ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ ΜΑΘΗΜΑ: ΒΙΟΚΛΙΜΑΤΙΚΟΣ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΟ ΕΤΟΣ:

Transcript

1 ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ - ΣΧΟΛΗ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΔΙΑΤΜΗΜΑΤΙΚΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΤΟΥ ΧΩΡΟΥ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗ Α': ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ - ΧΩΡΟΣ - ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΣ ΜΑΘΗΜΑ: ΒΙΟΚΛΙΜΑΤΙΚΟΣ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΟ ΕΤΟΣ: ΔΙΑΛΕΞΗ / ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ: ΒΙΟΚΛΙΜΑΤΙΚΕΣ ΕΠΕΜΒΑΣΕΙΣ ΠΑ ΤΗΝ ΒΕΛΤΙΩΣΗ ΤΟΥ ΑΣΤΙΚΟΥ ΜΙΚΡΟΚΛΙΜΑΤΟΣ. ΔΡΟΣΙΣΜΟΣ ΚΑΙ ΑΕΡΙΣΜΟΣ ΣΤΗΝ ΠΟΛΗ ΑΙΝΕΙΑΣ ΟΙΚΟΝΟΜΟΥ, Αρχιτέκτονας Μηχανικός Α.Π.Θ., ΜΔΕ Ε.Μ.Π., Δρ. Ε.Μ.Π. 1. Παραδοσιακή Χρήση των Στοιχείων Νερού Ο δροσισμός με εξάτμιση είναι μία διαδικασία που χρησιμοποιείται στις περιοχές με ζεστό και ξηρό κλίμα, κατά τους καλοκαιρινούς μήνες, με στόχο τη βελτίωση του μικροκλίματος τόσο στο εσωτερικό των κτιρίων, όσο και σε υπαίθριους χώρους. Πρόκειται για μια διαδικασία που χρησιμοποιείται από πολύ παλιά στην παραδοσιακή αρχιτεκτονική της Βόρειας Αφρικής και της Μέσης Ανατολής. Δεξαμενές νερού, σιντριβάνια, malqaf (ανεμόπυργοι σε συνδυασμό με στοιχεία νερού, όπως πήλινα δοχεία με νερό) και selsebil (επιφάνειες από μάρμαρο με ροή νερού) [1] είναι στοιχεία που είναι πολύ κοινά στην παραδοσιακή αρχιτεκτονική αυτών των περιοχών. 2. Στρατηγικές Δροσισμού Η εξάτμιση είναι η φυσική διαδικασία κατά την οποία ένα υγρό αλλάζει φάση και μετατρέπεται σε υδρατμούς ή σε αέριο. [2] Η ενέργεια που απαιτείται για αυτή τη διαδικασία ονομάζεται λανθάνουσα θερμότητα εξάτμισης και διαφέρει ανάλογα με το υγρό και τις θερμοκρασίες του αέρα. [2] Η χρήση της εξάτμισης του νερού με στόχο τη μείωση των θερμοκρασιών του αέρα και των επιφανειακών θερμοκρασιών των υλικών αποτελεί τη στρατηγική του δροσισμού με εξάτμιση. Ο δροσισμός με εξάτμιση μπορεί να χρησιμοποιηθεί με δύο διαφορετικούς τρόπους: άμεσα και έμμεσα. Σε έναν υπαίθριο χώρο ή σε έναν κλειστό χώρο, ο άμεσος δροσισμός με εξάτμιση πραγματοποιείται όταν το νερό εξατμίζεται από επιφάνειες ή από σταγονίδια νερού, αυξάνοντας το περιεχόμενο των υδρατμών του αέρα. Ο έμμεσος δροσισμός με εξάτμιση πραγματοποιείται όταν η εξάτμιση του νερού δεν συμβαίνει στο εσωτερικό του χώρου, αλλά στις εξωτερικές επιφάνειες του. Η εξάτμιση του νερού χρησιμοποιείται για το δροσισμό του κελύφους, που, με τη σειρά του, προκαλεί μείωση των εσωτερικών θερμοκρασιών λόγω μεταφοράς θερμότητας. Τόσο ο άμεσος, όσο και ο έμμεσος δροσισμός με εξάτμιση προκαλούν μείωση της θερμοκρασίας του αέρα και ταυτόχρονη αύξηση της σχετικής υγρασίας. Στην περίπτωση του άμεσου δροσισμού, η εξάτμιση του νερού αυξάνει και το περιεχόμενο των υδρατμών του αέρα. [2] Η αποτελεσματικότητα του δροσισμού με εξάτμιση συνδέεται στενά με τις μικροκλιματικές συνθήκες, που επικρατούν σε έναν υπαίθριο χώρο, δηλαδή με τη θερμοκρασία του αέρα και τη σχετική υγρασία του. Ως αποτέλεσμα, ο δροσισμός με εξάτμιση μπορεί να χρησιμοποιηθεί στις περιπτώσεις όπου η θερμοκρασία ξηρού βολβού είναι ανάμεσα σε 27 και 42 βαθμούς Κελσίου και η θερμοκρασία υγρού βολβού δεν ξεπερνάει του 22 βαθμούς Κελσίου. [3] Τα επίπεδα σχετικής υγρασίας και θερμοκρασίας ξηρού βολβού που επικρατούν στις περισσότερες μεσογειακές πόλεις κατά τις μεσημεριανές ώρες των καλοκαιρινών μηνών ευνοούν την χρήση μεθόδων δροσισμού με εξάτμιση. 1

2 3. Στοιχεία Νερού Τα στοιχεία νερού, που μπορούν να ενσωματωθούν στους υπαίθριους χώρους της πόλης, με στόχο την βελτίωση του φυσικού δροσισμού με εξάτμιση, είναι τα εξής: Οριζόντιες επιφάνειες νερού Κατακόρυφες επιφάνειες νερού Micronizers στο φύλλωμα των δέντρων Δημιουργία τεχνητής ομίχλης Πύργοι καθοδικού ρεύματος (PDEC Towers) Οι οριζόντιες επιφάνειες νερού περιλαμβάνουν δεξαμενές, δεξαμενές με πίδακες, κανάλια και πίδακες ενσωματωμένους σε αστικά δάπεδα. Οι κατακόρυφες επιφάνειες νερού μπορούν να είναι είτε ελεύθερες, είτε ενσωματωμένες στις εξωτερικές όψεις κτιρίων. Τα συστήματα με micronizers μπορεί να είναι ενσωματωμένα σε δέντρα ή σε πέργκολες με αναρριχητικά φυτά, ενώ τα συστήματα δημιουργίας τεχνητής ομίχλης περιλαμβάνουν micronizers τοποθετημένους στο έδαφος. Τέλος, οι πύργοι καθοδικού ρεύματος είναι κατασκευές με micronizers ή με επιφάνειες κυτταρίνης. [4] Κατά τους καλοκαιρινούς μήνες, όταν οι θερμοκρασίες του περιβάλλοντος είναι σχετικά υψηλές και οι συνθήκες θερμικής άνεσης στους υπαίθριους χώρους είναι ιδιαίτερα επιβαρημένες, η εισαγωγή του νερού με τη μορφή οποιουδήποτε από τα παραπάνω στοιχεία μπορεί να βοηθήσει στην επίτευξη καλύτερων μικροκλιματικών συνθηκών και να επεκτείνει τα όρια της θερμικής άνεσης. Μέχρι σήμερα, η ταυτόχρονη χρήση διάφορων τεχνικών δροσισμού με εξάτμιση στους υπαίθριους χώρους της Παγκόσμιας Έκθεσης της Σεβίλλης (Expo '92), παραμένει το πιο πλήρες και ευρύ παράδειγμα εφαρμογής. [5] Οι πολλές και διαφορετικές λύσεις για τη ρύθμιση του μικροκλίματος που εφαρμόστηκαν εκεί, μετρήθηκαν και δοκιμάστηκαν εκτενώς. [6] 3.1 Οριζόντιες Επιφάνειες Νερού Σε πολλές αστικές πλατείες της Αθήνας, υπάρχει το υγρό στοιχείο με τη μορφή επιφανειών νερού και πιδάκων. Ακόμη και αν αυτά τα στοιχεία έχουν αισθητική αξία, η βιοκλιματική τους λειτουργία είναι ελαχιστοποιημένη επειδή οι περισσότερες επιφάνειες νερού είναι μη σκιασμένες κατά τις μεσημεριανές ώρες του καλοκαιριού και πολλές φορές οι πίδακες είναι ανενεργοί. Για τη σωστή ψυκτική λειτουργία των ελεύθερων επιφανειών νερού, απαιτείται ο αποτελεσματικός σκιασμός τους από φυλλοβόλα δέντρα ή άλλα στοιχεία φυτεύσεων. Όταν αυτό δεν είναι δυνατό, και για να αποφεύγεται η υπερθέρμανση του νερού, απαιτείται η συνεχής λειτουργία πιδάκων, που δημιουργούν μία διαρκή κίνηση του νερού και δροσισμό του περιβάλλοντος αέρα από τα σταγονίδια. [7] Εκτός από τα υφιστάμενα σιντριβάνια, το υγρό στοιχείο μπορεί να ενσωματωθεί στις αστικές πλατείες με τη μορφή καναλιών και μικρών υδατοπτώσεων. Η συνεχής κίνηση του νερού σε αυτές τις επιφάνειες, βελτιώνει σημαντικά την ψυκτική τους συμπεριφορά και αποτρέπει την υπερθέρμανση του νερού από την ηλιακή ακτινοβολία. [8] Ένα άλλο παράδειγμα ενσωμάτωσης στοιχείων νερού σε υπαίθριους χώρους είναι η εισαγωγή πιδάκων στο δάπεδο αστικών πλατειών. Το πιο θετικό βιοκλιματικό χαρακτηριστικό αυτής της επέμβασης είναι το γεγονός ότι το νερό παραμένει υπόγεια και διατηρείται σε σχετικά χαμηλή θερμοκρασία. Το νερό που εκτοξεύεται από τους πίδακες είτε ρέει στην επιφάνεια του δαπέδου και μειώνει τις επιφανειακές θερμοκρασίες, είτε "αποστραγγίζεται μέσω μιας μεταλλικής σχάρας στη βάση του πίδακα. Η ψυκτική λειτουργία των οριζόντιων επιφανειών νερού δεν περιορίζεται στις μεσημεριανές ώρες του καλοκαιριού. Ο δροσισμός του νερού κατά τη διάρκεια της νύχτας είναι επίσης έντονος λόγω της εκπομπής θερμικής ακτινοβολίας προς τον ουρανό. Ένα σημαντικό πλεονέκτημα των επιφανειών νερού είναι ότι μπορούν να λειτουργούν και με νερό που δεν προέρχεται από το δίκτυο ύδρευσης ή να χρησιμοποιούν το νερό του δικτύου συμπληρωματικά και για την αναπλήρωση του νερού που εξατμίζεται. Τα κανάλια νερού, οι μικρές δεξαμενές και υδατοπτώσεις μπορούν να λειτουργήσουν με νερό χαμηλής ποιότητας. Με τη βοήθεια μικρών αντλιών, το νερό μπορεί να κινηθεί σε ένα κλειστό κύκλωμα. Ειδικά, επιφάνειες νερού που είναι ενσωματωμένες στον σχεδιασμό τοπίου, μπορούν να χρησιμοποιήσουν νερό από γεωτρήσεις, βρόχινο ή γκρίζο νερό. Με βάση τα παραπάνω, είναι δυνατή η ενσωμάτωση επιφανειών νερού με 2

3 διάφορα μεγέθη και μορφές, στους υπαίθριους χώρους των Μεσογειακών πόλεων, ακόμα και σε περιπτώσεις όπου υπάρχει πρόβλημα διαθεσιμότητας νερού κατά τους καλοκαιρινούς μήνες. Οι επιφάνειες νερού μπορούν να ενσωματωθούν τόσο στους υπαίθριους χώρους της Αθήνας, όσο και σε εσωτερικά αίθρια και σε υπαίθριους χώρους κτιρίων. Υπάρχει δυνατότητα ενσωμάτωσης σε υφιστάμενους υπαίθριους χώρους, κάτω από κάποιες προϋποθέσεις. Μικρές επιφάνειες νερού μπορούν να ενσωματωθούν εύκολα στις υπάρχουσες κατασκευές ενώ, ένα μεγάλο δίκτυο από κανάλια και υδατοπτώσεις απαιτεί σχεδιασμό εξαρχής. Συνολικά, η χρήση επιφανειών νερού θεωρείται κατάλληλη και πολύ αποτελεσματική στρατηγική δροσισμού για τους υπαίθριους χώρους των μεσογειακών πόλεων. Ένα θετικό στοιχείο της εφαρμογής τους είναι το γεγονός ότι ήδη αποτελούν μια κοινή πρακτική. Τα σιντριβάνια και οι άλλες επιφάνειες νερού δεν είναι μόνο σύμβολα γοήτρου και πολυτέλειας, αλλά και στοιχεία που μπορούν να συνεισφέρουν στη βελτίωση των μικροκλιματικών συνθηκών που επικρατούν στους αστικούς υπαίθριους χώρους. Κατά συνέπεια, η χωροθέτηση και ο σχεδιασμός τους πρέπει να γίνονται με προσοχή και να συνδυάζονται, όπου αυτό είναι δυνατό, με στοιχεία σκιασμού και βλάστησης. Το κόστος κατασκευής των επιφανειών νερού είναι μέτριο, εξαρτάται από τα υλικά κατασκευής και δεν θεωρείται σημαντικό, κυρίως γιατί το κόστος λειτουργίας και συντήρησης είναι χαμηλό. Παρόλα αυτά, ο περιοδικός έλεγχος και η συντήρηση είναι απαραίτητα, έτσι ώστε να εξασφαλίζεται η συνεχής και κατάλληλη λειτουργία. 3.2 Κατακόρυφες Επιφάνειες Νερού Οι κατακόρυφες επιφάνειες νερού είναι τοίχοι, που κατασκευάζονται από μια πληθώρα υλικών και ψεκάζονται με νερό, ή έχουν ένα λεπτό στρώμα νερού που ρέει στην επιφάνεια τους. Η συνεχής ροή του νερού προκαλεί μείωση της θερμοκρασίας του αέρα και ταυτόχρονα δημιουργεί ένα καθοδικό ρεύμα ψυχρού αέρα. Αυτό το ψυχρό ρεύμα βελτιώνει τις συνθήκες θερμικής άνεσης στους παρακείμενους αστικούς χώρους. [7] Οι κατακόρυφες επιφάνειες νερού μπορούν επίσης να μειώσουν τις επιφανειακές θερμοκρασίες κατακόρυφων δομικών στοιχείων λόγω της συνεχούς ροής και εξάτμισης ενός λεπτού στρώματος νερού. Οι τοίχοι αυτοί μπορούν να είναι κατασκευασμένοι από οπλισμένο σκυρόδεμα, μέταλλο ή γυαλί Στην περίπτωση της κατασκευής από γυαλί, πρέπει να υπάρχει προστασία από τις πιθανές φθορές. Το γυαλί είναι ίσως προτιμότερο από αισθητικής πλευράς, λόγω της διαφάνειας που προσφέρει, αλλά μπορεί να χρησιμοποιηθεί μόνο κάτω από ελεγχόμενες συνθήκες. Είναι καλύτερη η χρήση του γυαλιού στην περίπτωση στοιχείων που βρίσκονται σε κάποια απόσταση από τους πεζούς. Αντίθετα, το οπλισμένο σκυρόδεμα και οι μεταλλικές επιφάνειες από ανοξείδωτο χάλυβα έχουν μεγαλύτερη αντοχή και απαιτούν μικρότερη συντήρηση. Το νερό που κυλάει πάνω στις κατακόρυφες επιφάνειες νερού στους υπαίθριους χώρους και εξατμίζεται μπορεί να είναι οποιασδήποτε ποιότητας, από τη στιγμή που η κλίση των στοιχείων αυτών και ο μεγάλος ρυθμός ροής του νερού, αποτρέπουν την εναπόθεση αλάτων. Κατά συνέπεια, μπορεί να χρησιμοποιηθεί βρόχινο ή και υφάλμυρο νερό. [7] Αυτό αποτελεί και ένα μεγάλο πλεονέκτημα αυτών των εφαρμογών. Γραμμικά στοιχεία, όπως είναι οι νερότοιχοι, μπορούν να ενσωματωθούν στο σχεδιασμό ή στον επανασχεδιασμό των αστικών πλατειών της Αθήνας και να αποτελέσουν στοιχεία φυσικού δροσισμού κατά τους καλοκαιρινούς μήνες. Αυτά τα στοιχεία μπορούν να είναι ελεύθερα ή να είναι ενσωματωμένα στις εξωτερικές επιφάνειες κτιρίων, που περιβάλλουν έναν υπαίθριο χώρο. Στην πράξη, οι νερότοιχοι τοποθετούνται σε κάποια απόσταση από τις διαδρομές πεζών και μπορεί να συνδυάζονται με οριζόντιες επιφάνειες νερού, όπως κανάλια. Όσον αφορά το κόστος της κατασκευής των νερότοιχων κρίνεται ως αυξημένο και εξαρτάται από την επιλογή του υλικού. Το κόστος λειτουργίας και συντήρησης θεωρείται επίσης, αυξημένο λόγω της συνεχούς λειτουργίας και εξαρτάται πάντοτε από το μέγεθος της κατασκευής. 3

4 3.3 Micronizers στο Φύλλωμα των Δέντρων Οι micronizers ή atomizers είναι συστήματα που δημιουργούν εξαιρετικά μικρά σταγονίδια νερού με την χρήση πίεσης, υψηλής ταχύτητας αέρα ή περιστροφής. [9] Η ένταξη συστημάτων με micronizers στο φύλλωμα δέντρων ή σε πέργκολες με αναρριχητικά φυτά βελτιώνει το δροσισμό που παρέχει η βλάστηση. Τα σταγονίδια εξατμίζονται όταν έρχονται σε επαφή με τον θερμό αέρα του περιβάλλοντος, ο οποίος γίνεται δροσερότερος και βαρύτερος. Κατά συνέπεια, αυτά τα συστήματα μπορούν να βοηθήσουν στη μείωση των θερμοκρασιών του αέρα και να δημιουργήσουν ένα καθοδικό ρεύμα ψυχρού αέρα. Ο προσεκτικός σχεδιασμός και επιλογή του συστήματος με micronizers μπορεί να διασφαλίσει την πλήρη εξάτμιση των σταγονιδίων. Κατ' αυτόν τον τρόπο, υπάρχει δυνατότητα αποτελεσματικού δροσισμού σκιασμένων διαδρομών όχι μόνο σε υπαίθριους χώρους, αλλά και σε αστικούς δρόμους των μεσογειακών πόλεων. Ο συνδυασμός του σκιασμού από τη βλάστηση με το δροσισμό με εξάτμιση βελτιώνει σημαντικά τις συνθήκες θερμικής άνεσης και το μικροκλίμα, και αποτελεί μια εύκολα εφαρμόσιμη λύση, όπως αποδείχθηκε και στην Expo 92 της Σεβίλλης. Η εφαρμογή micronizers και η απόδοση δροσισμού τους εξαρτάται κυρίως από τη σχετική υγρασία του αέρα. Στις μεσογειακές πόλεις, αυτά τα συστήματα μπορούν να λειτουργήσουν κυρίως κατά τις μεσημεριανές ώρες, όταν η σχετική υγρασία είναι χαμηλή (25-35%) και η θερμοκρασία ξηρού βολβού είναι υψηλή (30-35 βαθμοί Κελσίου). Γίνεται φανερό ότι η χρήση των μικροψεκαστήρων περιορίζεται από τα υψηλά ποσοστά σχετικής υγρασίας, αφού δεν πραγματοποιείται πλήρης εξάτμιση των σταγονιδίων στον αέρα. Η εγκατάσταση των μικροψεκαστήρων περιορίζεται από την χρήση καθαρού νερού υψηλής ποιότητας. Αυτό συμβαίνει κυρίως επειδή τα ακροφύσια φράσσονται και καταστρέφονται από τα άλατα που περιέχονται σε μη επεξεργασμένο νερό, που προέρχεται από γεωτρήσεις ή από δεξαμενές βρόχινου νερού. Κατά συνέπεια, η ενσωμάτωση micronizers απαιτεί τη σύνδεση με το δίκτυο υδροδότησης. Αυτό το γεγονός κάνει τη μεγάλης κλίμακας εφαρμογής τους σε υπαίθριους χώρους προβληματική. Τα συστήματα με micronizers μπορούν να χρησιμοποιηθούν κυρίως σε υπαίθριους χώρους. Μπορούν να ενσωματωθούν εύκολα σε στοιχεία βλάστησης, όπως σε σειρές από φυλλοβόλα δέντρα ή σε πέργκολες με αναρριχητικά φυτά. Σύμφωνα με τα παραπάνω, η εφαρμογή συστημάτων με micronizers προτείνεται μόνο σε τοπική κλίμακα, σε σημεία στάσης πεζών, όπου υπάρχουν φυτεύσεις για σκιασμό. Αυτή η εφαρμογή κρίνεται ιδιαίτερα επιτυχημένη, καθώς συνδυάζει τα θετικά περιβαλλοντικά και ψυχολογικά αποτελέσματα της βλάστησης με τη δυνατότητα δροσισμού του νερού και το σκιασμό. Το κόστος κατασκευής, λειτουργίας και συντήρησης αυτών των συστημάτων είναι αυξημένο, ιδιαίτερα όταν εφαρμόζονται σε ευρεία κλίμακα. Το γεγονός ότι απαιτείται τακτική συντήρηση και αντικατάσταση των ακροφυσίων, θέτει σοβαρά προβλήματα για τη γενικευμένη εφαρμογή μικροψεκαστήρων στο φύλλωμα των δέντρων σε υπαίθριους χώρους. 3.4 Δημιουργία Τεχνητής Ομίχλης Τα συστήματα δημιουργίας τεχνητής ομίχλης με παροχή υψηλής πίεσης λειτουργούν με την χρήση micronizers. Αυτά τα συστήματα μπορούν είτε να τοποθετηθούν στο έδαφος, είτε να βρίσκονται σε κάποιο ύψος. Μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως αυτόνομα συστήματα ή να ενσωματωθούν σε ζώνες, που ρυθμίζουν το μικροκλίμα σε ανοιχτούς υπαίθριους χώρους. Για να επιτευχθεί το μέγιστο ψυκτικό αποτέλεσμα, οι micronizers πρέπει να τοποθετούνται γραμμικά και κάθετα στη διεύθυνση των επικρατούντων ανέμων. Η τεχνητή ομίχλη μεταφέρεται, ακόμα και με πολύ ασθενείς ανέμους, δημιουργώντας έτσι δροσερές περιοχές μέσα στους υπαίθριους χώρους. [7] Ταυτόχρονα, η δημιουργία τεχνητής ομίχλης μπορεί να συμβάλει σημαντικά στη μείωση των επιφανειακών θερμοκρασιών των υλικών σε έναν υπαίθριο χώρο, λόγω της εξάτμισης που λαμβάνει χώρα. Βασικά, το νερό που ψεκάζεται απορροφάει θερμότητα από τα θερμά υλικά κατά την εξάτμιση. 4

5 Ένα μειονέκτημα των συστημάτων παραγωγής τεχνητής ομίχλης είναι το γεγονός ότι χρησιμοποιούν, όπως και οι μικροψεκαστήρες, μόνο καθαρό νερό με χαμηλή περιεκτικότητα σε μεταλλικά ιόντα. Η μεγάλη όμως ψυκτική τους απόδοση τα κάνει πολύ πλεονεκτικά σε σχέση με άλλες μεθόδους δροσισμού, που χρησιμοποιούν και μη καθαρό νερό. Γενικά, τα συστήματα παραγωγής τεχνητής ομίχλης μπορούν να χρησιμοποιηθούν μόνο σε υπαίθριους χώρους. Υπάρχει η δυνατότητα εφαρμογής αυτών των συστημάτων σε υφιστάμενους υπαίθριους χώρους κάτω από προϋποθέσεις. Η απλή εγκατάσταση ακροφυσίων είναι σχετικά εύκολη ενώ, η δημιουργία ενός πυκνού κάναβου πιδάκων με μεγάλο δίκτυο παροχής, απαιτεί προσεκτικό σχεδιασμό εξαρχής. Το κόστος κατασκευής, λειτουργίας και συντήρησης αυτών των συστημάτων είναι σχετικά μεγάλο και εξαρτάται από την κλίμακα εφαρμογής τους. Βέβαια, πρέπει να σημειωθεί ότι η λειτουργία αυτών των συστημάτων περιορίζεται κατά τις μεσημεριανές ώρες των καλοκαιρινών μηνών, όταν τα επίπεδα σχετικής υγρασίας είναι χαμηλά. Έτσι, το κόστος λειτουργίας μπορεί να μειωθεί. Από όλα τα παραπάνω, φαίνεται ότι η μεγάλης κλίμακας εφαρμογή συστημάτων παραγωγής τεχνητής ομίχλης σε υπαίθριους χώρους έχει κάποια προβλήματα. Κατά συνέπεια, η χρήση τους προτείνεται μόνο για συγκεκριμένες πλατείες, οι οποίες χαρακτηρίζονται από σκληρά υλικά και έλλειψη άλλων στοιχείων δροσισμού (βλάστηση και επιφάνειες νερού). Σε αυτές τις περιπτώσεις, ο ψεκασμός των δαπέδων και η δημιουργία ψυχρού ρεύματος αέρα μπορεί να βελτιώσει σημαντικά τις μικροκλιματικές συνθήκες κατά τις μεσημεριανές ώρες του καλοκαιριού. Σε κάθε περίπτωση, είναι προτιμότερος ο συνδυασμός αυτών των συστημάτων με στοιχεία σκιασμού. 3.5 Πύργοι Καθοδικού Ρεύματος (PDEC) Οι πύργοι καθοδικού ρεύματος είναι κατασκευές, στις οποίες ο αέρας που εισάγεται από το πάνω μέρος, διέρχεται από «φίλτρα» νερού, όπως σταγονίδια νερού, βρεγμένες επιφάνειες κυτταρίνης [3] ή βρεγμένες κεραμικές επιφάνειες [ΙΟ], με στόχο το δροσισμό του με εξάτμιση. Η εξάτμιση του νερού στο ανώτερο μέρος δημιουργεί μία σημαντική πτώση θερμοκρασίας, που μπορεί να φτάσει τους 10 με 15 βαθμούς Κελσίου [11] και προκαλεί ένα καθοδικό ρεύμα ψυχρού αέρα. Όσον αφορά τη λειτουργία των πύργων PDEC, πρέπει να σημειωθεί ότι εκείνοι που έχουν επιφάνειες κυτταρίνης μπορούν να λειτουργήσουν μόνο με καθαρό νερό. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι τα άλατα που περιέχονται σε μη καθαρό νερό μπορούν να φράξουν εύκολα τις επιφάνειες κυτταρίνης και να καταστρέψουν το σύστημα εξάτμισης. Αντίθετα, οι πύργοι PDEC που χρησιμοποιούν ένα ψεκασμό από σταγονίδια μπορούν να λειτουργήσουν και με νερό χαμηλής ποιότητας. Σύμφωνα με τον Givoni, η αποτελεσματικότητα τους δεν επηρεάζεται ακόμα και αν χρησιμοποιηθεί θαλασσινό νερό. [3] Το γεγονός αυτό καθιστά την χρήση πύργων PDEC με ψεκασμό σταγονιδίων κατάλληλο για παραθαλάσσιες μεσογειακές πόλεις. Οι πύργοι PDEC είναι πολύ αποτελεσματικά συστήματα δροσισμού, που είχαν αξιοσημείωτη απόδοση δροσισμού στους υπαίθριους χώρους της Expo 92. [12] Οι πύργοι αυτοί μπορούν να ενσωματωθούν σε υφιστάμενους υπαίθριους χώρους χωρίς ιδιαίτερα προβλήματα. Δεν ισχύει το ίδιο, για την ενσωμάτωση τους σε υφιστάμενα κτίρια. Στα κτίρια απαιτείται ο σχεδιασμός των στοιχείων αυτών από την αρχή. Το μειονέκτημα της χρήσης ψυκτικών πύργων ενσωματωμένων σε κτίρια, για τον δροσισμό του αέρα που εισέρχεται σε αυτά, είναι κυρίως το ότι ο ψυχρός αέρας της εξόδου του πύργου έχει υψηλή σχετική υγρασία. Για το λόγο αυτό, είναι προτιμότερη η χρήση των ψυκτικών πύργων, όπως και των υπόλοιπων συστημάτων άμεσου δροσισμού με εξάτμιση, σε υπαίθριους χώρους, όπου η αύξηση της σχετικής υγρασίας δεν επιφέρει σημαντικά προβλήματα. Οι ψυκτικοί πύργοι καθοδικού ρεύματος με επιφάνειες κυτταρίνης και με μικροψεκαστήρες έχουν αυξημένο κόστος κατασκευής λόγω ειδικού σχεδιασμού και σχετικά μεγάλο κόστος και ενεργειακή 5

6 απαίτηση λειτουργίας. Οι ψυκτικοί πύργοι με επιφάνειες κυτταρίνης έχουν αυξημένη ανάγκη συντήρησης σε σχέση με τους πύργους ψεκασμού σταγονιδίων. Η αυξημένη πολυπλοκότητα του σχεδιασμού των συστημάτων ψυκτικών πύργων και το κόστος τους, κάνουν προβληματική την εφαρμογή τους σε μεγάλη κλίμακα στους υπαίθριους χώρους. Το μεγάλο ύψος των πύργων, στοιχείο απαραίτητο για τη σωστή τους λειτουργία, είναι επίσης, ένα προβληματικό σημείο. Η προτιμότερη ίσως, εφαρμογή των ψυκτικών πύργων είναι η προσωρινή τους εγκατάσταση και λειτουργία σε χώρους όπου πραγματοποιούνται κάποιες εκδηλώσεις και όχι η μόνιμη εφαρμογή τους σε αστικούς υπαίθριους χώρους. Κατά αυτόν τον τρόπο, θα μπορούσαν να λειτουργήσουν ως χωρόσημα, αλλά και ως μέσο ενημέρωσης και ευαισθητοποίησης των πολιτών πάνω σε θέματα εξοικονόμησης ενέργειας και προστασίας του περιβάλλοντος. 3.6 Συστημάτων Δροσισμού στα Κτίρια Το νερό μπορεί να χρησιμοποιηθεί στα κτίρια ως στοιχείο δροσισμού και ρυθμιστής του μικροκλίματος. Τα συστήματα που χρησιμοποιούν νερό και είναι προσαρμοσμένα στο κέλυφος των κτιρίων μπορούν να μειώσουν τις επιφανειακές θερμοκρασίες των δομικών στοιχείων, όπως είναι τα δώματα ή/και οι τοίχοι, και κατά συνέπεια να συμβάλουν στο δροσισμό των εσωτερικών χώρων των κτιρίων. Κάποιες από αυτές τις εφαρμογές, είναι: οι δεξαμενές οροφής, οι νερότοιχοι, ο ψεκασμός στέγασης, οι τοίχοι μάζας νερού και το σύστημα Skytherm. [7] 4. Συμπεράσματα Κατά το σχεδιασμό και την χωροθέτηση στοιχείων νερού, πρέπει να λαμβάνονται υπόψη τα παρακάτω κριτήρια: Κλιματικά κριτήρια (θερμοκρασία, σχετική υγρασία) Αισθητικά κριτήρια (μορφολογία, κλίμακα) Κατασκευαστικά κριτήρια (υλικά, κατασκευαστικές λεπτομέρειες) Βιοκλιματικά κριτήρια (συνδυασμός με διατάξεις σκιασμού και στοιχεία βλάστησης) Λειτουργικά κριτήρια (διαθεσιμότητα νερού, ανακύκλωση νερού) Ως στοιχείο σχεδιασμού, το νερό αποτελεί ένα φυσικό όριο, που μπορεί να χρησιμοποιηθεί αποτελεσματικά για τη διαμόρφωση των υπαίθριων χώρων. Κατά συνέπεια, τα στοιχεία νερού μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να καθορίσουν πορείες, να απομονώσουν συγκεκριμένες περιοχές, κ.λπ. Μια αισθητική ποιότητα του νερού είναι η ιδιότητα του να αντανακλά το περιβάλλον του. Έτσι, οι επιφάνειες νερού μπορούν να χωροθετηθούν πολύ κοντά σε κτίρια για να επαυξήσουν την εικόνα τους. Γενικά, τα στοιχεία νερού πρέπει να οργανώνονται και να σχεδιάζονται με βάση τις αρχές του βιοκλιματικού σχεδιασμού έτσι ώστε να συμβάλουν στη βελτίωση του μικροκλίματος. Σε έναν αστικό υπαίθριο χώρο, ο συνδυασμός περισσότερων από ένα συστημάτων δροσισμού με εξάτμιση μπορεί να δημιουργήσει διαφορετικά αισθητικά αποτελέσματα και να βελτιώσει την ψυκτική τους απόδοση. Για παράδειγμα, ο σχεδιασμός ψυχρών ζωνών με συστήματα παραγωγής τεχνητής ομίχλης μπορεί να συνδυαστεί με περιοχές πρασίνου, πίδακες και υδατοπερατά δάπεδα. Τέλος, πρέπει να τονιστεί ότι τα στοιχεία νερού έχουν υψηλή αισθητική αξία και μπορούν να βελτιώσουν την ποιότητα των υπαίθριων χώρων της πόλης. Αυτά τα στοιχεία εμπλουτίζουν το αστικό περιβάλλον με τον ήρεμο ήχο του νερού, τις αντανακλάσεις και τη διαφάνεια του. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ [1] H. FATHY, Natural Energy and Vernacular Architecture. Principles and Examples -with Reference to Hot Arid Climates, The University of Chicago Press, Chicago, 1986 [2] M. SANTAMOURIS & D. ASIMAKOPOULOS, (edited by), Passive Cooling of Buildings, James & James Science Publishers Ltd, London, 1996 [3] B. GIVONI, Climate Considerations in Building and Urban Design, Van Nostrand Reinhold, New York,1998. [4] Α. ΟΙΚΟΝΟΜΟΥ, Χρήση συστημάτων δροσισμού με εξάτμιση και με ακτινοβολία για τη βελτίωση 6

7 του μικροκλίματος σε υπαίθριους χώρους και σε κτίρια. Μεταπτυχιακή Διπλωματική Εργασία, Ε.Μ.Π., Σχολή Αρχιτεκτόνων, Δ.Π.Μ.Σ. Αρχιτεκτονική Σχεδιασμός του Χώρου, Κατεύθυνση Α' Σχεδιασμός- Χώρος-Πολιτισμός, Αθήνα, Φεβρουάριος 2002 [5] A. GUGLIELMETTI, et al., (translated in French by). Expo '92. Seville Architecture et Design, Sociedad Estatal para la Exposicion Universal Sevilla 92, Seville (Gallimard/Electa, Italy, 1992) [6] S. ALVAREZ, et al., (edited by), Architecture and Urban Space. Proceedings of the Ninth International PLEA Conference, Seville, Spain, September 24-27, 1991, Kluwer Academic Publishers, Dordrecht / Boston / London, 1991 [7] B. GIVONI, Passive and Low Energy Cooling of Buildings, Van Nostrand Reinhold, New York, 1994 [8] J. GUERRA, et al., "Thermal Performance of Water Ponds: Modelling and Cooling Applications", in PLEA '91. Architecture and Urban Space. Proceedings of the Ninth International PLEA Conference, Seville, Spain, September 24-27, 1991, S. Alvarez et al., (edited by), Kluwer Academic Publishers, Dordrecht / Boston / London, 1991, p [9] E.A. RODRIGUEZ, et al., "Direct Air Cooling from Water Drop Evaporation", in PLEA '91. Architecture and Urban Space. Proceedings of the Ninth International PLEA Conference, Seville, Spain, September 24-27, 1991, S. Alvarez et al., (edited by), Kluwer Academic Publishers, Dordrecht / Boston / London, 1991, p [10] G. PAPAGIANNOPOULOS & B. FORD, "Evaporative cooling using porous ceramic bricks, experimental results from Greece", in W. BUSTAMANTE & E. COLLADOS, (edited by), PLEA Rethinking development: Are we producing a people orientated habitat? 20 th International Conference on Passive and Low Energy Architecture, Santiago - CHILE, 9-12 November 2003., Escuela de Construccion Civil. Pontificia Universidad Catolica de Chile / PLEA International, Chile, 2003, C-23. [CD-ROM] [11] [12] J. LOPEZ DE ASIAIN, et al, "Performance of Bioclimatic Architecture. Users Response to the Open Spaces of EXPO '92", in N. Foster Norman and Partners & H. Scheer, (edited by), Solar Energy in Architecture and Urban Planning. Third European Conference on Architecture. Commission of the European Communities. Proceedings of an International Conference. Florence, Italy, May 1993, H.S. Stephens & Associates, United Kingdom, 1993, p