ΚΤΙΡΙΑ ΜΗΔΕΝΙΚΟΥ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΟΥ ΙΣΟΖΥΓΙΟΥ - ΣΧΕΔΙΑΣΗ

Για τη δημιουργία αειφορικών κατασκευών, που θα επιτυγχάνουν μηδενικό ενεργειακό ισοζύγιο για μακροπρόθεσμο χρονικό διάστημα πρέπει να επιλυθούν ζητήματα σε διάφορους τομείς. Ζητήματα που θα αντιμετωπιστούν κατά τη διάρκεια σχεδιασμού και κατασκευής ενός κτιρίου, και μπορούν να επιφέρουν σημαντικά αποτελέσματα, βελτιώνοντας την ενεργειακή του συμπεριφορά, μειώνοντας την κατανάλωση πόσιμου νερού αλλά και αναβαθμίζοντας την ποιότητα του εσωτερικού του περιβάλλοντος. Σημαντικά αποτελέσματα μπορούν να επιτευχθούν με την εφαρμογή τεχνικών σε ήδη υπάρχουσες κατασκευές. Η ενσωμάτωσή τους όμως στη διαδικασία του σχεδιασμού, τις καθιστά αποδοτικότερες, καθώς μπορούν να λειτουργήσουν συνδυαστικά με πλήθος παραμέτρων, ενώ παράλληλα το κόστος είναι μικρότερο σε σχέση με αλλαγές που γίνονται εκ των υστέρων.

Ένα πολύ σημαντικό στοιχείο που πρέπει να ληφθεί υπόψη κατά το σχεδιασμό είναι ο προσανατολισμός του κτιρίου. Η κύρια όψη του είναι προτιμότερο να έχει νότιο προσανατολισμό ή όσο μικρότερη απόκλιση από το νότο, εφόσον κάτι τέτοιο είναι εφικτό. Ο νότιος προσανατολισμός της κύριας όψης μπορεί να μειώσει σε σημαντικό βαθμό την ανάγκη για θέρμανση κατά τη χειμερινή περίοδο, με τη χρήση μιας ενιαίας γυάλινης επιφάνειας σε όλο το ύψος του κτιρίου εκμεταλλευόμενοι την ιδιότητα του ‘θερμοκηπίου’. Δημιουργείται δηλαδή ένα γυάλινο κέλυφος εξωτερικά της κατασκευής, όπου πλέον οι εξωτερικοί τοίχοι του κτιρίου είναι οι εσωτερικοί τοίχοι του ‘θερμοκηπίου’. Κατά τη διάρκεια του χειμώνα η γυάλινη πρόσοψη είναι κλειστή και τα ανοίγματα του κτιρίου ανοικτά, ώστε να διεισδύει και να εγκλωβίζεται η ηλιακή ακτινοβολία στο εσωτερικό του κτιρίου παρέχοντας φυσικό φωτισμό και θερμικά οφέλη. Αντίθετα, κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού, τα εσωτερικά ανοίγματα διατηρούνται κλειστά, απομονώνοντας το συγκεκριμένο χώρο από το εσωτερικό του κτιρίου, ενώ τα ανοίγματα που βρίσκονται στη γυάλινη όψη συντελούν στον αερισμό και δροσισμό του. Το μεγαλύτερο μέρος του έτους δηλαδή, μπορεί να λειτουργήσει ως ημιυπαίθριος χώρος ή βεράντα, ενώ τη χειμερινή περίοδο λειτουργεί ως ένα ακόμα δωμάτιο του κτιρίου. Ο συγκεκριμένος χώρος θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί και για την καλλιέργεια ορισμένων φυτών, κυρίως τη χειμερινή περίοδο, που δεν έχουν τη δυνατότητα να ευδοκιμήσουν στις εξωτερικές συνθήκες. 

Το ύψος των εσωτερικών χώρων επηρεάζει της ανάγκες θέρμανσης. Σε ένα χώρο με μεγάλο ύψος η θερμότητα συσσωρεύεται, λόγω άνωσης, στο ανώτερο μέρος του, το οποίο απέχει αρκετά από το ύψος που βρίσκεται το ανθρώπινο σώμα. Έτσι απαιτούνται μεγαλύτερα ποσά ενέργειας ώστε να επιτευχθεί θερμική άνεση σε σχέση με ένα κτίριο με εσωτερικούς χώρους μικρότερου ύψους. Εξίσου σημαντικός είναι και ο κατάλληλος σκιασμός του κτιρίου, που θα αποτρέπει την ηλιακή ακτινοβολία να εισέλθει στο εσωτερικό του κτιρίου, προστατεύοντας το από την υπερθέρμανση κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού. Παράλληλα θα πρέπει να πραγματοποιείται περιορισμός των ανοιγμάτων που βρίσκονται στη βορινή πλευρά καθώς και στην πλευρά που έχει την ίδια διεύθυνση με αυτή των χειμερινών ανέμων της εκάστοτε περιοχής ώστε να μειώνεται η έκθεση της κατασκευής στις περιβαλλοντικές συνθήκες και να ελαχιστοποιούνται οι θερμικές απώλειες. 

Ένα μεγάλο ποσοστό των θερμικών απωλειών μπορούν να αποφευχθούν με πολύ καλή μόνωση των εξωτερικών τοίχων του κτιρίου. Σε κλίματα με σχετικά ήπιους χειμώνες, όπως το εύκρατο, η πολύ καλή θερμομόνωση των εξωτερικών τοίχων μπορεί να καταστήσει το εσωτερικό περιβάλλον βιώσιμο, σχεδόν χωρίς επιπλέον ηλεκτρομηχανολογική υποστήριξη κατά τη διάρκεια του χειμώνα. Σημαντικό ρόλο μπορεί να διαδραματίσει και η επίτευξη της κατάλληλης θερμικής μάζας του κελύφους του κτιρίου, έχοντας τη δυνατότητα να αποθηκεύει τη θερμότητα και να τη διοχετεύει στο εσωτερικό του κτιρίου με κάποια χρονική καθυστέρηση. Κατά τη διάρκεια του χειμώνα αυτό σημαίνει, ότι η ηλιακή ακτινοβολία της ημέρας θερμαίνει το κέλυφος της κατασκευής, το οποίο διοχετεύει τη θερμότητα στο κτίριο κατά τη διάρκεια της νύχτας. 

Ο αερισμός των εσωτερικών χώρων του κτιρίου είναι προτιμότερο να είναι ελεγχόμενος, ώστε να αποτρέπεται οι ανεξέλεγκτες θερμικές απώλειες, ενώ μπορεί να πραγματοποιηθεί με τη με τη χρήση ηλιακών καμινάδων. Οι ηλιακές καμινάδες λειτουργούν ανεξαρτήτως των εξωτερικών περιβαλλοντικών συνθηκών, μέσω του φαινομένου της άνωσης, και χωρίς να καταναλώνουν ενέργεια. Ένας πολύ συνηθισμένος τύπος τέτοιων καμινάδων είναι αυτές με την περιστρεφόμενη απόληξη και τις διαφορετικές διόδους για τον εισερχόμενο και εξερχόμενο αέρα. Ο τρόπος λειτουργίας τους βασίζεται στην αεροδυναμική τους, η οποία τοποθετεί κάθε φορά τη δίοδο εισόδου στην επικρατούσα διεύθυνση του ανέμου και τη δίοδο εξόδου στην αντίθετη, απάνεμη πλευρά. Σύστημα ανάκτησης θερμότητας προθερμαίνει ή προψύχει τον εισερχόμενο αέρα, μειώνοντας την ενέργεια που θα χρειαζόταν για να τον φέρει στα επιθυμητά επίπεδα. Αερισμός των εσωτερικών χώρων μπορεί να πραγματοποιηθεί και με πιο απλές μεθόδους, όπως ο νυκτερινός δροσισμός την καλοκαιρινή περίοδο που μειώνει τη θερμοκρασία της κατασκευής και την ανάγκη για κλιματισμό κατά τη διάρκεια της ημέρας. Σύστημα ανάκτησης της αποβαλλόμενης θερμότητας μπορεί να χρησιμοποιείται και στις μονάδες κλιματισμού. Σε πολλά κτίρια τεράστιες ποσότητες κλιματισμένου αέρα, θερμού ή ψυχρού εξέρχονται στο περιβάλλον με σκοπό να αντικατασταθούν με φρέσκο αέρα, ο οποίος όμως συχνά έχει μεγάλη διαφορά θερμοκρασίας. Έτσι χρειάζεται τα συστήματα κλιματισμού να λειτουργήσουν επιπλέον για να τον φέρουν στην ίδια θερμοκρασία με τον αέρα στο εσωτερικό, καταναλώνοντας μεγάλα ποσά ενέργειας. Αντίθετα, οι χρήση κατάλληλων συστημάτων, αξιοποιεί μέρος της θερμότητας που διαφορετικά θα χανόταν για να προθερμάνει ή να προψύξει τον εισερχόμενο αέρα.

Η εγκατάσταση αυτόματων συστημάτων ενεργειακής διαχείρισης, μπορεί να συμβάλλει στην επίτευξη οπτικής και θερμικής άνεσης με ταυτόχρονη διατήρηση της κατανάλωσης σε χαμηλά επίπεδα, κυρίως στα έργα μεγάλης κλίμακας. Τέτοια συστήματα έχουν τη δυνατότητα να λαμβάνουν όλα τα απαραίτητα δεδομένα και να ρυθμίζουν παραμέτρους που αφορούν την άνεση και την ποιότητα του εσωτερικού περιβάλλοντος, όπως η θερμοκρασία, η υγρασία, η ταχύτητα και η ποιότητα του αέρα και τα επίπεδα φωτισμού. Η διαχείριση των παραπάνω παραμέτρων με αυτοματοποιημένα συστήματα μπορεί να μειώσει την κατανάλωση ενέργειας πάνω από 20% και να συμβάλλει παράλληλα στη βελτίωση των εσωτερικών συνθηκών.

Βασικός στόχος του σχεδιασμού θα πρέπει να είναι επομένως η ελαχιστοποίηση των αναγκών της κατασκευής για ενέργεια. Επειδή όμως η λειτουργία των κτιρίων και οι ανάγκες των χρηστών τους, αναπόφευκτα απαιτούν τη συνεχή κατανάλωση ενέργειας, οφείλεται να προβλέπεται η παραγωγή της από ανανεώσιμες μορφές. Η βασικότερη μορφή ενέργειας που χρησιμοποιείται πιο συχνά σε έργα μικρής κλίμακας είναι η ηλιακή και δευτερευόντως η αιολική. Η γεωγραφική θέση και τα κλιματικά δεδομένα της Ελλάδας ευνοούν την εκμετάλλευση της ηλιακής ενέργειας, ενώ σε πολλές περιοχές και της αιολικής. Η τοποθέτηση κατακόρυφης ανεμογεννήτριας στην οροφή του κτιρίου, έχει τη δυνατότητα να παρέχει το απαιτούμενο ηλεκτρικό ρεύμα για την κάλυψη των αναγκών του, λειτουργώντας συμπληρωματικά με τα φωτοβολταϊκά ηλιακά πάνελ. Αυτό συμβαίνει διότι τα φωτοβολταϊκά πάνελ παρέχουν τη μέγιστη ισχύ τους κατά τη θερινή περίοδο όπου οι ώρες ηλιοφάνειας είναι περισσότερες, ενώ οι ανεμογεννήτριες τη χειμερινή περίοδο, όπου η ένταση των ανέμων είναι συνήθως μεγαλύτερη. Το ηλεκτρικό ρεύμα που παράγεται, έχει τη δυνατότητα, είτε να χρησιμοποιείται απευθείας, είτε να αποθηκεύεται σε μπαταρίες. Η αποτελεσματικότερη ίσως λύση είναι η διοχέτευση της πλεονάζουσας ενέργειας στο δημόσιο δίκτυο, και η λήψη ενέργειας από το δίκτυο όταν υπάρχει έλλειψη. Με τον τρόπο αυτό μπορεί να επιτευχθεί ετήσιο μηδενικό ενεργειακό ισοζύγιο. Η ηλιακή ενέργεια ωστόσο, μπορεί να χρησιμοποιηθεί και για την παραγωγή ζεστού νερού με την τοποθέτηση ηλιακών συλλεκτών στην οροφή του κτιρίου.

Σημαντικό επίσης είναι, η λειτουργία του κτιρίου να καταναλώνει όσο το δυνατόν λιγότερο πόσιμο νερό. Η συλλογή και αποθήκευση του νερού της βροχής σε δεξαμενές, το οποίο στη συνέχεια θα φιλτράρεται και θα χρησιμοποιείται για δευτερεύουσες λειτουργίες, όπως τα καζανάκια των τουαλετών και το πότισμα, θα μπορούσε να είναι μία λύση. Η χρήση φυτεμένων δωμάτων και στεγών μπορεί να βοηθήσει στην ομαλότερη διαχείριση των νερών της βροχής. Τέλος, καλό θα ήταν να προβλέπεται για τις κατοικίες που βρίσκονται στην ύπαιθρο ή για αυτές που έχουν κήπο, η δυνατότητα καλλιέργειας ορισμένων τροφίμων. Ο χρήστης θα μπορεί να καλλιεργεί τα δικά του φρούτα και λαχανικά, συμβάλλοντας στη μείωση της ενέργειας που απαιτείται για τη μεταφορά τους σε μεγάλες αποστάσεις.

0 σχόλια:

Δημοσίευση σχολίου