Σχολή Θετικών Επιστημών και Τεχνολογίας - Περιβαλλοντικός Σχεδιασμός Πόλεων και Κτιρίων. Διπλωματική Εργασία

Σχολή Θετικών Επιστημών και Τεχνολογίας - Περιβαλλοντικός Σχεδιασμός Πόλεων και Κτιρίων Διπλωματική Εργασία «Βιοκλιματικός σχεδιασμός και Ανάλυση Κύκλου Ζωής σε οικοδομή ανεγερθείσα με την μέθοδο των λεπτότοιχων διατομών» Φυδάνης Κυριάκος (Α.Μ.: 91505) Επιβλέπων καθηγητής: Μπαξεβάνου Αικατερίνη ΠΑΤΡΑ ΣΕΠΤΕΜΒΡΙΟΣ 2018

Η παρούσα εργασία αποτελεί πνευματική ιδιοκτησία του φοιτητή («συγγραφέας/δημιουργός») που την εκπόνησε. Στο πλαίσιο της πολιτικής ανοικτής πρόσβασης ο συγγραφέας/δημιουργός εκχωρεί στο ΕΑΠ, μη αποκλειστική άδεια χρήσης του δικαιώματος αναπαραγωγής, προσαρμογής, δημόσιου δανεισμού, παρουσίασης στο κοινό και ψηφιακής διάχυσής τους διεθνώς, σε ηλεκτρονική μορφή και σε οποιοδήποτε μέσο, για διδακτικούς και ερευνητικούς σκοπούς, άνευ ανταλλάγματος και για όλο το χρόνο διάρκειας των δικαιωμάτων πνευματικής ιδιοκτησίας. Η ανοικτή πρόσβαση στο πλήρες κείμενο για μελέτη και ανάγνωση δεν σημαίνει καθ οιονδήποτε τρόπο παραχώρηση δικαιωμάτων διανοητικής ιδιοκτησίας του συγγραφέα/δημιουργού ούτε επιτρέπει την αναπαραγωγή, αναδημοσίευση, αντιγραφή, αποθήκευση, πώληση, εμπορική χρήση, μετάδοση, διανομή, έκδοση, εκτέλεση, «μεταφόρτωση» (downloading), «ανάρτηση» (uploading), μετάφραση, τροποποίηση με οποιονδήποτε τρόπο, τμηματικά ή περιληπτικά της εργασίας, χωρίς τη ρητή προηγούμενη έγγραφη συναίνεση του συγγραφέα/δημιουργού. Ο συγγραφέας/δημιουργός διατηρεί το σύνολο των ηθικών και περιουσιακών του δικαιωμάτων. 2

Αφιερώσεις Ευχαριστίες Η παρούσα εργασία αφιερώνεται στην οικογένεια μου για την στήριξή της αλλά και την υπομονή της στην διάρκεια των σπουδών μου 3

ΠΕΡΙΛΗΨΗ Η παρούσα εργασία περιγράφει τις αρχές του βιοκλιματικού σχεδιασμού και τις εφαρμογές του. Ο κτιριακός τομέας είναι υπεύθυνος για την παραγωγή των περισσότερων ατμοσφαιρικών ρύπων σε σχέση μα άλλες ανθρώπινες δραστηριότητες π.χ. μεταφορές. Λόγω της συνεχόμενης περιβαλλοντικής επιβάρυνσης αλλά και της δεδομένης οικονομικής συγκυρίας κρίνεται αναγκαία η υιοθέτηση αλλά και η εφαρμογή των αρχών του βιοκλιματικού σχεδιασμού τόσο στην κατασκευή νέων κτιρίων αλλά και στις διάφορες επεμβάσεις στα υπάρχοντα. Η γενικότερη στόχευση της βιοκλιματικής αρχιτεκτονικής είναι η βιώσιμη ενσωμάτωση του κτιρίου στο περιβάλλον, λαμβάνοντας υπόψη τις κλιματικές συνθήκες και αξιοποιώντας τον ηλιασμό. Το τελικό αποτέλεσμα πρέπει να είναι η εξασφάλιση συνθηκών θερμικής και οπτικής άνεσης και ποιότητας εσωτερικού αέρα εντός του κτιρίου αλλά και πέριξ αυτού με την μικρότερη δυνατή κατανάλωση ενέργειας άρα και εξοικονόμηση χρημάτων. Η εργασία εστιάζει στην Ανάλυση Κύκλου Ζωής (LCA) που είναι μία γενική μέθοδος, η οποία ποσοτικοποιεί της περιβαλλοντικές επιπτώσεις, οι οποίες σχετίζονται με συγκεκριμένες υπηρεσίες ή προϊόντα, ακολουθώντας μια πορεία από την γέννηση έως το τέλος της ζωής (cradle to grave). Μέσω της LCA επιχειρείται υπολογισμός και σύγκριση του ενεργειακού αποτυπώματος οικοδομής που έχει κατασκευαστεί με την μέθοδο των λεπτότοιχων διατομών εάν εναλλακτικά κατασκευαζόταν συμβατικά. 4

ABSTRACT In this thesis, the main principles of bioclimatic design are described and explained. The building sector is responsible for the most atmospheric pollution in comparison to other sectors of human activities. The application of the principles of bioclimatic design is necessary because of the continuing environmental pollution and the current economic circumstances. The overall aim of bioclimatic architecture is the sustainable integration of the building into the environment, taking into account climatic and local conditions. The final result must be to provide thermal and visual comfort and indoor air quality within and around the building with the least possible energy consumption and thus saving money. The thesis focuses on Life Cycle Analysis (LCA), which is a general method that quantifies the environmental impacts associated with specific services or products, following a course from cradle to grave. Through the LCA, it is attempted to compute and compare the energy footprint of a building constructed using the Steel-Frame construction method if alternatively it was conventionally constructed. 5

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΠΕΡΙΛΗΨΗ 4 ABSRACT 5 ΠΡΟΛΟΓΟΣ 10 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 - ΒΙΟΚΛΙΜΑΤΙΚΟΣ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ 1.1 Γενικά 11 1.2 Περιβαλλοντικοί παράμετροι 12 1.2.1 Ήλιος, ηλιακή ακτινοβολία και γεωμετρία 12 1.2.2 Κλιματικές ζώνες στον Ελλαδικό χώρο. 17 1.2.3 Αστικό μικροκλίμα και αστική θερμική νησίδα 13 1.3 Περί βιοκλιματικής αρχιτεκτονικής 18 1.3.1 Ορισμός και αρχές βιοκλιματικής αρχιτεκτονικής 19 1.3.2 Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα βιοκλιματικής 21 αρχιτεκτονικής 1.3.3 Το κέλυφος και ο ρόλος του στην ενεργειακή 23 συμπεριφορά του κτιρίου 1.3.4 Θερμική μάζα 26 1.3.5 Χωροθέτηση κτιρίου,προσανατολισμός και 29 μορφολογία του 1.3.6 Υφή και χρωματισμός εξωτερικών επιφανειών 32 κελύφους 1.3.7 Μορφή, διάταξη εσωτερικών χώρων και 32 κατανομή θερμότητας 1.4 Ποιότητα εσωτερικού περιβάλλοντος και άνεση 33 1.4.1 Θερμική άνεση 34 1.4.2 Οπτική άνεση 38 1.4.3 Ακουστική άνεση 39 1.4.4 Το σύνδρομο του «άρρωστου κτιρίου» και η 39 ποιότητα εσωτερικού αέρα 6

1.5 Παθητικά ηλιακά συστήματα 40 1.5.1 Συστήματα άμεσου ηλιακού οφέλους 42 1.5.2 Συστήματα έμμεσου ηλιακού οφέλους 45 1.5.2.1 Tοίχος μάζας 46 1.5.2.2 Τοίχος Trombe 47 1.5.2.3 Τοίχος νερού 51 1.5.2.4 Οροφή νερού (Roof pond) 53 1.5.3 Συστήματα απομονωμένου ηλιακού οφέλους 54 1.5.3.1 Θερμοκήπια και ηλιακοί χώροι 54 1.5.3.2 Ηλιακό Αίθριο 56 1.5.3.3 Θερμοσιφωνιακό πανέλο 57 1.5.3.4 Απαιτήσεις Κ.Εν.Α.Κ. για τα Παθητικά 59 Ηλιακά Συστήματα Θέρμανσης 1.6.1 Ενεργητικά ηλιακά συστήματα 61 1.6.2 Σύγκριση παθητικών και ενεργητικών 64 ηλιακών συστημάτων 1.7 Συστήματα φυσικού φωτισμού 64 1.8 Συστήματα ηλιοπροστασίας σκιασμού 70 1.9 Συστήματα φυσικού αερισμού 73 1.10 Συστήματα δροσισμού 75 1.11 Υαλοπίνακες (είδη και χαρακτηριστικά τους) 77 1.12 Ανανεώσιμες πηγές ενέργειας σε κτίρια οικιστικού χαρακτήρα 80 1.12.1 Φωτοβολταϊκά και ηλιοθερμία 80 1.12.2 Ανεμογεννήτριες 83 1.12.3 Γεωθερμία 86 1.12.4 Βιομάζα 89 7

1.13 Θερμομόνωση 90 1.13.1 Ιδιότητες των θερμομονωτικών υλικών 91 1.13.2 Κατηγορίες θερμομονωτικών υλικών 94 1.13.3 Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα διαφόρων ειδών 95 θερμομόνωσης 1.13.4 Συνήθη θερμομονωτικά υλικά 99 1.13.5 Οικολογικά θερμομονωτικά υλικά 101 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 - ΑΝΑΛΥΣΗ ΚΟΣΤΟΥΣ ΣΤΟΝ ΚΥΚΛΟ ΖΩΗΣ ΤΩΝ ΚΤΙΡΙΩΝ 2.1 Γενικά 102 2.2 Ανάλυση κύκλου ζωής κτιρίου (L.C.A) 105 2.2.1 Στάδια εφαρμογής της Ανάλυσης Κύκλου Ζωής 108 2.2.2 Δυσκολίες εφαρµογής της μεθόδου της Ανάλυσης 110 Κύκλου Ζωής 2.2.3 Βήµατα αξιολόγησης του κύκλου ζωής των κτιρίων 111 2.3 Ανάλυση κόστους κύκλου ζωής κτιρίου (L.C.C.A) 113 2.3.1 Μειονεκτήματα της μεθόδου Ανάλυσης Κόστους 116 Κύκλου Ζωής 2.3.2 Πλεονεκτήματα της μεθόδου Ανάλυσης 116 Κόστους Κύκλου Ζωής ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑΤΑ ΕΦΑΡΜΟΓΗΣ ΒΙΟΚΛΙΜΑΤΙΚΗΣ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗΣ 3.1 Το ηλιακό χωριό στην Πεύκη 118 3.2 Βιοκλιματικός σχεδιασμός δύο κατοικιών στην Καλαμάτα 122 3.3 Βιοκλιματικός σχεδιασμός κελύφους σε πανεπιστήμιο 127 στη Σκωτία 8

3.4 Νηπιαγωγείο με βιοκλιματικά στοιχεία στην Αθήνα 133 3.5 Βιοκλιματικό κτίριο περιβαλλοντικής ενημέρωσης & 136 εκπαίδευσης στην Κύπρο 3.6 Βιοκλιματική, "έξυπνη" κατοικία στο Ηράκλειο 142 3.7 Βιοκλιματική κατοικία στην Αιγιαλεία 145 3.8 Προσθήκη διώροφου κτιριακού όγκου σε υπάρχουσα 150 κατοικία στην περιοχή του Παπάγου ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 - ΕΦΑΡΜΟΓΗ ΑΡΧΩΝ ΒΙΟΚΛΙΜΑΤΙΚΗΣ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗΣ ΚΑΤΑ ΤΗΝ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΠΡΟΣΘΗΚΗΣ Β, Γ ΟΡΟΦΟΥ ΣΕ ΥΠΑΡΧΟΥΣΑ ΔΙΩΡΟΦΗ ΚΑΤΟΙΚΙΑ 4.1 Περιγραφή του Έργου 156 4.2 Περιγραφή της μεθόδου των λεπτότοιχων διατομών 162 4.2.1 Γενικά 162 4.2.2 Περιγραφή στατικού φορέα μεθόδου 164 λεπτότοιχων διατομών 4.2.3 Διαμόρφωση εξωτερικής τοιχοποιίας 166 και οροφής. 4.2.4 Διαμόρφωση εσωτερικής τοιχοποιίας. 169 4.2.5 Πλεονεκτήματα της μεθόδου 169 4.3 Ανάλυση Κύκλου Ζωής (L.C.A) υπό μελέτη 171 κατασκευής Εκτίμηση Ανθρακικού Αποτυπώματος 4.4 Συμπεράσματα 177 9

ΠΡΟΛΟΓΟΣ Με τον όρο βιοκλιματική αρχιτεκτονική ορίζουμε τον σχεδιασμό κτιρίων και χώρων (εσωτερικών και εξωτερικών υπαίθριων) λαμβάνοντας υπόψιν τις τοπικές κλιματολογικές συνθήκες, στοχεύοντας στην εξασφάλιση συνθηκών θερμικής και οπτικής άνεσης, αξιοποιώντας την ηλιακή ενέργεια και άλλες περιβαλλοντικές πηγές.βασικά στοιχειά του βιοκλιματικού σχεδιασμού πέραν του σωστού σχεδιασμού του κελύφους αλλά και της διάθρωσης των εσωτερικών χώρων είναι και τα λεγόμενα παθητικά συστήματα που ενσωματώνονται στα κτίρια με στόχο την αξιοποίηση των περιβαλλοντικών πηγών για θέρμανση, ψύξη και φωτισμό των κτιρίων. Εφαρμογές του βιοκλιματικού σχεδιασμού συναντώνται σχεδόν από τις αρχές της απόπειρας του ανθρώπου να κατασκευάσει διάφορα καταλύματα προκειμένου εκτός των άλλων να προστατευθεί από τις περιβαλλοντικές συνθήκες.από την εποχή της Αρχαίας Ελλάδας, οι άνθρωποι έδειχναν ενδιαφέρον για την τήρηση βιοκλιματικών αρχών κατά τον σχεδιασμό των κατοικιών. Ενδεικτικό είναι το απόσπασμα του Ξενοφώντα: «Τώρα στα σπίτια με μεσημβρινή όψη οι ακτίνες του Ηλίου φθάνουν μέσα στις στοές τον χειμώνα, αλλά το καλοκαίρι ο ήλιος βρίσκεται ακριβώς πάνω από τα κεφάλια μας και πάνω από την στέγη και έτσι στις στοές υπάρχει σκιά. Εάν αυτή είναι η καλύτερη διάταξη, θα πρέπει να κατασκευάσουμε την μεσημβρινή πλευρά πιο υψηλή για να έχουμε ήλιο τον χειμώνα και την βορινή όψη χαμηλότερη για να αποφύγουμε τους κρύους ανέμους». Άλλα παραδείγματα και σε μετέπειτα εποχές είναι ο υπόσκαφος οικισμός της Σαντορίνης, ο τρόπος δόμησης των κατοικιών στα Ζαγοροχώρια αλλά και διεθνή παραδείγματα όπως τα iglooτων εσκιμώων. Γενικότερα ο άνθρωπος ενσωμάτωσε στοιχεία βιοκλιματικής αρχιτεκτονικής στην κατά τόπους παραδοσιακή αρχιτεκτονική προσπαθώντας να εξασφαλίσει εντός των οικιών συνθήκες θερμικής και οπτικής άνεσης. Παρουσιάζει ιδιαίτερο ενδιαφέρον η διαχρονική προσπάθεια του ανθρώπου σε όλα τα μήκη και τα πλάτη της γης να κατασκευάσει κατοικίες επί τω πλείστων, τιθασεύοντας αλλά και αξιοποιώντας τις περιβαλλοντικές συνθήκες,χρησιμοποιώντας τους διαθέσιμους πόρους και υλικά. 10

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1- ΒΙΟΚΛΙΜΑΤΙΚΟΣ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ 1.1 Γενικά Ο όρος βιοκλιματικός σχεδιασμός χρησιμοποιήθηκε αρχικά από τους αδελφούς Olgyay την δεκαετία του 60 στα πλαίσια των ερευνών τους για τον τρόπο προσαρμογής ενός κτιρίου στις κλιματικές συνθήκες. Σύμφωνα με το ορισμό Βιοκλιματικό κτίριο είναι αυτό που ανταποκρίνεται στις κλιματικές συνθήκες του περιβάλλοντός του, και με κατάλληλες τροποποιήσεις στοχεύει στην δημιουργία συνθηκών θερμικής και οπτικής άνεσης και αερισμού, με την μικρότερη δυνατή ενεργειακή κατανάλωση. [1] Είναι προφανές ότι κύριο ρόλο προς την αξιοποίηση των περιβαλλοντικών συνθηκών διαδραματίζει το κέλυφος του κτιρίου δεδομένου ότι παρεμβάλλεται μεταξύ του εξωτερικού χώρου και του εσωτερικού χώρου του κτιρίου. Οι απαιτήσεις του βιοκλιματικού σχεδιασμού ποικίλουν ανάλογα με τον τύπο χρήση του κτηρίου, το κλίμα της περιοχής και από τις επί μέρους τεχνολογίες που χρησιμοποιούνται. Ειδικότερα στην χώρα μας οι απαιτήσεις είναι ιδιαίτερα αυξημένες καθώς ο βιοκλιματικός σχεδιασμός ενός κτιρίου καλείται να ανταποκριθεί ταυτόχρονα σε θερμά καλοκαίρια και σε ψυχρούς χειμώνες. Η εφαρμογή όμως των βασικών αρχών του βιοκλιματικού σχεδιασμού τόσο κατά τον σχεδιασμό νέων κτιρίων όσο και κατά την μετατροπή ή ανακαίνιση υφιστάμενων κρίνεται απαραίτητη καθώς παρά τις μάλλον ήπιες κλιματολογικές συνθήκες στην χώρα μας το υφιστάμενο κτιριακό δυναμικό είναι ιδιαίτερα ενεργοβόρο. Ιδιαίτερα στα αστικά κέντρα όπου και η μεγαλύτερη συγκέντρωση του πληθυσμού κατάσταση επιβαρύνεται λόγω βασικών ελλείψεων σε υπαίθριους χώρους και χώρους πρασίνου με συνέπεια πολλές φορές να παρατηρείται το φαινόμενο της αστικής νησίδας. 11

1.2. Περιβαλλοντικοί παράμετροι 1.2.1 Ήλιος, ηλιακή ακτινοβολία και γεωμετρία Όπως είναι γνωστό ο ήλιος αποτελεί πηγή ζωής και κινητήριος δύναμη για τον πλανήτη μας. Λόγω της ηλιακής ακτινοβολίας επιτυγχάνεται η φωτοσύνθεση και επιτρέπεται κατ επέκταση η διατήρηση της ζωής στον πλανήτη. Επίσης μέσω του ήλιου έχουμε τον κύκλο του νερού, του άνθρακα. Η ηλιακή ακτινοβολία καθορίζει και το κλίμα μιας περιοχής. Χωρίς τον ήλιο οι συνθήκες στον πλανήτη μας θα ήταν ακραίες και σχεδόν καμία μορφή ζωής δεν θα ήταν εφικτό να υπάρχει. Η Γη κινείται γύρω από τον Ήλιο σε ελλειπτική τροχιά σε απόσταση 152 εκατομμύρια χιλιόμετρα στο αφήλιο και 147 εκατομμύρια χιλιόμετρα στο περιήλιο. Η κίνηση της Γης γύρω από τον ήλιο γίνεται με μια σταθερή κλίση 23,5⁰ του άξονά της ως προς την ιδεατή κάθετο στο επίπεδο περιφοράς, γεγονός που δημιουργεί τις εποχικές κλιματικές διαφορές (σχήμα 1) Σχήμα 1 Η κίνηση της Γης γύρω από τον Ήλιο (Πηγή : esxoleio.weebly.com) 12

Το ποσό της προσπίπτουσας στην Γη ηλιακής ακτινοβολίας δεν είναι σταθερό σε όλη την επιφάνειά της. Παρουσιάζει διακυμάνσεις για τους ακόλουθους τρεις λόγους [1] Η ένταση της ηλιακής ακτινοβολίας που προσπίπτει στην επιφάνεια της Γης περιορίζεται από την ατμόσφαιρα. Η μείωση είναι ανάλογη με το μήκος της διαδρομής την οποία πρέπει να καλύψει η ηλιακή ακτινοβολία μέχρι το έδαφος. Επομένως όσο πιο μεγάλη η γωνία πρόσπτωσης τόσο μεγαλύτερη η απόσταση που πρέπει να καλυφθεί μέσα στην ατμόσφαιρα, άρα και τόσο μεγαλύτερη η μείωση της έντασης της ακτινοβολίας. Η ένταση της κάθετης σε οριζόντιο επίπεδο ηλιακής ακτινοβολίας έξω από την ατμόσφαιρα της γης ακολουθεί τον νόμο του συνημίτονου λόγω της ελλειπτικής τροχιάς της γης γύρω από τον ήλιο. Η συνολική ημερήσια ποσότητα ηλιακής ενέργειας που προσπίπτει στην επιφάνεια της γης εξαρτάται από την διάρκεια ηλιασμού. Καταρχήν δηλαδή από την διάρκεια της ημέρας και κατά δεύτερο λόγο από την ενδεχόμενη νεφοκάλυψη ή την ατμοσφαιρική ρύπανση. Η χώρα μας, λόγω της γεωγραφικής της θέσης δέχεται ιδιαίτερα μεγάλα ποσά ηλιακής ακτινοβολίας χωρίς να επιτυγχάνει ικανοποιητικό ποσοστό αξιοποίησής της. Κάτι που είναι ιδιαίτερα αρνητικό καθώς η ηλιακή ενέργεια είναι μάλλον σταθερή και προβλέψιμη κατά την διάρκεια του έτους, έχοντας μικρές διαφοροποιήσεις Απαραίτητη γνώση για τον σχεδιασμό των κτιρίων και την χρησιμοποίηση ή την αποφυγή της ηλιακής ακτινοβολίας είναι η γνώση της τροχιάς του Ήλιου. Μέσω σχετικών διαγραμμάτων ή και μέσω αναλυτικών σχέσεων είμαστε σε θέση να γνωρίζουμε τις γωνίες του ύψους και του αζιμουθίου του Ήλιου κατά τόπους και κατά την διάρκεια της ημέρας για διαφορετικές μέρες του έτους. Γνωρίζοντας λοιπόν την «ηλιακή γεωμετρία» και κατ επέκταση την «φαινόμενη τροχιά του Ήλιου» ελέγχουμε τον σχεδιασμό μας. «Φαινόμενη τροχιά του Ήλιου» ονομάζεται το σύνολο των διαδοχικών θέσεων του ήλιου κατά την διάρκεια μιας μέρας. Όπως προαναφέρθηκε οι παράμετροι που την ορίζουν είναι : 13

Το ύψος ατου ήλιου (0-90⁰), η γωνιακή δηλαδή απόσταση της θέσης του ήλιου από τον ορίζοντα σε δεδομένη χρονική στιγμή πάνω στο κατακόρυφο επίπεδο που διέρχεται από την θέση του παρατηρητή. Toαζιμούθιο γs (0-360⁰) είναι η γωνιακή απόσταση που έχει διαγράψει ο ήλιος σε δεδομένη επίσης χρονική στιγμή σε οριζόντιο επίπεδο. Η μέτρησή του ξεκινά από τον Νότο με κατεύθυνση προς Ανατολή. Εικόνα 1. Γωνία ύψους (α) και αζιμουθίου του ήλιου (γ s ) (Πηγή : sites.google.com/site/wildwaterwall ) Ως γνωστόν η μέγιστη διαδρομή της φαινόμενης τροχιάς συμβαίνει στις 21 Ιουνίου (θερινό ηλιοστάσιο) ενώ η μικρότερη στις 21 Δεκεμβρίου (χειμερινό ηλιοστάσιο. Η φαινόμενης τροχιά αποτυπώνεται στους ηλιακούς χάρτες. Με τα διαγράμματα αυτά προσδιορίζεται η θέση -ύψος και αζιμούθιο- του ήλιου για κάθε μήνα -συνήθως την 21η του μήνα- για όλες τις ώρες της ημέρας. Έχουν δημιουργηθεί ηλιακοί χάρτες για όλα τα γεωγραφικά πλάτη. Για την Ελλάδα, υπάρχουν διαθέσιμοι ηλιακοί χάρτες στο Παράρτημα Γ της ΤΟΤΕΕ 20701-3/2010 «Κλιματικά εδομένα 14

Ελληνικών Περιοχών», για γεωγραφικά πλάτη από 35ο Β έως 40ο Β, με βήμα 1ο. Ηλιακοί χάρτες απεικονίζονται στα ακόλουθα σχήματα, για βόρεια γεωγραφικά πλάτη 36⁰ και 40⁰ αντίστοιχα. Εικόνα 2. Ηλιακός χάρτης (36⁰ Β.Γ.Π.) (Πηγή : sites.google.com/site/wildwaterwall ) Εικόνα 3. Ηλιακός χάρτης (40⁰ Β.Γ.Π.) (Πηγή : sites.google.com/site/wildwaterwall ) 15

1.2.2 Κλιματικές ζώνες στον Ελλαδικό χώρο [3] Σύμφωμα με τον Κ.Εν.Α.Κ. ο ελλαδικός χώρος διαχωρίζεται σε τέσσερεις κλιματικές ζώνες σύμφωνα με τις βαθμοημέρες θέρμανσης. Στους ακόλουθους πίνακες αναφέρονται οι νομοί της Ελλάδος που εντάσσονται στις τέσσερεις κλιματικές ζώνες (από την θερμότερη στη ψυχρότερη) καθώς και η σχηματική τους απεικόνιση. Εικόνα 4. Κλιματικές ζώνες (Πηγή : sites.google.com/site/wildwaterwall) Εικόνα 5. Κλιματικές ζώνες στον Ελλαδικό χώρο (Πηγή : sites.google.com/site/wildwaterwall ) 16

1.2.3 Αστικό μικροκλίμα και αστική θερμική νησίδα O όρος «αστικό μικροκλίμα» αναφέρεται στις τοπικές κλιματολογικές συνθήκες που επικρατούν στον αστικό χώρο πέραν των κτιρίων αλλά του συνολικού δομημένου περιβάλλοντος (πλατεία, πάρκο, γειτονιά κ.α.), οι οποίες μπορούν να παρουσιάζουν σημαντικές διαφοροποιήσεις σε σχέση με τις επικρατούσες κλιματολογικές συνθήκες στην ευρύτερη περιαστική περιοχή. Η αστική μορφολογία επηρεάζει τις μικροκλιματικές αυτές συνθήκες, αφού καθορίζει σε μεγάλο βαθμό τον σκιασμό και τη ροή των ανέμων αλλά και την απλή κυκλοφορία του ατμοσφαιρικού αέρα ανάμεσα στα κτήρια (αερισμός). Στον αστικό χώρο, λόγω της αστικής μορφολογίας,εμφανίζονται διάφορα τοπικά μικροκλιματικά φαινόμενα, όπως για παράδειγμα η αστική θερμική νησίδα (Urban Heat Island) και η αστική οδική χαράδρα (Urban Street Canyon). Ως «αστική θερμική νησίδα» ορίζεται η ύπαρξη υψηλότερων θερμοκρασιών στις πυκνοδομημένες αστικές περιοχές σε σχέση με τον υπόλοιπο αστικό χώρο και τα περίχωρά του. Η ένταση του φαινομένου εξαρτάται από το μέγεθος της πόλης,την μορφή και τα υλικά των κτιρίων (γεωμετρία, ικανότητα εκπομπής, θερμοχωρητικότητα, πορώδες και χρώμα κτιρίων, ενδεχόμενες φυτεύσεις) όσο και από τις τοπικές, συγκεντρωμένες ανθρώπινες δραστηριότητεςστον αστικό χώρο οι οποίες ανάλογα το είδος τους,την χρονική τους διάρκεια και την έντασή τους, που προκαλούν έκλυση θερμότητας, άρα αύξηση της θερμοκρασίας τοπικά και μόλυνση. [1] Πλησιάζονταςστο κέντρο της πόλης η θερμοκρασία είναι αυξημένη ενώ στα σημεία που βρίσκεται κάποιο πάρκο είτε στις περιαστικές περιοχές η θερμοκρασία μειώνεται σημαντικά. 17

Εικόνα 6. Ένταση αστικής νησίδας ανά πυκνότητα δόμησης (Πηγή : http://www.zeroenergybuildings.org).με τον όρο «αστική ή οδική χαράδρα» περιγράφεται μια οδός με τέτοια γεωμετρικά χαρακτηριστικά, ώστε κυρίως λόγω της μορφής και του μεγέθους των κτιρίων να περιορίζεται σημαντικά η δυνατότητα διάχυσης και τελικά απομάκρυνσης των ρύπων με άμεση συνέπεια τη δημιουργία σημείου αιχμής συγκεντρώσεων ρύπων και περιβαλλοντική επιβάρυνση. 1.3 Περί βιοκλιματικής αρχιτεκτονικής Είναι ευρύτερα γνωστό ότι ο κτιριακός τομέας είναι υπεύθυνος για την παραγωγή των περισσότερων ατμοσφαιρικών ρύπων σε σχέση μα άλλες ανθρώπινες δραστηριότητες π.χ. μεταφορές. Κατά συνέπεια ο κτιριακός τομέας είναι υπεύθυνος και για την κατανάλωση της περισσότερης πρωτογενούς ενέργειας η οποία συνήθως παράγεται από ορυκτά καύσιμα. Λόγω της συνεχόμενης περιβαλλοντικής επιβάρυνσης αλλά και της δεδομένης οικονομικής συγκυρίας κρίνεται αναγκαία η υιοθέτηση αλλά και η εφαρμογή των αρχών του βιοκλιματικού σχεδιασμού τόσο στην κατασκευή νέων κτιρίων αλλά και στις διάφορες επεμβάσεις στα υπάρχοντα. 18

Η γενικότερη στόχευση της βιοκλιματικής αρχιτεκτονικής είναι η βιώσιμη ενσωμάτωση του κτιρίου στο περιβάλλον, λαμβάνοντας υπόψη τις κλιματικές συνθήκες και αξιοποιώντας τον ηλιασμό. Το τελικό αποτέλεσμα πρέπει να είναι η εξασφάλιση συνθηκών θερμικής και οπτικής άνεσης και ποιότητας εσωτερικού αέρα εντός του κτιρίου αλλά και πέριξ αυτού με την μικρότερη δυνατή κατανάλωση ενέργειας άρα και εξοικονόμηση χρημάτων, προστατεύοντας επίσης το περιβάλλον. 1.3.1 Ορισμός και αρχές βιοκλιματικής αρχιτεκτονικής Βιοκλιματικός σχεδιασμός είναι η διαδικασία σχεδιασμού κτιρίων αλλά και ο ανασχεδιασμός των υπαρχόντων, με ταυτόχρονη αξιοποίηση των τοπικών συνθηκών, έχοντας ως βασικό στόχο να επιτευχθεί η κατά το δυνατό ορθολογική χρήση ενέργειας για την εξοικονόμησή της, έτσι ώστε όπως προαναφέρθηκε να εξασφαλίζονται συνθήκες θερμικής και οπτικής άνεσης αλλά και ποιότητας εσωτερικού αέρα. [2] Το κλίμα της περιοχής θεωρείται από τους βασικούς παράγοντες που επηρεάζουν τον σχεδιασμό. Στόχος είναι τα κτίρια να είναι σε θέση να αλληλεπιδρούν με τις κλιματικές συνθήκες του περιβάλλοντος προκειμένου να τις εκμεταλλεύονται, να τις τροποποιούν ή να προφυλάσσονται από αυτές με την μικρότερη πάντα κατανάλωση ενέργειας για να ικανοποιηθούν οι ανάγκες για θέρμανση και ψύξη. Ο παράγοντες του κλίματος που καθορίζουν τον βιοκλιματικό σχεδιασμό είναι η ηλιοφάνεια, ο άνεμος, η τοπική βλάστηση, οι διακυμάνσεις της θερμοκρασία και η σκίαση από τα γειτονικά κτίρια. Ανάλογα με το κλίμα διαφοροποιούνται και οι απαιτήσεις του βιοκλιματικού σχεδιασμού [1]. Αναλυτικότερα : Στα ψυχρά βόρεια κλίματα ή στις ορεινές περιοχές η κύρια ανάγκη είναι η προστασία από το ψύχος και η αξιοποίηση της όποιας ηλιοφάνειας για να ικανοποιηθούν οι ανάγκες για θέρμανση. 19

Στα ζεστά κλίματα, στόχος είναι η προστασία από τον ήλιο και η αξιοποίηση των ανέμων για δροσισμό. Στα ήπια κλίματα, οι απαιτήσεις του βιοκλιματικού σχεδιασμού είναι πιο σύνθετες καθώς απαιτείται η αξιοποίηση της ηλιακής ακτινοβολίας για θέρμανση τον χειμώνα και η προστασία από τον ηλιο και ο δροσισμός το καλοκαίρι. Κύρια στοιχεία του βιοκλιματικού σχεδιασμού είναι τα παθητικά συστήματα που ενσωματώνονται στα κτίρια με βασικό στόχο της αξιοποίηση της ηλιακής ενέργειας και των περιβαλλοντικών πηγών για θέρμανση, ψύξη και φωτισμό των κτιρίων. Η αξιοποίηση της ηλιακής ενέργειας μέσω του ηλιασμού και των λοιπών περιβαλλοντικών συνθηκών μέσω των παθητικών συστημάτων γίνεται εφικτή στο συνολικό πλαίσιο της θερμικής λειτουργίας του κτιρίου η οποία αποτελεί μια δυναμική κατάσταση σύμφωνα με την οποία : Εξαρτάται από τις τοπικές κλιματικές και περιβαλλοντικές συνθήκες (ηλιοφάνεια, θερμοκρασία εξωτερικού αέρα, άνεμος, σχετική υγρασία, τοπική βλάστηση και σκιασμός από γειτονικά κτίρια) αλλά και από την χρήση και την διάρκεια χρήσης του κτηρίου (κατοικία, γραφεία σχολεία κτλ) Βασίζεται στην ενεργειακή συμπεριφορά του κτιρίου και των ενσωματωμένων παθητικών του συστημάτων. Η βασική φιλοσοφία του βιοκλιματικού σχεδιασμού μέσω της εναρμόνισης του κτιρίου στο κλίμα και στο περιβάλλον και της διασφάλισης άνετων συνθηκών διαβίωσης στο κτίριο έχει τους εξής βασικούς στόχους : α. Την απεξάρτηση από τα ορυκτά καύσιμα β. Την εξοικονόμηση χρημάτων γ. την προστασία του περιβάλλοντος Οι αρχές του βιοκλιματικού σχεδιασμού με τις οποίες πρέπει να συνάδει ο σχεδιασμός του κτιρίου πρέπει να είναι οι κάτωθι : 20

1. Το κτίριο να λειτουργεί ως φυσικός ηλιακός συλλέκτης τον χειμώνα. Αυτό επιτυγχάνεται με Χωροθέτηση του κτιρίου στο οικόπεδο Προσανατολισμός Σχήμα κτιρίου Μέγεθος ανοιγμάτων σε συνάρτηση με τον προσανατολισμό Διάρθρωση εσωτερικών χώρων 2. Το κτίριο να λειτουργεί ως παγίδα θερμότητας επίσης το χειμώνα. Αυτό επιτυγχάνεται με Προστασία από τους ψυχρούς ανέμους Θερμική προστασία και θερμομόνωση 3. Το κτίριο να λειτουργεί ως αποθήκη θερμότητας Θερμική μάζα θερμοχωρητικότητα 4. Ο σχεδιασμός του κτιρίου να οδηγεί σε μείωση των ψυκτικών φορτίων Ηλιοπροστασία κτιρίου και ανοιγμάτων Χρώμα και υφή εξωτερικών ανοιγμάτων Επάρκεια θερμικής μάζας Θερμομόνωση Φυσικός αερισμός Νυχτερινή ακτινοβολία Μικροκλίμα 1.3.2 Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα βιοκλιματικής αρχιτεκτονικής Η εφαρμογή των αρχών του βιοκλιματικού σχεδιασμού κατά την κατασκευή ή την ανακαίνιση ενός κτιρίου το οποίο παρουσιάζει πολλά και σημαντικά πλεονεκτήματα. Προσφέρει στο φυσικό περιβάλλον που συνεχώς υποβαθμίζεται με την άναρχη και ενεργοβόρα δόμηση όσο και στους χρήστες του που θα ζούνε σε ένα κτίριο φυσικό, οικολογικό. Τα κυριότερα πλεονεκτήματά ενός τέτοιου κτιρίου είναι: η εξοικονόμηση ενέργειας για θέρμανση και ψύξης σε σχέση με ένα συμβατικό κτίριο, η εξοικονόμηση ενέργειας για φωτισμό πάλι σε σχέση με ένα συμβατικό κτίριο, η χρήση υλικών φιλικών προς το περιβάλλον τα οποία εχουν μικρότερο 21

ενεργειακό αποτύπωμα,οι μειωμένες εκπομπές αέριων ρύπων, η εξοικονόμηση νερού, μέσω συστημάτων συγκέντρωσης, επανάχρησης και ανακύκλησης νερού η προστασία και εξοικονόμηση φυσικών πόρων (ενέργεια, νερό), η μείωση της κατανάλωσης συμβατικών καυσίμων για τις ανάγκες του κτρίου. Επίσης μέσω του βιοκλιματικού σχεδιασμού και χρήσης τεχνικών και συστημάτων εξοικονόμησης ενέργειας και Α.Π.Ε. επιτυγχάνεται η ορθολογικότερη διαχείριση των αποβλήτων (χρήση συστημάτων συγκέντρωσης, διαλογής και ανακύκλησης απορριμμάτων) η ποιότητα του εσωτερικού αέρα, μέσω χρήσης φιλικών στο περιβάλλον, κατασκευαστικών υλικών, του καλού εξαερισμού το ευνοϊκότερο μικροκλίμα, η κατάλληλη φύτευση και υλικά και η αύξηση της υγιεινής, της ασφάλειας και της άνεσης του κτηρίου. Τα πιθανά μειονεκτήματα που μπορεί να εμφανίζει ένα βιοκλιματικό κτίριο σπάνια είναι περισσότερα από αυτά που προκύπτουν στα αντίστοιχα συμβατικά και εμφανίζονται μόνο στην περίπτωση που έχει γίνει λάθος χειρισμός και σχεδιασμός. Γενικά, τα ενδεχόμενα προβλήματα που μπορεί να έχουν οι χρήστες των βιοκλιματικών κτιρίων τους είναι η πιθανότητα ύπαρξης υπερθέρμανσης το καλοκαίρι λόγω των μεγάλων ανοιγμάτων κι αντίστοιχα διαφυγή θερμότητας το χειμώνα για τον ίδιο λόγο κάτι που όμως μπορεί με τις κατάλληλες ενέργειες να διορθωθεί και να εξισορροπηθεί. Ένα άλλο συνηθέστερο πρόβλημα που παρουσιάζεται είναι η λανθασμένη χρήση των συστημάτων από τους ενοίκους, αλλά και διαφοροποιήσεις από την αρχική κατασκευή του, που μπορεί να έχουν ως αποτέλεσμα μειωμένα ενεργειακά οφέλη αλλά ακόμη και αρνητική λειτουργία. Αυτό προφανώς παρεκκλίνει από τους στόχους της βιοκλιματικής αρχιτεκτονικής η οποία, ως γνωστόν, επιδιώκει να εξοικονομεί ενέργεια και χρήματα. Για να έχουμε τα επιθυμητά αποτελέσματα όσον αφορά την απόδοση του βιοκλιματικού σχεδιασμού πρέπει να ληφθούν υπόψη οι εξής παράμετροι: ο σωστός σχεδιασμός, η ορθολογική επιλογή τεχνικών και η εφαρμογή τους, η επαρκής 22

συντήρηση, η σωστή χρήση και λειτουργία του κτιρίου και των συστημάτων του αλλά και η ορθή υλοποίηση των συστημάτων κατά την κατασκευή. Επιπροσθέτως η ενσωμάτωση των παθητικών συστημάτων κατά την κατασκευή ενός βιοκλιματικού κτιρίου σημαίνει πρόσθετο σημαντικό κόστος το οποίο πολλές φορές κρίνεται απαγορευτικό από τον ιδιοκτήτη του κτηρίου. Τέλος πρέπει να αναφερθεί σαν πρόσθετο μειονέκτημα του βιοκλιματικού σχεδιασμού η δυσκολία εφαρμογής του στον πυκνό αστικό ιστό για λόγους μειωμένου χώρου ή κανονισμών Σαν συμπέρασμα θα μπορούσαμε να πούμε ότι εφαρμογή των αρχών του βιοκλιματικού σχεδιασμού σε ένα κτίριο επιτυγχάνει συνθήκες άνεσης, διατήρηση σταθερής θερμοκρασίας αλλά και χαμηλών επιπέδων εσωτερικής υγρασίας που προκύπτει από τον προσεκτικό σχεδιασμό και υπολογισμό των διαφόρων παραμέτρων που επηρεάζουν την κατασκευή αλλά και από την ορθή χρήση και συντήρησή της. 1.3.3 Το κέλυφος και ο ρόλος του στην ενεργειακή συμπεριφορά του κτιρίου Ως κέλυφος του κτιρίου ορίζεται το σύνολο των διαφανών και αδιαφανών δομικών στοιχείων τα οποία αποτελούν το εξωτερικό περίβλημα του κτιρίου και διαχωρίζουν τον εσωτερικό από τον εξωτερικό χώρο. Το κτίριο μέσω του κελύφους αλληλεπιδρά με τις συνθήκες του εξωτερικού περιβάλλοντος. Μέσω της δυναμικής αυτής αλληλεπίδρασης καθορίζεται η ενεργειακή συμπεριφορά του κτιρίου και κατ επέκταση διαμορφώνεται το εσωτερικό μικροκλίμα και οι απαιτούμενες συνθήκες θερμικής και οπτικής άνεσης. [2] Από τον σχεδιασμό, και τα επιλεχθέντα υλικά κατασκευής του κελύφους εξαρτώνται : η μετάδοση θερμότητας από και προς το κτίριο η αξιοποίηση της ηλιακής ακτινοβολίας Οι θερμικές απώλειες και κέρδη 23

η απαγωγή θερμικής ενέργειας η ανανέωση του αέρα στο εσωτερικό του κτιρίου η θερμοχωρητικότητα του κτιρίου η αξιοποίηση ανανεώσιμων πηγών ενέργειας Από τα παραπάνω γίνεται λοιπόν σαφής η σημασία του σωστού σχεδιασμού και της επιλογής των υλικών του κελύφους σε σχέση με την ενεργειακή συμπεριφορά του κτιρίου. Τα γενικά χαρακτηριστικά του κελύφους που καθορίζουν την ενεργειακή συμπεριφορά του κτιρίου είναι : Ο προσανατολισμός του κτιρίου και η χωροθέτησή του στο οικόπεδο. Τα στοιχεία αυτά σε συνδυασμό με την τοπογραφία της περιοχής, την θέση των γειτονικών κτιρίων, πιθανές φυτεύσεις καθορίζουν την δυνατότητα ηλιασμού του κτιρίου και την αξιοποίηση της ηλιακής ακτινοβολίας. Ομοίως καθορίζουν και την ροή των ανέμων είτε αξιοποιώντας την κατά τους θερινούς μήνες για φυσικό δροσισμό είτε προσπαθώντας να προστατευτούν από αυτήν τον χειμώνα. Η μορφή του κελύφους τόσο σε σχέση με τον λόγο ανοιγμάτων προς τις αδιαφανείς επιφάνειες η οποία καθορίζει την θερμική συμπεριφορά του κτιρίου σε σχέση με τις τοπικές κλιματικές συνθήκες όσο και με το ακολουθούμενο σύστημα δόμησης της περιοχής. Προφανώς οι θερμικές απώλειες είναι περισσότερες σε κτίρια πανταχόθεν ελεύθερα παρά σε κτίρια κατασκευασμένα με συνεχές σύστημα. Τα υλικά κατασκευής, που επιλέγονται τόσο για τις αδιαφανείς όσο και για τις διαφανείς επιφάνειες, τα οποία τελικά καθορίζουν το συντελεστή θερμοδιαπερατότητας και τελικά τις θερμικές απώλειες. Επίσης τα υλικά κατασκευής όπως και εν μέρει και η επιλογή των χρωμάτων του κελύφους καθορίζει και την αξιοποίηση της προσπίπτουσας ηλιακής ακτινοβολίας Το μέγεθος και ο σχεδιασμός των ανοιγμάτων, σε συνδυασμό με την διαμόρφωση του περιβάλλοντα χώρου και την γεωμετρία του κελύφους καθορίζουν την ποιότητα του αερισμού στο εσωτερικό του κτιρίου καθώς και ενδεχόμενες ανάγκες για μηχανικό αερισμό και δροσισμό. 24

Ανάλογα το κέλυφος οι περιβαλλοντικές συνέπειες ταξινομούνται σε δύο κατηγορίες : ενός κτιρίου Στις έμμεσες, σε εκείνες δηλαδή που οφείλονται στην συνεισφορά του κτιρίου στην γενικότερη ρύπανση του περιβάλλοντος μέσω της κατανάλωσης ορυκτών καυσίμων αλλά και ηλεκτρικής ενέργειας για να ικανοποιηθούν οι ανάγκες του κτιρίου για θέρμανση και ψύξη.. Στις συνέπειες αυτές συμπεριλαμβάνονται και οι ρύποι που παράγονται με την καύση των ορυκτών καυσίμων κατά την λειτουργία του συστήματος θέρμανσης. Τα αέρια των καύσεων επιβαρύνουν το φαινόμενο του θερμοκηπίου και την ρύπανση του ατμοσφαιρικού αέρα. Ομοίως οι εκπομπές χλωροφθορανθράκων (HCFC) που παράγονται με την χρήση των κλιματιστικών συντελούν στην καταστροφή του στρώματος του όζοντος. Στην περίπτωση λοιπόν που το κέλυφος του κτιρίου είναι ορθά σχεδιασμένο και τηρούνται αυστηρά πρότυπα ποιότητας κατασκευής, οπότε μειώνονται οι ενεργειακές ανάγκες του κτιρίου για θέρμανση, ψύξη και φωτισμό, είναι επόμενο ότι οι συνέπειες στο περιβάλλον μειώνονται. Στις άμεσες, δηλαδή σε εκείνες που οφείλονται στην παρουσία του κτιρίου τοπικά στο άμεσο περιβάλλον του. Οι συνέπειες αυτές εξαρτώνται από τον σχεδιασμό του κελύφους και την χωροθέτηση του κτιρίου στο οικόπεδο όπως επίσης και από τις θερμικές και οπτικές ιδιότητες των διαφανών και αδιαφανών υλικών του κελύφους. Ο λανθασμένος σχεδιασμός της μορφής, του προσανατολισμού, της χωροθέτησης και των υλικών του κελύφους μπορεί να δημιουργήσει προβλήματα ηλιασμού, φωτισμού και αερισμού τόσο στο περιβάλλοντα χώρο του κτιρίου όσο και στα γειτονικά κτίρια. Στην περίπτωση που επιλεγούν υλικά με μεγάλη απορροφητικότητα στην ηλιακή ακτινοβολία ή διαφανείς επιφάνειες με αυξημένη ανακλαστικότητα μπορούν να δημιουργηθούν προβλήματα όπως ενίσχυση του φαινομένου της αστικής θερμικής νησίδας ή θάμβωση των χρηστών του περιβάλλοντος χώρου και των γειτονικών κτιρίων. 25

1.3.4 Θερμική μάζα Η θερμοκρασία στο εσωτερικό του κτιρίου επηρεάζεται από τις εξωτερικές κλιματολογικές συνθήκες, όπως για παράδειγμα η θερμοκρασία του περιβάλλοντος, η ηλιακή ακτινοβολία αλλά και από άλλες παραμέτρους όπως η χρήση του κτιρίου. Επίσης επηρεάζεται από το είδος και την διάταξη των δομικών στοιχείων που αποτελούν το κέλυφος του κτιρίου. Το κέλυφος του κτιρίου μπορεί να αποτελέσει και αποθήκη θερμότητας. Με τον όρο θερμική μάζα εννοούμε το δομικό στοιχείο εντός του οποίου αποθηκεύεται θερμότητα [2]. Η θερμική μάζα βρίσκεται στους τοίχους, στις οροφές και στα δάπεδα και εξαρτάται από το πάχος και την θερμοχωρητικότητα των χρησιμοποιούμενων υλικών. Στην περίπτωση ενός κτιρίου μεγάλης θερμικής μάζας παρατηρούνται σημαντικά οφέλη τόσο κατά τους θερινούς μήνες όσο και κατά τον χειμώνα. Η διαθέσιμη ενέργεια από την ηλιακή ακτινοβολία κατά την διάρκεια της ημέρας αποθηκεύεται στην διάρκεια της ημέρας και αργότερα απελευθερώνεται στο εσωτερικό του κτιρίου. Τον χειμώνα η θερμότητα που έχει αποθηκευθεί στην θερμική μάζα του κτιρίου απελευθερώνεται στο εσωτερικό του κτιρίου αργά το απόγευμα ή ακόμα και το βράδυ όταν είναι περισσότερο απαραίτητη. Με αυτόν τον τρόπο μειώνονται οι απαιτήσεις για θέρμανση του κτιρίου με συμβατικά μέσα. Με τον ίδιο τρόπο τους θερινούς μήνες η αποθηκευμένη θερμότητα αποδίδεται στο εσωτερικό του κτιρίου με χρονική υστέρηση τις απογευματινές ή τις βραδυνές ώρες όταν η εξωτερική θερμοκρασία είναι χαμηλότερη. 26

Εικόνα 7. Συμπεριφορά θερμικής μάζας κατά την διάρκεια της ημέρας (Πηγή www.cres.gr) Εικόνα 8. Συμπεριφορά θερμικής μάζας κατά την διάρκεια της νύκτας (Πηγή www.cres.gr) 27

Ο σχεδιασμός της κατανομής της θερμικής μάζας σχετίζεται άμεσα τόσο με τον προσανατολισμό της επιφάνειας του κελύφους όσο και με την απαιτούμενη χρονική υστέρηση απελευθέρωση θερμότητας. Στις επιφάνειες του κελύφους με βόρειο προσανατολισμό δεν υπάρχει απαίτηση για σημαντική χρονική υστέρηση καθώς οι επιφάνειες αυτές έχουν μικρά ηλιακά οφέλη κατά την διάρκεια της ημέρας. Στις επιφάνειες του κελύφους με ανατολικό προσανατολισμό προτιμάται σημαντική χρονική υστέρηση προκειμένου η απόδοση της θερμότητας στο εσωτερικό του κτιρίου να γίνεται αργά το απόγευμα. Στις δυτικές και νότιες επιφάνειες απαιτείται μικρότερη χρονική υστέρηση προκειμένου όπως και στις ανατολικές η απόδοση θερμότητας στο εσωτερικό του κτιρίου να γίνεται πάλι αργά το απόγευμα. Στην οροφή του κτιρίου, η οποία είναι συνεχώς εκτεθειμένη στην ηλιακή ακτινοβολία απαιτείται μεγάλη θερμική μάζα ώστε να επιτυγχάνεται μεγάλη χρονική υστέρηση. Συμπερασματικά μπορούμε να πούμε ότι όσο μεγαλύτερη είναι η θερμική μάζα των δομικών στοιχείων του κελύφους τόσο περισσότερο χρόνος απαιτείται προκειμένου αυτά να θερμανθούν και κατά συνέπεια καθυστερεί η αύξηση της θερμοκρασίας στο εσωτερικό του κτιρίου. Με τον τρόπο αυτόν μειώνεται η μέγιστη θερμοκρασία εντός του κτιρίου τους θερινούς μήνες κα η ελάχιστη τον χειμώνα, οπότε μειώνονται και οι ανάγκες του κτιρίου για θέρμανση και ψύξη. Αυτό αποτελεί πλεονέκτημα για χώρους συνεχούς χρήσης π.χ. μια κατοικία, αλλά μειονέκτημα για χώρους διακοπτόμενης χρήσης όπως ένας ναός ή μια αίθουσα εκδηλώσεων όπου απαιτείται σύντομη θέρμανση. 28

1.3.5 Χωροθέτηση κτιρίου,προσανατολισμός και μορφολογία του Όπως προαναφέρθηκε προκειμένου να γίνουν εφικτοί οι στόχοι του βιοκλιματικού σχεδιασμού το προς κατασκευή κτίριο οφείλει να λειτουργεί ως φυσικός ηλιακός συλλέκτης, αποθήκη θερμότητας, παγίδα θερμότητας και παγίδα φυσικού δροσισμού και ψύξης, έτσι ώστε να ικανοποιούνται οι ανάγκες του, για ψύξη το καλοκαίρι και θέρμανση το χειμώνα. Προκειμένου να επιτευχθούν κατά το δυνατό οι παραπάνω στόχοι είναι πολύ σημαντικό αρχικά να γίνεται διαχωρισμός των κτιρίων σε θερμικές ζώνες. Βασική μας προτεραιότητα για την ιδανική τοποθέτηση ενός κτιρίου σε ένα οικόπεδο, είναι η εξασφάλιση επαρκούς ηλιασμού του από τις 9.00 π.μ.-3.00 μ.μ. καθημερινά κατά τη διάρκεια του χειμώνα προκειμένου να εξασφαλίζονται τα μέγιστα δυνατά ηλιακά οφέλη. Το κτίριο προτιμάται να τοποθετείται συνήθως προς τη βορεινή πλευρά ενός οικοπέδου αλλά για την ακριβή του θέση χρησιμοποιούνται ηλιακοί χάρτες που προσδιορίζουν την τροχιά του ήλιου, τη διάρκεια ηλιασμού και την ένταση της θερμικής ακτινοβολίας. Με τη χρήση των. ηλιακών χαρτών είμαστε σε θέση να προσδιορίσουμε σε ένα οικόπεδο το τμήμα του οικοπέδου με τον μέγιστο δυνατό ηλιασμό όπου προτιμάται να τοποθετηθεί το κτίριο,λαμβάνοντας πάντα υπόψη τα δέντρα, τους λόφους και τα γύρω κτήρια. [4] Στην συνέχεια μπορούμε να διαμορφώσουμε τον περιβάλλοντα του κτιρίου χώρο κατάλληλα ώστε να είναι αξιοποιήσιμοι από τους χρήστες του κτιρίου. Οι νότιες προσόψεις είναι ιδιαίτερα σημαντικές ως προς την συλλογή της ηλιακής ακτινοβολίας και κατ επέκταση την θέρμανση του κτιρίου. Ο προσανατολισμός του κτιρίου θα πρέπει να εξασφαλίζει τον πλήρη ηλιασμό του τον χειμώνα και τον σκιασμό το καλοκαίρι. Βέβαια πέραν του ηλιασμού άλλοι σημαντικοί παράμετροι που επηρεάζουν την επιλογή του προσανατολισμού του κτιρίου είναι η τοπογραφία της περιοχής (ιδίως σε μικρά αστικά οικόπεδα οι δυνατότητες επιλογής είναι περιορισμένες), το φυσικό τοπίο, οι απαιτήσεις ιδιωτικότητας, η μείωση του θορύβου και άλλες κλιματικές παραμέτροι.. Έχει αποδειχτεί ότι για την εύκρατη ζώνη (γεωγραφικό πλάτος περίπου 40 ), ο καταλληλότερος προσανατολισμός είναι 29

ο νότιος, γιατί η προσπίπτουσα ηλιακή ακτινοβολία είναι σχεδόν τριπλάσια σε σχέση με το δυτικό και τον ανατολικό για την περίοδο του χειμώνα και μειώνεται σχεδόν στο μισό το καλοκαίρι. Ανάλογα με την μορφή του, ένα κτίριο χαρακτηρίζεται κλειστό όταν η επιφάνεια των αδιαφανών στοιχείων του κελύφους είναι πολύ μεγάλη σε σχέση με την επιφάνεια, που καταλαμβάνουν τα ανοίγματα (διαφανή στοιχεία). Όταν αντίθετα οι επιφάνειες των αδιαφανών και διαφανών στοιχείων είναι σχετικώς συγκρίσιμες, τότε το κτίριο χαρακτηρίζεται ανοιχτό. Η επιλογή της ανοιχτής μορφολογίας προτιμάται όταν το κτήριο έχει νότιο ή νοτιοανατολικό προσανατολισμό και οι συνθήκες δόμησης επιτρέπουν τον ηλιασμό του κτηρίου, έτσι ώστε να αξιοποιούνται τα θερμικά ηλιακά κέρδη. Όπως έχει προαναφερθεί, θα πρέπει να δίνεται ιδιαίτερα προσοχή στον κατάλληλο σκιασμό του κτιρίου το καλοκαίρι, καθώς και στη χρήση θερμομονωτικών υαλοπινάκων, προκειμένου να ελαχιστοποιηθούν οι θερμικές απώλειες τον χειμώνα. Η επιλογή της κλειστής μορφολογίας προϋποθέτει καλή θερμομόνωση των αδιαφανών στοιχείων του κελύφους όπως οι τοίχοι και η οροφή, προσπαθώντας η μείωση των θερμικών απωλειών να είναι σε θέση να αντισταθμίσει τα περιορισμένα ηλιακά κέρδη. Η μορφή του κτιρίου είναι ποικίλλει ανάλογα τις ανάγκες του για θέρμανση και το γεωγραφικό πλάτος της περιοχής. Το ιδανικότερο από ενεργειακής άποψης σχήμα ενός κτιρίου είναι εκείνο που το χειμώνα εμφανίζει τις μικρότερες δυνατές θερμικές απώλειες και το μεγαλύτερο ηλιακό κέρδος, ενώ αντίστοιχα το καλοκαίρι τη μικρότερη δυνατή θερμική επιβάρυνση από την ηλιακή ακτινοβολία. [1] Το κλίμα ενός τόπου αποτελεί καθοριστικό παράγοντα για την επιλογή του ιδανικού σχήματος του κτιρίου. Γενικά, το συμπαγές τετραγωνισμένο σχήμα εμφανίζει τις μικρότερες θερμικές απώλειες το χειμώνα. Το κτίριο όμως τετράγωνης κάτοψης δεν αποτελεί την βέλτιστη λύση για όλες τις περιοχές: για τα ψυχρά κλίματα βέλτιστη λύση αποτελούν τα κτίρια κυβικής μορφής, ενώ για τα εύκρατα κλίματα, τα επιμηκυμένα κτίρια στον άξονα Α-Δ και με μεγαλύτερη ελευθερία 30

για την εκλογή της μορφής. Ένα κτίριο με την μεγάλη του διάσταση στον άξονα ανατολής-δύσης προσφέρει μεγαλύτερη επιφάνεια προς το νότο οπότε σαν επακόλουθο αυξάνεται η συλλογή της ηλιακής ακτινοβολίας το χειμώνα. Επίσης περιορίζεται και η δυτική όψη, η οποία είναι και η πιο προβληματική κατά τους θερινούς μήνες. Επιπροσθέτως η συγκεκριμένη διάταξη επιτρέπει την τοποθέτηση περισσότερων χώρων διαβίωσης στις νότιες επιφάνειες Προκειμένου για μεσογειακά κλίματα θεωρείται ως άριστη η αναλογία διαστάσεων του κτιρίου να είναι 1:1.8. Σε σχέση με την κατακόρυφη γεωμετρία του κτιρίου, θεωρείται βέλτιστη λύση η κατασκευή περισσότερων ορόφων, για παράδειγμα η κατασκευή μιας διώροφης κατοικίας αντί μιας ισόγειας ίδιων τετραγωνικών, για τους παρακάτω λόγους: Για τον ίδιο όγκο κτιρίου απαιτείται μικρότερη επιφάνεια δώματος η στέγης και έτσι μειώνεται η υπερθέρμανση της επιφάνειας του δώματος ή της στέγης κατά τους θερινούς μήνες. Για τους ίδιους λόγους περιορίζονται και οι θερμικές απώλειες το χειμώνα Τα κτίρια που είναι πανταχόθεν ελεύθερα ή βρίσκονται στο τέλος μίας σειράς κτηρίων, παρουσιάζουν μεγαλύτερες θερμικές απώλειες σε σχέση με τα κτίρια, που έχουν μικρότερη επιφάνεια σε επαφή με το εξωτερικό περιβάλλον. Οι απώλειες αυτές περιορίζονται με την τοποθέτηση βελτιωμένης θερμομόνωσης. Επίσης μπορούν να αντισταθμιστούν με την αύξηση των ηλιακών θερμικών κερδών μέσω της χρήσης νοτίων ανοιγμάτων. Τέλος, στην περίπτωση κατά την οποία επιλέγεται η λύση της κατασκευής pilotis το κτίριο παρουσιάζει χειρότερη ενεργειακή συμπεριφορά σε σχέση με αντίστοιχο κτίριο που βρίσκεται σε άμεση επαφή με το έδαφος. Ο κύριος λόγος που συμβαίνει αυτό είναι η αργή μεταβολή της θερμοκρασίας του εδάφους, λόγω της μεγάλης θερμοχωρητικότητάς του. Για συγκεκριμένο βάθος, περίπου 2,00μ. από την επιφάνεια το έδαφος έχει σχετικά σταθερή θερμοκρασία με αποτέλεσμανα είναι πιο θερμό από τον 31

ατμοσφαιρικό αέρα τον χειμώνα και πιο δροσερό το καλοκαίρι. Η ιδιότητα αυτή του εδάφους άλλωστε βρίσκει εφαρμογή στην γεωθερμία. 1.3.6 Υφή και χρωματισμός εξωτερικών επιφανειών κελύφους Σημαντικό ρόλο στην ενεργειακή συμπεριφορά του κτηρίου διαδραματίζει ο χρωματισμός των εξωτερικών επιφανειών του κελύφους. Οι δύο κυριότερες παράμετροι που καθορίζουν την επίδραση της υφής και του χρωματισμού των εξωτερικών επιφανειών είναι η ανακλαστικότητα και η απορροφητικότητα [2]. Στην περίπτωση που το υπό μελέτη κτίριο βρίσκεται σε περιοχή με θερμά καλοκαίρια και ψυχρούς χειμώνες προτιμάται οι βόρειοι τοίχοι να είναι σκούροι ενώ οι υπόλοιποι ανοιχτόχρωμοι. Στην περίπτωση θερμών κλιμάτων επιλέγονται γενικά ανοιχτόχρωμα χρώματα τόσο για τους τοίχους όσο και για το δώμα. Για λόγους προστασίας από την έντονη ηλιακή ακτινοβολία μπορεί επιλεγεί βοηθητικά η λύση του φυτεμένου δώματος ή της κατακόρυφης φύτευσης. 1.3.7 Μορφή, διάταξη εσωτερικών χώρων και κατανομή θερμότητας Η διάταξη των εσωτερικών χώρων είναι ένας ακόμα κυρίος παράγοντας στην διαχείριση του εσωτερικού κλίματος του κτιρίου, Οι μικροκλιματικές συνθήκες που επικρατούν στις πλευρές ενός κτιρίου είναι καθοριστικές για την ορθή διάταξη των χώρων [2] Η νότια πλευρά είναι η φωτεινότερη και η πιο ζεστή και δέχεται ηλιακή ακτινοβολία στη διάρκεια όλης της ημέρας, Για το γενικά εύκρατο κλίμα της Ελλάδα θα πρέπει η διάταξη των κύριων και πολύωρης χρήσης χώρων να τοποθετείται στην νότια πλευρά για να έχουν θερμικά κέρδη από την ηλιακή ακτινοβολία. Τέλος, λόγω του ηλιακού φωτός είναι πιο ευχάριστη και πιο φωτεινή περιοχή του κτιρίου. Οι χώροι αυτοί είναι συνήθως τα δωμάτια της κουζίνας και του καθιστικού. 32

Η βορεινή πλευρά δεν δέχεται καθόλου ήλιο, είναι λιγότερη φωτεινή και ψυχρή το χειμώνα. Προτείνεται στην πλευρά αυτή να τοποθετούνται οι χώροι με λιγότερο σημαντική χρήση, όπως κλιμακοστάσιο, αποθήκη, λουτρό W.C. και χώρος σταθμεύσης αυτοκινήτων προκειμένου να δημιουργούνται ζώνες ανάσχεσης των χαμηλών θερμοκρασιών. Η τεχνική της τοποθέτησης αυτών των χώρων στο βορρά ήταν γνωστή από παλιά. Στην αγροτική κατοικία ήταν και είναι ο στάβλος, η αποθήκη σιτηρών και άχυρων. Στην αστική κατοικία είναι το γκαράζ, το κελάρι, οι χώροι υγιεινής Η ανατολική και δυτική πρόσοψη δέχεται ίση ποσότητα ηλιακής ακτινοβολίας, αλλά η δυτική παραμένει πιο ζεστή εξαιτίας του συνδυασμού ηλιακής ακτινοβολίας και υψηλών μεσημβρινών θερμοκρασιών του αέρα. 1.4. Ποιότητα εσωτερικού περιβάλλοντος και άνεση Προκειμένου να εξασφαλιστεί η βιολογική και ψυχολογική ισορροπία του ανθρώπου κατά την διαμονή του στο εσωτερικό ενός κτιρίου είναι απαραίτητη η επιτυχής προσαρμογή του στο εσωτερικό περιβάλλον. Οι παράμετροι του εσωτερικού περιβάλλοντος οι οποίοι καθορίζουν την ποιότητά του, όπως η θερμοκρασία, το φως, ο θόρυβος και η ποιότητα του εσωτερικού αέρα, συσχετιζόμενοι μεταξύ τους συνθέτουν το εσωτερικό περιβάλλον και επηρεάζουν την υγεία και την παραγωγικότητα του ατόμου [2]. Στο εσωτερικό ενός κτιρίου πρέπει να εξασφαλίζεται ένα άνετο εσωτερικό κλίμα, πλήρως προσαρμοσμένο στις ανάγκες των χρηστών του. Το εσωτερικό αυτό κλίμα πρέπει να επιτυγχάνεται με την μικρότερη δυνατή κατανάλωση ενέργειας. Όπως έχει προαναφερθεί από τους κυριότερους στόχους του βιοκλιματικού σχεδιασμού αποτελεί η μελέτη και η κατασκευή ενός κτιρίου να γίνεται κατά τέτοιο τρόπο, ώστε να καταναλώνεται η λιγότερη δυνατή ενέργεια με την προϋπόθεση όμως της επίτευξης της απαιτούμενης θερμικής άνεσης, κατάλληλης για τη χρήση του χώρου. 33

Γενικά ως άνεση μπορεί να οριστεί η αίσθηση της απόλυτης φυσικής και πνευματικής ευημερίας. Βεβαίως πρόκειται για μια υποκειμενική αίσθηση που καθορίζεται από ένα σύνολο παραμέτρων όπως η θερμοκρασία, η ροή του, η υγρασία,η ποιότητα του αέρα, ο φωτισμός, ο θόρυβος, καθώς στοιχεία που σχετίζονται με το άτομο χρήστη του κτιρίου, όπως το ντύσιμο σε συνδυασμό με τις δραστηριότητές του, η υγεία του και η ιδιοσυγκρασία του. 1.4.1 Θερμική άνεση Προκειμένου να αντιληφθούμε τον όρο θερμική άνεση υπάρχουν διάφορες προσεγγίσεις. [4] Σύμφωνα με την φυσιολογική προσέγγιση ως θερμική άνεση ορίζεται η αίσθηση ικανοποίησης ενός ατόμου σε σχέση με το θερμικό περιβάλλον. Προφανώς ο ορισμός αυτός είναι υποκειμενικός, καθώς για τις ίδιες θερμικές συνθήκες στο εσωτερικό ενός κτιρίου ένα άτομο μπορεί να δηλώνει ικανοποιημένο και ένα άλλο να δυσανασχετεί. Μια άλλη προσέγγιση της άνεσης είναι η θερμοφυσιολογική η οποία βασίζεται στην ελαχιστοποίηση της ενεργοποίησης των θερμικών αισθητήρων στο δέρμα και τον υποθάλαμο. Σύμφωνα με την ενεργειακή προσέγγιση τέλος, ως θερμική άνεση ορίζεται η κατάσταση κατά την οποία η θερμότητα που ρέει από και προς το σώμα είναι ίδια. Επιπροσθέτως πρέπει η θερμοκρασία του δέρματος και ο ρυθμός εφίδρωσης να βρίσκονται μέσα σε μια κλίμακα άνεσης. Η θερμική άνεση, παρουσιάζει το περισσότερο ενδιαφέρον σε σχέση με την κατανάλωση ενέργειας. Η ύπαρξή της στα κτίρια επηρεάζεται από τα βιολογικά, τα ψυχολογικά και τα φυσιογικά χαρακτηριστικά των ανθρώπων που διαβιούν σε ένα κτίριο. Η δυνατότητα παρέμβασης του μελετητή μηχανικού για την απόλυτη επίτευξή της είναι ελάχιστα εφικτή καθώς όπως προαναφέρθηκε κάθε άτομο αντιλαμβάνεται την άνεση διαφορετικά. Το 34

εφικτό για έναν μελετητή είναι να προσπαθήσει να επιτύχει τη μέγιστη δυνατή θερμική άνεση, για όλους τους χρήστες του κτιρίου. Ειδικότερα στα βιοκλιματικά κτίρια, που η επίτευξη άνεσης αποτελεί σημαντικό στοιχείο, ο τρόπος που η ηλιακή ακτινοβολία συλλέγεται, αποθηκεύεται, και τελικά διανέμεται στο χώρο συμβάλλει στην άνεση των χρηστών του κτιρίου. Προκειμένου να μπορούμε να πούμε ότι υπάρχει θερμική άνεση πρέπει απαραίτητα να υπάρχει θερμική ουδετερότητα, δηλαδή το άτομο να αισθάνεται άνετα στο χώρο και να μην επιθυμεί ούτε το πιο ψυχρό ούτε το πιο θερμό. Η θερμική ουδετερότητα δεν εξασφαλίζεται απαραίτητα από την θερμική άνεση. Η θερμική άνεση καθορίζεται και από προσωπικές και περιβαλλοντικές μεταβλητές. Οι προσωπικές μεταβλητές σχετίζονται με την δραστηριότητα και την ένδυση. Ως γνωστόν το σώμα μετατρέπει την τροφή σε ενέργεια και ανάλογα με την ένταση της δραστηριότητάς του, η ποσότητα που μετατρέπεται σε ενέργεια αυξάνεται. Η ενέργεια που αποβάλλεται από το σώμα κατά την διαδικασία αυτής έχει τη μορφή θερμότητας. Η θερμική άνεση επιτυγχάνεται όταν το σώμα διατηρεί τη θερμική του ισορροπία μεταξύ παραγωγής ενέργειας και θερμικού κέρδους και απώλειας θερμότητας, έτσι ώστε να διατηρείται η φυσιολογική θερμοκρασία του σώματος σταθερά στους 37 C. Η ένδυση, λειτουργεί ως θερμική μόνωση του ατόμου από το περιβάλλον. Στις περιβαλλοντικές μεταβλητές συγκαταλέγονται η θερμοκρασία του αέρα, η μέση θερμοκρασία ακτινοβολίας, η ταχύτητα του αέρα αλλά και η υγρασία του αέρα. Οι περιβαλλοντικές μεταβλητές εξαρτώνται από τον σχεδιασμό του κτιρίου καθώς και από τα συστήματα θέρμανσης και δροσισμού που αυτό διαθέτει. Η θερμοκρασία του αέρα στο εσωτερικό του κτιρίου είναι ιδιαίτερα σημαντική για τη θερμική άνεση και ουδετερότητα των χρηστών του. Ειδικά για άτομα που περνούν το μεγαλύτερο μέρος της ώρας τους καθισμένοι, η μέση θερμοκρασία του αέρα από το δάπεδο έως το ύψος τους είναι πολύ σημαντική. 35

Ως μέση θερμοκρασία ακτινοβολίας ορίζουμε την μέση θερμοκρασία των επιφανειών του κελύφους που περιβάλλουν τον εσωτερικό χώρο. Οι επιφάνειες αυτές ακτινοβολούν θερμότητα και έχουν σημαντική επίπτωση στην θερμοκρασία του αέρα και τελικά στην αντίληψη του χρήστη του κτιρίου περί θερμικής άνεσης. Σε μία ανεπαρκώς μονωμένη κατοικία, την περίοδο του χειμώνα οι εξωτερικές επιφάνειες του κτιρίου είναι σχετικά ψυχρές ενώ κατά στους θερινούς μήνες είναι σχετικά ζεστές με αποτέλεσμα και στις δύο περιπτώσεις να δυσχεραίνεται η επίτευξη θερμικής άνεσης. Η θερμοκρασία του αέρα και η μέση θερμοκρασία ακτινοβολίας συνοψίζονται στον όρο δρώσα θερμοκρασία που είναι ο μέσος όρος των δύο αυτών θερμοκρασιών όταν η ταχύτητα του αέρα είναι μικρή. Η ταχύτητα του αέρα έχει επιπτώσεις στην απώλεια θερμότητας του σώματος λόγω μεταφοράς. Για τον λόγο αυτό, θα πρέπει η ταχύτητα του αέρα να διατηρείται σε χαμηλά επίπεδα το χειμώνα προκειμένου να επιτυγχάνεταιι θερμική άνεση ακόμα και όταν η θερμοκρασία είναι σχετικά χαμηλής. Θα πρέπει η τοποθέτηση και η λειτουργία των κλιματιστικών μηχανημάτων καθώς και πιθανών συσκευών μηχανικού αερισμού να είναι προσεκτικά σχεδιασμένη ώστε να αποφεύγονται μεγάλες ταχύτητες του αέρα στο εσωτερθικό του κτιρίου. Η υγρασία του αέρα, έχει επίπτωση στη θερμική άνεση σε μέσες θερμοκρασίες του αέρα, όταν το άτομο παραμένει για μεγάλο χρονικό διάστημα στο χώρο. Σε κάθε περίπτωση πρέπει να αποφεύγονται υψηλές τιμές υγρασίας στο χώρο προς αποφυγή δημιουργίας μούχλας, και λοιπών επιβλαβών για την υγεία καταστάσεων. Θεωρείται βέλτιστο η υγρασία στο εσωτερικό ενός κτιρίου να διατηρείται μεταξύ 30% και 60% για την αποφυγή τέτοιων προβλημάτων. Προκειμένου να μπορεί να ειπωθεί ότι υπάρχει θερμική άνεση πρέπει να μην παρατηρείται μέρος του σώματος που να αισθάνεται έλλειψη άνεσης εξαιτίας υψηλής ή χαμηλής θερμοκρασίας. Επιπροσθέτως πρέπει να υπάρχει ικανοποίηση με το θερμικό περιβάλλον και να μην εμφανίζεται τοπική έλλειψη άνεσης. Η τοπική έλλειψη άνεσης μπορεί να προκληθεί από ένα πολύ ψυχρό ή ένα πολύ θερμό δάπεδο, από μία συσκευή σε λειτουργία, 36

από μεγάλη διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ κάτω άκρων και κεφαλής, από διαφορετική ακτινοβολία στην περίπτωση που ένα μέρος του σώματος είναι θερμό ενώ κάποιο άλλο είναι ψυχρό από ρεύματα αέρα. Η διαφορετική ακτινοβολία μπορεί να προκληθεί και από άμεση έκθεση στο ηλιακό φως, κοντά σε χώρους με μεγάλα παράθυρα. Στις βιοκλιματικές κατοικίες, η θερμοκρασία στο εσωτερικό του κτιρίου παρουσιάζει συχνά διακυμάνσεις κατά τη διάρκεια της ημέρας. Όπως έχει προαναφερθεί, η θερμότητα αποθηκεύεται στο περίβλημα του κτιρίου την ημέρα που το κέλυφος δέχεται ηλιακή ακτινοβολία και τις βραδινές ώρες εκλύεται στο εσωτερικό του κτιρίου. Γενικά για μικρές διακυμάνσεις της θερμοκρασία οι οποίες γίνονται σταδιακά οι χρήστες του κτιρίου δεν νιώθουν σημαντική αλλαγή ώστε να επηρεάζεται το επίπεδο της θερμικής άνεσης. Η αλλαγή της θερμοκρασίας γίνεται ίσως περισσότερο αντιληπτή όταν ο χρήστης του κτιρίου μετακινείται από την βόρεια στην νότια πλευρά του κτιρίου. Προκειμένου να μειωθούν τα όποια προβλήματα και να εξασφαλίζονται συνθήκες θερμικής άνεσης θα πρέπει όπου υπάρχουν μεγάλα παράθυρα, και άρα θερμικές απώλειες και δημιουργία ρευμάτων αέρα, να υπάρξει μόνωση και να τοποθετούνται διπλοί ή ακόμα και τριπλοί υαλοπίνακες Πρέπει να σημειωθεί ότι ο χρήστης ενός κτιρίου μπορεί να δραστηριοποιείται για επιτευχθούν συνθήκες θερμικής άνεσης τροποποιώντας την ενδυμασία του ή παρεμβαίνοντας στην λειτουργία των συστημάτων θέρμανσης και ψύξης ή στα συστήματα σκιασμού. Βεβαίως αυτό είναι ποιο αποτελεσματικό σε μία κατοικία με μικρό αριθμό χρηστών παρά σε ένα μεγάλο κτίριο, π.χ. ένα κτίριο γραφείων που κάθε χρήστης αντιλαμβάνεται διαφορετικά την θερμική άνεση. Πολλές φορές βέβαια παρατηρείται σπατάλη ενέργειας καθώς δεν λαμβάνεται υπόψη το γεγονός ότι οι συνθήκες θερμικής άνεσης διαφοροποιούνται κατά την διάρκεια π.χ. της νύκτας όταν οι χρήστες μιας κατοικίας κοιμούνται ή οι εργαζόμενοι ενός κτιρίου γραφείων απουσιάζουν. Συμπερασματικά μπορούμε να πούμε ότι η εξασφάλιση θερμικής άνεσης δεν περιορίζεται μόνο στην τήρηση θερμοκρασίας 20 C στις κατοικίες, αλλά στο να γίνεται προσεκτικός σχεδιασμός αρκετών παραμέτρων. Οι παράμετροι 37

αυτοί σχετίζονται άμεσα με το είδος και την ένταση της δραστηριότητας και την ενδυμασία των χρηστών του κτιρίου. Αν ένα κτίριο είναι ορθά σχεδιασμένο τόσο ως προς το κέλυφός του όσο και ως προς τις μηχανολογικές του εγκαταστάσεις παρέχει ικανοποιητικά επίπεδα θερμικής άνεσης στους χρήστες του καθώς και ευελιξία προσαρμογής. Έτσι επιτυγχάνεται και ένα από τους βασικούς στόχους της βιοκλιματικής αρχιτεκτονικής που είναι η εξασφάλιση άνεσης με μείωση της καταναλισκόμενης ενέργειας 1.4.2 Οπτική άνεση Στο εσωτερικό των κτιρίων, προκειμένου να εξασφαλίζονται συνθήκες οπτικής άνεσης πρέπει να γίνεται ανάλογος σχεδιασμός για την ποσότητα, την ποιότητα και τη διάθεση του φωτός. Πρέπει να παρέχεται επαρκής φυσικός φωτισμός ώστε τα αντικείμενα και οι χώροι να γίνονται εύκολα ορατά χωρίς ιδιαίτερη προσπάθεια από τους χρήστες του κτιρίου. Απαραίτητη συνθήκη προκειμένου να επιτευχθεί η οπτική άνεση είναι η αποφυγή δημιουργίας χαμηλού φωτισμού αλλά και θάμβωσης. Στην περίπτωση που εντός του κτιρίου δημιουργούνται περιοχές εξαιρετικά χαμηλού φωτισμού αλλά και υψηλής φωτεινότητας μειώνεται η ικανότητα λεπτομερούς και ευκρινούς όρασης. Η προσπάθεια σύλληψης από μεριάς των χρηστών μιας εικόνας σε συνθήκες χαμηλού φωτισμού ή σε συνθήκες θάμβωσης έχει ως επακόλουθο την φυσική και πνευματική κόπωση και επομένως «οπτική δυσφορία». Η οπτική άνεση επιτρέπει στους χρήστες κάθε κτιρίου να βλέπουν επαρκώς, ώστε να ελαχιστοποιείται η θάμβωση και επομένως να μην δημιουργούνται συνθήκες δυσφορίας ή κόπωσης. Η εξασφάλιση συνθηκών οπτικής άνεσης προϋποθέτει ανάλογη μελέτη, η οποία θα καθορίσει την ιδανική τοποθέτηση των ανοιγμάτων,των χώρων εργασίας και επίσης τη σωστή επιλογή των τεχνητών πηγών από άποψης θέσης και έντασης. Ιδιαίτερη μέριμνα πρέπει να ληφθεί ώστε η ποιότητα, η ποσότητα αλλά και η σταθερότητα του φωτός, φυσικού και τεχνητού, που προκύπτουν να είναι οι πλέον κατάλληλες για τις δραστηριότητες που διενεργούνται σε κάθε χώρο του κτιρίου. 38

Η ποιότητα του περιβάλλοντος στο εσωτερικό ενός κτιρίου και η οπτική άνεση των χρηστών του, όσο και η μείωση της απαιτούμενης ενέργειας προκειμένου αυτή να εξασφαλιστεί είναι άμεση συνάρτηση της ποσότητας φυσικού φωτός που εισέρχεται στο κτίριο κυρίως μέσω των ανοιγμάτων. 1.4.3 Ακουστική άνεση Εκτός όλων των άλλων στα σύγχρονα κτίρια πρέπει να εξασφαλίζεται και η ακουστική άνεση, η οποία είναι απαραίτητο να λαμβάνεται υπόψη κατά τον σχεδιασμό των βιοκλιματικών κατοικιών. Η ακουστική άνεση μπορεί να εξασφαλιστεί με σωστό σχεδιασμό και επαρκή μόνωση προκειμένου να αποφεύγεται η ηχητική όχληση. Με τον όρο ακουστική άνεση εννοούμε την ικανότητα του κελύφους του κτιρίου να απομειώνει τους θορύβους του εξωτερικού περιβάλλοντος ώστε να εξασφαλίζεται ακουστικό περιβάλλον κατάλληλο για την διαμονή των χρηστών του κτιρίου και τις δραστηριότητες τους. Ανάλογη φροντίδα πρέπει να υπάρχει και για θορύβους που προκύπτουν από την λειτουργία του κτιρίου, είτε λόγω των διαφόρων συσκευών που υπάρχουν σε αυτό είτε λόγω της χρήσης του. Ιδίως στις σύγχρονες πόλεις ο άνθρωπος ζει σε ένα περιβάλλον που χαρακτηρίζεται από ηχορρύπανση η οποία οφείλεται κυρίως στα αυτοκίνητα, τις διάφορες μηχανές κ.τ.λ. Οι συνέπειές της είναι σημαντικές τόσο για την ακουστική ικανότητα των ανθρώπων όσο και για την ψυχολογική τους διάθεση. 1.4.4 Το σύνδρομο του «άρρωστου κτιρίου» και η ποιότητα εσωτερικού αέρα Το σύνδρομο του «άρρωστου κτιρίου» είναι πλέον ένα συχνό φαινόμενο και ά στα σύγχρονα κτίρια του αστικού ιδιαιτέρως περιβάλλοντος. Το κακό εσωτερικό περιβάλλον, από άποψη ποιότητας αέρα, είναι η αιτία που προκαλεί δυσφορία, όχληση και χρόνιες αναπνευστικές ασθένειες. Επίσης δερματικές ασθένειες, πονοκεφάλους, λήθαργο και κακή διάθεση. Στην περίπτωση ιδίως ανεπαρκούς αερισμού και εναλλαγής φρέσκου αέρα, το πρόβλημα γίνεται εντονότερο. Κρίνεται λοιπόν αναγκαίος ο αερισμός των 39

εσωτερικών χώρων, με φυσικά ή μηχανικά μέσα ώστε να απομακρύνονται οι ρύποι που αναπτύσσονται, εντός του κτιρίου. Οι ρύποι αυτοί προέρχονται είτε από την δραστηριότητα των χρηστών του κτιρίου είτε από διάφορες συσκευές είτε τέλος από την φύση και την ποιότητα των δομικών υλικών από τα οποία αποτελείται το εσωτερικό του κελύφους του κτιρίου. Εικόνα 9. Το σύνδρομο του «άρρωστου κτιρίου» (Πηγή www. nsph.gr) 1.5 Παθητικά ηλιακά συστήματα Προκειμένου να μπορεί ένα σύστημα αξιοποίησης της ηλιακής ενέργειας και των λοιπών κλιματικών συνθηκών να χαρακτηριστεί παθητικό πρέπει να εκμεταλλεύεται τη ροή της ενέργειας που οφείλεται στο τοπικό κλίμα στοχεύοντας στην εξασφάλιση συνθηκών θερμικής και οπτικής άνεσης. Τα παθητικά ηλιακά συστήματα είναι ίσως τα σημαντικότερα στοιχεία της βιοκλιματικής αρχιτεκτονικής [2]. Σε κάθε σταθερή δομική κατασκευή υπάρχουν ανταλλαγές θερμότητας μεταξύ του εσωτερικού χώρου του κτιρίου και του εξωτερικού περιβάλλοντος. Τα κύρια αρχιτεκτονικά στοιχεία τα οποία καθορίζουν τη ενεργειακή συμπεριφορά του κτιρίου είναι τα ανοίγματα, οι τοίχοι συλλογής και αποθήκευσης θερμότητας όπως επίσης και οι ηλιακοί χώροι. Τα συγκεκριμένα στοιχεία μιας κατασκευής που έχουν ονομαστεί «παθητικά ηλιακά συστήματα» παίζουν ιδιαίτερα σημαντικό ρόλο στην διαδικασία ανταλλαγής θερμότητας, καθώς παρέχουν στο κτίριο πρόσθετη 40

θερμότητα. Το κρίσιμο ζήτημα βέβαια είναι να εξασφαλίζεται επαρκής δροσισμός χρησιμοποιώντας κατάλληλες διατάξεις ηλιοπροστασίας Οι συνθήκες που είναι απαραίτητο να έχουν εκ των προτέρων εξασφαλιστεί για την εγκατάσταση των παθητικών ηλιακών συστημάτων στο κέλυφος του κτιρίου είναι η τήρηση των βασικών αρχών του βιοκλιματικού σχεδιασμού. Τα παθητικά συστήματα είναι ήπιες τεχνικές και τεχνολογίες ενταγμένες στο κέλυφος του κτιρίου, τα οποία μεγιστοποιούν την δυνατότητα απορρόφησης της ηλιακής ενέργειας. Ο κατάλληλος και προσεκτικός σχεδιασμός του κτιρίου αποτελεί απαραίτητη συνθήκη για τη σωστή λειτουργία των παθητικών ηλιακών συστημάτων ώστε να αξιοποιείται κατά το δυνατό περισσότερο η ηλιακή ενέργεια. Επομένως το κέλυφος πρέπει να εξασφαλίζει : Την μέγιστη συλλογή της ηλιακής ακτινοβολίας Τη μέγιστη θερμοχωρητικότητα και Την μείωση των θερμικών απωλειών Για να είναι πιο αποτελεσματικά τα παθητικά συστήματα θα πρέπει να αποφεύγονται πολύπλοκες κατασκευές και να μειώνεται η συμβολή των χρηστών του κτιρίου στην λειτουργία τους. Τα παθητικά ηλιακά συστήματα τοποθετούνται στις όψεις του κτιρίου με νότιο προσανατολισμό με μέγιστη απόκλιση από τον Νότο 30⁰ έτσι ώστε να είναι αποδοτικά. Ανάλογα το αποτέλεσμα τους τα παθητικά ηλιακά συστήματα διαχωρίζονται σε τρεις μεγάλες κατηγορίες : Στα παθητικά ηλιακά συστήματα θέρμανσης τα οποία συλλέγουν την ηλιακή ακτινοβολία, την αποθηκεύουν στο κέλυφος του κτιρίου και την αποδίδουν στο εσωτερικό του. Στα παθητικά συστήματα και τεχνικές φυσικού δροσισμού που στοχεύουν στην προστασία του κελύφους από τον υπερβολικό ηλιασμό και κατά συνέπεια της ανεπιθύμητης αύξησης της θερμοκρασίας στο εσωτερικό του ιδίως κατά τους θερινούς μήνες 41

Στα συστήματα και τεχνικές φυσικού φωτισμού τα οποία σκοπό έχουν την ικανοποίηση των απαιτήσεων φωτισμού και την εξασφάλιση οπτικής άνεσης των χρηστών του κτιρίου αξιοποιώντας το εισερχόμενο ηλιακό φως. Ειδικότερα τα παθητικά ηλιακά συστήματα θέρμανσης ταξινομούνται στις εξής κατηγορίες, σε σχέση με τον τρόπο θερμικής λειτουργίας τους: σε συστήματα άμεσου ηλιακού κέρδους σε συστήματα έμμεσου ηλιακού κέρδους σε συστήματα απομονωμένου ηλιακού κέρδους Εικόνα 10. Κατηγορίες παθητικών ηλιακών συστημάτων θέρμανσης (Πηγή : sites.google.com/site/wildwaterwall ) 1.5.1 Συστήματα άμεσου ηλιακού κέρδους Σε σχέση με τα συστήματα άμεσου ηλιακού κέρδους, το πιο σημαντικό βασίζεται στην αξιοποίηση του προσανατολισμού και του μεγέθους των ανοιγμάτων του κτιρίου. Όπως προαναφέρθηκε κατάλληλος προσανατολισμός είναι ό νότιος με απόκλιση έως 30⁰ καθώς το ζητούμενο είναι η αξιοποίηση της προσπίπτουσας ηλιακής ακτινοβολίας για όσο μεγαλύτερη διάρκεια ημέρας κατά τους χειμερινούς μήνες. 42

Εικόνα 11.Αρχή λειτουργίας συστήματος άμεσου ηλιακού κέρδους (Πηγή : sites.google.com/site/wildwaterwall ) Συμπληρωματικά για την επίτευξη των καλύτερων δυνατών αποτελεσμάτων θα πρέπει να υπάρχει και επαρκής θερμομόνωση αλλά και η τοποθέτηση διπλών υαλοπινάκων, ώστε να υπάρχει η απαιτούμενη θερμική προστασία. Με την χρήση κατάλληλων υλικών υψηλής θερμοχωρητικότητας, η θερμότητα θα αποθηκεύεται και θα αποδίδεται στον εσωτερικό χώρο του κτιρίου με χρονική υστέρηση ώστε η θερμοκρασία να έχει μικρές διακυμάνσεις στην διάρκεια του εικοσιτετραώρου. Ιδιαίτερα κατά τους θερινούς μήνες, τα παθητικά ηλιακά συστήματα θα πρέπει να λειτουργούν ταυτόχρονα με την εφαρμογή διατάξεων ηλιοπροστασίας και αερισμού του εσωτερικού του κτιρίου για την αποφυγή καταστάσεων ανεπιθύμητης αύξησης της θερμοκρασίας. Οι απαιτήσεις ενός συστήματος άμεσου ηλιακού οφέλους είναι, ο σχεδιασμός μιας μεγάλης νότιας πλευράς με μεγάλα ανοίγματα, και επαρκής θερμική μάζα, η οποία μπορεί να βρίσκεται είτε στην οροφή είτε στο δάπεδο ή ακόμα και στους τοίχους. Επίσης πρέπει να τοποθετείται διπλό τζάμι σε κατακόρυφη κλίση προκειμένου να αξιοποιείται κατά το μέγιστο η ηλιακή ακτινοβολία, αλλά παράλληλα να περιορίζονται τα ηλιακά κέρδη. Στα ανοίγματα θα πρέπει να τοποθετούνται κινητά εξώφυλλα μονωμένα ή με εσωτερική θερμική 43

προστασία. Το κέλυφος θα πρέπει να είναι επαρκώς μονωμένο ώστε η θερμική μάζα να προστατεύεται από τις εξωτερικές επιδράσεις του κλίματος. Εικόνα 12. Λειτουργία συστήματος άμεσου ηλιακού κέρδους (Πηγή : sites.google.com/site/wildwaterwall ) Ειδικότερα για τα ανοίγματα, το μέγεθος τους εξαρτάται από το κλίμα της περιοχής. Για να επιτυγχάνεται ομοιόμορφη κατανομή της θερμότητας στον εσωτερικό χώρο η θέση του ανοίγματος πρέπει να είναι ανάλογη με το βάθος του χώρου. Ο εμπειρικός κανόνας που χρησιμοποιείται είναι ότι το βάθος ενός χώρου δεν πρέπει να υπερβαίνει τις 2,5 φορές το ύψος του παραθύρου από το δάπεδο. Για την είσοδο της ηλιακής ακτινοβολίας και στους πίσω χώρους του κτιρίου προτείνεται η τοποθέτηση κατακόρυφων φεγγιτών στην οροφή. Συμπερασματικά μπορούμε να πούμε ότι τα παθητικά συστήματα άμεσου ηλιακού κέρδους έχουν το πλεονέκτημα ότι αποτελούν μια άκρως οικονομική επιλογή ηλιακής θέρμανσης των εσωτερικών χώρων του κτιρίου καθώς τα τζάμια αποτελούν σχετικά φθηνό οικοδομικό υλικό (εκτός βέβαια της περίπτωσης που πρέπει να χρησιμοποιηθούν εξεζητημένοι υαλοπίνακες). Είναι επίσης μια επιλογή σχετικά απλή στην χρήση καθώς δεν υπάρχει ανάγκη για ιδιαίτερη παρεμβατικότητα από την πλευρά των χρηστών του κτιρίου. Επιπλέον τα χρησιμοποιούμενα υαλοστάσια δεν συνεισφέρουν μόνο στην απορρόφηση ηλιακής ακτινοβολίας και άρα θερμότητας αλλά ταυτόχρονα επιτρέπουν και την είσοδο φυσικού φωτός προκειμένου να εξασφαλίζονται συνθήκες οπτικής άνεσης. Προϋπόθεση βέβαια για την σωστή 44

λειτουργία των παθητικών συστημάτων άμεσου ηλιακού κέρδους αποτελεί ο σωστός σχεδιασμός από τον μελετητή όσο και η αποφυγή μετέπειτα κατασκευαστικών παρεμβάσεων από τον χρήστη του κτιρίου. 1.5.2 Συστήματα έμμεσου ηλιακού οφέλους Η λειτουργία των συστημάτων έμμεσου ηλιακού οφέλους βασίζεται στην ακολουθία : Ήλιος συλλογή (γυάλινη επιφάνεια) αποθήκευση (θερμική μάζα) θέρμανση (εσωτερικός χώρος). Περιπτώσεις εφαρμογής των συστημάτων έμμεσου ηλιακού οφέλους είναι οι ηλιακοί τοίχους μάζας,,οι τοίχοι Trombe,oι ηλιακοί τοίχοι νερού καθώς και διάφορες παραλλαγές τους [1]. Πρόκειται για τοίχους προσανατολισμένους στο νότο,για την μέγιστη αξιοποίηση της ηλιακής ακτινοβολίας, στους οποίους έχουν τοποθετηθεί εξωτερικά γυάλινα ανοίγματα, προκειμένου να εξασφαλίζεται η συλλογή της ηλιακής ακτινοβολίας. Το ρευστό που βρίσκεται ανάμεσα στο γυαλί και στον τοίχο θερμαίνεται, οπότε απορροφάται θερμότητα, αρχικά από την εξωτερική επιφάνεια του τοίχου και κατόπιν από την υπόλοιπη μάζα του. Εικόνα 13. Συστήματα έμμεσου ηλιακού οφέλους (Πηγή : sites.google.com/site/wildwaterwall ) 45

Σημαντική είναι η θερμοχωρητικότητα του τοίχου του, η οποία του προσδίδει την ικανότητα αποθήκευσης μεγάλης ποσότητας θερμότητας. Η ιδιότητα αυτή συνεισφέρει στην χρονική υστέρηση προκειμένου να αποδίδεται η θερμότητα του τοίχου στον εσωτερικό χώρο τις βραδινές ώρες, παρατείνοντας την απόδοση της διάταξης και επιτυγχάνοντας την θέρμανση του χώρου χωρίς τη χρήση της βασικής εγκατάστασης θέρμανσης. Η επιλογή των υλικών και του πάχους των ηλιακών τοίχων μάζας πρέπει να στοχεύει στην επίτευξη μιας χρονικής υστέρησης της τάξης των 6-8 ωρών, έτσι ώστε όταν ο αέρας στον εσωτερικό χώρο αρχίζει να ψύχεται, τότε να αποδίδεται θερμότητα από τον τοίχο μέσω ακτινοβολίας. 1.5.2.1 Tοίχος μάζας Ο τοίχος μάζας για την μεγιστοποίηση της απόδοσής του έχει προσανατολισμό προς το νότο όπως επίσης και το γυάλινο άνοίγμα που προσαρτάται σε αυτόν. Με τον ηλιασμό του ανοίγματος, ο αέρας που βρίσκεται ανάμεσα στο γυαλί και στον τοίχο θερμαίνεται. Η παραγόμενη θερμότητα απορροφάται αρχικά από την εξωτερική επιφάνεια του τοίχου και στην συνέχεια από την υπόλοιπη μάζα του. Στην συνέχεια η αποθηκευμένη θερμότητα αποδίδεται στο εσωτερικό του κτιρίου. Ο σχεδιασμός, το πάχος του τοίχου και τα επιλεχθέντα υλικά πρέπει να γίνουν με τέτοιον τρόπο ώστε να εξασφαλίζεται χρονική υστέρηση τέτοια ώστε η απόδοση της θερμότητας στο εσωτερικό του κτιρίου να γίνεται κατά τις βραδυνές ώρες [1]. 46

Εικόνα 14. Τοίχος μάζας (Πηγή : www.evonymos.org) 1.5.2.2 Τοίχος Trombe Το σύστημα του τοίχου Trombe αποτελεί μία παραλλαγή του τοίχου μάζας. [1] Έχουμε και εδώ μια εξωτερική γυάλινη επιφάνεια η οποία προσαρτάται σε ένα τοίχο μάζας σε απόσταση 4εκ. ως 10εκ. και στον οποίο υπάρχουν οπές - θυρίδες στην κορυφή και στην βάση του οι οποίες επιτρέπουν την κυκλοφορία 47

του ψυχρού αέρα από κάτω και την έξοδο του ζεστού αέρα από πάνω προς τον εσωτερικό χώρο. Εικόνα 15.Τοίχος Trombe (Πηγή : www.michanikosapps.gr) Η ονομασία του τοίχου οφείλεται στον καθηγητή F. Trombe, ο οποίος μελέτησε και εφάρμοσε το σύστημα αυτό στα πρώτα ηλιακά σπίτια που κατασκευάστηκαν στο Odeillo της Γαλλίας το 1967. Η λειτουργία του τοίχου Trombe βασίζεται στο φαινόμενο του θερμοσιφωνισμού και πραγματοποιείται με την κυκλοφορία του αέρα στο χώρο ανάμεσα στο γυαλί και τον τοίχο, λόγω της άνωσης και της τάσης του θερμού αέρα να μετακινείται υψηλότερα στον χώρο. Η λειτουργία του έχει ως εξής: κατά τον ηλιασμό της γυάλινης επιφάνειας την ημέρα, ο αέρας που βρίσκεται στο χώρο ανάμεσα στο τζάμι και τον τοίχο θερμαίνεται. Με την αύξηση της θερμοκρασίας του ο αέρα, κινείται προς τα επάνω και εισρέει από την θυρίδα στον εσωτερικό χώρο του κτιρίου. Ττο κενό που καλύπτεται από τον ψυχρότερο αέρα που εισέρχεται από το 48

εσωτερικό του κτιρίου από την κάτω θυρίδα, Η ίδια διαδικασία συνεχίζεται με αποτέλεσμα συνεχώς θερμός αέρας να εισέρχεται και να θερμαίνει τον εσωτερικό χώρο του κτιρίου. Ταυτόχρονα ένα τμήμα της θερμότητας του κυκλοφορούντος αέρα αποθηκεύεται στην μάζα του τοίχου. Τις νυκτερινές ώρες, οι δύο θυρίδες κλείνουν, οπότε η θέρμανση του χώρου συνεχίζεται με χρονική υστέρηση, μέσω της ακτινοβολούμενης θερμότητας από τον ζεστό τοίχο. Εικόνα 16.Λειτουργία τοίχου Trombe (Πηγή : www. building-lab.blogspot.com) Το πλεονεκτήματα του ηλιακού τοίχου Trombe συνοψίζονται στον απλό τρόπου κατασκευής του και της σχετικά μεγάλη απόδοσής του. Σε αντίθεση με τον απλό τοίχο μάζας, ο τοίχος Trombe μπορεί μέσω των θυρίδων να 49

θερμάνει τον εσωτερικό χώρο του κτιρίου άμεσα από τις πρώτες ώρες της ημέρας που οι θερμοκρασίες είναι χαμηλές, ενώ ταυτόχρονα είναι σε θέση να αποθηκεύσει ενέργεια στην μάζα του και να την αποδώσει στο εσωτερικό του κτιρίου με την απαραίτητη χρονική υστέρηση. Το κύριο μειονέκτημα του είναι ότι σε περίπτωση μεγάλης επιφάνειας του μπορεί να δημιουργηθεί ανεπιθύμητη υπερθέρμανση.η αυξημένη είσοδος του ζεστού αέρα μέσω της θυρίδας προκαλεί αύξηση της θερμοκρασίας και ανομοιόμορφη κατανομή της θερμοκρασίας στο χώρο. Εξωτερικά, παρά το ότι ο τοίχος Trombe φαίνεται σαν μια γυάλινη επιφάνεια, εμποδίζει την διείσδυση του φυσικού φωτός, τον αερισμό και την οπτική επικοινωνία με τον έξω χώρο. Τους θερινούς μήνες η λειτουργία του τοίχου Trombe πρέπει να τροποποιείται. Οι επάνω θυρίδες πρέπει να κλείνουν προκειμένου να μην εισέρχεται θερμός αέρας στο χώρο, και η γυάλινη επιφάνεια στο επάνω και στο κάτω μέρος, να ανοίγει, ώστε να απομακρύνεται ο ζεστός αέρας προς τα έξω. Ταυτόχρονα κρίνεται απαραίτητη η ηλιοπροστασία της διάταξης για να μην υπερθερμαίνεται. Η απόδοση των συστημάτων του τοίχου μάζας όσο και του τοίχου Trombe εξαρτάται από τους παρακάτω παράγοντες: α. το μέγεθος της επιφάνειας του τοίχου β το πάχος του τοίχου και τα υλικά της κατασκευής του και γ το χρώμα της εξωτερικής επιφάνειας του. Αναλυτικότερα οι παράμετροι που καθορίζουν το μέγεθος της επιφάνειας του τοίχου είναι οι εξής : το κλίμα της περιοχής, και κυρίως οι θερμοκρασιακές διακυμάνσεις ανάμεσα σε ημέρα και νύχτα. Όσο μεγαλύτερες είναι αυτές τόσο πρέπει να αυξάνεται και το μέγεθος της επιφάνειας του τοίχου, δηλαδή η δυνατότητα αποθήκευσης θερμότητας Το γεωγραφικό πλάτος του τόπου, το οποίο καθορίζει την ποσότητα της προσπίπτουσας ηλιακής ακτινοβολίας. Όσο αυτό μεγαλώνει οπότε 50

μειώνεται η προσπίπτουσα ηλιακή ακτινοβολία, πρέπει να αυξάνεται το μέγεθος της επιφάνειας του τοίχου. Η επαρκής θερμομόνωση του κτιρίου, καθώς ένας χώρος σωστά θερμομονωμένος έχει μικρότερες απώλειες, επομένως και λιγότερες απαιτήσεις σε θερμανση προκειμένου να εξασφαλίζονται συνθήκες θερμικής άνεσης Το πάχος του τοίχου και τα υλικά κατασκευής καθορίζουν την διακύμανση της εσωτερικής θερμοκρασίας. Όσο αυξημένο συντελεστή θερμικής αγωγιμότητας έχουν τα υλικά κατασκευής, τόσο το πάχος του τοίχου πρέπει να αυξάνεται, επειδή μειώνεται η χρονική υστέρηση. Το χρώμα της εξωτερικής επιφάνειας επηρεάζει την ικανότητα απορρόφησης της θερμότητας από τον τοίχο συλλέκτη. Γενικά ως γνωστόν τα σκούρα χρώματα απορροφούν περισσότερη θερμότητα. 1.5.2.3 Τοίχος νερού Ο τοίχος νερού αποτελεί μια μορφή τοίχου θερμικής αποθήκευσης που κατασκευάζεται είτε από πλαστικό είτε από μεταλλικό υλικό και τοποθετείται σε κατακόρυφες σειρές. Η δεξαμενή μέσα στη οποία βρίσκεται το νερό είναι βαμμένη με σκούρο χρώμα για μεγαλύτερη απορρόφηση της ηλιακής ακτινοβολίας. Οι τοίχοι νερού τοποθετούνται στο νότο και πρέπει να μονώνονται με νυχτερινή μόνωση. Σε σχέση με άλλες κατασκευαστικές επιλογές παρέχει την δυνατότητα αποθήκευσης θερμότητα και εύκολης στην συνέχεια ψύξης του τοίχου νερού,, με αποτέλεσμα η απαιτούμενη επιφάνεια τοίχου σε σχέση με άλλες κατασκευαστικές λύσεις να είναι μικρότερη. Πλεονέκτημα της κατασκευαστικής αυτής επιλογής είναι ότι η θερμότητα εισάγεται στον χώρο ομοιόμορφα. 51

Εικόνα 17. Τοίχος νερού (Πηγή : www.ibp.fraunhofer.de) Εικόνα 18. Σκαρίφημα λειτουργίας τοίχου νερού (Πηγή : sites.google.com/site/wildwaterwall ) Τα μειονεκτήματα του τοίχου νερού είναι παρόμοια με των τοίχων μάζας. Έτσι λοιπόν υπάρχει ενδεχόμενο υπερθέρμανσης στην περίπτωση πολύς μεγάλης επιφάνειας, δεν επιτρέπεται η διείσδυση του φωτός και δεν υπάρχει οπτική επικοινωνίας με το εξωτερικό χώρο. 52

1.5.2.4 Οροφή νερού (roof pond) Η οροφή νερού (roof pond) είναι μία μορφή στέγης που λειτουργεί με αποθήκευση της θερμότητας στη μάζα του νερού. [1] Το νερό βρίσκεται μέσα σε πλαστικά δοχεία σκούρου χρώματος και βάθους συνήθωε 5 εκατοστών τα οποία τοποθετούνται στη οροφή του κτιρίου. Η οροφή είναι κατσκευασμένη με υλικά που επιτρέπουν την μερική διέλευση κάποιας ενέργειας. Κατά την διάρκεια της ημέρας το χειμώνα η διάταξη καλύπτεται με κινητά θερμομονωτικά στοιχεία που ανοίγουν για την συλλογή της ηλιακής ενέργειας, ενώ την νύχτα τα κινητά θερμομονωτικά στοιχεία κλείνουν ώστε η αποθηκευμένη θερμότητα να οδηγείται προς τον εσωτερικό χώρο του κτιρίου. Εικόνα 19. Λειτουργία oροφής νερού (Πηγή : www.sciencedirect.com) Η λειτουργία της οροφής νερού αντιστρέφεται κατά τους θερινούς μήνες οπότε κατά την διάρκεια της ημέρας η οροφή νερού καλύπτεται με θερμομονωτικά στοιχεία προκειμένου να μην θερμαίνεται από την ηλιακή ενέργεια ακτινοβολία, ενώ κατά τις νυχτερινές ώρες αφαιρούνται τα θερμομονωτικά στοιχεία ώστε να η θερμότητα του του εσωτερικού χώρου να διαφεύγει προς το εξωτερικό του σπιτιού μέσω της φυσικής συναγωγής με τον εξωτερικό αέρα. 53

1.5.3 Συστήματα απομονωμένου ηλιακού οφέλους Όταν μιλάμε για συστήματα απομονωμένου ηλιακού οφέλους αναφερόμαστε στους ηλιακούς χώρους. Στα συστήματα αυτά ανήκουν τα θερμοκήπια και τα ηλιακά αίθρια που έχουν μορφή ημιυπαίθριου και κλειστού χώρου, ως συνέχεια προσάρτημα της κατοικίας Οι ηλιακοί χώροι έκαναν την εμφάνισή τους τον 19⁰ αιώνα, κυρίως στην βόρεια και κεντρική Ευρώπη. Θεωρούνται ιδιαίτερα αποτελεσματικά στην συλλογή θερμότητας από τον ήλιο. Στην ουσία πρόκειται για συνδυασμό των παθητικών συστημάτων με άμεσο και έμμεσο ηλιακό κέρδος όπου γίνεται θερμική αποθήκευση στον τοίχο ο οποίος μεταφέρει την θερμότητα στον χώρο. Πέραν της θέρμανσης του κτιρίου, συντελούν στο να είναι λειτουργικοί οι βοηθητικοί χώροι μίας κατοικίας ακόμα και το χειμώνα. 1.5.3.1 Θερμοκήπια και ηλιακοί χώροι Τα θερμοκήπια κατασκευάζονται στη νότια πλευρά του κτιρίου. Η απόδοση τους βελτιώνεται όταν μεταξύ του θερμοκηπίου και του κτιρίου παρεμβάλλεται τοίχος μεγάλης θερμοχωρητικότητας βαμμένος με σκούρο χρώμα. Το θερμοκήπιο περιβάλλεται από υαλοστάσια υπό κλίση σε σχέση με το οριζόντιο επίπεδο από 30⁰-70⁰. Η απόδοση τους αυξάνεται στην περίπτωση που υπάρξουν θυρίδες στο πάνω και κάτω μέρος. Το μέγεθος τους εξαρτάται από τις γενικότερες κλιματικές συνθήκες της περιοχής και την επιφάνεια του εσωτερικού τους χώρου. [2] Τους χειμερινούς μήνες, η λειτουργία του θερμοκηπίου κατά την διάρκεια της ημέρας βασίζεται στην ηλιοφάνεια. Η ηλιακή ακτινοβολία διαπερνά τα υαλοστάσια και μετατρέπεται σε θερμότητα, διαχέεται στο εσωτερικό του κτιρίου αυξάνοντας την θερμοκρασία του αέρα ενώ ένα ποσοστό της απορροφάται από την θερμική μάζα και τελικά μεταδίδεται στον εσωτερικό χώρο με την επιθυμητή χρονική υστέρηση. 54

Εικόνα 20. Σκαρίφημα λειτουργίας θερμοκηπίου (Πηγή : www. alunet.gr) Η λειτουργία του θερμοκηπίου βελτιώνει το εσωτερικό κλίμα του κτιρίου. Ο χώρος του θερμοκηπίου μπορεί να είναι λειτουργικός και να εξυπηρετεί και άλλες ανάγκες της κατοικίας, όπως η χρήση του ως θερμοκήπιο φυτών ή ακόμα και χώρος διαβίωσης. Συνδέεται εύκολα στα ήδη υπάρχοντα κτίρια και παρέχει τη δυνατότητα συνδυασμού του με άλλα παθητικά συστήματα. Σε σχέση με τα υπόλοιπα παθητικά συστήματα θέρμανσης αποτελεί και ένα ενδιαφέρον αρχιτεκτονικό στοιχείο. Εικόνα 21. Θερμοκήπιο προσαρτημένο σε κατοικία (Πηγή : www. worldenergynews.gr) 55

Εικόνα 22.Θερμοκήπιο που λειτουργεί σαν χώρος της κατοικίας (Πηγή : www. 4stav.cz) Τα μειονεκτήματα του θερμοκηπίου είναι ότι κατά τους χειμερινούς μήνες τις νυκτερινές ώρες η θερμική ενέργεια που έχει συγκεντρωθεί κατά τον ηλιασμό της διάταξης την ημέρα αποβάλλεται. Αυτό έχει σαν αποτέλεσμα να λειτουργεί αρνητικά στο θερμικό ισοζύγιο ιδίως δε στην περίπτωση γυάλινης οροφής. Αντίστοιχα το καλοκαίρι παρατηρούνται προβλήματα υπερθέρμανσης εάν δεν έχουν προβλεφθεί κατάλληλες διατάξεις σκιασμού του θερμοκηπίου. 1.5.3.2 Ηλιακό Αίθριο Ως ηλιακό αίθριο ονομάζουμε έναν εσωτερικό χώρο του κτιρίου που καλύπτεται με γυάλινη οροφή και η λειτουργία του είναι σχετικά παρόμοια με αυτή των θερμοκηπίων. Αποτελεί μία ενδιαφέρουσα αρχιτεκτονική επιλογή καθώς πέρα από τα θερμικά οφέλη κατά τους χειμερινούς μήνες εξασφαλίζει πρόσθετο φυσικό φως στο εσωτερικό του κτιρίου. Τους χειμερινούς μήνες η ηλιακή ακτινοβολία διαπερνά την γυάλινη οροφή, θερμαίνει το εσωτερικό του κτιρίου δημιουργώντας μια ευχάριστη θερμική άνεση και όπως στα 56

θερμοκήπια ένα ποσοστό της αποθηκεύεται στην θερμική μάζα και αποδίδεται στον χώρο με χρονική υστέρηση. Εικόνα 23. Αίθριο σε κατοικία (Πηγή : www. cy-arch.com) Τα μειονεκτήματα των αιθρίων είναι ότι κατά την χειμερινή περίοδο παρουσιάζουν απώλειες θερμότητας τις νυχτερινές ώρες ενώ το καλοκαίρι για την αποτροπή υπερθέρμανση απαιτούνται ανοίγματα στη γυάλινη οροφή και πλήρης σκιασμός. 1.5.3.4 Θερμοσιφωνικό πανέλο Το θερμοσιφωνικό πανέλο είναι ένας συλλέκτης της ηλιακής ακτινοβολίας ο οποίος είτε είναι προσαρτημένος στο κέλυφος του κτιρίου είτε είναι εγκατεστημένο ανεξάρτητα από αυτό [2]. Αποτελείται από υαλοπίνακα, 57

διάκενο αέρα με μεταλλική σκούρα επιφάνεια με μόνωση εξωτερικά. Το πανέλο συνήθως τοποθετείται υπό κλίση 40⁰ σε χαμηλότερο επίπεδο από τους κύριους τοίχους του κελύφους του κτιρίου. Το εσωτερικό του κτιρίου θερμαίνεται με συναγωγή από τον αέρα του διακένου. Η θερμότητα που συγκεντρώνεται στο διάκενο αέρα, μεταφέρεται μέσω αγωγών με θερμοσιφωνιακή ροή είτε μέσω των υπαρχόντων θυρίδων και αποδίδεται σταδιακά στους χώρους. Εικόνα 24. Σκαρίφημα λειτουργία θερμοσιφωνικού πανέλου (Πηγή : www. cres.gr) Εικόνα 25. θερμοσιφωνικό πανέλο σε κατοικία (Πηγή : www. cres.gr) 58

Η θερμότητα που συλλέγεται μεταφέρεται με φυσική ροη χωρίς την χρησιμοποίηση κάποιου μηχανισμού ή με απλούς ανεμιστήρες.το χειμώνα παρατηρείται να μην έχουμε απώλειες θερμότητας διότι υπάρχει μονωμένος τοίχος ενώ τους καλοκαιρινούς μήνες, επειδή μπορεί εύκολα να απομονωθεί δεν απαιτούνται ιδιαίτερα μέτρα ηλιοπροστασίας. Το ο θερμοσιφωνικό πανέλο συνίσταται για χώρους που απαιτούν άμεση απόδοση θερμότητας όπως σχολεία, κτίρια γραφείων κοκ. 1.5.3.5 Απαιτήσεις Κ.Εν.Α.Κ. για τα Παθητικά Ηλιακά Συστήματα Θέρμανσης [2] Σε σχέση με τα παθητικά ηλιακά συστήματα θέρμανσης στον Κ.Εν.Α.Κ., αναφέρονται τα εξής :. Στο άρθρο 8: Ελάχιστες προδιαγραφές κτηρίων: απαιτείται στο σχεδιασμό των νέων κτηρίων η «ενσωμάτωση τουλάχιστον ενός εκ των Παθητικών Ηλιακών Συστημάτων (ΠΗΣ), όπως: άμεσου ηλιακού κέρδους (νότια ανοίγματα), τοίχος μάζας, τοίχος Trombe, ηλιακός χώρος (θερμοκήπιο) κ.ά.». Στο Άρθρο 11: Περιεχόμενα μελέτης ενεργειακής απόδοσης κτηρίου: Το τεύχος της μελέτης ενεργειακής απόδοσης κτηρίου όσον αφορά το σχεδιασμό του κτηρίου περιλαμβάνει (παράγραφος 2.6) «Περιγραφή λειτουργίας των παθητικών συστημάτων για τη χειμερινή και θερινή περίοδο: υπολογισμός επιφάνειας παθητικών ηλιακών συστημάτων άμεσου και έμμεσου κέρδους (κάθετης / κεκλιμένης / οριζόντιας επιφάνειας), για τα συστήματα με μέγιστη απόκλιση έως 30ο από το νότο, καθώς και του ποσοστού της επί της αντίστοιχης συνολικής επιφάνειας της όψης. Σχετικά με τον στον υπολογισμό της ενεργειακής απόδοσης των παθητικών συστημάτων: Σύμφωνα με το άρθρο 9 του Κ.Εν.Α.Κ., τα παθητικά ηλιακά συστήματα που πιθανώς ενσωματώνονται στο εξεταζόμενο κτήριο προς το παρόν δεν λαμβάνονται υπόψη στους υπολογισμούς της ενεργειακής απόδοσης για το κτήριο αναφοράς, εκτός από το σύστημα άμεσου ηλιακού κέρδους. 59

Δηλαδή δεν ελέγχονται ως προς τη θερμομονωτική τους επάρκεια: ο τοίχος Trombe, ο τοίχος θερμικής μάζας και γενικώς οποιοσδήποτε τοίχος ή άλλο στοιχείο θερμικής συσσώρευσης, το διαχωριστικό δομικό στοιχείο μεταξύ του κυρίως χώρου του κτηρίου και του προσαρτημένου θερμοκηπίου, που θεωρείται ως εξωτερική επιφάνεια του κελύφους προς μη θερμαινόμενο χώρο, καθώς το προσαρτημένο θερμοκήπιο λογίζεται ως χώρος που δεν θερμαίνεται. Σ αυτήν την περίπτωση, στο κτήριο αναφοράς τα ιδιαίτερα δομικά στοιχεία των παθητικών ηλιακών συστημάτων που δεν διαθέτουν ικανοποιητική θερμομόνωση (τοίχος Τrombe, τοίχος θερμικής μάζας, διαχωριστικός τοίχος κτηρίου-ηλιακού χώρου κλπ) αντικαθίστανται με αντίστοιχα συμβατικά δομικά μη διαφανή στοιχεία με θερμικά χαρακτηριστικά που ανταποκρίνονται σε συντελεστή θερμοπερατότητας UV-W (W/(m²K)) τον μέγιστο επιτρεπτό για την αντίστοιχη θερμική ζώνη (όπως ορίζονται στον πίνακα 3.3α. της ΤΟΤΕΕ 20701-1/2010: «Αναλυτικές εθνικές προδιαγραφές παραμέτρων για τον υπολογισμό της ενεργειακής απόδοσης κτηρίων και την έκδοση του πιστοποιητικού ενεργειακής απόδοσης»)).. Σύμφωνα με τον Κ.Εν.Α.Κ. και την ΤΟΤΕΕ 20701-1/2010 «Αναλυτικές εθνικές προδιαγραφές παραμέτρων για τον υπολογισμό της ενεργειακής απόδοσης κτηρίων και την έκδοση του πιστοποιητικού ενεργειακής απόδοσης», (άρθρο 3.5): για τον υπολογισμό της συνεισφοράς των παθητικών ηλιακών συστημάτων στην ενεργειακή απόδοση των κτηρίων, είναι απαραίτητος ο προσδιορισμός και καταγραφή διαφόρων παραμέτρων που σχετίζονται με τα τεχνικά χαρακτηριστικά των παθητικών ηλιακών συστημάτων και αναφέρονται αναλυτικά στη μελέτη σχεδιασμού που περιλαμβάνεται στην ενεργειακή μελέτη του κτηρίου. Θα πρέπει ο μελετητής να λαμβάνει υπόψη στους υπολογισμούς τις εξής παραμέτρους: 60

Τον τύπο του παθητικού ηλιακού συστήματος: άμεσου ηλιακού κέρδους και έμμεσου κέρδους, όπως το προσαρτημένο θερμοκήπιο (ηλιακός χώρος), ο τοίχος Trombe, ο τοίχος μάζας κ.ά. Τη διαφανή επιφάνεια του παθητικού ηλιακού συστήματος σε m2. Ανάλογα με το παθητικό ηλιακό σύστημα, προσδιορίζεται η διαφανής επιφάνεια (υαλοστάσιο), τόσο ως προς τη γεωμετρία της [m2], όσο και ως προς τις θερμοφυσικές ιδιότητες των υλικών όπως τη θερμοπερατότητα, την ηλιακή διαπερατότητα, την ανακλαστικότητα και τη διείσδυση του αέρα (m3/sec). Επίσης καταγράφεται ο συντελεστής σκίασης, ο προσανατολισμός, η κλίση της επιφάνειας και η νυχτερινή προστασία. Για τα παθητικά ηλιακά συστήματα άμεσου κέδρους: τον προσδιορισμό των τεχνικών χαρακτηριστικών και της γεωμετρίας των εσωτερικών επιφανειών του χώρου, η οποία λαμβάνεται υπόψη ως επιφάνεια υψηλής θερμικής μάζας που αποθηκεύει τη θερμική ενέργεια από τον ήλιο. Γι αυτές τις επιφάνειες προσδιορίζεται το πάχος τους [m], η θερμοχωρητικότητα τους [kj/kg K], η θερμοπερατότητά τους [W/(m2K)] και η απορροφητικότητα τους στην ηλιακή ακτινοβολία. Για τα παθητικά ηλιακά συστήματα έμμεσου κέρδους: τον προσδιορισμό των τεχνικών χαρακτηριστικών του αδιαφανούς δομικού στοιχείου 1.6.1 Ενεργητικά ηλιακά συστήματα Ενεργητικά ηλιακά συστήματα ονομάζουμε αυτά τα οποία συλλέγουν την ηλιακή ακτινοβολία, και ακολούθως τη μεταφέρουν με τη μορφή θερμότητας μέσω νερού, αέρα ή μέσω κάποιου άλλου ρευστού. Η εφαρμοζόμενη τεχνολογία είναι απλή και έχει πολλές εφαρμογές. Η πιο διαδεδομένη εφαρμογή των συστημάτων αυτών αποτελεί η παραγωγή ζεστού νερού χρήσης, με τους ηλιακούς θερμοσίφωνες. Τα θερμικά ηλιακά συστήματα διαχωρίζονται σε κατηγορίες, ανάλογα με 61

την χρησιμοποιούμενη τεχνολογία, το μέγεθός τους, ή τον τρόπο εφαρμογής τους Γενικά τα ενεργητικά ηλιακά συστήματα χωρίζονται σε δύο τύπους: στα συστήματα εξαναγκασμένης κυκλοφορίας και στα συστήματα φυσικής κυκλοφορίας. Τα συστήματα εξαναγκασμένης κυκλοφορίας λειτουργούν χρησιμοποιώντας αντλίες και συστήματα ελέγχου προκειμένου να κυκλοφορεί το ρευστό μέσο Τα συστήματα εξαναγκασμένης κυκλοφορίας ταξινομούνται σε δύο επιμέρους κατηγορίες: τα συστήματα ανοιχτού βρόγχου και τα συστήματα κλειστού βρόγχου. Στα συστήματα ανοιχτού βρόγχου το φέρον ρευστό είναι το νερό που τελικά θα χρησιμοποιηθεί από το χρήστη. Στα συστήματα κλειστού βρόγχου το φέρον ρευστό (το οποίο συνήθως περιέχει και αντιψυκτικό) το οποίο κυκλοφορεί στους συλλέκτες δε χρησιμοποιείται άμεσα αλλά μεταφέρει τη θερμότητα από τους συλλέκτες στο νερό που τελικά θα χρησιμοποιηθεί μέσω εναλλάκτη θερμότητας που συνήθως είναι ενσωματωμένος στις δεξαμενές αποθήκευσης. Τα συστήματα φυσικής κυκλοφορίας, διαχωρίζονται : στα θερμοσιφωνικά συστήματα και στους συμπαγείς θερμαντήρες. Στα θερμοσιφωνικά συστήματα η κυκλοφορία του νερού γίνεται μέσω βαρύτητας και θερμικής άνωσης. Το νερό θερμαινόμενο στον ηλιακό συλλέκτη, γίνεται ελαφρύτερο και ανέρχεται προς τη δεξαμενή αποθήκευσης. Το ψυχρότερο νερό της δεξαμενής, ρέει με την σειρά του μέσω σωληνώσεων στο κατώτερο σημείο του συλλέκτη προκαλώντας φυσική κυκλοφορία. 62

Οι συμπαγείς θερμαντήρες, αποτελούνται από μία ή περισσότερες δεξαμενές αποθήκευσης οι οποίες τοποθετούνται σε ένα μονωμένο περίβλημα με τη διαφανή πλευρά να είναι προσανατολισμένη προς τον ήλιο. Τα συστήματα φυσικής κυκλοφορίας είναι προτιμότερα από τα συστήματα εξαναγκασμένης κυκλοφορίας διότι είναι περισσότερο ανθεκτικά, συντηρούνται πιο εύκολα και οικονομικά. Όπως προαναφέρθηκε τα θερμικά ηλιακά συστήματα χρησιμοποιούνται για παραγωγή ζεστού νερού χρήσης κυρίως για οικιακή χρήση αλλά και για θέρμανση και δροσισμό. Μια τυπική διάταξη παραγωγής ζεστού νερού αποτελείται από τους ηλιακούς συλλέκτες, δεξαμενή αποθήκευσης ζεστού νερού καθώς και τις απαραίτητες σωληνώσεις και το σύστημα ελέγχου. Η ηλιακή ακτινοβολία απορροφάται από το συλλέκτη και το θερμαινόμενο αποθηκεύεται μέχρι την χρήση του σε δεξαμενές. Εικόνα 26. Λειτουργία ηλιακών ενεργητικών συστημάτων (Πηγή : www. elcora.com.cy) 63

1.6.2 Σύγκριση παθητικών και ενεργητικών ηλιακών συστημάτων Τα παθητικά ηλιακά συστήματα δεν προσφέρονται για τυποποιημένη εμπορική αξιοποίηση καθώς η εφαρμογή τους είναι διαφορετική ανά επιμέρους λύση. Αποτέλεσμα είναι να μη προωθούνται ιδιαίτερα από τις διάφορες εταιρείες, οι οποίες προτιμούν, προφανώς για οικονομικούς λόγους, πολύπλοκα ενεργητικά συστήματα ηλιοθερμίας. Τα κυριότερα μειονεκτήματα των παθητικών ηλιακών συστημάτων είναι ότι συχνά παρατηρούνται θερμοκρασιακές διαφορές λόγω της αργής θέρμανσης του χώρου (οπότε πολλές φορές είναι απαραίτητη η ύπαρξη κάποιου συμβατικού θερμαντικού μέσου) ή επίσης υπερθέρμανση κατά την διάρκεια ημερών με μεγάλη ηλιοφάνεια. Γενικότερα στην περίπτωση ύπαρξης παθητικών συστημάτων σε μια κατοικία ο χρήστης πρέπει να έχει μια ενεργητικότερη συμμετοχή ώστε να είναι αποτελεσματική η εφαρμογή τους. Πρέπει λοιπόν για παράδειγμα να φροντίζει για τον σκιασμό τους, όταν απαιτείται, να φροντίζει για τον εξαερισμό του χώρου κ.ο.κ. Το σημαντικότερο πλεονέκτημα των παθητικών ηλιακών συστημάτων είναι το κόστος τους, το οποίο περιορίζεται στο κόστος κατασκευής τους. Το κόστος χρήσης τους είναι μηδαμινό 1.7 Συστήματα φυσικού φωτισμού Σκοπός των συστημάτων φυσικού φωτισμού είναι να συνεισφέρουν στην εξοικονόμηση ηλεκτρικής ενέργειας εξασφαλίζοντας συνθήκες οπτικής άνεσης στους χρήστες του κτιρίου. Επιπλέον πέραν της οπτικής άνεσης πρέπει να παρέχουν θέα, φως, δυνατότητα αερισμού και αξιοποίηση ηλιακής ενέργειας[4]. Θα πρέπει λοιπόν να κατασκευάζονται κατάλληλες διατάξεις που να δίνουν δικαίωμα επιλογής ανάμεσα σε φυσικό, τεχνητό φωτισμό ή σκίαση και θα παρέχουν ποσότητα φυσικού φωτισμού τόση ώστε να αποφεύγονται φαινόμενα θάμβωσης. 64

Προκειμένου τα συστήματα φυσικού φωτισμού να λειτουργούν αποτελεσματικά θα πρέπει κατά τον σχεδιασμό να εκτιμούνται επαρκώς ο προσανατολισμός και η μορφολογία του κτιρίου, η χωροθέτηση και η χρήση των χώρων, το σχήμα και οι διαστάσεις των ανοιγμάτων, η θέση και οι ιδιότητες των επιφανειών των εσωτερικών χωρισμάτων,καθώς και η θέση και το σχήμα των διαφόρων διατάξεων σκίασης και ηλιοπροστασίας. Γενικά οι ενεργειακές απαιτήσεις για φωτισμό είναι αναλογικά σημαντικότερες σε χώρους γραφείων ή καταστημάτων παρά σε κατοικίες. Οι διάφορες εφαρμοζόμενες διατάξεις που χρησιμοποιούνται είναι οι κάτωθι : Ανοίγματα Οροφής. [1] Τα ανοίγματα οροφής διαθέτουν είτε διαφανείς, είτε ημιδιαφανείς υαλοπίνακες. Το φυσικό φως εισέρχεται στο εσωτερικό του κτιρίου από την κεκλιμένη οροφή μέσω κατακόρυφων ανοιγμάτων της σοφίτας. Συχνά χρησιμοποιούνται και αίθρια τα οποία επιτρέπουν την είσοδο μεγάλης ποσότητας φυσικού φωτός. Γενικώς η επιλογή οριζόντιων ανοιγμάτων οροφής αποφεύγεται καθώς ενδέχεται να παρατηρηθούν φαινόμενα υπερθέρμανσης κατά τους θερινούς μήνες. Εικόνα 27. Ανοίγματα οροφής (Πηγή : sites.google.com/site/wildwaterwall ) Υαλοπίνακες Ηλιοστάσια. Πρόκειται για συστήματα κατόπτρων και φακών που τοποθετούνται στις οροφές των κτιρίων και τα οποία συλλέγουν το φυσικό φως συνεισφέροντας στην εξοικονόμηση ενέργειας για θέρμανση, ψύξη και φωτισμό. 65

Διαφανή μονωτικά υλικά. Τα υλικά αυτά πέρα από θερμομονωτικά είναι και φωτοδιαπερατά. Τοποθετούνται σε τοίχους,σε φεγγίτες και οροφές. Συνήθως η φωτοδιαπερατότητα τους κυμαίνεται μεταξύ 45% - 80%. Υπάρχει η δυνατότητα να τοποθετηθούν και μεταξύ φύλλων υαλοπινάκων. Με αυτόν τον τρόπο μειώνονται οι απώλειες θερμότητας και επιτρέπεται η μετάδοση του φωτός. Εικόνα 28.Εφαρμογή διαφανών θερμομονωτικών υλικών (Πηγή : www.tsb.wetterau.de) Ανακλαστικές περσίδες. Οι ανακλαστικές περσίδες παρέχουν προστασία έναντι της θάμβωσης και του χειμερινού ηλιασμού. Πρόκειται για κινητές διατάξεις που τοποθετούνται τόσο στο εσωτερικό όσο και το εξωτερικό των ανοιγμάτων των κτιρίων. Σε αυτή την κατηγορία συγκαταλέγονται και οι σταθερές και ρυθμιζόμενες περσίδες. Οι σταθερές περσίδες καλύπτουν συνήθως ολόκληρη την επιφάνεια του ανοίγματος. Απαιτούν προσοχή από τον χρήστη καθώς η αποτελεσματικότητά μειώνεται όταν επικάθονται ρύποι. Η κλίση τους ρυθμίζεται ανάλογα την εποχή. Οι ρυθμιζόμενες περσίδες είναι πιο εξελιγμένα συστήματα και περιλαμβάνουν καμπύλες περσίδες, οι οποίες είναι εξοπλισμένες με ρυθμιζόμενο πλαστικό φιλμ. Η κλίση τους θα πρέπει να ρυθμίζεται για κάθε γωνία πρόσπτωσης των ηλιακών ακτινών, ενώ η ανακλώμενη δέσμη θα πρέπει να διατηρεί σταθερή κατεύθυνση. 66

Εικόνα 29.Εφαρμογή ανακλαστικών περσίδων (Πηγή :www. alunet.gr) Ανακλαστήρες Φωτισμού Ράφια Φωτισμού [2]. Πρόκειται για επίπεδα ή καμπύλα σταθερά στοιχεία τοποθετημένα οριζόντια στα πλαίσια των ανοιγμάτων. Είναι ιδιαίτερα αποτελεσματικοί στις νότιες όψεις του κτιρίου ενώ το μήκος τους θα πρέπει να ισούται με το ύψος του παραθύρου. Η εφαρμογή τουε επιτυγχάνει την μείωση του φωτισμού πλησίον του ανοίγματος και την αύξηση στο πίσω μέρος του χώρου αποφεύγοντας φαινόμενα θάμβωσης. Εικόνα 30.Ανακλαστικά ράφια (α) εξωτερικά ή (β) εκατέρωθεν του ανοίγματος (Πηγή : sites.google.com/site/wildwaterwall ) 67

Φωτοσωλήνες. Oι φωτοσωλήνες αποτελούν μία λύση διαχείρισης και αξιοποίησης του φυσικού φωτός για το φωτισμό κατοικιών και βιομηχανικών χώρων, χωρίς να μεταφέρεται ταυτόχρονα θερμότητα και η υπεριώδης ακτινοβολία στο εσωτερικό τους. Αποτελούν πρακτική και οικονομική λύση ιδίως στην περίπτωση υφισταμένων κτιρίων Είναι σωλήνες συνήθως μεταλλικής κατασκευής.χρησιμοποιούνται όμως και άκαμπτα πλαστικά, Στο εσωτερικό τους τοποθετούνται γυάλινες ή πλαστικές οπτικές ίνες, οι οποίες αυξάνουν την αποτελεσματικότητά τους.. Εφόσον ο φωτοσωλήνας έχει διαφανή τοιχώματα, λειτουργεί ως γραμμική φωτεινή πηγή σε όλο το μήκος. Τα βασικά μέρη από τα οποία αποτελούνται οι φωτοσωλήνες είναι ο εξωτερικός θόλος ο οποίος είναι συνήθως από πλεξιγκλάς, και συνδυάζεται με διάφορες βάσεις στήριξης, οι οποίες προσαρμόζονται τόσο σε επίπεδες, όσο και σε επικλινείς οροφές. Ο εξωτερικός θόλος είναι σφραγισμένος θερμομονωτικά, για να μην υπάρχουν θερμικές απώλειες,. Το φως μεταφέρεται μέσω του υπερανακλαστικού σωλήνα μεταφοράς μεταφέρετα στο χώρο που χρειάζεται φωτισμό. Για να εξασφαλίζεται μεγαλύτερη απόδοση συνιστάται οι φωτοσωλήνες να τοποθετούνται σε σημεία, τα οποία δέχονται άμεση ηλιακή ακτινοβολία τις περισσότερες ώρες της ημέρας και δεν σκιάζονται από στοιχεία του κτιρίου, των γειτονικών κτιρίων ή λόγω της μορφολογίας του εδάφους. Μερικά συστήματα διαθέτουν ενσωματωμένο λαμπτήρα χαμηλής κατανάλωσης, προκειμένου να λειτουργούν και κατά τις βραδινές ώρες. Συχνά οι φωτοσωλήνες συνδυάζονται και με σύστημα εξαερισμού. 68

Εικόνα 31.Σκαρίφημα εφαρμογής φωτοσωλήνων σε κατοικία (Πηγή : www.solarlight.gr ) Εικόνα 32.Εφαρμογή φωτοσωλήνα σε στέγη (Πηγή : www.tsialos.gr ) 69

1.8 Συστήματα ηλιοπροστασίας σκιασμού Πρόκειται για συστήματα θερμικής προστασίας του κελύφους που ταυτόχρονα που αντιμετωπίζει την ποσότητα του φωτός που εισέρχεται μέσω των ανοιγμάτων προστατεύοντας έναντι θάμβωσης [2]. Στα Συστήματα ηλιοπροστασίας και σκιασμού συμπεριλαμβάνονται: Σταθερά Συστήματα Σκίασης Σε αυτή την κατηγορία συγκαταλλέγονται δομικά και μη στοιχεία όπως οι εξώστες, οι τέντες, τα παντζούρια κ.τ.λ. Μεγάλη σημασία στα συστήματα αυτά είναι ο προσανατολισμός και το σχήμα των ανοιγμάτων σε σχέση με τη θέση του ηλίου. Στις νότιες πλευρές του κελύφους πρέπει να τοποθετούνται οριζόντια συστήματα σκίασης ενώ σε ανατολικές και δυτικές επιφάνειες πρέπει να τοποθετούνται κατακόρυφα και διαγώνια ανοίγματα. Τοποθετούνται εξωτερικά στις όψεις των κτιρίων προκειμένου να αποτρέψουν την ηλιακή ακτινοβολία να εισέλθει στα ανοίγματα. Κινητά Συστήματα Σκίασης Τα συστήματα αυτά τοποθετούνται εσωτερικά και εξωτερικά και είναι είτε χειροκίνητα είτε λειτουργούν με η χρήση αυτοματισμών ανάλογα τις θερμικές ανάγκες και τα απαιτούμενα επίπεδα φυσικού φωτισμού. Τέτοια παραδείγματα κινητών συστημάτων είναι οι κουρτίνες, οι τέντες και τα στόρια που περιορίζουν τα θερμικά οφέλη. Μορφή κελύφους και σκιασμός από γειτονικά κτίρια. Η μορφή του κελύφους εφόσον περιλαμβάνει πέργκολες,αυλές, στοές, εσοχές και εξοχές λειτουργεί παρέχοντας ηλιοπροστασία. Επίσης, σε περιοχές με υψηλές θερμοκρασίες όταν τα σπίτια κατασκευάζονται το ένα δίπλα στο άλλο αλληλοσκιάζονται κατά την διάρκεια της ημέρας. Σκιασμός από φυλλοβόλα δέντρα Ένας τρόπους σκιασμού είναι η φύτευση φυλλοβόλων δέντρων πλησίον του κτιρίου προκειμένου να περιορίζεται ο άμεσος ηλιασμός. Τον χειμώνα όταν τα δέντρα δεν έχουν πια φύλλα δεν εμποδίζουν ιδιαίτερα τα ηλιακά οφέλη. 70

Εικόνα 33. Σκιασμός από φυλλοβόλα δένδρα (θερινή περίοδος) (Πηγή : sites.google.com/site/wildwaterwall ) Εικόνα 34. Σκιασμός από φυλλοβόλα δένδρα (χειμερινή περίοδος) (Πηγή : sites.google.com/site/wildwaterwall ) Ειδικά Κρύσταλλα Τα κρύσταλλα αυτά παρουσιάζουν θερμικές και φωτομετρικές ιδιότητες και η χρήση τους έχει στόχο την εξοικονόμηση ενέργειας. (θα αναλυθούν σε ξεχωριστό κεφάλαιο) 71

Ανοιχτόχρωμοι χρωματισμοί εξωτερικών επιφανειών του κελύφους Τα ανοικτά χρώματα, αντανακλούν μεγάλο ποσοστό της ηλιακής ακτινοβολίας μειώνοντας την απορροφούμενη θερμότητα από το κέλυφος του κτιρίου και την αύξηση της θερμοκρασίας στο εσωτερικό του. Αντίθετα σκουρόχρωμοι χρωματισμοί απορροφούν μεγάλο ποσόστό της προσπίπτουσας ηλιακής ακτινοβολίας, με αποτέλεσμα να να θερμαίνεται το εσωτερικό του κτιρίου. Επιπροσθέτως οι επιφάνειες ανοιχτού χρώματος έχουν μεγαλύτερη διάρκεια ζωής, καθώς αντανακλούν και βλαβερές ακτινοβολίες του ήλιου, ενώ οι σκούρες τις απορροφούν. Βλάστηση, Πράσινες στέγες και δώματα Η βλάστηση σε ένα κτίριο πέραν της ηλιοπροστασίας που παρέχει, επιτυγχάνει δροσισμό μέσω της διαδικασίας της φωτοσύνθεσης και εξατμισοδιαπνοής των φυτών. Στα φυτά, η αποβολή νερού με τη μορφή υδρατμών από τα φύλλα, πραγματοποιείται με τη βοήθεια θερμότητας που αντλείται από τον αέρα περιβάλλοντος με αποτέλεσμα τοπικά να μειώνεται η θερμοκρασία. Εικόνα 35. Κατοικία με φυτεμένο δώμα (Πηγή : www.zeropixel.gr) 72

1.9 Συστήματα φυσικού αερισμού Ο φυσικός αερισμός υποβοηθείται από τον άνεμο και το φαινόμενο της καμινάδας κατά το οποίο θερμός αέρας ανέρχεται και διαφεύγει προς το εξωτερικό του κελύφους από την κορυφή και ακολούθως φρέσκος ψυχρός εισέρχεται μέσω ανοιγμάτων στη βάση [2]. Οι παράμετροι που επηρεάζουν τον φυσικό αερισμό είναι οι τοπικές κλιματικές συνθήκες, ο προσανατολισμός, η θέση και το μέγεθος των ανοιγμάτων. Οι διατάξεις που συνεισφέρουν στον φυσικό αερισμό είναι οι ακόλουθες: Ηλιακή Καμινάδα [1]: Η ηλιακή καμινάδα κατασκευάζεται από υαλοπίνακα στη νότια ή τη νοτιοδυτική πλευρά του κτιρίου και ενισχύει τον αερισμό στους εσωτερικούς χώρους του κτιρίου. Ο αέρας εντός της καμινάδας θερμαίνεται σε σχέση με τον αέρα στο εσωτερικό του κτιρίου λόγω των ηλιακών ακτινών. Η πυκνότητα του θερμαινόμενου αέρα μειώνεται οπότε μέσω της καμινάδας διαφεύγει προς την κορυφή και προκαλείται κίνηση αέρα. Εικόνα 36. Λειτουργία ηλιακής καμινάδας (Πηγή : www. michanikos.gr) 73

Η ηλιακή καμινάδας μπορεί,με κατάλληλη διάταξη ανεμιστήρα να χρησιμοποιηθεί και για θέρμανση του εσωτερικού χώρου. Πύργος Αερισμού: Ο πύργος αερισμού αξιοποιεί την δυναμική του ανέμου. Ο πύργος είναι συνήθως τετράγωνος, ορθογώνιος, ή τριγωνικός και τοποθετείται στην οροφή του κτιρίου Για καλύτερα αποτελέσματα σε σχέση με τον φυσικό αερισμό του κτιρίου πρέπει οι πλευρές του πύργου αερισμού να έχουν συνήθως πλάτος 3m και ύψος 7m. και το τελευταίο κομμάτι του πύργου να είναι ανοιχτό σε όλες τις πλευρές του και όλες τις διευθύνσεις του ανέμου προκειμένου η ροή του ανέμου ανεξαρτήτως διεύθυνσης να παγιδεύεται και μέσω καναλιών να καταλήγει στο εσωτερικό του κτιρίου. Ακόμη και όταν δεν υπάρχουν τοπικοί άνεμοι ο χώρος αερίζεται με το φαινόμενο του ελκυσμού (Φαινόμενο Venturi). Αεριζόμενο Κέλυφος: Πρόκειται για κατασκευή διπλού στρώματος δομικών υλικών που τοποθετείται συνήθως στις όψεις των κτιρίων. Στο εσωτερικό του υπάρχει αέρας ο οποίος έρχεται σε επαφή με το εξωτερικό περιβάλλον. Λόγω της δημιουργούμενης διαφοράς πυκνότητας, δημιουργείται ροή αέρα στο διάκενο και απάγεται ο θερμός αέρας. Κατά τους θερινούς μήνες, το αεριζόμενο κέλυφος βοηθά στη σκίαση του κελύφους και την θερμική προστασία του κτιρίου. Ταυτόχρονα μεταφέρει θερμότητα από το κέλυφος στο εξωτερικό περιβάλλον, μέσω του αέρα στο διάκενο. Τους χειμερινούς μήνες, ο αέρας που κυκλοφορεί στο κέλυφος είναι μειωμένης ταχύτητας του εξωτερικού, οπότε, οι θερμικές απώλειες περιορίζονται.. Τα υπάρχοντα είδη αερισμού ποικίλουν ανάλογα τον τρόπο δημιουργίας του. Διαμπερής Αερισμός: Οι παράμετροι που επηρεάζουν τον διαμπερή αερισμό είναι η μορφή του κτιρίου, η εσωτερική του διαρρύθμιση του κτιρίου και ο σχεδιασμός των ανοιγμάτων. Στο πάνω και κάτω τμήμα των διαχωριστικών των εσωτερικών τοίχων τοποθετούνται θυρίδες που 74

επιτρέπουν την κίνηση του αέρα στους εσωτερικούς χώρους και την ταυτόχρονη απομάκρυνση του θερμού αέρα. Υβριδικός Αερισμός: Με την χρήση ανεμιστήρων οροφής, οι οποίοι καταναλώνουν ελάχιστη ηλεκτρικής ενέργεια, επιτυγχάνεται θερμική άνεσης σε θερμοκρασίες υψηλότερες από τις συνήθεις 2-3 C. Με τον τρόπο αυτό μειώνεται η χρήση συμβατικών κλιματιστικών μηχανημάτων. Εικόνα 37. Ανεμιστήρας οροφής σε κατοικία (Πηγή : www.aenaossa.gr Εξαναγκασμένος Αερισμός: Στην περίπτωση που ο φυσικός αερισμός δεν είναι ανεπαρκής χρησιμοποιείται τεχνητός αερισμός. Ο τεχνητός αερισμός επιτυγχάνει σημαντική μείωση των απαιτούμενων ψυκτικών φορτίων κτιρίων, ιδίως τις νυκτερινές ώρες. 1.10 Συστήματα δροσισμού Τα παθητικά συστήματα δροσισμού λειτουργούν χωρίς κατανάλωση ενέργειας και χρησιμοποίηση συμβατικών μέσων. Ο ο αέρας που 75

κυκλοφορεί στο εσωτερικό του κτιρίου ψύχεται με εξάτμιση [2]. Ένα άτομο αντιλαμβάνεται την ψύξη όταν αυξάνεται ο ρυθμός εξάτμισης της επιφάνειας του δέρματος με τη δημιουργία κίνησης του αέρα. Οι γενικές κατηγορίες συστημάτων δροσισμού είναι: Ψύξη - Δροσισμός από εξάτμιση Λειτουργεί με το φαινόμενο της λανθάνουσας θερμότητα εξάτμισης που συμβαίνει σε περιοχές με χαμηλή υγρασία. Το νερό μετατρέπεται σε υδρατμούς. Για να συμβεί αυτό πρέπει η πίεση των ατμών του νερού να είναι υψηλότερη από τη μερική πίεση των υδρατμών στην ατμόσφαιρα. Το φαινόμενο αυτό έχει σαν αποτέλεσμα την απορρόφηση θερμότητας από τον αέρα και κατ επέκταση πτώση της θερμοκρασίας του αέρα. Ταυτόχρονα επέρχεται η αύξηση του ποσοστού υγρασίας του αέρα. Το φαινόμενο αυτό ονομάζεται άμεσος εξατμιστικός δροσισμός. Στην περίπτωση αυτή λόγω της αύξησης της υγρασίας, πρέπει να λαμβάνεται ιδιαίτερη μέριμνα αερισμού του χώρου καθώς ενδέχεται να παρατηρηθούν φαινόμενα ανάπτυξης μούχλας. Τέτοια συστήματα άμεσης εξατμιστικής ψύξης περιλαμβάνουν την ύπαρξη βλάστησης, σιντριβανιών, πισινών.. Με τον έμμεσο εξατμιστικό δροσισμό μείωση της θερμοκρασίας του αέρα, χωρίς αύξηση της υγρασία του. Η περίπτωση αυτή παρατηρείται όταν η εξάτμιση του νερού γίνει πάνω σε μια επιφάνεια του κελύφους. Τεχνικές έμμεσου εξατμιστικού δροσισμού είναι οι ανοιχτές λίμνες οροφής και ο ψεκασμός των δωμάτων με νερό. Επισημαίνεται ότι ο δροσισμός από εξάτμιση δεν είναι εφαρμόσιμος σε υγρά κλίματα όπου ο αέρας είναι κοντά στην κατάσταση κορεσμού. Ψύξη - Δροσισμός από το έδαφος Το έδαφος να διατηρεί την θερμοκρασία το σχετικά σταθερή και να αποθηκεύει μεγάλα ποσά θερμότητας τα οποία βοηθούν στην ψύξη του κτιρίου.η τεχνική αυτή βασίζεται στην απαγωγή θερμότητας από το κτίριο στο έδαφος μέσω αγωγιμότητας. Χαρακτηριστικό παράδειγμα αυτής της τεχνικής είναι τα υπόσκαφα κτίρια. Ψύξη - Δροσισμός από ακτινοβολία Στην περίπτωση μαζών που διαφορετικής θερμοκρασίας, το θερμότερο ακτινοβολεί το ψυχρότερο Κάθε κτίριο ανταλλάσσει θερμότητα με τον ουρανό. Πρέπει λοιπόν οι 76

αδιαφανείς επιφάνειες του κελύφους να έχουν μεγάλη ανακλαστικότητα προκειμένου να ανακλούν την ανεπιθύμητη ηλιακή ακτινοβολία, και ταυτόχρονα να έχουν μέγιστη ικανότητα εκπομπής ακτινοβολίας. Επικουρικά στον παθητικό δροσισμό λειτουργούν οι διατάξεις ηλιοπροστασίας που προστατεύουν το κέλυφος από την υπερθέρμανση, η θερμικής μάζας που επιτυγχάνει ελάττωση των διακυμάνσεων της θερμοκρασίας και ο φυσικός εξαερισμός. 1.11 Υαλοπίνακες (είδη και χαρακτηριστικά τους) Υπάρχει πλήθος κατηγοριών υαλοπινάκων οι οποίοι ποικίλουν ανάλογα την χρήση του κτιρίου και τις απαιτήσεις του τοπικού κλίματος. Έτσι λοιπόν έχουμε : Ανακλαστικοί υαλοπίνακες: Οι ανακλαστικοί υαλοπίνακες ανακλούν σημαντικό μέρος της ηλιακής ακτινοβολίας που δέχονται και χρησιμοποιούνται για τη μείωση των ηλιακών κερδών. Προκαλούν όμως θάμβωση στον περιβάλλοντα χώρο και στα γύρω κτίρια. Συνήθως ανακλούν το 50-70% της ακτινοβολίας και τοποθετούνται σε ανοίγματα νότιου προσανατολισμού. Εικόνα 38. Εφαρμογή ανακλαστικών υαλοπινάκων (Πηγή : www.amperiadisglass.com) 77

Υαλοπίνακες low-e: Οι υαλοπίνακες low-e ή χαμηλής εκπομπής είναι διπλοί υαλοπίνακες που αποτελούνται από δύο κομμάτια γυαλιού. Το ένα γυαλί περιέχει αόρατη σύνθεση μεταλλικών στοιχείων την αποκαλούμενη χαμηλής εκπομπής επίστρωση. Πρόκειται για ένα λεπτό στρώμα που επιτρέπει την διάχυση του φωτός στο εσωτερικό του κτιρίου αλλά ταυτόχρονα αποτρέπει την έξοδο της θερμότητας. Το υπάρχον κενό μεταξύ των δύο υαλοπινάκων γεμίζεται με ευγενές αέριο προκειμένου να μειωθεί περαιτέρω ο συντελεστής μεταφοράς της θερμότητας. Η επίστρωση στους υαλοπίνακες χαμηλής εκπομπής εμποδίζει την εκπομπή θερμικής ακτινοβολίας. Το χειμώνα προς το εσωτερικό του κτιρίου κρατώντας τη ζέστη στον εσωτερικό χώρο και το καλοκαίρι από το εξωτερικό του απομονώνοντας την εκεί. Παράλληλα μειώνει την προς το εσωτερικό περατότητα της ανεπιθύμητης υπεριώδους (UV) ακτινοβολίας Εικόνα 39. Λειτουργία υαλοπινάκων χαμηλής εκπομπής (Πηγή : www. sciencestruck.com) 78

Θερμομονωτικοί διπλοί υαλοπίνακες: Εκτός από τους συνηθισμένους διπλούς (ή τριπλούς) υαλοπίνακες, αυξημένη θερμομονωτική ικανότητα έχουν υαλοπίνακες που στο διάκενό τους περιέχουν κάποιο αδρανές αέριο (π.χ. αργό) αντί για αέρα. Εφαρμόζονται, όταν υπάρχουν απαιτήσεις για υψηλή θερμομόνωση του κελύφους. Απλοί μονοί υαλοπίνακες έχουν χρησιμοποιηθεί αρκετά στην χώρα μας ιδίως σε παλαιές κατασκευές.. Σε σύγκριση με τους άλλους τύπους υαλοπινάκων παρουσιάζουν την υψηλότερη ανταλλαγή ενέργειας μεταξύ εσωτερικού και εξωτερικού περιβάλλοντος επιτρέποντας τη μέγιστη εισχώρηση στο φυσικό φως. Πλέον δεν χρησιμοποιούνται καθώς η θερμική τους συμπεριφορά δεν ικανοποιεί τον Κανονισμό. Ηλεκτροχρωμικοί Υαλοπίνακες: Τα ηλεκτροχρωμικά παράθυρα αποτελούν συσκευές ενεργού ελέγχου της ηλιακής ακτινοβολίας. Λειτουργούν εκμεταλευόμενα την ιδιότητα διαφόρων οξειδίων μετάλλων (WO3, MoO3, V2O5) να χρωματίζονται αντιστρεπτά με την εισαγωγή- εξαγωγή ευκίνητων ιόντων (Η+, Li+, Na+) στο πλέγμα τους. Με την χρήση μικρού ηλεκτρικού δυναμικού (περί τα 3-5 Volt DC) τα ηλεκτροχρωμικά παράθυρα μεταβάλλουν αντιστρεπτά τη διαπερατότητά τους στο ορατό και εγγύς υπέρυθρο. Οι υαλοπίνακες αυτοί μεταβάλλουν τις ιδιότητές τους με την διοχέτευση ηλεκτρικού ρεύματος μετατρεπόμενοι από αδιαφανείς σε διαφανείς και αντίστροφα, μέσω της εφαρμογής ηλεκτρικής τάσης. Έχουν την δυνατότητα να φωτίζουν και να θερμαίνουν ακόμη και τα πλέον απομακρυσμένα σημεία ενός χώρου. Μέσω της μεταβολής της διαπερατότητάς τους επιτρέπουν στον χρήστη να ελέγχει το ποσοστό της ηλιακής ακτινοβολίας που εισέρχεται στο εσωτερικό του κτιρίου. Έγχρωμοι υαλοπίνακες: Κατόπιν χημικής επεξεργασίας παρουσιάζουν χαμηλή θερμοπερατότητα, αλλά και μειωμένη φωτοδιαπερατότητα και προτιμούνται προκειμένου να μειωθούν τα ηλιακά κερδη ενός χώρου. Απορροφητικοί υαλοπίνακες: Οι απορροφητικοί υαλοπίνακες απορροφούν σημαντικό ποσοστό της ηλιακής ακτινοβολίας περιορίζοντας τη θερμοπερατότητα χωρίς να μειώνουν σημαντικά τη 79

φωτοδιαπερατότητα και προτιμώνται για τη μείωση των ηλιακών κερδών ενός χώρου. Σε σχέση με τους ανακλαστικούς έχουν το πλεονέκτημα, ότι δε δημιουργούν θάμβωση στον περιβάλλοντα χώρο του κτιρίου. Φωτοχρωμικοί υαλοπίνακες: Πρόκειται για υαλοπίνακες των οποίων οι οπτικές ιδιότητες μεταβάλλονται ανάλογα με το ποσοστό της προσπίπτουσας σε αυτούς ηλιακής ακτινοβολίας. Η φωτοδιαπερατότητά τους μειώνεται με την αύξηση της έντασης της φωτεινής ακτινοβολίας οπότε μειώνονται και τα θερμικά κέρδη. Θερμοχρωμικοί υαλοπίνακες: Οι υαλοπίνακες αυτοί έχουν την ιδιότητα να μεταβάλλουν τις οπτικές ιδιότητες τους ανάλογα την εξωτερική θερμοκρασία. Με την αύξηση της θερμοκρασίας μεταβάλλονται από διαφανείς σε ημιδιαφανείς. Έχουν διαφανές φιλμ, το οποίο όταν αποκτήσει θερμοκρασία μεγαλύτερη από αυτή του εσωτερικού χώρου μετατρέπεται σε αδιαφανές, αντανακλώντας την ηλιακή ακτινοβολία και επανέρχεται όταν η θερμοκρασία μειωθεί. Υαλοπίνακες υγρών κρυστάλλων: Με την χρήση τάσης μετατρέπονται από γαλακτόχρωμοι σε διαφανείς. Πρόκειται για ελασματοποιημένους υαλοπίνακες που αποτελούνται από δύο λευκά ή έγχρωμα γυαλιά και μία μεμβράνη υγρών κρυστάλλων ενσωματωμένη ανάμεσα σε τουλάχιστον δύο πλαστικά διαστρώματα. Με την χρήση ενός ηλεκτρικού διακόπτη μετατρέπεται από το διάφανο στο αδιάφανο. 1.12 Ανανεώσιμες πηγές ενέργειας σε κτίρια οικιστικού χαρακτήρα 1.12.1 Φωτοβολταϊκά και ηλιοθερμία Τα φωτοβολταϊκά συστήματα λειτουργούν εκμεταλλευόμενα την ηλιακή ενέργεια η οποία είναι καθαρή και ανεξάντλητη. Η παραγωγή ενέργειας γίνεται χωρίς ταυτόχρονη παραγωγή επιβλαβών ουσιών και ρύπων. Ο τρόπος λειτουργίας των φωτοβολταϊκών τους έχει ως εξής : Κατά την 80

διάρκεια που υπάρχει ηλιακή ακτινοβολία παράγεται συνεχές ρεύμα το οποίο έχει την δυνατότητα να τροφοδοτήσει ένα φορτίο συνεχούς ρεύματος και επομένως παράγεται ηλεκτρική ισχύς. Μία τυπική διάταξη φωτοβολταϊκών αποτελείται από ένα ή περισσότερα φωτοβολταϊκά ηλεκτρικά πλαίσια ενωμένα μεταξύ τους, τα οποία όταν εκτίθενται στην ηλιακή ακτινοβολία μετατρέπουν κατά ποσοστό 5-17% περίπου την προσπίπτουσα ακτινοβολία σε ηλεκτρική. Τα φωτοβολταϊκά συστήματα αποτελούνται από [12], [13]: Την ηλιακή γεννήτρια ή φωτοβολταϊκό πλαίσιο τα οποία συνίστανται από φωτοβολταϊκά ηλιακά στοιχεία (ή φωτοβολταϊκά κελιά). Τα φωτοβολταϊκά ηλιακά στοιχεία είναι είτε μονοκρυσταλλικά είτε πολυκρυσταλλικά ή άμορφης σιλικόνης. Η παραγόμενη τάση και η ισχύς ενός φωτοβολταϊκού στοιχείου είναι πολύ μικρή για να ικανοποιήσει την απαιτούμενη ηλεκτρική κατανάλωση ενός κτιρίου ή τη φόρτιση των συσσωρευτών του. Για το λόγο αυτό τοποθετούνται σε ενιαίο πλαίσιο με κοινή ηλεκτρική έξοδο και συνδέονται σε σειρά και σε ομάδες κατάλληλου πλήθους ώστε να επιτευχθεί η ζητούμενη τάση. Τα ηλιακά στοιχεία τοποθετούνται σε ένα ανθεκτικό φύλλο από μέταλλο όπως αλουμίνιο ή ενισχυμένο πλαστικό. Επικαλύπτονται με ένα προστατευτικό φύλλο γυαλιού ή διαφανούς πλαστικού και συσφίγγονται με ένα περιμετρικό μεταλλικό περίβλημα. Το σύνολο αυτό αποτελεί το φωτοβολταϊκό πλαίσιο, που είναι προκατασκευασμένο και κατασκευάζεται βιομηχανικά. Τα φωτοβολταϊκά μπορούν να τοποθετηθούν σε δώματα,.στέγες, προσόψεις κτιρίων αλλά και στους ακάλυπτους χώρους των οικοπέδων. Φωτοβολταϊκό Πάνελ. Οι εταιρίες που κατασκευάζουν φωτοβολταϊκά στοιχεία, δεν διαχωρίζουν τα πλαίσια από τα πανέλα. Το παραγόμενο προϊόν καλείται φωτοβολταϊκό πλαίσιο και διατίθεται σε μεγάλη ποικιλία, σε σχέση με την παραγόμενη ισχύ, την τάση και τις διαστάσεις του. Ηλεκτρονικές διατάξεις διαχείρισης της ηλιακής ενέργεια που δέχεται το φωτοβολταϊκό σύστημα. 81

Σύστημα αποθήκευσης ενέργειας συσσωρευτές. Πρόκειται για μπαταρίες στις οποίες αποθηκεύεται η παραγόμενη ηλεκτρική ενέργεια προκειμένου να χρησιμοποιηθεί όταν χρειαστεί. Εικόνα 40. Φωτοβολταϊκά σε κατοικία (Πηγή : www.wordpress.com) Τα φωτοβολταϊκά συστήματα έχουν πολλά και σημαντικά πλεονεκτήματα. Η λειτουργία τους είναι αθόρυβη, έχουν μεγάλη αξιοπιστία και διάρκεια ζωής, ελάχιστη συντήρηση,. δυνατότητα επέκτασης και μηδενική Ρύπανση. Αποτελούν εξαιρετική λύση απομακρυσμένες περιοχές. Στα μειονεκτήματά τους συγκαταλέγονται το σημαντικό τους αρχικό κόστος, το οποίο σταδιακά έχει μειωθεί, αλλά και η εξάρτησή τους από την ύπαρξη ή μη ηλιοφάνειας. Για την σωστή λειτουργία τους και συνύπαρξη τους με την κατοικία οι προϋποθέσεις που θα πρέπει να πληρούνται είναι: να υπάρχει επαρκής ελεύθερος χώρος ο οποίος να μην σκιάζεται, να έχουν νότιος προσανατολισμός ( με απόκλιση έως 45⁰) για να μεγιστοποιείται η απόδοσή τους, να έχουν σωστή κλίση σε σχέση με το οριζόντιο επίπεδο και επαρκής συντήρηση (έλεγχος των διατάξεων και καθαρισμός των πάνελ). 82

Τα ηλιοθερμικά συστήματα, όπως και τα φωτοβολταϊκά λειτουργούν εκμεταλλευόμενα την ηλιακή ενέργεια. Εικόνα 41. Λειτουργία ηλιοθερμίας σε κατοικία (Πηγή : www. www.andrianos.gr) Λειτουργούν εξαιρετικά σε υψηλές θερμοκρασίες. Επίσης από την στιγμή που χρησιμοποιούν ένα στρόβιλο για να παράγουν ηλεκτρισμό από θερμότητα, οι ηλιοθερμικές πηγές μπορούν εύκολα και χωρίς σημαντικό κόστος να συνδεθούν με λέβητες φυσικού αερίου πράγμα που τους παρέχει πρόσθετη αξιοπιστία. Μειονέκτημά τους είναι ότι τα συστήματα ηλιοθερμικής συγκέντρωσης χρειάζονται ηλιακούς ανιχνευτές για να διατηρήσουν τη συγκέντρωση φωτός στο συλλέκτη μην επιτυγχάνοντας να παράγουν ενέργεια σε περίπτωση διάθλασης του φωτός. Η παραγόμενη ενέργεια των συστημάτων συγκέντρωσης απομειώνεται σημαντικά σε δυσμενείς συνθήκες όπου το διαθλώμενο φως δε είναι εφικτό να συλλεχθεί. Επιπροσθέτως, έχουν μεγάλες απαιτήσεις σε χώρο. 1.12.2 Ανεμογεννήτριες Τα συστήματα αξιοποίησης της αιολικής ενέργειας είναι μηχανές που μετατρέπουν την ενέργεια του ανέμου σε ηλεκτρική και λέγονται 83

ανεμογεννήτριες. Για οικιακές εφαρμογές προτείνονται μικρές ανεμογεννήτριες από 400W έως 10kW ( που είναι και το ανώτατο όριο για ιδιώτες). Για την αποτελεσματική λειτουργία τους πρέπει η γύρω περιοχή να είναι ελεύθερη ώστε μην εμποδίζονται οι άνεμοι. Υπάρχουν δύο βασικές κατηγορίες ανεμογεννητριών [14]. Οι ανεμογεννήτριες οριζόντιου άξονα, οι οποίες είναι και οι πλέον συχνές, όπου ο περιστρεφόμενος άξονας είναι παράλληλος με τον άνεμο. Αποτελούνται από τον έλικα που έχει συνήθως δύο ή τρία πτερύγια, το σύστημα μετάδοσης της κίνησης, την ηλεκτρογεννήτρια, το σύστημα πέδησης και το σύστημα προσανατολισμού. Οι ανεμογεννήτριες κάθετου άξονα, ο οποίος είναι σταθερός. Σε αυτόν υπάρχουν κεκλιμένα σταθερά πτερύγια τα οποία κατευθύνουν τον άνεμο ανεξαρτήτου κατεύθυνσης στα εσωτερικά πτερύγια αντίθετης κλίσης οπότε περιστρέφεται ο εσωτερικός κάθετος άξονας και παράγεται ηλεκτρική ενέργεια. Οι ανεμογεννήτριες κάθετου άξονα είναι αποδοτικότερες από τις ανεμογεννήτριες οριζόντιου άξονα καθώς παράγουν ενέργεια ακόμη και με μικρη ένταση ανέμου (έως 2 μποφώρ) και δεν επηρεάζονται από την κατεύθυνση του ανέμου. Εικόνα 42. Λειτουργία ανεμογεννητριών (Πηγή : www.kpekastor.kas.sch.gr) 84

Εικόνα 43.Ανεμογεννήτρια οριζόντιου άξονα σε κατοικία (Πηγή : www. www.zeroenergybuildings.org) Εικόνα 44. Ανεμογεννήτρια κάθετου άξονα σε κατοικία (Πηγή : www. www. dforcesolar.com) 85

1.12.3 Γεωθερμία Τα γεωθερμικά συστήματα παραγωγής ενέργειας είναι συστήματα που εκμεταλλεύονται την ενέργεια που υπάρχει στο εσωτερικό της γης και με τη μορφή νερού, ατμού, αερίων, μειγμάτων ή ενέργειας από πετρώματα για να παράγουν ηλεκτρική ενέργεια [15]. Τα γεωθερμικά συστήματα κατηγοριοποιούνται ανάλογα το ρευστό που εκμεταλλεύονται αν είναι νερό σε υγρή φάση ή ρευστό σε μορφή ατμού. Στα συστήματα με κυρίαρχο ρευστό το νερό, η υγρή φάση είναι αυτή που ελέγχει την πίεση ενώ ενδέχεται να υπάρχουν και αέρια σε μορφή μικρών φυσαλίδων. Ανάλογα τις συνθήκες πίεσης και θερμοκρασίας, παράγουν θερμό νερό, μίγμα νερού με ατμό, υγρό ατμό ή ακόμα και ξηρό ατμό. Στα συστήματα όπου χρησιμοποιείται ο ατμός, το υγρό νερό και ο ατμός συνυπάρχουν στον ταμιευτήρα. Τα γεωθερμικά αυτά συστήματα διαχωρίζονται ανάλογα την κατάσταση ισορροπίας στον ταμιευτήρα λαμβανομένων υπόψη της κυκλοφορίας των ρευστών του ταμιευτήρα και του μηχανισμός μεταφοράς της θερμότητας. Στα δυναμικά συστήματα ο ταμιευτήρας τροφοδοτείται συνεχώς με νερό, το οποίο θερμαίνεται και έπειτα αποφορτίζεται, επειδή το θερμό ρευστό ανέβηκε στην επιφάνεια ή γέμισε τους υδατοπερατούς υπόγειους σχηματισμούς. Με αυτόν τον τρόπο η θερμότητα μεταφέρεται στο σύστημα μέσω του μηχανισμού της συναγωγής και της κυκλοφορίας του ρευστού. Στα στατικά- στάσιμα συστήματα αποθήκευσης, πραγματοποιείται ελάχιστη ή καθόλου τροφοδοσία του ταμιευτήρα και η μεταφορά θερμότητας γίνεται μόνο με αγωγή. Ένας άλλος διαχωρισμός των γεωθερμικών συστηματτων παραγωγής ενέργειας είναι ο εξής [15] : Γεωθερμικά συστήματα κλειστού κυκλώματος Τα γεωθερμικά συστήματα κλειστού κυκλώματος χρησιμοποιούν έναν εναλλάκτη στο υπέδαφος που λέγεται γεωεναλλάκτης. Ο γεωεναλλάκτης αποτελείται από έναν αριθμό σωληνώσεων μέσα στις οποίες κυκλοφορεί νερό. Το χειμώνα η γεωθερμική αντλία θερμότητας τροφοδοτείται με νερό θερμοκρασίας περίπου 16⁰C από τον γεωεναλλάκτη. Στην συνέχεια η 86

αντλία απορροφά περίπου 4-5⁰C, και επιστρέφει το νερό στο έδαφος. Με κάποια μικρή κατανάλωση ηλεκτρικού ρεύματος παράγεται ζεστό νερό χρήσης θερμοκρασίας από 35-45⁰ C το οποίο είναι κατάλληλο για θέρμανση χώρων με ενδοδαπέδιο σύστημα θέρμανσης. Τους θερινούς μήνες η λειτουργία της γεωθερμικής αντλίας θερμότητας αντιστρέφεται προκειμένου να απορρίπτει θερμότητα από τους κλιματιζόμενους χώρους στο έδαφος με την χρήση του γεωεναλλάκτη. Ο γεωεναλλάκτης τοποθετείται σε οριζόντια ή κατακόρυφη διάταξη. Η οριζόντια διάταξη του γεωεναλλάκτη βέβαια απαιτεί επαρκή χώρο οικοπέδο. Εικόνα 45. Γεωθερμικά συστήματα κλειστού κυκλώματος οριζόντιας και κατακόρυφη διάταξης (Πηγή :www. worldenergynews.gr) Γεωθερμικά συστήματα ανοιχτού κυκλώματος. Στα γεωθερμικά συστήματα ανοιχτού κυκλώματος αντλείται νερό με γεώτρηση από υπόγειο ταμιευτήρα και με την βοήθεια ενός ενδιάμεσου εναλλάκτη που παρεμβάλλεται μεταξύ της γεωθερμικής αντλίας θερμότητας και του ανοικτού κυκλώματος απορροφάται ή αποδίδεται ενέργεια στο 87

σύστημα πριν το νερό επιστρέψει στον ταμιευτήρα. Το σύστημα αυτό προτιμάται σε περιοχές με μικρό βάθος υδροφόρου ορίζοντα. Επισημαίνεται ότι το νερό του υπόγειου ταμιευτήρα έχει την ιδιότητα της σταθερής θερμοκρασίας ανεξαρτήτως καιρικών συνθηκών. Εικόνα 46. Γεωθερμικό σύστημα ανοιχτού κυκλώματος (Πηγή :www. appliedresourcemgmt.com) Η γεωθερμική ενέργεια είναι μία καθαρή μορφή ενέργειας, φιλική προς το περιβάλλον. Οι όποιες μικρές περιβαλλοντικές επιπτώσεις αντιμετωπίζονται με τη χρήση της τεχνολογίας. Σε σύγκριση με συμβατικούς τρόπους θέρμανσης η χρήση γεωθερμίας είναι σαφώς οικονομικότερη λύση και αποσβένει σχετικά γρήγορα το αρχικό κόστος εγκατάστασης και λειτουργίας. Καθώς η θερμοκρασία του εδάφους σε λίγα μέτρα βάθος παραμένει σχεδόν σταθερή καθ' όλη τη διάρκεια του έτους γύρω στους 15-17⁰C, ανεξαρτήτως καιρικών συνθηκών, τα 88

γεωθερμικά συστήματα θέρμανσης-ψύξης συνδυάζονται με αντλίες θερμότητας με σαφώς μειωμένο κόστος χρήσης. Ο συνδυασμός αυτός παρέχει ολοκληρωμένες λύσεις για την θέρμανση και την ψύξη ενός κτιρίου. Στα πλεονεκτήματα της γεωθερμίας, πέραν του ότι είναι φιλική στο περιβάλλον, συγκαταλέγονται η συνεχής διαθεσιμότητά της μέρα και νύχτα όλο το χρόνο ανεξαρτήτως καιρικών συνθηκών και το μικρό λειτουργικό της κόστος. Σε σχέση με τα μειονεκτήματά της, μπορούμε να αναφέρουμε το αυξημένο αρχικό κόστος εγκατάστασης και την απαίτηση επιφάνειας γης που δυσκολεύει την εφαρμογή της σε αστικές περιοχές. 1.12.4 Βιομάζα Η βιομάζα είναι μια φιλική προς το περιβάλλον πηγή ενέργειας που έχει την δυνατότητα παραγωγής θερμότητας και ηλεκτρισμού για την κάλυψη των ενεργειακών απαιτήσεων μιας κατοικίας. Προέρχεται από βιολογική ύλη φυτικής πορέλευσης που περιέχει οργανικό φορτίο κάθε είδους [16]. Εικόνα 47. Λέβητας βιομάζας (Πηγή : www.klimatika.gr) 89

Η χρησιμοποιούμενη βιομάζα συνήθως είναι σε κατεργασμένη μορφή (μπρικέτες ή pellets) για ευκολότερη χρήση για αποθήκευση και μεταφορά. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε απλά ή σε ενεργειακά τζάκια αλλά και σε ειδικούς λέβητες Τα πλεονεκτήματα της βιομάζας είναι ότι έχει μηδενικό ισοζύγιο διοξειδίου του άνθρακα μιας και δεν συνεισφέρει στο φαινόμενο του θερμοκηπίου εφόσον χρησιμοποιείται κοντά στον τόπο που έχει παραχθεί. Οι παραγόμενες ποσότητες διοξειδίου του άνθρακα κατά την καύση της βιομάζας δεσμεύονται πάλι από τα φυτά για να δημιουργήσουν πάλι βιομάζα. Επίσης μιας και δεν περιέχει θείο, η χρήση της περιορίζει τις εκπομπές διοξειδίου του θείου. Όσον αφορά τα μειονεκτήματα της βιομάζας πρέπει να γίνει αναφορά στο υψηλό κόστος του απαιτούμενου εξοπλισμού, σε σχέση με τα συμβατικά μέσα θέρμανσης. Επίσης πολλές φορές παρουσιάζονται δυσχέρειες κατά τη συλλογή, μεταφορά, και αποθήκευση της βιομάζας που τελικά αυξάνουν το κόστος της. 1.13 Θερμομόνωση Ο ρόλος της θερμομόνωσης σε μια οικοδομή είναι η αποτροπή της διαφυγής της θερμικής ενέργειας από το εσωτερικό του κτιρίου στο εξωτερικό ή έναν άλλο ψυχρό χώρο. [2] Ταυτόχρονα με αυτήν την συνθήκη θα πρέπει να εξασφαλίζει και τις εξής απαιτήσεις : Την άνετη και ευχάριστη διαβίωση των χρηστών του κτιρίου χωρίς να παρατηρούνται σημαντικές θερμικές αλληλεπιδράσεις ζέστης ή κρύου ανάμεσα στους χρήστες και το εσωτερικό του κτιρίου. Η θερμομόνωση θα πρέπει να είναι οικονομικά προσιτή και η απόσβεσή της να γίνεται σε εύλογο χρονικό διάστημα. Τον περιορισμό των θερμικών απωλειών του κελύφους και την εξοικονόμηση στην κατανάλωση ενέργειας. 90

Την μείωση της απαιτούμενης ονομαστικής ισχύος του κεντρικού συστήματος θέρμανσης ή κλιματισμού προς εξοικονόμηση χρημάτων Την προστασία της συνολικής κατασκευής από προβλήματα που μπορούν να προκαλέσουν μεγάλες διακυμάνσεις της θερμοκρασίας όπως βλάβες στις σωληνώσεις από παγετό ή φθορές που οφείλονται σε αυξημένη υγρασία Την προστασία του περιβάλλοντος μέσω της μείωσης των εκλυόμενων ρύπων από τον περιορισμό της λειτουργίας του συστήματος θέρμανσης και κλιματισμού Την ηχομόνωση του κελύφους καθώς τα περισσότερα μονωτικά υλικά είναι και ηχομονωτικά. Εικόνα 48. Λειτουργία Θερμομόνωσης (Πηγή : www.cres.gr) 1.13.2 Ιδιότητες των θερμομονωτικών υλικών Γενικά τα θερμομονωτικά υλικά έχουν φυσικές και περιβαλλοντικές ιδιότητες. [4] 91

Οι φυσικές ιδιότητες ενός θερμομονωτικού υλικού οι οποίες πρέπει να λαμβάνονται υπόψη κατά τον σχεδιασμό είναι: Η θερμομονωτική του ικανότητα Το θερμοκρασιακό εύρος χρήσης του εντός του οποίου διατηρούνται η χημική του σύσταση, η θερμομονωτική του ικανότητα και η μηχανική του αντοχή. Η αντοχή του στην επίδραση της υγρασίας Η αντίστασή του στην φωτιά Η ηχοπροστασία που παρέχει Οι παραπάνω γενικές φυσικές ιδιότητες εκφράζονται ποσοτικά από τα παρακάτω μεγέθη : Ο συντελεστής θερμικής αγωγιμότητας αναφέρεται στην ευχέρεια με την οποία η θερμότητα διαπερνά το υλικό. Όταν είναι χαμηλός σημαίνει ότι η θερμομονωτική ικανότητα του υλικού είναι αυξημένη. Εκφράζεται σε μονάδες W/(mK). Η μέγιστη και η ελάχιστη θερμοκρασία λειτουργίας ορίζουν το εύρος των θερμοκρασιών εντός του οποίου οι ιδιότητες του υλικού μεταβάλλονται ελάχιστα. Τα όρια αυτά δίνονται σε βαθμούς ⁰C ή Κ. Ο συντελεστής αντίστασης στη διάχυση υδρατμών. Αναφέρεται στην δυσκολία διάχυσης των υδρατμών μέσω της μάζας του υλικού. Όσο μεγαλύτερη είναι η τιμή του, τόσο δυσκολότερα οι υδρατμοί διέρχονται μέσω της μάζας του υλικού. Ένα άλλο μέγεθος σχετικό με την υγρασία είναι η υγρασίας εξομοίωσης, η οποία εκφράζει το ποσό της υγρασίας που απορροφάται από το υλικό υπό συγκεκριμένες συνθήκες θερμοκρασίας περιβάλλοντος και σχετικής υγρασίας. Η πυραντίσταση του υλικού. Υπάρχει κατηγοριοποίηση (σε κλάσεις Α1, Α2, Α3, Β1, Β2, Β3, C1, C2 και C3 ) των υλικών ανάλογα την διάρκεια αντοχής στην περίπτωση πυρκαγιάς. Έτσι λοιπόν οι κλάσεις πυραντίστασης Α1 και Α2 θεωρούνται άκαυστα, οι Α3 και Β1 παρουσιάζουν σημαντική αντίσταση και οι υπόλοιπες κατηγορίες παρουσιάζουν μειωμένη αντίσταση ή είναι ακόμη και εύφλεκτα 92

Ο βαθμός απορρόφησης ήχου που εκφράζει την ηχοαπορροφητικότητα του υλικού. Αυξανομένης της τιμής του, αυξάνεται και η ηχοαπορροφητικότητα του υλικού. Εικόνα 49. Βασικές φυσικές και περιβαλλοντικές ιδιότητες των κυριότερων θερμομονωτικών υλικών (Πηγή : www.fibran.gr) 93

Ως γνωστόν τα χρησιμοποιούμενα θερμομονωτικά υλικά σε μία κατασκευή επιτυγχάνουν μείωση των απωλειών θερμότητας ή οποία έχει σαν τελικό αποτέλεσμα την ελάττωση της ενεργειακής κατανάλωσης. Βεβαίως έχουν και αυτά το δικό τους ενεργειακό αποτύπωμα, το οποίο συνοψίζεται στην κατανισκόμενη ενέργεια από την παραγωγή του έως την μεταφορά τους στο εργοτάξιο. Το μέγεθος που χρησιμοποιείται για να εκφράσει αυτήν την ιδιότητα είναι η περιεχόμενη πρωτογενής ενέργεια Η περιεχόμενη πρωτογενής ενέργεια εκφράζει το απαιτούμενο ποσό ενέργειας για την παραγωγή μιας μονάδας όγκου θερμομονωτικού υλικού. Είναι προφανές ότι για την προστασία του περιβάλλοντος πρέπει να προτιμώνται υλικά με χαμηλή περιεχόμενη ενέργεια. Ένα ακόμη χαρακτηριστικό των θερμομονωτικών υλικών είναι η αντοχή τους σε προσβολές από μικροοργανισμούς και έντομα. Τα θερμομονωτικά υλικά πολλές φορές είναι εκτεθειμένα σε διάφορους μικροοργανισμούς,μύκητες,έντομα, σκώρο ή τρωκτικά. Για την προστασία τους εμποτίζονται με διάφορες πρόσθετες χημικές ουσίες οι οποίες όμως είναι επιβλαβείς για το περιβάλλον. 1.13.2 Κατηγορίες θερμομονωτικών υλικών Τα μονωτικά υλικά μπορούν να κατηγοριοποιηθούν ανάλογα την χημική σύνθεση των συστατικών τους. Γενικά λοιπόν μπορούν να ταξινομηθούν σε οργανικά, ανόργανα ή σύνθετα, τα οποία περιέχουν οργανικές και ανόργανες ενώσεις [5]. Με βάση την χρησιμοποιούμενη πρώτη ύλη για την παραγωγή τους, τα θερμομονωτικά υλικά μπορούν ταξινομούνται σε τρεις επιμέρους μεγάλες κατηγορίες, και στους συνδυασμούς τους: Ορυκτά υλικά, όπως για παράδειγμα η άμμος, ο βασάλτης, ο βωξίτης, ο δολομίτης και το γυαλί. Πετροχημικές πρώτες ύλες, όπως για παράδειγμα το στυρόλιο, η ουρεθάνη και η φορμαλδεΰδη και Οργανικά φυσικά υλικά, όπως το μαλλί,ο φελλός, το ξύλο, οι φυτικές ίνες, η κυτταρίνη κ.α. 94

Μια άλλη κατηγοριοποίηση των θερμομονωτικών υλικών γίνεται με βάση την δομή τους. Έχουμε λοιπόν : τα αφρώδη, τα οποία περιέχουν αέρα σε μορφή φυσαλίδων τα ινώδη, στα οποία ο αέρας υπάρχει ανάμεσα στις ίνες τους 1.13.3 Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα διαφόρων τρόπων θερμομόνωσης Γενικά οι τοίχοι του κελύφους ενός κτιρίου μπορούν να μονωθούν με τέσσερεις τρόπους [4] : Από το εσωτερικό μέρος. Στην περίπτωση αυτή το μονωτικό υλικό τοποθετείται στην εσωτερική παρειά του τοίχου του κτιρίου και καλύπτεται από κάποιο στέρεο δομικό υλικό όπως γυψοσανίδα ή επίχρισμα. Τα κυριότερα πλεονεκτήματα του συγκεκριμένου τρόπου εφαρμογής είναι ο γρήγορος τρόπος εφαρμογής και το μειωμένο κόστος σε σχέση με την εξωτερική θερμοπρόσοψη. Επίσης πρόκειται για απλή κατασκευή που επιτυγχάνει γρήγορη θέρμανση του χώρου Εικόνα 50. Μόνωση από το εσωτερικό μέρος του τοίχου με χρήση γυψοσανίδας (Πηγή : www.st-thermomonos.gr) 95

Εικόνα 51. Μόνωση από το εσωτερικό μέρος του τοίχου με χρήση θερμομονωτικών πλακών (Πηγή : www.st-thermomonos.gr) Στα μειονεκτήματα του συγκεκριμένου τρόπου εφαρμογής συγκαταλέγονται ο περιορισμός του εσωτερικού χώρου και το γεγονός ότι η θερμοχωρητικότητα των εξωτερικών τοίχων μένει ανεκμετάλλευτη. Αποτέλεσμα αυτού είναι ο χώρος, μετά την διακοπή της λειτουργίας του συστήματος θέρμανσης, ψύχεται σχετικά γρήγορα. Επίσης παραμένει το πρόβλημα των θερμογεφυρών και υπάρχει κίνδυνος συστολοδιαστολών των δομικών στοιχείων λόγω μεγάλου εύρους θερμοκρασιακών μεταβολών. Υπάρχει επίσης κίνδυνος ρηγματώσεων των δομικών στοιχείων και εισόδου υγρασίας. Τέλος απαιτούνται επιπλέον εργασίες κατά τις επισκευές των ηλεκτρολογικών και υδραυλικών εγκαταστάσεων. Από το εξωτερικό μέρος. Στην περίπτωση αυτή το μονωτικό υλικό τοποθετείται στην εξωτερική παρειά του τοίχου. Με αυτόν τον τρόπο εφαρμογής δεν μειώνεται ο ωφέλιμος χώρος όπως στην περίπτωση της τοποθέτησης στην εσωτερική παρειά του τοίχου. Ταυτόχρονα αξιοποιείται και η θερμοχωρητικότητα του εξωτερικού τοίχου με 96

αποτέλεσμα ο εσωτερικός χώρος να μην ψύχεται γρήγορα μετά την διακοπή της θέρμανσης. Επίσης επιτυγχάνεται η κάλυψη των θερμογεφυρών και οι εξωτερικές επιφάνειες των τοίχων προστατεύονται έναντι συστολοδιαστολών. Τέλος στην περίπτωση εφαρμογής σε υφιστάμενο κτίριο δεν διαταράσσεται η λειτουργία του κατά την κατασκευή. Εικόνα 52. Εφαρμογή εξωτερικής θερμοπρόσοψης (Πηγή www.monosimacon.blogspot.gr) Το κύριο μειονέκτημα της εφαρμογής των θερμονωτικών υλικών στην εξωτερική παρειά του κτιρίου είναι το αυξημένο κόστος. Συνήθως απαιτούνται σκαλωσιές, ιδίως στην περίπτωση πολυώροφων κτιρίων, και εφαρμογή εξωτερικών στρώσεων υλικών προστασίας των θερμονωτικών υλικών. Επίσης σε κτίρια με αρχιτεκτονικές προεξοχές ή σύνθετη εξωτερική μορφολογία απαιτούνται ειδικά τεμάχια τα οποία με την σειρά τους προσαυξάνουν το κόστος Χρήση ειδικών θερμομονωτικών τούβλων. Στην περίπτωση αυτή ο τοίχος χτίζεται με ειδικά θερμομονωτικά τούβλα. Η επιλογή του 97

είδους και των διαστάσεων το τεμαχίων, ο τρόπος τοποθέτησής του κατά το κτίσιμο καθορίζουν τον συνολικό συντελεστή θερμικής διαπερατότητας Κ. Τα πλεονεκτήματα της συγκεκριμένης μεθόδου είναι η εξοικονόμηση ωφέλιμης επιφάνειας στο κτίριο και η ταχύτητα και ευκολίας κατά την κατασκευή που συνεπάγεται και την εξοικονόμηση χρημάτων. Εικόνα 53. Eιδικό θερμομονωτικό τούβλο (Πηγή www.printzis.gr) Εικόνα 54. Χτίσιμο με ειδικά θερμομονωτικά τούβλα (YTONG) (Πηγή www.printzis.gr) 98

Τοποθέτηση θερμομόνωσης στον πυρήνα μεταξύ των τοίχων. Αποτελεί την πιο διαδεδομένη μέθοδο στην χώρα μας. Το θερμομονωτικό υλικό τοποθετείται μεταξύ δύο τοίχων, συνήθως δρομικών. Αποτελεί μια μέση λύση ως προς την αποτελεσματικότητα της καθώς ναι μεν επιτυγχάνει την απαιτούμενη θερμομόνωση αλλά εμφανίζονται θερμογέφυρες π.χ. στα σενάζ. 1.13.4 Συνήθη θερμομονωτικά υλικά Τα συνήθως χρησιμοποιούμενα θερμομονωτικά υλικά που υπάρχουν στην ελληνική αγορά είναι [5] : Η διογκωμένη πολυστερίνη. Η παρασκευή του γίνεται κατόπιν επεξεργασίας αιθυλοβενζολίου και πολυμερισμού του με ενσωμάτωση διογκωτικού προϊόντος. Είναι ελαφρύ υλικό με αξιόλογη θερμομονωτική ικανότητα. Λόγω των πόρων που έχει όμως επηρεάζεται πολύ από την υγρασία με αποτέλεσμα να επηρεάζεται η θερμομονωτική του ικανότητα. Εξηλασμένη πολυστερίνη. Η παρασκευή του γίνεται με παρόμοια αλλά πιο εξελιγμένη μέθοδος όπως της διογκωμένης πολυστερίνης. Το τελικό υλικό έχει κλειστές κυψελίδες και δεν απορροφά εργασία. Έχει άριστες θερμομονωτικές ικανότητες. Διογκωμένη πολυουρεθάνη. Προκύπτει κατόπιν ανάμιξης οργανικών ουσιών παρουσία καταλύτη και ακολουθεί διόγκωση. Η εφαρμογή του γίνεται επί τόπου στο εργοτάξιο με ψεκασμό. Είναι ιδιαίτερα ανθεκτική από τοξικές και χημικές ουσίες. Όμως κατά την καύση της παράγει υδροκυάνιο. Περλίτης. Είναι ηφαιστειακής προέλευσης και κατόπιν επεξεργασίας του προκύπτει ο διογκωμένος περλίτης που χρησιμοποιείται ως αδρανές υλικό. Αναμιγνύεται με σκυρόδεμα και δημιουργεί θερμονωτικές στρώσεις κάτω από δάπεδα. Πρέπει να αποφεύγεται η επαφή του με νερό καθώς διογκώνεται με ανεπιθύμητα αποτελέσματα. 99

Σκυροδέματα μικρής φαινόμενης πυκνότητας. Πρόκειται για σκυροδέματα με μεγάλη περιεκτικότητα σε αέρα (αφρομπετά, YTONG κ.α.) ή σκυροδέματα που περιέχουν αδρανή από αφρώδη πολυστυρόλη Ινώδη μονωτικά υλικά ορυκτής προέλευσης. Έχουν αυξημένη αντοχή, είναι άφλεκτα αλλά παρουσιάζουν μειωμένη ελαστικότητα με την γήρανση. Χρησιμοποιούνται με την μορφή πλακών ή παπλωμάτων. Τα κυριότερα από αυτά είναι : Α. Πετροβάμβακας. Κατασκευάζεται από ορυκτά ασβεστολιθικής προέλευσης. Αντέχει σε υψηλές θερμοκρασίες και πρέπει να προστατεύεται από την υγρασία. Εικόνα 55. Πετροβάμβακας σε πλάκες (Πηγή www. fragoulakis.gr) Β. Ορυκτοβάμβακας. Κατασκευάζεται επίσης από ορυκτά ασβεστολιθικής προέλευσης. Χρησιμοποιείται σε μορφή πλακών είτε εκτοξευόμενος. Επίσης χρησιμοποιείται και για την μόνωση σωληνώσεων. Πρέπει να προστατεύεται από την υγρασία. Γ. Υαλοβάμβακας. Παρασκευάζεται από πυριτικό γυαλί. Είναι απρόσβλητος από χημικές ουσίες (πλην υδροχλωρικού οξέος) και άκαυστος. Πρέπει και αυτός να προστατεύεται από την υγρασία. 100

1.13.5 Οικολογικά θερμομονωτικά υλικά [4] Προκειμένου να μπορεί ένα κτίριο να χαρακτηριστεί υψηλής περιβαλλοντικής αξιολογήσεως είναι απαραίτητη η χρήση οικολογικών ή ανακυκλωμένων υλικών για την θερμομόνωσή του. Τα υλικά αυτά είναι διαπνεόμενα, επιτρέπουν δηλαδή την διάχυση των υδρατμών στην μάζα τους. Τέτοια υλικά είναι η φυτική ίνα, το μαλλί προβάτου ο ανακυκλωμένος πολυεστέρας,ο φελλός ή το ξυλόμαλλο. Τα υλικά αυτά εμφανίζουν χαμηλούς συντελεστές θερμικής αγωγιμότητας, της τάξεως των 0,03 με 0,035 W/(m C). Κάτι που σημαίνει ότι πλευράς δεν υστερούν από άποψης θερμομονωτικής ικανότητας έναντι των συμβατικών υλικών του εμπορίου. Τα οικολογικά υλικά θερμομόνωσης έχουν τις εξής ιδιότητες : χαμηλό συντελεστή αντιστάσεως και είναι διαπνεόμενα. Αυτό σημαίνει ότι έχουν την ικανότητα διαχύσεως των υδρατμών και όχι του αέρα εντός αυτών. Η χρήση διαπνεόμενων υλικών επιτρέπει την διατήρηση της υγρασίας εντός του χώρου σε ανεκτά επίπεδα. Στην περίπτωση που η υγρασία του εσωτερικού χώρου αυξάνεται, τότε τα οικολογικά υλικά απορροφούν την πλεονάζουσα υγρασία του εσωτερικού αέρα ενώ όταν η υγρασία του εσωτερικού χώρου μειώνεται, τα υλικά επαναποδίδουν στον χώρο την υγρασία. Γενικά μπορούμε να πούμε ότι τα οικολογικά υλικά είναι μια αξιόπιστη λύση για την επίτευξη θερμομονωτικής επάρκειας, την μείωση του ενεργειακού αποτυπώματος αποτυπώματος των χρησιμοποιούμενων υλικών και τον περιορισμό της σχετικής υγρασίας στους εσωτερικούς χώρους σε φυσιολογικά επίπεδα (από 40 έως 60% ). Η διατήρηση της υγρασίας σε φυσιολογικά επίπεδα έχει σαν αποτέλεσμα την αποφυγή υγροποιήσεων και και την διατήρηση των συνθηκών υγιεινής εντός του κτιρίου. 101

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 - ΑΝΑΛΥΣΗ ΚΟΣΤΟΥΣ ΣΤΟΝ ΚΥΚΛΟ ΖΩΗΣ ΤΩΝ ΚΤΙΡΙΩΝ 2.1 Γενικά Τις τελευταίες δεκαετίες δίνεται ιδιαίτερη βαρύτητα στον σχεδιασμό και την κατασκευή καλύτερων και βελτιωμένων και οικονομικότερων κτιρίων στην κατασκευή και στην χρήση. Από την δεκαετία του 1980 ξεκίνησε μια προσπάθεια υλοποίησης κτιρίων «χαμηλής κατανάλωσης ενέργειας» χρησιμοποιώντας ως κύριο μεθοδολογικό εργαλείο τον βιοκλιματικό σχεδιασμό και κυριότερα τεχνικά μέσα τα υψηλής ποιότητας θερµοµονωτικά υλικά και τα συστήματα θέρμανσης-ψύξης αυξημένου βαθμού απόδοσης. Οι προσπάθειες αυτές υπήρξαν αποδοτικές, µε αποτέλεσμα τα σύγχρονα κτίρια να καταναλώνουν σημαντικά λιγότερη ενέργεια σε σχέση µτα παλαιότερα. Αργότερα όμως διαπιστώθηκε ότι αυτή η θεώρηση του προβλήματος είναι µάλλον μονοδιάστατη. Η συνειδητοποίηση του γεγονότος ότι οι φυσικοί πόροι είναι πεπερασμένοι και όχι ανεξάντλητοι καθώς και οι διαρκώς αυξανόμενες δυσκολίες ασφαλούς διαχείρισης και διάθεσης των απορριμμάτων, στα οποία συνυπολογίζονται και τα στερεά απορρίμματα που παράγονται κατά την κατεδάφιση ενός κτιρίου του οδήγησε στην ανάγκη µιας συνολικότερης θεώρησης του προβλήματος. Η διάσταση του συγκεκριμένου προβλήματος γίνεται καλύτερα αντιληπτή, αν λάβουμε υπόψη ότι το 40% της παγκόσμιας κατανάλωσης σε ανόργανα υλικά (άμμος, σκύρα, άσβεστος) αντιστοιχεί στην κατασκευή των κτιρίων, όπως και το 25% της παγκόσμιας κατανάλωσης πρωτογενούς δασικής ύλης. Ομοίως η κατασκευή απορροφά το 40% της παγκόσμιας κατανάλωσης ενέργειας και το 16% της κατανάλωσης νερού. Γίνεται επομένως σαφές ότι η βελτιστοποίηση της ενεργειακής συμπεριφοράς του κτιρίου κατά τη διάρκεια της λειτουργίας του δεν επαρκεί. Το πρόβλημα εστιάζεται στη συνολική διαχείριση του αντικειμένου κτίριο-ενέργεια πρώτες ύλες-περιβάλλον. Κρίθηκε λοιπόν ότι στόχος θα έπρεπε να είναι η επίτευξη αειφορίας ή αλλιώς «Αειφόρου Ανάπτυξης» στις κατασκευές. [10] 102

Ο όρος «Αειφόρος Ανάπτυξη» (sustainable development) κατά την ευρύτερη έννοια αποτελεί κύριο στόχο για την ανάπτυξη της Ανθρωπότητας. Ένας ορισμός της θα μπορούσε να είναι «η ανάπτυξη που ικανοποιεί τις ανάγκες του παρόντος, χωρίς να υπονομεύει την δυνατότητα των απόμενων γενεών να καλύψουν τις δικές του ανάγκες». Σαν όρος πρωτοεμφανίσθηκε στο Παγκόσμιο Συνέδριο Περιβάλλοντος και Ανάπτυξης το 1987. Ένας άλλος ορισμός της «Αειφόρου Ανάπτυξης» είναι και η διαρκής βελτίωση της ποιότητας ζωής η οποία επιτρέπει στους ανθρώπους να ζουν σε ένα υγιές περιβάλλον βελτιώνοντας τις κοινωνικές,οικονομικές και περιβαλλοντικές συνθήκες αυτού τώρα και για το μέλλον. [10] Ειδικότερα ο κατασκευαστικός τομέας μπορεί να διαδραματίσει σημαντικότατο ρόλο σε σχέση με την Αειφόρο Ανάπτυξη. Αναλογιζόμενοι τις περιβαλλοντικές, οικονομικές και κοινωνικές συνέπειες καταλήγουμε στο συμπέρασμα ότι τα κτίρια αποτελούν ζωτικό τμήμα της Αειφόρου Ανάπτυξης των πόλεων. Θα μπορούσε να ειπωθεί ότι το ζητούμενο πλέον είναι το κτίριο να απαιτεί τη χαμηλότερη δυνατή κατανάλωση πρώτων υλών και ενέργειας στην κατασκευή, τη χρήση αλλά και την κατεδάφιση του. Η ορθολογικότερη διαχείριση της καταναλισκόμενης ενέργειας όπως και η μείωση των εκπομπών αερίων ρύπων και της παραγωγής στερεών απορριμμάτων προϋποθέτουν την ύπαρξη αναλυτικών δεδομένων και εργαλείων λήψης αποφάσεων σε όλους τους επιμέρους τομείς της δραστηριότητας. Αυτό ισχύει και για την παραγωγή αγαθών και την παροχή υπηρεσιών και προφανώς ισχύει και για τον κατασκευαστικό κλάδο, ιδιαίτερα αν ληφθεί υπόψη η διάρκεια ζωής των κτιρίων και οι επιπτώσεις από την κατασκευή, χρήση και κατεδάφιση τους. Η διαρκώς αυξανόμενη συνειδητοποίησης της ανθρωπότητας της ανάγκης προστασίας του περιβάλλοντος καθώς και περιορισμού των επιπτώσεων που προκαλούνται από την παραγωγή αγαθών και την παροχή υπηρεσιών, αυξάνει το ενδιαφέρον για μεθόδους, οι οποίες στοχεύουν στην εκτίμηση, καταγραφή και μείωση των αρνητικών επιπτώσεων στο περιβάλλον 103

Προκειμένου να προσεγγίσουμε τα κόστη και τα οφέλη εφαρμογής του βιοκλιματικού σχεδιασμού στα κτίρια καθώς και να αποτιμήσουμε τις ενδεχόμενες περιβαλλοντικές επιπτώσεις χρησιμοποιούμε τις αναλύσεις του Κύκλου Ζωής των κτιρίων Ειδικότερα εφαρμόζονται η Ανάλυση του Κύκλου Ζωής και το Κόστους του Κύκλου Ζωής. Σκοπός των αναλύσεων αυτών είναι να αξιολογηθούν οι παράμετροι που εμφανίζονται κατά την διάρκεια των φάσεων ζωής του κτιρίου, από την παραγωγή δοµικών υλικών έως τη λειτουργία και την τελική απόσυρσή του. Με τον τρόπο αυτό αποτιμώνται οι περιβαλλοντικές επιπτώσεις και παρέχεται η δυνατότητα βελτιώσεων. Γενικά με τον όρο ως Κύκλος Ζωής ενός αγαθού, μιας υπηρεσίας ή μιας διεργασίας αναφερόμαστε στην αλληλουχία σταδίων από την παραγωγή μέχρι την τελική διάθεση. Διαχωρίζεται στα εξής [7] : παραγωγή πρώτων υλών κατασκευή συσκευασία / τυποποίηση μεταφορά / διανομή χρήση / επαναχρησιμοποίηση /συντήρηση ανακύκλωση / διαχείριση αποβλήτων και τελική διάθεση / απόρριψη Ειδικότερα ως Κύκλος Ζωής ενός κτιρίου ορίζεται η αλληλουχία σταδίων από την παραγωγή των απαιτούμενων δοµικών υλικών κατασκευής του ως την κατεδάφισή του.αναλυτικότερα τα στάδια αυτά είναι: Παραγωγή δομικών υλικών Μεταφορές δομικών υλικών Κατασκευή κτιρίου Λειτουργία κτιρίου Κατεδάφιση κτιρίου. Για την ορθή μελέτη του κύκλου ζωής πρέπει να γίνεται επαρκής αναγνώριση και αποτίμηση των εισροών και εκροών ενός κτιρίου. Οι εισροές 104

για το κτίριο είναι τα χρησιμοποιούμενα δοµικά υλικά και η καταναλισκόμενη ενέργεια κατασκευής και λειτουργίας του, ενώ οι εκροές αφορούν τις εκπομπές στερεών, υγρών και αέριων ρύπων. Εικόνα 55. Εισροές Εκροές (Πηγή: http://ikee.lib.auth.gr/record/115376/files/gri-2010-4599.pdf) 2.2 Ανάλυση κύκλου ζωής (L.C.A) Η Ανάλυση Κύκλου Ζωής (Life Cycle Assessment ή L.C.A) είναι ένα εργαλείο περιβαλλοντικής διαχείρισης και λήψης αποφάσεων που στοχεύει στην αποτίμηση των επιπτώσεων της χρήσης ενέργειας και της επεξεργασίας των υλικών, συμπεριλαμβανομένης και της απόρριψης αποβλήτων στο περιβάλλον [7]. Η Ανάλυση Κύκλου Ζωής (LCA) είναι μία γενική μέθοδος, η οποία ποσοτικοποιεί της περιβαλλοντικές επιπτώσεις, οι οποίες σχετίζονται με συγκεκριμένες υπηρεσίες ή προϊόντα, ακολουθώντας μια πορεία από την γέννηση έως το τέλος της ζωής (cradle to grave). H ανάλυση επικεντρώνεται στον υπολογισμό και την ποσοτικοποίηση της ενέργειας, των χρησιμοποιούμενων υλικών καθώς και των αποβλήτων που απελευθερώνονται στο περιβάλλον. Η χρησιμοποίηση της μεθόδου της Ανάλυσης Κύκλου Ζωής ως μεθόδου αξιολόγησης περιβαλλοντικών επιπτώσεων ξεκίνησε στα τέλη της δεκαετίας του 1960. Ο όρος "κύκλος ζωής" εμφανίστηκε αρχικά σαν όρος στη στρατιωτική βιομηχανία των ΗΠΑ, προκειμένου να υπολογιστούν τα έξοδα λειτουργίας και συντήρησης των αμυντικών συστημάτων. 105

Στα πρώτα της βήματα, η μέθοδος της Ανάλυσης Κύκλου Ζωής ήταν απλουστευμένη, εστιάζοντας στην κατανάλωση ενέργειας και στην παραγωγή απορριμμάτων. Αρχικά τα πρώτα αντικείμενα που αναλύθηκαν ήταν οικιακά είδη, όπως δοχεία υγρών και πετσέτες. Η πρώτη εμφάνιση της Ανάλυσης Κύκλου Ζωής με την σημερινή σύγχρονη περιβαλλοντική της έννοια ήταν σε μια μελέτη που εκπονήθηκε από την Coca-Cola για την ποσοτικοποίηση των περιβαλλοντικών επιπτώσεων των συσκευασιών που χρησιμοποιούσε δίδοντας έμφαση στην μείωση των στερεών αποβλήτων, και όχι στις εκπομπές ρύπων στο περιβάλλον ή τη μείωση της καταναλισκόμενης ενέργειας. Αργότερα το 1972, ο Ian Bousted μελέτησε την κατανάλωση ενέργειας κατά την παραγωγή μιας σειράς δοχείων κατασκευασμένα από διαφορετικά υλικά όπως γυαλί, πλαστικό, χάλυβα και αλουμίνιο. Στα χρόνια που ακολούθησαν εξέλιξε τη μέθοδό του και την επέκτεινε σε μια μεγάλη κατηγορία υλικών. Μερικά χρόνια αργότερα μάλιστα, δημοσίευσε τα συμπεράσματα των μελετών του στο «Εγχειρίδιο Ανάλυσης της Βιομηχανικής Ενέργειας". Εικόνα 56. Περιγραφή Ανάλυσης Κύκλου Ζωής προϊόντος (Πηγή : www.nfoil.gr) Αργότερα το 1989 η Εταιρεία Περιβαλλοντικής Τοξικολογίας και Χημείας (SETAC) παρείχε υποστήριξη στην μέθοδο της Ανάλυσης Κύκλου Ζωής, κάτι 106

που ωφέλησε την περαιτέρω εξέλιξη της. Αργότερα, το 1994, ο Διεθνής Οργανισμός Τυποποίησης (ISO), εξέδωσε το πρότυπο πιστοποίησης 14040 σχετικά με την μέθοδο της Ανάλυσης Κύκλου Ζωής. Στα τέλη της δεκαετίας του 1990, μια άλλη οργάνωση ενεργοποιήθηκε στον τομέα της μέθοδου της Ανάλυσης Κύκλου Ζωής. Πρόκειται για το Πρόγραμμα Περιβάλλοντος των Ηνωμένων Εθνών (UNEP). Το 2002, η UNEP σε συνεργασία με την SETAC υπό την ονομασία «UNEP/SETAC Πρωτοβουλία κύκλου ζωής", έθεσαν ως κύριο στόχο την εφαρμογή του κύκλου ζωής στην πράξη. Στην συνέχεια οι πραγματοποιούμενες μελέτες που αφορούσαν την εφαρμογή της μεθόδου της Ανάλυσης Κύκλου Ζωής στα κτίρια επικεντρώθηκαν σε δύο διαφορετικές κατευθύνσεις : Εφαρμογή της μεθόδου της Ανάλυσης Κύκλου Ζωής σε μεμονωμένα δομικά στοιχεία. Ο Asif (2005) μελετώντας τα κύρια υλικά μίας κατοικία στην Σκωτία κατέληξε στο συμπέρασμα ότι το σκυρόδεμα και τα τούβλα έχουν την περισσότερη ενέργεια παραγωγής τους. Επίσης το σκυρόδεμα ευθύνεται και για τις περισσότερες εκπομπές ρύπων CO2 Εφαρμογή της μεθόδου της Ανάλυσης Κύκλου Ζωής σε όλο το κτίριο σαν σύνολο. Στην περίπτωση αυτή διαμορφώνονται οι εξής υποκατηγορίες οι οποίες διαφοροποιούνται ανάλογα την χρήση : Α.Κατοικίες Β. Εμπορικά κτίρια Γ. Άλλες κατασκευές πολιτικού μηχανικού Ταυτόχρονα μέσω της Ανάλυσης Κύκλου Ζωής εκτιμούνται οι δυνατότητες περιβαλλοντικών βελτιώσεων µε την ορθολογικότερη χρήση πρώτων υλών και ενέργειας στην διάρκεια του κύκλου ζωής ενός κτιρίου από την κατασκευή μέχρι την κατεδάφισή του. Η Ανάλυση Κύκλου Ζωής (L.C.A) κατά τον σχεδιασμό των κτιρίων στοχεύει στην εισαγωγή και μελέτη των περιβαλλοντικών παραμέτρων στις φάσεις του κύκλου ζωής των κτιρίων και των στοιχείων που το αποτελούν. Οι παράμετροι αυτοί σχετίζονται με τις εισροές υλικών και ενέργειας στο κτίριο και με τις εκροές σε στερεών,υγρών και αέριων ρύπων,. Οι βασικοί στόχοι της εφαρμογής της L.C.A είναι : 107

Η μελέτη της αλληλεπίδρασης του κτιρίου µε το περιβάλλον σε σχέση με τις εισροές σε ενέργεια και πόρους και εκροές που συνεπάγονται περιβαλλοντικές επιπτώσεις, Η εκτίμηση των περιβαλλοντικών επιπτώσεων στο φυσικό περιβάλλον. Η αξιοποίηση των περιβαλλοντικών πληροφοριών για τη διαδικασία λήψης αποφάσεων βελτίωσης Η εφαρμογή της Ανάλυσης Κύκλου Ζωής (L.C.A) περιλαμβάνει τα παρακάτω στάδια : Προσδιορισμός του αντικειμένου και των στόχων της ανάλυσης. Προσδιορίζονται επίσης τα όρια της ανάλυσης καθώς και ο βαθμός λεπτομέρειάς της Ανάλυση εισροών εκροών του εξεταζόμενου συστήματος Εκτίμηση των περιβαλλοντικών επιπτώσεων Ταξινόμηση και χαρακτηρισμός των περιβαλλοντικών επιπτώσεων Εκτίμηση προοπτικών βελτίωσης τόσο από τεχνικής άποψης όσο και από άποψης οικονομικής βιωσιμότητας. 2.2.1 Στάδια εφαρμογής της Ανάλυσης Κύκλου Ζωής [7] Σύμφωνα µε το διεθνές πρότυπο ISO 14040-43, η εφαρμογή της μεθόδου της Ανάλυσης Κύκλου Ζωής αποτελείται από τα παρακάτω στάδια : Τον καθορισμό των στόχων και του σκοπού της ανάλυσης. Καθορίζονται δηλαδή τα όρια της ανάλυσης, η μελετώμενη λειτουργική µονάδα και ο βαθμός λεπτομέρειας της ανάλυσης. Την καταγραφική ανάλυση, τον προσδιορισμό δηλαδή των εισροών εκροών από το υπό εξέταση σύστημα Την εκτίµηση των περιβαλλοντικών επιπτώσεων. Την ταξινόµηση και τον χαρακτηρισµό των περιβαλλοντικών επιπτώσεων. 108

Την ανάλυση ενδεχομένων προοπτικών βελτίωσης, κατά την οποία απαιτείται τόσο η εξέταση των προτεινόμενων τεχνικών όσο και η οικονομική βιωσιμότητά τους. Αναλυτικότερα η σειρά προτύπων ISO 14040-43 ορίζει τα παραπάνω στάδια της μεθόδου της Ανάλυσης Κύκλου Ζωής ως εξής: Ανάλυση Κύκλου Ζωής: Αρχές και πλαίσιο µεθοδολογίας (ISO 14040). Αυτό το πρότυπο καθορίζει τις αρχές της Ανάλυσης Κύκλου Ζωής και δίνει τις κατευθυντήριες γραµµές για τις τέσσερις κύριες φάσεις µιας Ανάλυσης Κύκλου Ζωής, δηλαδή : α. τον καθορισμό του στόχου και της ευρύτητας της µελέτης, όπου ορίζονται µε σαφήνεια η επιδίωξη της μελέτης και του αντικειμένου της, τα όρια του υπό μελέτη συστήματος (γεωγραφικά και χρονικά), οι απαιτήσεις των δεδομένων, των υποθέσεων και των περιορισμών. β. την αναλυτική απογραφή, γ. την εκτίµηση επιπτώσεων και δ. τις ερµηνείες των αποτελεσµάτων. Ανάλυση Κύκλου Ζωής: Αναλυτική απογραφή (ISO 14041) Το συγκεκριμένο πρότυπο αναλύει τον τρόπο διεξαγωγής μιας απογραφής κύκλου ζωής. Η ενότητα καλύπτει τις παρακάτω επτά βασικές περιοχές: αντικείμενο, αναφορές, ορισμούς, αναλυτική εισαγωγή, προσδιορισμό του στόχου και της έκτασης, οδηγίες για την κατάλληλη προετοιμασία µιας αναλυτικής απογραφής κύκλου ζωής, και την τελική έκθεση των αποτελεσµάτων. Εκτίμηση επιπτώσεων κύκλου ζωής (ISO 14042) Σε αυτό το πρότυπο ζωής παρουσιάζονται οι αρχές και η διαδικασία για την εκτίμηση των περιβαλλοντικών επιπτώσεων του κύκλου, το οποίο πρόσφατα χωρίστηκε στις ακόλουθες τέσσερις επιμέρους περιοχές: ταξινόμηση, χαρακτηρισμό, ανάλυση σπουδαιότητας και αξιολόγηση. 109

Ανάλυση Κύκλου ζωής: Ερμηνεία (ISO 14043) Το πρότυπο αυτό χρησιμοποιείται ως οδηγός, µε στόχο την εξέταση και αποτίμηση των αποτελεσμάτων της Ανάλυσης Κύκλου Ζωής. Επίσης πρόσφατα το συγκεκριμένο πρότυπο διαχωρίστηκε στις παρακάτω επιμέρους τέσσερις περιοχές: συσχέτιση της αναλυτικής απογραφής µε την εκτίµηση των επιπτώσεων, συσχέτιση του αντικειμένου της ανάλυσης µε τα χρησιμοποιούμενα εργαλεία βελτίωσης, συμπεράσματα και συστάσεις. Εικόνα 57. Στάδια εφαρμογής της Ανάλυσης Κύκλου Ζωής (κατά ISO) (Πηγή : repository.kallipos.gr) 2.2.2 Δυσκολίες εφαρµογής της μεθόδου της Ανάλυσης Κύκλου Ζωής [7] Η εφαρμογή της μεθόδου της ανάλυσης του κύκλου ζωής, κατά τον σχεδιασμό κτιρίων, µε όλα τα απαιτούμενα βήματα δεν είναι πάντα εύκολα υλοποιήσιμη. Κύριοι λόγοι είναι µια σειρά από λόγους που σχετίζονται με την της μεθοδολογία της ανάλυσης του κύκλου ζωής γενικότερα αλλά και λόγω των ιδιαίτερων χαρακτηριστικών του κτιριακού σχεδιασμού. Ειδικότερα οι 110

δυσκολίες στην εφαρμογή της μεθόδου της ανάλυσης του κύκλου ζωής στον σχεδιασμό κτιρίων οφείλονται σε : Το πλήθος των υλικών που συνθέτουν ένα κτίριο, το οποίο σημαίνει ανάλυση για κάθε δομικό υλικό, το οποίο με τη σειρά του συνεπάγεται πρόσθετο κόστος και χρόνο για να καλυφθεί το σύνολο του κτιρίου. Οι σχέσεις που δημιουργούν µεταξύ τους τα επιμέρους υλικά κατά τη σύνθεση τους σε δομικά στοιχεία. Η μεγάλη διάρκεια ζωής των κτιρίων όπως και οι διαφορετικοί χρόνοι ζωής των δομικών στοιχείων και υλικών που τα συνθέτουν. Επιπροσθέτως των προαναφερθέντων άλλοι παράγοντες όπως τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά του σχεδιασμού, οι κανονιστικές και νομοθετικές απαιτήσεις, οι επιρροές από εξωγενείς παράγοντες όπως οι κατασκευαστές και οι χρήστες των κτιρίων και τέλος τα ευμετάβλητα οικονομικά δεδομένα, δυσχεραίνουν σημαντικά τον υπολογισμό του συνόλου των μεταβλητών που απαιτούνται για την εφαρμογή της μεθόδου της ανάλυσης του κύκλου ζωής στον σχεδιασμό. 2.2.3 Βήµατα αξιολόγησης του κύκλου ζωής των κτιρίων [7] Για την υλοποίηση μιας Μελέτης του Κύκλου Ζωής ενός κτιρίου απαιτείται η εκτέλεση κάποιων αλληλοεξαρτώµενων βηµάτων, µε τελικό στόχο την επιτυχή πραγµατοποίηση του συνολικού έργου. Τα βήµατα αυτά είναι τα παρακάτω: Σχεδιασμός: Προσδιορισμός του σκοπού και του αντικειμένου της μελέτης. Κατά τη εκπόνηση μιας Μελέτης του Κύκλου Ζωής ενός κτιρίου είναι σημαντικό να καθορισθεί με ακρίβεια η επιδίωξη της µελέτης, ο σκοπός και το αντικείμενό της. Το υπό μελέτη αντικείμενο καθορίζει τα όρια του συστήµατος, τις απαιτήσεις των δεδομένων, τις παραδοχές και τους περιορισμούς. Επιπροσθέτως θα πρέπει να καθορίζονται και τα γεωγραφικά αλλά και τα χρονικά όρια της μελέτης (χρονική διάρκεια κατά την οποία αξιολογούνται οι διάφορες επιδράσεις στην κατασκευή). Ομοίως πρέπει να λαμβάνεται υπόψη η 111

μεταβλητότητα των διαφόρων παραμέτρων του συστήματος στον χρόνο ζωής του έργου Ανάλυση ποσοτικών διαγραμμάτων - Απογραφή δεδομένων. Η ποιότητα των δεδομένων της μελέτης προσδίδει την απαιτούμενη αξιοπιστία της Μελέτης του Κύκλου Ζωής Οι χρησιμοποιούμενες πηγές των δεδομένων πρέπει να αναφέρονται λεπτομερώς και η επιλογή τους να γίνεται με προσοχή. Η ποιότητα των δεδομένων επηρεάζεται από την πηγή τους, τον τρόπο παραγωγής τους, την ακολουθούμενη μέθοδο, το κόστος και το χρόνο συλλογής. Οι πηγές των δεδομένων είναι είτε πρωτογενείς (όπως για παράδειγμα απευθείας μετρήσεις) είτε δευτερογενείς (παρόμοιες μελέτες, δημοσιευμένες πηγές, βιομηχανικές ή κρατικές αναφορές, βάσεις δεδομένων, δεδομένα εργαστηριακών δοκιμών κ.α.) Αξιολόγηση των επιπτώσεων. Στο αρχικό στάδιο απογραφής των δεδομένων προσδιορίζονται οι περιβαλλοντικές επιπτώσεις του υπό μελέτη συστήματος. Η εκτίμηση των επιπτώσεων είναι µια ποσοτική αλλά και ποιοτική διαδικασία, η οποία προκύπτει κατά την απογραφή των δεδομένων και χρησιμοποιείται για να υπολογισθούν οι περιβαλλοντικές επιπτώσεις. Εκτίµηση των βελτιώσεων. Τα αποτελέσµατα της ανάλυσης λαμβάνονται ως βάση για τη λήψη αποφάσεων, που θα ωφελήσουν τόσο το φορέα για τον οποίο εκπονείται η μελέτη, όσο και το περιβάλλον. Σύμφωνα με την παγκόσμια, µη κερδοσκοπική Οργάνωση Περιβαλλοντικής Τοξικολογίας και Χημείας (SETAC), ο ορισμός για την εκτίμηση των βελτιώσεων έχει ως εξής : «Η εκτίμηση των βελτιώσεων αποτελεί µια συστηματική αξιολόγηση των αναγκών και δυνατοτήτων για την μείωση της επιβάρυνσης, που συνδέεται µε την κατανάλωση ενέργειας και πρώτων υλών καθώς και και τις περιβαλλοντικές εκπομπές καθ όλη τη διάρκεια του κύκλου ζωής των προϊόντων, διεργασιών και δραστηριοτήτων. Η ανάλυση αυτή είναι δυνατό να περιέχει τόσο ποιοτικά, όσο και ποσοτικά µέτρα βελτίωσης, όπως αλλαγές στο προϊόν, στη διεργασία και στο σχεδιασμό, στη χρήση των πρώτων υλών, στη χρήση από τον καταναλωτή και στη διαχείριση των 112

απορριμμάτων». H ορθή καταγραφή των δεδομένων καταδεικνύει τα σημεία της διαδικασίας που επιδέχονται βελτίωσης.για παράδειγμα εντοπίζονται διεργασίες, στις οποίες παρατηρούνται αυξημένη κατανάλωση ενέργειας ή παραγωγής αποβλήτων. 2.3 Ανάλυση κόστους κύκλου ζωής κτιρίου (L.C.C.A) [6] Η μέθοδος της Ανάλυσης Κύκλου Ζωής (Life Cycle Cost Analysis:LCCA) αναπτύχθηκε στα μέσα της δεκαετίας του 1960 προκειμένου να βοηθήσει το Υπουργείο Άμυνας των ΗΠΑ, στην επιλογή προμηθειών στρατιωτικού υλικού (Cole and Sterner, 2000). Την δεκαετία του 1970 η μέθοδος της Ανάλυσης Κύκλου Ζωής είχε κυρίως στρατιωτικές εφαρμογές. Αργότερα η μέθοδος εφαρμόστηκε και σε άλλους τομείς όπως στην Αεροπλοΐα, την Ενέργεια, τις Βιομηχανίες Χημικών και Πετρελαίου, στους Σιδηρόδρομους και αλλού. Την δεκαετία του 1990, η μέθοδος της Ανάλυσης Κύκλου Ζωής εφαρμόζεται σε Συγκοινωνιακά Έργα. Ταυτόχρονα ξεκίνησε η εφαρμογή της και στον κτιριακό τομέα, σε δημόσια ακίνητα. Σήμερα, η μέθοδος της LCCA έχει ευρεία εφαρμογή σε πολλούς και σημαντικούς τομείς, από το σχεδιασμό Αμυντικών Συστημάτων του ΝΑΤΟ έως αναπτύξεις ακινήτων στον χώρο του Real Estate, μεγάλα έργα εξοικονόμησης ενέργειας υφιστάμενων κτιρίων μέχρι τον κλάδο της εκτιμητικής ακινήτων. Στο παρελθόν το κόστος αγοράς ενός κτιρίου ή αντίστοιχα σε περίπτωση κατασκευής το κόστος αγοράς οικοπέδου και κατασκευής της οικοδομής ήταν ο καθοριστικός παράγοντας που επηρέαζε την λήψη απόφασης για μια επένδυση. Αυτό οφειλόταν κυρίως στο γεγονός ότι ο κατασκευαστήςεπενδυτής, και ο τελικός χρήστης του κτιρίου ήταν διαφορετικά πρόσωπα.. Επομένως ο επενδυτής, στην περιορισμένη διάρκεια του χρόνου κατασκευής και λίγο μετά το πέρας αυτής (κατά τη διαχείριση του κτιρίου), προσέβλεπε μέσω της πώλησης στο να αποφέρει άμεσα θετικά οικονομικά αποτελέσματα η επένδυσή του. Η προσέγγιση αυτή διαφοροποιείται, όταν ο επενδυτής είναι 113

ταυτόχρονα και ο τελικός χρήστης του κτιρίου. Ο λόγος για τον οποίο αυτό, συμβαίνει είναι διότι το κόστος χρήσης ενός κτιρίου στο συνολικό χρόνο ζωής του, είναι μεγαλύτερο από το αρχικό κόστος (Flanagan, 1989). Το κόστος χρήσης πρέπει να λαμβάνεται ιδιαίτερα υπόψη κυρίως σε ακίνητα επενδυτικού ενδιαφέροντος όπως : Στα Εταιρικά Ακίνητα (Corporate Real Estate): όπου τελικός χρήστης του κτιρίου (συνήθως κτίρια γραφείων), είναι η εταιρία χρηματοδότησης και ιδιοκτήτης της κατασκευής. Σε Ακίνητα Εισοδήματος: Όπου σκοπός του ιδιοκτήτη είναι το οικονομικό όφελος σε λογιστικούς όρους. Σε Ακίνητα τα οποία έχουν κατασκευαστεί με τη μέθοδο Σύμπραξης Δημοσίου Ιδιωτικού Τομέα (ΣΔΙΤ). Πρόκειται για δημόσια ακίνητα, όπου μέρος του κόστους της κατασκευής, αναλαμβάνουν ιδιωτικές εταιρίες, με το προσυμφωνημένο όφελος από την λειτουργία - διαχείριση του ακινήτου για καθορισμένο χρονικό διάστημα, μέχρι να περιέλθουν στην κυριότητα του Δημοσίου Σε κτίρια κατοικιών που αφορούν νέες γενιές αγοραστών - χρηστών όπου στις απαιτήσεις τους είναι και τα μειωμένα κόστη που προκύπτουν στη φάση της λειτουργίας της κατοικίας. Στην έννοια του κόστους του κύκλου ζωής ενός κτιρίου συμπεριλαμβάνουμε επιμέρους κόστη που καθορίζουν το τελικό συνολικό κόστος κατά τον κύκλο ζωής του κτιρίου. Τα επιμέρους αυτά κόστη είναι τα κάτωθι : Κόστος αρχικού σχεδιασμού Κόστος μελετών Κόστος αγορά και κατασκευής Κόστος λειτουργίας και Κόστος κατεδάφισης Η Ανάλυση Κόστους Κύκλου Ζωής (L.C.C.A) ενός Κτιρίου αποτελεί µια μεθοδολογία η οποία συγκρίνει το οικονομικό αποτέλεσμα διαφορετικών 114

εναλλακτικών επενδύσεων και βασίζεται στο συνολικό τελικό κόστος και την διάρκεια ζωής ενός κτιρίου. Γενικά μελετά και καταλήγει σε συμπεράσματα για τα : Αρχικά κόστη αγοράς, κατασκευής και εγκατάστασης Μελλοντικά κόστη ενέργειας, λειτουργίας, επεμβάσεων συντήρησης και ενδεχομένως αντικατάστασης εξοπλισμού του κτιρίου Τελικά κόστη μεταπώλησης, κατεδάφισης ή ενδεχόμενης αναγκαστικής εκποίησης. Ο απώτερος στόχος της Ανάλυσης Κόστους Κύκλου Ζωής (L.C.C.A) ενός κτιρίου είναι η αξιολόγηση του οικονομικού αποτελέσματος μίας επένδυσης κατά την κατασκευή ενός κτιρίου και την τελική επιλογή της βέλτιστης εναλλακτικής λύσης από µια σειρά άλλων σεναρίων. Αναλυτικότερα οι επιμέρους στόχοι της Ανάλυσης Κόστους Κύκλου Ζωής (L.C.C.A) είναι οι εξής: Μεγιστοποίηση του χρόνου ζωής του κτιρίου Δυνατότητα προσαρμογής του κτιρίου στις επικρατούσες χρήσεις στην περιοχή κατασκευής του Καθορισμός αρχών συντήρησης και αντικατάσταση του εξοπλισμού του κτιρίου Καθορισμός αποδεκτών περιβαλλοντικών επιπτώσεων Καθορισμός αποδεκτών συνθηκών εσωτερικής άνεσης Κατά την εφαρμογή της Ανάλυσης Κόστους Κύκλου Ζωής ακολουθούμενα βήματα είναι τα εξής : (L.C.C.A) τα Αναγνώριση εναλλακτικών πλάνων επένδυσης Καθορισμός υποθέσεων Εκτίμηση κόστους και οφέλους Εκτίμηση παρούσας αξίας επένδυσης Επιλογή επικερδέστερης επένδυσης 115

Η Ανάλυση Κόστους Κύκλου Ζωής (L.C.C.A) έχει την δυνατότητα να εφαρμοστεί τόσο κατά το στάδιο της μελέτης, όπου έχει και την μεγαλύτερη αποτελεσματικότητα όσο και κατά τα στάδια κατασκευής και λειτουργίας. 2.3.1 Μειονεκτήματα της μεθόδου Ανάλυσης Κόστους Κύκλου Ζωής [6] Η εφαρμογή της μεθόδου Ανάλυσης Κόστους Κύκλου Ζωής απαιτεί αρκετό χρόνο και προσπάθεια. Ο λόγος αυτός εξηγεί την ανάγκη ύπαρξης ενός σημαντικού κινήτρου για τη χρήση της μεθόδου προκειμένου να δικαιολογηθεί το κόστος της εφαρμογής της για τον πελάτη. Γενικά οι καταναλωτές είναι πρόθυμοι να αναλάβουν αυξημένα αρχικά κόστη όταν τα αναμενόμενα οφέλη είναι χειροπιαστά και σημαντικά. Μία ακόμη δυσκολία για την εφαρμογή της μεθόδου Ανάλυσης Κόστους Κύκλου Ζωής είναι ότι η περιορισμένη, προς το παρόν, διαθεσιμότητα των απαραίτητων δεδομένων. Αυτό οφείλεται στην έλλειψη κατάλληλων και αξιόπιστων ιστορικών δεδομένων και πληροφοριών, αλλά και την ταυτόχρονη έλλειψη δυνατότητας συλλογής και αποθήκευσης δεδομένων. Στις μέρες μας, η μελέτη ενός οικοδομικού έργου πραγματοποιείται από μια ομάδα μηχανικών διαφόρων ειδικοτήτων όπως αρχιτέκτονες, πολιτικοί μηχανικοί, μηχανολόγοι, και ηλεκτρολόγοι μηχανικοί. Η μελέτη του κτιρίου διαχωρίζεται σε επιμέρους μελέτες που πολύ συχνά δεν λαμβάνουν επαρκώς υπόψη η μία την άλλη. Αυτό έχει σαν αποτέλεσμα οι διάφορες επιλογές που γίνονται κατά την εκπόνηση μιας επιμέρους μελέτης να δημιουργούν επιπλέον κόστη σε μία άλλη. Προκειμένου να λυθεί το προαναφερθέν πρόβλημα απαιτείται συνεχής συνεργασία μεταξύ φορέα έργου και ομάδας μελέτης, αλλά και ευρύτερος σχεδιασμός, υπό την καθοδήγηση του επικεφαλούς μηχανικού - συμβούλου μελέτης, με τη συνεργασία όλων των υποομάδων. 2.3.2 Πλεονεκτήματα της μεθόδου Ανάλυσης Κόστους Κύκλου Ζωής [6] Το βασικό όφελος της εφαρμογής της μεθόδου Ανάλυσης Κόστους Κύκλου Ζωής είναι ότι συνυπολογίζει όλα τα επιμέρους κόστη που προκύπτουν κατά 116

τη διάρκεια του κύκλου ζωής του κτιρίου (ή μέρους του κτιρίου) κατά την θεώρηση των εναλλακτικών σεναρίων - επενδύσεων. Ένα δεύτερο όφελος της μεθόδου είναι η δυνατότητα που παρέχει να πραγματοποιούνται συγκρίσεις μεταξύ εναλλακτικών επενδύσεων, όπως είναι για υψηλότερα αρχικά και χαμηλότερα λειτουργικά κόστη. Τα πλεονεκτήματα που προσφέρει η μέθοδος Ανάλυσης Κόστους Κύκλου Ζωής συνοψίζονται στα εξής : Έχει την δυνατότητα να χρησιμοποιηθεί τόσο κατά τον σχεδιασμό όσο και για την αξιολόγηση υπαρχόντων κτιρίων. Η επιλογή της βέλτιστης επένδυσης μπορεί να βασίζεται σε διάφορα κριτήρια όπως η οικονομικότητα, οι περιβαλλοντικές επιπτώσεις, η κατανάλωση ενέργειας, Ενδεχόμενα μέτρα για την εξοικονόμηση ενέργειας αξιολογούνται καλύτερα Παρέχει την δυνατότητα αξιολόγησης της αποδοτικότερης και οικονομικότερης επένδυσης σε σχέση με τα εναλλακτικά σενάρια. Κρίνεται λοιπόν σκόπιμο, από την φάση κατασκευής ενός κτιρίου να γίνεται ανάλυση του κύκλου ζωής του κτιρίου ώστε να υπολογίζονται τα μεσοπρόθεσμα και μακροπρόθεσμα οφέλη µιας επένδυσης, είτε πρόκειται για υφιστάμενο είτε για νέο κτίριο. 117

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 - ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑΤΑ ΒΙΟΚΛΙΜΑΤΙΚΗΣ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗΣ 3.1 To Ηλιακό Χωριό στην Πεύκη Αττικής [14] Το Ηλιακό Χωριό είναι ένα οικιστικό συγκρότημα 435 ηλιακών κατοικιών τα οποία κατασκευάστηκαν για να στεγάσουν δικαιούχους του Οργανισμού Εργατικής Κατοικίας (ΟΕΚ). Στον σχεδιασμό και την κατασκευή του συνεργάστηκαν το ΥΒΕΤ (σημερινό Υπουργείου Ανάπτυξης), ο Οργανισμός Εργατικής Κατοικίας (ΟΕΚ) και το Υπουργείου Έρευνας και Τεχνολογίας της Ομοσπονδιακής τότε Γερμανίας. Το έργο υλοποιήθηκε το 1984 σύμφωνα με μελέτη του γραφείου μελετών Α.Ν. Τομπάζη. Εικόνα 57. Άποψη του Ηλιακού χωριού (Πηγή : www.cres.gr) Στο έργο υπήρξε εφαρμογή πειραματικών ενεργητικών και παθητικών ηλιακών συστημάτων για παροχή θέρμανσης και ζεστού νερού χρήσης στοχεύοντας στην εξοικονόμηση ενέργειας. Επιπλέον, ο οικισμός σχεδιάστηκε και κατασκευάστηκε με υψηλές προδιαγραφές εξοικονόμησης ενέργειας για την εποχή κατασκευής του (μονώσεις πάχους 10 εκ. διπλά τζάμια, νυχτερινές μονώσεις, νότιες μεγάλες γυάλινες προσόψεις, κ.ά.). 118

Εικόνα 58. Ηλιακό χωριό (μακέτα) (Πηγή : www. palmosnews.gr) Έγινε εκτεταμένη εφαρμογή παθητικών συστημάτων και ενεργητικών συστημάτων παραγωγής ενέργειας κατόπιν μελέτης και αξιοποίησης των κλιματολογικών συνθηκών της περιοχής Εικόνα 59. Ηλιακό χωριό (ενεργητικά συστήματα στις οροφές) (Πηγή : www.cres.gr) 119

Οι γενικοί κανόνες που εφαρμόσθηκαν κατά τον σχεδιασμό των κτιρίων του Ηλιακού Χωριού είναι: Κατάλληλη χωροθέτηση των κτιριακών όγκων, προκειμένου να λειτουργούν σαν φράγμα προστασίας από τους χειμερινούς ανέμους και ταυτόχρονα να εξασφαλίζουν τον μέγιστο δυνατό χειμερινό ηλιασμό, αλλά και τον θερινό σκιασμό. Χρήση κυρίως νότιων ανοιγμάτων και ελαχιστοποίηση ανοιγμάτων στους λοιπούς προσανατολισμούς. Αξιοποίηση της θερμικής μάζας των υλικών του κελύφους των κτιρίων και ελαχιστοποίηση των θερμικών απωλειών με χρησιμοποίηση ενισχυμένων μονώσεων και με διπλά υαλοστάσια.. Η θέρμανση του εσωτερικού των κτιρίων και η παροχή ζεστού νερού χρήσης γίνεται από διάφορους συνδυασμούς αντλιών θερμότητας και ηλιακών συλλεκτών επιτυγχάνοντας σημαντική εξοικονόμηση ενέργειας. Μετά την κατασκευή έγιναν από επιστημονική ομάδα του Εργαστηρίου Οικοδομικής του Α.Π.Θ συστηματικές μετρήσεις στα κτίρια, με στόχο την αξιολόγηση της ενεργειακής απόδοσης των εγκατεστημένων συστημάτων και τελικά, των κτιρίων. Τα συμπεράσματα των μετρήσεων που προέκυψαν τελικά αφορούσαν όχι μόνο την ενεργειακή απόδοση των κτιρίων αλλά και την συμπεριφορά των χρηστών τους. Συγκεκριμένα κατά την διάρκεια μια ψυχρής θερινής ημέρα με ηλιοφάνεια, οι περισσότερες τέντες ηλιοπροστασίας των κτιρίων είναι κατεβασμένες, ενώ ρούχα απλωμένα και κλειστές κουρτίνες αποτρέπουν τον ηλιασμό και την παθητική θέρμανση των νότιων όψεων. Έπιπλα τα οποία είχαν τοποθετηθεί στους νότιους τοίχους απομονώνουν τους τοίχους θερμικής αποθήκευσης και υποβαθμίζουν την αποτελεσματικότητά τους. Γινόταν αερισμός των διαμερισμάτων με άνοιγμα των κουφωμάτων όλη την διάρκεια του πρωινού ενώ θα επαρκούσε σαφώς λιγότερη ώρα. 120

εξής: Τα συμπεράσματα που προέκυψαν από τις επί τόπου μετρήσεις, είναι τα Τα διαμερίσματα με παθητικά ηλιακά συστήματα παρόλο που έχουν περισσότερες εκτεθειμένες επιφάνειες έχουν καλύτερη ενεργειακή συμπεριφορά από τα συμβατικά. Η συμπεριφορά των χρηστών του κτιρίου αποδεικνύεται καθοριστική για την συνολική ενεργειακή απόδοση του κτιρίου. Χαρακτηριστικό παράδειγμα είναι αλλαγή χρήσης του χώρου του θερμοκηπίου σε χώρο μόνιμης παραμονής, η οποία πρακτικά εκμηδένισε την απόδοση του τοίχου νερού μεταξύ θερμοκηπίου και εσωτερικού χώρου. Ομοίως ο παρατεταμένος αερισμός των χώρων καθώς και το κατέβασμα της τέντας στις νότιες όψεις των διαμερισμάτων τους ψυχρούς μήνες. Εικόνα 60. Ηλιακό χωριό σημερινή κατάσταση (οι χρήστες λόγω απαξίωσής του έχουν τοποθετήσει ηλιακούς συλλέκτες στην στέγη) (Πηγή : www.kathimerini.gr) Από την ανάλυση πέντε κτιρίων του οικισμού, προέκυψε ότι η ενεργειακή συμπεριφορά των ενοίκων, κατά τη φάση λειτουργίας των κτιρίων καθιστά αδύνατη κάθε πρόβλεψη ως προς τη ενεργειακή συμπεριφορά των κτιρίων. Από τις μετρήσεις λοιπόν προέκυψε ότι σε δύο από τα διαμερίσματα η 121

πραγματική ενεργειακή κατανάλωση ήταν αρκετά υψηλότερη από αυτήν του σχεδιασμού, σε ένα κτίριο η κατανάλωση ενέργειας ήταν παρόμοια, ενώ σε δύο ήταν χαμηλότερη (πιθανότατα δεν υπήρχαν συνθήκες θερμικής άνεσης). Το συμπέρασμα είναι ένας χρήστης κτιρίου που είναι είτε αμέτοχος είτε συμπεριφέρεται λανθασμένα έχει σαν αποτέλεσμα αυξημένες καταναλώσεις ή αντίθετα έλλειψη συνθηκών άνεσης. Σημειώνεται ότι η σημερινή κατάσταση του έργου λόγω γενικότερων προβλημάτων ελλιπούς συντήρησης και γενικότερης αδιαφορίας απέχει σημαντικά από τους στόχους που είχαν τεθεί κατά την κατασκευή του. [17] 3.2 Βιοκλιματικός σχεδιασμός δύο κατοικιών στην Καλαμάτα [18] Εικόνα 61. Βιοκλιματικές κατοικίες στην Καλαμάτα (όψη) (Πηγή : www.ktirio.gr) Η αρχιτεκτονική μελέτη και επίβλεψη των κατοικιών έγινε από την MGXM Αρχιτέκτονες (Mario Gonzalez - Χριστίνα Μάλαμα). Η κατασκευή υλοποιήθηκε το 2015. Οι κατοικίες έχουν κατασκευαστεί στην περιαστική 122

ζώνη της Καλαμάτας, σε έναν από τους λόφους που περιβάλλουν την πόλη. Το οικόπεδο έχει πανοραμική θέα προς το Μεσσηνιακό κόλπο και τον Ταΰγετο. Το χαρακτηριστικό αυτό λήφθηκε υπόψη. Επίσης υπήρξε και βιοκλιματική προσέγγιση κατά τον σχεδιασμό καθώς η ευρύτερη περιοχή χαρακτηρίζεται από ήπιους χειμώνες και αρκετά υψηλές θερμοκρασίες κατά τους θερινούς μήνες. Εικόνα 62. Βιοκλιματικές κατοικίες στην Καλαμάτα (τοπογραφικό) (Πηγή : www.ktirio.gr) Στα πλαίσια του σχεδιασμού επιλέχθηκε με προσοχή προσεκτικά ο προσανατολισμός των χώρων προκειμένου να επιτυγχάνεται ο μέγιστος φυσικός δροσισμός των χώρων και ο ελεγχόμενος ηλιασμός τους. Τα μεγάλα ανοίγματα έχουν τοποθετηθεί στο νότο ενώ μικρότερα ανοίγματα χωρίς 123

ενδιάμεσου εσωτερικούς τοίχους έχουν τοποθετηθεί στο βορρά ώστε να γίνεται εφικτός ο ανεμπόδστος διαμπερής αερισμός. Ο εξώστης του ισογείου έχει μελετηθεί ώστε να επιτρέπει στο μεγάλο νότιο άνοιγμα να δέχεται άμεσο ηλιακό φως τους χειμερινούς μήνες αλλά ταυτόχρονα να σκιάζεται το καλοκαίρι. Στις δυτικές όψεις έχουν γενικά αποφευχθεί ανοίγματα με εξαίρεση δύο μικρής επιφάνειας μακρόστενα ανοίγματα στο ισόγειο τα οποία προστατεύονται από φυτεμένα δέντρα. Στα ανατολικά έχουν τοποθετηθεί μ νο δύο ανοίγματα στα παιδικά υπνοδωμάτια του ορόφου για βέλτιστο ηλιασμό, τα οποία όμως προστατεύονται από το έντονο ηλιακό φως μέσω της χρήσης ενεργητικών συστημάτων. Οι θέσεις των παραθύρων έχουν επιλεγεί με τέτοιο τρόπο ώστε να επιτρέπεται η συνεχής ροή αέρα, η οποία καταλήγει στην ηλιακή καμινάδα που βρίσκεται στην απόληξη του κλιμακοστασίου προκειμένου να απομακρύνεται η πλεονάζουσα θερμότητα από το εσωτερικό του κτιρίου. Εικόνα 63. Βιοκλιματικές κατοικίες στην Καλαμάτα (κάτοψη ισογείου) (Πηγή : www.ktirio.gr) 124

Εικόνα 64. Βιοκλιματικές κατοικίες στην Καλαμάτα (κάτοψη α ορόφου) (Πηγή : www.ktirio.gr) Η χωροθέτηση των χώρων εσωτερικά έγινε με τέτοιο τρόπο ώστε χρήσεις με μεγαλύτερες απαιτήσεις σε φυσικό αερισμό, όπως η κουζίνα και τα λουτρά, να έχουν τοποθετηθεί στο βορρά. Το κλίμα της Μεσσηνίας χαρακτηρίζεται από ήπιους χειμώνες. Έτσι λοιπόν είναι εύκολο με τις κατάλληλες επεμβάσεις να ελαχιστοποιείται η απαιτούμενη ενέργεια για θέρμανση το χειμώνα. Χρησιμοποιήθηκε πυκνή φύτευση στο βορρά για να προστατεύεται το κέλυφος από τους ψυχρούς χειμερινούς ανέμους και επιπλέον ενισχυμένη θερμομόνωση του κελύφους του. Τοποθετήθηκε σύστημα εξωτερικής θερμομόνωσης και επίσης κουφώματα με θερμοδιακοπή και ενεργειακά διπλά κρύσταλλα με αργό ανάμεσά τους. Στις πλευρές του κελύφους στον βορρά και τη δύση χρησιμοποιήθηκε μόνωση μεγαλύτερου πάχους, ενώ το σύστημα της θερμοπρόσοψης κάλυψε και τις 125

κάσες των ανοιγμάτων, προκειμένου να ελαχιστοποιηθούν οι θερμογέφυρες. Τα υλικά για την επίστρωση των δαπέδων των εξωτερικών χώρων και του δώματος ήταν ανοιχτόχρωμα ώστε να αντανακλάται το ηλιακό φως και να μην παρατηρείται υπερθέρμανση των επιφανειών των τοίχων. Ταυτόχρονα η ενισχυμένη θερμομόνωση είχε σαν αποτέλεσμα την μέωση των απαιτούμενων ψυκτικών φορτίων τους θερινούς μήνες. Για τη θέρμανση του κτιρίου επιλέχθηκαν διατάξεις ηλιοθερμίας και αντλία θερμότητας τα οποία συνδυαζόμενα με το εγκατεστημένο ενεργειακό τζάκι, επιτυγχάνουν συνθήκες θερμικής άνεσης τον χειμώνα. Βασικός σκοπός κατά τον σχεδιασμό ήταν η δημιουργία μιας αρμονικής πλοκής όγκων με καθαρή γεωμετρική δομή, η οποία να συνδυάζεται επίσης αρμονικάμε το περιβάλλον και το φυσικό τοπίο. Κατά την κατασκευή δεν κόπηκε κανένα δέντρο. Κάποια δέντρα μεταφυτεύτηκαν σε άλλο σημείο με στόχο μην διαταράσσεται η τοπική βιοποικιλότητα. Κάθε κατοικία αποτελείται από 3 επίπεδα, με τους ιδιωτικούς χώρους χωροθετημένους στο 3ο επίπεδο και τους χώρους διημέρευσης μοιρασμένους στα άλλα δύο. Στο 2ο επίπεδο όπου φιλοξενούνται οι κύριοι χώροι διημέρευσης, έχει κατασκευαστεί μεγάλη υπαίθρια βεράντα που συνδέει την κατοικία με τον κήπο. Η τοποθέτηση της είναι παράλληλη προς την θάλασσα. Ο προσανατολισμός της είναι τέτοιος ώστε να δροσίζεται μονίμως κατά τους θερινούς μήνες και να σκιάζεται επαρκώς από το ίδιο το κτίριο τις απογευματινές ώρες που συνήθως χρησιμοποιείται. Για την διάστρωση του δαπέδου της βεράντας χρησιμοποιήθηκαν ανοιχτόχρωμες πλάκες γρανίτη με αδρή επιφάνεια, ώστε να αντανακλάται το ηλιακό φως. Ο ο χώρος γύρω από το περίγραμμα του κτιρίου και της βεράντας έχει φυτευθεί με γρασίδι και διάφορα φυτά. 126

3.3 Βιοκλιματικός σχεδιασμός κελύφους σε πανεπιστήμιο στη Σκωτία [18] Εικόνα 65. Άποψη της πανεπιστημιούπολης του Ayr (Πηγή : www.ktirio.gr) Στην πόλη Ayr της Σκωτίας η πανεπιστημιούπολη στεγάζεται σε ένα από τα πιο σύγχρονα και ενεργειακά βιώσιμα εκπαιδευτικά κτίρια της Μεγάλης Βρετανίας το οποίο διακρίνεται για την εφαρμογή πρακτικών σχεδιασμού, κατασκευής και διαχείρισης, εξαιρετικά φιλικών προς το περιβάλλον. Το κτίριο έχει βαθμολογηθεί με "Άριστα", στην κλίμακα αειφορίας κατά BREEAM, για την στρατηγική του στους τομείς της ενέργειας και του περιβάλλοντος τόσο κατά την φάση του σχεδιασμού όσο και κατά την επιλογή των υλικών. Ο αρχιτεκτονικός σχεδιασμός του κτιρίου έγινε από τους RMJM είχε ως δύο βασικές παραμέτρους, την προστασία του περιβάλλοντος και την μέγιστη δυνατή ενοποίηση των εσωτερικών χώρων με το φυσικό τοπίο. Οι εκπαιδευτικές εγκαταστάσεις και οι συναφείς χρήσεις, οι οποίες φιλοξενούν περίπου 3.000 φοιτητές και προσωπικό του πανεπιστημίου, βρίσκονται σε 127

έναν ενιαίο κτιριακό όγκο, προκειμένου να υποβαθμιστεί η επίδραση της κατασκευής στο υφιστάμενο δάσος και να βελτιωθεί η λειτουργικότητα των υπηρεσιών του πανεπιστημίου. Οι χώροι του κτιρίου αναπτύσσονται σε τέσσερα επίπεδα: Στο υπόγειο υπάρχουν αίθουσες παραστάσεων, διαλέξεων, μουσικής και το γυμναστήριο, στο ισόγειο έχουν τοποθετηθεί κυρίως οι χώροι συνάθροισης και αναψυχής των φοιτητών και στους δύο άνω ορόφους έχουν συγκεντρώθεί τα γραφεία και οι αίθουσες διδασκαλίας. Ο σχεδιασμός του κελύφους του κτιριακού όγκου του πανεπιστημίου, καθώς και τα επιλεχθέντα υλικά κατασκευής και επένδυσης των όψεων έγιναν ώστε να εξυπηρετείται η παθητική ηλιακή θέρμανση,ο δροσισμός, καθώς και ο φυσικός φωτισμός και αερισμός. Εικόνα 66. Όψεις της πανεπιστημιούπολης του Ayr (Πηγή : www.ktirio.gr) Η μορφή του κτιρίου είναι ορθογώνια και ο επιμήκης άξονάς του τοποθετείται κατά τον άξονα ανατολή - δύση. Το ισόγειο του κτιρίου έχει μια μικρή υποχώρηση σε σχέση με τους υπερκείμενους ορόφους, ώστε να εξασφαλίζεται ηλιοπροστασία. Στις όψεις του ισογείου εναλλάσσονται διαφανή και συμπαγή στοιχεία, εξασφαλίζοντας ιδιωτικότητα, όπου χρειάζεται, και φυσικό φωτισμό. Οι 128

μεγάλες όψεις στο βορρά και στο νότο έχουν γενικά μεγάλο βαθμό διαφάνειας στους ορόφους, έχοντας ανεμπόδιστη θέα προς τον περιβάλλοντα χώρο και ταυτόχρονα τη μέγιστη δυνατή εκμετάλλευση της ηλιακής ακτινοβολίας για τη θέρμανση του εσωτερικού τους χειμερινούς μήνες. Η ανατολική και η δυτική όψη διαθέτουν λιγότερα ανοίγματα, για λόγους προστασίας από τα υψηλά ηλιακά κέρδη τους θερινούς μήνες. Για τους ίδιους λόγους έχει τοποθετηθεί στη νότια όψη εξωτερικό σύστημα ηλιοπροστασίας που αποτελείται από χαλύβδινο πλαίσιο πάνω στο οποίο έχουν τοποθετηθεί σταθερές ξύλινες περσίδες υπό κλίση. Εικόνα 67. Αίθουσα διδασκαλίας (διακρίνονται οι υπόκλιση περσίδες στα ανοίγματα) (Πηγή : www.ktirio.gr) Στο κεντρικό αίθριο,που λειτουργεί ως ηλιακή καμινάδα, συγκεντρώνεται ο θερμός αέρας των παρακείμενων εσωτερικών χώρων και διαφεύγει μέσω της 129

οροφής. Με αυτόν τον τρόπο επιτυγχάνεται επίσης φυσικός εξαερισμός του κτιρίου, οπότε μειώνονται οι απαιτήσεις σε μηχανικό αερισμό. Εικόνα 68. Επικουρικός φυσικός φωτισμός γυμναστηρίου υπογείου (Πηγή : www.ktirio.gr) Στις διάφανες επιφάνειες του κελύφους τοποθετήθηκαν διπλοί ενεργειακούς υαλοπίνακες χαμηλής εκπομπής (low-e). 130

Η μορφολογία του κελύφους συνδυαζόμενη με τις αυλές και το αίθριο με τη γυάλινη οροφή παρέχουν φυσικό φωτισμό και αερισμό όλων των εσωτερικών χώρων. Σ αυτό συντελεί και η αναλογία των διαστάσεων κάθε αίθουσας που εξασφαλίζει φυσικό φωτισμό σε ολόκληρη την επιφάνειά τους οπότε μειώνονται οι ανάγκες σε τεχνητό φωτισμό. Εικόνα 69. Κατασκευαστική τομή στην νότια όψη (Πηγή : www.ktirio.gr) 131

Το κτίριο έχει υπερυψωμένο δάπεδο, το οποίο διατρέχεται από τα συστήματα θέρμανσης, κλιματισμού και αερισμού. Ο αερισμός των εσωτερικών χώρων γίνεται συνδυάζοντας φυσικό και μηχανικό αερισμό, ανάλογα με την λειτουργία κάθε χώρου και με στόχο τον περιορισμό του ψυκτικού φορτίου. Πέραν των βιοκλιματικών χαρακτηριστικών του κελύφους ο βιώσιμος χαρακτήρας της κατασκευής ενισχύεται και από τακτικές διαχείρισης και λειτουργίας, που μειώνουν το ενεργειακό αποτύπωμα του κτιρίου. Ήδη από τη φάση της κατασκευής επιτεύχθηκε ανακύκλωση και επανάχρηση του 90% των οικοδομικών απορριμμάτων. Για την παραγωγή ζεστού νερού χρήσης επιλέχθηκε η χρήση βιοκαυσίμου (κραμβέλαιου) που δεν εκλύει διοξείδιο του άνθρακα κατά την καύση του. 132

3.4 Νηπιαγωγείο με βιοκλιματικά στοιχεία στην Αθήνα [18] Εικόνα 70. Άποψη του νηπιαγωγείου (Πηγή : www.ktirio.gr) Το 108⁰ και 5⁰ Νηπιαγωγείο Αθηνών μελετήθηκε και κατασκευάστηκε από την εταιρεία Κτιριακές Υποδομές Α.Ε. Ο χώρος που είχε αποκτηθεί για την κατασκευή του νηπιαγωγείου, είναι εντός του πυκνοκατοικημένου αστικού ιστού. Ττο εμβαδόν του οικοπέδου είναι μικρότερο από τις σχετικές προδιαγραφές με μεγάλες υψομετρικές διαφορές (κλίση περίπου 40%). Επειδή η επιφάνεια του οικοπέδου ήταν μικρή και δεν επέτρεπε την πλήρη ανάπτυξη δύο ανεξάρτητων ολοήμερων νηπιαγωγείων, επιλέχτηκε η λύση με κοινούς κοινόχρηστους χώρους, με ικανό εμβαδόν ώστε να εξυπηρετούνται και τα δύο νηπιαγωγεία. 133

Εικόνα 71. Νηπιαγωγείο (τοπογραφικό) (Πηγή : www.ktirio.gr) Κατά τον σχεδιασμό έγινε προσπάθεια να εφαρμοστούν κατά το δυνατόν, οι αρχές του βιοκλιματικού σχεδιασμού των κτιρίων. Χωροθέτηση - προσανατολισμός. Λόγω των περιορισμών που προκύπτουν από το οικόπεδο (μέγεθος, υψομετρικές διαφορές και πολεοδομικές δεσμεύσεις) το κτίριο τοποθετείται στην νότια πλευρά του οικοπέδου ώστε οι αίθουσες διδασκαλίας να έχουν ένα ανατολικό προσανατολισμό. Φυσικός φωτισμός αερισμός. Με την τοποθέτηση παραθύρων και φεγγιτών στους κύριους χώρους, επιτυγχάνται φυσικός φωτισμός και 134

φυσικός αερισμός των χώρων. Ταυτόχρονα τα υαλοστάσια σκιάζονται με οριζόντιες και κάθετες κινούμενες περσίδες Εικόνα 72. Πλαϊνή όψη νηπιαγωγείου (φωτορρεαλισμός) (Πηγή : www.ktirio.gr) Οι συνθήκες άνεσης στο εσωτερικό του κτιρίου επιτυγχάνονται με κεντρική εγκατάσταση μηχανικού αερισμού με ανάκτηση θερμότητας για εξοικονόμηση ενέργειας. Η εγκατάσταση της θέρμανσης είναι κεντρική με τοπικά θερμαντικά σώματα και λέβητα πετρελαίου. Ομοίως υπάρχει κεντρική εγκατάσταση ψύξης που εξυπηρετεί όλους τους χώρους του εκπαιδευτηρίου με αντλίες θερμότητας υψηλής απόδοσης και τοπικές μονάδες στην ψευδοροφή (σύστημα VRV). 135

3.5 Βιοκλιματικό κτίριο περιβαλλοντικής ενημέρωσης & εκπαίδευσης στην Κύπρο [18] Εικόνα 73. Άποψη του Κ.Π.Ε.Ε (Πηγή : www.ktirio.gr) Το Κέντρο Περιβαλλοντικής Ενημέρωσης και Εκπαίδευσης (Κ.Π.Ε.Ε.) Κάβο Γκρέκο, είναι η υλοποίηση μελέτης του αρχιτεκτονικού γραφείου των Μάριου Οικονομίδης και Μαρία Ακκελίδου που βραβεύτηκε με το Α βραβείο στο διεθνή αρχιτεκτονικό διαγωνισμό, που είχε προκηρύξει το Τμήμα Δασών το 2006. Η κατασκευή ολοκληρώθηκε το 2015 Στόχος του κέντρου είναι η ευαισθητοποίηση του πολίτη στα περιβαλλοντικά. Το κτίριο χρησιμοποιείται και σαν χώρος εκπαίδευσης για μαθητές της πρωτοβάθμιας και δευτεροβάθμιας εκπαίδευσης Μέσα από τις επιλογές των υλικών και των χρωμάτων κατασκευάστηκε ένα κτίριο γήινο, όπου ο επισκέπτης μπορεί να αναγνωρίσει τα χαρακτηριστικά της περιοχής. Το κτίριο είναι εσωστρεφές. Η σχέση του επισκέπτη με τον περιβάλλοντα χώρο είναι υπαινικτική.. Ο ανοικτός περιβάλλων χώρος οριοθετείται με δύο 136

επιμήκη τοιχία, κατασκευασμένα από μεταλλικούς κλωβούς γεμάτα με θραυστό βράχο της περιοχής. Εικόνα 74. Άποψη του Κ.Π.Ε.Ε από ψηλά (Πηγή : www.ktirio.gr) Εικόνα 75. Κάτοψη ισογείου (Πηγή : www.ktirio.gr) Ο επισκέπτης εισέρχεται στο εσωτερικό του κτιρίου, ακολουθώντας το μονοπάτι ανάμεσα στα επιμήκη τοιχία και μεταβαίνοντας από τον ανοικτό ορίζοντα στο βυθισμένο ημιυπαίθριο χώρο της εισόδου και μετά στο 137

εσωτερικό του κτιρίου. Δύο αίθρια τοποθετημένα ανάμεσα στους εσωτερικούς χώρους, λειτουργούν ως ρυθμιστές του μικροκλίματος του κτιρίου με τον παθητικό δροσισμό και το φυσικό εξαερισμό που συνεισφέρουν στο εσωτερικό του Εικόνα 76. Όψεις (Πηγή : www.ktirio.gr) Εικόνα 77. Τομές (Πηγή : www.ktirio.gr) 138

Εικόνα 78. Άποψη από το εσωτερικό (Πηγή : www.ktirio.gr) Από τις βασικές επιδιώξεις του σχεδιασμού ήταν η ελαχιστοποίηση των αρνητικών επιπτώσεων στο περιβάλλον και η εφαρμογή απλών και αποτελεσματικών μεθόδων για την ορθή βιοκλιματική συμπεριφορά του κτιρίου. Ο φέρων οργανισμός του κτιρίου αποτελείται από μεταλλικό φορέα Ετσι αποφεύχθηκε η χρήση βαρέων μηχανημάτων που θα επιβάρυναν το περιβάλλον και ελαχιστοποιήθηκε η χρήση σκυροδέματος. Ο στατικός φορέας κατασκευάστηκε στο εργοστάσιο και συναρμολογήθηκε επί τόπου. Το εξωτερικό κέλυφος του κτιρίου κατασκευάστηκε εξ ολοκλήρου από ξηρά δόμηση, με διπλό περίβλημα. Το πρώτο είναι στεγανό, από σύνθετη διαστρωματωμένη και μονωμένη ξηρά τοιχοποιία, η οποία περιβάλλει το χαλύβδινο φορέα και το δεύτερο εξωτερικό, είναι αεριζόμενη όψη από αποτελούμενη από πλάκες οξειδωμένου χάλυβα. 139

Εικόνα 79. Κατακόρυφη τομή εξωτερικού κελύφους (Πηγή : www.ktirio.gr) 140

Από άποψης βιοκλιματικής συμπεριφοράς πρέπει να γίνει αναφορά στις εξής κατασκευαστικές επιλογές : Ο συμπαγής όγκος ορθογώνιου σχήματος συνεπάγεται μείωση των εκτεθειμένων στις εξωτερικές θερμοκρασίες επιφανειών. Η κατασκευή συμπαγούς περιβλήματος μεγάλη; θερμική μάζα έχει σαν αποτέλεσμα αύξηση της θερμοχωρητικότητας και της θερμομονωτικής ικανότητας του κτιρίου Με την επιλογή διπλού εξωτερικού κελύφους στο κτίριο, με εξωτερική αεριζόμενη όψη από οξειδωμένες λαμαρίνες, επιτυγχάνεται δροσισμός του δεύτερου εσωτερικού περιβλήματος του κτιρίου. Τα σκιασμένα αίθρια προστατεύουν τις εξωτερικές επιφάνειες του κτιρίου, από υπερθέρμανση. Επίσης τα αίθρια υποβοηθούν στον φυσικό αερισμό του κτιρίου. Το νερό στις δεξαμενές συνεισφέρει στην επίτευξη δροσισμού με εξάτμιση. Εικόνα 80. Τομή στο αίθριο (Πηγή : www.ktirio.gr) 141

3.6 Βιοκλιματική, "έξυπνη" κατοικία στο Ηράκλειο [18] Εικόνα 81. Άποψη της βιοκλιματικής κατοικίας (Πηγή : www.ktirio.gr) Το κτίριο συνολικού εμβαδού 200τ.μ. έχει μελετηθεί και κατασκευαστεί από την Α2Γ GREEN ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΕΣ. Η κατασκευή του ολοκληρώθηκε το 2010. Η μορφή του είναι σχήματος επιμήκους ορθογωνίου, τοποθετημένου περιμετρικά ενός κεντρικού αίθριου. Η διάταξη των χώρων έγινε σε τρία επίπεδα. Ο σχεδιασμός του έγινε σύμφωνα με τις αρχές του βιοκλιματικού σχεδιασμού που σε συνδυασμό με τους απαραίτητους αυτοματισμούς να επιτυγχάνει μέγιστη ενεργειακή αυτονομία να θεωρείται "έξυπνο σπίτι". Ο προσανατολισμός του κτιρίου έγινε, δεδομένου του κλίματος της Κρήτης,προκειμένου να εξασφαλίζεται μέγιστη εκμετάλλευση του ήλιου το χειμώνα και προστασία από αυτόν το καλοκαίρι. Τοποθετήθηκε κατά τα γνωστά ώστε να οι μεγάλες πλευρές να αναπτύσσονται κατά τον άξονα ανατολής - δύσης. Στην οροφή του αίθριου υπάρχει φεγγίτης που παρέχει άφθονο φυσικό φως κατά τους χειμερινούς μήνες Έχει τοποθετηθεί αυτόματο σύστημα σκιασμού του αίθριου, ώστε να αποφεύγεται η υπερθέρμανση του χώρου. κατά τους θερινούς μήνες Στη νότια όψη έχει τοποθετηθεί διώροφο γυάλινο θερμοκήπιο, για εκμετάλλευση της ηλιακής ενέργειας. Επίσης έχουν κατασκευαστεί σκίαστρα 142

από σκυρόδεμα μπροστά από τα ανοίγματα, για την ηλιοπροστασία τους τους θερινούς μήνες καθώς ξύλινες πέργκολες στους υπαίθριους χώρους και στην νότια όψη της κατοικίας. Εικόνα 82. Ηλιασμός το καλοκαίρι (Πηγή : www.ktirio.gr) Εικόνα 83. Ηλιασμός το χειμώνα (Πηγή : www.ktirio.gr) 143

Στο κέλυφος του κτιρίου υπάρχει ενισχυμένη εξωτερική θερμομόνωση η οποία καλύπτει και το φέροντα οργανισμό προκειμένου να μην υπάρχουν θερμογέφυρες. Στο δώμα έχει τοποθετηθεί ανεστραμμένη μόνωση. Τα κουφώματα είναι αλουμινίου βαριάς θερμοδιακοπής. Οι υαλοπίνακες είναι διπλοί με τον εξωτερικό ναι είναι ανακλαστικός Η θερμομόνωση ολοκληρώνεται με την πλήρη αντεστραμμένη θερμομόνωση του δώματος. Η πισίνα τοποθετήθηκε στη νότια πλευρά της κατοικίας, ώστε με τον ηλιασμό της κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού να επέρχεται εξάτμιση του νερού το οποίο έχει σαν τελικό αποτέλεσμα τον φυσικός δροσισμός της νότιας όψης. Ταυτόχρονα έγινε κατάλληλη φύτευση του περιβάλλοντος χώρου, ώστε να δημιουργείται ευχάριστο μικρόκλιμα. Για την θέρμανση και ψύξη του κτιρίου χρησιμοποιήθηκε οριζόντια γεωθερμία. Με την χρήση γεωθερμίας η κατοικία έχει ζεστό νερό χρήσης όλο το χρόνο, χωρίς τη χρήση ηλιακών συλλεκτών, τόσο για την κατοικία όσο και για την πισίνα. Για την θέρμανση και τον δροσισμό του εσωτερικού χώρου έχει εγκατασταθεί ενδοδαπέδιο σύστημα. Η κατοικία χαρακτηρίζεται "έξυπνο" σπίτι, καθώς στον υπόγειο χώρο έχει εγκατασταθεί κεντρικό σύστημα διαχείρισης όλων των οικιακών διατάξεων στον υπόγειο χώρο. Το κεντρικό αυτό σύστημα ρυθμίζει την εσωτερική θερμοκρασία, κατεβάζει τα σκιάδια, σβήνει το φως, κτλ., ώστε να καλύπτονται οι ανάγκες του κάθε χώρου σε θέρμανση, αερισμό, φωτισμό, αλλά και να εξοικονομείται ενέργεια. Τέλος πρ πει να αναφερθεί ότι έχει εγκατασταθεί σύστημα βιολογικού καθαρισμού ώστε να γίνεται εξοικονόμηση νερού και επανάχρησή του για πότισμα. 144

3.7 Βιοκλιματική κατοικία στην Αιγιαλεία [18] Εικόνα 84. Άποψη της κατοικίας (Πηγή : www.ktirio.gr) 145

Η αρχιτεκτονική μελέτη τη κατοικίας έγινε από Γραφείο Μελετών Α. Ν. Τομπάζη Ε.Π.Ε. Η κατασκευή της ολοκληρώθηκε το 2007. Βρίσκεται σε μια βουνοπλαγιά στην Αιγιαλεία, σε υψόμετρο διακοσίων μέτρων από την επιφάνεια της θάλασσας. Λόγω της μεγάλης κλίσης του εδάφους αναπτύσσεται σε τρία επίπεδα. Εικόνα 85. Άποψη της κατοικίας (Πηγή : www.ktirio.gr) Εικόνα 86. Άποψη της κατοικίας (διακρίνεται η ηλιακή καμινάδα) (Πηγή : www.ktirio.gr) 146

Στην κατοικία έχουν εφαρμοστεί οι αρχές του βιοκλιματικού σχεδιασμού. Στη νότια όψη της έχει κατασκευαστεί ηλιακή καμινάδα, η λειτουργία της οποίας ελέγχεται από αυτοματισμούς. Υπάρχουν ανοίγματα σε όλες τις όψεις του κτιρίου τα οποία διασφαλίζουν φυσικό δροσισμό και φωτισμό. Το ενδοδαπέδιο σύστημα θέρμανσης - δροσισμού λειτουργεί επικουρικά σε περίπτωση ακραίων εξωτερικών θερμοκρασιών Για τον δροσισμό του χώρου έχουν τοποθετηθεί ανεμιστήρες οροφής, σε όλους τους χώρους. Επίσης έχει τοποθετηθεί κεντρικά στο κτίριο ένα αμφίπλευρο ενεργειακό τζάκι. Εικόνα 87. Απόψη από το εσωτερικό (διακρίνεται το ενεργειακό τζάκι) (Πηγή : www.ktirio.gr) 147

Εικόνα 88. Τοπογραφικό (Πηγή : www.ktirio.gr) Εικόνα 89. Κάτοψη ισογείου (Πηγή : www.ktirio.gr) 148

Εικόνα 90. Κάτοψη ορόφου (Πηγή : www.ktirio.gr) Εικόνα 91. Κάτοψη δώματος (Πηγή : www.ktirio.gr) 149

Εικόνα 92. Τομή (Πηγή : www.ktirio.gr) Στο διώροφο κεντρικό χώρο ο φυσικός φωτισμός είναι αμφίπλευρος από το βορρά και το νότο. Στο δάπεδο του παταριού επάνω από την κουζίνα υπάρχουνι γυάλινα ανοίγματα, ώστε να τα διαπερνά το φυσικό φως Τέλος τα δώματα είναι φυτεμένα, κάτι το οποίο προσφέρει επιπλέον θερμομόνωση. 150

3.8 Προσθήκη διώροφου κτιριακού όγκου σε υπάρχουσα κατοικία στην περιοχή του Παπάγου [18] Εικόνα 93. Κύρια όψη (νοτιανατολική) οικοδομής (Πηγή : www.ktirio.gr) Η αρχιτεκτονική μελέτη της διώροφη προσθήκης έγινε από το αρχιτεκτονικό γραφείο Νέλλης Μάρδα και Δώρας Μπαλντά. Η κατασκευή ολοκληρώθηκε το 2013. 151

Η διώροφη προσθήκη στην περιοχή του Παπάγου έγινε σε υφιστάμενο κτίσμα της περιοχής, το οποίο κτίστηκε από την Α.Ο.Α. για τους αξιωματικούς του Ελληνικού Στρατού το 1971. Στο αρχικό κτίσμα έγινε ανακαίνιση ισογείου και πρώτου ορόφου το 1987. Στόχος της προσθήκης ήταν η κατασκευή δύο μεζονεττών και ενός όροφοδιαμερίσματος για τη στέγαση τριών οικογενειών. Η εσωτερική διάταξη των διαμερισμάτων καθορίστηκε (ως συνήθως στις προσθήκες) από τα υφιστάμενα υποστυλώματα. Ο σχεδιασμός της προσθήκης ακολούθησε ειδικές προδιαγραφές. Αρχικά αποψιλώθηκε το υφιστάμενο κτίσμα. Ακολούθησε η ενίσχυση του υπάρχοντος φέροντος οργανισμού και η προσθήκη του φέροντος οργανισμού του δευτέρου και τρίτου ορόφου με χρήση σκυροδέματος, καθώς και η μεταλλική κατασκευή των εξωστών, της στέγασης και του κλιμακοστάσιου. Εικόνα 94. Εργασίες και σκαρίφημα προσθήκης (Πηγή : www.ktirio.gr) Στην νοτιανατολική κύρια όψη έχει τοποθετηθεί βιοκλιματικό πέτασμα που καλύπτει και σκιάζει το κεντρικό κλιμακοστάσιο. Αποτελείται από κοιλοδοκούς αλουμινίου τετραγωνικής διατομής 3 3 (cm), οι οποίες βιδώνονται σε κατακόρυφες μεταλλικές ράβδους διατομής Γ. 152

Εικόνα 95. Άποψη του πετάσματος από το εσωτερικό του εξώστη (Πηγή : www.ktirio.gr) Επίσης οι τρείς εξώστες και το μεγάλο στέγαστρο προσφέρουν ηλιοπροστασία. Ειδικότερα το στέγαστρο, λόγω προσανατολισμού, προσφέρει χώρο για την τοποθέτηση ηλιακών συλλεκτών. Τα κουφώματα της οικοδομής είναι θερμοδιακοπτόμενα με ενεργειακά τζάμια. Στους εξώστες, έχει γίνει πρόβλεψη για κατακόρυφες τέντες. 153

Εικόνα 96. Κατόψεις Α και Β ορόφου (Πηγή : www.ktirio.gr) 154

Εικόνα 96. Κάτοψη Γ ορόφου και τομές (Πηγή : www.ktirio.gr) 155

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 - ΕΦΑΡΜΟΓΗ ΑΡΧΩΝ ΒΙΟΚΛΙΜΑΤΙΚΗΣ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗΣ ΚΑΤΑ ΤΗΝ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΠΡΟΣΘΗΚΗΣ Β, Γ ΟΡΟΦΟΥ ΣΕ ΥΠΑΡΧΟΥΣΑ ΔΙΩΡΟΦΗ ΚΑΤΟΙΚΙΑ 4.1 Περιγραφή του Έργου Πρόκειται για κατασκευή προσθήκης Β,Γ ορόφου και δώματος σε υφιστάμενη διώροφη οικοδομή στην περιοχή του Χατζηκυριάκειου στον Πειραιά. Εικόνα 97. Υφιστάμενη οικοδομή (άποψη από οδό Οικονόμου) Η περιοχή του έργου έχει ήπιες κλίσεις, είναι αστική και ιδιαίτερα πυκνοκατοικημένη. Το σύστημα δόμησης της περιοχής είναι συνεχές, ο συντελεστής δόμησης είναι 3,00. Το οικόπεδο έχει επιφάνεια 144,02τ.μ., είναι μεσαίο και διαμπερές και βρίσκεται σε υψόμετρο περίπου 22,00 από την από την θάλασσα. Απέχει από την θάλασσα περίπου 200μ. 156

Εικόνα 98. Υφιστάμενη οικοδομή (άποψη από οδό Ταχυδρόμου) Η υφιστάμενη οικοδομή έχει καλύψει πλήρως το οικόπεδο καθώς κατά την κατασκευή της έγινε χρήση της δεκάμετρης λωρίδας. Έχει κατασκευαστεί τμηματικά με την 15384/1964 οικοδομική άδεια, η οποία προέβλεπε την κατασκευή ισόγειας οικοδομής και την 194/1994 οικοδομική άδεια, η οποία προέβλεπε την κατασκευή Α ορόφου με ενισχύσεις. Στην συνέχεια η ιδιοκτήτρια του ακινήτου το 2017 αποφάσισε την προσθήκη δύο επιπλέον ορόφων.την αρχιτεκτονική μελέτη συνέταξε το τεχνικό γραφείο του Βαγγέλη Δημητρίου και την στατική μελέτη και την κατασκευή ανέλαβε ο γράφων. Η κατασκευή παρουσίαζε την εξής ιδιαιτερότητα: Κατά την κατασκευή προσθήκης του Α ορόφου το 1994 ο προβλεπόμενος φέρων οργανισμός από σκυρόδεμα δεν κατασκευάστηκε στο σύνολό του, Συγκεκριμένα, κατόπιν επιθυμίας της ιδιοκτήτριας δεν κατασκευάστηκε ένα κεντρικό υποστύλωμα το οποίο άλλαζε την διαρρύθμιση του τότε υπάρχοντος ισογείου διαμερίσματος. Αποτέλεσμα αυτού ήταν ο στατικός έλεγχος με ΚΑΝΕΠΕ να υποχρέωνε σε ενισχύσεις. Προκειμένου να αποφευχθεί αυτό για οικονομικούς λόγους προτάθηκε η κατασκευή του 157

φέροντος οργανισμού της προσθήκης να γίνει με την μέθοδο των λεπτότοιχων μεταλλικών διατομών ψυχρής έλασης προκειμένου,λόγω του μειωμένου βάρους σε σχέση με μια συμβατική οικοδομή, να ικανοποιείται ο έλεγχος σε ΚΑΝΕΠΕ. Εικόνα 99. Τοπογραφικό 158

Εικόνα 99. Κατόψεις Β,Γ ορόφου 159

Εικόνα 100. Τομή Α-Α 160

Εικόνα 101. Τομή Α-Α 161

4.2 Περιγραφή της μεθόδου των λεπτότοιχων διατομών 4.2.1 Γενικά Οι κατοικίες που κατασκευάζονται με τη μέθοδο των λεπτότοιχων μεταλλικών διατομών ψυχρής έλασης, χαρακτηρίζονται από μεταλλότυπο ενιαίου κελύφους-πλαισίου. Το μεταλλικό δικτυωτό πλαίσιο είναι ο φορέας που παραλαμβάνει τα φορτία και τα μεταφέρει στη θεμελίωση. Εικόνα 102. Φορέα οικοδομής με λεπτότοιχες διατομές (Πηγή : www.iqia.gr) Το μεταλλικό πλαίσιο μοιάζει με μεταλλικό κλουβί για πουλιά. Αποτελείται από πάρα πολλές μεταλλικές κολόνες, οι οποίες σχηματίζουν τους τοίχους του κλουβιού. Η οροφή του σπιτιού, σχηματίζεται από δικτυώματα λεπτών μεταλλικών δοκών, όπως από χοντρές μεταλλικές δοκούς σχηματίζονται τα δικτυώματα που στηρίζουν τις πλατφόρμες στις γέφυρες αυτοκινήτων και τρένων. Τα πατώματα των ορόφων, σχηματίζονται από πυκνό κάναβο μεταλλικών δοκών, που λειτουργούν όπως τα ξύλινα δοκάρια που στήριζαν τις σανίδες του πατώματος στα παλιά πέτρινα σπίτια. Ο μεταλλικός αυτός σκελετός του κλουβιού, ντύνεται εξωτερικά και εσωτερικά με διαφραγματικά υλικά (τσιμεντοσανίδα, OSB κλπ), τα οποία 162

δημιουργούν και την αναγνωρίσιμη τελική επιφάνεια τοιχοποιίας. Έτσι, οι κολόνες αποτελούν μέρος του τοίχου και κρύβονται μέσα σε αυτόν, χωρίς να προεξέχουν, όπως συμβαίνει σε ένα συμβατικό κτήριο. Η συνολική κατασκευή μοιάζει με τη κατασκευή των ξύλινων σπιτιών της Αμερικής και παλαιότερα της Βόρειας Ευρώπης. Η μέθοδος κατασκευής με λεπτότοιχες μεταλλικές διατομές, αποτελεί ουσιαστικά μετεξέλιξη των κατασκευών αυτών. Μια βασική διαφορά της μεθόδου σε σχέση με τα κτήρια σκελετού από σκυρόδεμα, έγκειται στο πλήθος των ορθοστατών-κολόνων που μεταφέρουν τα κατακόρυφα φορτία και το συνολικό βάρος της κατασκευής. Ένα κτήριο από λεπτότητες μεταλλικές διατομές, διαστάσεων ορόφου 10Χ10 μέτρα, έχει σε κάθε όροφο τουλάχιστον 70 κολόνες-ορθοστάτες (μία ανά 0,6 μέτρα τοίχου και περισσότερες στις γωνίες και κάτω από δοκάρια), ενώ ο ξυλότυπος αντίστοιχης μεταλλικής κατασκευής θα σχεδιαζόταν με περίπου 8 κολόνες. Επίσης, το βάρος μιας κατοικίας από λεπτότοιχες μεταλλικές διατομές, δεν ξεπερνά τα 90 κιλά ανά τετραγωνικό μέτρο, με αποτέλεσμα να μην απαιτείται μεγάλη διατομή των ορθοστατών. Η μειωμένη μάζα του κτηρίου, έχει ως αποτέλεσμα και μικρότερες φορτίσεις κατά το σεισμό. Μια μόνο πλάκα ορόφου ενός συμβατικού κτηρίου πιθανότατα ζυγίζει περισσότερο από όλο τον όροφο σπιτιού από λεπτότοιχες μεταλλικές διατομές με τις επικαλύψεις και τη σκεπή του. Συνεπώς, οι φορτίσεις από την επιτάχυνση των μαζών που προκαλεί ο σεισμός, ειναι πολύ μικρότερες στη περίπτωση αυτού του είδους των μεταλλικών κατασκευών. 4.2.2 Περιγραφή στατικού φορέα μεθόδου λεπτότοιχων διατομών Τα στατικά φορτία του κτιρίου δηλαδή τα ίδια βάρη του μεταλλικού σκελετού, των υλικών τοιχοποιίας κλπ, τα ωφέλιμα αλλά και τα δυναμικά 163

φορτία του ανέμου κλπ, μοιράζονται σε όλες τις κολόνες του κτηρίου. Το βάρος από το χιόνι και τα υλικά επικάλυψης της σκεπής, διαμοιράζεται σε όλες τις τεγίδες των δικτυωμάτων της σκεπής, που τρεχουν κάτω από τα υλικά επικάλυψης και στηρίζουν τη σκεπή. Ο κορφιάς στηρίζεται στη κορυφή των τριγώνων που σχηματίζουν οι τεγίδες της σκεπής, και σε κάθε σημείο σύνδεσης κορφία με τεγίδα (δηλαδή ανά 60 εκατοστά) υπάρχει λεπτότοιχη κολόνα που μεταφέρει τα φορτία απο τον κορφιά στην οριζόντια αντηρίδα-ελκιστέα. Κολόνες και χιαστά που συνδέουν τις τεγίδες με τα οριζόντια δοκάρια-αντιρίδες της σκεπής, τοποθετούνται ανά λίγα εκατοστά κατά μήκος όλης της τεγίδας, ανάλογα με τη φόρτιση που θα λάβει η κατασκευή. Εικόνα 103. Φορέας στέγης (Πηγή : www.iqia.gr) Με τον τρόπο αυτό, τα στατικά και δυναμικά φορτία της στέγης μεταφέρονται ως κατακόρυφα ή οριζόντια φορτία στις άκρες των τριγώνων των τεγίδων. Κάθε τρίγωνο πατάει πάνω σε κολόνα του τοίχου, μεταφέροντας σε αυτή τις φορτίσεις. Ένα σύνολο μεταλλικών χιαστών επί της κεκλιμένης σκεπής και της επίπεδης επιφάνειας που ορίζουν οι ελκυστήρες, προσδίδει ακαμψία στο σύστημα της στέγης. 164

Τα μεταλλικά υποστυλώματα των τοίχων, με την σειρά τους πακτώνονται στον υποκείμενο όροφο (εφόσον πρόκειται για προσθήκη) ή στην θεμελίωση. Εικόνα 104. Κατασκευαστική λεπτομέρεια σύνδεσης φορέα στην θεμελίωση (Πηγή : www.iqia.gr) Στα σημεία που υπάρχει παράθυρο ή πόρτα που διακόπτει τις κολόνες του τοίχου, κατασκευάζονται ισχυρά δοκάρια πάνω από το άνοιγμα, και πολλές πυκνές κολόνες δεξιά και αριστερά του ανοίγματος, που παραλαμβάνουν τα φορτία από το δοκάρι. Όλοι οι σύνδεσμοι γίνονται με βίδες. Τα μεταλλικά στοιχεία μεταφέρουν τα κάθετα φορτία πατώντας μέταλλο πάνω σε μέταλλο, με αποτέλεσμα να μην μεταφέρονται κάθετα φορτία μέσω βιδών. Οι βίδες καταπονούνται μόνο στα μικρότερης έντασης οριζόντια φορτία, και σε περίπτωση σεισμού, οι εκατοντάδες βίδες των χιαστών και των πλαγιοκαλύψεων μεταφέρουν τις φορτίσεις στις κατακόρυφες κολόνες και τελικά στις αγκυρώσεις της θεμελίωσης. Κατά τη μελέτη του κτηρίου γίνεται έλεγχος των συνδέσμων σε όλλες τις περιπτώσει (αξονικού εφελκυσμού εξόλκευσης, διατμητικής φόρτισης αστοχίας, σύνθλιψης άντιγας των μεταλλικών ελασμάτων κλπ). 165

Γενικά οι κατασκευές αυτού του είδους είναι εξαιρετικά ελαφριές και οι μετακινήσεις των επιταχυνόμενων μαζών κατά το σεισμό προκύπτουν ελάχιστες σε σύγκριση με ένα συμβατικό κτίριο. Στη μελέτη δε, δεν λαμβάνεται υπόψη ότι και οι πλάκες κάλυψης των τοίχων, ενισχύουν την κατασκευή. Ο μεταλλικός σκελετός κατασκευάζεται να αντέχει τις υψηλότερες των καταπονήσεων, αλλά επιπλέον ενισχύεται στη πράξη, καθώς για να παραμορφωθεί εφελκυστικά ένα χιαστό θα πρέπει πρώτα να θρυμματιστεί από συνεπίπεδη διάτμηση μια τσιμεντοσανίδα ή OSB που, με πάνω από 35 βίδες, στηρίζει και συγκρατεί τουλάχιστον 3 κολόνες. Η ενίσχυση αυτή από τις τοιχοκαλύψεις, δεν λαμβάνεται υπόψη κατά τον υπολογισμό και σχεδιασμό του μεταλλικού φορέα. 4.2.3 Διαμόρφωση εξωτερικής τοιχοποιίας και οροφής. [8] Με την ολοκλήρωση του μεταλλικού φορέα τοποθετούνται φύλλα O.S.B.(κατηγορίας 2 ή 3) στους εξωτερικούς τοίχους, στα πατώματα και στις στέγες, έτσι ώστε να ντύνουν ολόκληρη την κατασκευή. Η τοποθέτηση τους γίνεται κάθε φορά έτσι ώστε η διεύθυνση των φύλλων O.S.B. να είναι κάθετη στην κατεύθυνση των μεταλλικών υποστυλωμάτων και δοκών. Ανάμεσα στα φύλλα O.S.B. αφήνονται πάντα αρμοί διαστολής. Οι αρμοί, που τρέχουν παράλληλα προς την φορά των φύλλων O.S.B. έχουν πάχος 3 mm, ενώ οι εγκάρσιοι αρμοί έχουν πάχος 5 mm. Η στερέωση των φύλλων O.S.B. πάνω στον μεταλλικό σκελετό γίνεται με αυτοδιάτρητες βίδες διαμέτρου 4,2 mm. Οι βίδες τοποθετούνται με τέτοιο τρόπο ώστε η απόσταση ανάμεσα τους να είναι 150 mm όταν βρίσκονται στην άκρη των φύλλων και 250 mm οι υπόλοιπες. Στις περιοχές των κουφωμάτων είναι σημαντικό τα φύλλα του O.S.B. να κόβονται σε σχήμα Γ και να τοποθετούνται πάνω από τις γωνίες του κάθε ανοίγματος. Με τον τρόπο αυτό προσδίδεται ακαμψία στα σημεία αυτά της κατασκευής και αποφεύγεται η δημιουργία ρηγματώσεων στο στρώμα του σοβά. 166

Την τοποθέτηση των φύλλων O.S.B. πάνω στον μεταλλικό σκελετό ακολουθεί η αναδίπλωση του ασφαλτόπανου που βρίσκεται κάτω από τον στρωτήρα της εξωτερικής τοιχοποιίας. Το ασφαλτόπανο αναδιπλώνεται πάνω στα φύλλα του O.S.B. σε ύψος τουλάχιστον 20 cm από το έδαφος και συγκολείται πάνω σε αυτά με φλόγιστρο, προσδίδοντας με αυτόν τον τρόπο μια επιπλέον προστασία στα φύλλα O.S.B. όχι μόνο κατά της υγρασίας αλλά και κατά του νερού της βροχής. Στη συνέχεια τοποθετούνται τα φύλλα διογκωμένης πολυστερίνης πάχους 5 cm στην εξωτερική πλευρά της τοιχοποιίας κατά την φορά των μεταλλικών υποστυλωμάτων και στερεώνονται με κόλλα και πλαστικά ούπα. Σε ειδικές περιπτώσεις προηγείται η εφαρμογή μιας ημιπερατής μεμβράνης πάνω από τα φύλλα του O.S.B. Τουλάχιστον 24 ώρες μετά την τοποθέτηση των φύλλων της διογκωμένης πολυστερίνης γίνεται η επίστρωση του βασικού σοβά πάχους 4 mm μέσα στην οποία ενσωματώνεται το υαλόπλεγμα για την αποφυγή των ρηγματώσεων. Το ίδιο γίνεται και στα σημεία διαγώνια των ανοιγμάτων όπου τοποθετείται πλέγμα ενίσχυσης διαστάσεων τουλάχιστον 30x50 cm. Ακολουθεί η τελική στρώση του έτοιμου σοβά πάχους 0,7 mm εφόσον 12 ώρες πριν έχει προηγηθεί αστάρωμα της επιφάνειας για την καλύτερη πρόσφυση του σοβά πάνω στο υπόβαθρο. Το αστάρι που χρησιμοποιείται είναι ένα υλικό φτιαγμένο από χαλαζία και σιλικονούχα ρητίνη και εκπληρώνει το ευρωπαϊκό πρότυπο ΕΝ ISO 7783. Έχει άριστες υδατοαπωθητικές ιδιότητες με συντελεστή διαπερατότητας υδρατμών μ ίσο με 300. Από την εσωτερική πλευρά της τοιχοποιίας ανάμεσα στα μεταλλικά υποστυλώματα τοποθετείται και στερεώνεται με πλαστικά ούπα πάνω στο O.S.B. μία στρώση υαλοβάμβακα (πετροβάμβακα) πάχους 10 cm.. Εναλλακτικά το κενό γεμίζει με αφρό πολυουρεθάνης. 167

Εικόνα 105. Τομή εξωτερικής τοιχοποιίας (Πηγή : www.iqia.gr) Η τοιχοποιία ολοκληρώνεται με την τοποθέτηση δύο στρώσεων γυψοσανίδας πάχους 12,5 cm η κάθε μία. Οι γυψοσανίδες στερεώνονται πάνω στα μεταλλικά στοιχεία με αντιαλκαλικές βίδες σε απόσταση 60 cm η μία από την άλλη και στην συνέχεια στοκάρονται και χρωματίζονται. Ο χρωματισμός των γυψοσανίδων γίνεται με πλαστικό χρώμα. Στην περιοχή των κουφωμάτων πάνω από τους κορμούς των μεταλλικών στοιχείων που έρχονται πρόσοψη με το άνοιγμα, τοποθετείται μία στρώση φύλλου O.S.B. και ακολουθεί η εφαρμογή διογκωμένης πολυστερίνης πάχους 2 cm και έτοιμου σοβά. Με τον τρόπο αυτόν αποφεύγεται η δημιουργία θερμογέφυρας μέσα από το κάσωμα των κουφωμάτων ώστε η θερμομόνωση του κτιρίου να είναι πλήρης. Στις οροφές ή στους ενδιάμεσους ορόφους ο μεταλλικό φορέας καλύπτεται επίσης με OSB και ακολουθεί είτε η επικόλληση πλακιδίων είτε η στρώση κάποιου ελαφροσκυροδέματος. Για λόγους ηχομόνωση η οροφή γεμίζεται με πετροβάμβακα ή αφρό πολυουρεθάνης. Στην κάτω πλευρά της οροφής τοποθετείται γυψοσανίδα 168

Εικόνα 106. Λεπτομέρεια οροφής (Πηγή : www.iqia.gr) 4.2.4 Διαμόρφωση εσωτερικής τοιχοποιίας. [8] Στην κατασκευή των εσωτερικών χωρισμάτων ο μεταλλικός σκελετός καλύπτεται εκατέρωθεν σε κάθε πλευρά του με δύο στρώσεις γυψοσανίδας πάχους 12,5 cm αφού προηγουμένως τοποθετηθεί για λόγους ηχομόνωσης ανάμεσα στα μεταλλικά υποστυλώματα αφρός πολυουρεθάνης ή πετροβάμβακας. Στα μπάνιο ή την κουζίνα η δεύτερη στρώση της γυψοσανίδας μπορεί να είναι ανθυγρή για λόγους υγρομόνωσης. Ομιώς στα τζάκια τοποθετούνται πυράντοχες γυψοσανίδες. 4.2.5 Πλεονεκτήματα της μεθόδου [8] Βασικό πλεονέκτημα της μεθόδου των λεπτότοιχων μεταλλικών διατομών ψυχρής έλασης είναι η εξαιρετικά ελαφριά κατασκευή που την καθιστά ταυτόχρονα εξαιρετικά αντισεισμική καθώς η σεισμική καταπόνηση είναι 169

ανάλογη της ταλαντούμενης μάζας. Επίσης λόγω της ελαφριά κατασκευής είναι ιδανική για περιπτώσεις προσθηκών σε υπάρχοντα κτίρια όπου ζητούμενο είναι η ελαχιστοποίηση της επιβάρυνσης της υφιστάμενης κατασκευής. Η χρήση εξωτερικής θερμοπρόσοψης ελαχιστοποιεί τις θερμογέφυρες. Η ταυτόχρονη πλήρωση του κενού της εξωτερικής τοιχοποιίας και της οροφής με πετροβάμβακα ή αφρού πολυουρεθάνης μεγιστοποιεί τις θερμονωτικές ιδιότητες της κατασκευής προσφέροντας και ηχομόνωση. Για για κατασκευές έως δύο ορόφους η μέθόδος των λεπτότοιχων μεταλλικών διατομών ψυχρής έλασης είναι οικονομικότερη της συμβατικής.η κατασκευή της είναι ταχύτατη καθώς πρόκειται για ξηρά δόμηση και πολλές φορές διαφορετικά συνεργεία μπορούν να δουλεύουν ταυτόχρονα. Δεν επιβαρύνει το περιβάλλον με χρήση βαρέων μηχανημάτων, όχλησης και την παραγωγή τόσων στερεών απορριμμάτων όπως οι συμβατικές κατασκευές. 170

4.3 Ανάλυση Κύκλου Ζωής (L.C.A) υπό μελέτη κατασκευής Εκτίμηση Ανθρακικού Αποτυπώματος Στην συνέχεια θα επιχειρηθεί Ανάλυση Κύκλου Ζωής (L.C.A) και εκτίμηση του ανθρακικού αποτυπώματος της υπό μελέτη προσθήκης Β,Γ ορόφου στον Πειραιά. Η οικοδομή, όπως έχει προαναφερθεί έχει κατασκευαστεί με την μέθοδο των λεπτότοιχων μεταλλικών διατομών ψυχρής έλασης. Αποτελείται από δύο οροφοδιαμερίσματα Β και Γ ορόφου 115,30 τ.μ. και 100,38 τ.μ. αντίστοιχα (συμπεριλαμβανομένων των κοινόχρηστων κλιμακοστασίων) και ύψους 3,20μ. έκαστο. H παρούσα Ανάλυση Κύκλου Ζωής έχει ως στόχο τον υπολογισμό του ανθρακικού αποτυπώματος (CO2eq) κατά την διάρκεια ζωής των φάσεων της παραγωγής των επιμέρους δομικών υλικών και την κατασκευή του κτιρίου [9]. Εναλλακτικά θα γίνει η ανάλογη διαδικασία για την περίπτωση που η κατασκευή ήταν συμβατική δηλαδή ο φέρων οργανισμός είναι από ωπλισμένο σκυρόδεμα και οι τοίχοι πλήρωσης από οπτοπλινθοδομή προκειμένου οι δύο μέθοδοι κατασκευής να συγκριθούν ως προς το ενεργειακό τους αποτύπωμα. Εικόνα 107. Ο στατικός φορέας της υπό μελέτης προσθήκης Οι προμετρούμενες ποσότητες των χρησιμοποιούμενων δομικών υλικών για την περίπτωση που χρησιμοποιηθεί η μέθοδος των λεπτότοιχων μεταλλικών διατομών ψυχρής έλασης είναι οι κάτωθι : 171