του Τμήματος Τεχνολογίας Πετρελαίου και Φυσικού Αερίου του ΤΕΙ Καβάλας και του φοιτητή. Οι προαναφερόμενοι διατηρούν το δικαίωμα ανεξάρτητης χρήσης και αναπαραγωγής (τμηματικά ή συνολικά) για διδακτικούς και ερευνητικούς σκοπούς. Σε κάθε περίπτωση πρέπει να αναφέρεται ο τίτλος, ο συγγραφέας, ο επιβλέπων και το εν λόγω τμήμα του ΤΕΙ Καβάλας. Η έγκριση της παρούσας Πτυχιακής Εργασίας από το Τμήμα Μηχανικών Τεχνολογίας Πετρελαίου και Φυσικού Αερίου και Μηχανολόγων Μηχανικών δεν υποδηλώνει απαραιτήτως και αποδοχή των απόψεων του συγγραφέα εκ μέρους του Τμήματος Ο υποφαινόμενος δηλώνω υπεύθυνα ότι η παρούσα Πτυχιακή Εργασία είναι εξ ολοκλήρου δικό μου έργο και συγγράφηκε ειδικά για τις απαιτήσεις του προγράμματος σπουδών του Τμήματος Τεχνολογίας Πετρελαίου και Φυσικού Αερίου. Δηλώνω υπεύθυνα ότι κατά τη συγγραφή ακολούθησα την πρέπουσα ακαδημαϊκή δεοντολογία αποφυγής λογοκλοπής. Έχω επίσης αποφύγει οποιαδήποτε ενέργεια που συνιστά παράπτωμα λογοκλοπής. Γνωρίζω ότι η λογοκλοπή μπορεί να επισύρει ποινή ανάκλησης του πτυχίου μου. Υπογραφή Λέρης Βασίλης-Αποστόλης

6 ΠΕΡΙΛΗΨΗ Η παρούσα πτυχιακή εργασία πραγματοποιήθηκε ώστε να διατυπωθεί η ενεργειακή αναβάθμιση σε παλαιά κτίρια άλλα και αναβάθμιση κτιρίων λόγω ενεργειακών αναγκαίων. Στο πρώτο κεφάλαιο αναφέρετε η κατανάλωση ενέργειας και λειτουργιάς του κτηρίου. Στο δεύτερο κεφάλαιο αναφέρονται οι τεχνικές εξοικονόμησης ενεργείς που θα εφαρμοστούν ώστε να αναβαθμιστεί ένα κτήριο. Στο τρίτο κεφάλαιο καταγράφονται οι προδιαγραφές του κτηριακού κελύφους, περιγραφή, γεωμετρικά στοιχειά, ελάχιστες απαιτήσεις και συντελεστές θερμότητας. Στο τέταρτο κεφάλαιο αναφέρονται οι προδιαγραφές των εγκαταστάσεων ψύξης θέρμανσης, κλιματισμού και ζεστού νερού χρήσης. Στο πέμπτο κεφάλαιο είναι οι πίνακες των ηλιακών τροχιών για την Ελλάδα. ΘΕΜΑΤΙΚΗ ΠΕΡΙΟΧΗ: Ενεργειακή αναβάθμιση ΛΕΞΕΙΣ ΚΛΕΙΔΙΑ: ατμοσφαιρική ρύπανση, αναβάθμιση κτηρίου, βελτίωση εγκαταστάσεων χώρων, εξοικονόμηση ενέργειας.

7 ABSTRACT The present study was performed to formulate the energy upgrade in old buildings and furthermore the upgrade of other buildings because of energy necessary. In the first chapter is referred the consumption of energy and operation of the building. The second chapter presents the energy-saving techniques that will be used to upgrade the building. The third chapter lists the specifications of the building shell, description, geometric elements, minimum requirements and heat rates. The fourth chapter presents the specifications of the refrigeration and heating facilities, air conditioning and hot water. In the fifth chapter are the tables of solar orbits for Greece. SUBJECT AREA: energy upgrade KEYWORDS: atmospheric pollution, upgrade building, improve plant sites, saving energy.

8 ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ Για τη διεκπεραίωση της παρούσας πτυχιακής εργασίας, θα ήθελα να ευχαριστήσω πρώτα από όλους τον κ. Μαρμάνη Δημήτριο για την καθοδήγησή του και την πολύτιμη βοήθειά του καθ όλη τη διάρκεια της διεκπεραίωσης της παρούσας πτυχιακής εργασίας. Επίσης θα ήθελα να ευχαριστήσω τους γονείς μου, που ήταν πάντα δίπλα μου όλα αυτά τα χρόνια, για την ηθική, ψυχολογική αλλά και την οικονομική βοήθεια όποτε την είχα ανάγκη από τα πρώτα βήματα της φοιτητικής μου ζωής. Τέλος να ευχαριστήσω τους φίλους μου, για όλα αυτά τα υπέροχα φοιτητικά χρόνια που ζήσαμε.

9 1 1

10 2 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ Εισαγωγή 5 Κεφάλαιο 1 Κατανάλωση Ενέργειας και Λειτουργία Κτιρίου 1.1 Κατανάλωση ενεργείας και περιβαλλοντικές επιπτώσεις Συνθήκες λειτουργίας κτηρίου αναφοράς Καθορισμός θερμικών ζωνών κτιρίου Επιθυμητές συνθήκες εσωτερικών χωρών Θερμοκρασία εσωτερικών χώρων Σχετική υγρασία εσωτερικών χώρων Απαιτούμενος νωπός αέρας εσωτερικών χώρων Στάθμη φωτισμού Κατανάλωση ζεστού νερού Εξοπλισμός κτιρίου ή θερμικής ζώνης 26 Κεφάλαιο 2 Τεχνικές Εξοικονόμησης Ενέργειας Η διαμόρφωση του μικροκλίματος Η επίδραση των υλικών στη διαμόρφωση του μικροκλίματος Η επίδραση της βλάστησης στη διαμόρφωση του μικροκλίματος Ενεργειακός σχεδιασμός κτιρίων Θέση του κτιρίου στο οικόπεδο και προσανατολισμός Γεωμετρικές αναλογίες και χρώμα κτιρίων Διάταξη εσωτερικών χώρων Έλεγχος των θερμικών απωλειών Τα αδιαφανή στοιχεία του κελύφους Τα διαφανή στοιχεία του κελύφους Φυσικός αερισμός 40 2

11 3 2.5 Ηλιοπροστατευτικές διατάξεις Εφαρμογή παθητικών συστημάτων για τη θέρμανση και την ψύξη των κτιρίων Εκμετάλλευση άμεσων ηλιακών κερδών Προσάρτηση θερμοκηπίων Φυτεμένο δώμα Οροφές με επικάλυψη υψηλής ανακλαστικότητας Διατάξεις εκμετάλλευσης του φυσικού φωτισμού Διατάξεις ενσωματωμένες στον πυρήνα του κτιρίου Αύξηση της απόδοσης των ηλεκτρομηχανολογικών εγκαταστάσεων Στάδια επιθεώρησης λεβήτων Νομοθεσία 51 Κεφάλαιο 3 Προδιαγραφές Κτιριακού Κελύφους Περιγραφή της γεωμετρίας του κτιρίου Γεωμετρικά στοιχειά των επιφανειών των δομικών στοιχείων Θερμικά χαρακτηριστικά δομικών στοιχείων κτιρίου Ελάχιστες απαιτήσεις & προδιαγραφές κτιρίου αναφοράς Συντελεστής θερμοπερατότητας αδιαφανούς δομικών στοιχείων...58 Κεφάλαιο 4 Προδιαγραφές Εγκαταστάσεων Θέρμανσης, Ψύξης, Κλιματισμού και Ζεστού Νερού Χρήσης Συστήματα θέρμανσης χώρων Ελάχιστες απαιτήσεις & προδιαγραφές κτιρίου αναφοράς Απόδοση μονάδας παραγωγής θερμότητας Βαθμός απόδοσης μονάδων λέβητα καυστήρα Βαθμός απόδοσης αντλιών θερμότητας Βαθμός απόδοσης ηλεκτρικών μονάδων.68 3

12 Βαθμός απόδοσης μονάδων τηλεθέρμανσης Βαθμός απόδοσης τοπικών μονάδων αερίων ή υγρών καύσιμων Βαθμός απόδοσης ανοικτών εστιών καύσης Ποσοστό κάλυψης θερμικού φορτίου ζώνης Σύστημα παραγωγής για την ψύξη χώρων Ελάχιστες απαιτήσεις & προδιαγραφές αναφοράς Απόδοση μονάδας ψύξης Βαθμός απόδοσης αντλιών θερμότητας και ψεκτών Βαθμός απόδοσης ψεκτών μονάδων απορρόφησης προσρόφησης Ποσοστό κάλυψης ψυκτικού φορτίου ζώνης Ανεμιστήρες οροφής Σύστημα διανομής για την θέρμανση, ψύξη, κλιματισμό χώρων Δίκτυα διανομής και αεραγωγών κτιρίου αναφοράς Γραμμική θερμική μετάδοση δικτύων διανομής Εκτίμηση μήκους δικτύων διανομής Απώλειες δικτύων διανομής.80 Κεφάλαιο 5 Πίνακες Ηλιακών Τροχιών για την Περιοχή της Ελλάδος Βιβλιογραφία 87 4

13 5 Εισαγωγή Το ενεργειακό πρόβλημα σήμερα είναι ένα από τα πλέον σημαντικά θέματα της παγκόσμιας κοινότητας. Η ενεργεία είναι ένα αγαθό που εξυπηρετεί κοινότητες και αναπτυξιακές ανάγκες, παρουσιάζει συνεχώς αυξημένη ζήτηση ενώ οι επιπτώσεις από τη χρήση της στο περιβάλλον είναι καθοριστικές. Σύμφωνα με τις τελευταίες εκτιμήσεις, τα παγκόσμια αποθέματα πετρελαίου, φυσικού αερίου και λιθάνθρακα επαρκούν για την κάλυψη αναγκών περίπου 40 ετών, 70 ετών και 200 ετών αντίστοιχα. Οι επιπτώσεις της υποβάθμισης του περιβάλλοντος και της εξάντλησης των φυσικών πόρων, καθώς και η πολυπλοκότητα των ζητημάτων που συνδέονται με το περιβάλλον και την ανάπτυξη δεν είναι νέα θέματα. Η παράγωγη, μεταφορά και διανομή ενεργειακών προϊόντων είναι ένας από τους πιο σημαντικούς τομείς της οικονομίας κάθε χώρας και ταυτόχρονα ίσως ο πιο παγκοσμιοποιημένος τομέας. Σε παγκόσμια κλίμακα, η εξέλιξη της τεχνολογίας που σχετίζεται με τις ενεργειακές επιλογές, η χρηματοδότηση έργων υποδομής στον τομέα της ενέργειας και οι συνέπειες της κλιματικής αλλαγής, είναι τα σημαντικότερα σημεία που καθορίζουν τις ενεργειακές εξελίξεις. Αυτό που χαρακτηρίζει την πολιτική στον ενεργειακό τομέα τις τελευταίες δεκαετίες είναι η τάση για μεγέθυνση και παράλληλα απεξάρτηση από εθνικές πολιτικές. Έτσι, παρατηρείται η μετάβαση σε αγορές ενέργειας που είναι ενοποιημένες περιφερειακά, απελευθερωμένες, ανταγωνιστικές και ευρύτερα παγκοσμιοποιημένες. Σε αυτά τα πλαίσια διαμορφώνεται και η Ευρωπαϊκή Ενεργειακή Πολιτική, που έχει ως βασικούς άξονες την ασφάλεια του ενεργειακού εφοδιασμού, τη μείωση της κλιματικής αλλαγής και την εξασφάλιση της ανταγωνιστικότητας. Το έτος 1999 ολοκληρώθηκαν οι πρώτες διεθνείς συμφωνίες με την υπογραφή του πρωτοκόλλου του Κιότο, που στόχευαν στον περιορισμό των εκλυόμενων ρύπων του θερμοκηπίου μέχρι το έτος Η Ελλάδα δεσμεύτηκε ώστε η αύξηση των εκλυόμενων ρύπων του θερμοκηπίου μέχρι το 2012 να μην υπερβαίνει το 25% σε σχέση με το έτος αναφοράς. Η επίτευξη του στόχου αυτού για την χώρα μας δε φαίνεται να είναι εφικτή, αφού μέχρι σήμερα δεν έχουν ληφθεί τα απαραίτητα κρατικά μέτρα. Ταυτόχρονα η διεθνής κοινότητα συνεχίζει τις διαπραγματεύσεις για τον περιορισμό των εκλυόμενων ρύπων και μετά το Το Δεκέμβριο του 2009 στην Κοπεγχάγη, ολοκληρώθηκε ακόμα μία διεθνής συνάντηση με στόχο την ουσιαστική συμφωνία μεταξύ κρατών για την μείωση των εκλυόμενων ρύπων παγκοσμίως. Όμως, η συμφωνία δεν είχε το αναμενόμενο αποτέλεσμα που θα συνέβαλε ουσιαστικά στην μείωση των εκλυόμενων ρύπων, αφού οι μεγάλοι «ρυπαντές» για ακόμα μια φορά δεν ανέλαβαν τις ευθύνες τους. 5

14 6 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 Κατανάλωση Ενέργειας και Λειτουργία Κτιρίου 1.1 Κατανάλωση Ενεργείας και Περιβαλλοντικές Επιπτώσεις Ήδη από τις αρχές του 1970, οι περιβαλλοντικές επιπτώσεις της παραγωγής και χρήσης της ενέργειας απασχολούν σε μεγάλο βαθμό την ανθρωπότητα. Τα κύρια περιβαλλοντικά προβλήματα που σχετίζονται με την παραγωγή και κατανάλωση ενέργειας, είναι η θερμική ρύπανση από τους θερμικούς σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής, η ρύπανση του αέρα από την καύση ορυκτών καυσίμων, η αλλαγή μικροκλίματος από την εγκατάσταση μεγάλων υδροηλεκτρικών έργων, τα ραδιενεργά απόβλητα και η ρύπανση του νερού. Οι διάφοροι χημικοί, φυσικοί και βιολογικοί παράγοντες που προκαλούν υποβάθμιση του περιβάλλοντος είναι: Η ατμοσφαιρική ρύπανση, συμπεριλαμβανομένης και της αλλαγής μικροκλίματος από τη θερμική ρύπανση Η ρύπανση του νερού Η υποβάθμιση του εδάφους από τα στερεά απόβλητα Ο θόρυβος Η οπτική ρύπανση Η ατμοσφαιρική ρύπανση οφείλεται σε στερεές, υγρές ή αέριες ουσίες, οι οποίες μεταβάλλουν τη σύσταση του αέρα. Η ρύπανση του αέρα δημιουργείται από πολλές αιτίες, όπως η καύση ενεργειακών προϊόντων που έχουν ως βάση τον άνθρακα, με αποτέλεσμα τη δημιουργία στερών σωματιδίων (στάχτη, σωματίδια - aerosols) και αέριων ρύπων (διοξείδιο του άνθρακα, διοξείδιο του θείου, οξείδια του αζώτου). Στις αιτίες που προκαλούν ατμοσφαιρική ρύπανση συμπεριλαμβάνεται και ο ατμός που εκλύεται από τους πύργους ψύξης των θερμικών εγκαταστάσεων ηλεκτροπαραγωγής. Τα περιβαλλοντικά προβλήματα που δημιουργούνται από τη ρύπανση του αέρα είναι τα εξής: Όξινη βροχή: Η όξινη βροχή οφείλεται στα προϊόντα της καύσης ορυκτών καυσίμων. Όταν βρεθούν στην ατμόσφαιρα τα οξείδια του θείου, του αζώτου και οι υδρογονάνθρακες δημιουργούν οξέα (θειϊκό και νιτρικό οξύ) ή δημιουργούν όζον με την επίδραση της ηλιακής ακτινοβολίας. Στη συνέχεια τα οξέα εναποτίθενται στο έδαφος με «ξηρή» ή με «υγρή» μεταφορά μέσω της βροχής, του χιονιού ή και της ομίχλης. Τα οξείδια του θείου προέρχονται κυρίως από την καύση στερεών καυσίμων και μάλιστα το 64% των συνολικών εκπομπών οφείλονται σε μονάδες παραγωγής ενέργειας (κυρίως ηλεκτροπαραγωγής). Το μεγαλύτερο ποσοστό των οξειδίων του αζώτου προέρχονται από τους κινητήρες εσωτερικής καύσης των αυτοκινήτων. Επομένως, η άμεση λύση είναι η χρήση καυσίμων με πολύ χαμηλότερη περιεκτικότητα σε θείο, όπως για παράδειγμα η αντικατάσταση του άνθρακα (που συνήθως έχει υψηλή περιεκτικότητα σε θείο) με φυσικό αέριο, για ηλεκτροπαραγωγή. Σήμερα, οι περισσότερες εγκαταστάσεις ηλεκτροπαραγωγής είναι εξοπλισμένες με συστήματα που μειώνουν την περιεκτικότητα των καυσαερίων σε διοξείδιο του θείου ενώ τα καταλυτικά φίλτρα μειώνουν την περιεκτικότητά τους σε οξείδια του αζώτου. Το φαινόμενο του θερμοκηπίου: Η αύξηση της συγκέντρωσης του διοξειδίου του άνθρακα, (CO 2 ), του μεθανίου (CH 4 ), των χλωροφθορανθράκων (CFC) και των οξειδίων του αζώτου στην ατμόσφαιρα τις τελευταίες δεκαετίες έχει ως αποτέλεσμα την μεγαλύτερη απορρόφηση της υπέρυθρης ακτινοβολίας που εκπέμπεται από το 6

15 7 έδαφος της γης στην ατμόσφαιρα. Έτσι, η θερμοκρασία της ατμόσφαιρας αυξάνεται δημιουργώντας το φαινόμενο, το οποίο είναι γνωστό ως «φαινόμενο του θερμοκηπίου» ή «παγκόσμια θέρμανση» ή «κλιματική αλλαγή». Το διοξείδιο του άνθρακα παράγεται από την καύση των ορυκτών καυσίμων και συνεισφέρει στο φαινόμενο του θερμοκηπίου κατά 56%. Το υποξείδιο του αζώτου (N 2 Ο) (με συνεισφορά 7%) παράγεται επίσης από την καύση των ορυκτών καυσίμων. Το μεθάνιο (συνεισφορά 14%), παράγεται κατά την αποσύνθεση των οργανικών υλών (φυτά και ζωικά απόβλητα, οργανικά απορρίμματα σε ΧΥΤΑ). Τέλος, τα CFC συνεισφέρουν κατά 23% στο φαινόμενο του θερμοκηπίου. 7

16 8 Διαχωρισμός της ελληνικής επικράτειας σε κλιματικές ζώνες κατά νομούς Κλιματική ζώνη Ζώνη α Ζώνη β Ζώνη γ Ζώνη δ Νομοί Ηράκλειου, Χανίων, Ρεθύμνου, Κυκλάδων, Δωδεκανήσου, Σάμου, Μεσσηνίας, Λακωνίας, Αργολίδας, Ζακύνθου, Κεφαλληνίας & Ιθάκης, Κύθηρα & νησιά Σαρωνικού (Αττικής), Αρκαδίας (πεδινή) Αττικής (εκτός Κυθήρων & νήσων Σαρωνικού), Κορίνθου, Ηλείας, Αχαΐας, Αιτωλοακαρνανίας, Φθιώτιδος, Φωκίδας, Βοιωτίας, Ευβοίας, Μαγνησίας, Λέσβου, Χίου, Κερκύρας, Λευκάδας, Θεσπρωτίας, Πρέβεζας, Άρτας. Αρκαδίας (ορεινή), Ευρυτανίας, Ιωαννίνων, Λάρισας, Καρδίτσας, Τρικάλων, Πιερίας, Ημαθίας, Πέλλας, Θεσσαλονίκης, Κιλκίς, Χαλκιδικής, Σερρών (εκτός ΒΑ τμήματος), Καβάλας, Ξάνθης, Ροδόπης, Έβρου. Γρεβενών, Κοζάνης, Καστοριάς, Φλώρινας, Σερρών (ΒΑ τμήμα), Δράμας. 8

17 9 Εκτός από τις συνθήκες σχεδιασμού, σημαντική παράμετρος είναι η συχνότητα με την οποία εμφανίζονται κατά τη χειμερινή και θερινή περίοδο οι θερμοκρασίες σε κάθε περιοχή. Η παράμετρος αυτή είναι απαραίτητη για την εκτίμηση του μέσου εποχικού βαθμού απόδοσης λειτουργίας ενός συστήματος παραγωγής θερμότητας/ ψύξης στα κτίρια. Ο εποχικός βαθμός απόδοσης ενός συστήματος παραγωγής, εκτιμάται πάντα βάσει των προδιαγραφών του κατασκευαστή και αφορά την απόδοση λειτουργίας του σε συνθήκες πλήρους και μερικού φορτίου κάτω από συγκεκριμένες συνθήκες περιβάλλοντος. Στα διαγράμματα που ακολουθούν 2.1, 2.2, 2.3 και 2.4, δίνονται για τις 4 κλιματικές ζώνες οι ενδεικτικές καμπύλες των αθροιστικών κατανομών συχνοτήτων εμφάνισης των διαφόρων θερμοκρασιών σε μια περιοχή κατά τη θερινή (Μάιος έως Σεπτέμβριος) και κατά την χειμερινή (Οκτώβριο έως Απρίλιο) περίοδο. Οι κατανομές αυτές είναι ενδεικτικές για περιοχές με χαμηλό υψόμετρο. 9

18 Συνθήκες Λειτουργίας Κτιρίου Αναφοράς Το κτήριο αναφοράς σύμφωνα με τον ορισμό του είναι ένα κτίριο με το ίδιο προφίλ και με ίδιες συνθήκες λειτουργίας με το υπό μελέτη κτίριο. Κατά συνέπεια οι συνθήκες λειτουργίας που αναφέρονται στις ακόλουθες ενότητες ισχύουν τόσο για το κτίριο αναφοράς, όσο και για το προς μελέτη ή προς επιθεώρηση κτίριο, εκτός αν για το υπό μελέτη κτίριο καθορίζεται διαφορετική τιμή για κάποια από τις παραμέτρους των υποενοτήτων των συνθηκών λειτουργίας. Για παράδειγμα, τα επίπεδα φωτισμού καθορίζονται ανά κατηγορία και χρήση κτιρίου σε συγκεκριμένα όρια, αλλά το υπό μελέτη ή προς επιθεώρηση κτίριο μπορεί να διαθέτει φωτιστικά με υψηλότερα επίπεδα φωτισμού από τα απαιτούμενα για την κάλυψη των αναγκών του. Σε αυτή την περίπτωση για το υπό μελέτη ή για το προς επιθεώρηση κτίριο τα επίπεδα φωτισμού θα διαμορφωθούν ανάλογα τα συστήματα που διαθέτει, ενώ για το κτίριο αναφοράς τα επίπεδα φωτισμού λαμβάνονται όπως ορίζονται στις εθνικές προδιαγραφές στις ακόλουθες παραγράφους. 1.2 Καθορισμός Θερμικών Ζωνών Κτιρίου Για την εκτίμηση της ενεργειακής του απόδοσης το κτίριο χωρίζεται σε «θερμικές ζώνες», δηλαδή σε χώρους με παρόμοια χρήση, ίδιο προφίλ λειτουργίας ή/ και κοινά ηλεκτρομηχανολογικά συστήματα. Για το διαχωρισμό του κτιρίου σε θερμικές ζώνες συνιστάται να ακολουθούνται οι παρακάτω γενικοί κανόνες: 10

19 11 1. Ο διαχωρισμός του κτιρίου να γίνεται στο μικρότερο δυνατό αριθμό ζωνών, προκειμένου να επιτυγχάνεται οικονομία στο πλήθος των δεδομένων εισόδου και στον υπολογιστικό χρόνο. 2. Κατά τη μελέτη ή την επιθεώρηση ο προσδιορισμός των θερμικών ζωνών να γίνεται καταγράφοντας την πραγματική εικόνα λειτουργίας του κτιρίου. 3. Τμήματα του κτιρίου με όγκο μικρότερο από το 10% του συνολικού του όγκου να εξετάζονται ενταγμένα σε άλλες θερμικές ζώνες, κατά το δυνατόν παρόμοιες, ακόμη και αν οι συνθήκες λειτουργίας τους δικαιολογούν τη θεώρησή τους ως ανεξάρτητων ζωνών. Για τους υπολογισμούς των απαιτούμενων φορτίων θέρμανσης και ψύξης, το κτίριο θα πρέπει να μελετάται ως μια ενιαία θερμική ζώνη ή να διακριτοποιείται (να διαχωρίζεται) κατά περίπτωση σε περισσότερες θερμικές ζώνες. Εφόσον διακριτοποιηθεί ένα κτίριο σε περισσότερες από μία θερμικές ζώνες, υπάρχει η δυνατότητα βάσει των ευρωπαϊκών προτύπων να εκπονηθεί η μελέτη ενεργειακής απόδοσης με ή χωρίς συνυπολογισμό της θερμικής σύζευξης μεταξύ των θερμικών ζωνών. Δεδομένου ότι η θερμική σύζευξη των ζωνών πολλαπλασιάζει σημαντικά τόσο την είσοδο των δεδομένων στο μοντέλο του κτιρίου, όσο και τον υπολογιστικό χρόνο, χωρίς ωστόσο αντίστοιχα να επιτυγχάνει σημαντική βελτίωση της ακρίβειας των αποτελεσμάτων, για την μελέτη ενεργειακής απόδοσης είναι σκόπιμο να ακολουθείται ο υπολογισμός χωρίς σύζευξη των θερμικών ζωνών. Ο καθορισμός ανεξάρτητων διαφορετικών θερμικών ζωνών σύμφωνα με τον Κ.Εν.Α.Κ. (Φ.Ε.Κ.407/ ) και το πρότυπο ΕΛΟΤ ΕΝ ISO 13790:2009 επιβάλλεται στις περιπτώσεις κατά τις οποίες: 1. Η επιθυμητή θερμοκρασία των εσωτερικών χώρων διαφέρει περισσότερο από 4 K (4 ºC) σε σχέση με τα άλλα τμήματα του κτιρίου κατά τη χειμερινή ή/ και τη θερινή περίοδο. 2. Υπάρχουν χώροι με διαφορετική χρήση/ λειτουργία. Για παράδειγμα, σε ένα νοσοκομείο υπάρχουν αίθουσες νοσηλείας, γραφείων, χειρουργείων, ειδικών ιατρικών μηχανημάτων, εργαστήρια κ.ά. Οι χώροι διαφορετικών χρήσεων έχουν συνήθως και διαφορετικές εσωτερικές συνθήκες σχεδιασμού (θερμοκρασία, σχετική υγρασία, νωπό αέρα κ.ά.). 3. Υπάρχουν χώροι, στους οποίους το σύστημα του μηχανικού αερισμού (παροχής νωπού αέρα ή κλιματισμού) καλύπτει λιγότερο από το 80% της επιφάνειας κάτοψης του χώρου. Χώροι που καταλαμβάνουν όγκο μικρότερο του 10% του όγκου του κτιρίου ή/ και έχουν χαμηλή ενεργειακή κατανάλωση συγκριτικά με την κατανάλωση στο υπόλοιπο κτίριο, δεν μπορούν να χαρακτηριστούν ως αυτόνομες θερμικές ζώνες. Επίσης, δευτερεύοντες βοηθητικοί χώροι που δε θερμαίνονται και που συνδέονται λειτουργικά με μια θερμική ζώνη (π.χ. αποθηκευτικός χώρος εντός διαμερίσματος, 11

20 12 ψευδοροφή που διαχωρίζεται από το θερμαινόμενο χώρο με δομικό στοιχείο που δεν είναι θερμομονωμένο) λαμβάνονται ως τμήμα της θερμικής ζώνης. Ο διαχωρισμός του κτιρίου σε θερμικές ζώνες εναπόκειται στην ευχέρεια του μελετητή ή του επιθεωρητή και μπορεί να βασιστεί στους εθνικούς κανονισμούς και τις σχετικές τεχνικές οδηγίες. Ωστόσο, για τις ανάγκες της ενεργειακής μελέτης και της ενεργειακής επιθεώρησης η ακρίβεια των υπολογισμών δεν επηρεάζεται σημαντικά από το διαχωρισμό του κτιρίου σε περισσότερες θερμικές ζώνες από αυτές που συστήνεται να επιλέγονται βάσει των παραπάνω κανόνων. Γι αυτό το λόγο καλό είναι ο διαχωρισμός του κτιρίου σε ζώνες να είναι κατά το δυνατόν μικρότερος. Αν το κτίριο δεν παρουσιάζει ιδιαίτερες διαφορές μεταξύ των τμημάτων του, η βέλτιστη προσέγγιση είναι να αντιμετωπιστεί ως μία ενιαία θερμική ζώνη. Στο πλαίσιο της μελέτης ενεργειακής απόδοσης ενός κτιρίου καθορίζονται και οι θερμαινόμενοι χώροι (ή θερμικές ζώνες) και οι μη θερμαινόμενοι χώροι (Μ.Θ.Χ.) καθώς και οι ηλιακοί χώροι (π.χ. αίθρια), που γειτνιάζουν και έχουν θερμική σύζευξη με τους θερμαινόμενους χώρους. Οι μη θερμαινόμενοι και οι ηλιακοί χώροι του κτιρίου είναι ενεργειακά αδρανείς χώροι, χωρίς απαιτήσεις για θέρμανση, ψύξη και αερισμό. Κατά τους υπολογισμούς, τα εσωτερικά θερμικά κέρδη και ο φωτισμός των μη θερμαινόμενων και των ηλιακών χώρων θεωρούνται μηδενικά. Ωστόσο, συμμετέχουν δυναμικά στον υπολογισμό των απαιτούμενων φορτίων για θέρμανση και ψύξη των θερμαινόμενων χώρων (θερμικές ζώνες) και για το λόγο αυτό περιγράφονται και καθορίζονται με την ίδια ακρίβεια όπως και οι θερμικές ζώνες. Επισημαίνεται ότι ειδικά κατά την διαδικασία ενεργειακής επιθεώρησης τμήματος κτιρίου και μόνο (π.χ. διαμερίσματος), το οποίο εφάπτεται με μη θερμαινόμενους χώρους (π.χ. κλιμακοστάσιο), για τους υπολογισμούς της ενεργειακής απόδοσης του κτιρίου, θεωρείται κατά παραδοχή ότι εφάπτεται με τον εξωτερικό αέρα. Σ αυτή την περίπτωση, όλα τα δομικά στοιχεία του τμήματος κτιρίου που εφάπτονται με το μη θερμαινόμενο χώρο (τοιχοποιίες, ανοίγματα κ.ά.), περιγράφονται ως εφαπτόμενα με τον εξωτερικό αέρα αλλά με συντελεστή θερμοπερατότητας (U) μειωμένο κατά το ήμισυ του υπολογιζόμενου (δηλαδή πολλαπλασιαζόμενο επί μειωτικό συντελεστή b=0,5) και με πλήρη σκίαση (μηδενικό συντελεστή σκίασης) χειμώνα και καλοκαίρι. Ο υπολογισμός του συντελεστή θερμοπερατότητας U γίνεται βάσει της πραγματικής θέσης του δομικού στοιχείου, δηλαδή σε επαφή με μη θερμαινόμενο χώρο. 12

21 Επιθυμητές Εσωτερικές Συνθήκες Χώρων Ο σκοπός κάθε συστήματος θέρμανσης ή κλιματισμού είναι η επίτευξη θερμικής άνεσης στους χώρους διαμονής και δραστηριότητας των χρηστών κάθε κτιρίου. Η θερμική άνεση είναι μια σχετικά υποκειμενική κατάσταση, που επηρεάζεται από σειρά παραμέτρων και συνθηκών, οι σημαντικότερες των οποίων είναι οι ακόλουθες: 1. η θερμοκρασία (ξηρού θερμομέτρου) του αέρα 2. η μέση θερμοκρασία «ακτινοβολίας» των περιβαλλουσών επιφανειών ενός χώρου, όπως αυτή διαμορφώνεται από τη θερμοκρασία των επιφανειών, τα υλικά τους (συγκεκριμένα τους συντελεστές εκπομπής τους στο μεγάλο μήκος κύματος), την εγκατεστημένη ενεργή ηλεκτρική ισχύ εξοπλισμού και τον πληθυσμό 3. η σχετική υγρασία του αέρα 4. η ένδυση των χρηστών 5. η δραστηριότητα των χρηστών 6. η ταχύτητα εσωτερικών ρευμάτων αέρα Προκειμένου να καθοριστούν οι τυπικές συνθήκες σχεδιασμού συστημάτων θέρμανσης και κλιματισμού, θεωρούνται, ανάλογα με τη χρήση κάθε κτιρίου, σχεδόν σταθερές οι παράμετροι ένδυσης και δραστηριότητας των χρηστών, καθώς και οι ταχύτητες εσωτερικών ρευμάτων αέρα (που ούτως ή άλλως πρέπει να διατηρούνται στα επιβαλλόμενα όρια, προκειμένου να μην υπάρχει δυσφορία εκ μέρους των χρηστών). Έτσι, οι απομένουσες παράμετροι, που θα διαμορφώσουν τη θερμική άνεση σε ένα χώρο, είναι η θερμοκρασία και η σχετική υγρασία του αέρα και η θερμοκρασία των περιβαλλουσών επιφανειών. Ανάλογα με τη χρήση του κτιρίου και υπό την προϋπόθεση ότι η κατασκευή τηρεί τα σύγχρονα επιβαλλόμενα πρότυπα (θερμομονωτική προστασία στα δομικά στοιχεία, θερμομονωτικοί και αεροστεγείς υαλοπίνακες κ.ά.), η θερμοκρασία επιφανειών έχει τιμές συνήθως παραπλήσιες της θερμοκρασίας του αέρα. Απομένει τελικά να ελεγχθούν οι δύο βασικότερες παράμετροι, η θερμοκρασία και η σχετική υγρασία του εσωτερικού αέρα, και να προσαρμοσθούν αντίστοιχα από το σύστημα θέρμανσης (μόνον η θερμοκρασία του αέρα) ή κλιματισμού (θερμοκρασία και σχετική υγρασία του αέρα), προκειμένου να επιτευχθεί η επιθυμητή θερμική άνεση. Σε αυτή τη βάση, για κάθε κατηγορία κτιρίου και για κάθε ιδιαίτερη χρήση μέσα σε αυτό, καθορίζονται οι συνθήκες σχεδιασμού, προκειμένου να επιτυγχάνεται θερμική άνεση χωρίς σπατάλη ενέργειας. Ωστόσο, ο μελετητής ενός συστήματος, θα πρέπει, αξιολογώντας τα συγκεκριμένα χαρακτηριστικά και τις ιδιαιτερότητες κάθε περίπτωσης, να προβεί σε μικροπροσαρμογές των συνιστώμενων συνθηκών σχεδιασμού, όταν οι υπόλοιπες παράμετροι επιρροής της θερμικής άνεσης αποκλίνουν σημαντικά από τις τιμές αναφοράς, στις οποίες βασίζεται ο πίνακας. Ως παράδειγμα αναφέρεται η περίπτωση ενός χώρου με πολύ μεγάλες επιφάνειες υαλοπινάκων. Σε αυτή την περίπτωση, σε λειτουργία θέρμανσης η θερμοκρασία επιφανειών είναι πολύ μικρότερη της θερμοκρασίας αέρα (και είναι τόσο μεγαλύτερη η απόκλιση όσο χαμηλότερη είναι η θερμοκρασία του εξωτερικού αέρα). Κατά συνέπεια, ο μελετητής θα πρέπει να 13

22 14 σχεδιάσει για ελαφρώς μεγαλύτερες θερμοκρασίες αέρα από τις συνιστώμενες στον πίνακα, προκειμένου να αντισταθμίσει τη διαφορά της θερμοκρασίας επιφανειών. Αντίστοιχα, σε περίπτωση θέρμανσης με σύστημα (πλήρους) κλιματισμού θα πρέπει να σχεδιάσει και για λίγο μειωμένη σχετική υγρασία, προκειμένου να αποφύγει συμπυκνώσεις στα εκτεταμένα υαλοστάσια. Επίσης, σε ένα σύστημα με εκτεταμένη ακτινοβολία (π.χ. σύστημα ενδοδαπέδιας θέρμανσης με υλικά επιφάνειας υψηλής εκπομπής), μπορούν να χρησιμοποιηθούν ελαφρώς μειωμένες θερμοκρασίες σχεδιασμού, δεδομένου ότι λόγω της φύσης του συστήματος θέρμανσης η θερμοκρασία επιφανειών είναι σημαντικά μεγαλύτερη της θερμοκρασίας αέρα. 1.4 Θερμοκρασία Εσωτερικών Χώρων Η εσωτερική θερμοκρασία είναι η βασικότερη παράμετρος διαμόρφωσης της θερμικής άνεσης σε ένα χώρο. Είναι σαφές ότι, δεδομένης της υποκειμενικότητας του επιπέδου θερμικής άνεσης και των επιλογών του εκάστοτε χρήστη, η επιθυμητή θερμοκρασία εσωτερικών χώρων μπορεί να ποικίλλει. Ωστόσο, για τις ανάγκες της εκτίμησης της ενεργειακής απόδοσης ενός κτιρίου πρέπει να καθοριστούν σε εθνικό επίπεδο τα επιθυμητά όρια εσωτερικής θερμοκρασίας ανά χρήση. Αυτό πρέπει να γίνει στη βάση της επίτευξης της θερμικής άνεσης με τη μικρότερη δυνατή κατανάλωση ενέργειας. Με βάση τις συνιστώμενες τιμές στο πρότυπο ΕΛΟΤ EN 15251:2007 καθορίζονται και δίνονται στον πίνακα 1 για όλες τις κατηγορίες των κτιρίων οι τιμές θερμοκρασίας εσωτερικών χώρων για τη χειμερινή και τη θερινή περίοδο, που θα λαμβάνονται για τους υπολογισμούς της ενεργειακής απόδοσης των κτιρίων. Οι τιμές εσωτερικής θερμοκρασίας που δίνονται στον Πίνακα 1, σε ορισμένες περιπτώσεις κτιρίων ή χώρων κτιρίων, διαφοροποιούνται λόγω ειδικών απαιτήσεων, όπως στις αίθουσες χειρουργείων ανάλογα με το είδος επεμβάσεων, στις αίθουσες μουσείων ανάλογα το είδος εκθεμάτων κ.ά. Στις περιπτώσεις αυτές η εσωτερική θερμοκρασία σχεδιασμού (διαστασιολόγησης) των συστημάτων θέρμανσης/ ψύξης μπορεί να αποκλίνει από τις τιμές του Πίνακα 1 και θα πρέπει να αιτιολογείται με σαφήνεια στην αντίστοιχη μελέτη. Ωστόσο, όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, για τους υπολογισμούς της ενεργειακής απόδοσης των κτιρίων οι τιμές εσωτερικών θερμοκρασιών που χρησιμοποιούνται είναι σε κάθε περίπτωση και για κάθε χρήση αυτές που δίνονται στον Πίνακα 1. Για τον υπολογισμό της ενεργειακής απόδοσης των κτιρίων με διακοπτόμενη λειτουργία, στις περιόδους εκτός τυπικού ωραρίου λειτουργίας του κτιρίου, η θερμοκρασία εσωτερικών χώρων λαμβάνεται ίση με την μέση εξωτερική μηνιαία θερμοκρασία για κάθε μήνα. 14

23 Σχετική Υγρασία Εσωτερικών Χώρων Για το βέλτιστο έλεγχο των εσωτερικών συνθηκών στα κτίρια, εγκαθίστανται συστήματα κλιματισμού, στα οποία εκτός της θερμοκρασίας του αέρα, ελέγχεται και ρυθμίζεται και η σχετική του υγρασία. Εξαίρεση αποτελούν τα τοπικά και ημικεντρικά συστήματα κλιματισμού (αντλίες θερμότητας άμεσης εξάτμισης, διαιρούμενου ή ενιαίου τύπου, τοπικές και ημικεντρικές), που συνήθως χρησιμοποιούνται σε κατοικίες και σε μικρής σχετικά κλίμακας εφαρμογές. Σε αυτές τις περιπτώσεις ο έλεγχος των τιμών της σχετικής υγρασίας είναι δυνατός μόνο σε λειτουργία ψύξης. Για κάθε κατηγορία και υποκατηγορία κλιματιζόμενων κτιρίων ή τμημάτων κτιρίων, οι τιμές σχετικής υγρασίας για τους υπολογισμούς της ενεργειακής απόδοσης των κτιρίων καθορίζονται από τον Πίνακα 1. Σε περιπτώσεις κτιρίων ή χώρων κτιρίων όπου η επιθυμητή τιμή της σχετικής υγρασίας διαφοροποιείται από τις τιμές του Πίνακα 1 κατά τον σχεδιασμό (διαστασιολόγηση) των συστημάτων θέρμανσης/ ψύξης λόγω ειδικών απαιτήσεων, θα πρέπει να αιτιολογείται με σαφήνεια στην αντίστοιχη μελέτη. Πίνακας 1. Καθορισμένες τιμές θερμοκρασίας και σχετικής υγρασίας εσωτερικών χώρων για το υπολογισμό της ενεργειακής απόδοσης των κτιρίων. Χρήσεις κτιρίων ή θερμικών ζωνών Θερμοκρασία Σχετική υγρασία % Χειμερινή περίοδος Θερινή περίοδος Χειμερινή περίοδος Θερινή περίοδος Μονοκατοικία πολυκατοικία (περισσότερα του ενός διαμερίσματος) Ξενοδοχείο ετήσιας λειτουργίας Θερινής λειτουργίας Χειμερινής λειτουργίας Ξενώνας ετήσιας λειτουργίας Θερινής λειτουργίας Χειμερινής λειτουργίας Οικοτροφείο και κοιτώνας Υπνοδωμάτιο ξενοδοχείο, οικοτροφείου κ.α Κοινόχρηστος χώρος ξενοδοχείου, οικοτροφείου κ.α. Εστιατόριο Ζαχαροπλαστείο, καφενείο Νυχτερινό κέντρο διασκέδασης, μουσική σκηνή Θέατρο, κινηματογράφος Χώρος συναυλιών Χώρος εκθέσεων, μουσείο

24 16 Χώρος συνεδρίων, αμφιθέατρο, αίθουσα δικαστηρίων Τράπεζα Αίθουσα πολλαπλών χρήσεων Κλειστό γυμναστήριο, κλειστό κολυμβητήριο Διάδρομοι και άλλοι κοινόχρηστοι βοηθητικοί χώροι Λουτρό(κοινόχρηστο) Νηπιαγωγείο Πρωτοβάθμια εκπαίδευση, δευτεροβάθμια εκπαίδευση Τριτοβάθμια εκπαίδευση, αίθουσα διδασκαλίας Φροντιστήριο, ωδείο Νοσοκομείο, κλινική Αίθουσα ασθενών(δωμάτιο) Χειρουργείο Εξωτερικά ιατρεία Αίθουσες αναμονής Απαιτούμενος Νωπός Αέρας Εσωτερικών Χώρων Για την εξασφάλιση συνθηκών υγιεινής στο εσωτερικό κάθε κτιρίου και κάθε ανεξάρτητου τμήματος κτιρίου απαιτείται η ανανέωση του αέρα, δηλαδή η αντικατάσταση μέρους του εσωτερικού αέρα από νωπό αέρα περιβάλλοντος. Οι απαιτήσεις νωπού αέρα καθορίζονται ανάλογα με: 1. τη χρήση του κτιρίου 2. τον πληθυσμό των χρηστών και 3. την παραγωγή ρύπων λόγω χρήσης του κτιρίου, που σε γενική προσέγγιση είναι αντίστοιχη της χρήσης του κτιρίου. Υπάρχουν διάφοροι τρόποι υπολογισμού της απαραίτητης ποσότητας νωπού αέρα σύμφωνα με το ΕΛΟΤ ΕΝ 15251:2007. Για τις ανάγκες υπολογισμού του αερισμού σε μελέτες εκτίμησης της ενεργειακής απόδοσης κτιρίων, ο πιο εύχρηστος τρόπος υπολογισμού της ανανέωσης αέρα είναι βάσει των ελάχιστων ποσοτήτων που απαιτούνται σύμφωνα με τα εξής δύο κριτήρια: 1. την εξασφάλιση των συνθηκών υγιεινής για τους χρήστες και 2. την ελάχιστη ανανέωση βάσει του όγκου και της χρήσης του κτιρίου 16

25 17 Σε γενική κατεύθυνση, οι απαιτήσεις νωπού αέρα ανά κατηγορία κτιρίου (χρήση) θα πρέπει να καθορίζονται έτσι, ώστε να καλύπτουν τον ελάχιστο απαιτούμενο αερισμό (m 3 /h/άτομο), ανάλογα με την πυκνότητα πληθυσμού (άτομα/m 2 ) ανά χρήση κτιρίου. Λαμβάνοντας υπόψη τις απαιτήσεις αερισμού όπως ορίζονται στο πρότυπο ΕΛΟΤ ΕΝ 15251:2007, στο πρότυπο της ASHRAE και στην Τεχνική Οδηγία του Τεχνικού Επιμελητηρίου Τ.Ο.Τ.Ε.Ε. 2425/86, στον πίνακα 2.3. καθορίζονται ο αριθμός ατόμων ανά 100 m 2 μεικτής δομημένης επιφάνειας, ο ενδεικνυόμενος απαιτούμενος νωπός αέρας ανά άτομο (m 3 /h/άτομο) και ο ενδεικνυόμενος απαιτούμενος νωπός αέρας ανά μονάδα επιφάνειας δαπέδου (m 3 /h/m 2 ) για κάθε χρήση κτιρίου ή/και χρήση θερμικής ζώνης. Αυτές οι τιμές αερισμού αποτελούν μέσες τιμές των όσων καθορίζονται στα προαναφερόμενα πρότυπα και οδηγίες και λαμβάνονται υπόψη για τους υπολογισμούς της ενεργειακής απόδοσης κτιρίου, τόσο κατά την εκπόνηση μελέτης της ενεργειακής απόδοσης κτηρίου όσο και για την διενέργειας ενεργειακής επιθεώρησης. Δεδομένου πως τα ισχύοντα πρότυπα αλλά και οι τεχνικές οδηγίες και οι κανονισμοί δίνουν ένα εύρος τιμών σχεδιασμού των συστημάτων αερισμού ανά χρήση, ο μελετητής, κατά την φάση σχεδιασμού του συστήματος, μπορεί να επιλέξει όποια τιμή εκτιμά πως προσιδιάζει καλύτερα στο κτίριο, αρκεί να είναι μέσα στα όρια των κανονισμών. Ωστόσο, κατά τους υπολογισμούς που διεξάγονται στο πλαίσιο της μελέτης ενεργειακής απόδοσης, καθώς και της ενεργειακής επιθεώρησης κτιρίου, πρέπει να χρησιμοποιείται η αναφερόμενη τυπική τιμή του Πίνακα 1.2. Διευκρινίζεται πως για τον υπολογισμό του απαιτούμενου αέρα για τη μελέτη ενεργειακής απόδοσης, οι βοηθητικοί χώροι (π.χ. κλιμακοστάσια, διάδρομοι, λουτρά, αποθήκες κ.ά.) κάθε θερμικής ζώνης, θα συνυπολογίζονται με την τιμή του Πίνακα 1.2 που αντιστοιχεί σε βοηθητικούς χώρους. Δηλαδή, σε θερμική ζώνη που περιλαμβάνει και βοηθητικούς χώρους (π.χ. θερμική ζώνη γραφείων συμπεριλαμβανομένων των διαδρόμων), ο υπολογισμός του απαιτούμενου αερισμού θα γίνει με άλλη τυπική τιμή για το εμβαδόν της χρήσης και με άλλη τυπική τιμή για το εμβαδόν των βοηθητικών χώρων, σύμφωνα με τον Πίνακα 1.2. Επίσης, στις περιπτώσεις θερμικών ζωνών που αποτελούνται μόνο από βοηθητικούς χώρους, είναι σαφές πως ο υπολογισμός του αερισμού θα γίνει βάσει της τυπικής τιμής του Πίνακα 1.2 που αντιστοιχεί σε βοηθητικούς χώρους. Επισημαίνεται ότι, στους υπολογισμούς για την ενεργειακή απόδοση του κτιρίου δε λαμβάνονται υπόψη οι απαιτήσεις και η παροχή νωπού αέρα σε περιπτώσεις ειδικών εφαρμογών, όπως ο τοπικός αερισμός μαγειρείων, αποθήκευσης ή συντήρησης τροφίμων, ειδικών ιατρικών εργαστηρίων κ.ά., οι οποίες δεν εξυπηρετούν την κάλυψη των αναγκών αερισμού των χρηστών των χώρων. Συνοψίζοντας, για τον αερισμό των χώρων ενός κτιρίου, σε όλες τις περιπτώσεις, ακόμη και όταν οι τιμές σχεδιασμού των συστημάτων αερισμού είναι διαφορετικές από τις τυπικές τιμές του Πίνακα 1.2, ο μελετητής πρέπει: α) να χρησιμοποιήσει τις τυπικές τιμές αερισμού του Πίνακα 1.2. για τους υπολογισμούς της ενεργειακής απόδοσης, 17

26 18 β) να αγνοήσει εντελώς τις ιδιαίτερες απαιτήσεις αερισμού ειδικών εφαρμογών (όπως προαναφέρθηκε), για τους υπολογισμούς της ενεργειακής απόδοσης και γ) στην τεχνική περιγραφή των εγκαταστάσεων αερισμού, να τεκμηριώσει με σαφήνεια και πληρότητα, τις τιμές σχεδιασμού που έχει επιλέξει. Επισημαίνεται, πως οι επιλεγείσες αυτές τιμές αερισμού θα πρέπει να βρίσκονται εντός των ορίων των κατά περίπτωση ισχυόντων κανονισμών, σχετικών τεχνικών οδηγιών και προτύπων. Πίνακας 1.2 Απαιτούμενος νωπός αέρας ανά χρήση κτηρίου (για χώρους μη καπνιζόντων) για τον υπολογισμό της ενέργειας του απόδοσης. Χρήσεις κτιρίων και θερμικών ζωνών Άτομα/100m 2 επιφ. Δαπέδου Νωπός αέρας [m 3 / h/ άτομο] Νωπός αέρας [m 3 / h/ m 2 ] Μονοκατοικία, πολυκατοικία (περισσότερα του ενός διαμερίσματος Ξενοδοχείο ετήσιας λειτουργίας* ,00 Θερινής λειτουργίας* ,00 Χειμερινής λειτουργίας* ,00 Ξενώνας ετήσιας λειτουργίας* ,00 Θερινής λειτουργίας * ,00 Χειμερινής λειτουργίας* ,00 Οικοτροφείο και Κοιτώνας ,5 Υπνοδωμάτιο ξενοδοχείου, ,20 οικοτροφείο κ.α. Κοινόχρηστος χώρος ξενοδοχείου, ,26 οικοτροφείου κ.α. Εστιατόριο ,50 Ζαχαροπλαστείο, καφενείο ,00 Νυχτερινό κέντρο διασκέδασης ,00 Θέατρο, κινηματογράφος ,00 Χώρος συναυλιών Χώρος εκθέσεων, μουσείο ,00 Χώρος συνεδρίων, αμφιθέατρα, αίθουσες ,50 18

27 19 δικαστηρίων Τράπεζα ,00 Αίθουσα πολλαπλών χρήσεων ,50 Κλειστό γυμναστήριο, κλειστό ,75 κολυμβητήριο Διάδρομοι και άλλοι ,60 κοινόχρηστοι χώροι Λουτρό(κοινόχρηστο) ,00 Νηπιαγωγείο** ,00 Πρωτοβάθμια εκπαίδευση, δευτεροβάθμια εκπαίδευση** Τριτοβάθμια εκπαίδευση, αίθουσα διδασκαλίας** , ,00 Φαρμακείο, ωδείο** ,10 Νοσοκομείο, κλινική* ,50 Αίθουσες ,50 ανθώνων(δωμάτιο) Χειρούργοι (τακτικό) ,00 Εξωτερικά ιατρεία ,00 Αίθουσες αναμονής ,75 Αγροτικό ιατρείο, υγειονομικός σταθμός, κέντρο υγείας, ιατρείο Ψυχιατρείο, ίδρυμα ατόμων με ειδικές ανάγκες, ίδρυμα χρόνιων πασχόντων, οίκος ευγηρίας, βρεφοκομεία* Βρεφικός σταθμός, παιδικός σταθμός Κρατητήριο, αναμορφωτήριο, φυλακή , , , ,40 Αστυνομική διεύθυνση ,00 Εμπορικό κέντρο, αγορά, υπεραγορά ,60 Κατάστημα, φαρμακείο ,08 Ινστιτούτο γυμναστικής ,75 Κουρείο, κομμωτήριο ,50 19

28 20 Γραφείο ,00 Βιβλιοθήκη ,60 *οι τιμές αυτές χρησιμοποιούνται όταν το κτίριο εξετάζεται ενιαία και όχι κατανεμημένο σε επιμέρους θερμικές ζώνες διαφορετικών χρήσεων **οι τιμές αυτές αφορούν τις αίθουσες εκπαίδευσης και όχι άλλους χώρους των παιδευτικών ιδρυμάτων όπως είναι τα γραφεία, οι διάδρομοι κ.α Στάθμη Φωτισμού Σε κάθε χώρο πρέπει να παρέχεται ο φωτισμός που εξασφαλίζει στους χρήστες οπτική άνεση, δηλαδή ένα περιβάλλον με την απαιτούμενη ποσότητα και ποιότητα φωτισμού, που επιτρέπει την ευχάριστη διαμονή και την άσκηση της προβλεπόμενης δραστηριότητά τους, χωρίς φαινόμενα που να οδηγούν στην οπτική δυσφορία ή/ και κόπωση. Για τον περιορισμό της κατανάλωσης ενέργειας για φωτισμό, ο Κ.Εν.Α.Κ. καθορίζει για τα νέα και ριζικά ανακαινιζόμενα κτίρια του τριτογενούς τομέα, καθώς και για τα αντίστοιχα κτίρια αναφοράς, ως ελάχιστη φωτιστική απόδοση (φωτεινή δραστικότητα) των συστημάτων γενικού φωτισμού τα 55 (lm/w). Στο πρότυπο ΕΛΟΤ EN :2002 δίνονται λεπτομερώς τα συνιστώμενα επίπεδα φωτισμού ανά χρήση χώρου, καθώς και επιπρόσθετες πληροφορίες που σχετίζονται με το σχεδιασμό του συστήματος φωτισμού. Με βάση - κατά κύριο λόγο - τις προτεινόμενες τιμές του προτύπου για τα συνιστώμενα επίπεδα φωτισμού, δίνονται στον Πίνακα 1.3 οι τιμές για τη μέση ελάχιστη στάθμη γενικού φωτισμού (lx) ανά χρήση χώρου και οι τιμές για την εγκατεστημένη ισχύ φωτισμού (W/m 2 δομημένης επιφάνειας) του κτιρίου αναφοράς τριτογενούς τομέα, για το οποίο η φωτιστική απόδοση (φωτεινή δραστικότητα) καθορίστηκε στα 55 (lm/w). Αυτές οι τιμές, της εγκατεστημένης ισχύος των φωτιστικών ανά μονάδα δομημένης επιφάνειας (W/m 2 ) του κτιρίου αναφοράς είναι οι μέγιστες επιτρεπόμενες για την κάλυψη της μέσης ελάχιστης στάθμης (lx) γενικού φωτισμού, για ύψος τοποθέτησης των φωτιστικών στο χώρο τα 2,6 m, καθορίστηκαν με βάση τις προτεινόμενες τιμές ανά χρήση χώρων όπως δίνονται στο πρότυπο ΕΛΟΤ ΕΝ 15193:2007 και λαμβάνονται υπόψη για τους υπολογισμούς της ενεργειακής απόδοσης κτιρίων του τριτογενούς τομέα. Στο όριο τιμών της εγκατεστημένης ισχύος (W/m 2 ) του Πίνακα 1.3 δεν περιλαμβάνονται φωτιστικά που χρησιμοποιούνται για: 1. ειδικό φωτισμό ανάδειξης (π.χ. εμπορευμάτων, εκθεμάτων (μουσεία), 2. φωτισμό ασφαλείας, 3. ειδικό φωτισμό χώρων ειδικής χρήσης (χειρουργείων, κινηματογράφων, θεάτρων Ωστόσο για αυτές τις περιπτώσεις, ο μελετητής πρέπει να τεκμηριώνει με σαφήνεια την ανάγκη χρήσης ειδικού φωτισμού σε επιμέρους χώρους του κτιρίου και να αναφέρει την εγκατεστημένη ηλεκτρική του ισχύ. 20

29 21 Πίνακας 1.3 Στάθμη γενικού(όχι ειδικού) φωτισμού και εγκατεστημένης ισχύος φωτισμού (W/m 2 ) κτιρίου αναφοράς ανά χρήση κτιρίου για τον υπολογισμό της ενεργειακής του απόδοσης. Χρήσεις κτιρίων ή θερμικών ζωνών Στάθμη φωτισμού [lx] Ισχύς για κτήριο αναφοράς [W/m 2 ] Επίπεδο αναφοράς μέτρησης[m] Μονοκατοικία πολυκατοικία (περισσότερα 200 6,4 0,8 του ενός διαμερίσματος) Ξενοδοχείο ετήσιας λειτουργίας 300 9,6 0,8 Θερινής λειτουργίας 300 9,6 0,8 Χειμερινής λειτουργίας 300 9,6 0,8 Ξενώνας ετήσιας λειτουργίας 300 9,6 0,8 Θερινής λειτουργίας 300 9,6 0,8 Χειμερινής λειτουργίας 300 9,6 0,8 Οικοτροφείο και κοιτώνας 300 9,6 0,8 Υπνοδωμάτιο ξενοδοχείο, οικοτροφείου κ.α ,0 0,8 Κοινόχρηστος χώρος ξενοδοχείου, οικοτροφείου κ.α ,2 0,5 Εστιατόριο 200 6,4 0,8 Ζαχαροπλαστείο, καφενείο 250 8,0 0,8 Νυχτερινό κέντρο διασκέδασης, μουσική σκηνή 100 3,2 0,8 Θέατρο, κινηματογράφος 100 3,2 0,8 Χώρος συναυλιών 100 3,2 0,8 Χώρος εκθέσεων, μουσείο 200 6,4 0,8 Χώρος συνεδρίων, αμφιθέατρο, αίθουσα δικαστηρίων ,0 0,8 Τράπεζα ,0 0,8 Αίθουσα πολλαπλών χρήσεων 300 0,8 Κλειστό γυμναστήριο, κλειστό κολυμβητήριο 300 9,6 0,5 Διάδρομοι και άλλοι κοινόχρηστοι βοηθητικοί χώροι 200 6,4 0,5 Λουτρό(κοινόχρηστο) 300 6,4 0,5 Νηπιαγωγείο 300 9,6 0,8 Πρωτοβάθμια εκπαίδευση, δευτεροβάθμια εκπαίδευση 500 9,6 0,8 Τριτοβάθμια εκπαίδευση, ,0 0,8 21

30 22 αίθουσα διδασκαλίας Φροντιστήριο, ωδείο ,0 0,8 Νοσοκομείο, κλινική 300 9,6 0,8 Αίθουσα ,8 ασθενών(δωμάτιο) Χειρουργείο (τακτικό) ,8 Εξώτερων ιατρείων ,8 Αίθουσες αναμονής 300 9,6 0,8 Αγροτικό ιατρείο, υγειονομικός σταθμός, κέντρο υγείας, ιατρείο Ψυχιατρείο, ίδρυμα ατόμων με ειδικές ανάγκες, ίδρυμα χρόνιων πασχόντων, οίκος ευγηρίας, βρεφοκομεία ,0 0, ,6 0,8 Βρεφικός σταθμός, παιδικός σταθμός 300 9,6 0,8 Κρατητήριο, αναμορφωτήριο, φυλακή 300 9,6 0,8 Αστυνομική διεύθυνση ,0 0,8 Εμπορικό κέντρο, αγορά και υπεραγορά 300 9,6 0,8 Κατάστημα, φαρμακείο ,8 Ινστιτούτο γυμναστικής ,8 0,8 Κουρείο, κομμωτήριο ,8 0,8 Γραφείο ,0 0,8 Βιβλιοθήκη ,0 0,8 Lx= (lm/m 2 ) 1.5 Κατανάλωση Ζεστού Νερού Η ζήτηση ζεστού νερού χρήσης (Ζ.Ν.Χ.) σε ένα κτίριο ή σε ένα ανεξάρτητο (λειτουργικά) τμήμα του εξαρτάται από τη χρήση του κτιρίου (ή του τμήματος) αλλά και σε σημαντικό βαθμό από τον ανθρώπινο παράγοντα. Έτσι, κάθε κτίριο, ανάλογα με τη γενική του χρήση αλλά και τις συνήθειες των χρηστών του, παρουσιάζει διαφορετική κατανάλωση Ζ.Ν.Χ. Για τον υπολογισμό της κατανάλωσης θερμικής ενέργειας για παραγωγή Ζ.Ν.Χ. καθορίστηκε, σύμφωνα με τον Πίνακα 1.4, η τυπική ημερήσια κατανάλωση Ζ.Ν.Χ. ανά άτομο/ χρήστη του υπό μελέτη κτιρίου ή της υπό μελέτη ζώνης, καθώς επίσης και η ετήσια κατανάλωση, ως εξής: 1. ανά υπνοδωμάτιο για τις κατοικίες (όπου υπό τον όρο υπνοδωμάτιο πρέπει να λογίζονται όλοι οι χώροι που μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως υπνοδωμάτια, χωρίς λειτουργικά προβλήματα, ανεξαρτήτως της υφιστάμενη χρήσης τους), 2. ανά κλίνη για τα κτίρια προσωρινής διαμονής και περίθαλψης, 3. ανά μονάδα δομημένης επιφάνειας για όλες τις υπόλοιπες χρήσεις κτιρίων. 22

31 23 Οι τιμές του Πίνακα 1.4 λαμβάνονται από τη διεθνή βιβλιογραφία και τις τυπικές τιμές που προτείνει το πρότυπο ΕΛΟΤ EN :2008 για ορισμένες χρήσεις κτιρίων και χρησιμοποιούνται για τους υπολογισμούς της κατανάλωσης ενέργειας για Ζ.Ν.Χ. του κτιρίου. Προκειμένου για τον υπολογισμό του απαιτούμενου θερμικού φορτίου για Ζ.Ν.Χ., οι καταναλώσεις του Πίνακα 1.4 αναφέρονται σε θερμοκρασία Ζ.Ν.Χ. 45ºC, η οποία λαμβάνεται και κατά τους υπολογισμούς της ενεργειακής απόδοσης κτιρίων. Σε ορισμένες χρήσεις κτηρίων, σύμφωνα με το παραπάνω πρότυπο, λόγω περιορισμένης ζήτησης η κατανάλωση Ζ.Ν.Χ. λαμβάνεται μηδενική για τον υπολογισμό της ενεργειακής απόδοσης του κτηρίου, τόσο για την Μελέτη Ενεργειακής Απόδοσης, όσο και για την ενεργειακή επιθεώρηση Διευκρινίζεται επίσης, πως οι υπολογισμοί της κατανάλωσης Ζ.Ν.Χ. γίνονται βάσει των τετραγωνικών που καταλαμβάνει η χρήση για την οποία υπάρχει απαίτηση Ζ.Ν.Χ. και όχι για το σύνολο του κτιρίου. Η επιφάνεια των κοινόχρηστων βοηθητικών χώρων των κτιρίων, π.χ. διάδρομοι, κλιμακοστάσια, λουτρά (WC), δε συνυπολογίζεται για τον καθορισμό των απαιτήσεων Ζ.Ν.Χ. Έτσι, στην περίπτωση που οι κοινόχρηστοι βοηθητικοί χώροι ενσωματώνονται σε μια μεγαλύτερη θερμική ζώνη, το εμβαδό τους δε λαμβάνεται υπόψη για τον υπολογισμό της κατανάλωσης Ζ.Ν.Χ., ενώ στην περίπτωση όπου οι χώροι αυτοί οριστούν ως ξεχωριστές θερμικές ζώνες, η κατανάλωση Ζ.Ν.Χ. λαμβάνεται μηδενική. Σε κάθε περίπτωση, τα στοιχεία των υπολογισμών για το σχεδιασμό του συστήματος παραγωγής και διανομής Ζ.Ν.Χ. θα πρέπει να καθορίζονται με σαφήνεια, στη σχετική μελέτη διαστασιολόγησης. Πίνακας 1.4 Τυπική κατανάλωση ζεστού νερού χρήσης (σε θερμοκρασία 45 ο C) ανά χρήση κτηρίου για τον υπολογισμό της κατανάλωσης ενέργειας. Χρήσεις κτηρίων ή θερμικών ζωνών Μονοκατοικία, πολυκατοικία Ξενοδοχείο ετήσιας λειτουργίας κατηγορίας Lux Α και Β κατηγορίας Ημερησία κατανάλωση Ζ. Ν. Χ. L/άτομο/ημέρα Ανά δομημένη επιφάνεια 2[l/m/ημέρα] Ετησία κατανάλωση Ζ. Ν. Χ. Ανά υπνοδωμάτιο 3[l/m/υπν./έτος] Ανά δομημένη επιφάνεια 32[m/m/έτος] ,38 -- L/άτομο/ημέρα [l/m/ημέρα] Ανά κλίνη [l/m/υπν./έτος] [m/m/έτος] , ,20 -- Γ κατηγορίας ,90 -- Θερινής λειτουργίας κατηγορίας Lux ,

32 24 Α και Β κατηγορίας ,41 -- Γ κατηγορίας ,56 -- Ξενώνας ετήσιας λειτουργίας ,90 -- Θερινής λειτουργίας ,74 -- Χειμερινής λειτουργίας ,56 -- Οικοτροφείο, κοιτώνας ,25 -- Εστιατόριο 8 5, ,04 Ζαχαροπλαστείο, καφενείο** 2 1, ,58 Νυχτερινό κέντρο διασκέδασης, 3 3, ,62 μουσική σκηνή Θέατρο, κινηματογράφος Χώρος συναυλιών Χώρος εκθέσεων, μουσείο Χώρος συνεδρίων. Αμφιθέατρο, αίθουσα δικαστηρίων Τράπεζα Αίθουσα πολλαπλών χρήσεων Κλειστό γυμναστήριο, κλειστό 20 9, ,29 κολυμβητήριο** Διάδρομο και άλλοι κοινόχρηστοι βοηθητικοί χώροι Λουτρό (κοινόχρηστο) Νηπιαγωγείο Πρωτοβάθμια εκπαίδευση, δευτεροβάθμια εκπαίδευση

33 25 Τριτοβάθμια εκπαίδευση, αίθουσα διδασκαλίας Φροντιστήριο, ωδείο Νοσοκομείο κάτω ,2 -- των 500 κλώνων Νοσοκομείο άνω των 500 κλινών* ,9 -- Κλινική* ,0 -- Αγροτικό ιατρείο, υγειονομικός σταθμός, κέντρο υγειάς, ιατρείο Ψυχιατρείο, ίδρυμα ατόμων με ειδικές ανάγκες. Ίδρυμα χρόνιων πασχώντων, οίκος ευγηρίας, βρεφοκομεία Βρεφικός σταθμός, παιδικός σταθμός Αναμορφωτήριο, φυλακή Αστυνομική διεύθυνση, κρατητήριο Εμπορικό κέντρο, αγορά και υπεραγορά 5 0, , , , , , , Κατάστημα φαρμακείο Ινστιτούτο, γυμναστικής** 20 15, ,68 Κουρείο, κομμωτήριο** 3 2, ,70 Γραφείο Βιβλιοθήκη *Εάν η κατανάλωση Ζ. Ν. Χ. ενός κτιρίου (πχ. Ανά κλίνη ή ανά υπνοδωμάτιο), έχει προσδιοριστεί σε μια θερμική ζώνη του κτιρίου(πχ. Υπνοδωμάτιο), δεν πρέπει να προσδιοριστεί σε άλλη θερμική ζώνη (π.χ. Εστιατόριο ξενοδοχείου). **Στις καταναλώσεις Ζ.Ν.Χ. των χώρων αυτών έχει συνυπολογιστεί η συνεχής αλλαγή χρηστών στην διάρκεια του λειτουργικού ωραρίου και ένα ποσοστό χρηστών που δεν καταναλώνει Ζ.Ν.Χ. Επίσης για την εκτίμηση των ενεργειακών αναγκών για παραγωγή του απαιτούμενου ζεστού νερού χρήσης, είναι απαραίτητη και η μέση θερμοκρασία νερού δικτύου ανά κλιματική ζώνη. Η θερμοκρασία του νερού δικτύου, εξαρτάται από τη μέση 25

34 26 εξωτερική θερμοκρασία του αέρα αλλά και δευτερευόντως από τη θερμοκρασία εδάφους στην εκάστοτε περιοχή. Στην τεχνική οδηγία του Τ.Ε.Ε. «Κλιματικά δεδομένα για ελληνικές περιοχές» δίνονται τυπικές τιμές για τη μέση μηνιαία θερμοκρασία του νερού δικτύου για διάφορες περιοχές της Ελλάδας. Για τους υπολογισμούς των απαιτούμενων φορτίων για ζεστό νερό χρήσης λαμβάνονται οι τιμές της μέσης μηνιαίας θερμοκρασίας νερού δικτύου, όπως δίνονται στον Πίνακα 1.5 για κάθε κλιματική ζώνη στην οποία ανήκει η εκάστοτε περιοχή. Περιοχές με υψόμετρο άνω των 500 μέτρων κατατάσσονται στην αμέσως ψυχρότερη κλιματική ζώνη. Οι περιοχές της ορεινής Αρκαδίας, που έχουν ενταχθεί στη ζώνη Γ, καθώς και όλες οι περιοχές της ζώνης Δ διατηρούν τα χαρακτηριστικά της ζώνης στην οποία ευρίσκονται, ανεξαρτήτως υψομέτρου. Πίνακας 1.5 Μέση μηνιαία θερμοκρασία νερού δικτύου ανά κλιματική ζώνη Κλιματική ζώνη Ι Φ Μ Α Μ Ι Ι Α Σ Ο Ν Δ Α 13,0 12,8 13,8 16,3 19,9 23,8 26,6 26,6 24,9 21,7 18,1 14,8 Β 10,4 10,1 11,7 14,8 18,9 23,1 25,6 25,8 23,5 19,7 15,5 12,2 Γ 6,5 7,3 9,4 13,2 17,6 21,9 24,3 24,6 22,0 17,7 12,7 8,6 Δ 4,2 5,0 7,5 11,5 15,7 19,8 22,2 22,7 20,2 15,9 10,8 6,6 1.6 Εξοπλισμός Κτιρίου ή Θερμικής Ζώνης Η εκλυόμενη θερμική ισχύς από ηλεκτρικό κατά το πλείστον εξοπλισμό (ηλεκτρικές συσκευές) αλλά και δευτερευόντως από άλλες συσκευές, είναι η τρίτη βασική κατηγορία εσωτερικών κερδών στα κτίρια. Αυτή η ισχύς εκλύεται με ακτινοβολία και μεταφορά όπως συμβαίνει και με τις άλλες κατηγορίες εσωτερικών κερδών, σε αναλογία που εξαρτάται από το είδος της συσκευής. Η αναλογία των τμημάτων ακτινοβολίας - μεταφοράς δεν επηρεάζει ιδιαίτερα και δεν υπεισέρχεται σε απλουστευμένους υπολογισμούς. Στη συντριπτική πλειοψηφία των εφαρμογών αυτά τα κέρδη εισέρχονται στο χώρο υπό τη μορφή αισθητής θερμότητας. Λόγω της αύξησης των εφαρμογών ηλεκτρικών συσκευών και ειδικότερα της πληροφορικής και των επικοινωνιών, τα εσωτερικά κέρδη από συσκευές είναι ιδιαίτερα σημαντικά, κυρίως σε χρήσεις κτιρίων εμπορικών και διοικητικών δραστηριοτήτων (γραφεία επιχειρήσεις κ.α.). 26

35 27 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 Τεχνικές Εξοικονόμησης Ενέργειας Ο ενεργειακός σχεδιασμός συνιστά μια μυθολογική προσέγγιση στην κατασκευή κτιρίων που αποσκοπεί στη μείωση της ενεργειακής τους κατανάλωσης και στον περιορισμό των περιβαλλοντικών τους επιπτώσεων. Η ανάδειξη του ενεργειακού σχεδιασμού ως επιβεβλημένη παράμετρος στην επιστήμη της οικοδομικής τροφοδοτείται από συγχρόνους περιβαλλοντικούς περιορισμούς και τις οικονομικές συνέπειες από τη μη εύλογη κατανάλωση ενεργείας στα κτίρια. Κάθε παρέμβαση στο σχεδιασμό των κτιρίων οφείλει να προσαρμόζεται στις κλιματικές συνθήκες που θα κατασκευαστεί. Άλλωστε, η διάφορα των εξωτερικών συνθηκών με τις επιθυμητές εσωτερικές συνθήκες άνεσης συνιστούν τον κύριο λόγο για την χρήση ενέργειας στα κτίρια. Γι αυτό τα κλιματικά δεδομένα είναι ιδιαίτερα σημαντικά στον κλάδο της κατασκευής κτιρίων, αφού κύριο ρολό ενός κτιρίου αποτελεί η προστασία των ενοίκων του από το κλίμα και η διασφάλιση ικανοποιητικών εσωτερικών κλιματικών συνθηκών θερμικής και όχι μόνο άνεσης, ανεξάρτητα από τις επικρατούσες εξωτερικές συνθήκες (Εικόνα 2.1). Εικόνα 2.1 Γενικά, οι δυνατότητες εξοικονόμησης ενεργείας σε ένα κτίριο για τη βελτίωση της ενεργειακής του συμπεριφοράς μπορούν να κατηγοριοποιηθούν: 1. σε αυτές που αφορούν στη μείωση των θερμικών ή ψυκτικών φορτιών με παρέμβαση στο μικροκλίμα και στο κέλυφος του κτιρίου. 2. σε αυτές που σχετίζονται με τη βελτίωση της απόδοσης των διαφορών συστημάτων θέρμανσης και ψύξης. 3. στη χρήση Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας (ΑΠΕ) για την κάλυψη μέρους του φορτίου. 27

36 28 Μάλιστα, η σειρά προτεραιότητας που ακολουθείται στον ενεργειακό σχεδιασμό ξεκίνα με τη διαμόρφωση των χαρακτηριστικών της αρχιτεκτονικής και της φυσικής του κτιρίου, ώστε για τη χρήση του να απαιτούνται τα ελάχιστα θερμικά και ψυκτικά φορτία. Η μείωση των θερμικών και ψυκτικών φορτιών ενός κτιρίου επιτυγχάνεται με: 1. την κατάλληλη διαμόρφωση του περιβάλλοντα χώρου και όλων εκείνων των στοιχείων που συνιστούν το μικροκλίμα στην περιοχή γύρω από το κτίριο, 2. τον ενεργειακό σχεδιασμό του κτιρίου, 3. την αύξηση της απόδοσης των λεβήτων και των κλιματικών μηχανημάτων και 4. τη χρήση ΑΕΠ. Διάγραμμα 1 Δυνατότητες εξοικονόμησης ενέργειας στα κτίρια 2.1 Η Διαμόρφωση του Μικροκλίματος Η διαντίδραση μεταξύ φυσικού και τεχνικού περιβάλλοντος διαμορφώνει κάθε φορά τις τοπικές κλιματικές συνθήκες, ενώ τα αποτελέσματα της αποτυπώνονται σε μεγάλο βαθμό στην ανώνυμη αρχιτεκτονική, καθώς και στις περιπτώσεις συνθηκών περιορισμένης τεχνολογίας ή αδυναμίας ελέγχου του περιβάλλοντος. Έτσι, το κλίμα της περιοχής επιδρούσε καθοριστικά όχι μόνο στον κτιριακό τομέα, αλλά και στη 28

37 29 διαμόρφωση του περιβάλλοντος, καθώς ο καθένας αναζητούσε λύσεις με φυσικά κυρίως μέσα που θα τον προστάτευαν από τα δυσμενή στοιχεία του κλίματος, ενώ παράλληλα θα δέσμευε αποτελεσματικά τα θετικά για να εξυπηρετήσει θεμελιώδεις ανάγκες και ποιότητα ζωής. Στις μέρες μας η ανάπτυξη των τεχνολογικών μέσων, καθώς και η ραγδαία ανάπτυξη των αστικών κέντρων περιόρισαν σε μεγάλο βαθμό τους ελευθέρους αστικούς χώρους, αντικαθιστώντας τους με μπετόν και άσφαλτο προκειμένου να ικανοποιηθεί η συνεχώς αυξανομένη ζήτηση σε στέγαση λειτουργιών τόσο του οικιστικού, όσο και του τριτογενή τομέα. Έτσι τα σύγχρονα αστικά κέντρα χαρακτηρίζονται πλέον από το πυκνά δομημένο περιβάλλον, την εκτενή χρήση υλικών που μόνο προβλήματα μπορεί να δημιουργήσουν στο περιβάλλον, τη μεγάλη κυκλοφοριακή συμφόρηση και την επακολουθεί ατμοσφαιρική ρύπανση και κλιματική μεταβολή. Οι χώροι πρασίνου, οι πλατείες, τα πάρκα και γενικότερα οι δημόσιοι ανοιχτοί χώροι συνάθροισης, καταλαμβάνουν συνήθως περιορισμένη έκταση σε πολεοδομική κλίμακα, μειώνοντας με τον τρόπο αυτό τις θετικές επιρροές στο μικροκλίμα και στην ευημερία των κατοίκων και των χρηστών τους. Όλα τα παραπάνω μπορεί να έχουν ισχυρή επίδραση στη διαμόρφωση των τοπικών κλιματικών συνθηκών και κατ επέκταση στην άνεση και στο επίπεδο της ποιότητας ζωής στις πόλεις. Καθώς όμως το μικροκλίμα επιδρά δραστικά στη διαμόρφωση του περιβάλλοντος στο εσωτερικό των κτιρίων, είναι αναγκαία η διερεύνηση των παραγόντων που το επηρεάζουν ώστε να γίνει εφικτός ο προσδιορισμός των παρεμβάσεων προς τη βελτίωσή του. Σε πρώτο επίπεδο, η τοπογραφία ή η μορφολογία του εδάφους παίζουν καθοριστικό ρολό τόσο στη ροή του άνεμου πάνω, γύρω, ή διάμεσου των κτιρίων και των ελεύθερων χώρων, όσο και στη σκίαση ή στον ηλιασμό των επιφανειών. Σε περιοχές ψύχρες, ο απρόσκοπτος ηλιασμός τόσο των κτιρίων, όσο και των ελεύθερων επιφανειών, θεωρείται επιβεβλημένος ιδίως κατά την διάρκεια της χειμερινής περιόδου. Για παράδειγμα, οικισμοί κτισμένοι στη βορινή πλευρά λόφου παρουσιάζουν πρόβλημα ηλιασμού, καθώς το μήκος της σκιάς των μεμονωμένων κτιρίων εκτείνεται σε μεγάλη επιφάνεια, ενώ στις νότιες κλίσεις αντίστοιχα το σκιασμένο έδαφος παρουσιάζεται περιορισμένο. Συμφώνα με τα παραπάνω, σε νότιες κλίσεις θα μπορούσε να προταθεί μια πιο πυκνή δόμηση με κτίρια στη σειρά, ενώ αντίθετα σε βορινές πλευρές η χωροθέτηση των κτιρίων σε σχήμα σκακιέρας θα αύξανε την απόσταση και συνεπώς το ρίσκο σκιασμού των κτιρίων. Γενικά, η κλίση του εδάφους σε σχέση και με τον προσανατολισμό προδιαγράφει για κάθε μηνά του έτους και ανάλογα με την γεωγραφική θέση το μήκος της σκιάς ενός κτιρίου και κατά συνέπεια τον ηλιασμό των παρακείμενων. Από περιβαλλοντικής πλευράς, μεγάλο ρολό παίζει και η χωροθέτηση του οδικού δικτύου. Κατά μία άποψη οι βασικοί άξονες κυκλοφορίας θα πρέπει να προσανατολίζονται κατά τη διεύθυνση ανατολής και δύσης, έτσι ώστε να διευκολυνθεί η οριοθέτηση των κτιρίων και να προκύψουν νότια προσανατολισμένα 29

38 30 κτίρια, στα οποία θα μπορούν να εφαρμοστούν οι αρχές βιοκλιματικής αρχιτεκτονικής. Από την άλλη πλευρά όμως, μία πρόβλεψη προσανατολισμού των κύριων δρόμων κυκλοφορίας προς τη διεύθυνση των επικρατούντων ανέμων θα διευκόλυνε το δροσισμό και την ταχύτερη απαγωγή των ρύπων των θερμικών αποβλήτων από ανθρωπογενείς παράγοντες. Στην τελευταία επιλογή, η ικανοποίηση της απαίτησης και για νότια χωροθέτηση των παρόδιων κτιρίων θα επιτευχθεί με την κατάλληλη στροφή τους σε επίπεδο, βεβαία, οικοδομικών τετραγώνων κι όχι αποσπασματικά μεμονωμένων κτιρίων. Σε σχέση με τη χωροθέτηση των διαφόρων λειτουργιών στον αστικό ιστό, βασικής σημασίας θεωρείται η θέση της βιομηχανικής ζώνης σε σχέση με τις υπόλοιπες κατηγορίες κτιρίων και βεβαία σε σχέση με την κυρία διεύθυνση του ανέμου. Έτσι, κατά σειρά και από την πλευρά των επικρατούντων ανεμών, θα πρέπει να προηγείται η περιοχή κατοικίας και ο τριτογενής τομέας με ενδιάμεσες ζώνες ελεύθερων χώρων (πάρκα, πλατείες, ζώνες πράσινου), ενώ σε έσχατη θέση θα έπρεπε να προβλέπεται η βιομηχανική ζώνη. Ένα ακόμη θεμελιώδους σημασίας θέμα και συγχρόνως ερώτημα από πλευράς βιοκλιματικού σχεδιασμού σε επίπεδο πόλης, είναι αυτό της σχέσης ύψους και απόστασης μεταξύ των κτιρίων, η όποια και καθορίζεται από το πλάτος των δρόμων. Η μελέτη της γωνίας ύψους του ήλιου το δυσμενέστερο μηνά Δεκέμβριο, θα μπορούσε να δώσει μια σαφή απάντηση, αν πράγματι στόχος είναι να σχεδιάσουμε πόλεις και οικισμούς παρέχοντας σε όλους το «δικαίωμα του ήλιου». Γενικά, για να διασφαλιστεί ο απρόσκοπτος ηλιασμός των κτιρίων θα πρέπει η γωνία ύψους του εμποδίου να είναι ίση ή μικρότερη από την γωνία ύψους του ήλιου. Έτσι, στα αστικά κέντρα θέαση στο φως του ήλιου παρέχεται στους τελευταίους συνήθως ορόφους νότια προσανατολισμένων κτιρίων. Παρά το γεγονός ότι το κόστος της γης διαμορφώνεται σε υψηλά επίπεδα στα μεγάλα αστικά κέντρα, εντούτοις η πρόβλεψη πολλών ελεύθερων χώρων διάσπαρτων στον αστικό ιστό, παρά ελαχίστων και μεγαλυτέρων, φαίνεται ότι τελικά αποτελεί την κυρίαρχη ίσως λύση για τη βελτίωση των μικροκλιμάτων-περιβαλλοντικών συνθηκών, καθώς μακροπρόθεσμα αποδεικνύεται οικονομικότερη, από την αποφυγή προγραμμάτων και στρατηγικών διάσωσης του επιβαρυμένου αστικού περιβάλλοντος. Πέρα από τον πολεοδομικό σχεδιασμό και σε περισσότερο περιορισμένη κλίμακα, θα μπορούσε κανείς να παρέμβει στη στενότερη περιοχή των κτιρίων για τη βελτίωση των μικροκλιμάτων συνθηκών, λαμβάνοντας υπόψη την επιρροή των υλικών, της βλάστησης και των υδάτινων επιφανειών. 30

39 Η Επίδραση των Υλικών στη Διαμόρφωση του Μικροκλίματος Η διάφορα ως προς τις κλιματικές συνθήκες μεταξύ πόλης και περιφέρειας επηρεάζεται σε μεγάλο βαθμό από τη συμπεριφορά της προσπίπτουσας ηλιακής ακτινοβολίας που παγιδεύεται στο έδαφος και στις διάφορες κατασκευές γενικότερα. Για παράδειγμα, η κάλυψη του εδάφους με πράσινο επιδρά θετικά στο κλίμα της περιοχής, καθώς τα φυτά δεσμεύουν το 80% της ηλιακής ακτινοβολίας η όποια και παίρνει μέρος στις διάφορες διεργασίες εξατμισοδιαπνοής για την ανάπτυξή τους. Η διαδικασία αυτή είναι προφανές ότι αποφορτίζει τον αέρα από τις υψηλές θερμοκρασίες, ενώ παράλληλα τον εμπλουτίζει με υγρασία. Ανάλογη συμπεριφορά παρουσιάζει και το έδαφος. Αυτό, καθώς απορροφά την ηλιακή ακτινοβολία, τη μετατρέπει σε θερμότητα και έτσι υποβοηθείται η εξάτμιση της φυσικής του υγρασίας, διεργασία η όποια και συμβάλλει με τη σειρά της στη μείωση τόσο των εξωτερικών θερμοκρασιών, όσο και της επιφανειακής θερμοκρασίας του εδάφους. Οι παραπάνω λειτουργίες είναι περιορισμένες στα αστικά κέντρα λόγω έλλειψης πράσινου και φυσικού εδάφους, με αποτέλεσμα την αυξημένη θερμοκρασία του αέρα. Η κατάσταση δυσχεραίνεται με την επίδραση και των άλλων ανθρωπογενών θερμικών απόβλητων και ρύπος, προκαλώντας το γνωστό φαινόμενο της θερμικής νησίδας. Τα αστικά δομικά υλικά απορροφούν την ηλιακή ακτινοβολία ή με αλλά λόγια δεν την επαναποδίδουν με ανάκληση. Η λειτουργιά αυτή γνωστή και με τον επιστημονικό ορό albedo, εμφανίζεται έντονα στους ασφαλτοτάπητες των οδοστρωμάτων, μια και αυτοί έχουν χαμηλό συντελεστή ανάκλησης και πολύ μεγάλη απορρόφηση της ηλιακής ακτινοβολίας (τιμή albedo: 0,05-0,20). Το παραπάνω σημαίνει ότι η υποθηκευθείσα θερμότητα στη μάζα των δομικών στοιχείων επαναπιδίδεται στο χώρο μετά από μια χρονική καθυστέρηση, συνήθως τις απογευματινές-βραδινές ώρες, ανάλογα και με τη θερμοχωρητικότητα των στοιχείων. Έτσι, ενώ θα περίμενε κάνεις μία αποφόρτιση του περιβάλλοντος και των κατασκευών από την πτώση των θερμοκρασιών τις βραδινές ώρες, αυτό στην πραγματικότητα δε συμβαίνει γιατί οι αποθήκες της ασφάλτου και των άλλων κατασκευών αποβάλλουν τα θερμικά τους σκουπίδια προς το περιβάλλον τις πρωινές ώρες συνεπώς, με την έναρξη του νέου κύκλου ζωής, η ατμόσφαιρα συνεχίζει να είναι θερμικά φορτισμένη, όπου και προστίθενται και νέες επιβαρύνσεις. Γενικότερα, είναι προφανές, ότι όσο πιο πυκνή είναι η δόμηση μιας πόλης και όσο περισσότεροι είναι οι ασφαλτοστρωμένοι δρόμοι και ελάχιστοι οι ελεύθεροι χώροι και τα πάρκα με πράσινο, τόσο το φαινόμενο της αστικής νησίδας θα επιτείνεται, αλλά και η ποιότητα ζωής στις πόλεις υποβαθμίζεται. Οι πράγματι μεγάλες κλιματικές διαφορές προκαλούν μία αυξημένη ζήτηση σε κατανάλωση ηλεκτρικής ενεργείας για δροσισμό των κτιρίων που εντάσσονται στον αστικό ιστό με τα γνωστά προβλήματα που δημιουργούνται τόσο από την αδυναμία του σχεδιασμένου δικτύου παράγωγης και διανομής ηλεκτρικής ενέργειας να ανταποκριθεί στην αιχμή της μέγιστης ζήτησης ισχύος, όσο βεβαίως και από τα θερμικά απόβλητα των κλιματιστικών που επιτείνουν το φαινόμενο της θερμικής νησίδας. 31

40 32 Η ανακλαστικότητα απορροφητικότητα της ηλιακής ακτινοβολίας (albedo) των υλικών που συνήθως χρησιμοποιούνται στις κατασκευές των πόλεων, παρουσιάζεται στην Εικόνα 2.2. Σημειώνεται ότι όσο μεγαλύτερη τιμή «albedo» παρουσιάζουν οι διαφορές (κυρίως οριζόντιες) αστικές επιφανείς, τόσο λιγότερο επιβαρύνεται το περιβάλλον από την επίδραση της θερμικής ακτινοβολίας. Εικόνα Η Επίδραση της Βλάστησης στη Διαμόρφωση του Μικροκλίματος Γενικά η βλάστηση συμμετέχει στην αποφυγή της υπερθέρμανσης κατά τη θερινή περίοδο με: το σκιασμό που διασφαλίζει το φύλλωμα στις υποκείμενες επιφάνειες, στις όψεις και στα ανοίγματα των κτιρίων τη μείωση ακτινοβολίας μεγάλου μήκους κύματος, η οποία διευκολύνει την αποβολή θερμότητας από τις θερμές όψεις του κτιρίου την εξάτμιση νερού και την παραγωγή δρόσου κατά τις βιολογικές διεργασίες την αποφυγή ανάκλασης της ακτινοβολίας σε παρακείμενες επιφάνειες, η οποία θα είχε ως αποτέλεσμα τη θερμική επιβάρυνσή τους με τη δυνατότητα εκτροπής του ανέμου για μεγαλύτερη απαγωγή θερμικού φορτίου Ο σκιασμός, ο οποίος παρέχεται από ένα δέντρο, είναι καλύτερος από οποιονδήποτε σκιασμό μπορεί να προσφέρουν τεχνητές διατάξεις σκιασμού. Παράλληλα με την αποφυγή υπερθέρμανσης των σκιασμένων επιφανειών, πραγματοποιείται και μεταβολή των ιδιοτήτων του αέρα γύρω από το δέντρο. Σημειώνεται πως ο αέρας υπό τη σκιασμένη περιοχή ενός δέντρου, είναι τουλάχιστον κατά 4.5 C δροσερότερος σε σχέση με τον αέρα στη μη σκιασμένη περιοχή. 32

41 33 Άλλη μια διαφοροποίηση σε σχέση με τις τεχνητές κατασκευές απορρέει από το γεγονός ότι η ακτινοβολία, η οποία ανακλάται στις γύρω επιφάνειες, στην περίπτωση των φυτών είναι ελάχιστη (<20%), ενώ η θερμοκρασιακή άνοδος στη μάζα του φυτού είναι πολύ μικρότερη από οποιοδήποτε τεχνητό υλικό λόγω των βιολογικών του διεργασιών. Η χρήση των δέντρων για τη διασφάλιση του σκιασμού κατά τη θερινή περίοδο, αποτελεί γνωστή τεχνική του ενεργειακού σχεδιασμού κτιρίων. Η οροθέτηση των δέντρων στο οικόπεδο γίνεται κατά τέτοιο τρόπο, ώστε να προστατεύονται οι νότιες και οι δυτικές όψεις του κτιρίου, οι οποίες συχνά εμφανίζουν και τη μεγαλύτερη διάρκεια προσβολής από την ηλιακή ακτινοβολία. Η χρήση των φυλλοβόλων δέντρων, πέρα από το θερινό σκιασμό, είναι σε θέση να παρέχει επαρκή ηλιασμό των όψεων κατά τη χειμερινή περίοδο. Ωστόσο, ακόμη κι όταν τα δέντρα δεν έχουν φύλλωμα, ασκούν ορισμένο σκιασμό στο κτίριο, μειώνοντας την ευεργετική δράση του ήλιου το χειμώνα. Προκειμένου τα δέντρα να είναι σε θέση να παρέχουν σκιασμό το καλοκαίρι και να ελαχιστοποιούν τη μείωση της ηλιακής πρόσπτωσης το χειμώνα, χρειάζεται ιδιαίτερη προσοχή ως προς το μέγεθος και τη χωροθέτησή τους. Προσοχή χρειάζεται και στην επιλογή των δέντρων, προκειμένου ο σκιασμός, ο οποίος επιτυγχάνεται σε κάθε περίοδο του έτους, να είναι ο επιθυμητός. Πέρα από τη μείωση της επίδρασης του ανέμου στο κτίριο, η βλάστηση μπορεί να χρησιμοποιηθεί και για την καθοδήγηση των ασθενέστερων αέριων ρευμάτων κατά τέτοιο τρόπο, ώστε να γίνεται η βέλτιστη δυνατή αξιοποίηση του φυσικού αερισμού των εσωτερικών χώρων. Αυτό επιτυγχάνεται είτε με την τοποθέτηση των φυτών κατά τέτοιο τρόπο που να εκτρέπονται οι αέριες μάζες πριν εισέλθουν στο κτίριο, είτε με τη δημιουργία περιοχών υποπιέσεων, οι οποίες επιτυγχάνουν ανάλογα αποτελέσματα. Αν μάλιστα τα φυτά τα οποία χρησιμοποιούνται ως ανεμοφράχτες παρουσιάζουν έντονη εξατμισοδιαπνοή, ο εισερχόμενος στο κτίριο αέρας, αναμένεται να είναι δροσερότερος του ατμοσφαιρικού, αφού θα ψύχεται διαπερνώντας τη μάζα των φυτών. Αντίστοιχη συμπεριφορά εμφανίζει και η φύτευση γρασιδιού ή κηπάριων στον περιβάλλοντα χώρο του κτιρίου. Εκτός από τη χρήση δέντρων για το σκιασμό των όψεων ενός κτιρίου, η χρήση αναρριχητικών φυτών μπορεί να αποδειχθεί ιδιαίτερα αποτελεσματική λύση για το σκιασμό, αλλά και τη μείωση των απωλειών από την πρόσπτωση του ψυχρού ανέμου στην όψη το χειμώνα. Τα αναρριχητικά φυτά δημιουργούν ένα πρόσθετο κέλυφος, το οποίο προστατεύει τις εξωτερικές επιφάνειες από τις καιρικές επιδράσεις. Η συγκεκριμένη λύση παρουσιάζει, βέβαια, αυξημένες απαιτήσεις κατά την κατασκευή, προκειμένου να αποφευχθούν προβλήματα υγρασίας. Η πρόσθετη κατασκευή ενός πλέγματος σε απόσταση από το κτίριο είναι σε θέση να μειώσει τους κινδύνους προσβολής της όψης από την υγρασία, ενώ επιτρέπει και την κυκλοφορία του αέρα. 33

42 34 Επίσης, η χρήση πέργκολας αποτελεί ιδιαίτερα αξιόλογη λύση κυρίως για το σκιασμό βεραντών, αφού πέρα από το σκιασμό, η ικανότητα να δροσίζει τον υποκείμενο χώρο μπορεί να συνδυαστεί με μια στρατηγική διαμπερούς φυσικού αερισμού, ώστε στο κτίριο να εισέρχεται αέρας ελαφρώς δροσερότερος του ατμοσφαιρικού. 2.3 Ενεργειακός Σχεδιασμός Κτιρίων Θέση του Κτιρίου στο Οικόπεδο και Προσανατολισμός Η επιλογή της θέσης του κτιρίου, ο προσανατολισμός του σε σχέση με τον ήλιο και τους επικρατούντες ανέμους, η θέση και το μέγεθος της υπάρχουσας βλάστησης είναι εξίσου σημαντικοί παράγοντες με την εκλογή των υλικών ή του σχήματος του κτιρίου. Σημειώνεται πως η γειτνίαση με δρόμο ή πλατεία, η ύπαρξη αξιόλογης θέας ή τέλος η επιβολή πολεοδομικών διατάξεων (συνεχές σύστημα, μεγάλες καλύψεις και ύψη) είναι επίσης σημαντικοί παράγοντες για τη θέση και τον προσανατολισμό ενός κτιρίου. Μια σωστή πολεοδομική επιλογή τόσο από πλευράς προσανατολισμού του κτιριακού συγκροτήματος, όσο και της γενικότερης διάταξής του (δρόμοι με διεύθυνση Α-Δ, μικρά ύψη και καλύψεις, ελεύθερη τοποθέτηση του κτιρίου κλπ) προκαλεί οπωσδήποτε έναν ευνοϊκότερο ηλιακό και επομένως ενεργειακό σχεδιασμό κτιρίων. Η τοποθέτηση του κτιρίου στο βορειότερο τμήμα του οικοπέδου εξασφαλίζει τον επαρκή ηλιασμό για τα ανοίγματα, τις αυλές και τους χώρους προς το Νότο. Φυσικά, καθοριστικός παράγοντας για τη διάρκεια του ηλιασμού και για την ποσότητα της ηλιακής ακτινοβολίας που δέχεται το κτίριο είναι ο προσανατολισμός των ανοιγμάτων του. Στη θερινή περίοδο οι νοτιοανατολικές και οι νοτιοδυτικές προσόψεις δέχονται το μέγιστο ημερήσιο άθροισμα θερμότητας από την ηλιακή ακτινοβολία, ενώ οι νοτιοδυτικοί χώροι, εξαιτίας των ταυτόχρονων υψηλών εξωτερικών θερμοκρασιών που επικρατούν παρουσιάζουν μεγαλύτερη τελική επιβάρυνση. Αντίθετα, την ίδια περίοδο, δέχεται το ελάχιστο σε θερμότητα φορτίο η καθαρά προς το νότο προσανατολισμένη πρόσοψη και παρά τη μεγάλη διάρκεια ηλιασμού της. Αυτό οφείλεται στην κάτω από οξεία γωνία πρόσπτωση της ηλιακής ακτινοβολίας που μειώνει την αποτελεσματικότητα της εξαιτίας της μεγάλης ανάκλασης. Αντίθετα, το χειμώνα η νότια πρόσοψη δέχεται το μεγαλύτερο ποσό της ηλιακής ενέργειας από οποιαδήποτε διαφορετικά προσανατολισμένη επιφάνεια κτιρίου. Οι όψεις με ανατολικό και δυτικό προσανατολισμό δέχονται το μέγιστο ηλιασμό από το Μάη μέχρι τον Ιούλιο και έχουν περιορισμένες ηλιακές προσόδους το χειμώνα, ενώ οι βορινές προσόψεις ηλιάζονται μόνο το καλοκαίρι νωρίς το πρωί και αργά το απόγευμα. Συμπερασματικά, ο νότιος προσανατολισμός είναι ο ιδεώδης για τη διάταξη των ανοιγμάτων σε ένα κτίριο. 34

43 Γεωμετρικές Αναλογίες και Χρώμα Κτιρίων Το σωστότερο σχήμα ενός κτιρίου από ενεργειακή-κλιματική άποψη είναι εκείνο που το χειμώνα παρουσιάζει τις μικρότερες θερμικές απώλειες και το μεγαλύτερο ηλιακό κέρδος, ενώ το καλοκαίρι τη μικρότερη δυνατή θερμική επιβάρυνση από την ηλιακή ακτινοβολία. Σχετικές έρευνες έχουν υποδείξει πως ένα κτίριο τοποθετημένο και επιμηκυμένο στο άξονα Α-Δ εκθέτει τη μεγαλύτερη πλευρά του στο Νότο το χειμώνα, ενώ εκθέτει τις μικρότερες πλευρές του προς την Ανατολή και τη Δύση το καλοκαίρι, όταν ο ήλιος είναι ανεπιθύμητος. Συμπερασματικά, για το Ελληνικό γεωγραφικό πλάτος και κλίμα, τα κτίρια που είναι με τέτοιο τρόπο προσανατολισμένα, ώστε η μεγάλη τους πλευρά να βρίσκεται νότιανοτιοδυτικά, με τα περισσότερα κύρια δωμάτια και μεγάλα παράθυρα σε αυτή την πλευρά και μια ελάχιστη επιφάνεια παραθύρων στη δυτική-βορειοδυτική πλευρά παρουσιάζουν τα περισσότερα πλεονεκτήματα, καθώς το χειμώνα είναι πιο εύκολο να θερμανθούν με λιγότερη εγκατεστημένη θερμική ισχύ, ενώ το καλοκαίρι είναι πιο εύκολο να δροσιστούν. Επιπλέον, η θερμοκρασία που αναπτύσσεται στην εξωτερική επιφάνεια του κελύφους ενός κτιρίου κάτω από την επίδραση της ηλιακής ακτινοβολίας εξαρτάται σημαντικά εκτός από τον προσανατολισμό και την εποχή- από το χρώμα και τη υφή της επιφάνειας. Η επιλογή των χρωμάτων στην εξωτερική επιφάνεια του κτιριακού κελύφους επηρεάζει το ενεργειακό ισοζύγιο και ιδιαίτερα το θερμικό και ψυκτικό του φορτίο. Η ανακλαστικότητα και η απορροφητικότητα των υλικών είναι ουσιαστικής σημασίας για τη βέλτιστη εκμετάλλευση της ηλιακής ενέργειας. Ένας σωστός σχεδιασμός προνοεί ώστε σε περιοχές με εκτεταμένη ψυχρή περίοδο να χρησιμοποιούνται υλικά μεγάλης απορροφητικότητας. Σε περιοχές όπου εναλλάσσονται θερμές και ψυχρές περίοδοι είναι επιθυμητά υλικά ή χρώματα που να παρουσιάζουν διαφορετική ανακλαστικότητα σε διαφορετικούς χρόνους. Το οξύμωρο αυτό ξεπερνιέται με τη γνώση της τροχιάς του ήλιου και διαφορετικό χρωματισμό ή χρήση υλικών στα διάφορα σημεία του κτιρίου. Οι από μικρό ύψος ακτίνες του χειμωνιάτικου ήλιου μπορούν να φτάσουν βαθιά σε κατάλληλα προσανατολισμένες σκούρες απορροφητικές επιφάνειες, ενώ η από ψηλά καλοκαιρινή ακτινοβολία μπορεί να εμποδιστεί με δομικά στοιχεία μεγάλης ανακλαστικότητας. Χαρακτηριστικό είναι το παράδειγμα της παραδοσιακής αρχιτεκτονικής τα κτίρια που βρίσκονται σε περιοχές με μεγάλη ηλιοφάνεια (π.χ. νησιά Αιγαίου) βάφονται λευκά, ενώ τα κτίρια περιοχών με ψυχρό κλίμα (π.χ. Ζαγόρι) χρησιμοποιούνται σκουρόχρωμα υλικά στην εξωτερική τους επιφάνεια Διάταξη Εσωτερικών Χώρων Οι μικροκλιματικές συνθήκες που επικρατούν στη διάρκεια του χειμώνα στις πλευρές ενός κτιρίου είναι καθοριστικές για μια ορθή διάταξη των χώρων. Η βόρεια πλευρά παραμένει η πιο ψυχρή γιατί δε δέχεται άμεση ηλιακή ακτινοβολία στην περίοδο 35

44 36 αυτή. Η ανατολική και δυτική δέχονται ίση ποσότητα, με λίγο πιο ζεστή τη δυτική λόγω του συνδυασμού ηλιακής ακτινοβολίας και υψηλών μεσημβρινών θερμοκρασιών του αέρα. Η νότια πλευρά είναι η φωτεινότερη και η πιο ζεστή και δέχεται ακτινοβολία στη διάρκεια όλης της μέρας. Συνεπώς, οι χώροι που θα χρησιμοποιούνται όλη την ημέρα και έχουν μεγάλες θερμαντικές και φωτιστικές απαιτήσεις πρέπει να τοποθετούνται στο νότο (προϋπόθεση, λοιπόν, η διάταξη του κτιρίου στη διεύθυνση Α-Δ). Μια λεπτομερέστερη διάταξη μπορεί π.χ. να περιλαμβάνει ΝΑ ένα χώρο πρωινού, ΝΔ ένα χώρο γραφείου ή μαστορέματος ή οτιδήποτε αποτελεί την προσωπική επιλογή των ενοίκων ή χρηστών. Χώροι με μικρές ή μηδενικές απαιτήσεις σε φωτισμό (διάδρομοι, μπάνια, αποθήκες, γκαράζ) τοποθετούνται στα βόρεια, ώστε να μεσολαβούν ανάμεσα στους ζεστούς χώρους και την ψυχρή βορινή πλευρά του κτιρίου. Επιπλέον, οι χώροι αυτοί, λόγω της θερμότητας που κερδίζεται από τις απώλειες του κτιρίου, θερμαίνονται σε χαμηλότερη βέβαια θερμοκρασία χωρίς πρόσθετη κατανάλωση ενέργειας, επιτρέποντας μέσα σε αυτούς πρόσκαιρες δραστηριότητες Έλεγχος των Θερμικών Απωλειών Η μόνωση του κελύφους των κτιρίων συντελεί στη βελτίωση της θερμικής προστασίας του κελύφους του κτιρίου με σκοπό τη βελτιστοποίηση της ενεργειακής του συμπεριφοράς με τη μείωση της καταναλισκόμενης ενέργειας και παράλληλα την επίτευξη συνθηκών άνεσης στους εσωτερικούς του χώρους Τα Αδιαφανή Στοιχεία του Κελύφους Όλα τα κτίρια που κατασκευάστηκαν στην Ελλάδα μετά το 1980 είναι μονωμένα βάσει του Κανονισμού Θερμομόνωσης. Η θερμική προστασία των εξωτερικών κατακόρυφων στοιχείων πλήρωσης μπορεί να επιτευχθεί με τέσσερις κυρίως τεχνικές: Από την εσωτερική πλευρά τους Στην περίπτωση αυτή το μονωτικό υλικό τοποθετείται από την πλευρά του εσωτερικού χώρου και προστατεύεται από κάποιο στερεό δομικό υλικό όπως το επίχρισμα. Ο τρόπος αυτός θερμομόνωσης έχει τα εξής αποτελέσματα: έχει περιορισμένο χρόνο κατασκευής αποτελεί φθηνότερη λύση σε σχέση με την εξωτερική θερμομόνωση δεν απαιτείται ιδιαίτερη προστασία των μονωτικών από τις εξωτερικές επιδράσεις 36

45 37 έχει απλή κατασκευή θερμαίνεται πολύ γρήγορα ο χώρος η κατασκευή μπορεί να γίνει ανεξάρτητα από τις εξωτερικές καιρικές συνθήκες Η θερμομόνωση των τοίχων από την εσωτερική πλευρά έχει τα ακόλουθα μειονεκτήματα: περιορίζεται ο εσωτερικός χώρος ο χώρος ψύχεται πολύ σύντομα, ενώ μένει ανεκμετάλλευτη η θερμοχωρητικότητα του εξωτερικού τοίχου δε λύνεται το πρόβλημα των θερμογεφυρών τα δομικά στοιχεία κινδυνεύουν από συστολές και διαστολές από τις θερμοκρασιακές μεταβολές. Κίνδυνος ρηγματώσεων και εισροής βρόχινου νερού υπάρχει μικρό πρόβλημα στην τακτοποίηση των ηλεκτρολογικών εγκαταστάσεων Από την εξωτερική πλευρά τους Στην περίπτωση αυτή το μονωτικό υλικό τοποθετείται στο εξωτερικό μέρος του τοίχου. Με την κατασκευή αυτή εμφανίζονται τα εξής πλεονεκτήματα: ο χώρος διατηρεί τη θερμότητα και μετά τη διακοπή της θέρμανσης από τη θερμοχωρητικότητα των τοίχων στους νότιους ειδικά χώρους των κτιρίων διατηρείται η θερμότητα από το ηλιακό θερμικό κέρδος, γιατί αποθηκεύεται στους βαρείς εσωτερικούς τοίχους δεν εμποδίζεται η ομαλή λειτουργία του εσωτερικού χώρου κατά την κατασκευή της εσωτερικής θερμομόνωσης δε μειώνεται ωφέλιμος κατοικήσιμος χώρος οι εξωτερικές επιφάνειες των τοίχων προστατεύονται από τις συστολές και τις διαστολές εξασφαλίζεται κάλυψη των θερμογεφυρών ιδιαίτερα στις πλάκες σκυροδέματος, στις δοκούς και στις κολώνες Τα μειονεκτήματα αυτής της τεχνικής είναι: η κατασκευή της εξωτερικής θερμομόνωσης είναι ακριβότερη σε σχέση με τη θερμομόνωση της εσωτερικής πλευράς του τοίχου δεν είναι πολύ εύκολη η εφαρμογή της εξωτερικής θερμομόνωσης στην περίπτωση που οι τοίχοι έχουν πολλές αρχιτεκτονικές προεξοχές υπάρχει αδυναμία εφαρμογής της εξωτερικής θερμομόνωσης σε κτίρια με έντονο εξωτερικό μορφολογικό ενδιαφέρον όψεων απαιτούνται σκαλωσιές για τις εργασίες κατασκευής σε πολυώροφα κτίρια 37

46 38 χρειάζεται ειδική προστασία των υλικών διαφόρων στρώσεων από τις εξωτερικές καιρικές επιδράσεις Θερμομόνωση με χρήση ειδικών τούβλων Στην περίπτωση αυτή ο τοίχος χτίζεται με ειδικά θερμομονωτικά τούβλα που με τον τρόπο κατασκευής τους, το σχήμα τους, τις διαστάσεις τους κλπ πρέπει να εξασφαλίζουν τις τιμές του συντελεστή θερμικής διαπερατότητας Κ που επιβάλλει ο κανονισμός θερμομόνωσης. Αν απαιτείται να αυξηθεί ο συντελεστής αυτός προστίθεται μονωτικό που σε ορισμένες περιπτώσεις είναι εκ κατασκευής ενσωματωμένο στο θερμομονωτικό τούβλο. Η κατασκευή αυτή εμφανίζει πολλά πλεονεκτήματα αλλά θα πρέπει να εξασφαλίζεται με σωστή κατασκευή των επιχρισμάτων η σωστή στεγανότητα, ώστε να μην υγραίνεται η μάζα των θερμομονωτικών τούβλων. Θερμομόνωση στον πυρήνα μεταξύ δυο τοίχων Αποτελεί μέθοδο τοποθέτησης θερμομόνωσης που χρησιμοποιείται πολύ στη χώρα μας. Συνήθως το μονωτικό υλικό τοποθετείται μεταξύ δυο δρομικών τοίχων και αυτό ίσως αποτελεί το κύριο μειονέκτημα της μεθόδου. Εξασφαλίζεται δηλαδή η θερμομόνωση αλλά δεν είναι βέβαιο ότι εξασφαλίζεται επαρκώς και η στατική αντοχή του συστήματος και η ιδιαίτερα η αντοχή που απαιτείται από τον αντισεισμικό κανονισμό. Η κατασκευή αυτού του τύπου θερμομόνωσης έχει περιθώρια βελτίωσης έστω και αν δημιουργηθούν στη χειρότερη περίπτωση θερμογέφυρες από την κατασκευή των σενάζ. Ωστόσο το μεγαλύτερο ποσοστό κτιρίων στην Ελλάδα έχει κατασκευαστεί πριν από την εφαρμογή του Κανονισμού Θερμομόνωσης Κτιρίων. Λόγω της ιδιαίτερα ενεργοβόρας συμπεριφοράς τους, είναι επιτακτική η θερμική προστασία του κελύφους τους. Για τα κατακόρυφα στοιχεία των υφιστάμενων κτιρίων η πλέον ενδεδειγμένη μέθοδος είναι η εξωτερική τοποθέτηση της θερμομόνωσης. Ειδικότερα, η μέθοδος κατασκευής περιλαμβάνει την πλήρη επένδυση της εξωτερικής όψης του κτιρίου με το επιθυμητό μονωτικό υλικό, στο απαιτούμενο πάχος, με ταυτόχρονη διαμόρφωση όλων των επιθυμητών αρχιτεκτονικών στοιχείων της πρόσοψης επάνω σε αυτό. Στη συνέχεια το σύνολο της επενδυμένης επιφάνειας επικαλύπτεται με ειδικά για την κατασκευή επιχρίσματα και υαλοπλέγματα, ώστε τελικά το αποτέλεσμα να εκπληρώνει όλες τις αρχιτεκτονικές απαιτήσεις της όψης του κτιρίου. Ειδικότερα, με το σύστημα της εξωτερικής θερμομόνωσης εξασφαλίζονται τα παρακάτω: αύξηση εσωτερικών χώρων στο μέγεθος λόγω δρομικής οπτοπλινθοδομής απαλλάσσεται η οικοδομή από περιττό βάρος (διπλή οπτοπλινθοδομή) 38

47 39 ελαχιστοποιούνται οι θερμογέφυρες οπότε: αποφεύγεται το φαινόμενο της συμπύκνωσης υδρατμών στις εσωτερικές επιφάνειες των δομικών στοιχείων (εμφάνιση μούχλας) εξοικονομείται ενέργεια αποφεύγεται το φαινόμενο της συμπύκνωσης υδρατμών στα δομικά στοιχεία (εμφάνιση μούχλας) όταν χρησιμοποιείται διογκωμένη πολυστερίνη λόγω της διαπνοής της γρήγορη και αποτελεσματική αναδρομική θερμομόνωση υφιστάμενων κτιρίων λόγω ευκολίας διαμόρφωσης και διακόσμησης των εξωτερικών επιφανειών. Οι εργασίες μάλιστα εκτελούνται χωρίς θόρυβο και περιττά απορρίμματα. Επομένως, ελαχιστοποιείται η όχληση των ενοίκων, οι οποίοι διαμένουν στο χώρο, καθ όλη τη διάρκεια εφαρμογής του συστήματος. αποφεύγονται τα φαινόμενα ρηγμάτωσης και αποκόλλησης των επιχρισμάτων, καθώς και αποφλοίωσης του χρώματος λόγω παγετού το χειμώνα Τα Διαφανή Στοιχεία του Κελύφους Τα ανοίγματα γενικότερα αποτελούν την οδό για τη διασφάλιση φυσικού φωτισμού, ηλιακών κερδών, θέας και φυσικού αερισμού στο εσωτερικό ενός κτιρίου. Συνιστούν ένα εξαιρετικά σημαντικό δομικό στοιχείο, αφού επηρεάζουν τη θερμική, την οπτική και την ηχητική άνεση στο εσωτερικό του κτιρίου. Η εγκατάσταση ή αντικατάσταση των παραθύρων στο πλαίσιο ενός συνολικού ενεργειακού σχεδιασμού ή επανασχεδιασμού ενός κτιρίου μπορεί να μειώσει εντυπωσιακά την ενεργειακή του κατανάλωση. Σήμερα είναι διαθέσιμα υαλοστάσια με αυξημένη απόδοση, χαρακτηριστικά παραδείγματα των οποίων αποτελούν οι διπλοί ή τριπλοί υαλοπίνακες με πλήρωση αερίων χαμηλής αγωγιμότητας στον ενδιάμεσο χώρο, οι υαλοπίνακες με ανακλαστικές επιστρώσεις που ελαττώνουν τα θερμικά κέρδη και τη θάμβωση, με επιστρώσεις μικρού συντελεστή εκπομπής θερμικής ακτινοβολίας (Low-e), καθώς και με επιστρώσεις με φασματική επιλεκτικότητα. Τα Low-e υαλοστάσια επιτρέπουν την είσοδο της μικρού μήκους κύματος ηλιακής ακτινοβολίας, ενώ αποτρέπουν τη μεγάλου μήκους κύματος θερμική ακτινοβολία να διαφύγει από το εσωτερικό του κτιρίου προς το εξωτερικό περιβάλλον. Τα τελευταία χρόνια έχουν εμφανιστεί υαλοπίνακες με ιδιότητες που μεταβάλλονται ανάλογα με την επίδραση κάποιου συγκεκριμένου παράγοντα, όπως ο συντελεστής ηλιακών κερδών ή η διαπερατότητα. Στα είδη αυτά περιλαμβάνονται οι ηλεκτροχημικοί υαλοπίνακες, οι υαλοπίνακες υγρών κρυστάλλων, οι θερμοχρωμικοί υαλοπίνακες, οι φωτοχρωμικοί υαλοπίνακες και οι υαλοπίνακες που διαχέουν το φως. 39

48 40 Επιπρόσθετα, τα τελευταία χρόνια έχουν αναπτυχθεί διάφορα συστήματα που επιτρέπουν είτε την αύξηση της φωτεινής ροής προς το εσωτερικό των κτιρίων, είτε την καλύτερη κατανομή του φυσικού φωτισμού ελαχιστοποιώντας τα προβλήματα οπτικής θάμβωσης που θα μπορούσαν να παρατηρηθούν. Τέτοια συστήματα είναι οι διπλοί υαλοπίνακες με εσωτερικά σκιάδια υψηλής ανακλαστικότητας, οι πρισματικοί υαλοπίνακες, οι διπλοί υαλοπίνακες με πλαστικό ανακλαστικό σκίαστρο, οι διπλοί υαλοπίνακες με ολογραφικό υμένιο στο εσωτερικό, τα φωτεινά ράφια και τα ανειδωλικά συστήματα. Ωστόσο, η επιλογή των κατάλληλων υαλοπινάκων πρέπει να γίνεται προσεκτικά σταθμίζοντας πάντοτε το όφελος ή το βάρος των ηλιακών κερδών κατά την περίοδο θέρμανσης και δροσισμού αντίστοιχα με συνυπολογισμό κάθε φορά του φυσικού φωτισμού. Η επιλογή των κουφωμάτων ως προς τον τρόπο λειτουργίας (ανοιγόμενα, συρόμενα) και το υλικό τους (αλουμίνιο, συνθετικά υλικά, ξύλο) σχετίζεται με την αρχιτεκτονική του κτιρίου, τη λειτουργικότητα και το κόστος. Η ύπαρξη πιστοποίησης των θερμομονωτικών και ηχομονωτικών ιδιοτήτων τους είναι αναγκαία. 2.4 Φυσικός Αερισμός Ο φυσικός αερισμός των κτιρίων αποτελεί τη βέλτιστη τεχνική αερισμού, η οποία μάλιστα δεν απαιτεί κόστος εγκατάστασης και συντήρησης και πραγματοποιείται με τη διείσδυση του εξωτερικού αέρα στο εσωτερικό των κτιρίων. Αυτό οφείλεται στη διαφορά των πιέσεων που δημιουργεί η ροή του ανέμου γύρω από ένα κτίριο. Η εξωτερική θερμοκρασία, η υγρασία και η ταχύτητα του ανέμου είναι καθοριστικοί παράγοντες που συμβάλλουν στην επιτυχή εφαρμογή των τεχνικών φυσικού δροσισμού. Ιδιαίτερα για το δροσισμό, ο αέρας που εισέρχεται στο κτίριο πρέπει να έχει χαμηλότερη θερμοκρασία από τη θερμοκρασία του εσωτερικού αέρα του κτιρίου. Οι τεχνικές φυσικού αερισμού είναι επίσης αποτελεσματικές στη διάρκεια της νύχτας, όταν οι εξωτερικές θερμοκρασίες είναι μικρότερες από τις εσωτερικές. Το ψυκτικό φορτίο ελαττώνεται και οι μέγιστες εσωτερικές θερμοκρασίες είναι δυνατόν να μειωθούν από 1 C ως 3 C, ανάλογα με τη θερμική μάζα του κτιρίου, καθώς και την ποσότητα και τα χαρακτηριστικά του αέρα που εισέρχεται στο κτίριο. Οι βασικότεροι τύποι φυσικού αερισμού είναι: Ο μονόπλευρος αερισμός με ανοίγματα στο ίδιο ύψος. Όταν η εσωτερική θερμοκρασία είναι υψηλότερη από τη θερμοκρασία του εξωτερικού περιβάλλοντος, ψυχρότερος αέρας εισέρχεται από το χαμηλότερο τμήμα του ανοίγματος, ενώ ο θερμός αέρας διαφεύγει μέσω του υψηλότερου τμήματος 40

49 41 του ανοίγματος. Το κατακόρυφο ύψος των ανοιγμάτων επηρεάζει άμεσα τη διαδικασία. Ο αερισμός με ανοίγματα σε διαφορετικά επίπεδα. Στην περίπτωση αυτή, οι κυριότερες παράμετροι που επηρεάζουν τη διαδικασία του φυσικού αερισμού είναι η κατακόρυφη απόσταση ανάμεσα στα δυο ανοίγματα και οι επιφάνειες των δυο ανοιγμάτων. Ο διαμπερής αερισμός. Στη συγκεκριμένη περίπτωση, η ροή του αέρα εξαρτάται άμεσα από τη διαφορά των πιέσεων στα ανοίγματα. Συγκεκριμένα, τα επίπεδα ροής του αέρα καθορίζονται από την εσωτερική και εξωτερική επιφάνεια των ανοιγμάτων, την ταχύτητα και τη διεύθυνση του ανέμου, καθώς και τη σχετική θέση των ανοιγμάτων. Το «φαινόμενο καμινάδας». Παρατηρείται όταν η μείωση της θερμοκρασίας από το κατώτερο προς τα ανώτερα επίπεδα ενός κτιρίου και το ψυχρότερο εξωτερικό περιβάλλον προκαλεί την ανοδική ροή του θερμού αέρα και την έξοδο του από ανοίγματα στην οροφή με ταυτόχρονη εισροή ψυχρότερου αέρα από τα πλευρικά ανοίγματα σε κάθε επίπεδο. Το φαινόμενο της καμινάδας παρατηρείται σε υψηλά κτίρια και ιδιαίτερα σε θέσεις με κατακόρυφα ανοίγματα όπως οι ανελκυστήρες ή τα κλιμακοστάσια. Συνοπτικά, για την εξασφάλιση φυσικού αερισμού πρέπει να ληφθούν υπόψη οι παρακάτω παράμετροι Κατάλληλος προσανατολισμός του κτιρίου Χρησιμοποίηση των στοιχείων του περιβάλλοντος για τη δημιουργία ζωνών χαμηλής και υψηλής πίεσης Τοποθέτηση των ανοιγμάτων εισόδου σε περιοχές χαμηλής πίεσης Μικρά ανοίγματα εισόδου και μεγάλα εξόδου Ανοίγματα εισόδου που κατευθύνουν τη ροή του αέρα προς τη ζώνη χρήσης Ανενόχλητη εσωτερική ροή (ανοιχτή κάτοψη) 2.5 Ηλιοπροστατευτικές Διατάξεις Ο περισσότερο αποτελεσματικός τρόπος ηλιοπροστασίας ενός κτιρίου είναι η σκίαση των ανοιγμάτων του από την ανεπιθύμητη ηλιακή ακτινοβολία για την αποφυγή της υπερθέρμανσης και της οπτικής δυσφορίας λόγω θάμβωσης. Οι τεχνικές που εφαρμόζονται για τη σκίαση είναι εξωτερικές, ενδιάμεσες ή εσωτερικές, σταθερές ή κινητές ή συνδυασμός αυτών. Τα εξωτερικά σκίαστρα είναι ίσως περισσότερο αποτελεσματικά από τα εσωτερικά, καθώς σταματούν την προσπίπτουσα ακτινοβολία πριν φτάσει στις επιφάνειες του κτιρίου και εισχωρήσει στο εσωτερικό του. 41

50 42 Τα σκίαστρα πρέπει να παρέχουν καλή ηλιοπροστασία το καλοκαίρι, αλλά δεν πρέπει να μειώνουν τα ηλιακά κέρδη το χειμώνα, να εμποδίζουν το φυσικό φως ή να περιορίζουν τη δυνατότητα φυσικού αερισμού του κτιρίου( Εικόνα 2.3). Εικόνα 2.3 Εκμετάλλευση ηλιακών κερδών από νότια ανοίγματα κατά τη διάρκεια του έτους Οι περισσότερο συνήθεις τεχνικές σκίασης σε υφιστάμενα κτίρια αφορούν στη χρήση εξωτερικών σταθερών ή κινητών οριζόντιων περσίδων, οι οποίες αλλάζουν την κλίση τους ανάλογα με την εποχή και τη θέση του ήλιου, κινητές ή σταθερές εξωτερικές τέντες, εσωτερικές οριζόντιες περσίδες (venetian blinds) κινητές ή σταθερές, εσωτερικά ή εξωτερικά υφασμάτινα στοιχεία (κουρτίνες, λωρίδες) τα οποία προτείνονται ιδιαίτερα για τη σκίαση ανοιγμάτων οροφής και τέλος, προηγμένα συστήματα φυσικού φωτισμού (πλαστικά ανακλαστικά σκίαστρα ενσωματωμένα σε διπλό υαλοπίνακα, πρισματικά σκίαστρα). Ενδιαφέρουσα λύση για την ηλιοπροστασία των τοίχων αποτελεί και η χρήση αναρριχώμενων φυτών. 2.6 Εφαρμογή Παθητικών Συστημάτων για τη Θέρμανση και την Ψύξη των Κτιρίων Εκμετάλλευση Άμεσων Ηλιακών Κερδών Ο πιο συνηθισμένος τρόπος εκμετάλλευσης της ηλιακής ακτινοβολίας για τη θέρμανση των κτιρίων είναι η δέσμευσή της μέσα από τα γυάλινα ανοίγματα του κτιρίου, η αποτελεσματικότητα του οποίου εξαρτάται από τον προσανατολισμό των ανοιγμάτων, το μέγεθός τους, το υλικό κατασκευής των υαλοπινάκων καθώς και την κλίση των τελευταίων. 42

51 43 Η κατασκευή νότιων ανοιγμάτων παρουσιάζει μια σειρά από πλεονεκτήματα και γι αυτό και αποτελεί την πρώτη προτεραιότητα στον ενεργειακό σχεδιασμό του κελύφους ενός κτιρίου. Έτσι, μέσω της χρήσης διαφανών επιφανειών με νότιο προσανατολισμό γίνεται καλύτερη κατανομή των ηλιακών κερδών στο κτίριο, επιτυγχάνεται σημαντική εξοικονόμηση ενέργειας για θέρμανση, ενώ ο κίνδυνος υπερθέρμανσης το καλοκαίρι είναι μικρότερος σε σχέση με αυτόν που συνεπάγεται η ύπαρξη ανατολικών και δυτικών ανοιγμάτων. Αναφορικά με την ηλιοπροστασία, μπορεί να εφαρμοστεί αποτελεσματικά με τη χρήση απλών οριζόντιων σκιάστρων (προεξοχές, μπαλκόνια). Χάρη στα ανοίγματα αυτά, τα θερμικά κέρδη είναι συνήθως αρκετά για να καλύψουν το θερμικό φορτίο του κτιρίου στις ενδιάμεσες εποχές (άνοιξη, φθινόπωρο) σε ήπια κλίματα όπως της Ελλάδας, μειώνοντας έτσι την περίοδο κατά την οποία η χρήση της συμβατικής θέρμανσης είναι απαραίτητη. Τα βόρεια ανοίγματα χρησιμοποιούνται συνήθως για την παροχή φυσικού φωτισμού σταθερής έντασης στο εσωτερικό του κτιρίου, καθώς επιτρέπουν την είσοδο μόνο της διάχυτης ηλιακής ακτινοβολίας και όχι της άμεσης. Είναι περισσότερο χρήσιμα κατά τη διάρκεια του θέρους, αλλά θα πρέπει να έχουν περιορισμένο μέγεθος για την αποφυγή μεγάλων απωλειών θερμότητας κατά τη διάρκεια του χειμώνα. Τα ανατολικά και δυτικά ανοίγματα παρουσιάζουν πολύ λίγα πλεονεκτήματα καθ όλη τη διάρκεια του έτους, γι αυτό και συνίσταται να κατασκευάζονται μόνο αν αυτό είναι απόλυτα απαραίτητο για τη βελτίωση του φυσικού φωτισμού ή για την παροχή θέας. Ειδικά τα δυτικά ανοίγματα αυξάνουν τη θερμοκρασία και συνεπώς το ψυκτικό φορτίο των εσωτερικών χώρων, καθώς επιτρέπουν την είσοδο της άμεσης ηλιακής ακτινοβολίας τις απογευματινές ώρες. Γενικά, αν υπάρχουν ανατολικά ή δυτικά ανοίγματα, τότε θα πρέπει να χρησιμοποιούνται εξωτερικά κατακόρυφα σκίαστρα για την αποδοτική ηλιοπροστασία του κτιρίου. Σημαντικό ρόλο στην εκμετάλλευση των ηλιακών κερδών έχει η δυνατότητα αποθήκευσης της στα δομικά στοιχεία του κτιρίου. Η αποταμιευμένη θερμότητα αποδίδεται στο κτίριο, όταν η εσωτερική θερμοκρασία μειωθεί τη νύχτα ή πιθανόν σε περιόδους συννεφιασμένων ημερών. Τα υλικά που χρησιμοποιούνται για την αποθήκευση είναι υλικά με μεγάλη θερμοχωρητικότητα όπως η πέτρα, το σκυρόδεμα, το κοινό συμπαγές τούβλο κλπ. Στο σύστημα του απ ευθείας κέρδους οι τοίχοι, το πάτωμα και η οροφή αποτελούν τις αποθήκες της πλεονάζουσας θερμότητας και γι αυτό πρέπει να είναι κατασκευασμένα από δομικά υλικά με μεγάλη θερμοχωρητικότητα. Η αποτελεσματικότητα των στοιχείων αποθήκευσης εξαρτάται από τη θέση τους στο κτίριο, το υλικό κατασκευής τους και φυσικά το μέγεθος της επιφάνειας τους Προσάρτηση Θερμοκηπίων Το θερμοκήπιο είναι ένας προσαρτημένος ηλιακός χώρος, κυρίως στη νότια πλευρά του κτιρίου, με τη μία ή και τις τρεις πλευρές του καλυμμένες με γυαλί. Οι υπόλοιπες πλευρές του είναι απλοί τοίχοι με θερμική μάζα που συνδέονται με το κυρίως κτίριο. 43

52 44 Συχνά τα θερμοκήπια είναι χώροι που προστίθενται εκ των υστέρων σε υπάρχοντα κτίρια και είναι κατασκευές με μικρό κόστος που μπορούν να εξυπηρετούν πολλές λειτουργίες. Η λειτουργία του συστήματος βασίζεται στο φαινόμενο του θερμοκηπίου και είναι το αποτέλεσμα μιας διαδικασίας που ολοκληρώνεται σε τρία στάδια. Αρχικά, η μικρού μήκους κύματος ακτινοβολία διαπερνά τους διαφανείς υαλοπίνακες που καλύπτουν το θερμοκήπιο, απορροφάται από τα αδιαφανή στοιχεία του κτιρίου και επανεκπέμπεται ως μεγάλου μήκους (θερμική) ακτινοβολία, η οποία όμως εμποδίζεται από το γυάλινο κάλυμμα να διαφύγει από το θερμοκήπιο, γιατί το γυαλί είναι αδιαφανές στη θερμική ακτινοβολία. Η απόδοση του συστήματος επηρεάζεται από τον προσανατολισμό του θερμοκηπίου (συνήθως προσαρτάται στη νότια όψη του κτιρίου κατά τον άξονα ανατολή-δύση), το μέγεθος του θερμοκηπίου, την κλίση του υαλοστασίου και το υλικό κάλυψης. Η επιλογή γίνεται ανάλογα με το κόστος εγκατάστασης, την ποιότητα κατασκευής και τη λειτουργία του θερμοκηπίου. Αναφορικά με το μέγεθος του θερμοκηπίου για ψυχρές περιοχές απαιτούνται 0.65m 2-1,5 m 2 νότιου διπλού υαλοστασίου για κάθε τετραγωνικό μέτρο θερμαινόμενου εσωτερικού χώρου. Σε εύκρατες περιοχές η αναλογία αυτή μειώνεται σε 0,33 m 2-0,9 m 2. Ωστόσο, πρέπει να σημειωθεί ότι στα προσαρτημένα θερμοκήπια σε κτίρια στην Ελλάδα απαιτείται οπωσδήποτε ηλιοπροστασία και αερισμός τους, ώστε να αποφεύγεται η υπερθέρμανση των παρακείμενων χώρων κατά τους θερινούς μήνες. Ανάλογα, το χειμώνα ο αερισμός βοηθάει στην ανανέωση του αέρα του χώρου, ο οποίος με τη συνεχή θέρμανση ξηραίνεται και μεταβάλλει όχι μόνο την άνεση στο χώρο αλλά και την υγιεινή μέσα σε αυτόν Φυτεμένο Δώμα Τα πλεονεκτήματα του φυτεμένου δώματος περιλαμβάνουν την υψηλή κατακράτηση όμβριων υδάτων, τη βελτίωση των κλιματικών συνθηκών, τη μείωση των επιπέδων σκόνης και καπνού, την αύξηση της διάρκειας ζωής υλικών οροφής λόγω θερμικής καταπόνησης και υπεριώδους ακτινοβολίας, τη μείωση της ηχορύπανσης, τη θερμομονωτική προστασία και μείωση κατανάλωσης ενέργειας. Τα ενεργειακά του οφέλη είναι ιδιαίτερα εμφανή κατά τη θερινή περίοδο του έτους, όταν το σύστημα χώματος-φύτευσης φυτών λειτουργεί πέρα από μέσο αποφυγής υπερθέρμανσης και ως μέσο εξατμιστικού δροσισμού. Τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά της λύσης, στα οποία βασίζεται και η πλειοψηφία των πλεονεκτημάτων που παρουσιάζει, στηρίζονται στις ιδιότητες των φυτών και των κηπευτικών στρώσεων, τα οποία λειτουργούν ως πρόσθετη επικάλυψη στη συμβατικού τύπου οροφή. Η κατασκευή ενός κήπου δεν αποτελεί επίπονη εργασία δεδομένου ότι υπάρχει πληθώρα υλικών και απλές τεχνικές λύσεις, οι οποίες μπορούν να εφαρμοστούν. Τα ιδιαίτερα σημεία, τα οποία χρήζουν προσοχής, αφορούν κυρίως στην ορθή στεγανοποίηση της οροφής και στην ορθή 44

53 45 επιλογή των κηπευτικών υλικών. Η επιλογή αυτή εξασφαλίζεται με τη συμπλήρωση του δίδυμου αρχιτέκτονα πολιτικού μηχανικού από ένα γεωπόνο, ο οποίος θα φροντίσει για τις σωστές επιλογές. Το αποτέλεσμα δεν είναι σε καμία περίπτωση τυποποιημένο και δίνει στο σχεδιαστή μεγάλα δημιουργικά περιθώρια για το αισθητικό αποτέλεσμα. Εικόνα 2.4: Στοιχεία φυτεμένου δώματος Απαραίτητη προϋπόθεση για την τελική επιλογή είναι η φέρουσα ικανότητα της κατασκευής, αν και το πρόβλημα αυτό μπορεί να παρακαμφθεί στις περισσότερες περιπτώσεις με την επιλογή κήπων μειωμένων απαιτήσεων φύτευσης. Η κατασκευή του συμβατικού μέρους ενός φυτεμένου δώματος δεν παρουσιάζει διαφοροποιήσεις ως προς τη διαδοχή των κατασκευαστικών στρώσεων σε σχέση με ένα συμβατικό δώμα και μέχρι το ύψος της στεγάνωσης. Οι διαφοροποιήσεις περιορίζονται στην επιλογή υλικών κατάλληλων να ανταπεξέλθουν στις ιδιαίτερες συνθήκες που δημιουργούν οι κηπευτικές στρώσεις και η παρουσία των φυτών. Η κατασκευή κήπου στο δώμα ή τη στέγη ενός κτιρίου αποτελεί μια επιλογή η οποία απαιτεί ένα πρόσθετο κόστος. Το κόστος αυτό αφορά τόσο στην αρχική επένδυση για την κατασκευή του κήπου, όσο και στα έξοδα συντήρησης στη διάρκεια ζωής του κήπου. Πρόσθετα μειονεκτήματα που συνοδεύουν το φυτεμένο δώμα αποτελούν η στατική επιβάρυνση του φέροντα οργανισμού και η ανάγκη για φροντίδα των φυτών σε όλο το διάστημα του έτους Οροφές με Επικάλυψη Υψηλής Ανακλαστικότητας Οι ανακλαστικές οροφές είναι από κατασκευαστικής άποψης συμβατικές διατομές δώματος, με τη διαφορά ότι η τελική επικαλυπτική στρώση έχει αυξημένη 45