Ημερίδα ηκκξκ Εξοικονόμηση & Διαχείριση Ενέργειας στα κτίρια Κέρκυρα, 3 Ιουλίου 2009 ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΕΣ ΚΤΙΡΙΑΚΟΥ ΚΕΛΥΦΟΥΣ Α. Ανδρουτσόπουλος Τμήμα Κτιρίων Διεύθυνση Ενεργειακής Αποδοτικότητας Κέντρο Ανανεώσιμων Πηγών & Εξοικονόμησης Ενέργειας (ΚΑΠΕ)
Κέλυφος κτιρίου Το κέλυφος ενός κτιρίου αποτελεί το φυσικό σύνορο μεταξύ του εσωτερικού χώρου όπου οι άνθρωποι περνούν τον περισσότερο χρόνο της ζωής τους από το εξωτερικό περιβάλλον. Σκοπός του: η δημιουργία ενός άνετου και ευχάριστου εσωτερικού κλίματος για τους κατοίκους σε όλες τις εποχές του χρόνου. Για να ανταποκριθεί σ' αυτό το ρόλο, το κέλυφος πρέπει να κατασκευάζεται με τέτοιο τρόπο έτσι ώστε να ελαχιστοποιεί τη μετάδοση θερμότητας από τον εσωτερικό στον εξωτερικό χώρο και αντιστρόφως. Η επιλογή των δομικών υλικών και συστημάτων για την κατασκευή ενός κτιρίου επηρεάζει τόσο την ενεργειακή του συμπεριφορά όσο και τις επιπτώσεις στο περιβάλλον. Η χρήση ενεργειακά αποδοτικών δομικών υλικών και στοιχείων συμβάλλει σημαντικά στην εξοικονόμηση ενέργειας στα κτίρια.
Θερμικές απώλειες κελύφους Οροφή: ~15-20% Εξωτερικοί τοίχοι χωρίς θερμομόνωση: 50% Εξωτερικοί τοίχοι με θερμομόνωση: 10-15% Δάπεδο και τοίχοι υπογείου : ~10% Παράθυρα και πόρτες: ~25% [Πηγή: Wacher] Ενεργειακές απώλειες μιας μονοκατοικίας
Χαρακτηριστικά δομικών προϊόντων Προϋποθέσεις απαιτήσεις που πρέπει να πληρούν τα δομικά προϊόντα (βάσει της Οδηγίας 89/106/ΕΟΚ): Μηχανική αντοχή και ευστάθεια (αποφυγή κατάρρευσης της όλης κατασκευής ή μέρους της, μειζόνων παραμορφώσεων σε απαράδεκτο βαθμό, φθορών σε άλλα μέρη του έργου) Πυρασφάλεια (σε περίπτωση πυρκαγιάς, η στατική αντοχή του κτίσματος να διατηρείται για ένα συγκεκριμένο χρονικό διάστημα, να είναι περιορισμένες η γένεση και η εξάπλωση της φωτιάς και του καπνού στο εσωτερικό του έργου, περιορισμένη εξάπλωση της φωτιάς σε γειτονικά κατασκευαστικά έργα) Υγιεινή, υγεία και περιβάλλον (μη έκλυση τοξικού αερίου, παρουσία επικίνδυνων αιωρούμενων σωματιδίων, ή αερίων στον αέρα, εκπομπή επικίνδυνων ακτινοβολιών, ρύπανση ή δηλητηρίαση του νερού ή του εδάφους, πλημμελής διάθεση των λυμάτων, των καυσαερίων και των στερεών ή υγρών αποβλήτων, εμφάνιση υγρασίας σε μέρη του έργου) Ασφάλεια χρήσης (παρεμπόδιση γλιστρήματος, πτώσης, σύγκρουσης, εγκαύματος, ηλεκτροπληξίας, τραυματισμού) Προστασία κατά του θορύβου (ηχομόνωση τέτοια ώστε να επιτρέπει τον ύπνο, την ανάπαυση και την εργασία των χρηστών υπό ικανοποιητικές συνθήκες) Εξοικονόμηση ενέργειας και συγκράτηση θερμότητας (Ένα δομικό έργο πρέπει να σχεδιάζεται και να κατασκευάζεται κατά τέτοιο τρόπο ώστε η απαιτούμενη κατανάλωση ενέργειας κατά τη χρησιμοποίησή του να είναι χαμηλή) Βιώσιμη χρήση φυσικών πόρων (ανακύκλωση, χρήση περιβαλλοντικά συμβατών α υλών και δευτερευόντων υλικών)
Θερμικά/ενεργειακά χαρακτηριστικά δομικών υλικών/στοιχείων Συντελεστής θερμικής αγωγιμότητας, λ (Wm -1 K -1 ) Θερμική αντίσταση, R (m 2 KW -1 ) Συντελεστής θερμικής διαπερατότητας, k (ή U) (Wm -2 K -1 ) Θερμοχωρητικότητα, C (JK -1 ) Συντελεστής θερμικών ηλιακών κερδών, g (-) Αεροπερατότητα, q (m 3 h -1 m -2 ) Υδατοπερατότητα Ανακλαστικότητα και διαπερατότητα (για συστήματα υαλοπετασμάτων)
Τοιχοποιίες Είδη Ογκόλιθοι (πέτρες) Οπτόπλινθοι (τούβλα) Παραλλαγές: μπατικός, μονός δρομικός και ορθοδρομικός, διπλός δρομικός και ορθοδρομικός Μεταλλικοί (βιομηχανικά κτίρια, αποθήκες, εμπορικά κτίρια) Υαλοστάσια
Δομικά προϊόντα - Εξελίξεις Προϊόντα Επιχρίσματα βελτιωμένης ενεργειακής συμπεριφοράς Βαφές βελτιωμένης ενεργειακής συμπεριφοράς Ελαφρό σκυρόδεμα με πρόσμιξη θερμομονωτικού υλικού Οπτόπλινθοι βελτιωμένης ενεργειακής συμπεριφοράς Συστήματα εξωτερικής θερμομόνωσης Αεριζόμενα δομικά στοιχεία Φράγματα ακτινοβολίας (radiant barriers) Προσόψεις διπλού κελύφους (double-skin facades) Καλοκαιρινή λειτουργία Χειμερινή λειτουργία
Οπτόπλινθοι Χαρακτηριστικά οπτόπλινθων με βελτιωμένη ενεργειακή συμπεριφορά. Τούβλα μεγάλων διαστάσεων και πάχους. Τούβλα με μεγάλο ποσοστό κάλυψης από οπές. Τούβλα με μεγάλο ποσοστό ανάμιξης με περλίτη. 11,43 Μεγαλύτερο πάχος τούβλου και περιεκτικότητας σε άργιλο για μεγαλύτερη θερμοαποθήκευση 5-30% μείωση ενέργειας R3,81 53,14 11,52 8,38 23,24 200 22,48 8,57 11,52 8,48 Βελτιώνοντας τις θερμικές ιδιότητες της τοιχοποιίας 60.6% Μείωση συντ. θερμοπερατότητας, κ R5,71 12 { Περαιτέρω βελτίωση Πρόσμιξη της αργιλικής μάζας με κόκκους πολυστερόλης Αύξηση πυκνότητας τούβλου σε άργιλο Προσθήκη θερμομονωτικού υλικού στις οπές του τούβλου
Συστήματα εξωτερικής θερμομόνωσης Εφαρμογές τόσο σε υφιστάμενα όσο και σε νεο-ανεγειρόμενα κτίρια. Το σύστημα αποτελείται από: θερμομόνωση (πολυστερίνη - διογκωμένη ή εξηλασμένη, πετροβάμβακα), κόλλα συγκράτησης θερμομόνωσης, βύσματα μηχανικής στερέωσης θερμομόνωσης, υαλόπλεγμα, επίχρισμα, λεπτή επίστρωση τελικού επιχρίσματος Πλεονεκτήματα Εξοικονόμηση ενέργειας Πλήρης στεγάνωση των προσόψεων Αποφυγή ρηγματώσεων στο εξωτερικό επίχρισμα Αρχιτεκτονική ελευθερία Εξοικονόμηση ωφέλιμου χώρου
Αεριζόμενα δομικά στοιχεία Το κέλυφος ενός αεριζόμενου δομικού στοιχείου έχει άμεση αλληλεπίδραση με το περιβάλλον και αξιοποιεί τις δυνατότητές του τόσο για δροσισμό όσο και για θέρμανση σύμφωνα με τις ανάγκες του κτιρίου και τις επικρατούσες κλιματικές συνθήκες. Με τη χρήση αεριζόμενων δομικών στοιχείων αποτρέπονται φαινόμενα συμπύκνωσης υδρατμών λόγω εξίσωσης των πιέσεων του διακένου με αυτές του εξωτερικού αέρα προστατεύονται τα δομικά υλικά του κτιρίου από μεγάλες θερμικές διακυμάνσεις ή και θερμικά πλήγματα.
Προσόψεις διπλού κελύφους Σκοπός: Ο καλύτερος έλεγχος του εσωτερικού περιβάλλοντος. Πλεονεκτήματα προσόψεων διπλού κελύφους: η επίτευξη πολύ καλών συνθηκών φυσικού φωτισμού, επίτευξη συνθηκών φυσικού αερισμού ακόμα και κτίρια με μεγάλο ύψος, η εξοικονόμηση ενέργειας για τη θέρμανση και την ψύξη του κτιρίου, η μείωση του εξωτερικού θορύβου και η ελκυστική αισθητική τους.
Οροφές Είδη Σκεπές με κεραμίδια Σκεπές με πλάκες Οριζόντιες συμβατικές οροφές Μεταλλικές και... Αεριζόμενες οροφές Οροφές με ακτινοβολητή νερού ή αέρα Οροφές με σύστημα εξατμιστικής ψύξης Φυτεμένα δώματα (πράσινες στέγες) Οροφές με ενσωμάτωση ΑΠΕ
Οροφές Αεριζόμενες οροφές Εξασφαλίζουν: ελαχιστοποίηση των θερμογεφυρών στο περίβλημα του κτιρίου με την πλήρη επένδυσή τους σε ολόκληρη της εξωτερική επιφάνεια του κτιρίου αξιοποίηση της θερμοχωρητικότητας του κελύφους του κτιρίου ώστε οι συνθήκες των εσωτερικών χώρων να παραμένουν ανεπηρέαστες στις απότομες καιρικές αλλαγές για σημαντικό χρόνο συνθήκες άνεσης στους εσωτερικούς χώρους και ομοιόμορφης κατανομής της εσωτερικής θερμοκρασίας επιφανείας οπότε αποφεύγεται η εμφάνιση επιφανειακών συμπυκνωμάτων υδρατμών προστατεύουν την εξωτερική επιφάνεια του κτιρίου από ρυγματώσεις λόγω της ετήσιας διακύμανσης της εξωτερικής θερμοκρασίας επιφανείας. 1. Πλάκα οπλισμένου σκυροδέματος 2. Οριζόντιοι σωλήνες αποχέτευσης 3. Στρώμα θερμομόνωσης 4. Έδρανα σκληρού ορυκτοβάμβακα και κεραμικοί κύβοι 5. Διάκενο αέρα 6. Μονολιθική πλάκα οπλισμένου σκυροδέματος με υδατοστεγανωτικές ιδιότητες 7. Μεταλλικό γείσο 8. Στέγαστρο προστασίας του διακένου από τη βροχή και εισόδου του αέρα
Οροφές Οροφή με ακτινοβολητή νερού Σκοπός: Σημαντική μείωση των φορτίων ψύξης της οροφής κατά την περίοδο του καλοκαιριού. Εκμετάλλευση της ακτινοβολίας του ουρανού για μεταφορά θερμότητας από το εσωτερικό προς το εξωτερικό περιβάλλον. 10 Radiator Efficiency 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 y = -0.1658Ln(x) + 0.1357 R 2 = 0.9206 0.0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 Flow rate (m 3 hr -1 ) Temperature difference ( o C) 9 8 y = -2,0701Ln(x) + 1,0367 R 2 = 0,9393 7 6 5 y = -1,5598Ln(x) + 0,4609 R 2 = 0,9505 4 3 2 1 0 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 Mass flow rate (m 3 /hr)
Οροφές Φυτεμένο δώμα Το καλοκαίρι το φυτεμένο δώμα εμποδίζει την ηλιακή ακτινοβολία να φθάσει στο κτιριακό κέλυφος, μέσω της σκιάς που δημιουργούν τα φυτά στην επιφάνειά του. Πρακτικά θεωρείται ότι μηδενίζει την επίδραση της προσπίπτουσας ηλιακής ακτινοβολίας στην οροφή του κτιρίου, η οποία αποτελεί σημαντική πηγή θερμικής επιβάρυνσης του κτιρίου. Συνεισφέρει στη δημιουργία ήπιων συνθηκών στους χώρους πάνω από τους οποίους τοποθετείται και συμβάλει στην ευχάριστη αίσθηση της παρουσίας ενός φυσικού περιβάλλοντος, βελτίωση της ποιότητας ζωής, βελτίωση του κλίματος της πόλης, στον εμπλουτισμό του αέρα με οξυγόνο και μείωση του διοξειδίου του άνθρακα.
Οροφές Φυτεμένο δώμα (συν.) Πλεονεκτήματα συνεισφορά στην εξοικονόμηση ενέργειας στα κτίρια, δραστική μείωση του φαινομένου της αστικής νησίδας, καλή συμπεριφορά του κτιρίου σε ακραίες καιρικές συνθήκες (καύσωνας).
Συστήματα παραθύρων - Υαλοπίνακες Εκτεταμένη χρήση γυαλιού στα κτίρια Είδη υαλοπινάκων Μονοί, διπλοί, τριπλοί υαλοπίνακες Υαλοπίνακες με επιστρώσεις χαμηλού συντελεστή εκπομπής (Low-E) Υαλοπίνακες χρησιμοποιώντας στο διάκενο τους αέρια χαμηλότερης θερμικής αγωγιμότητας από αυτήν του ξηρού αέρα Υαλοπίνακες με διάκενο αέρα υπό συνθήκες κενού Μονός Διπλός Τριπλός Διπλός low E Διπλός low E & argon Τριπλός 2 lowe & 2 argon 5.8 2.7 3.2 1.9 1.8 1.5 0.8
Συστήματα παραθύρων - Υαλοπίνακες Το 60% των παραθύρων κατοικιών στην Ευρώπη έχει μονούς υαλοπίνακες. Ένα πρόγραμμα αλλαγής σε διπλούς τουλάχιστον υαλοπίνακες με κουφώματα νέας τεχνολογίας, θα διέσωζε 1 δισ. GJ ετησίως. Τρόποι επίτευξης ενεργειακά αποδοτικών υαλοπινάκων αυξάνοντας το πλάτος του διάκενου χρησιμοποιώντας υαλοπίνακες με επιστρώσεις χαμηλής εκπομπής (Low-E) γεμίζοντας το διάκενο με αέρια χαμηλότερης αγωγιμότητας από αυτήν του ξηρού αέρα μειώνοντας τη συναγωγή στην περιοχή του διάκενου δημιουργώντας συνθήκες μερικού ή ολικού κενού στο διάκενο
Συστήματα παραθύρων - Υαλοπίνακες Είδη υαλώσεων για έλεγχο ηλιακής ακτινοβολίας χρωματιστά στη μάζα τους γυαλιά (αυξημένη απορροφητικότητα) ύαλος ανακλαστικής επίστρωσης (αυξημένη ανακλαστικότητα και συνήθως και απορροφητικότητα) συνδυασμός των δύο παραπάνω διπλές υαλώσεις με ενσωματωμένα σκιάδια γυαλιά μεταβαλλόμενης περατότητας φωτός (φωτοχρωμικοί, θερμοχρωμικοί, ηλεκτροχρωμικοί υαλοπίνακες) Θερμοχρωμικός υαλοπίνακας
Συστήματα πλαισίων Είδη πλαισίων Ξύλινα Πλαστικά Από αλουμίνιο (μεταλλικά) Θερμομόνωση Θερμοδιακοπή σε προφίλ αλουμινίου
Ευχαριστώ θερμά για την προσοχή σας