Ενέργειας Σχεδιασμός, μετατροπή. Ενεργειακή συμπεριφορά κτιριακού κελύφους. Βιοκλιματικός σχεδιασμός. 2 η θεματική ενότητα:

Transcript

1 Meeting of Professio nal μετατροπή 2 η θεματική ενότητα: Ενεργειακή συμπεριφορά κτιριακού κελύφους Βιοκλιματικός σχεδιασμός Θεόδωρος Γ. Θεοδοσίου επ. καθηγητής Τμήμα Πολ.Μηχανικών-Α.Π.Θ ΕΝΟΤΗΤΑ 2 Εργαστήριο Οικοδομικής και Φυσικής των Κτιρίων Τετάρτη 3 Φεβρουαρίου 2016

2 Περίγραμμα Ενότητας Εισαγωγή ιστορικά στοιχεία το πρόβλημα πέρα απο τη σπατάλη ενέργειας Βασικές αρχές Δομικής Φυσικής Παθητικά Ηλιακά Συστήματα φυσικής θέρμανσης κτιρίων Τεχνικές & διατάξεις φυσικού δροσισμού κτιρίων Παραδείγματα συνδυασμένης λειτουργίας Στόχος διάλεξης: Αντίληψη της φυσικής του κτιρίου πέρα απο παροδικές κανονιστικές διατάξεις της δυνατότητας σχεδιασμού που δίνουν τα σύγχρονα υπολογιστικά εργαλεία τους εναλλακτικούς τρόπους προσέγγισης του κτιρίου χαμηλής και σχεδόν μηδενικής κατανάλωσης ενέργειας (σε επίπεδο ενεργειακής απαίτησης)

3 Ενεργειακός σχεδιασμός κτιρίων Αύξηση ενεργειακής απόδοσης κτιρίου ποιότητα εσωκλίματος ενεργειακή κατανάλωση

4 Ενεργειακός σχεδιασμός κτιρίων Αύξηση ενεργειακής απόδοσης κτιρίου ποιότητα εσωκλίματος ενεργειακή κατανάλωση Διαμόρφωση ενεργειακής απαίτησης Διαμόρφωση βέλτιστου εσωκλίματος Θερμικό περιβάλλον Οπτικό περιβάλλον Ποιότητα εσωτερικού αέρα κέλυφος

5 Ενεργειακός σχεδιασμός κτιρίων Αύξηση ενεργειακής απόδοσης κτιρίου ποιότητα εσωκλίματος ενεργειακή κατανάλωση Διαμόρφωση ενεργειακής απαίτησης Διαμόρφωση βέλτιστου εσωκλίματος Θερμικό περιβάλλον Οπτικό περιβάλλον Ποιότητα εσωτερικού αέρα κέλυφος Εξοικονόμηση ενέργειας Μείωση απωλειών κελύφους (Χ) θερμικών κερδών (Θ) Θερμομονωτική προστασία κελύφους Θερμοχωρητικότητα κελύφους Ηλιοπροστασία Διαμόρφωση μικροκλίματος κέλυφος

6 Ενεργειακός σχεδιασμός κτιρίων Αύξηση ενεργειακής απόδοσης κτιρίου ποιότητα εσωκλίματος ενεργειακή κατανάλωση Διαμόρφωση ενεργειακής απαίτησης Διαμόρφωση βέλτιστου εσωκλίματος Θερμικό περιβάλλον Οπτικό περιβάλλον Ποιότητα εσωτερικού αέρα κέλυφος Εξοικονόμηση ενέργειας Κάλυψη μέρους ενεργ. απαίτησης Μείωση απωλειών κελύφους (Χ) θερμικών κερδών (Θ) Εκμετάλλευση κλίματος για κάλυψη αναγκών Θερμομονωτική προστασία κελύφους Θερμοχωρητικότητα κελύφους Ηλιοπροστασία Διαμόρφωση μικροκλίματος Ηλιασμός Φυσικός φωτισμός Φυσικός αερισμός Θερμότητα (Π.Η.Σ.) Φυσικός δροσισμός κέλυφος κέλυφος

7 Ενεργειακός σχεδιασμός κτιρίων Αύξηση ενεργειακής απόδοσης κτιρίου ποιότητα εσωκλίματος ενεργειακή κατανάλωση Διαμόρφωση ενεργειακής απαίτησης Διαμόρφωση βέλτιστου εσωκλίματος Θερμικό περιβάλλον Οπτικό περιβάλλον Ποιότητα εσωτερικού αέρα κέλυφος Εξοικονόμηση ενέργειας Κάλυψη μέρους ενεργ. απαίτησης Μείωση απαιτούμενης κατανάλωσης Μείωση απωλειών κελύφους (Χ) θερμικών κερδών (Θ) Εκμετάλλευση κλίματος για κάλυψη αναγκών Βέλτιστος σχεδιασμός Η/Μ για κάλυψη αναγκών Θερμομονωτική προστασία κελύφους Θερμοχωρητικότητα κελύφους Ηλιοπροστασία Διαμόρφωση μικροκλίματος Ηλιασμός Φυσικός φωτισμός Φυσικός αερισμός Θερμότητα (Π.Η.Σ.) Φυσικός δροσισμός Παραγωγή Διανομή θερμότητας / ψύξης / αέρα / ΖΝΧ Εκπομπή θερμότητας Είδος καυσίμου Ωράριο λειτουργίας συστήματος κέλυφος κέλυφος

8 Ενεργειακός σχεδιασμός κτιρίων Ενεργειακός σχεδιασμός κτιρίων Αύξηση ενεργειακής απόδοσης κτιρίου ποιότητα εσωκλίματος ενεργειακή κατανάλωση Διαμόρφωση ενεργειακής απαίτησης Διαμόρφωση βέλτιστου εσωκλίματος Θερμικό περιβάλλον Οπτικό περιβάλλον Ποιότητα εσωτερικού αέρα κέλυφος Εξοικονόμηση ενέργειας Κάλυψη μέρους ενεργ. απαίτησης Μείωση απαιτούμενης κατανάλωσης Μείωση απωλειών κελύφους (Χ) θερμικών κερδών (Θ) Εκμετάλλευση κλίματος για κάλυψη αναγκών Βέλτιστος σχεδιασμός Η/Μ για κάλυψη αναγκών Θερμομονωτική προστασία κελύφους Θερμοχωρητικότητα κελύφους Ηλιοπροστασία Διαμόρφωση μικροκλίματος Ηλιασμός Φυσικός φωτισμός Φυσικός αερισμός Θερμότητα (Π.Η.Σ.) Φυσικός δροσισμός Παραγωγή Διανομή θερμότητας / ψύξης / αέρα / ΖΝΧ Εκπομπή θερμότητας Είδος καυσίμου Ωράριο λειτουργίας συστήματος κέλυφος κέλυφος Κάλυψη μέρους ενεργ. κατανάλωσης Παραγωγή ενέργειας απο ΑΠΕ Ενσωμάτωση στο κτιριακό κέλυφος Εκμετάλλευση / αποθήκευση ενέργειας (Μόνο για κάλυψη αναγκών κτιρίου!)

9 Πόσο «νέος» είναι ο κλάδος του βιοκλιματικού σχεδιασμού; Προϊστορικά χρόνια: ανάγκη για δημιουργία ενός θερμικά προστατευμένου καταλύματος βροχή, υγρασία, ήλιος, άνεμος

10 Πόσο «νέος» είναι ο κλάδος του βιοκλιματικού σχεδιασμού; Προϊστορικά χρόνια: ανάγκη για δημιουργία ενός θερμικά προστατευμένου καταλύματος βροχή, υγρασία, ήλιος, άνεμος βελτιωμένο περιβάλλον σε σχέση με σπηλιές

11 Πόσο «νέος» είναι ο κλάδος του βιοκλιματικού σχεδιασμού; Προϊστορικά χρόνια: ανάγκη για δημιουργία ενός θερμικά προστατευμένου καταλύματος βροχή, υγρασία, ήλιος, άνεμος βελτιωμένο περιβάλλον σε σχέση με σπηλιές μικρό Α/V μικρός όγκος αεροστεγανότητα απουσία ανοιγμάτων

12 Πόσο «νέος» είναι ο κλάδος του βιοκλιματικού σχεδιασμού; Προϊστορικά χρόνια: ανάγκη για δημιουργία ενός θερμικά προστατευμένου καταλύματος βροχή, υγρασία, ήλιος, άνεμος βελτιωμένο περιβάλλον σε σχέση με σπηλιές μικρό Α/V μικρός όγκος αεροστεγανότητα απουσία ανοιγμάτων αξιοποίηση «ενεργειακά αποδοτικών υλικών»

13 Πόσο «νέος» είναι ο κλάδος του βιοκλιματικού σχεδιασμού; Προϊστορικά χρόνια: ανάγκη για δημιουργία ενός θερμικά προστατευμένου καταλύματος βροχή, υγρασία, ήλιος, άνεμος βελτιωμένο περιβάλλον σε σχέση με σπηλιές μικρό Α/V μικρός όγκος αεροστεγανότητα απουσία ανοιγμάτων αξιοποίηση «ενεργειακά αποδοτικών υλικών» ΕΝΟΤΗΤΑ 2 αερισμός καμινάδας Σκιασμός, ελαφριά κατασκευή

14 Πόσο «νέος» είναι ο κλάδος του βιοκλιματικού σχεδιασμού; Καταλύματα σε ακραίες συνθήκες

15 Πόσο «νέος» είναι ο κλάδος του βιοκλιματικού σχεδιασμού; Καταλύματα σε ακραίες συνθήκες Το ημισφαιρικό σχήμα της κατασκευής παρέχει προστασία από τον άνεμο και μικρό λόγο A/V

16 Πόσο «νέος» είναι ο κλάδος του βιοκλιματικού σχεδιασμού; Καταλύματα σε ακραίες συνθήκες Το ημισφαιρικό σχήμα της κατασκευής παρέχει προστασία από τον άνεμο και μικρό λόγο A/V Η εσωτερική επιφάνεια των ιγκλού επικαλύπτεται με δέρμα λειτουργώντας ως φράγμα ακτινοβολίας προστατεύοντας τα τοιχώματα από τήξη ως θερμομονωτικη στρώση προστατεύοντας τα τοιχώματα από τήξη ως θερμομονωτική στρώση διατηρώντας τη θερμότητα στον υποκάτω χώρο ως φράγμα ακτινοβολίας μειώνοντας τις θερμικές απώλειες με ακτινοβολία (αίσθηση ψύχους) απο το σώμα προς τα ψυχρά τοιχώματα

17 Πόσο «νέος» είναι ο κλάδος του βιοκλιματικού σχεδιασμού; Καταλύματα σε ακραίες συνθήκες Το ημισφαιρικό σχήμα της κατασκευής παρέχει προστασία από τον άνεμο και μικρό λόγο A/V Η εσωτερική επιφάνεια των ιγκλού επικαλύπτεται με δέρμα λειτουργώντας ως φράγμα ακτινοβολίας προστατεύοντας τα τοιχώματα από τήξη ως θερμομονωτικη στρώση προστατεύοντας τα τοιχώματα από τήξη ως θερμομονωτική στρώση διατηρώντας τη θερμότητα στον υποκάτω χώρο ως φράγμα ακτινοβολίας μειώνοντας τις θερμικές απώλειες με ακτινοβολία (αίσθηση ψύχους) απο το σώμα προς τα ψυχρά τοιχώματα Η παροδική χρήση μικρής εστίας φωτιάς και η παραγωγή θερμότητας από το ανθρώπινο σώμα συμβάλουν στη δημιουργία βιώσιμου εσωκλίματος (ακόμη και 15 C) όταν η θερμοκρασία περιβάλλοντος φτάνει και τους -50 C.

18 Πόσο «νέος» είναι ο κλάδος του βιοκλιματικού σχεδιασμού;

19 Πόσο «νέος» είναι ο κλάδος του βιοκλιματικού σχεδιασμού; Αρχαιότητα: Αθήνα το ηλιακό σπίτι του Σωκράτη συστηματική αξιοποίηση των κλιματικών & περιβαλλοντικών συνθηκών για βελτίωση του θερμικού περιβάλλοντος

20 Πόσο «νέος» είναι ο κλάδος του βιοκλιματικού σχεδιασμού; Αρχαιότητα: Δήλος υπόγειοι αγωγοί για ψύξη καταλυμάτων Νεότερη ιστορία: Ασία πύργοι αερισμού για ψύξη κτιρίων

21 Πόσο «νέος» είναι ο κλάδος του βιοκλιματικού σχεδιασμού; Οικισμός των Ινδιάνων Ανασάζι

22 Πόσο «νέος» είναι ο κλάδος του βιοκλιματικού σχεδιασμού; Ελληνική παραδοσιακή αρχιτεκτονική Ανακλαστικά χρώματα για αποφυγή υπερθέρμανσης Μικρά ανοίγματα για περιορισμένο ηλιακό κέρδος Επαφή με το έδαφος για χαμηλές επιφανειακές θερμοκρασίες στον εσωτερικό χώρο Κτίρια σε επαφή για μείωση των εκτεθειμένων επιφανειών Μεγάλη θερμική μάζα για απόσβεση των θερμοκρασιακών διακυμάνσεων

23 Πόσο «νέος» είναι ο κλάδος του βιοκλιματικού σχεδιασμού; Σε όλο τον πλανήτη, για χιλιάδες χρόνια, το κατάλυμα ήταν απόλυτα προσαρμοσμένο στις τοπικές κλιματικές συνθήκες ώστε να προσφέρει άνετη διαβίωση Μετά τη βιομηχανική επανάσταση...

24 Πόσο «νέος» είναι ο κλάδος του βιοκλιματικού σχεδιασμού; Σε όλο τον πλανήτη, για χιλιάδες χρόνια, το κατάλυμα ήταν απόλυτα προσαρμοσμένο στις τοπικές κλιματικές συνθήκες ώστε να προσφέρει άνετη διαβίωση Μετά τη βιομηχανική επανάσταση... Έλευση τεχνολογίας : Οι μικροκλιματικές συνθήκες δεν ελέγχονται πλέον από το σχεδιασμό του κτιρίου αλλά από τις ΗΜ εγκαταστάσεις του κτιρίου. Άνοδος βιοτικού επιπέδου: Η αισθητική του κτιρίου ή οι στεγαστικές ανάγκες οδήγησαν σε κτίρια πλήρως αποκομμένα από το κλίμα της περιοχής τους. Το ίδιο κτίριο θα μπορούσε να κατασκευαστεί σε οποιοδήποτε σημείο του πλανήτη μια και το εσώκλιμα δεν συνδέεται πλέον με το κλίμα, αλλά διαμορφώνεται κατά βούληση, απο το χρήστη.

25 Πόσο «νέος» είναι ο κλάδος του βιοκλιματικού σχεδιασμού; Σε όλο τον πλανήτη, για χιλιάδες χρόνια, το κατάλυμα ήταν απόλυτα προσαρμοσμένο στις τοπικές κλιματικές συνθήκες ώστε να προσφέρει άνετη διαβίωση Μετά τη βιομηχανική επανάσταση... Έλευση τεχνολογίας : Οι μικροκλιματικές συνθήκες δεν ελέγχονται πλέον από το σχεδιασμό του κτιρίου αλλά από τις ΗΜ εγκαταστάσεις του κτιρίου. Άνοδος βιοτικού επιπέδου: Η αισθητική του κτιρίου ή οι στεγαστικές ανάγκες οδήγησαν σε κτίρια πλήρως αποκομμένα από το κλίμα της περιοχής τους. Το ίδιο κτίριο θα μπορούσε να κατασκευαστεί σε οποιοδήποτε σημείο του πλανήτη μια και το εσώκλιμα δεν συνδέεται πλέον με το κλίμα, αλλά διαμορφώνεται κατά βούληση, απο το χρήστη. Συνέπεια: Σπατάλη ενέργειας και ταυτόχρονα αδυναμία επίτευξης συνθηκών θερμικής άνεσης μια που οι θερμικές απώλειες δημιουργούν ένα ψυχρό περίβλημα το χειμώνα, ανεξάρτητα της θερμοκρασίας του αέρα και θερμό περίβλημα το καλοκαίρι.

26

27 Εξέλιξη των κτιρίων

28 Εξέλιξη των κτιρίων Η συμμετοχή στο ενεργειακό πρόβλημα Σήμερα: Συνέπειες από τη μη ορθολογική χρήση της ενέργειας στα κτίρια μη παραγωγικός τομέας η κατανάλωση αυξάνει διαρκώς εμφανίζει τη χειρότερη διαχείριση ενέργειας (σπατάλη) Στην Ελλάδα: Το μερίδιο του κτιριακού τομέα συνεχίζει να αυξάνει (μακροπρόθεσμα & σε απόλυτη τιμή) Ταχεία μετατόπιση του προβλήματος από τη θέρμανση στην ψύξη 43% 4% 2% 17% 34% Σύνολο κτιρίων Αγροτικός τομέας Κατασκευή Βιομηχανία Μεταφορές

29 Εξέλιξη των κτιρίων Η ενεργειακή απόδοση των κτιρίων Μείωση ενεργειακής κατανάλωσης Μέτρα ενεργειακής απόδοσης Αύξηση κόστους ενέργειας (+55% από το 2005) Κρίση

30 Εξέλιξη των κτιρίων Η ενεργειακή απόδοση των κτιρίων

31 Εξέλιξη των κτιρίων Η ενεργειακή απόδοση των κτιρίων Ευρώπη, μείωση κυρίως λόγω: Απόδοσης μέτρων εξοικονόμησης στον κτιριακό τομέα

32 Εξέλιξη των κτιρίων Η ενεργειακή απόδοση των κτιρίων Ευρώπη, μείωση κυρίως λόγω: Απόδοσης μέτρων εξοικονόμησης στον κτιριακό τομέα Ελλάδα, μείωση κυρίως λόγω: Οικονομικής κρίσης Εξαιρετικά ήπιων κλιματικών συνθηκών την περίοδο

33 Εξέλιξη των κτιρίων Η ενεργειακή απόδοση των κτιρίων Ευρώπη, μείωση κυρίως λόγω: Απόδοσης μέτρων εξοικονόμησης στον κτιριακό τομέα Ελλάδα, μείωση κυρίως λόγω: Οικονομικής κρίσης Εξαιρετικά ήπιων κλιματικών συνθηκών την περίοδο ΕΝΟΤΗΤΑ 2 Ωστόσο. Τουλάχιστον διπλάσια κατανάλωση για θέρμανση από χώρες με ψυχρότερο κλίμα Παρόμοια κατανάλωση με χώρες με δριμείς και παρατεταμένους χειμώνες Μέχρι το 2007 ήταν η χώρα με την απολύτως μεγαλύτερη αύξηση στην κατανάλωση! Πολύ υψηλός δείκτης ενεργειακής φτώχειας (>10% εισοδήματος για συνολική δαπάνη ενέργειας)

34 Εξέλιξη των κτιρίων Η ενεργειακή απόδοση των ελληνικών κτιρίων 400 Ενεργειακή κατανάλωση ανά m² διορθωμένη στο μέσο ευρωπαϊκό κλίμα Bulgaria Denmark France Germany Greece Italy EC average Διορθώνοντας την ενεργειακή κατανάλωση ανάλογα με τις βαθμοημέρες θέρμανσης κάθε χώρας, προκύπτει ότι τα ελληνικά κτίρια εμφανίζονται ως τα πλέον ενεργοβόρα.

35 Εξέλιξη των κτιρίων Η ενεργειακή απόδοση των ελληνικών κτιρίων Ποσοστό κατοικιών με εγκατεστημένη μονάδα κλιματισμού Austria Bulgaria Spain France Italy Greece Η κατανάλωση για ψύξη (ηλεκτρισμός) εμφανίζει αυξητικές τάσεις λόγω της ραγδαίας αύξησης εγκατεστημένων μονάδων κλιματισμού τα τελευταία χρόνια (*έχει συνυπολογιστεί η «απόσυρση»)

36 Εξέλιξη των κανονισμών σε ευρωπαϊκό επίπεδο (Γερμανία)

37 Εξέλιξη των κανονισμών σε ευρωπαϊκό επίπεδο (Γερμανία) 30 ΧΡΟΝΙΑ ΓΕΝΝΕΕΣ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ!!! Κ.Θ.Κ. ΚΕΝΑΚ

38 Εξέλιξη των κανονισμών σε ευρωπαϊκό επίπεδο (Γερμανία) 30 ΧΡΟΝΙΑ ΓΕΝΝΕΕΣ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ!!! Κ.Θ.Κ. ΚΕΝΑΚ

39 Εξέλιξη των κανονισμών σε ευρωπαϊκό επίπεδο (Γερμανία)

40 Ενεργειακή κατανάλωση κτιρίων μέτρα μείωσης της κατανάλωσης στο μέλλον μέτρα περιορισμού της κατανάλωσης Κ.Εν.Α.Κ. Προγραμματισμένη 1 η αναθεώρηση: Στόχος: κτίρια σχεδόν μηδενικής κατανάλωσης Απρίλιος Δημόσια κτίρια 2020 Ιδιωτικά έργα αποτελέσματα μέτρων αναθεωρημένη κοινοτική οδηγία

41 Ενεργειακή κατανάλωση κτιρίων μέτρα μείωσης της κατανάλωσης στο μέλλον μέτρα περιορισμού της κατανάλωσης Κ.Εν.Α.Κ. Προγραμματισμένη 1 η αναθεώρηση: Στόχος: κτίρια σχεδόν μηδενικής κατανάλωσης Απρίλιος Δημόσια κτίρια 2020 Ιδιωτικά έργα αποτελέσματα μέτρων αναθεωρημένη κοινοτική οδηγία

42 τί είναι ο ενεργειακός σχεδιασμός των κτιρίων? η προσπάθεια να διασφαλίσουμε βέλτιστες εσωκλιματικές συνθήκες με τη μικρότερη δυνατή ενεργειακή κατανάλωση

43 Ενεργειακός σχεδιασμός κτιρίων ΕΝΟΤΗΤΑ 2 Ηλεκτρολόγος Μηχανικός Φωτοβολταϊκά συστήματα, αυτοματισμοί, συστήματα ελέγχου & διαχείρισης Διαφορετική ερμηνεία, ανάλογα με το υπόβαθρο του καθενός.

44 Ενεργειακός σχεδιασμός κτιρίων ΕΝΟΤΗΤΑ 2 Ηλεκτρολόγος Μηχανικός Φωτοβολταϊκά συστήματα, αυτοματισμοί, συστήματα ελέγχου & διαχείρισης Μηχανολόγος Μηχανικός Αντλίες θερμότητας, απόδοση συστημάτων, θερμομόνωση κτιρίου Διαφορετική ερμηνεία, ανάλογα με το υπόβαθρο του καθενός.

45 Ενεργειακός σχεδιασμός κτιρίων ΕΝΟΤΗΤΑ 2 Ηλεκτρολόγος Μηχανικός Φωτοβολταϊκά συστήματα, αυτοματισμοί, συστήματα ελέγχου & διαχείρισης Μηχανολόγος Μηχανικός Αντλίες θερμότητας, απόδοση συστημάτων, θερμομόνωση κτιρίου Πολιτικός Μηχανικός Θερμομονωτική προστασία, κουφώματα, υλικά Διαφορετική ερμηνεία, ανάλογα με το υπόβαθρο του καθενός.

46 Ενεργειακός σχεδιασμός κτιρίων ΕΝΟΤΗΤΑ 2 Ηλεκτρολόγος Μηχανικός Φωτοβολταϊκά συστήματα, αυτοματισμοί, συστήματα ελέγχου & διαχείρισης Μηχανολόγος Μηχανικός Αντλίες θερμότητας, απόδοση συστημάτων, θερμομόνωση κτιρίου Πολιτικός Μηχανικός Θερμομονωτική προστασία, κουφώματα, υλικά Αρχιτέκτονας Μηχανικός Ανοίγματα στο νότο, παραδοσιακή αρχιτεκτονική, οικολογικά υλικά Διαφορετική ερμηνεία, ανάλογα με το υπόβαθρο του καθενός. Διαχειριστής: Σβήσιμο διακοπτών, συντήρηση καυστήρα Εργολάβος: Κ.Εν.Α.Κ. Χρήστης: Κλείσιμο διακοπτών και θερμοστατών Έμποροι συστημάτων: Βαθμός απόδοσης συστήματος Εταιρία αερίου: Είδος καυσίμου

47

48 τί είναι ο βιοκλιματικός σχεδιασμός των κτιρίων? τί το καινούργιο έχει?

49 τί είναι ο βιοκλιματικός σχεδιασμός των κτιρίων? τί το καινούργιο έχει?..τίποτα... τίποτα διαφορετικό από αυτό που συναντούσαμε στο σχεδιασμό κτιρίων προπολεμικά!...?...

50 τί είναι ο βιοκλιματικός σχεδιασμός των κτιρίων? τί το καινούργιο έχει?..τίποτα... τίποτα διαφορετικό από αυτό που συναντούσαμε στο σχεδιασμό κτιρίων προπολεμικά!...?... Η βασική διαφορά βρίσκεται στις απαιτήσεις: α. καλής αντίληψης της φυσικής του κτιρίου β. πρόσβασης σε προηγμένες μεθοδολογίες υπολογισμού του ενεργειακού ισοζυγίου και όχι σε υπεραπλουστευτικές μεθόδους γ. έμφαση στη διασφάλιση θερμικής άνεσης και δευτερευόντως στην εξοικονόμηση ενέργειας.

51 τί είναι ο βιοκλιματικός σχεδιασμός των κτιρίων? Προσπάθεια για: Κατανάλωση ενέργειας, μόνο όταν οι καιρικές συνθήκες δεν επιτρέπουν την εκμετάλλευση των φυσικών πηγών ενέργειας (νύχτα, ακραίες ημέρες του έτους κλπ) Κάλυψη απαιτήσεων πρωτίστως με παθητικό τρόπο και με ενεργητικό μόνο: όταν ο ήπιος χαρακτήρας των φυσικών μεθόδων δεν το επιτρέπει σε κτίρια αυξημένων ενεργειακών απαιτήσεων (γραφεία κλπ) Αποφυγή αποσύνδεσης του εσωκλίματος από το εξώκλιμα όταν αυτή η σύνδεση μπορεί να βελτιώσει τις συνθήκες άνεσης στο κτίριο (στο πλαίσιο ενός 24ώρου) Σχεδιασμό που να αποσκοπεί στη συλλογή και αποθήκευση ενέργειας, ιδιαίτερα της ηλιακής ενέργειας, και στην επαναπόδοση της στο κτίριο όταν αυτό απαιτείται. Ένταξη των κτιρίων στο περιβάλλον τους χωρίς να το διαταράσσουν & όχι εις βάρος άλλων κτιρίων Κριτήριο επιτυχίας του σχεδιασμού είναι πρωτίστως οι εσωκλιματικές συνθήκες σε συνδυασμό με την απαιτούμενη ενεργειακή κατανάλωση. ΕΝΟΤΗΤΑ 2

52 Πώς ελέγχουμε την ενεργειακή κατανάλωση;

53 Πώς ελέγχουμε την ενεργειακή κατανάλωση; 1. Θερμομονόνωντας ισχυρά το κτίριο 2. Επιλέγοντας ενεργειακά αποδοτικές ΗΜ εγκαταστάσεις κτιρίου

54 Πώς ελέγχουμε την ενεργειακή κατανάλωση; 1. Θερμομονόνωντας ισχυρά το κτίριο 2. Επιλέγοντας ενεργειακά αποδοτικές ΗΜ εγκαταστάσεις κτιρίου

55 Πώς ελέγχουμε την ενεργειακή κατανάλωση; 1. Ελέγχοντας το θερμικό ισοζύγιο του κτιρίου (Ελέγχοντας τις παραμέτρους που διαμορφώνουν το θερμικό ισοζύγιο)

56 Παράμετροι του θερμικού ισοζυγίου Από τί εξαρτάται η ενεργειακή κατανάλωση σε ένα κτίριο; Όλα τα στοιχεία που συνθέτουν ένα κτίριο, αποτελούν τις παραμέτρους της ενεργειακής κατανάλωσης που παρουσιάζει Πώς μπορεί να επιτευχθεί εξοικονόμηση ενέργειας στα κτίρια; Με τον κατάλληλο σχεδιασμό / επανασχεδιασμό του κτιρίου, των ηλεκτρομηχανολογικών του εγκαταστάσεων και με δράσεις ενεργειακής διαχείρισης. Οι δυνατότητες επέμβασης αφορούν στο σύνολο των παραμέτρων εκείνων που διαμορφώνουν την ενεργειακή κατανάλωση ενός κτιρίου Οι προσπάθειες για εξοικονόμηση ενέργειας στο κτίριο οφείλουν να λαμβάνουν υπόψη αυτές τις παραμέτρους και να επεμβαίνουν σε όποια παρουσιάζει προβλήματα ενεργειακής σπατάλης. Γενικές, μονοσήμαντες λύσεις δεν υπάρχουν και κάθε κτίριο οφείλει να αντιμετωπίζεται ξεχωριστά, δεδομένου ότι πέρα από τα χαρακτηριστικά του κτιρίου και των εγκαταστάσεων, ο περιβάλλων χώρος, η χρήση και η λειτουργία του κτιρίου σχετίζονται άμεσα με την ενεργειακή του κατανάλωση.

57 Παράμετροι του θερμικού ισοζυγίου παροχή θερμότητας και θερμική άνεση Παράδειγμα: Διάταξη χώρων Στόχος: παροχή βέλτιστων συνθηκών στις θέσεις έντονης χρήσης, κατά τις ώρες χρήσης

58 Παράμετροι του θερμικού ισοζυγίου παροχή θερμότητας και θερμική άνεση η ανομοιομορφία της κατανομής ακτινοβολίας στο χώρο πλήττει το αίσθημα της θερμικής άνεσης ακόμη και εάν η μέση τιμή των επιφανειών του χώρου ταυτίζεται με τη θερμοκρασία χώρου Η τοποθέτηση των θερμαντικών σωμάτων στο χώρο πρέπει γίνεται κοντά σε ψυχρές επιφάνειες για να εξισορροπεί τη μέση επιφανειακή θερμοκρασία της περιοχής πρέπει να λαμβάνονται υπόψη και τα οπτικά εμπόδια

59 Θερμικό ισοζύγιο κτιρίου ο ρόλος του κελύφους Το κέλυφος αποτελεί το κυρίαρχο «φίλτρο» θερμικών ανταλλαγών του κτιρίου

60 Θερμικό ισοζύγιο κτιρίου ο ρόλος του κελύφους Το κέλυφος αποτελεί το κυρίαρχο «φίλτρο» θερμικών ανταλλαγών του κτιρίου Φίλτρο ενεργειακών ανταλλαγών εσωτερικού χώρου και ατμόσφαιρας Θερμική μάζα για σταθεροποίηση θερμοκρασιών, απόσβεση διακυμάνσεων και εξομάλυνση θερμικών ροών Συλλογή, αποθήκευση & διανομή ηλιακής ενέργειας & εσωτερικά παραγόμενης θερμότητας Επίδραση σε δυνατότητες ηλιασμού / φ.φωτισμού / αερισμού χώρων Επίδραση σε συνθήκες θερμικής άνεσης ΕΝΟΤΗΤΑ 2

61 Ενεργειακό ισοζύγιο κτιρίου : Ο ρόλος του χρήστη Ο ρόλος του χρήστη είναι καθοριστική παράμετρος για την εξοικονόμηση ενέργειας στα κτίρια. Η χρήση αυτοματισμών (ειδικά κτίρια) στοχεύει στον αποκλεισμό του χρήστη από τη δυνατότητα αρνητικής επέμβασης

62 Κλιματικές & μικροκλιματικές παράμετροι

63 Κλιματικές & μικροκλιματικές παράμετροι

64 Κλιματικές & μικροκλιματικές παράμετροι που επηρεάζουν το σχεδιασμό & την κατανάλωση Ανάλογα με την τοπογραφία της περιοχής οι τοπικές κλιματικές συνθήκες (μικροκλίμα) παρουσιάζουν σημαντικές αποκλίσεις από το κλίμα της περιοχής Απαιτείται αντίληψη του μικροκλίματος και όχι τόσο του κλίματος Ακόμη και στην ίδια γειτονιά, οι συνθήκες & οι παρεχόμενες δυνατότητες μπορεί να διαφέρουν σημαντικά Δεν υπάρχουν τυποποιημένες λύσεις. Κάθε κτίριο απαιτεί ξεχωριστή αντιμετώπιση

65 Μετάδοση θερμότητας στο κτίριο

66 Μετάδοση θερμότητας Συνήθεις παραδοχές σε παλιούς κανονισμούς: Υπεραπλούστευση της μετάδοσης θερμότητας (όπως Κ.Εν.Α.Κ) Αντίληψη της μετάδοσης θερμότητας σε σταθερές (& μοναδικές) συνθήκες (όπως Κ.Εν.Α.Κ) Σχεδιασμός για ακραίες συνθήκες («βαθμός ασφαλείας» σε χρόνια ενεργειακής επάρκειας) (αίτιο: δυνατότητα υπολογισμού «με το χέρι» ) Αγνόηση συνθηκών θερμικής άνεσης (παραδοχή ότι ισχύουν de facto, 24/7/12! ανεξάρτητα απο αποτέλεσμα μελέτης) Αγνόηση αλληλεπίδρασης κτιρίου Η/Μ

67 Μετάδοση θερμότητας Συνήθεις παραδοχές σε παλιούς κανονισμούς: Υπεραπλούστευση της μετάδοσης θερμότητας (όπως Κ.Εν.Α.Κ) Αντίληψη της μετάδοσης θερμότητας σε σταθερές (& μοναδικές) συνθήκες (όπως Κ.Εν.Α.Κ) Σχεδιασμός για ακραίες συνθήκες («βαθμός ασφαλείας» σε χρόνια ενεργειακής επάρκειας) (αίτιο: δυνατότητα υπολογισμού «με το χέρι» ) Αγνόηση συνθηκών θερμικής άνεσης (παραδοχή ότι ισχύουν de facto, 24/7/12! ανεξάρτητα απο αποτέλεσμα μελέτης) Αγνόηση αλληλεπίδρασης κτιρίου Η/Μ Αποτέλεσμα: 1. Όταν οι υπολογισμοί γίνονται με ακραίες συνθήκες: υπερδιαστασιολόγηση συστημάτων (σπάνια αντιμετωπίζουν τις συνθήκες για τις οποίες σχεδιάστηκαν: 0-10 ώρες/έτος) μη αποδοτική λειτουργία σημαντική απόκλιση μελέτης απο την πραγματικότητα 2. Όταν οι υπολογισμοί γίνονται με μέσες τιμές κλίματος: το κτίριο δεν παρέχει αποδεκτές συνθήκες στις ακραίες περιόδους σημαντική απόκλιση απο την πραγματικότητα (π.χ. Τ ave =10 =>... =>T min =0 C, T max =20 C ή =>T min =8 C, T max =12 C Σε κάθε περίπτωση δεν συνυπολογίζεται ο ρόλος της θερμικής μάζας (φόρτιση / αποφόρτιση) Οι απώλειες θεωρείται ότι συμβαίνουν ακαριαία Q=ΔΤ Α U Αγνοείται το γεγονός ότι η πραγματική ηλ.ακτινοβολία δεν είναι κατανεμημένη στο 24ωρο αλλά δίνεται με μεγάλη ένταση σε μικρό διάστημα της ημέρας και απουσιάζει πλήρως στο υπόλοιπο Αγνοείται η πραγματική συμπεριφορά των χρηστών (π.χ. αερισμός τη νύχτα το καλοκαίρι με Τατμ <20 C

68 Μετάδοση θερμότητας

69 Μετάδοση θερμότητας Ηλιακή ακτινοβολία Τοπικό ανάγλυφο Προσανατολισμός Σκίαση (έξω/μεσα) Υλικό υαλοπίνακα Γωνία πρόσπτωσης

70 Μετάδοση θερμότητας Ηλιακή ακτινοβολία Τοπικό ανάγλυφο Προσανατολισμός Σκίαση (έξω/μεσα) Υλικό υαλοπίνακα Γωνία πρόσπτωσης Θερμική ακτινοβολία θερμοκρασία εσωτερικών επιφανειών Υλικό υαλοπινάκων

71 Μετάδοση θερμότητας Ηλιακή ακτινοβολία Τοπικό ανάγλυφο Προσανατολισμός Σκίαση (έξω/μεσα) Υλικό υαλοπίνακα Γωνία πρόσπτωσης Θερμική ακτινοβολία θερμοκρασία εσωτερικών επιφανειών Υλικό υαλοπινάκων Αγωγιμότητα από διαφανές κέλυφος Υλικό & πλήθος υαλοπινάκων Υλικό πλαισίου Αέριο διακένου

72 Μετάδοση θερμότητας Ηλιακή ακτινοβολία Τοπικό ανάγλυφο Προσανατολισμός Σκίαση (έξω/μεσα) Υλικό υαλοπίνακα Γωνία πρόσπτωσης Θερμική ακτινοβολία θερμοκρασία εσωτερικών επιφανειών Υλικό υαλοπινάκων Αγωγιμότητα από διαφανές κέλυφος Υλικό & πλήθος υαλοπινάκων Υλικό πλαισίου Αέριο διακένου Αγωγιμότητα από αδιαφανές κέλυφος θερμομόνωση παρουσία διακένου θερμοχωρητικότητα υλικών

73 Μετάδοση θερμότητας Ηλιακή ακτινοβολία Τοπικό ανάγλυφο Προσανατολισμός Σκίαση (έξω/μεσα) Υλικό υαλοπίνακα Γωνία πρόσπτωσης Θερμική ακτινοβολία θερμοκρασία εσωτερικών επιφανειών Υλικό υαλοπινάκων Αγωγιμότητα από διαφανές κέλυφος Υλικό & πλήθος υαλοπινάκων Υλικό πλαισίου Αέριο διακένου Μεταφορά Αεροστεγανότητα Αγωγιμότητα από αδιαφανές κέλυφος θερμομόνωση παρουσία διακένου θερμοχωρητικότητα υλικών

74 Μετάδοση θερμότητας Ηλιακή ακτινοβολία Τοπικό ανάγλυφο Προσανατολισμός Σκίαση (έξω/μεσα) Υλικό υαλοπίνακα Γωνία πρόσπτωσης Θερμική ακτινοβολία θερμοκρασία εσωτερικών επιφανειών Υλικό υαλοπινάκων Αγωγιμότητα από διαφανές κέλυφος Υλικό & πλήθος υαλοπινάκων Υλικό πλαισίου Αέριο διακένου Αγωγιμότητα από αδιαφανές κέλυφος θερμομόνωση παρουσία διακένου θερμοχωρητικότητα υλικών Μεταφορά Αεροστεγανότητα Συναγωγή Υφή / υλικό / κλίση

75 Μετάδοση θερμότητας Αγωγιμότητα στο κτιριακό κέλυφος

76 Μετάδοση θερμότητας Αγωγιμότητα στο κτιριακό κέλυφος Tχώρου Tατμοσφαιρας αγωγιμότητα Q=U ΔΤ A h (Wh) ΕΝΟΤΗΤΑ 2 Υπενθύμιση: Η θερμότητα κινείται πάντα από τα θερμά προς τα ψυχρά

77 Μετάδοση θερμότητας Αγωγιμότητα στο κτιριακό κέλυφος

78 Μετάδοση θερμότητας Αγωγιμότητα στο κτιριακό κέλυφος

79 Μετάδοση θερμότητας Αγωγιμότητα στο κτιριακό κέλυφος συναγωγή

80 Μετάδοση θερμότητας Αγωγιμότητα στο κτιριακό κέλυφος συναγωγή Σύστημα θέρμανσης με ακτινοβολία (μονωμένος τοίχος): Η επιφάνεια είναι θερμότερη του εσωτερικού αέρα. Η επιφάνεια μεταδίδει θερμότητα (α) στον εσωτερικό αέρα και (β) στο εσωτερικό του δομικού στοιχείου (θερμικές απώλειες) Σύστημα θέρμανσης με αέρα (μονωμένος τοίχος): Η επιφάνεια είναι ψυχρότερη του εσωτερικού αέρα. Η επιφάνεια δέχεται θερμότητα από τον εσ. αέρα & τη μεταδίδει στο εσωτερικό του δομικού στοιχείου (θερμικές απώλειες)

81 Μετάδοση θερμότητας Αγωγιμότητα στο κτιριακό κέλυφος αγωγιμότητα συναγωγή Σύστημα θέρμανσης με ακτινοβολία (μονωμένος τοίχος): Η επιφάνεια είναι θερμότερη του εσωτερικού αέρα. Η επιφάνεια μεταδίδει θερμότητα (α) στον εσωτερικό αέρα και (β) στο εσωτερικό του δομικού στοιχείου (θερμικές απώλειες) Σύστημα θέρμανσης με αέρα (μονωμένος τοίχος): Η επιφάνεια είναι ψυχρότερη του εσωτερικού αέρα. Η επιφάνεια δέχεται θερμότητα από τον εσ. αέρα & τη μεταδίδει στο εσωτερικό του δομικού στοιχείου (θερμικές απώλειες)

82 Μετάδοση θερμότητας Αγωγιμότητα στο κτιριακό κέλυφος αγωγιμότητα συναγωγή διαμόρφωση εσωτερικής επιφανειακής θερμοκρασίας

83 Μετάδοση θερμότητας Αγωγιμότητα στο κτιριακό κέλυφος αγωγιμότητα συναγωγή διαμόρφωση εσωτερικής επιφανειακής θερμοκρασίας

84 Μετάδοση θερμότητας Αγωγιμότητα στο κτιριακό κέλυφος συναγωγή αγωγιμότητα συναγωγή διαμόρφωση εσωτερικής επιφανειακής θερμοκρασίας

85 Μετάδοση θερμότητας Αγωγιμότητα στο κτιριακό κέλυφος συναγωγή αγωγιμότητα αγωγιμότητα συναγωγή διαμόρφωση εσωτερικής επιφανειακής θερμοκρασίας

86 Μετάδοση θερμότητας Αγωγιμότητα στο κτιριακό κέλυφος συναγωγή αγωγιμότητα αγωγιμότητα συναγωγή διαμόρφωση εσωτερικής επιφανειακής θερμοκρασίας

87 Μετάδοση θερμότητας Αγωγιμότητα στο κτιριακό κέλυφος συναγωγή αγωγιμότητα αγωγιμότητα συναγωγή διαμόρφωση εσωτερικής επιφανειακής θερμοκρασίας διαμόρφωση εξωτερικής επιφανειακής θερμοκρασίας Η εξωτερική επιφανειακή θερμοκρασία διαμορφώνεται από τη συναγωγή (αυξημένη σε σχέση με το εσωτερικό λόγω ανέμου) Ο εξωτερικός αέρας θερμαίνεται όταν συναντά τον τοίχο, αλλά το λεπτό στρώμα θερμού αέρα αναπληρώνεται τάχιστα από νέο, ψυχρό αέρα, κάτι που δεν συμβαίνει στο εσωτερικό (χειμώνας). Η πρόσπτωση της ηλιακής ακτινοβολίας, αντίθετα αυξάνει τη θερμοκρασία του τοίχου στην εξωτερική στοιβάδα. Επειδή όμως η θερμοκρασία είναι υψηλή, η θερμότητα χάνεται σύντομα στον αέρα που προσπίπτει.

88 Μετάδοση θερμότητας Αγωγιμότητα στο κτιριακό κέλυφος συναγωγή αγωγιμότητα αγωγιμότητα συναγωγή διαμόρφωση εσωτερικής επιφανειακής θερμοκρασίας διαμόρφωση εξωτερικής επιφανειακής θερμοκρασίας

89 Μετάδοση θερμότητας Αγωγιμότητα στο κτιριακό κέλυφος συναγωγή αγωγιμότητα αγωγιμότητα συναγωγή διαμόρφωση εσωτερικής επιφανειακής θερμοκρασίας διαμόρφωση εξωτερικής επιφανειακής θερμοκρασίας

90 Μετάδοση θερμότητας Αγωγιμότητα στο κτιριακό κέλυφος συναγωγή αγωγιμότητα αγωγιμότητα συναγωγή διαμόρφωση εσωτερικής επιφανειακής θερμοκρασίας διαμόρφωση εξωτερικής επιφανειακής θερμοκρασίας

91 Μετάδοση θερμότητας Αγωγιμότητα στο κτιριακό κέλυφος Η μετάδοση θερμότητας με αγωγιμότητα δεν εξαρτάται τόσο από τη θερμοκρασιακή διαφορά μέσα-έξω αλλά κυρίως από την επιφανειακή θερμοκρασία των εκτεθειμένων στρώσεων

92 Μετάδοση θερμότητας Αγωγιμότητα στο κτιριακό κέλυφος Η μετάδοση θερμότητας με αγωγιμότητα δεν εξαρτάται τόσο από τη θερμοκρασιακή διαφορά μέσα-έξω αλλά κυρίως από την επιφανειακή θερμοκρασία των εκτεθειμένων στρώσεων Όταν υπάρχει αξιόλογη θερμική μάζα, τότε η μετάδοση θερμότητας με αγωγιμότητα αυξάνει ή μειώνεται ανάλογα με το ποσό θερμότητας που απορροφάται ή αποδίδεται στα υλικά της διατομής.

93 Μετάδοση θερμότητας Αγωγιμότητα στο κτιριακό κέλυφος Η μετάδοση θερμότητας με αγωγιμότητα δεν εξαρτάται τόσο από τη θερμοκρασιακή διαφορά μέσα-έξω αλλά κυρίως από την επιφανειακή θερμοκρασία των εκτεθειμένων στρώσεων Όταν υπάρχει αξιόλογη θερμική μάζα, τότε η μετάδοση θερμότητας με αγωγιμότητα αυξάνει ή μειώνεται ανάλογα με το ποσό θερμότητας που απορροφάται ή αποδίδεται στα υλικά της διατομής. Σε ακριβή υπολογισμό της θερμικής συμπεριφοράς μιας διατομής, είναι πολύ σύνηθες να εμφανίζεται ένα δομικό στοιχείο να έχει ταυτόχρονα θερμικές απώλειες και στις 2 διευθύνσεις (και το αντίστροφο) πότε συμβαίνει αυτό?

94 Μετάδοση θερμότητας Αγωγιμότητα στο κτιριακό κέλυφος Η μετάδοση θερμότητας με αγωγιμότητα δεν εξαρτάται τόσο από τη θερμοκρασιακή διαφορά μέσα-έξω αλλά κυρίως από την επιφανειακή θερμοκρασία των εκτεθειμένων στρώσεων αγωγιμότητα αγωγιμότητα Όταν υπάρχει αξιόλογη θερμική μάζα, τότε η μετάδοση θερμότητας με αγωγιμότητα αυξάνει ή μειώνεται ανάλογα με το ποσό θερμότητας που απορροφάται ή αποδίδεται στα υλικά της διατομής. Σε ακριβή υπολογισμό της θερμικής συμπεριφοράς μιας διατομής, είναι πολύ σύνηθες να εμφανίζεται ένα δομικό στοιχείο να έχει ταυτόχρονα θερμικές απώλειες και στις 2 διευθύνσεις (και το αντίστροφο) πότε συμβαίνει αυτό?

95 Μετάδοση θερμότητας Αγωγιμότητα στο κτιριακό κέλυφος Η μετάδοση θερμότητας με αγωγιμότητα δεν εξαρτάται τόσο από τη θερμοκρασιακή διαφορά μέσα-έξω αλλά κυρίως από την επιφανειακή θερμοκρασία των εκτεθειμένων στρώσεων αγωγιμότητα αγωγιμότητα Όταν υπάρχει αξιόλογη θερμική μάζα, τότε η μετάδοση θερμότητας με αγωγιμότητα αυξάνει ή μειώνεται ανάλογα με το ποσό θερμότητας που απορροφάται ή αποδίδεται στα υλικά της διατομής. Σε ακριβή υπολογισμό της θερμικής συμπεριφοράς μιας διατομής, είναι πολύ σύνηθες να εμφανίζεται ένα δομικό στοιχείο να έχει ταυτόχρονα θερμικές απώλειες και στις 2 διευθύνσεις (και το αντίστροφο) πότε συμβαίνει αυτό? Χειμώνας βράδυ: Με το πέρας λειτουργίας της θέρμανσης το κτίριο έχει κυρίως απώλειες (κέλυφος, διαφυγές αέρα κλπ) Ο τοίχος έχει απορροφήσει θερμότητα και ψύχεται με βραδύτερο ρυθμό από τον εσωτερικό αέρα προσδίδει θερμότητα στον ψυχρότερο αέρα στην εσωτερική πλευρά προσδίδει θερμότητα στον ψυχρότερο ατμοσφαιρικό αέρα.

96 Μετάδοση θερμότητας Αγωγιμότητα στο κτιριακό κέλυφος Η μετάδοση θερμότητας με αγωγιμότητα δεν εξαρτάται τόσο από τη θερμοκρασιακή διαφορά μέσα-έξω αλλά κυρίως από την επιφανειακή θερμοκρασία των εκτεθειμένων στρώσεων Όταν υπάρχει αξιόλογη θερμική μάζα, τότε η μετάδοση θερμότητας με αγωγιμότητα αυξάνει ή μειώνεται ανάλογα με το ποσό θερμότητας που απορροφάται ή αποδίδεται στα υλικά της διατομής. Σε ακριβή υπολογισμό της θερμικής συμπεριφοράς μιας διατομής, είναι πολύ σύνηθες να εμφανίζεται ένα δομικό στοιχείο να έχει ταυτόχρονα θερμικές απώλειες και στις 2 διευθύνσεις (και το αντίστροφο) πότε συμβαίνει αυτό? Χειμώνας βράδυ: Με το πέρας λειτουργίας της θέρμανσης το κτίριο έχει κυρίως απώλειες (κέλυφος, διαφυγές αέρα κλπ) Ο τοίχος έχει απορροφήσει θερμότητα και ψύχεται με βραδύτερο ρυθμό από τον εσωτερικό αέρα προσδίδει θερμότητα στον ψυχρότερο αέρα στην εσωτερική πλευρά προσδίδει θερμότητα στον ψυχρότερο ατμοσφαιρικό αέρα.

97 Μετάδοση θερμότητας Αγωγιμότητα στο κτιριακό κέλυφος Η μετάδοση θερμότητας με αγωγιμότητα δεν εξαρτάται τόσο από τη θερμοκρασιακή διαφορά μέσα-έξω αλλά κυρίως από την επιφανειακή θερμοκρασία των εκτεθειμένων στρώσεων Όταν υπάρχει αξιόλογη θερμική μάζα, τότε η μετάδοση θερμότητας με αγωγιμότητα αυξάνει ή μειώνεται ανάλογα με το ποσό θερμότητας που απορροφάται ή αποδίδεται στα υλικά της διατομής. Σε ακριβή υπολογισμό της θερμικής συμπεριφοράς μιας διατομής, είναι πολύ σύνηθες να εμφανίζεται ένα δομικό στοιχείο να έχει ταυτόχρονα θερμικές απώλειες και στις 2 διευθύνσεις (και το αντίστροφο) πότε συμβαίνει αυτό? Χειμώνας βράδυ: Με το πέρας λειτουργίας της θέρμανσης το κτίριο έχει κυρίως απώλειες (κέλυφος, διαφυγές αέρα κλπ) Ο τοίχος έχει απορροφήσει θερμότητα και ψύχεται με βραδύτερο ρυθμό από τον εσωτερικό αέρα προσδίδει θερμότητα στον ψυχρότερο αέρα στην εσωτερική πλευρά προσδίδει θερμότητα στον ψυχρότερο ατμοσφαιρικό αέρα. Με επιστημονικούς όρους μετάδοσης θερμότητας, δεν είναι δυνατό να υπολογιστεί η απώλεια θερμότητας από ένα δομικό στοιχείο κάποια δεδομένη χρονική στιγμή. Αντ αυτού, υπολογίζεται η ανταλλαγή θερμότητας μεταξύ δομικού στοιχείου και εσωτερικού αέρα, οι οποία δεν είναι οι ίδια με τις απώλειες από το δομικό στοιχείο στον εξωτερικό αέρα στο ίδιο χρονικό διάστημα (η προσομοίωση δεν μπορεί να υπολογίσει αυτό που υπολογίζουν οι απλές μέθοδοι???)

98 Μετάδοση θερμότητας Αγωγιμότητα στο κτιριακό κέλυφος Η μετάδοση θερμότητας με αγωγιμότητα δεν εξαρτάται τόσο από τη θερμοκρασιακή διαφορά μέσα-έξω αλλά κυρίως από την επιφανειακή θερμοκρασία των εκτεθειμένων στρώσεων Όταν υπάρχει αξιόλογη θερμική μάζα, τότε η μετάδοση θερμότητας με αγωγιμότητα αυξάνει ή μειώνεται ανάλογα με το ποσό θερμότητας που απορροφάται ή αποδίδεται στα υλικά της διατομής. Σε ακριβή υπολογισμό της θερμικής συμπεριφοράς μιας διατομής, είναι πολύ σύνηθες να εμφανίζεται ένα δομικό στοιχείο να έχει ταυτόχρονα θερμικές απώλειες και στις 2 διευθύνσεις (και το αντίστροφο) πότε συμβαίνει αυτό? Χειμώνας βράδυ: Με το πέρας λειτουργίας της θέρμανσης το κτίριο έχει κυρίως απώλειες (κέλυφος, διαφυγές αέρα κλπ) Ο τοίχος έχει απορροφήσει θερμότητα και ψύχεται με βραδύτερο ρυθμό από τον εσωτερικό αέρα προσδίδει θερμότητα στον ψυχρότερο αέρα στην εσωτερική πλευρά προσδίδει θερμότητα στον ψυχρότερο ατμοσφαιρικό αέρα. ΕΝΟΤΗΤΑ 2 Με επιστημονικούς όρους μετάδοσης θερμότητας, δεν είναι δυνατό να υπολογιστεί η απώλεια θερμότητας από ένα δομικό στοιχείο κάποια δεδομένη χρονική στιγμή. Αντ αυτού, υπολογίζεται η ανταλλαγή θερμότητας μεταξύ δομικού στοιχείου και εσωτερικού αέρα, οι οποία δεν είναι οι ίδια με τις απώλειες από το δομικό στοιχείο στον εξωτερικό αέρα στο ίδιο χρονικό διάστημα (η προσομοίωση δεν μπορεί να υπολογίσει αυτό που υπολογίζουν οι απλές μέθοδοι???) Με εξαίρεση τα θερμομονωτικά υλικά (άνευ θερμικής μάζας), τα συνήθη δομικά υλικά έχουν «θερμική μνήμη» και πρώτα μεταβάλλουν την περιεχόμενη θερμότητα και μετά τη μεταδίδουν, ανάλογα με τη διαφορά θερμοκρασίας στα όριά τους.

99 Μετάδοση θερμότητας Αγωγιμότητα στο κτιριακό κέλυφος Η μετάδοση θερμότητας με αγωγιμότητα δεν εξαρτάται τόσο από τη θερμοκρασιακή διαφορά μέσα-έξω αλλά κυρίως από την επιφανειακή θερμοκρασία των εκτεθειμένων στρώσεων Άτοπο : Σύμφωνα με την απλοποιημένη θεώρηση της μετάδοσης θερμότητας στα κτίρια, οι θερμικές απώλειες εξαρτώνται μόνο από τη θερμοκρασιακή διαφορά του αέρα μέσα - έξω Γιατί τότε, λέμε ότι ένας βορεινός τοίχος θέλει μεγαλύτερη θερμική προστασία?

100 Μετάδοση θερμότητας Αγωγιμότητα στο κτιριακό κέλυφος Η μετάδοση θερμότητας με αγωγιμότητα δεν εξαρτάται τόσο από τη θερμοκρασιακή διαφορά μέσα-έξω αλλά κυρίως από την επιφανειακή θερμοκρασία των εκτεθειμένων στρώσεων Άτοπο : Σύμφωνα με την απλοποιημένη θεώρηση της μετάδοσης θερμότητας στα κτίρια, οι θερμικές απώλειες εξαρτώνται μόνο από τη θερμοκρασιακή διαφορά του αέρα μέσα - έξω Γιατί τότε, λέμε ότι ένας βορεινός τοίχος θέλει μεγαλύτερη θερμική προστασία? Βορεινός (χειμώνας): (1) Απουσία ηλιακής ακτινοβολίας,η επιφανειακή θερμοκρασία (έξω) πρακτικά ταυτίζεται με αυτή του αέρα (σε μη μονωμένο δομικό στοιχείο είναι μεγαλύτερη λόγω θερμικών απωλειών από το κτίριο. (2) Διεύθυνση ανέμου, Β, ΒΔ => αυξημένη συναγωγή ΕΝΟΤΗΤΑ 2 Νότιος (ημέρα χειμώνα): Η επιφανειακή θερμοκρασία είναι πάντα μεγαλύτερη του ατμ. αέρα λόγω απορρόφησης ηλ. ακτινοβολίας. => Μικρότερη θερμοκρασιακή διαφορά στις επιφάνειες του δομικού στοιχείου => μικρότερες θερμικές απώλειες

101 Μετάδοση θερμότητας Θερμική ακτινοβολία

102 Μετάδοση θερμότητας Θερμική ακτινοβολία φαινόμενο θερμοκηπίου Οι συνήθεις υαλοπίνακες είναι αρκετά διαφανείς στην ηλιακή ακτινοβολία

103 Μετάδοση θερμότητας Θερμική ακτινοβολία φαινόμενο θερμοκηπίου Οι συνήθεις υαλοπίνακες είναι αρκετά διαφανείς στην ηλιακή ακτινοβολία Η ακτινοβολία εισέρχεται στο χώρο προσπίπτει στις επιφάνειες και σε ένα μέρος απορροφάται ή ανακλάται σε μεγαλύτερα μήκη κύματος (θερμική ακτινοβολία)

104 Μετάδοση θερμότητας Θερμική ακτινοβολία φαινόμενο θερμοκηπίου Οι συνήθεις υαλοπίνακες είναι αρκετά διαφανείς στην ηλιακή ακτινοβολία Η ακτινοβολία εισέρχεται στο χώρο προσπίπτει στις επιφάνειες και σε ένα μέρος απορροφάται ή ανακλάται σε μεγαλύτερα μήκη κύματος (θερμική ακτινοβολία)

105 Μετάδοση θερμότητας Θερμική ακτινοβολία φαινόμενο θερμοκηπίου Οι συνήθεις υαλοπίνακες είναι αρκετά διαφανείς στην ηλιακή ακτινοβολία Η ακτινοβολία εισέρχεται στο χώρο προσπίπτει στις επιφάνειες και σε ένα μέρος απορροφάται ή ανακλάται σε μεγαλύτερα μήκη κύματος (θερμική ακτινοβολία) Στο μεγαλύτερο της μέρος, η θερμική εγκλωβίζεται στο χώρο (διαδοχικές ανακλάσεις μέχρι να απορροφηθεί σχεδόν πλήρως) μια που οι υαλοπίνακες έχουν μικρή διαπερατότητα στη θερμική ακτινοβολία φαινόμενο «θερμοκηπίου»

106 Μετάδοση θερμότητας: Ακτινοβολία & διαφανές κέλυφος κοινοί υαλοπίνακες Γωνία πρόσπτωσης Διαπερατότητα σε ηλ. ακτινοβολία Μονός υαλοπίνακας Διπλός υαλοπίνακας

107 Μετάδοση θερμότητας: Ακτινοβολία & διαφανές κέλυφος κοινοί υαλοπίνακες Ηλιακή ακτινοβολία (εξωτερικά) Γωνία πρόσπτωσης Διαπερατότητα σε ηλ. ακτινοβολία Μονός υαλοπίνακας Διπλός υαλοπίνακας θερμική ακτινοβολία (εσωτερικά)

108 Μετάδοση θερμότητας: Ακτινοβολία & διαφανές κέλυφος υαλοπίνακες χαμηλής εκπεμπτικότητας

109 Μετάδοση θερμότητας: Ακτινοβολία & διαφανές/αδιαφανές κέλυφος διαφανής θερμομόνωση Επίδραση ηλιακής ακτινοβολίας: παραπλήσια με πίνακες σκέδασης (μειωμένα κέρδη σε μεγάλα ύψη ηλίου >46 )

110 Μετάδοση θερμότητας: Ακτινοβολία & αδιαφανές κέλυφος Φράγματα ακτινοβολίας θερμοανακλαστικές μεμβράνες Περιγραφή: Μεμβράνες με επικάλυψη υλικού (συνήθως στη μια πλευρά) με χαμηλό συντελεστή εκπομπής (π.χ. αλουμίνιο) και υψηλή ανακλαστικότητα στη θερμική ακτινοβολία

111 Μετάδοση θερμότητας: Ακτινοβολία & αδιαφανές κέλυφος Φράγματα ακτινοβολίας θερμοανακλαστικές μεμβράνες Περιγραφή: Λειτουργία: Μεμβράνες με επικάλυψη υλικού (συνήθως στη μια πλευρά) με χαμηλό συντελεστή εκπομπής (π.χ. αλουμίνιο) και υψηλή ανακλαστικότητα στη θερμική ακτινοβολία Παρεμβάλλονται μεταξύ 2 επιφανειών διαφορετικής θερμοκρασίας και μειώνουν τη μετάδοση θερμότητας λόγω ακτινοβολίας

112 Μετάδοση θερμότητας: Ακτινοβολία & αδιαφανές κέλυφος Φράγματα ακτινοβολίας θερμοανακλαστικές μεμβράνες Περιγραφή: Λειτουργία: Μεμβράνες με επικάλυψη υλικού (συνήθως στη μια πλευρά) με χαμηλό συντελεστή εκπομπής (π.χ. αλουμίνιο) και υψηλή ανακλαστικότητα στη θερμική ακτινοβολία Παρεμβάλλονται μεταξύ 2 επιφανειών διαφορετικής θερμοκρασίας και μειώνουν τη μετάδοση θερμότητας λόγω ακτινοβολίας Εφαρμογή: Λειτουργεί μόνο από την πλευρά που είναι εκτεθειμένη σε αέρα

113 Μετάδοση θερμότητας: Ακτινοβολία & αδιαφανές κέλυφος Φράγματα ακτινοβολίας θερμοανακλαστικές μεμβράνες Περιγραφή: Λειτουργία: Μεμβράνες με επικάλυψη υλικού (συνήθως στη μια πλευρά) με χαμηλό συντελεστή εκπομπής (π.χ. αλουμίνιο) και υψηλή ανακλαστικότητα στη θερμική ακτινοβολία Παρεμβάλλονται μεταξύ 2 επιφανειών διαφορετικής θερμοκρασίας και μειώνουν τη μετάδοση θερμότητας λόγω ακτινοβολίας Εφαρμογή: Λειτουργεί μόνο από την πλευρά που είναι εκτεθειμένη σε αέρα

114 Μετάδοση θερμότητας: Ακτινοβολία & αδιαφανές κέλυφος

115 Μετάδοση θερμότητας: Ακτινοβολία & αδιαφανές κέλυφος φράγμα ακτινοβολίας

116 Μετάδοση θερμότητας: Ακτινοβολία & αδιαφανές κέλυφος Πανέλα κενού! φράγμα ακτινοβολίας Απαίτηση για επαφή με αέρα (διάκενο) και όχι με υλικό

117 Μετάδοση θερμότητας: Ακτινοβολία & αδιαφανές κέλυφος φράγμα ακτινοβολίας χωρίς διάκενο κλειστό διάκενο κλειστό διακ.+ε κλειστό διακ.+ε κλειστό διακ.+ε κλειστό διακ.+ε αεριζόμενο διακ. Θερμ. στρώση 6cm 6cm 5cm 6cm 4cm 4cm 6cm διάκενο - 1cm 2cm 1cm 2cm 2,5cm 1cm Συν.πάχος 0,28m 0,29m 0,29m 0,29m 0,28m 0,285m 0,29m U 0,445 W/m²K 0,417 W/m²K 0,391 W/m²K 0,384 W/m²K 0,441 W/m²K 0,426 W/m²K 0,428 W/m²K Βελτίωση - 6% 12% 14% 1% 4% 4% Στους υπολογισμούς στον Κ.Εν.Α.Κ. (μελέτη θερμομονωτικής επάρκειας) Δεν προσδιορίζεται η θέση του φράγματος ακτινοβολίας Το φράγμα ακτινοβολίας συμμετέχει στον υπολογισμό μόνο σε κλειστά διάκενα Το αεριζόμενο διάκενο (με ατμόσφαιρα) λαμβάνεται ώς μή θερμαινόμενος χώρος (R a =R i )

118 Μεταφορά θερμότητας: Θερμική μάζα κελύφους απόσβεση εξωτερικής θερμοκρασιακής διακύμανσης σε εξωτερικό τοίχο εξωτερική θερμοκρασία 7cm θερμομονωτικό υλικό 24cm οπτοπλινθοδομή 1,5cm θερμομόνωση & 30cm οπλ.σκυρόδεμα συντελεστής μείωσης ν=0,70 ν=0,15 ν=0,03 μείωση του εύρους διακύμανσης μετατόπιση των φάσεων διαχείριση θερμότητας εντός του κατοικημένου χώρου έλεγχος των συνθηκών θερμικής άνεσης (επιφανειακή θερμοκρασία) σε επιλεγμένα χρονικά διαστήματα της ημέρας Υλικά με αξιόλογη θερμική μάζα αυξημένη θερμική αγωγιμότητα μεγάλο ειδικό βάρος / πυκνότητα νερό, σκυρόδεμα, συμπαγείς πλίνθοι πυκνής δομής Προϋποθέσεις για εκμετάλλευση θερμικής μάζας στο κτίριο θερμική προστασία προς την πλευρά που εκτίθεται στην ατμόσφαιρα θερμική σύνδεση με τον εσωτερικό χώρο (συναγωγή, ακτινοβολία)

119 Μεταφορά θερμότητας: Θερμική μάζα κελύφους Μετατόπιση των φάσεων για διάφορους συνδυασμούς υλικών σε διατομή τοιχοποιίας [1] Δομή τοιχοποιίας h Μετατόπιση φάσεων Πάχος (cm) Υλικό 10 Εξηλασμένη πολυστερ. με επένδυση λαμαρίνας 2,5 20 Βαρύ σκυρόδεμα 5,0 24 Ελαφριοί οπτόπλινθοι 6,0 30 Βαρύ σκυρόδεμα 7,5 17,5 7 Διάτρητοι οπτόπλινθοι Εξηλασμένη πολυστερ. 8,0 40 Βαρύ σκυρόδεμα 10, Διάτρητοι οπτόπλινθοι Εξηλ. πολυστερίνη Διάτρητοι οπτόπλινθοι Εξηλασμένη πολυστερ. 11,0 12,5 40 Ελαφροσκυρόδεμα 17,0 50 Διάτρητοι οπτόπλινθοι 18,0 Πίνακας 2.1. Ειδική θερμότητα (θερμοχωρητική ικανότητα) διαφόρων υλικών [kwh/kg K] Νερό 4.19 Ξηρή άμμος 0,799 Σκυρόδεμα 0,837 Πάγος 2,10 Ασβεστόλιθος 0,908 Μάρμαρο 0,879 Υαλοβάμβακας 0,837 Αέρας 1,012 Κεραμικό υλικό 0,921 ΕΝΟΤΗΤΑ 2

120 Μεταφορά θερμότητας: Θερμική μάζα κελύφους επίδραση στην εσωτερική επιφανειακή θερμοκρασία μείωση του εύρους διακύμανσης μετατόπιση των φάσεων

121 Μεταφορά θερμότητας: Θερμική μάζα κελύφους επίδραση στην εσωτερική θερμοκρασία αέρα μείωση του εύρους διακύμανσης μετατόπιση των φάσεων τάση σταθεροποίησης θερμοκρασίας αέρα στο εσωτερικό σε επίπεδο κτιρίου: ανάλογα με το σχεδιασμό, αποσβένονται οι ακραίες ατμοσφαιρικές θερμοκρασίες και η επιβάρυνση μπορεί να φτάσει στον κατοικημένο χώρο σε ώρες που μπορεί να αντιμετωπιστεί ή να εξισσοροπηθεί πχ. απο αυξημένο ηλιακό κέρδος το χειμώνα-ημέρα, ή απο αερισμό τη νύχτα το καλοκαίρι)

122 Μεταφορά θερμότητας: Θερμική μάζα κελύφους επίδραση στην εσωτερική θερμοκρασία αέρα μείωση του εύρους διακύμανσης μετατόπιση των φάσεων τάση σταθεροποίησης θερμοκρασίας αέρα στο εσωτερικό

123 Μεταφορά θερμότητας: Θερμομονωτική προστασία Η ποιότητα και η ποσότητα της θερμομόνωσης δεν επηρεάζει μόνο τις απώλειες το χειμώνα. Ειδικά όμως για το κατακόρυφο κτιριακό κέλυφος, η σημασία της είναι μικρότερη το καλοκαίρι, σε αντίθεση με τη θερμομόνωση του δώματος.

124 Μετάδοση θερμότητας: Η επίδραση των θερμογεφυρών στο εξωτερικό κέλυφος

125 Ηλιακή ακτινοβολία

126 Ηλιακή Γεωμετρία & Ηλιακή Ακτινοβολία

127 Ηλιακή Γεωμετρία & Ηλιακή Ακτινοβολία Μηνιαία ενεργειακά μεγέθη της ολικής ηλιακής ακτινοβολίας (Θεσσάλονίκη): Νότιο άνοιγμα: 85 kwh/m² Φεβρουάριος & Ιούνιος Ανατολικό άνοιγμα: 45 kwh/m² Φεβρουάριος & 110 kwh/m² Ιούλιος Άνοιγμα οροφής: 70 kwh/m² Φεβρουάριος & 200 kwh/m² Ιούλιος

128 Ηλιακή Γεωμετρία & Ηλιακή Ακτινοβολία Μηνιαία ενεργειακά μεγέθη της ολικής ηλιακής ακτινοβολίας (Θεσσάλονίκη): Νότιο άνοιγμα: 85 kwh/m² Φεβρουάριος & Ιούνιος Ανατολικό άνοιγμα: 45 kwh/m² Φεβρουάριος & 110 kwh/m² Ιούλιος Άνοιγμα οροφής: 70 kwh/m² Φεβρουάριος & 200 kwh/m² Ιούλιος Οροφή: Mεγάλη πρόσπτωση εξωτερικά του υαλοπίνακα Μικρή απορρόφηση λόγω κλίσης ΕΝΟΤΗΤΑ 2 Διαπερατότητα σε ηλ. ακτινοβολία Γωνία πρόσπτωσης Μονός υαλοπίνακας Διπλός υαλοπίνακας

129 Αποτύπωση ηλιακής γεωμετρίας : Διαγράμματα ηλιασμού ορθογωνικής προβολής Αποτύπωση σκιασμού/ηλιασμού

130 Αποτύπωση ηλιακής γεωμετρίας : Διαγράμματα ηλιασμού ορθογωνικής προβολής Αποτύπωση σκιασμού/ηλιασμού

131 Αποτύπωση ηλιακής γεωμετρίας : Διαγράμματα ηλιασμού ορθογωνικής προβολής Αποτύπωση σκιασμού/ηλιασμού

132 Αποτύπωση ηλιακής γεωμετρίας : Διαγράμματα ηλιασμού ορθογωνικής προβολής Αποτύπωση σκιασμού/ηλιασμού

133

134 Ένταση ηλιακής ακτινοβολίας ανάλογα με τον προσανατολισμό

135 Γεωμετρικές αναλογίες κτιρίου - Προσανατολισμός Επηρεάζουν το ποσοστό της επιφάνειας του κελύφους από το οποίο πραγματοποιούνται οι απώλειες θερμότητας Αμυντική στρατηγική: Συμπαγές σχήμα κελύφους Επιθετική στρατηγική: Κτίριο ανοικτό στο νότο, «συμπαγές» σε άλλους προσανατολισμούς Βέλτιστο σχήμα κτιρίου Εκείνο που δέχεται το μεγαλύτερο ηλιακό κέρδος με τις μικρότερες θερμικές απώλειες Επιμήκυνση στον Άξονα Α-Δ (Ανάλογα με τοπικό κλίμα και Γεωγραφική θέση) Μέγιστη δυνατή επιφάνεια σε νότιο προσανατολισμό => μεγάλα κέρδη το χειμώνα & μικρή επιβάρυνση το καλοκαίρι.

136 Γεωμετρικές αναλογίες κτιρίου - Προσανατολισμός Επηρεάζουν το ποσοστό της επιφάνειας του κελύφους από το οποίο πραγματοποιούνται οι απώλειες θερμότητας Αμυντική στρατηγική: Συμπαγές σχήμα κελύφους Επιθετική στρατηγική: Κτίριο ανοικτό στο νότο, «συμπαγές» σε άλλους προσανατολισμούς Βέλτιστο σχήμα κτιρίου Εκείνο που δέχεται το μεγαλύτερο ηλιακό κέρδος με τις μικρότερες θερμικές απώλειες Επιμήκυνση στον Άξονα Α-Δ (Ανάλογα με τοπικό κλίμα και Γεωγραφική θέση) Μέγιστη δυνατή επιφάνεια σε νότιο προσανατολισμό => μεγάλα κέρδη το χειμώνα & μικρή επιβάρυνση το καλοκαίρι.

137 Προσανατολισμός Απόκλιση ±25 (30 max) από το νότο: Μέγιστο ηλιακό κέρδος το χειμώνα μέγιστες ώρες ηλιασμού μέγιστη ένταση ηλιακής ακτινοβολίας μικρή γωνία πρόσπτωσης (μέγιστη απορρόφηση) Μικρότερη επιβάρυνση το καλοκαίρι ελάχιστες ώρες ηλιασμού μεγάλη ένταση ηλιακής ακτινοβολίας αλλά... μεγάλη γωνία πρόσπτωσης (μικρή απορρόφηση) Ευκολία αξιοποίησης φυσικού φωτισμού και από βορεινή όψη

138 Προσανατολισμός Απόκλιση ±25 (30 max) από το νότο: Μέγιστο ηλιακό κέρδος το χειμώνα μέγιστες ώρες ηλιασμού μέγιστη ένταση ηλιακής ακτινοβολίας μικρή γωνία πρόσπτωσης (μέγιστη απορρόφηση) Μικρότερη επιβάρυνση το καλοκαίρι ελάχιστες ώρες ηλιασμού μεγάλη ένταση ηλιακής ακτινοβολίας αλλά... μεγάλη γωνία πρόσπτωσης (μικρή απορρόφηση) Ευκολία αξιοποίησης φυσικού φωτισμού και από βορεινή όψη Νότος Δύση - Ανατολή

139 Ένταση ηλιακής ακτινοβολίας ανάλογα με τον προσανατολισμό Πέρα από τις παραμέτρους της γήινης περιστροφής, Σημαντική επίδραση ασκεί το τοπικό ανάγλυφο Το παράδειγμα της Θεσσαλονίκης

140 Ηλιακή ακτινοβολία στις όψεις των κτιρίων Συνήθης αντιμετώπιση της ηλιακής ακτινοβολίας Αντιμετώπιση της ηλιακής ακτινοβολίας ως ένα συνολικό μηνιαίο μέγεθος Πλήρης αγνόηση της πραγματικής επίδρασης του περιβάλλοντα χώρου Υπολογισμός του σκιασμού για τις ακραίες περιόδους (ηλιοστάσια) και για την ακραία ημερήσια κατάσταση (12:00 ηλιακή ώρα)

141 Ηλιακή ακτινοβολία στις όψεις των κτιρίων Συνήθης αντιμετώπιση της ηλιακής ακτινοβολίας Αντιμετώπιση της ηλιακής ακτινοβολίας ως ένα συνολικό μηνιαίο μέγεθος Πλήρης αγνόηση της πραγματικής επίδρασης του περιβάλλοντα χώρου Υπολογισμός του σκιασμού για τις ακραίες περιόδους (ηλιοστάσια) και για την ακραία ημερήσια κατάσταση (12:00 ηλιακή ώρα) Αποτέλεσμα: Ανεπαρκής σχεδιασμός

142 Ηλιακή ακτινοβολία στις όψεις των κτιρίων Συνήθης αντιμετώπιση της ηλιακής ακτινοβολίας Αντιμετώπιση της ηλιακής ακτινοβολίας ως ένα συνολικό μηνιαίο μέγεθος Πλήρης αγνόηση της πραγματικής επίδρασης του περιβάλλοντα χώρου Υπολογισμός του σκιασμού για τις ακραίες περιόδους (ηλιοστάσια) και για την ακραία ημερήσια κατάσταση (12:00 ηλιακή ώρα)

143 Ηλιακή ακτινοβολία στις όψεις των κτιρίων Συνήθης αντιμετώπιση της ηλιακής ακτινοβολίας Αντιμετώπιση της ηλιακής ακτινοβολίας ως ένα συνολικό μηνιαίο μέγεθος Πλήρης αγνόηση της πραγματικής επίδρασης του περιβάλλοντα χώρου Υπολογισμός του σκιασμού για τις ακραίες περιόδους (ηλιοστάσια) και για την ακραία ημερήσια κατάσταση (12:00 ηλιακή ώρα) Ορθή αντιμετώπιση της ηλιακής ακτινοβολίας Φαινόμενο μεταβαλλόμενο στο διάστημα του 24ώρου με έντονες διαφοροποιήσεις σε κάθε ώρα και εποχή Φαινόμενο που περιγράφεται με γεωμετρικά μεγέθη, μεταβαλλόμενα στο διάστημα της ημέρας / μήνα Κάθε επιφάνεια δέχεται διαφορετική ένταση και άθροισμα ακτινοβολίας από ώρα σε ώρα Η ηλιακή ακτινοβολία δεν είναι ένα μέγεθος αλλά αποτελείται από 3 συνιστώσες ΔΥΝΑΜΙΚΟ και όχι ΣΤΑΤΙΚΟ φαινόμενο Η επιρροή στις εσωκλιματικές συνθήκες είναι απόλυτα εξαρτώμενη απο τη θερμική μάζα

144 Ηλιακή ακτινοβολία στις όψεις των κτιρίων

145 Ηλιακή ακτινοβολία στις όψεις των κτιρίων Το κτίριο αντιμετωπίζει επιτυχώς την ακτινοβολία όταν με τον κατάλληλο σχεδιασμό: βελτιστοποιείται η ηλιακή πρόσοδος το χειμώνα (ανεμπόδιστη κατά τις ώρες κάθετης πρόσπτωσης) ελαχιστοποιείται η ηλιακή πρόσοδος το καλοκαίρι (παρεμποδίζεται κατά τις ώρες κάθετης πρόσπτωσης) αξιοποιείται στο μέγιστο δυνατό ο φυσικός φωτισμός σε όλο το διάστημα του έτους

146 Ηλιακή ακτινοβολία στις όψεις των κτιρίων Το κτίριο αντιμετωπίζει επιτυχώς την ακτινοβολία όταν με τον κατάλληλο σχεδιασμό: βελτιστοποιείται η ηλιακή πρόσοδος το χειμώνα (ανεμπόδιστη κατά τις ώρες κάθετης πρόσπτωσης) ελαχιστοποιείται η ηλιακή πρόσοδος το καλοκαίρι (παρεμποδίζεται κατά τις ώρες κάθετης πρόσπτωσης) αξιοποιείται στο μέγιστο δυνατό ο φυσικός φωτισμός σε όλο το διάστημα του έτους Διάκριση της ηλιακής ακτινοβολίας σε: άμεση διάχυτη ανακλώμενη (μέγιστο ενεργειακό περιεχόμενο) (βασική παράμετρος του φυσικού φωτισμού με μικρό ενεργειακό περιεχόμενο) (-ΑΓΝΟΕΙΤΑΙ ΣΕ ΚΕΝΑΚ-) η ένταση εξαρτάται από τον περιβάλλοντα χώρο, τα υλικά του και τη γεωμετρία της -περιοχής μεταβάλλεται με την κίνηση του ήλιου κάθε στιγμή)

147 Ηλιακή ακτινοβολία στις όψεις των κτιρίων Το κτίριο αντιμετωπίζει επιτυχώς την ακτινοβολία όταν με τον κατάλληλο σχεδιασμό: βελτιστοποιείται η ηλιακή πρόσοδος το χειμώνα (ανεμπόδιστη κατά τις ώρες κάθετης πρόσπτωσης) ελαχιστοποιείται η ηλιακή πρόσοδος το καλοκαίρι (παρεμποδίζεται κατά τις ώρες κάθετης πρόσπτωσης) αξιοποιείται στο μέγιστο δυνατό ο φυσικός φωτισμός σε όλο το διάστημα του έτους Διάκριση της ηλιακής ακτινοβολίας σε: άμεση διάχυτη ανακλώμενη (μέγιστο ενεργειακό περιεχόμενο) (βασική παράμετρος του φυσικού φωτισμού με μικρό ενεργειακό περιεχόμενο) (-ΑΓΝΟΕΙΤΑΙ ΣΕ ΚΕΝΑΚ-) η ένταση εξαρτάται από τον περιβάλλοντα χώρο, τα υλικά του και τη γεωμετρία της -περιοχής μεταβάλλεται με την κίνηση του ήλιου κάθε στιγμή) Ανάκλαση ηλιακής ακτινοβολίας: Χειμώνας: Προβλήματα θάμβωσης στα γύρω κτίρια (αδυναμία προστασίας) Άνοιξη: + υπερθέρμανση γύρω κτιρίων Καλοκαίρι: + θράυση υαλοπινάκων γύρω κτιρίων απο υπερθέρμανση: ΕΝΟΤΗΤΑ 2 Αποτέλεσμα: Αμμοβολή επιλεγμένων όψεων για μείωση ανακλαστικότητας + αποζημίωση ιδιοκτητών / χρηστών γύρω κτιρίων

148 Ηλιακή ακτινοβολία στις όψεις των κτιρίων Το κτίριο αντιμετωπίζει επιτυχώς την ακτινοβολία όταν με τον κατάλληλο σχεδιασμό: βελτιστοποιείται η ηλιακή πρόσοδος το χειμώνα (ανεμπόδιστη κατά τις ώρες κάθετης πρόσπτωσης) ελαχιστοποιείται η ηλιακή πρόσοδος το καλοκαίρι (παρεμποδίζεται κατά τις ώρες κάθετης πρόσπτωσης) αξιοποιείται στο μέγιστο δυνατό ο φυσικός φωτισμός σε όλο το διάστημα του έτους Διάκριση της ηλιακής ακτινοβολίας σε: άμεση διάχυτη ανακλώμενη (μέγιστο ενεργειακό περιεχόμενο) (βασική παράμετρος του φυσικού φωτισμού με μικρό ενεργειακό περιεχόμενο) (-ΑΓΝΟΕΙΤΑΙ ΣΕ ΚΕΝΑΚ-) η ένταση εξαρτάται από τον περιβάλλοντα χώρο, τα υλικά του και τη γεωμετρία της -περιοχής μεταβάλλεται με την κίνηση του ήλιου κάθε στιγμή) Σχεδιασμός της ηλιοπροστασίας για έλεγχο της άμεσης ηλιακής ακτινοβολίας Προσανατολισμός και γεωμετρία ανοιγμάτων Οπτικές ιδιότητες διαφανών και αδιαφανών δομικών στοιχείων Ηλιοπροστατευτικές διατάξεις