5. Ψύξη κλιματισμός δροσισμός φυσικός αερισμός βιοκλιματικών κτηρίων.

Transcript

1 5. Ψύξη κλιματισμός δροσισμός φυσικός αερισμός βιοκλιματικών κτηρίων. Η ψύξη ή δροσισμός ή ο κλιματισμός κτιρίων για να επιτευχθεί απαιτείται: α. η μελέτη και εφαρμογή των θερμοκρασιακών διακυμάνσεων κατά την διάρκεια του 24-ώρου, μέσω σχεδιασμού που δίνει ο Πίνακας Ψ. β. Ο σχεδιασμός να είναι τέτοιος ώστε να επιτυγχάνεται φυσικός αερισμός και κυρίως δροσισμός, βλ. σχήματα 23,24,26,27 ή γ. δροσισμός/ψύξη μέσω εξάτμισης ή νυκτερινής ακτινοβολίας, δ. διόδευση ρεύματος ψυχρού νυκτερινού αέρα σε δάπεδα με μεγάλη μάζα /θερμοχωρητικότητα, οπότε κατά την διάρκεια των ωρών της ημέρας όταν και επικρατούν υψηλές θερμοκρασίες περιβάλλοντος, η θερμοκρασία εντός του κτιρίου κυμαίνεται σε ανεκτά επίπεδα, ε. η συνεργία των ανωτέρω διεργασιών και η αλληλεπίδρασή τους με το έδαφος όπου η αποθήκευση ή η ανταλλαγή θερμότητας γίνεται εύκολα και χωρίς υψηλό κόστος. Σχήμα 26: Αρχές επίτευξης φυσικού αερισμού σ ένα κτίριο με βάση της διαφορές θερμοκρασίας. Ο ψυχρός αέρας ως βαρύτερος εισέρχεται από χαμηλότερα ύψη και εξωθεί τα θερμότερα στρώματα προς τα άνω-έξω.

2 Σχήμα 27: Κατά την διάρκεια μιας ζεστής καλοκαιρινής μέρας ο αερισμός του κτιρίου γίνεται με την βοήθεια της καμινάδας. 7. Συμπεράσματα- Συζητήσεις : Α. 1. Εν κατακλείδι, Ήλιος και Φως είναι και αυτά βασικά κατασκευαστικά στοιχεία της νέας αρχιτεκτονικής και απαιτούν την ίδια προσοχή και φροντίδα με τα δομικά υλικά. 2. Για να επιτύχει κανείς υψηλές ποιοτικά επιδόσεις σ όλα τα ανωτέρω δηλαδή : Άνεση Δροσισμός Ψύξη/ κλιματισμό απαιτείται δι-επιστημονική συνεργασία για την εφαρμογή των αρχών: της θερμοδυναμικής της μετάδοσης και αποθήκευσης ενέργειας της ηλιακής μηχανικής Βασικά ζητήματα ανάλυσης είναι: ο φυσικός αερισμός ο φυσικός φωτισμός η θερμική συμπεριφορά ο κλιματισμός το μικρο-κλίμα και το πράσινο στους εσωτερικούς και εξωτερικούς χώρους 3. Με τη νέα αυτή αντίληψη σχεδιασμού για πιο ανθρώπινα και ευχάριστα κτίρια, μειώνεται τουλάχιστον κατα 30% η καταναλισκόμενη ενέργεια για θέρμανση (χώρων και νερού) και για ψύξη, βλ. Σχήμα Η συνεισφορά στην Αειφόρο Ανάπτυξη και την Οικονομία είναι προφανής και σημαντική, βλ. Πίνακα και Πίνακα.. 5. Όπως ελέχθη προηγουμένως και διαπιστώσαμε ήδη μέσα από τα σχήματα, ο βιοκλιματικός σχεδιασμός κτιρίων χρησιμοποιεί τα επιτεύγματα του παθητικού ηλιακού σχεδιασμού, ο οποίος αποτελεί και τον ένα του πυλώνα. Με τον όρο Παθητικό Ηλιακό Κτίριο εννοούμε αυτό του οποίου τα απαραίτητα στοιχεία δόμησης είναι διατεταγμένα έτσι, ώστε να μεγιστοποιείται το όφελος από την ηλιακή ακτινοβολία, όποτε αυτό πρέπει και είναι δυνατόν (κατά τον χειμώνα) και να αποφεύγεται η υπερθέρμανση κατά τους θερμούς μήνες.

3 6. Για μεγαλύτερη αποτελεσματικότητα και καλλίτερες επιδόσεις συνδυασμοί παθητικών και ενεργητικών συστημάτων με άλλες Α.Π.Ε. δίδουν τα ενεργειακά ολοκληρωμένα κτίρια με περιβαλλοντική ευαισθησία, όπως είδαμε στο σχήμα Για όλα αυτά ο μηχανικός-σχεδιαστής πρέπει εκ των προτέρων να γνωρίζει το ρόλο και λειτουργία του κτιρίου, τον τρόπο διαβίωσης και τις συνήθειες των ενοίκων και να φροντίσει τα της αισθητικής Β. Στη συνέχεια εκτίθεται μια σύνοψη των βημάτων του μελετητικού σχεδιασμού κτιρίων με τις βιοκλιματικές παρεμβάσεις. Κλασσικά στάδια μελέτης Βιο-κλιματική παρέμβαση 1. Πάγια μελετητική προσέγγιση: Προσδιορισμός της βέλτιστης έκθε- Σχέδια, τομές, κατόψεις, πρόσβαση, σης στον ήλιο, περιβ/κά δεδομένα, Είσοδοι, στατικά κλπ Προστασία από τους κλιματικούς Παράγοντες 2. Οργάνωση, διάταξη εσωτερικών Προσδιορισμός των αναγκών ανά χώρων χώρο και λειτουργικότητα τους πχ π.χ φωτισμός, αερισμός, διακυμάνσεις θερμοκρασιών κλπ 3. Μελέτη προσόψεων, ανοίγματα και Προσδιορισμός του εσωτερικού διαστασιολόγησή τους, κέρδους, βελτιστοποίηση, επιλογή υλικά, αισθητικά στοιχεία. καταλλήλων υλικών διατάξεων. Ζητήματα αισθητικής. 4. Κατασκευαστικά στοιχεία. Μελέτη των διαφόρων δυνατών σχεδίων παθητικής τεχνολογίας για άμεσο και έμμεσο κέρδος. Επιλογή βέλτιστης λύσης. 5. Επιλογή μη κατασκευαστικών υλικών. Προσδιορισμός των απωλειών πχ μονώσεις, ξυλοκατασκευές, χρωματισμοί. Και των θερμοκηπιακών προσθηχρώματα κών, των παθητικών και ενεργητικών συστημάτων. 6. Εξοπλισμός: Μελέτη του ενεργειακού ισοζυγίου. Σύστημα θέρμανσης, φωτισμού, και των ενεργειακών βοηθητικών κλιματισμού, κλπ στοιχείων και μονάδων. 7. Εξέταση των δυνατών λύσεων και οικονομοτεχνική ανάλυση προς βελτιστοποίηση (κοινό βήμα κάθε μελέτης). Γ. Ο συνδυασμός των ανωτέρω με: 1. ενεργητικά ηλιακά συστήματα για κάλυψη των θερμικών φορτίων που ο ηλιακός παθητικός σχεδιασμός είναι πιθανόν τελικά να μην καλύπτει,καθώς και με 2. Φ/Β γεννήτριες, μας δίδει ένα νέο τύπο κτιρίων, ολοκληρωμένης ενεργειακής σχεδίασης, όπως αυτός του HABERMAN, ο οποίος περιγράφεται στην Βιβλιογραφική αναφορά [1].

4 Δ. Ειδικότερα, οι τομείς που θα πρέπει να τύχουν της μελέτης για έναν πλήρη βιοκλιματικό σχεδιασμό είναι: Δ.1. Αποτελεσματική εφαρμογή των αρχών της παθητικής ηλιακής τεχνολογίας για, α. Συλλογή της ηλιακής ακτινοβολίας, β. Αποθήκευση και γ. Διανομή της δ. Φυσικό φωτισμό, ε. Αερισμό, βλ. Σχήμα 22 στ. Θέρμανση, ζ. Ψύξη/κλιματισμό, βλ. Σχήματα 22,23,24. Δ.2. Στρατηγικές θέρμανσης με συνδυασμό ανοιγμάτων, αιθρίων, θερμοκηπίων και γενικά συστημάτων για άμεση και έμμεση αποθήκευση ή/και διανομή θερμότητας είδαμε στα προηγούμενα σχήματα. Η μελέτη για μείωση των απωλειών μετάδοσης της θερμότητας (λόγω μεγάλου συντελεστή θερμοπερατότητας ή μεγάλων θερμοκρασιακών διαφορών) είναι επιβεβλημένη, κυρίως με την ανάλυση των ενεργειακών ανταλλαγών μέσω των διαφανών ανοιγμάτων, βλ. Σχήμα 25. Δ.3. Τα ίδια ισχύουν και για τη μείωση του αερισμού των κτιρίων άνω του προβλεπόμενου επιπέδου των ACH (Air Changes per Hour). Τέλος, Δ.4. Επειδή ένα σημαντικό ποσό ενέργειας οφείλεται στον κλιματισμό των κτιρίων, ο βιοκλιματικός σχεδιασμός εστιάζει την φροντίδα του για να επιτύχει μέτρα: προφύλαξης του εσωτερικού του κτιρίου από την άμεση κυρίως ηλιακή ακτινοβολία βλ. σχήματα 16,22,17,18. μείωσης του ενεργειακού κέρδους, στην περίπτωση που λαμβάνει τη μορφή ψυκτικού φορτίου, λόγω μετάδοσης θερμότητας από το εξωτερικό στο εσωτερικό περιβάλλον και λόγω μεταφοράς θερμών μαζών αέρα προς το εσωτερικό του κτιρίου. μείωσης των εσωτερικών ενεργειακών κερδών πχ υπερβολική ή άσκοπη λειτουργία μηχανημάτων στο κτίριο για αερισμό: ώθηση του θερμού αέρα του κτιρίου προς τα έξω και αντικατάσταση του με ψυχρότερο φρέσκο αέρα, βλ. Σχήμα 26. για φυσικό δροσισμό/ψύξη με μεταφορά της πλεονάζουσας θερμότητας από το κτίριο στο περιβάλλον, βλ. Σχήματα 24,26. Πέραν από τις δυνατότητες του βιο-κλιματικού σχεδιασμού σε νέα κτίρια, είναι δυνατό να προωθηθούν και να ενθαρρυνθούν, Ε. Βιοκλιματικές επεμβάσεις στα υπάρχοντα κτίρια. Οι κύριες προοπτικές για την εισαγωγή των αρχών της παθητικής ηλιακής τεχνολογίας και βιο-κλιματικής σε υπάρχοντα κτίρια είναι: 1. Οι μετατροπές στα ανοίγματα των κτιρίων με πρώτον τους υαλοπίνακες και την αντικατάσταση τους με αποτελεσματικότερης τεχνολογίας και τεχνικής υλικά 2. Προσθήκη θερμοκηπιακού τύπου χώρων ή/και αιθρίων όπου τούτο είναι δυνατόν, βλ. Σχήματα 15, Λειτουργική βελτιστοποίηση του κτιρίου με αναδιάταξη ή/και διαμόρφωση των χώρων.

5 4. Εγκατάσταση συστημάτων ελέγχου που περιλαμβάνουν χρονοδιακόπτες θερμοστάτες, αισθητήρες φωτισμού κλπ, ώστε να αναπτυχθεί ένα αποτελεσματικό σύστημα ενεργειακής και περιβαλλοντικής διαχείρισης (Building Management System). Βιβλιογραφία 1. Σ.Καπλάνης, Περιβάλλον και Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας, Εκδόσεις ΙΩΝ Σ.Καπλάνης, Ηλιακά Θερμικά Συστήματα,Αιολικό Δυναμικό και Εφαρμογές, Εκδόσεις ΙΩΝ Ανδρεαδάκη-Χρονάκη Ελένη, Βιοκλιματική,Αρχιτεκτονική και Παθητικά Ηλιακά Συστήματα, University Studio Press 4. ISO 7730 : Thermal Comfort 5. Μ.Σανταμούρης,Α.Τσαγκρασούλης,Ν.Κλιτσίκας, Energy and Environmental Quality in the Urban build environment, World Renewal Energy Congress VI, Elsevier Science Ltd, 1 7 July 2000, Brighton, U.K. 6. European Passive Solar Handbook, E.C. Publications, DG XII, Brussels 7. Ενέργεια στην Αρχιτεκτονική, Το Ευρωπαϊκό εγχειρίδιο για τα Παθητικά Ηλιακά Κτίρια, Μαλλιάρης ΠΑΙΔΕΙΑ 8. A friendly Software Package to estimate indoors day-lighting and Internal Gain, S.Kaplanis et al, IASTED International Conference, June 25-28, 2002, Crete, Greece 9. Πτυχιακή Εργασία : «Σύγκριση Θερμικής Συμπεριφοράς διαφόρων προτεινόμενων προς κατασκευή κατοικιών», Κατσικαβέλη Καλλιόπη, Τσουρέλης Ζήσης 10. Givoni B., Passive Cooling of Buildings, Paper prepared for the U.S. Department of Energy International Expert Group on Passive Cooling of Buildings,Miami, U.S.A., Fundamentals of Passive Solar Heating, A.Zold, M.Santamouris, University of Athens Passive Solar Energy in Buildings, report No17, Edited by Patrick O Sullivan, Published on behalf of the Watt Committee on Energy by Elsevier, Applied Science Publishers, 1988