Πώς τα παθητικά συστήματα ενσωματώνονται στο design και γιατί ενισχύεται η δυναμική της ενδοδαπέδιας θέρμανσης;
Εμείς διαμορφώνουμε τα κτίριά μας αλλά στη συνέχεια αυτά διαμορφώνουν εμάς, είχε πει κάποτε ο Ουίνστον Τσώρτσιλ. Και πράγματι, σε μια εποχή που οι φυσικοί πόροι μειώνονται με ταχείς ρυθμούς ενώ το κόστος χρήσης τους αυξάνεται, τα βιοκλιματικά κτίρια συνιστούν τη νέα γενιά κτιρίων που συμβάλλει καθοριστικά στην αναβάθμιση της ποιότητας της ζωής μας. Λαμβάνοντας υπόψη τις τοπικές κλιματικές συνθήκες, όπως τον ήλιο, τον άνεμο και τη βροχή, ο συγκεκριμένος τύπος σχεδιασμού στοχεύει στην εξοικονόμηση ενέργειας και, συνεπώς, στη μείωση των περιβαλλοντικών επιπτώσεων ενός κτιρίου. Καθώς λοιπόν η αξιοποίηση της ηλιακής ενέργειας και άλλων ανανεώσιμων πηγών και φυσικών φαινομένων του κλίματος συνιστά θεμελιώδη λίθο στη βιοκλιματική αρχιτεκτονική, ποιες είναι οι κύριες αρχές σχεδιασμού κτιρίων και χώρων, εσωτερικών και εξωτερικών, που εξασφαλίζουν τις καταλληλότερες συνθήκες θέρμανσης;

Χωροθέτηση και προσανατολισμός του κτιρίου
Αναμφισβήτητα, κομβικής σημασίας ως προς την αξιοποίηση της φυσικής θέρμανσης θεωρείται η επιλογή της χωροθέτησης και του προσανατολισμού του κτιρίου. Ο σχεδιασμός ενός κτιρίου έχει πολλές παραμέτρους ως την υλοποίηση, τονίζει χαρακτηριστικά η Μιμή Ασκούνη, Αρχιτέκτων Μηχανικός MSc στην Point Architects επισημαίνοντας πως η χωροθέτηση, ο προσανατολισμός του κτιρίου και των ανοιγμάτων, οι απαιτήσεις άνεσης (θερμικές, φυσικού αερισμού και φωτισμού), η χωροθέτηση λειτουργιών και φύτευσης σε σχέση με τον “τόπο” αλλά και τα γενικά γεωμετρικά χαρακτηριστικά του κτιρίου και των ανοιγμάτων (κάτοψη, όγκος, επιφάνεια, προσανατολισμός, σκίαση) συνιστούν τα εργαλεία αξιοποίησης της φυσικής θέρμανσης. Στόχος είναι η μέγιστη αξιοποίηση των τοπικών κλιματικών συνθηκών, λαμβάνοντας υπόψη την περιβάλλουσα δόμηση και τις απαιτήσεις άνεσης, σημειώνει. Αναμφίβολα, η σωστή θερμική συμπεριφορά του κτιρίου ισοδυναμεί με τον περιορισμό της κατανάλωσης ενέργειας, με όλα τα οφέλη που κάτι τέτοιο συνεπάγεται, οικονομικά, περιβαλλοντικά -λόγω της μείωσης των εκπομπών CO2- και, ασφαλώς, ως προς την ποιότητα ζωής.

Κατά τους χειμερινούς μήνες, η μείωση της κατανάλωσης της ενέργειας επιτυγχάνεται μέσω του περιορισμού των θερμικών απωλειών του κτιρίου (απώλειες με αγωγιμότητα και απώλειες αερισμού) αλλά και της μεγιστοποίησης των θερμικών ηλιακών κερδών ενώ τη θερινή περίοδο η ελαχιστοποίηση των θερμικών κερδών και η θερμική αποφόρτιση του κτιρίου μέσω του αερισμού και άλλων σχετικών μέτρων οδηγεί στον φυσικό δροσισμό του. Σημαντικοί παράγοντες που απαιτείται να ληφθούν υπόψη για την επίτευξη του κατάλληλου προσανατολισμού είναι το κλίμα της περιοχής, οι πραγματικές γωνίες βορρά και ήλιου για την τοποθεσία ή το κτίριο, ο βέλτιστος σχεδιασμός του κτιρίου σύμφωνα με την κλιματική ζώνη που εντάσσεται αλλά και οι επιπτώσεις της κλιματικής αλλαγής. Αποδέκτης του μεγαλύτερου ηλιακού φωτός είναι πάντα η νότια πρόσοψη ενώ η βόρεια πλευρά, στην οποία οι άνεμοι πέφτουν κατά τη χειμερινή περίοδο, νοείται ως η πιο κρύα. Η ανατολική και η δυτική πρόσοψη λαμβάνουν την ίδια ποσότητα ηλιακής ακτινοβολίας αλλά εξαιτίας της ηλιακής ακτινοβολίας και των μεσημβρινών θερμοκρασιών του αέρα η δυτική πλευρά παραμένει θερμότερη. Σε ένα βιοκλιματικό κτίριο, τα μεγάλα παράθυρα τοποθετούνται προς το Νότο και τα μικρά προς το Βορρά ενώ τα δωμάτια με λιγότερες απαιτήσεις θερμοκρασίας πρέπει να βρίσκονται στο βορρά, ως ασπίδα προστασίας στην απώλεια θερμότητας. Για τη διάταξη των ανοιγμάτων σε ένα κτίριο ιδανικότερος θεωρείται ο νότιος προσανατολισμός.

Επιταχύνεται η εξέλιξη των παθητικών συστημάτων
Η θερμική απόδοση ενός κτιρίου συνδέεται άρρηκτα με την ηλιοφάνεια, τη σχετική υγρασία, την εσωτερική θερμοκρασία αέρα, τη βλάστηση που υπάρχει στην περιοχή, τους ανέμους που πνέουν σε αυτή και τη σκίαση από παρακείμενα κτίρια ενώ τα υλικά κατασκευής που χρησιμοποιούνται είναι, πολύ συχνά, κοινά οικοδομικά υλικά. Στον βιοκλιματικό σχεδιασμό ιδιαίτερη έμφαση δίνεται στα παθητικά συστήματα. Πρόκειται συνήθως για απλές κατασκευές ενσωματωμένες στο κέλυφος του κτιρίου που χρησιμοποιούνται με σκοπό την αξιοποίηση των φυσικών πόρων για τη θέρμανση, την ψύξη και τον φωτισμό. Ο κύριος άξονας της θέρμανσης των κτιρίων με παθητικά ηλιακά συστήματα είναι η συλλογή της ηλιακής ενέργειας και η μετατροπή της σε θερμική, η αποθήκευση της θερμικής ενέργειας, η διατήρηση της θερμότητας στο κτίριο και η διανομή της θερμότητας.

Αξίζει να σημειωθεί πως η κατανάλωση ενέργειας των παθητικών κτιρίων για θέρμανση και ψύξη είναι έως και 90% χαμηλότερη συγκριτικά με εκείνη των συμβατικών. Αναμφισβήτητα, επιτρέποντας σημαντική μείωση του ενεργειακού κόστος για την θέρμανση των κτιρίων, ο βιοκλιματικός σχεδιασμός βελτιώνει την θερμική άνεση των ενοίκων τους. Η αειφορία και η ανθεκτικότητα είναι παρούσες στον λόγο και τις πρακτικές της αρχιτεκτονικής τις τελευταίες δεκαετίες αλλά η ουσία τους ανάγεται πολύ παλαιότερα, στις παραδοσιακές κτιριακές δομές που λειτουργούν με περιβαλλοντική οικονομία, μας λέει η Μάρα Παπαβασιλείου, Co-founder στη Micromega Architecture and Strategies, πληροφορώντας μας πως το γραφείο micromega σχεδιάζει έχοντας ως γνώμονα τον τόπο και τα ιδιαίτερα κλιματικά χαρακτηριστικά, ενώ αξιοποιεί τα παθητικά συστήματα βιοκλιματικού χαρακτήρα, ήδη από τη φάση του design, ενσωματώνοντάς τα ολιστικά στη σύνθεση. Το ίδιο το κτίριο προστατεύεται μέσα από την κατάλληλη μορφολογία, το μέγεθος και τον προσανατολισμό των ανοιγμάτων, τον διαμπερή αερισμό, την επιλογή για πέργκολες και φυτεύσεις, τονίζει χαρακτηριστικά. Η σταδιακή αναγωγή του βιοκλιματικού σχεδιασμού από πολυτέλεια σε θεμελιώδη παράμετρο του σχεδιασμού, επιταχύνει και την εξέλιξη του σχεδιασμού των παθητικών συστημάτων ώστε αυτά να ενσωματώνονται αρμονικά στον αρχιτεκτονικό σχεδιασμό, δηλώνει στο Architect ο Τάσος Γεωργαντζής, Managing Director στη Urban Soul Project, εξηγώντας μας, πως πέρα από τις διαφοροποιήσεις στα υλικά και τους χρωματισμούς, υπάρχει πλέον η δυνατότητα ειδικών κατασκευών που ακολουθούν και προσαρμόζονται απόλυτα όχι μόνο στη μορφολογία και τα ειδικά χαρακτηριστικά του κτιρίου αλλά και στις ανάγκες του, ώστε να μη δημιουργούνται περιττοί όγκοι ή επιφάνειες που αλλοιώνουν τις όψεις και την ογκοπλασία του. Στην ίδια κατεύθυνση οδηγούν η ανάπτυξη λογισμικών και εργαλείων που διευκολύνουν τις μελέτες σκίασης και συγκεκριμενοποιούν τις διαστάσεις και την τοποθέτηση των συστημάτων σκίασης, προσθέτει ο Τάσος Γεωργαντζής.

Παθητικά συστήματα σκίασης και βελτίωση της ενεργειακής απόδοσης
Παθητικά συστήματα σκίασης όπως σκίαστρα, πέργκολες ή τέντες, εφόσον τοποθετηθούν σωστά και με τα κατάλληλα μεγέθη, μπορούν να προσφέρουν προστασία στα κτίρια από το φαινόμενο της υπερθέρμανσης κατά τους καλοκαιρινούς μήνες, δηλώνει στο Architect η Ειρήνη Φιλιπποπούλου, αρχιτέκτονας μηχανικός και συνιδρυτικό μέλος στην Cadu Architects, σημειώνοντας πως αντίστοιχα κάποια κατακόρυφα σκίαστρα, επίσης στην κατάλληλη θέση, παρέχουν προστασία και από τον έντονο αέρα. Όλα τα παραπάνω στοιχεία, με την ποικιλία των υλικών και των μεγεθών τους, μπορούν να αποτελέσουν ιδιαίτερα μορφολογικά στοιχεία των κτιρίων, συμπληρώνοντας και ενισχύοντας τη συνολική σύνθεσή τους, συμπληρώνει. Η ενσωμάτωση παθητικών συστημάτων στο σχεδιασμό των κτιρίων βελτιώνει κατά πολύ την ενεργειακή απόδοσή τους, μας λέει o Γιάγκος Στόκας, CEO στην Stokas Construction, διευκρινίζοντας πως τέτοια συστήματα (π.χ. σκέπαστρα, τέντες, πέργκολες) χωροθετούνται είτε σε επαφή είτε σε αποκόλληση από το κτίριο, σαν μία νοητή συνέχειά του, και συνήθως βρίσκονται πάνω από χώρους χρήσης ή συχνής διέλευσης.

Για την προστασία και την ελεγχόμενη διέλευση στο εσωτερικό του κτιρίου της ηλιακής ακτινοβολίας συνιστώνται οριζόντια εξωτερικά σκίαστρα στη Νότια πλευρά και κατακόρυφα εξωτερικά σκίαστρα για την Ανατολική και Δυτική πλευρά, επισημαίνει, αναφέροντας τα εξωτερικά σκίαστρα με κινητές περσίδες ως τον αποτελεσματικότερο τρόπο σκιασμού, με σχεδιαστικό ενδιαφέρον λόγω της ποικιλομορφίας των όψεων που παρέχουν κατά την εναλλαγή της κίνησης των περσίδων. H ενσωμάτωση αρχών βιοφιλικού σχεδιασμού στη στρατηγική σχεδιασμού παθητικών συστημάτων σκίασης θεωρείται πλέον αναπόσπαστο μέρος του ενεργειακού σχεδιασμού βοηθώντας παράλληλα και στην επανασύνδεση των ανθρώπων με το φυσικό περιβάλλον, υπογραμμίζει η Χριστίνα Μαϊστρέλη, Architectural Designer και Founder στην A/RTH Architects, εξαίροντας τη σημασία που λαμβάνει η πρόταση χρήσης της φύτευσης ως οικονομικού μέσου σκίασης, με πολλαπλά οφέλη τόσο για την οικολογία όσο και για την ψυχοσωματική υγεία του ανθρώπου.

Η φύτευση κατάλληλων δέντρων (π.χ. φυλλοβόλα) σε σημεία σωστού προσανατολισμού, η χρήση φύτευσης σε πέργκολες ή σκίαστρα και οι κάθετοι κήποι συντελούν στη μείωση της θερμοκρασίας των τοίχων και δομικών στοιχείων μέσω της ανάκλασης της ηλιακής ακτινοβολίας καθώς και στη μείωση της αισθητής θερμοκρασίας και ρύθμισης της σχετικής υγρασίας μέσω της εξατμισοδιαπνοής των φυτών, μας πληροφορεί η Χριστίνα Μαϊστρέλη. Έτσι, δημιουργούνται συνθήκες θερμικής άνεσης και εξοικονόμησης ενέργειας και η παρουσία πρασίνου επαναφέρει τον άνθρωπο πιο κοντά στη φύση, γεγονός ιδιαίτερα σημαντικό στην αστική διαβίωση, καταλήγει.

Συστήματα θέρμανσης που κερδίζουν έδαφος
Το ζήτημα της ενσωμάτωσης των παθητικών συστημάτων απαιτεί συχνά τον συνδυασμό του έτοιμου βιομηχανικού προϊόντος με ιδιοκατασκευές που θα προσαρμόζονται στο υπάρχον κέλυφος. αναφέρει ο Βασίλης Γιαννάκης, Αρχιτέκτονας Μηχανικός Α.Π.Θ. στη LOOPO STUDIOS ένα γραφείο που επεμβαίνει κυρίως σε υφιστάμενα κτίρια. Αυτό συμβαίνει τόσο για να επιτυγχάνονται άρτιες κατασκευαστικές λεπτομέρειες στη σύνδεση των νέων συστημάτων με τις υφιστάμενες δομές όσο και για να δημιουργούνται ήπιες μεταβάσεις των υλικών, δηλαδή από τα νέα βιομηχανικά προϊόντα των συστημάτων στις παλαιότερες υλικότητες των υπό επέμβαση κτιρίων, διευκρινίζει υπογραμμίζοντας την ιδιαίτερη προσοχή που χρειάζεται το ζήτημα της αρχιτεκτονικής κλίμακας των συστημάτων, αφού από το συνολικό μέγεθος της προσθήκης έως τα μεγέθη των διατομών του δομικού συστήματος απαιτείται έλεγχος και προσαρμογή των μεγεθών στην κλίμακα του υπόλοιπου κτιρίου.

Όπως μας πληροφορεί η Μιμή Ασκούνη, τα συστήματα θέρμανσης των κτιρίων διακρίνονται σε γενικές γραμμές βάσει του τρόπου τοποθέτησής τους, της πηγής ενέργειας την οποία μετατρέπουν σε θερμότητα ( Πετρέλαιο, Φυσικό αέριο, Υγραέριο, Βιομάζα, Ηλεκτρική ενέργεια, Ηλιακή ενέργεια, Γεωθερμία ,κ.α.), του μέσου παραγωγής θερμότητας (λέβητας & καυστήρας, Αντλία θερμότητας, Ηλεκτρική συσκευή, Τοπικός θερμαντήρας, Ανοικτή εστία – τζάκι,Εναλλάκτης αποκεντρωμένου συστήματος, Ηλιακό σύστημα κ.α.), του μέσου διανομής της παρεχόμενης θερμότητας (νερό, αέρας, ψυκτικό υγρό-φρέον, ατμός κ.α.) και των μονάδων απόδοσης της θερμότητας (σώματα ακτινοβολίας, τοπικές συσκευές φυσικής η βεβιασμένης κυκλοφορίας αέρα, στόμια αέρα σε δίκτυο αεραγωγών, ενδοδαπέδια, ενδοτοίχια συστήματα κ.α.). Την περίοδο αυτή υψηλά στις προτιμήσεις είναι οι αντλίες θερμότητας και η ενδοδαπέδια θέρμανση, αναφέρει.

Τα τελευταία χρόνια, που γίνεται προσπάθεια μείωσης της εξόρυξης των ορυκτών πόρων, έχει αυξηθεί η χρήση συστημάτων θέρμανσης που δύνανται να βασιστούν σε ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, όπως η αντλία θερμότητας, η οποία έχει μικρή κατανάλωση ρεύματος και μπορεί να συνδυαστεί με συστήματα θέρμανσης (και ανάλογα ψύξης) είτε αεραγωγών ή ενδοδαπέδια ή με σώματα καλοριφέρ, επιβεβαιώνει η Ειρήνη Φιλιπποπούλου. Πράγματι, συστήματα θέρμανσης ενεργειακά πιο αποδοτικά και φιλικά στο περιβάλλον από τα υφιστάμενα συστήματα θέρμανσης, όπως το σύστημα θέρμανσης με επίτοιχο λέβητα Φυσικού Αερίου, με επίτοιχο λέβητα Υγραερίου, με αντλία θερμότητας (κλασική, γεωθερμική κλπ.) με λέβητα βιομάζας αλλά και το ενεργειακό τζάκι κερδίζουν συνεχώς έδαφος, εξασφαλίζοντας και το επιθυμητό επίπεδο θερμικής άνεσης για τους ενοίκους των κτιρίων.

Αυξάνεται η δυναμική της ενδοδαπέδιας θέρμανσης
Το σύστημα της ενδοδαπέδιας θέρμανσης παρουσιάζει κοινά με τους συμβατικούς τρόπους θέρμανσης, καθώς για τη λειτουργία του απαιτείται κάποια πηγή θερμότητας (π.χ. λέβητας πετρελαίου/αερίου, αντλία θερμότητας, κλπ.), υπογραμμίζει ο Σωτήρης Παντελιάδης, Mechanical Engineer στη THE A&M Group. Πρόκειται για ένα σύστημα σωλήνων εγκιβωτισμένων στο υπόβαθρο των δαπέδων του κτιρίου, στους οποίους κυκλοφορεί ζεστό νερό, μας εξηγεί η Ειρήνη Φιλιπποπούλου, τονίζοντας πως το δάπεδο θερμαίνεται και ακτινοβολεί θερμότητα ζεσταίνοντας όλους τους χώρους ομοιόμορφα, ήπια και σε μεγάλη διάρκεια, και προσδίδοντας συνθήκες υψηλής θερμικής άνεσης στους χρήστες. Το σύστημα αυτό μπορεί να λειτουργήσει και για συνθήκες δροσισμού κατά τους θερινούς μήνες με υψηλές θερμοκρασίες αλλά όχι σε ακραίες, αναφέρει. Επειδή η επιφάνεια εκπομπής είναι αρκετά μεγάλη, η ενδοδαπέδια θέρμανση θεωρείται ένα σύστημα χαμηλών θερμοκρασιών, όπου η θερμοκρασία νερού προσαγωγής δεν υπερβαίνει ποτέ τους 40~45, °C, μας πληροφορεί ο Σωτήρης Παντελιάδης, σημειώνοντας ως κύριο τρόπο μετάδοσης την ακτινοβολία. Στα βασικά πλεονεκτήματα της ενδοδαπέδιας θέρμανσης συγκαταλέγονται η οικονομικότερη και αποδοτικότερη λειτουργία, η ευρύτερη ευχέρεια αρχιτεκτονικού σχεδιασμού και η βέλτιστη κατανομή θερμοκρασίας στο χώρο που μειώνει στο επιθυμητό τα επίπεδα υγρασίας βελτιώνοντας κατά πολύ τις συνθήκες διαβίωσης σημειώνει, διευκρινίζοντας ωστόσο πως τέτοια συστήματα λόγω της αυξημένης θερμοχωρητικότητας ευδοκιμούν λειτουργώντας συνεχόμενα και αδιάλειπτα, αφού για να φτάσουν στα επιθυμητά επίπεδα θερμοκρασίας δαπανούν περισσότερο χρόνο συγκριτικά με το αντίστοιχο συμβατικό σύστημα ενώ απαιτούν πλήρη μελέτη πριν την εφαρμογή τους, ενιαίο πιστοποιημένο σύστημα και εξειδικευμένο συνεργείο τοποθέτησης.

Μιμή Ασκούνη
Αρχιτέκτων Μηχανικός MSc, Point Architects
«Στόχος είναι η μέγιστη αξιοποίηση των τοπικών κλιματικών συνθηκών, λαμβάνοντας υπόψη την περιβάλλουσα δόμηση και τις απαιτήσεις άνεσης»

 

Τάσος Γεωργαντζής
Managing Director, Urban Soul Project
«Η σταδιακή αναγωγή του βιοκλιματικού σχεδιασμού από πολυτέλεια σε θεμελιώδη παράμετρο του σχεδιασμού, επιταχύνει και την εξέλιξη του σχεδιασμού των παθητικών συστημάτων ώστε αυτά να ενσωματώνονται αρμονικά στον αρχιτεκτονικό σχεδιασμό»

 

Ειρήνη Φιλιπποπούλου,
Αρχιτέκτονας Μηχανικός, Συνιδρυτικό μέλος, Cadu Architects
«Παθητικά συστήματα σκίασης εφόσον τοποθετηθούν σωστά και με τα κατάλληλα μεγέθη, προσφέρουν προστασία στα κτίρια από το φαινόμενο της υπερθέρμανσης κατά το καλοκαίρι»

 

Γιάγκος Στόκας
CEO, Stokas Construction
«Για την προστασία και την ελεγχόμενη διέλευση στο εσωτερικό του κτιρίου της ηλιακής ακτινοβολίας συνιστώνται οριζόντια εξωτερικά σκίαστρα στη Νότια πλευρά και κατακόρυφα εξωτερικά σκίαστρα για την Ανατολική και Δυτική πλευρά»

 

Χριστίνα Μαϊστρέλη
Architectural Designer, Founder, A/RTH Architects
«Η φύτευση συνιστά ένα οικονομικό μέσο σκίασης με πολλαπλά οφέλη τόσο για την οικολογία όσο και για την ψυχοσωματική υγεία του ανθρώπου»

 

 

Βασίλης Γιαννάκης
Αρχιτέκτονας Μηχανικός Α.Π.Θ., Loopo Studio
«Χρειάζεται ιδιαίτερη προσοχή στο ζήτημα της αρχιτεκτονικής κλίμακας των συστημάτων, καθώς από το συνολικό μέγεθος της προσθήκης έως τα μεγέθη των διατομών του δομικού συστήματος απαιτείται έλεγχος και προσαρμογή των μεγεθών στην κλίμακα του υπόλοιπου κτιρίου»

 

Σωτήρης Παντελιάδης
Mechanical Engineer στη THE A&M Group
«Στα βασικά πλεονεκτήματα της ΕΘ συγκαταλέγονται η οικονομικότερη και αποδοτικότερη λειτουργία, η ευρύτερη ευχέρεια αρχιτεκτονικού σχεδιασμού και η βέλτιστη κατανομή θερμοκρασίας στο χώρο που μειώνει στο επιθυμητό τα επίπεδα υγρασίας»

 

Μάρα Παπαβασιλείου
Co-founder στη Micromega Architecture and Strategies
«Το ίδιο το κτίριο προστατεύεται μέσα από την κατάλληλη μορφολογία, το μέγεθος και τον προσανατολισμό των ανοιγμάτων, τον διαμπερή αερισμό, την επιλογή για πέργκολες και φυτεύσεις»