Ενεργειακή αξιολόγηση κτηρίων Παθητικές τεχνικές

Παρουσίαση με θέμα: "Ενεργειακή αξιολόγηση κτηρίων Παθητικές τεχνικές"— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 Ενεργειακή αξιολόγηση κτηρίων Παθητικές τεχνικές

2 Βασικές αρχές παθητικών κτιρίων
Κατάλληλη κατασκευή κελύφους. Σωστή διαρρύθμιση χώρων ώστε να καλύπτουν θερμικές ανάγκες. Θερμική προστασία με κατάλληλη θερμομόνωση για διασφάλιση της αυξομείωσης της θερμοκρασίας σε θερμές και ψυχρές χρονικές περιόδους. Αεροστεγάνωση του κτιρίου και των ανοιγμάτων του με νότιο προσανατολισμό. Αξιοποίηση ηλιακής ενέργειας προκειμένου να υπάρχει φυσικός φωτισμός καθ’ όλη τη διάρκεια του έτους. Τοποθέτηση παθητικών θερμικών συστημάτων για κάλυψη θέρμανσης και φωτισμού. Ύπαρξη πολλών ανοιγμάτων και παράθυρων προσανατολισμένων στο Νότο και λιγότερα ανοίγματα προς το Βορρά.

3 Βασικές αρχές παθητικών κτιρίων
Η βορινή πλευρά θα πρέπει να προστατεύεται από ψηλά δέντρα, χώρους στάθμευσης ή αποθηκευτικούς χώρους ώστε να μειώνεται η ένταση του ανέμου. Να υπάρχει δυνατότητα αερισμού προκειμένου να εξισορροπείται πιο εύκολα κάθε θερμοκρασιακή αυξομείωση σε θερινές περιόδους, ή κατασκευή πέργολας για σκιασμό και φύτευση από φυλλοβόλα δέντρα και φυτά. Αξιοποίηση ηλιακής και γεωθερμικής ενέργειας προκειμένου να μειωθούν οι εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου. Σωστή κατανομή φωτός μέσα στους χώρους. Δεν θα πρέπει να χρησιμοποιούνται σκούρες αποχρώσεις στα κτίσματα που απορροφούν την ηλιακή ακτινοβολία και υπερθερμαίνουν το κτίριο. Τα ανοιχτά χρώματα αντανακλούν την ηλιακή ακτινοβολία οπότε θα πρέπει να προτιμούνται. Βελτίωση κλίματος έξω και γύρω από τα κτίρια.

4 Στοιχεία που ρυθμίζουν τη θερμική συμπεριφορά κτιρίου
Γυάλινα ανοίγματα και ο εξοπλισμός τους. Τοίχοι θερμικής αποθήκευσης ως συλλέκτες θερμότητας. Εφαρμογή κατάλληλης γεωμετρίας σκιάστρων. Προσαρτημένα θερμοκήπια και ηλιακές καμινάδες. Κατάλληλα δομικά υλικά όπως μονώσεις, στοιχεία τοιχοποιίας, χρώματα, υαλοπίνακες κτλ Δημιουργία ενεργειακής σκεπής. Διαμόρφωση του εξωτερικού περιβάλλοντος χώρου.

5 Προσανατολισμός ανοιγμάτων
Η πρώτη προτεραιότητα κατά το σχεδιασμό ενός κτιρίου, το οποίο βρίσκεται στο βόρειο ημισφαίριο, είναι η κατασκευή νότιων ανοιγμάτων, καθώς με αυτόν τον τρόπο γίνεται καλύτερη κατανομή των ηλιακών κερδών στο κτίριο, επιτυγχάνεται σημαντική εξοικονόμηση ενέργειας για θέρμανση, ενώ κατά την διάρκεια του καλοκαιριού μπορεί να εφαρμοστεί αποτελεσματικά ηλιοπροστασία με χρήση απλών οριζοντίων σκιάστρων. Τα βόρεια ανοίγματα χρησιμοποιούνται για την παροχή φυσικού φωτισμού καλής ποιότητας στο εσωτερικό του κτιρίου καθώς επιτρέπουν την είσοδο μόνο της διάχυτης ηλιακής ακτινοβολίας και όχι της άμεσης. Τα ανατολικά και τα δυτικά ανοίγματα δεν παρουσιάζουν ιδιαίτερα πλεονεκτήματα. Ειδικά τα δυτικά ανοίγματα αυξάνουν την θερμοκρασία των εσωτερικών χώρων, καθώς επιτρέπουν την είσοδο της άμεσης ηλιακής ακτινοβολίας τις απογευματινές ώρες.

6 ΡΟΛΟΣ ΤΗΣ ΓΕΩΜΕΤΡΙΑΣ ΤΩΝ ΑΝΟΙΓΜΑΤΩΝ
Η γεωμετρία των ανοιγμάτων του κτιρίου παίζει ιδιαίτερο ρόλο στην μείωση του ψυκτικού και του θερμικού φορτίου του κτιρίου , καθώς και στην αίσθηση της θερμικής άνεσης των χρηστών του κτιρίου . Σημαντικός παράγοντας είναι τα παράθυρα να ανοίγουν προς τον εξωτερικό χώρο και όχι προς τον εσωτερικό και να έχουν την εξής γεωμετρία : Τα παράθυρα της νότιας επιφάνειας να βρίσκονται στο ανατολικό μέρος της επιφάνειας αυτής και τα παράθυρα της βόρειας επιφάνειας στο δυτικό μέρος της βόρειας επιφάνειας , όπως αυτά απεικονίζονται στο σχήμα . Με τον τρόπο αυτόν ο εξωτερικός αέρας εισέρχεται και στην συνέχεια εξέρχεται από τον χώρο με την μέγιστη δυνατή ροή , γεγονός που συμβάλει στην ψύξη του χώρου αυτού . Ταυτόχρονα η ροή αέρα στο εσωτερικό του χώρου εκτονώνεται και είναι η ελάχιστη , το οποίο επιτείνει περαιτέρω βελτιστοποίηση της θερμική άνεσης

7 Μορφή κτιρίου Η μείωση του αναπτύγματος της επιφάνειας του κελύφους του κτιρίου με τον εξωτερικό χώρο είναι άλλος ένας παράγοντας που βοηθάει στη μείωση των απωλειών θερμότητας. Για σπίτι δεδομένου όγκου, ένα συμπαγές σχήμα χωρίς εσοχές και εξοχές προσφέρει την μικρότερη δυνατή επιφάνεια επαφής. Για την περίπτωση κτιρίων που βρίσκονται στο βόρειο ημισφαίριο και σε ήπιο κλίμα προκύπτει ότι το ιδανικό σχήμα είναι ένα συμπαγές ορθογώνιο σπίτι με πολλά νότια ανοίγματα, του οποίου η μεγάλη πλευρά θα βρίσκεται στη διεύθυνση Ανατολής-Δύσης και η μικρή του πλευρά στη διεύθυνση Βορρά-Νότου

8 Παθητικά συστήματα για θέρμανση
Άμεσου κέρδους Έμμεσου κέρδους Απομονωμένου κέρδους DIRECT INDIRECT ISOLATED

9 Παθητικά συστήματα άμεσου κέρδους
Bασίζεται στον προσανατολισμό και στην αξιοποίηση των γυάλινων ανοιγμάτων. Αποτελεί το πιο απλό σύστημα που αξιοποιεί την ηλιακή ακτινοβολία για τη θέρμανση του κτιρίου όπως είναι τα συστήματα άμεσου κέρδους μέσω των νότια προσανατολισμένων ανοιγμάτων.

10 Παθητικά συστήματα έμμεσου κέρδους
Εμφανίζονται στο 42% των κτιρίων στην Ελλάδα και ανήκουν τα συστήματα που αξιοποιούν έμμεσα τα ηλιακά οφέλη για τη θέρμανση του κτιρίου. Τα συστήματα αυτά απορροφούν την ηλιακή ακτινοβολία που προσπίπτει στο κέλυφος και ύστερα επιτρέπουν στη θερμότητα να διεισδύσει στους χώρους διαβίωσης. Δηλαδή ακολουθούν μία διαδικασία συλλογής της θερμότητας του ηλίου στη γυάλινη επιφάνεια τους και μετά από την αποθήκευση της ως θερμική μάζα θερμαίνουν το εσωτερικό του χώρου όταν χρειαστεί. Σ τα συστήματα έμμεσου ηλιακού κέρδους συγκαταλέγονται: οι Τοίχοι Trombe, οι Τοίχοι Νερού, το Θερμοσιφωνικό Πανέλο κ.τ.λ.

11 Τοίχοι μάζας Ο τοίχος μάζας συνδυάζει συλλογή, αποθήκευση και μετάδοση της ηλιακής ενέργειας σε ένα υαλόφρακτο τοίχο. Κατασκευάζεται από υλικά με μεγάλη θερμοχωρητικότητα και τοποθετείται κυρίως στην νότια πλευρά του κτιρίου. Ένα υαλοστάσιο τοποθετημένο σε απόσταση cm από αυτόν προς την εξωτερική του πλευρά, χρησιμεύει για την δέσμευση της ηλιακής ακτινοβολίας. Άμεση αποθήκευση της ηλιακής ενέργειας στα δομικά στοιχεία του κτιρίου. Λειτουργία κατά την ημέρα και κατά την νύχτα. (1): Υαλοπίνακας, (2): Θερμική μάζα, (3): Κινητά στοιχεία για νυχτερινή μόνωση, (4): Ηλιοπροστασία, (5): Μονωμένα παραθυρόφυλλα.

12 Τοίχοι Trombe Michel Μια παραλλαγή του κοινού τοίχου μάζας είναι ο τοίχος μάζας με αερισμό (Trombe wall). Αποτελείται από ένα συμπαγή τοίχο μεγάλης θερμοχωρητικότητας από σκυρόδεμα πάχους cm, μία απορροφητική επιφάνεια και ένα κάλυμμα από διαφανές μονωτικό υλικό. Η ηλιακή ακτινοβολία διαπερνά το διαφανές υλικό και απορροφάται από την επιφάνεια, με αποτέλεσμα η θερμότητα να αποθηκεύεται στον τοίχο κατά την διάρκεια της ημέρας και να ελευθερώνεται στο εσωτερικό του κτιρίου κατά την διάρκεια της νύχτας.

13 Παραλλαγές του τοίχου μάζας Trombe – Michel
Ύπαρξη παραθύρων στον τοίχο, πράγμα που μειώνει την απόδοση του, και εφαρμόζεται για αισθητικούς λόγους και για χρήση φυσικού φωτισμού. Χρήση επιλεκτικής επιφάνειας που είναι είτε μεταλλικό φύλλο που επικολλάται στην εξωτερική επιφάνεια του τοίχου Trombe είτε επιφάνεια περασμένη με ειδικές βαφές. Έτσι βελτιώνεται η απόδοσή του γιατί περιορίζει την υπέρυθρη ενέργειας που ακτινοβολείται μέσα από το τζάμι και απορροφά σε μεγάλο βαθμό όλη την ακτινοβολία από το ορατό μέρος του ηλιακού φάσματος και εκπέμπει πολύ μικρό μέρος στην κλίμακα της υπέρυθρης ακτινοβολία μετατρέποντας σε θερμότητα το φως. Επίσης η χαμηλή ανακλαστικότητα προφυλάσσει το γυάλινο υλικό από την ακτινοβολία της θερμότητας.

14 Συστήματα Απομονωμένου Ηλιακού Κέρδους
Στα συστήματα αυτά η συλλογή της ηλιακής ακτινοβολίας γίνεται σε χώρους απομακρυσμένους από την κατοικία και έτσι η συλλέκτρια επιφάνεια της ηλιακής ενέργειας διαχωρίζεται από το χώρο της θερμικής αποθήκευσης και η μεταφορά θερμότητας γίνεται μέσω ανεμιστήρων και υβριδικών μέσων που βασίζονται στη φυσική ροή υγρού ή αέρα. Ο συλλέκτης μεταφέρει την ενέργεια προς το χώρο ή προς το σύστημα συσσώρευσης και μετέπειτα στο χώρο μέσω της διαδικασίας της μεταφοράς ή της ακτινοβολίας.

15 Παραλλαγές Non Diffusing Diffusing Direct Gain Sunspace Clerestor Roof

16 Παθητικός δροσισμός Οι βασικοί σχεδιαστικοί άξονες για τα συστήματα παθητικού δροσισμού είναι οι εξής:  Προστασία του κτιρίου από τα θερμικά κέρδη. Απαγωγή της πλεονάζουσας θερμότητας σε περιβαλλοντικές δεξαμενές χαμηλότερης θερμοκρασίας από αυτήν του κτιρίου. Χρήση θερμικής μάζας.

17 Παθητικά συστήματα δροσισμού: Συστήματα ηλιοπροστασίας
Αποτελεί ειδικό σύστημα προστασίας του κελύφους και της θερμικής προστασίας του κτιρίου που αντιμετωπίζει τα ηλιακά κέρδη των παραθύρων και των ανοιγμάτων μέσω του φαινομένου του σκιασμού και αποτελεί βασική προϋπόθεση για την εφαρμογή οποιασδήποτε άλλης τεχνικής φυσικού ή τεχνητού δροσισμού. Επίσης είναι μέσο ελέγχου της θάμβωσης γιατί μειώνει την ηλιακή ακτινοβολία που προσπίπτει στους χώρους του κτιρίου και επιτυγχάνεται με γειτονικές κατασκευές οι οποίες βρίσκονται πολύ κοντά μεταξύ τους. Στη περίπτωση φυσικού δροσισμού διατηρεί τη θερμοκρασία στο εσωτερικό των χώρων στα επιτρεπόμενα όρια ενώ στην περίπτωση τεχνητού δροσισμού εξοικονομείται ενέργεια για χρήση της άλλη στιγμή προκειμένου να εξισορροπήσει τις θερμοκρασιακές διακυμάνσεις.

18 Τύποι σκιάστρων Α) Σταθερά Συστήματα Σκίασης:
Σε αυτή την κατηγορία περιλαμβάνονται δομικά και μη στοιχεία όπως τα μπαλκόνια, γεισώματα αλλά και τέντες, παντζούρια κ.τ.λ. και εκείνο που χρήζει ιδιαίτερης σημασίας στα συστήματα αυτά είναι ο προσανατολισμός και το σχήμα των ανοιγμάτων σε σχέση με τη θέση του ηλίου.   Β) Κινητά Συστήματα Σκίασης: Τα συστήματα αυτά χρησιμοποιούνται εσωτερικά και εξωτερικά και μπορούν να είναι χειροκίνητα ή με να λειτουργούν με τη χρήση ενέργειας και να αυτοματοποιηθούν ανάλογα τις θερμικές απαιτήσεις και τα επίπεδα φυσικού φωτισμού. Η χρήση κινητών σκιάστρων παρέχει τη δυνατότητα σκίασης των ανοιγμάτων όταν είναι απαραίτητο και ο πιο αποτελεσματικός τρόπος σκιασμού, είναι η χρήση εξωτερικών σκιάστρων με κινητές περσίδες, αλλά επειδή δεν είναι οικονομικά και ιδιαίτερα δαπανηρά, προτιμάται σταθερή εξωτερική σκίαση που συνδυάζεται με εσωτερικά στόρια που λειτουργούν συμπληρωματικά.

19 Τύποι σκιάστρων Γ) Δομή Κτιρίου και Σκιασμός από γειτονικά κτίρια:
Το σχήμα του κτιρίου που περιλαμβάνει αυλές, στοές, εσοχές και εξοχές ή σχηματισμούς Π μπορεί να λειτουργήσει αυτόνομα σαν σύστημα ηλιοπροστασίας. Επίσης, σε περιοχές με υψηλές θερμοκρασίες όπως είναι οι πόλεις τα σπίτια σχεδιάζονται ώστε να κτίζεται το ένα δίπλα στο άλλο προκειμένου να σκιάζει το ένα το άλλο κατά ένα ποσοστό. Δ) Σκιασμός από φυλλοβόλλα δέντρα: Ε) Ειδικά Κρύσταλλα: Το είδος των κρυστάλλων αυτών παρουσιάζει θερμικά και φωτομετρικά χαρακτηριστικά και η χρήση τους έχει στόχο την εξοικονόμηση ενέργειας.

20 Ψύξη από εξάτμιση Στη διαδικασία αυτή παρουσιάζεται το φαινόμενο της λανθάνουσας θερμότητα εξάτμισης που προκαλείται σε περιοχές με χαμηλή υγρασία. Η άμεση ψύξη από εξάτμιση, επειδή αυξάνει την υγρασία των εσωτερικών χώρων, πρέπει να συνδυάζεται με διαρκή ρυθμό ανανέωσης του αέρα, για αποφυγή συμπύκνωσης και ανάπτυξης μούχλας. Τα συστήματα άμεσης εξατμιστικής ψύξης περιλαμβάνουν τη χρήση βλάστησης, σιντριβάνια, κρήνες, πισίνες, υδάτινους πίδακες σε εξωτερικούς χώρους κοντά στα κτίρια, αλλά και σε εσωτερικές αυλές και αίθρια.

21 Ψύξη από εξάτμιση Όσον αφορά τον έμμεσο εξατμιστικό δροσισμό υφίσταται όταν η εξάτμιση συνοδεύεται από μείωση της θερμοκρασίας του αέρα, χωρίς να αυξηθεί η περιεχόμενη υγρασία σε αυτόν και πραγματοποιείται όταν η εξάτμιση του νερού γίνει πάνω σε μια επιφάνεια ή μέσα σε ένα σωλήνα. Τεχνικές έμμεσου εξατμιστικού δροσισμού είναι οι ανοιχτές λίμνες οροφής και ο ψεκασμός των δωμάτων με νερό. Επίσης υπάρχουν και υβριδικές ψυκτικές μονάδες εξάτμισης. Πρέπει να σημειωθεί ότι ο δροσισμός από εξάτμιση δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε υγρά κλίματα όπου ο αέρας είναι κοντά στην κατάσταση κορεσμού. Τόσο τα συστήματα άμεσης όσο και έμμεσης ψύξης χρησιμοποιούνται στα παθητικά συστήματα δροσισμού και χρησιμοποιούν στοιχεία από το κέλυφος του κτιρίου ενώ βοηθούν μηχανικά σχηματίζοντας υβριδικά συστήματα.

22 Evaporative Efficiency :
Ψύξη με εξάτμιση Evaporative Efficiency : e = (t1-t2)/(t1-t1’) t1,t2 : Dry bulb temp of the entering and leaving air , t1’: wet bulb temperature of the entering air

23 Σύστημα ψύξης με άμεση εξάτμιση
Σε ένα σύστημα άμεσης ψύξης με εξάτμιση παρέχεται νερό σε μια μικρή δεξαμενή και στη συνέχεια ρέει μέσα από ινώδη στρώματα. Η θερμοκρασία του αέρα μειώνεται κατά περίπου 70-80% της διαφοράς μεταξύ ξηρού και υγρού βολβού,. Το κλιματικό κριτήριο για την εφαρμογή είναι μια μεγάλη διαφορά ανάμεσα D.B.T και W.B.T . Double inlet centrifugal blower Motor Water Pump with float valve Pad Water Trough

24 Διεργασία ψύξης με άμεση εξάτμιση
T1, w1 T2, w2 Ο αέρας είναι σε άμεση επαφή με το υγρό. Η μείωση της θερμοκρασίας συνοδεύεται από αύξηση της περιεκτικότητας υδρατμών

25 Διεργασία ψύξης με έμμεση εξάτμιση
Όταν ο αέρας ψύχεται χωρίς προσθήκη υγρασίας περνώντας μέσα από έναν εναλλάκτη θερμότητας, ο ψυκτικός εξοπλισμός χαρακτηρίζεται ως έμμεσος. Έμμεση Εξάτμιση χαρακτηρίζεται από μια μετατόπιση κατά μια σταθερή συγκέντρωση υδρατμών. Έτσι, η θερμοκρασία ξηρού βολβού είναι μειωμένη χωρίς αύξηση της περιεκτικότητας του αέρα σε υδρατμούς. Τ1, w1

26 Εξοικονόμηση ενέργειας ως 60% σε σύγκριση με A/C σε θερμά ξηρά κλίματα
Ψύξη με εξάτμιση Cooled Air to room Return Air Εξοικονόμηση ενέργειας ως 60% σε σύγκριση με A/C σε θερμά ξηρά κλίματα

27 Κλιματικοί περιορισμοί εφαρμογής ψύξης με εξάτμιση
Κλιματικοί περιορισμοί εφαρμογής ψύξης με εξάτμιση ΑΜΕΣΗ : Σε περιοχές όπου η μέγιστη θερμοκρασία υγρού βολβού φτάνει τους 22 C και η μέγιστη θερμοκρασία ξηρού βολβού είναι 42 C. ΕΜΜΕΣΗ: Λόγω του γεγονότος ότι η εσωτερική περιεκτικότητα σε υδρατμούς παραμένει σταθερή, είναι δυνατόν να εφαρμοστεί σε όταν η θερμοκρασία υγρού βολβού είναι 24 C και η μέγιστη θερμοκρασία ξηρού βολβού είναι 44 C.

28 Ψύξη - Δροσισμός από το έδαφος
Εκτός της επιφάνειας της γης, οι θερμοκρασίες στο εσωτερικό της ποικίλουν. Η γη έχει την ικανότητα να αποθηκεύει μεγάλα ποσά θερμότητας τα οποία συνεισφέρουν στην ψύξη του κτιρίου και βασίζεται στην απαγωγή θερμότητας από το κτίριο στο έδαφος με αγωγιμότητα. Παράδειγμα αυτής της τεχνικής είναι τα υπόσκαφα κτίρια που κατά ένα μέρος είναι κτισμένα στο έδαφος καθώς και τα υπεδάφια συστήματα αγωγών που συνεισφέρουν στο δροσισμό του κτιρίου.

29 Ψύξη από το έδαφος 1. Συστήματα άμεσης επαφής με το έδαφος 2. Υπεδάφιοι σώλήνες

30 Υπολογισμός θερμοκρασίας εδάφους (Kasuda)

31 Kasuda equation

32 Διατάξεις προστασίας με το έδαφος
Η επαφή ή προστασία των κτιρίων από το έδαφος προσφέρει διάφορα πλεονεκτήματα: Περιορισμένη διείσδυση και οι απώλειες θερμότητας, Ηλιακή και θερμική προστασία. Μείωση του θορύβου και των κραδασμών. Προστασία από πυρκαγιά και καταιγίδες και βελτιωμένη ασφάλεια. Ωστόσο, δεν είναι χωρίς μειονεκτήματα. Συμπύκνωση την αργή ανταπόκριση στις μεταβαλλόμενες συνθήκες Κακός φωτισμός Αναποτελεσματικός αερισμός Subgrade Berm Chamber Windowless Attrium or Courtyard Elevational wall exposed Penetranional wall openings

33 Διατάξεις Το σύστημα περιλαμβάνει τη χρήση των μεταλλικών σωλήνων από PVC ή θάβονται σε 1 έως 4 m βάθος. Όταν ο εξωτερικός αέρας κυκλοφορεί στους σωλήνες, το σύστημα χαρακτηρίζεται ως ένα ανοικτού βρόχου, ενώ όταν ο εσωτερικός αέρας κυκλοφορεί από το κτίριο μέσω των σωλήνων του συστήματος ονομάζεται σύστημα κλειστού βρόχου.

34 Αποδοτικότητα συστήματος
Days Temperature 10 20 30 40 50 31 Days of July Max Indoor Max Ambient Exit Tubes Min Ambient Πειραματικά αποτελέσματα για 1 μήνα

35 Ψύξη - Δροσισμός από ακτινοβολία
Ο δροσισμός από ακτινοβολία υφίσταται σε περίπτωση μαζών που έχουν διαφορετική θερμοκρασία όπου το θερμότερο ακτινοβολεί προς το ψυχρότερο με θερμοκρασιακή διαφορά τουλάχιστον 7ο C. Κάθε κτιριακό στοιχείο που αντικρίζει τον ουρανό ανταλλάσσει θερμότητα με αυτόν για αυτό το λόγο οι αδιαφανείς κτιριακές επιφάνειες θα πρέπει να έχουν μεγάλη ανακλαστικότητα στην περιοχή της ακτινοβολίας μικρού κύματος, ώστε να ανακλούν την ανεπιθύμητη ηλιακή ακτινοβολία, και ταυτόχρονα να έχουν μέγιστη ικανότητα εκπομπής της ακτινοβολίας.

36 Δροσισμός με ακτινοβολία
Ψυχρές στέγες Κινητή μόνωση Κινητή θερμική μάζα

37 Ψυχρές στέγες Βελτίωση συνθηκών θερμικής άνεσης
- Μείωση ωρών δυσφορίας - Μείωση εσωτερικής θερμοκρασίας αέρα 1 – 3C Συμβατικό σύστημα οροφής: μεμβράνη ασφάλτου με αδρανή υλικά πυριτίου Ψυχρή οροφή: Λευκή ψυχρή επίστρωση

38 Ψυχρές στέγες The potential cooling energy savings are greater than the heating penalty in cooling season dominated climates. Μείωση ενεργειακού κόστους την καλοκαιρινή περίοδο για τις κλιματιζόμενες κατασκευές. (Κέρδη από τα κλιματιστικά %) Μείωση μέγιστης απαιτούμενης ισχύος και σχετικών οικονομικών μεγεθών

39 Μείωση αερίων εκπομπών CO2
- 100 m2 επιφάνειας «ψυχρών υλικών» που αντικαθιστούν συμβατική επιφάνεια , αντισταθμίζουν την εκπομπή 10 τόνων CO2

40 Πράσινες στέγες-Φυτεμένο δώμα
Μειώνονται τα φορτία ψύξης και θέρμανσης στον τελευταίο όροφο του κτιρίου σε ποσοστό 30% το καλοκαίρι και 10% τον χειμώνα αντίστοιχα. Μειώνεται η ατμοσφαιρική ρύπανση, λόγω της φωτοσύνθεσης. Το φυτεμένο δώμα συγκρατεί και καθυστερεί την απορροή του βρόχινου νερού (από μισή έως 2,5 ώρες ανάλογα με την ένταση της βροχής και για πάχος χώματος 15 cm) μειώνοντας τα πλημμυρικά φαινόμενα. Το φυτεμένο δώμα λειτουργεί σαν βάση για την μείωση του διοξειδίου του άνθρακα με αντίστοιχη παραγωγή οξυγόνου. Μειώνεται κατά την διάρκεια του καλοκαιριού η θερμοκρασία στην περιοχή της φύτευσης.

41 Πλεονεκτήματα φυτεμένων δωμάτων
Τα πιο σημαντικά πλεονεκτήματα από την κατασκευή φυτεμένου δώματος είναι ( Περδίος , 2006 ) : Μειώνονται τα φορτία ψύξης και θέρμανσης στον τελευταίο όροφο του κτιρίου σε ποσοστό 30% το καλοκαίρι και 10% τον χειμώνα αντίστοιχα . Μειώνεται η ατμοσφαιρική ρύπανση , λόγω της φωτοσύνθεσης . Δημιουργείται ασπίδα προστασίας με οξυγόνο για τους χρήστες του κτιρίου , καθώς ο οξυγονωμένος αέρας γίνεται βαρύτερος και κατεβαίνει προς τα κάτω . Τα φυτεμένα δώματα συγκρατούν και καθυστερούν την απορροή του βρόχινου νερού ( από μισή έως 2,5 ώρες ανάλογα με την ένταση της βροχής και για πάχος χώματος 15 cm ) μειώνοντας τα πλημμυρικά φαινόμενα . Λειτουργούν σαν βάση για την μείωση του διοξειδίου του άνθρακα με αντίστοιχη παραγωγή οξυγόνου και παράλληλα εξαιτίας της ενεργειακής απορρόφησης με την παραπάνω διαδικασία και την δημιουργία υδρατμών , μειώνεται κατά την διάρκεια του καλοκαιριού η θερμοκρασία στην περιοχή της φύτευσης .

42 Η σειρά εργασιών σε μια νεόδμητη κατασκευή είναι η ακόλουθη
Καθαρισμός της επιφάνειας του δώματος . Επάλειψη με ελαστικό στεγανωτικό ασφαλτικό γαλάκτωμα ή με ελαστομερές στεγανωτικό τσιμεντοειδές κονίαμα . Δημιουργία κλίσεων έως 1% με αφρομπετόν ( νερό , τσιμέντο και αφρογόνο ) , το οποίο διαβρέχεται μόλις περάσου 4 ώρες από το τέλος των εργασιών . Τοποθέτηση ειδικού πλαστικού τριγώνου περιμετρικά για εξομάλυνση της γωνίας συμβολής του δαπέδου με το στηθαίο . Τοποθέτηση ασφαλτικής μεμβράνης βάρους 5 kg/m2 , η οποία αποτελείται από ασφαλτικό λάστιχο οπλισμένο με μη υφαντό πολυεστερικό ύφασμα βάρους 220 g/m2 . Τοποθέτηση ασφαλτικής μεμβράνης βάρους 4,2 kg/m2 η οποία είναι ανθεκτική στις ρίζες και τους μύκητες λόγω της ειδικής ουσίας , που περιέχει στη χημική τους σύνθεση . Μηχανική στερέωση στην επιφάνεια του στηθαίου με ειδικά διαμορφωμένες λάμες από γαλβανισμένη λαμαρίνα , η οποία θα σφραγιστεί με ασφαλτική μαστίχη και θα πακτωθεί με ειδικά ανοξείδωτα βίσματα ( Η εργασία αυτή κρίνεται προαιρετική ) . Θερμομόνωση με φύλλα εξηλασμένης πολυστερίνης πάχους 5 cm ( Η εργασία αυτή κρίνεται προαιρετική ) . Προστασία των υδρορροών από φραγή τους με τοποθέτηση στρώσεων από κροκάλες και βότσαλα . Τοποθέτηση αποστραγγιστικής μεμβράνης με επικάλυψη γεωυφάσματος . Τοποθέτηση υπογείου συστήματος άρδευσης με εκτοξευτήρες νερού ή σταλακτοφόρους σωλήνες Διάστρωση χώματος πάχους 30 cm .Φύτεμα θάμνων , ευώνυμων , αγγελικών , τριανταφυλλιών , χλοοτάπητα κ.λ.π. Σ.Δ. Περδίος, ‘‘Ενεργειακή απόδοση κτιρίων και κατασκευή κήπων σε δώματα’’, Παρουσίαση στην έκθεση ΕΝΕΡΓΕΙΑ 2006, Αθήνα 25/11/2006.

43 Ψύξη με πράσινες στέγες
Η κατασκευή κήπου στο δώμα ενός κτιρίου λειτουργεί ως πνεύμονας πρασίνου στο αστικό περιβάλλον και τα τελευταία χρόνια , τόσο στην Ελλάδα όσο και στο εξωτερικό , παρουσιάζει μεγάλη αποδοχή Έπειτα από μελέτες που έχουν πραγματοποιηθεί τα τελευταία χρόνια , βγαίνει το συμπέρασμα ότι πέρα από αισθητική , περιβαλλοντική και οποιαδήποτε άλλη θετική επίδραση , η τοποθέτηση φυτεμένου δώματος είναι επίσης σημαντική λόγω της εξοικονόμησης ενέργειας που οφείλεται κυρίως στην μείωση του φορτίου ψύξης .

44 Το πράσινο στα κτήρια και στο αστικό περιβάλλον
Παθητική τεχνική εξοικονόμησης ενέργειας τόσο σε κτήρια κατοικιών όσο και σε κτήρια του τριτογενή τομέα. Κατά τη διάρκεια της χειμερινής περιόδου τα φυλλώματα στην οροφή εμποδίζουν τις ριπές του ψυχρού αέρα ενώ κατά τη θερινή περίοδο απορροφούν μικρότερο ποσοστό της προσπίπτουσας ακτινοβολίας σε σύγκριση με το τσιμέντο. Μείωση του φαινομένου της αστικής θερμικής νησίδας και στη βελτίωση του μικροκλίματος στον περιβάλλοντα χώρο του κτηρίου. Θετική επίδραση στην ψυχολογία των χρηστών ενός κτηρίου, ενώ συνήθως συμβάλει στη βελτίωση της αισθητικής αξίας του κτηρίου, αλλά και της περιοχής στην οποία αυτό βρίσκεται. What is the role of solar architecture in this effort?

45 Μελέτες περίπτωσης

46 Μελέτη εξοικονόμησης ενέργειας με φυτεμένο δώμα
Κτήριο Επιστημών, Πολυτεχνείο Κρήτης, Β’ πτέρυγα Φυτεμένο δώμα συνολικής επιφάνειας 800m2 400m2 βόρειο και νότιο τμήμα Μοντελοποίηση με χρήση EnergyPlus

47 Επικύρωση εγκυρότητας μοντέλου
Θερμική ζώνη επιπέδου 2ου ορόφου Θερμική ζώνη επιπέδου ισογείου Χρήση αισθητήρων στο κτήριο & σύγκριση με τιμές μοντέλου για επικύρωση

48 Ζώνη 2ου ορόφου Νότιου Προσανατολισμού
Εσωτερική Θερμοκρασία Θερμικών Ζωνών Ιούλιος -3°C Ζώνη 2ου ορόφου Νότιου Προσανατολισμού Ιανουάριος Δεν παρατηρείται μείωση θερμοκρασίας

49 Εξοικονόμηση ετήσιων ενεργειακών φορτίων και καταναλώσεων
ΚΑΤΑΝΑΛΩΣΕΙΣ ΘΕΡΜΑΝΣΗΣ (kWh) Φυτεμένο Δώμα (kWh) Αρχικό Κτίριο(kWh) Eξοικονόμηση (kWh) Εξοικονόμηση Ενέργειας (kWh/m2) 2ος όροφος 9.4 1ος όροφος 5.0 Ισόγειο 12985 21110 8125 6.6 Σύνολο κτιρίου 7 ΚΑΤΑΝΑΛΩΣΕΙΣ ΨΥΞΗΣ (kWh) 91472 120000 28528 21.3 18361 14.6 17472 14.2 161194 225555 64361 17

50 Άλλες παράμετροι υπό εξέταση

51 Συμπεράσματα για κτήρια
Σημαντική μείωση καταναλώσεων στην ψύξη (17-20% εξοικονόμηση). Ικανοποιητική πτώση θερμοκρασίας (1 έως 3°C) το καλοκαίρι Μικρή επίδραση τύπου δώματος στην Τ. Αυξημένη επίδραση του είδους βλάστησης στην επίτευξη των στόχων

52 Φυσικός φωτισμός Ο φυσικός φωτισμός αποτελείται από το άμεσο ηλιακό φως, το διάχυτο ηλιακό φως και το ανακλώμενο φως . Η χρήση φυσικού φωτισμού μπορεί να οδηγήσει σε σημαντικά πλεονεκτήματα εξοικονόμησης ενέργειας με τον περιορισμό του ψυκτικού φορτίου που δημιουργείται από τον τεχνητό φωτισμό, καθώς και την επακόλουθη ατμοσφαιρική ρύπανση, συμβάλλοντας έτσι σε ένα πιο υγιεινό περιβάλλον διαβίωσης και εργασίας. Ο σχεδιασμός των ανοιγμάτων των κτιρίων πρέπει να είναι τέτοιος ώστε να επιτρέπεται η είσοδος του φυσικού φωτός στους εσωτερικούς χώρους.

53 Φωτισμός 300 έως 400 lux σε ένα γραφείο είναι το ελάχιστο απαιτούμενο επίπεδο για τις περισσότερες από τις εργασίες γραφείου. Στους διάδρομους απαιτούνται χαμηλότερα επίπεδα, 100 lux, και στα εμπορικά κέντρα υψηλότερα επίπεδα, 700 lux. Αυτές οι απαιτήσεις ορίζονται από το CIE (International Commission on Illumination). Οι επιδόσεις δεν εξαρτώνται μόνο από αυτά τα επίπεδα φωτισμού. Η θέση της πηγής του φωτός σε σχέση με την θέση μέτρησης μπορεί να απαιτεί υψηλότερα επίπεδα φωτισμού.

54 Αρχές φυσικού φωτισμού
Το φωτεινό περιβάλλον πρέπει να είναι άνετο, πράγμα που σημαίνει ότι οι πηγές θάμβωσης θα πρέπει να αποφεύγονται. Μεγάλα υαλοστάσια είναι πηγές αντανάκλασης, και αυτό μπορεί να μειωθεί με τη χρήση πολλαπλών ανοιγμάτων, ει δυνατόν σε διαφορετικούς τοίχους. Υλικά με γυαλάδα αυξάνουν τη δυσφορία στο οπτικό πεδίο. Επίσης υπάρχουν ψυχολογικές προεκτάσεις πτυχές όπως η θέα, χώρος, κλπ.

55 Παράγοντας φυσικού φωτισμού
D.F = Iin / Iext x 100

56 Daylight Contribution
Παράγων φωτισμού Zones Bright Average Dark Very Dark Daylight Factor 6 % 3-6 % 1-3 % 0-1 % Daylight Contribution Very Large Good Fair Poor 1 5 7 3 20 24 2

57 Έλεγχος φυσικού φωτισμού
Έλεγχος του φυσικού φωτισμού: Πηγάδι φωτισμού Φεγγίτης Ράφι φωτισμού Εξωτερικοί ανακλαστήρες Προσοχή: Τα ράφια φωτισμού δεν είναι κατάλληλα για περιοχές όπου ο ουρανός είναι κατά κύριο λόγο νεφοσκεπής. 1 2 3 4

58 Προσοχή στα αίθρια Ελεγχος φωτισμού Αίθρια Φωτοσωλήνες
Ανακλαστικά σκίαστρα και φεγγίτες Προσοχή στα αίθρια 5 6 7 8

59 Εσωτερικα-Εξωτερικά σκίαστρα
Έλεγχος φωτισμού Πρίσματα Επιφάνειες με κλίση Καφασωτά Εσωτερικα-Εξωτερικά σκίαστρα 9 10 12 11

60 Φυσικός αερισμός Διαφορά πίεσης Ανεμος Θερμοκρασία Μηχανικός αερισμός

61 Φυσικός αερισμός λόγω διαφοράς θερμοκρασίας

62 Αύξηση αερισμού με πλαϊνά τοιχία
Αύξηση αερισμού με πλαϊνά τοιχία A Principle : Airflow in rooms with two windows can be further augmented by devices called wing walls that are added to the buildings exterior at the inner edges of the windows. Theses create positive pressure over one window and negative pressure over the other achieving cross ventilation of the room. A Ps Wing Walls

63 Συνιστώμενες διαστάσεις
Recommended : P=W Minimum : P=0.5 W A A Ps

64 Αύξηση αερισμού με πλαϊνά τοιχία
Αύξηση αερισμού με πλαϊνά τοιχία a A Ps A Apertures on Same Wall Expected Ventilation Results for several wing wall configurations + - - + Weak Best + - - - Good Poor

65 Αύξηση αερισμού με πλαϊνά τοιχία
Αύξηση αερισμού με πλαϊνά τοιχία Poor - Best Best Amm - + A Ps + Good + + - - Poor - - + + + - + - Poor Poor Good Good Apertures on Adjacent Wall : Expected Ventilation Results for several wing wall configurations