Εισαγωγή Όσον δοµικό σε µεταφορά αφορά την ενεργειακή κατανάλωση του κτιρίου, ο πηλός είναι ένα

Transcript

1 «όµηση µε χώµα» ΤΕΕ Μαγνησίας, Μ.Ε. Eπαγγελµατικών Θεµάτων- Νέων Μηχανικών και Επιµόρφωσης, Μηχανικοί της Γης ρ όµηση (ΚΕΝΑΚ) Ελευθερία Αλεξανδρή, µε Πηλό Πολιτικός και Κανονισµός Μηχανικός ΕΜΠ, MPhil Ενεργειακής Cambridge, PhD Cardiff Απόδοσης Κτιρίων Εισαγωγή Όσον δοµικό σε µεταφορά αφορά την ενεργειακή κατανάλωση του κτιρίου, ο πηλός είναι ένα περίοδο υλικό που µπορεί να προσδώσει ικανή θερµοµόνωση στην κατασκευή, που συνδυασµό µε υλικά όπως άχυρο, κίσηρη κοκ, δυσκολεύοντας λειτουργεί θερµότητας µε το περιβάλλον, ευεργετική ιδιότητα και για την ψύξης. θέρµανσης και για την περίοδο ψύξης. Έχει αυξηµένη θερµική µάζα, είναι µπορεί να δώσει ικανή θερµοχωρητικότητα στην κατασκευή, η οποία θερµική ευεργετικά τόσο την περίοδο θέρµανσης όσο και την περίοδο Επιπλέον, Χάρη στην αποθήκευση θερµότητας η θερµοκρασία εσωτερικού χώρου βρίσκεται πιο οµοιόµορφη, χωρίς µεγάλες εξάρσεις, που συνήθως προκαλούν του δυσφορία. θερµότητας κοιτάξουµε τον πηλό «τριχοειδές-πορώδες» υλικό, που µεταφορά µέσα σε υγρό περιβάλλον (όπως άλλωστε είναι και ατµόσφαιρα αλλαγής πλανήτη µας) θα διαπιστώσουµε ότι δεν αρκεί απλά η µεταφορά τη για να µελετήσουµε τις θερµικές διακυµάνσεις του υλικού, αλλά η σύστασης, θερµότητας και µάζας, όπου λαµβάνεται υπ όψη η επιρροή της λόγω φάσης του νερού στη µεταφορά θερµότητας. Μελετώντας δυναµικά προκειµένου θερµική συµπεριφορά του πηλού, θα δούµε, ότι, λόγω της χηµικής του χρησιµοποιείται είναι ικανός να µειώνει το φορτίο ψύξης και το φορτίο θέρµανσης, Εκτός της λανθάνουσας θερµότητας που εκλύεται ή απορροφάται, υλικά, διατηρεί την υγρασία του σε σταθερό ποσοστό, ιδιαίτερα όταν δηµιουργία και ως επιφανειακό υλικό. Επιπλέον, αυτού έχει µικρή ενσωµατωµένη ενέργεια, σε σχέση µε άλλα δοµικά φάση καθώς δεν απαιτούνται οι υψηλές θερµοκρασίες που απαιτούνται για χώµα, π.χ. των τούβλων, που επίσης προέρχονται από τη γη. κατηγορηθεί το περιβαλλοντικό του αποτύπωµα από την εξόρυξή του ως τη εκπληρώσει της κατεδάφισης του κτιρίου είναι σχετικά µικρό: προερχόµενος από το στο δε χρειάζονται µεγάλα ποσά ενέργειας για την εξόρυξή του, ούτε έχει επιβαρύνει για πρόκληση καρκίνου ή µεγάλα ποσά σκόνης. Έχοντας Από το ρόλο του ως δοµικό υλικό, µε την κατεδάφισή του, επιστρέφει στην χώµα και ξαναγίνεται χώµα, εφόσον δεν έχει τεχνητά πρόσµικτα, χωρίς να ικανότητα το περιβάλλον. κατά όλες Ελευθερία ΚΕΝΑΚ. ενεργειακή αυτές και θερµοχωρητικότητα), του µελέτη τις ιδιότητες, και την µόνο ενεργειακή όπως οι έχει δύο επιθεώρηση ορισθεί πρώτες λαµβάνονται η µεθοδολογία (θερµοµονωτική υπ όψη τους Αλεξανδρή Βόλος, 10 Μαΐου 2012 σελ. 1

2 «όµηση µε χώµα» ΤΕΕ Μαγνησίας, Μ.Ε. Eπαγγελµατικών Θεµάτων- Νέων Μηχανικών και Επιµόρφωσης, Μηχανικοί της Γης Σύµφωνα ψύξη µε Παραδοχές του αναπτύσσεται µε τον ΚΕΝΑΚ η ενεργειακή ζήτηση του κτιρίου για θέρµανση και Τα υπολογίζεται µόνο βάσει της µεταφοράς θερµότητας (κι όχι και µάζας), ενεργειακής τη µέθοδο ηµι σταθερής κατάστασης µηνιαίου βήµατος, όπως 1. στοιχεία στο πρότυπο ΕΝ Θερµοµόνωσης): ενός δοµικού στοιχείου που χρειάζονται για τον υπολογισµό της ένα Συντελεστής ζήτησης δοµικό θερµοπερατότητας είναι: στοιχείο. εκφράζει Όσο το πόσο πιο (U-value δύσκολα µικρός ή περνά το είναι k η του ο θερµότητα συντελεστής Κανονισµού από 2. θερµοπερατότητας µεταφορά θερµοµονωµένο ενός δοµικού στοιχείου, τόσο πιο δύσκολα γίνεται δοµικών Θερµοχωρητικότητα: υλικών θερµότητας είναι του το κτιρίου Θερµοχωρητικότητα δοµικό µέσω να στοιχείο. αυτού αποθηκεύει και είναι θερµότητα. άρα η τόσο ικανότητα Καθορίζει πιο πολύ των τη 3. θερµική ανταποκρίνεται τεχνητές). Θερµογέφυρες: αδράνεια αργά Θερµογέφυρες του ή γρήγορα κτιρίου, στις δηλαδή ονοµάζονται θερµικές το µεταβολές κατά πόσο τµήµατα (κλιµατικές το κτίριο ενός ή Πρόκειται κατασκευαστικού στοιχείου που παρουσιάζουν σηµαντικά µεγαλύτερες στοιχείου, θερµικές απώλειες από σύνολο του στοιχείου, λόγω ασυνεχειών αποτέλεσµα (κατασκευαστικών, γεωµετρικών ή και συνδυασµού των δύο). θερµοπερατότητας δηλαδή για περιοχές που παρουσιάζεται ασυνέχεια του θερµότητας παρεµβολή τοπικά. να αλλάζει του κάποιου στοιχείου σηµειακά άλλου κι στοιχείου, ή έτσι γραµµικά µεταβάλλεται κακοτεχνίες ο συντελεστής κοκ, η ροή µε 4. Στη µειωµένη επιτρέποντας θερµογέφυρα παρουσιάζεται, στις περισσότερες περιπτώσεις, Ανακλαστικότητα: θερµική αντίσταση σε σχέση µε το υπόλοιπο κέλυφος, που έτσι αυξηµένη θερµική ροή. µεγάλη και ικανότητα εκποµπής εξωτερικής επιφάνειας: ακτινοβολία πρόκειται για το ποσοστό της ηλιακής ακτινοβολίας ορίζεται ανακλάται από την επιφάνεια προς εκείνη που προσπίπτει. Όσο πιο την ακτινοβολία ο η λόγος ανακλαστικότητα απορροφά. που της θερµικής εκπέµπει Ως µιας ικανότητα ακτινοβολίας ένα µαύρο επιφάνειας, εκποµπής σώµα που που εκπέµπει τόσο βρίσκεται (ε) λιγότερη ενός το σώµα στην σώµατος ηλιακή προς ίδια Πριν θερµοκρασία, στο ίδιο µήκος κύµατος. Όσο µεγαλύτερη είναι η τις ικανότητα εκποµπής, τόσο µεγαλύτερα ποσά θερµότητας ΚΕΝΑΚ. ακτινοβολία ανταλλάσει το σώµα περιβάλλον του. Η εξετάσουµε πώς η κάθε µία από παραπάνω ιδιότητες απαιτείται από θέρµανσης, κατασκευές για πηλό, ας δούµε τις κλιµατικές ζώνες της χώρας κατά Ελευθερία είναι χώρα η χωρίζεται Αλεξανδρή πιο όπως ψυχρή. φαίνεται σε Επιπλέον, τέσσερις στο χάρτη κλιµατικές ζώνες, βάσει των βαθµοηµερών Βόλος, οι περιοχές 10 (Εικόνα Μαΐου που ). βρίσκονται Η Α είναι η σε πιο υψόµετρο θερµή, ενώ σελ. άνω η 2

3 «όµηση των 500 µε χώµα» µέτρων, εντάσσονται ΤΕΕ Μαγνησίας, Μ.Ε. στην Eπαγγελµατικών επόµενη Θεµάτων- ψυχρότερη Νέων Μηχανικών και κλιµατική Επιµόρφωσης, Μηχανικοί ζώνη της από Γης εκείνη Ελληνικού Αναλόγως συντελεστής στην κλίµατος. µε οποία τις κλιµατικές ανήκουν, προκειµένου ζώνες, διαµορφώνονται να καλυφθεί και η ποικιλοµορφία απαιτήσεις θερµική θερµοπερατότητας ζώνη, θερµοπερατότητας τόσο (Πίνακας µικραίνουν 1). τα κάθε ανώτατα δοµικού επιτρεπτά στοιχείου. όρια του Όσο συντελεστής αυξάνει του η Πίνακας Εικόνα στοιχείο 1. και 1. Κλιµατικές κλιµατική Μέγιστος ζώνες ζώνη επιτρεπόµενος κατά κατά ΚΕΝΑΚ ΚΕΝΑΚ συντελεστής (ΚΕΝΑΚ, (ΚΕΝΑΚ, 2010) 2010) θερµοπερατότητας ανά δοµικό Ελευθερία Αλεξανδρή Βόλος, 10 Μαΐου 2012 σελ. 3

4 «όµηση µε χώµα» ΤΕΕ Μαγνησίας, Μ.Ε. Eπαγγελµατικών Θεµάτων- Νέων Μηχανικών και Επιµόρφωσης, Μηχανικοί της Γης Οι από συντελεστή Πηλός και ΚΕΝΑΚ θερµοπερατότητας), Τεχνικές Οδηγίες του ΤΕΕ που αφορούν τον ΚΕΝΑΚ είναι η σειρά συνδέονται 1 έως 4. Στην ΤΟΤΕΕ :2010 δίνονται τιµές σχετικά µε το πηλό θερµικής αγωγιµότητας (που συνδέεται µε το συντελεστή θερµοφυσικές της πυκνότητας και της ειδικής θερµότητας (που θεωρήσουµε µε τη θερµοχωρητικότητα) για διάφορα είδη κατασκευών από :2010. (Πίνακας 2). Επίσης, αναφέρεται ότι αν υλικό µας έχει µετρηµένες τις Σύµφωνα του ιδιότητες από πιστοποιηµένα εργαστήρια, µπορούµε να θερµικής τις πιστοποιηµένες τιµές κι όχι εκείνες του πίνακα της ΤΟΤΕΕ 0.1W/mK ποσοστά) όµως µε τις τιµές που µας δίνονται από τις ΤΟΤΕΕ, ο συντελεστής σκυρόδεµα αγωγιµότητας (το λ) της κατεργασµένης αργίλου, κυµαίνεται από παρουσιάζει για ωµόπλινθους πρόσµειξη άχυρου (χωρίς να αναφέρονται τα Αν ως 1.5W/mK για τον απλό πηλό, σε µορφή λάσπης. Συγκριτικά, επιχρισµένη έχει πολύ µεγαλύτερο λ (2.500W/mK) και η οπτοπλινθοδοµή θερµόπερατότητας παραπλήσιο λ εκείνο του µπαγδατί. παρατηρούµε εξετάσουµε ελάχιστα πάχη που χρειάζονται για να πιάσει µια (λ<0.250w/mk κατασκευή από πηλό τους µέγιστους επιτρεπόµενους συντελεστές και τις 4 κλιµατικές ότι κίσηρη για ζώνες. για κάθε µε τις πηλό Για κλιµατική πιο τους και πηλό υπόλοιπους θερµοµονωτικές ζώνη, µε άχυρο) για την τύπους τα εξωτερική κατηγορίες δόµησης εκ καλύπτουν τοιχοποιία, µε πηλού πηλό Πίνακας (λ>0.250w/mk), έως συντελεστή 8 εκ, 2. Θερµικές ανάλογα θερµικής θα ιδιότητες αγωγιµότητας µε χρειαστεί την πηλού κλιµατική τοποθέτηση (ΤΟΤΕΕ του θερµοµονωτικού :2010) ζώνη, θερµοµονωτικού τον υλικού. του υλικού, πηλού και από το 3 Όσον :2010 θερµοχωρητικότητα, αφορά τη θερµοχωρητικότητα της κατασκευής, δίνεται στην ΤΟΤΕΕ θερµότητα, πίνακας, στον οποίο καθορίζεται µια ανοιγµένη συµπαγείς ανάλογα µε τον τύπο της κατασκευής (Πίνακας 3). Από µικρό µία έχουµε τους «βαριούς» πηλούς (µεγάλο γινόµενο πυκνότητας επί ειδική θερµοχωρητικότητα), δηλαδή µεγάλη θερµοχωρητικότητα), όπως πηλό και λάσπη, κοκ. Ελευθερία Οι γινόµενο Αλεξανδρή «βαριοί» ωµόπλινθους πηλοί πυκνότητας όπως θα κοκ περιγραφούν κίσηρη κι από επί την ειδική άλλη θερµότητα, τους «ελαφριούς» δηλαδή πηλούς πιο µικρή (πιο Βόλος, µε 10 πηλό, Μαΐου ως βαριά 2012 πηλό υλικά, µε µεγάλη στοιχεία πρόσµιξη πλήρωσης άχυρου σελ. 4

5 «όµηση οπτόπλινθους, µε χώµα» ΤΕΕ Μαγνησίας, Μ.Ε. Eπαγγελµατικών Θεµάτων- Νέων Μηχανικών και Επιµόρφωσης, Μηχανικοί της Γης kj/m2k, θερµοχωρητικότητα. ενώ οι οµόπλινθους «ελαφριοι» Αυτή η πηλοί κοκ έκφραση µε θα µια περιγραφούν είναι ανηγµένη πολύ θερµοχωρητικότητα απλοποιητική, µε µικρότερη ανηγµένη χωρίς 370 να (ΤΟΤΕΕ Πίνακας λαµβάνονται και εσωτερικά :2010) 3. Ανηγµένη υπ όψη χωρίσµατα) θερµοχωρητικότητα η ακριβής καθώς θερµοχωρητικότητα και οι ιδιαιτερότητές για τυπικές κατασκευές της της. κατασκευής ανά m2 (κέλυφος δαπέδου Οι θερµογέφυρας κατασκευές λεπτοµερειών, θερµογέφυρες υπολογίζονται ως το γινόµενο του µήκους της ΤΟΤΕΕ επί ένα γραµµικό συντελεστή Ψ, που έχει εκτιµηθεί για ελληνικές από σκυρόδεµα και οπτόπλινθο, βάσει κατασκευαστικών µεταξύ βάσει των αντίστοιχων προτύπων ΕΝ14683 και ΕΝ Στην κοκ) :2010 δίνονται τιµές του συντελεστή Ψ για τις συνήθεις υπολογισθεί κατασκευές. εν έχει γίνει κάποια εργασία για τις θερµογέφυρες άλλων δοµικών υλικών (ξύλου και πηλού ή µεταλλικές κατασκευές 1, Απλοποιητικά, µπορούν να χρησιµοποιηθούν οι συντελεστές που έχουν Η για την οπτοπλινθοδοµή1. συνήθη ανακλαστικότητα λαµβάνεται απλοποιητικά από τον πίνακα 3.14 της ΤΟΤΕΕ Ο ανάλογα µε το πόσο σκούρα είναι η εξωτερική επιφάνεια του πηλού. Πιστοποιητικού ικανότητα εκποµπής λαµβάνεται παντελώς απλοποιητικά ως 0.8, για τα σε δοµικά υλικά. εφαρµογή ΚΕΝΑΚ ορίζει και την ενεργειακή πιστοποίηση των κτιρίων, την έκδοση ενεργειακή Ενεργειακής Απόδοσης (το λεγόµενο ΠΕΑ), η οποία βρίσκεται Βασίζεται ισχύ από τον Οκτώβρη του 2010, ενώ θα έπρεπε να βρισκόταν σε σε 2006, σύµφωνα µε την ευρωπαϊκή οδηγία 91 για την αναφοράς), απόδοση των κτιρίων της ΕΕ (2002/91) κτιρίων. σχέση µόνο µε έχοντας το στο ίδιο λόγο το πρακτικά κτίριο της κατανάλωσης µε βγάλει συγκεκριµένα εκτός πρωτογενούς του τεχνικά ενεργειακό χαρακτηριστικά ενέργειας σχεδιασµό του κτιρίου (κτίριο των 1 Η ΕΝ13790 µέθοδος υπολογισµού της ενεργειακής ζήτησης, όπως αναπτύσσεται στο Ελευθερία Προσωπική δε Αλεξανδρή επικοινωνία λαµβάνει µε υπ όψη Καθ. ηµήτρη της την επιρροή της υγρασίας στη µεταφορά Βόλος, 10 Αραβαντινό. Μαΐου 2012 σελ. 5

6 «όµηση θερµότητας, µε χώµα» ΤΕΕ Μαγνησίας, Μ.Ε. Eπαγγελµατικών Θεµάτων- Νέων Μηχανικών και Επιµόρφωσης, Μηχανικοί της Γης συµπεριφορά Επιπλέον ΚΕΝΑΚ) κάτι που δεν µπορεί να περιγράψει σε βάθος τη θερµική τους ενός υλικού όπως ο πηλός. κατανάλωση για το ΠΕΑ (το Πιστοποιητικό Ενεργειακής Απόδοσης που θέσπισε ο οικοδοµής. δε λαµβάνει υπ όψη η τοξικότητα των υλικών, το περιβαλλοντικό Αν αποτύπωµα, η ενσωµατωµένη τους ενέργεια, τα απορρίµµατα, η µε νερού, σηµαντικές ιδιότητες ως προς την οικολογικότητα της σε Στη πάµε παραπέρα στον κόσµο, θα δούµε ότι υπάρχουν πιστοποιητικά σχετικά στην την «οικολογική» αποδοτικότητα των κτιρίων, πιο απαιτητικά από το ΠΕΑ, Πρόκειται όλο τον κόσµο. Γερµανία passive hous, στον Καναδά το ΒΟΜΑ, στην Αµερική το LEED, Αγγλία το ΒREEAM, στην Ιαπωνία το CASBEE. πέρα Ποιότητα Οικοτοξικότητα για από πιστοποιητικά αέρα την ενεργειακή εσωτερικών και περιβαλλοντικό κτιρίων, κατανάλωση χώρων οποία αποτύπωµα του εξετάζουν, κτιρίου υλικών (κελύφους και Κάτι Η/Μ συστηµάτων) πηλό. Κατανάλωση νερού Ας Ανάλυση κύκλου ζωής υλικών και κτιρίου ανάλυσης που το ΠΕΑ δεν κάνει, το οποίο είναι εις βάρος των κατασκευών από Η παραγωγή σταθούµε λίγο στην Ενσωµατωµένη ενέργεια, που είναι µέρος της κύκλου ζωής των κτιρίων. κτιρίου, ενσωµατωµένη ενέργεια, δηλαδή η ενέργεια που έχει δαπανηθεί για την Carlo, των υλικών που αποτελούν το κτίριο και για την κατασκευή του Αν µπορεί να φτάσει και το 60% της ενέργειας του κύκλου ζωής ενός ενσωµατωµένης ιδιαίτερα για κτίρια υψηλής ενεργειακής απόδοσης (Blengini& Di ενέργειας 2010). αντικαταστήσουµε εξετάσουµε την ενσωµατωµένη ενέργεια του πηλού, είναι το 1/6 της σκυρόδεµα ενέργειας του τούβλου και 1/14 της ενσωµατωµένης ενσωµατωµένη του σκυροδέµατος (Berge, 2009). Αυτό σηµαίνει, ότι αν Λαµβάνοντας πηλό, σε µια µπορεί µονοκατοικία να επιφέρει τα αδιαφανή εξοικονόµηση στοιχεία ενέργειας από τούβλα στην και περιβαλλοντικό υπ όψη ενέργεια τον της κύκλο κατασκευής των υλικών, της τάξης αντιλαµβανόµαστε του 95%. ότι της Ως υλικό ο πηλός έχει χαµηλή ενσωµατωµένη ενέργεια και χαµηλό καθώς ενέργεια που αποτύπωµα. θα καταναλώσουν τα κτίρια από πηλό κατά τη διάρκεια επαναχρησιµοποιηθεί Μετά ζωής κι το από τους πέρας τη εξαρτάται συµπεριφορά της ή να ζωής βιοαποικοδοµηθεί. από του του χρήστη. σχεδιασµό κτιρίου, και ο την πηλός κατασκευή µπορεί τους να Ελευθερία Αλεξανδρή Βόλος, 10 Μαΐου 2012 σελ. 6 Η

7 «όµηση Συµπεράσµατα µε χώµα» ΤΕΕ Μαγνησίας, Μ.Ε. Eπαγγελµατικών Θεµάτων- Νέων Μηχανικών και Επιµόρφωσης, Μηχανικοί της Γης Αντιλαµβάνεται από ΠΕΑ, πηλό θα οι ευεργετικές λοιπόν κανείς, ενεργειακές ότι προκειµένου του δυνατότητες αποδοθούν από τον στην ΚΕΝΑΚ κατασκευή ώστε Πιο πρέπει αναλυτικός στο µέλλον τρόπος να υπολογισµού ληφθούν υπ όψη του φορτίου τα εξής: θέρµανσης και ψύξης, και το (µεταφορά Πιο αναλυτική λαµβάνεται θερµότητας έκφραση υπ όψη και της µάζας) και θερµικής ο ρόλος µάζας, της λανθάνουσας λαµβάνοντας θερµότητας υπ όψη και κατασκευών εσωτερικά χωρίσµατα κατασκευαστικές Εµπλουτισµός Υπολογισµός από του των πηλό λεπτοµέρειες συντελεστή πινάκων Ψ (ξύλο θερµογεφυρών των µε θερµοφυσικών πηλό κοκ) αναλυτικά ιδιοτήτων για διάφορες των Αναφορές 1. B. Berge (2009) The Ecology o Building Materials. Elsevier, 2. G. Amsterdam. 3. ΚΕΝΑΚ phases, Energy A. Blengini and (2010) subsystems Buildings & Έγκριση T. and Di Vol Carlo Κανονισµού 42 materials (2010), (2010) in pp Ενεργειακής the The LCA changing of low Απόδοσης energy role of buildings. life Κτηρίων. cycle 4. ΦΕΚ Οδηγία 407/ , 2010/31/ΕΕ Αριθµ. Για 6/Β/οικ. την Ενεργειακή , ΤΟΤΕΕ (Αναδιατύπωση) L 153/ (2010) Επίσηµη Αναλυτικές Εφηµερίδα Εθνικές της Προδιαγραφές Απόδοση Ευρωπαϊκής των Παραµέτρων Ένωσης, Κτιρίων 6. για του έλεγχος ΤΟΤΕΕ τον Πιστοποιητικού Υπολογισµό (2010) Ενεργειακής της Ενεργειακής Θερµοφυσικές Απόδοσης. Απόδοσης ιδιότητες Α έκδοση, Κτηρίων δοµικών ΤΕΕ, και την Αθήνα. υλικών Έκδοση ΤΕΕ, Αθήνα. της θερµοµοµονωτικής επάρκειας των κτηρίων. Α έκδοση, και Ελευθερία Αλεξανδρή Βόλος, 10 Μαΐου 2012 σελ. 7