# Embeddings for file (https://lib.gnosios.com/files/131ee3cb-e92a-4932-a32f-9b27a00d6c7d This document contains all extracted text segments (embeddings) for the selected file, grouped by page. Each section below corresponds to a page and lists the text content found on that page. ## Page 1 [Page 1 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/1.png) - ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΚΑΙ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ - Υ.Π.ΕΝ. ΓΕΝΙΚΗ ΓΡΑΜΜΑΤΕΙΑ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΚΑΙ ΟΡΥΚΤΩΝ ΠΡΩΤΩΝ ΥΛΩΝ ΤΕΧΝΙΚΟ ΕΠΙΜΕΛΗΤΗΡΙΟ ΕΛΛΑΔΑΣ ΤΕΧΝΙΚΗ ΟΔΗΓΙΑ ΤΕΧΝΙΚΟΥ ΕΠΙΜΕΛΗΤΗΡΙΟΥ ΕΛΛΑΔΑΣ Τ.Ο.Τ.Ε.Ε. 20701-6/2022 Βιοκλιματικός σχεδιασμός στον ελλαδικό χώρο Α' έκδοση Αθήνα, Φεβρουάριος 2022 --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 2 [Page 2 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/2.png) - Ομάδα Εργασίας για την σύνταξη της παρούσας Τεχνικής Οδηγίας Ονοματεπώνυμο | Ειδικότητα Αλεξανδρή Ελευθερία | Δρ. Πολιτικός Μηχανικός Λάσκος Κωνσταντίνος | Πολιτικός Μηχανικός Παπαθανασόπουλος Στέφανος | Αρχιτέκτων Μηχανικός Τσαγκαρούλης Αριστείδης | Δρ. Φυσικός Χατζηδημητρίου Αγγελική | Δρ. Αρχιτέκτων Μηχανικός Συνεργάστηκαν Ονοματεπώνυμο | Ειδικότητα Λαμπροπούλου Λένα | Αρχιτέκτων Μηχανικός © Πρώτη έκδοση Τεχνικής Οδηγίας Τ.Ε.Ε. 20701-6: «Βιοκλιματικός σχεδιασμός στον Ελληνικό χώρο», Φεβρουάριος 2022 - Τεχνικό Επιμελητήριο Ελλάδας --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 3 [Page 3 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/3.png) - Πρόλογος κείμενο για διαβούλευση --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 4 [Page 4 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/4.png) - Περιεχόμενα Πρόλογος.................................................................................................................................................i Περιεχόμενα.........................................................................................................................................ii Εισαγωγή ...............................................................................................................................................1 1. Βασικές έννοιες βιοκλιματικού σχεδιασμού κτιρίων .................................................................3 1.1. Αρχές βιοκλιματικού σχεδιασμού ..........................................................................................3 1.1.1. Παθητική θέρμανση .............................................................................................................4 1.1.2. Φυσικός δροσισμός ............................................................................................................4 1.1.3. Φυσικός φωτισμός ...............................................................................................................4 1.1.4. Μικροκλίμα κτιρίου ............................................................................................................5 1.2. Στόχοι βιοκλιματικού σχεδιασμού ..........................................................................................5 1.2.1. Ελαχιστοποίηση κατανάλωσης ενέργειας και εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου ....5 1.2.2. Συνθήκες άνεσης ..................................................................................................................7 1.3. Περιβαλλοντικές παράμετροι ..................................................................................................8 1.3.1. Κλίμα .........................................................................................................................................8 1.3.2. Θερμοκρασία και υγρασία ..................................................................................................9 1.3.3. Ηλιακή γεωμετρία και ακτινοβολία......................................................................... 11 1.3.4. Άνεμος ...................................................................................................................................15 1.4. Παράμετροι σχεδιασμού ........................................................................................................17 1.4.1. Διάταξη κτιρίου, μορφολογία, γεωμετρικές αναλογίες ...........................................17 1.4.2. Χωροθέτηση ανοιγμάτων, μέγεθος, προσανατολισμός ......................................17 1.4.3. Ηλιοπροστασία ανοιγμάτων..........................................................................................18 1.4.4. Ιδιότητες διαφανών και αδιαφανών δομικών στοιχείων ......................................19 1.4.5. Διάταξη εσωτερικών χώρων ..........................................................................................19 1.4.6. Διαμόρφωση περιβάλλοντα χώρου ...........................................................................21 2. Αξιολόγηση σχεδιασμού κελύφους .............................................................................................22 2.1. Μορφολογία κτιρίου ................................................................................................................22 2.1.1. Δείκτης συμπαγούς μορφής .........................................................................................22 2.1.2. Προσανατολισμός και αξιοποίηση ηλιακής ακτινοβολίας ..................................25 2.1.3. Μέγιστα βάθη Dmax των διάφορων τμημάτων του κτιρίου ..............................30 2.2. Στατικά ενεργειακά χαρακτηριστικά κτιρίου ....................................................................32 2.2.1. Συντελεστής θερμικών ροών .........................................................................................32 2.2.2. Θερμομονωτικότητα ........................................................................................................37 2.2.3. Χρονική σταθερά ................................................................................................................39 2.2.4. Συντελεστές αξιοποίησης κερδών και απωλειών .......................................................39 --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 5 [Page 5 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/5.png) - Περιεχόμενα 2.3. Αδιαφανή δομικά στοιχεία ............................................................................... 45 2.3.1. Θερμομόνωση ............................................................................................... 45 2.3.2. Θερμοχωρητικότητα δομικού στοιχείου ........................................................ 47 2.3.3. Απορροφητικότητα και ικανότητα εκπομπής ................................................ 50 2.4. Διαφανή δομικά στοιχεία ................................................................................ 53 2.4.1. Τεχνικά χαρακτηριστικά ............................................................................... 53 2.4.2. Ενεργειακή απόδοση διαφανών στοιχείων ................................................... 60 2.5. Αναλογία ανοιγμάτων ................................................................................... 69 3. Παθητική θέρμανση .......................................................................................... 73 3.1. Τεχνικές παθητικής θέρμανσης ...................................................................... 73 3.2. Συστήματα άμεσου κέρδους ......................................................................... 76 3.2.1. Νότια ανοίγματα ...................................................................................... 76 3.3. Συστήματα έμμεσου κέρδους ....................................................................... 78 3.3.1. Τοίχος θερμικής μάζας ........................................................................... 78 3.3.2. Τοίχος Trombe ....................................................................................... 79 3.3.3. Αδιαφανής τοιχοποιία με διαφανή θερμομόνωση .................................. 81 3.3.4. Ηλιακός χώρος ή θερμοκήπιο ............................................................... 82 3.4. Συστήματα απομονωμένου κέρδους ............................................................ 84 3.4.1. Θερμοσιφωνικό πανέλο ή ηλιακός συλλέκτης θέρμανσης αέρα (αεροσυλλέκτης) .. 84 3.5. Συγκριτική απόδοση παθητικών συστημάτων θέρμανσης ............................ 85 4. Φυσικός δροσισμός ........................................................................................... 97 4.1. Τεχνικές φυσικού δροσισμού ........................................................................ 97 4.2. Ηλιοπροστασία ............................................................................................ 99 4.2.1. Συστήματα ηλιοπροστασίας .................................................................. 99 4.2.2. Σχεδιασμός συστήματος ηλιοπροστασίας ............................................ 109 4.2.3. Συντελεστής σκίασης ........................................................................... 111 4.2.4. Ηλιοπροστασία ανοιγμάτων και ενεργειακό ισοζύγιο ........................... 113 4.3. Φυσικός αερισμός ...................................................................................... 116 4.3.1. Είδη ανοιγμάτων και επιβλάδων αερισμού .......................................... 118 4.3.2. Υπολογισμός αερισμού για τυπική μονάδα ......................................... 121 4.3.3. Υπολογισμός αερισμού για δωμάτιο .................................................... 122 4.3.4. Νυχτερινός αερισμός .......................................................................... 123 4.4. Δροσισμός με ακτινοβολία ....................................................................... 124 4.5. Δροσισμός με εξάτμιση ............................................................................ 124 4.6. Δροσισμός μέσω του εδάφους ................................................................ 125 --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 6 [Page 6 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/6.png) - Περιεχόμενα 4.7. Διπλό κέλυφος .......................................................................................................... 125 5. Φυσικός φωτισμός .................................................................................................. 127 5.1. Τεχνικές βελτίωσης φυσικού φωτισμού ................................................................. 127 5.2. Εξέλιξη απαιτήσεων φυσικού φωτισμού στα κτίρια ............................................. 128 5.3. Εκτίμηση διαθεσιμότητας φυσικού φωτισμού στα κτίρια ..................................... 129 5.3.1. Παράγοντες φυσικού φωτισμού ................................................................. 129 5.3.2. Αυτονομία φυσικού φωτισμού .................................................................. 130 5.4. Γενικές αρχές σχεδιασμού ................................................................................... 131 5.4.1. Μορφολογία κτιρίου .................................................................................. 132 5.4.2. Προσανατολισμός ...................................................................................... 133 5.4.3. Κατακόρυφα ανοίγματα .......................................................................... 134 5.4.4. Οριζόντια ανοίγματα ............................................................................... 136 5.4.5. Γεωμετρία χώρου .................................................................................... 136 5.4.6. Υαλοπίνακες ............................................................................................. 137 5.5. Συστήματα φυσικού φωτισμού ........................................................................... 138 5.5.1. Περσίδες .................................................................................................... 139 5.5.2. Ράφι φωτισμού ........................................................................................ 139 5.5.3. Πρίσματα ακρυλικοί υαλοπίνακες .......................................................... 140 5.5.4. Ολογραφικά υμένια .................................................................................. 141 5.5.5. Φωτοσωλήνες .......................................................................................... 142 6. Μικροκλίμα ............................................................................................................... 144 6.1. Τεχνικές βελτίωσης μικροκλίματος στο περιβάλλον του κτιρίου ......................... 144 6.1.1. Προσανατολισμός κτιρίου και θέση του στο οικόπεδο ............................ 146 6.1.2. Επίδραση υλικών στο μικροκλίμα ........................................................... 146 6.1.3. Βλάστηση, πράσινη υποδομή και πόλεις .................................................. 147 6.2. Φυτεύσεις στο κέλυφος του κτιρίου .................................................................... 152 6.2.1. Φυτεύσεις σε δώματα ............................................................................... 153 6.2.2. Φυτεύσεις σε όψεις ................................................................................... 154 7. Αεριοδυναμικός σχεδιασμός .................................................................................. 157 7.1. Βασικές έννοιες ................................................................................................... 157 7.2. Παρελθόν – παρόν - μέλλον ................................................................................. 160 Παράρτημα Α. Θερμικές απώλειες κτιρίου ................................................................... 161 Παράρτημα Β. Συντελεστής αξιοποίησης κερδών & απωλειών ................................. 163 Παράρτημα Γ. Ηλιακά κέρδη αδιαφανών δομικών στοιχείων .................................... 168 Γ.1. Ηλιακά κέρδη αδιαφανών δομικών στοιχείων ................................................... 168 --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 7 [Page 7 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/7.png) - Περιεχόμενα Γ.2. Ενεργειακό ισοζύγιο ηλιακών κερδών αδιαφανών δομικών στοιχείων .............. 169 Παράρτημα Δ. Εποχική απόδοση διαφανών δομικών στοιχείων ....................... 170 Δ.1. Ενεργειακό ισοζύγιο διαφανούς δομικού στοιχείου περιόδου θέρμανσης ....... 170 Δ.2. Ενεργειακό ισοζύγιο διαφανούς δομικού στοιχείου περιόδου ψύξης .............. 172 Δ.3. Ενεργειακό ισοζύγιο διαφανούς δομικού στοιχείου περιόδου θέρμανσης-ψύξης173 Παράρτημα Ε. Δείκτες κλιματικών παραμέτρων ................................................. 174 Παράρτημα ΣΤ. Προσανατολισμός και γωνία αζιμουθίου .................................177 Παράρτημα Ζ. Επιρροή φυτεμένων δωμάτων και όψεων στο μικροκλίμα ............178 Πίνακας ορολογίας ........................................................................................... 183 Βιβλιογραφία .................................................................................................... 187 --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 8 [Page 8 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/8.png) - Εισαγωγή Κύρια σύγχρονα ζητήματα, όπως η κλιματική αλλαγή, η κατασπατάληση φυσικών πόρων και η υποβάθμιση του φυσικού και του ανθρωπογενούς περιβάλλοντος, σχετίζονται άμεσα με την κατασκευή και τη λειτουργία των κτιρίων σε όλη τη διάρκεια του κύκλου ζωής τους. Ο σχεδιασμός των κτιρίων αποτελεί κλειδίμιο παράγοντα στην αντιμετώπιση αυτών των ζητημάτων. Η προσέγγιση του κλιματικού σχεδιασμού στοιχείου στην ανακατεύθυνση των αρχών σχεδιασμού του δομημένου περιβάλλοντος προς εφαρμόσιες λύσεις, που περιλαμβάνουν την αξιοποίηση τοπικών ιδιαιτεροτήτων και κλιματικών συνθηκών, την ορθή διαχείριση φυσικών πόρων, τη συνεισφορά ανανεώσιμων πηγών ενέργειας και την υιοθέτηση τεχνικών και υλικών που δεν επιβαρύνουν το περιβάλλον ή την υγεία των ανθρώπων. Η παρούσα Τεχνική Οδηγία αποσκοπεί στην ανασκόπηση των διαθέσιμων στοιχείων, των δυνατοτήτων και των περιορισμών της εφαρμογής των αρχών του βιοκλιματικού σχεδιασμού στα κτίρια, στις κλιματικές ζώνες της Ελλάδας, με άξονα την αξιοποίηση σχεδιαστικών επιλογών για τη βελτίωση της ενεργειακής συμπεριφοράς των κτιρίων, λαμβάνοντας υπόψη και την ανάγκη τεκμηρίωσης των σχεδιαστικών επιλογών των μελετητών ενεργειακής απόδοσης κτιρίων. Σκοπός της Οδηγίας είναι, πολλαπλός: να καθορίσει μια κοινή ορολογία και «γλώσσα» για όλους τους μηχανικούς που συνεργάζονται για την σύνταξη μιας Μελέτης Ενεργειακής Απόδοσης, να εξηγήσει ουσιώδεις και βασικές αρχές που χρησιμοποιούνται από άλλες Τεχνικές Οδηγίες και το εθνικό λογισμικό βάσης υπολογισμού ΤΕΕ-Κ.Εν.Α.Κ., να προσφέρει στον μελετητή αξιοποιήσιμα εργαλεία για το σχεδιασμό καθώς και για τις αποφάσεις κατά τη σύνθεση για την πρακτική ενσωμάτωση βιοκλιματικών στοιχείων σε κτίρια τόσο του αστικού χώρου όσο και της εκτός σχεδίου δόμησης, να λειτουργήσει επικουρικά στις υφιστάμενες Τεχνικές Οδηγίες για την ενεργειακή απόδοση των κτιρίων και να καλύψει τη τεκμηρίωση ζητημάτων που αφορούν: σε επιλογές σχεδιασμού, χωροθέτησης και διαστασιολόγησης δομικών στοιχείων και συστημάτων όπως ανοίγματα και συστήματα ηλιακών ηλιοπροστασίας, γεωμετρικές αναλογίες και λύσεις, μέγεθος, θέση και προσανατολισμός ανοιγμάτων, που ήδη λαμβάνονται υπόψη στους υπολογισμούς του λογισμικού ΤΕΕ ΚΕΝΑΚ, όμως δεν αξιολογούνται πλήρως, λόγω της σχεδιαστικής ταύτισης με το κτίριο αναφοράς. σε επιλογές σχεδιασμού, χωροθέτησης και διαστασιολόγησης δομικών στοιχείων και συστημάτων που ως τώρα δεν λαμβάνονται υπόψη στους υπολογισμούς του λογισμικού ΤΕΕ ΚΕΝΑΚ (αλλά πλέον λαμβάνονται), όπως παθητικά ηλιακά συστήματα, φυτεμένα δώματα και φυτεύσεις σε κατακόρυφες επιφάνειες. τον τρόπο διαχείρισης και τον υπολογισμό ποσοτικών δεδομένων για επιλογές σχεδιασμού και συστημάτων που δεν λαμβάνονται στους υπολογισμούς του λογισμικού ΤΕΕ ΚΕΝΑΚ, όπως η επίδραση του διαπερατού αερισμού, του υγρομετρικού δροσισμού κ.ά. Η οδηγία αντιμετωπίζει το βιοκλιματικό σχεδιασμό του κτιρίου, που αφορά κυρίως την ενεργειακή του συμπεριφορά, ως ένα υποσύνολο του αειφορικού σχεδιασμού, όπως αναλύεται και στο τελευταίο κεφάλαιο. --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 9 [Page 9 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/9.png) - Εισαγωγή Η τεχνική οδηγία διαρθρώνεται σε επτά ενότητες, οι οποίες περιλαμβάνουν συνοπτικά τις κυριότερες παραμέτρους του βιοκλιματικού σχεδιασμού για τα κτίρια, καθώς και συγκριτικά αποτελέσματα ποιοτικών δεδομένων που προκύπτουν από τις διάφορες επιλογές σχεδιασμού. Στην πρώτη ενότητα αναπτύσσονται οι βασικές αρχές και οι στόχοι του βιοκλιματικού σχεδιασμού καθώς και οι κύριες περιβαλλοντικές παράμετροι και σχεδιαστικές επιλογές που επηρεάζουν την περιβαλλοντική και ενεργειακή συμπεριφορά των κτιρίων. Στη δεύτερη ενότητα διερευνώνται μέθοδοι αξιολόγησης της απόδοσης του κελύφους ως προς τον σχεδιασμό του και τα χαρακτηριστικά των δομικών στοιχείων του. Δίνονται απλοποιητικές σχέσεις συσχέτισης απωλειών και ηλιακών κερδών, με ενδεικτικά παραδείγματα και νομογράμματα, ώστε ο/η μελετητής/ήτρια να μπορεί, με τη χρήση τους κατά τον σχεδιασμό του κτιρίου, να λαμβάνει εύκολα αποφάσεις σχετικά με τη βιοκλιματική στρατηγική που θα ακολουθήσει. Στην τρίτη ενότητα αναφέρονται οι μέθοδοι παθητικής θέρμανσης των κτιρίων και οι σχεδιαστικές επιλογές που ενισχύουν τα ηλιακά κέρδη και περιορίζουν τις θερμικές απώλειες. Επίσης, παρουσιάζονται ενδεικτικά συγκριτικά αποτελέσματα της χωροθέτησης ανοιγμάτων με διαφορετικά μεγέθη και προσανατολισμό και της εφαρμογής διαφορετικών παθητικών ηλιακών συστημάτων σε τυπικό κτίριο ως προς τις ενεργειακές απαιτήσεις για θέρμανση και ψύξη. Στην τέταρτη ενότητα αναφέρονται οι μέθοδοι φυσικού δροσισμού των κτιρίων και οι σχεδιαστικές επιλογές που περιορίζουν τα θερμικά κέρδη, αξιοποιούν τη θερμική μάζα των δομικών στοιχείων για τη συγκράτηση θερμότητας και ενισχύουν την αποβολή θερμότητας. Επίσης παρουσιάζονται ενδεικτικά συγκριτικά αποτελέσματα της εφαρμογής διαφορετικών συστημάτων ηλιοπροστασίας και διαφορετικών μεθόδων φυσικού αερισμού σε τυπικό κτίριο ως προς τις ενεργειακές απαιτήσεις για θέρμανση και ψύξη. Στην πέμπτη ενότητα αναφέρονται μέθοδοι ενίσχυσης του φυσικού φωτισμού στο εσωτερικό των κτιρίων και σχεδιαστικές επιλογές μεγέθους και χωροθέτησης ανοιγμάτων, διαχείρισης ιδιοτήτων επιφανειών και προσθήκης συμπληρωματικών συστημάτων. Στην έκτη ενότητα αναφέρονται μέθοδοι βελτίωσης του μικροκλίματος στο περιβάλλον των κτιρίων και σχεδιαστικές επιλογές για τη διαχείριση των συνθηκών στον υπαίθριο χώρο που συνεισφέρουν στη μείωση των απαιτούμενων ψύξης ή και θέρμανσης των κτιρίων. Επίσης, παρουσιάζονται ενδεικτικά συγκριτικά αποτελέσματα προσδιορισμού της εφαρμογής φυτεμένων δωμάτων και κατακόρυφων φυτεύσεων σε όψεις διαφορετικού προσανατολισμού σε τυπικό κτίριο ως προς τη μεταβολή της θερμοκρασίας περιβάλλοντος εξωτερικά του κελύφους του κτιρίου. Στη τελευταία ενότητα γίνεται μια σύντομη αναφορά σε οικολογικές επιλογές παραμέτρων του σχεδιασμού που αφορούν στη διαχείριση των υλικών με κριτήριο τις περιβαλλοντικές επιπτώσεις στο σύνολο του κύκλου ζωής τους. Περιλαμβάνονται επίσης επτά παραρτήματα τα οποία περιέχουν πρόσθετες τεχνικές πληροφορίες και λεπτομερείς, αναλυτικές υπολογιστικές σχέσεις και μεθόδους τεκμηρίωσης. --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 10 [Page 10 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/10.png) - 1. Βασικές έννοιες βιοκλιματικού σχεδιασμού κτιρίων 1.1 Αρχές βιοκλιματικού σχεδιασμού Ο βιοκλιματικός σχεδιασμός αποσκοπεί στην εξασφάλιση κατάλληλων συνθηκών διαβίωσης στο εσωτερικό των κτιρίων, με την αξιοποίηση του τοπικού κλίματος στο περιβάλλον τους, με τη χαμηλότερη δυνατή κατανάλωση συμβατικών μορφών ενέργειας. Σύμφωνα με τον ΝΟΚ (2012): “Βιοκλιματικός σχεδιασμός κτιρίου είναι ο κατάλληλος σχεδιασμός του κτιρίου που αποσκοπεί στη βέλτιστη εκμετάλλευση των φυσικών και κλιματολογικών συνθηκών με σκοπό να επιτυγχάνονται οι βέλτιστες εσωτερικές συνθήκες θερμικής άνεσης και ποιότητας αέρα κατά τη διάρκεια όλου του έτους με την ελάχιστη δυνατή κατανάλωση ενέργειας” ενώ “Βιοκλιματικό κτίριο ονομάζεται ένα κτίριο που ανταποκρίνεται στις κλιματικές συνθήκες του περιβάλλοντός του, καθώς έχει σχεδιαστεί με τρόπο ώστε να επιτυγχάνονται οι βέλτιστες εσωτερικές συνθήκες θερμικής άνεσης και ποιότητας αέρα κατά τη διάρκεια όλου του έτους, με την ελάχιστη δυνατή κατανάλωση ενέργειας και κατατάσσεται στις ανώτερες ενεργειακές κατηγορίες όπως αυτές κάθε φορά ορίζονται”. Για την εξασφάλιση συνθηκών θερμικής άνεσης, ο βιοκλιματικός σχεδιασμός βασίζεται στην διαχείριση του ενεργειακού ισοζυγίου του κτιρίου (Εικόνα 1-1) ανάλογα με τις κλιματικές συνθήκες σε διαφορετικές περιόδους του έτους. Στις κλιματικές ζώνες της Ελλάδας απαιτούνται μέτρα για την θέρμανση των κτιρίων τη χειμερινή περίοδο και για τον δροσισμό τους τη θερινή περίοδο. --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 11 [Page 11 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/11.png) - Βασικές έννοιες βιοκλιματικού σχεδιασμού κτιρίων 1.1.1. Παθητική θέρμανση Για την εξασφάλιση χαμηλών απαιτήσεων θέρμανσης των κτιρίων κατά την ψυχρή περίοδο του έτους ο βιοκλιματικός σχεδιασμός βασίζεται: • στην αξιοποίηση των ηλιακών κερδών, της ενέργειας δηλαδή που μπορεί να αξιοποιηθεί από την ηλιακή ακτινοβολία, • στην ελαχιστοποίηση των θερμικών απωλειών από το κέλυφος, μέσω της θερμομόνωσης και της αεροστεγανότητας των δομικών στοιχείων, • στην προστασία του κτιρίου από ψυχρούς, χειμερινούς ανέμους. 1.1.2. Φυσικός δροσισμός Για την εξασφάλιση χαμηλών απαιτήσεων ψύξης των κτιρίων κατά τη θερμή περίοδο του έτους ο βιοκλιματικός σχεδιασμός βασίζεται: • στην ελαχιστοποίηση των ηλιακών κερδών, μέσω της προστασίας από την ηλιακή ακτινοβολία, • στην ελαχιστοποίηση των θερμικών κερδών από το κέλυφος, μέσω της θερμομόνωσης και της αεροστεγανότητας των δομικών στοιχείων, • στην μείωση των εξωτερικών θερμοκρασιών, μέσω της βελτίωσης του μικροκλίματος του περιβάλλοντα χώρου, • στην ενίσχυση της αποβολής θερμότητας, μέσω φυσικού αερισμού. Για το δροσισμό μέσω φυσικού αερισμού ο βιοκλιματικός σχεδιασμός αξιοποιεί τους δροσερούς ανέμους τη θερμή περίοδο και τη θερμική μάζα των δομικών στοιχείων, σε συνδυασμό με την εφαρμογή νυχτερινού αερισμού όταν είναι εφικτό, • στην ενίσχυση της αποβολής θερμότητας μέσω ακτινοβολίας κατά τη διάρκεια της νύχτας με χρήση υλικών υψηλής ικανότητας εκπομπής σε θέσεις με θέαση προς τον ουρανό, • στην ενίσχυση της αποβολής θερμότητας μέσω εξάτμισης είτε μέσω επιφανειακής φύτευσης είτε μέσω υδάτινων στοιχείων. 1.1.3. Φυσικός φωτισμός Ο φυσικός φωτισμός των εσωτερικών χώρων των κτιρίων αναβαθμίζει την ποιότητα των συνθηκών διαβίωσης, μειώνει τις απαιτήσεις σε ενέργεια για τεχνητό φωτισμό και τις απαιτήσεις σε ενέργεια για ψύξη, μέσω της μείωσης των εσωτερικών θερμικών κερδών από τεχνητό φωτισμό. Για την εξασφάλιση οπτικής άνεσης στους εσωτερικούς χώρους με φυσικό φωτισμό, ο σχεδιασμός βασίζεται: • στον σωστό προσανατολισμό του κτιρίου, • στην ακριβή διαστασιολόγηση των ανοιγμάτων, • στη ορθή επιλογή υαλοπινάκων, • στις χρωματικές επιλογές του χώρου, • στη πρόβλεψη κινητής εσωτερικής ηλιοπροστασίας για την αποφυγή θάμβωσης, • στην κατανομή των επιπέδων εργασίας ή άλλων επιφανειών, ανάλογα με τη χρήση του χώρου. --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 12 [Page 12 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/12.png) - 1.1.4. Μικροκλίμα κτιρίου Η βελτίωση του μικροκλίματος στο περιβάλλον του κτιρίου βασίζεται στη διαμόρφωση του περιβάλλοντα χώρου και αποσκοπεί στη ρύθμιση της εξωτερικής θερμοκρασίας και υγρασίας, στη διαχείριση της πρόσπτωσης της ηλιακής ακτινοβολίας και της ροής του ανέμου, ώστε να μειώνεται την ενεργειακή ζήτηση του κτιρίου, τόσο τη χειμερινή όσο και τη θερινή περίοδο. Πιο αναλυτικά: • τη θερινή περίοδο, η διαμόρφωση εστιάζει, στην ηλιοπροστασία εξωτερικών επιφανειών και την ενίσχυση ή διευθέτηση της ροής του ανέμου, με στόχο τη μείωση της θερμοκρασίας του περιβάλλοντος χώρου, • κατά τη χειμερινή περίοδο, η βελτίωση στοχεύει κυρίως στην ανεμοπροστασία των υπαίθριων χώρων και του κελύφους των κτιρίων, προκειμένου να επιτευχθεί μείωση των απαιτήσεων σε ενέργεια για θέρμανση. 1.2. Στόχοι βιοκλιματικού σχεδιασμού 1.2.1. Ελαχιστοποίηση κατανάλωσης ενέργειας και εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου Η κατανάλωση ενέργειας στα κτίρια κατά τη λειτουργία τους πραγματοποιείται για την επίτευξη συνθηκών θερμικής άνεσης με συμβατικά συστήματα θέρμανσης και ψύξης των εσωτερικών χώρων τη χειμερινή και θερινή περίοδο, αντίστοιχα, την κάλυψη των απαιτήσεων οπτικής άνεσης με τεχνητό φωτισμό και στις περισσότερες χρήσεις κτιρίων την εξασφάλιση της ποιότητας αέρα με μηχανικό αερισμό. Η προσέγγιση του βιοκλιματικού σχεδιασμού εστιάζει κατ’ αρχάς στη μείωση των απαιτήσεων των κτιρίων για κατανάλωση ενέργειας μέσω της διαχείρισης παραμέτρων σχεδιασμού, και εν συνεχεία στην αξιοποίηση ανανεώσιμων πηγών ενέργειας για την κάλυψη των απαιτήσεων ενεργειακών φορτίων. Η προσέγγιση αυτή στοχεύει να περιορίσει την κατανάλωση συμβατικών μορφών ενέργειας σε μικρές χρονικές περιόδους και ακραίες καιρικές συνθήκες, ώστε να ελαχιστοποιηθεί η παραγωγή των αερίων του θερμοκηπίου, που προέρχονται από τη χρήση ορυκτών καυσίμων και σχετίζονται με την επιδείνωση της κλιματικής αλλαγής. Εικόνα 1-2. Χρονική εξέλιξη ισοδύναμων εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου ανά τύπο καταναλισκόμενης ενέργειας [πηγή εθνικών στοιχείων για ηλεκτρισμό: NIR και για φυσικό αέριο και πετρέλαιο θέρμανσης: IPCC] --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 13 [Page 13 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/13.png) - Βασικές έννοιες βιοκλιματικού σχεδιασμού κτιρίων Τέλος, σημαντικό ρόλο παίζει και η επιλογή της πηγής ενέργειας για την επιτυχημένη θέρμανση / ψύξη του κτιρίου με Η/Μ συστήματα, λαμβάνοντας υπόψη τις εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου από τη συγκεκριμένη πηγή. Για παράδειγμα, το φυσικό αέριο παράγει χαμηλότερες ποσότητες αερίων του θερμοκηπίου σε σχέση με το πετρέλαιο ή τον ηλεκτρισμό. Στην Εικόνα 1-2 παρατηρείται όμως, ότι παρά τη κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας εκπέμπει περισσότερα αέρια του θερμοκηπίου, η τάση της αυτή είναι πτωτική, καθώς διεισδύει όλο και μεγαλύτερο ποσοστό ΑΠΕ στην ηλεκτροπαραγωγή. Σύμφωνα με το [ISO 52000-1, 2017] η χρήση ενός μόνο δείκτη για τον προσδιορισμό του κτιρίου σχεδόν μηδενικής κατανάλωσης ενέργειας (nearly Zero Energy Building, NZEB), όπως ο δείκτης των απαιτήσεων πρωτογενούς ενέργειας, μπορεί να είναι παραπλανητική, επομένως προτείνεται η χρήση συνδυασμού διαφορετικών απαιτούμενων για την αξιολόγηση των κτιρίων NZEB ώστε να προσδιορίζεται στον προσδιορισμό που δίνεται από την EPBD (2010/31 / EU) στο άρθρο 2: «Κτίριο σχεδόν μηδενικής κατανάλωσης ενέργειας σημαίνει ένα κτίριο το οποίο έχει πολύ υψηλή ενεργειακή αποδοτικότητα. Η σχεδόν μηδενική ή πολύ μικρή ποσότητα ενέργειας που χρειάζεται θα πρέπει να καλύπτεται σε μεγάλο βαθμό από ανανεώσιμες πηγές που περιλαμβάνονται και επί τόπου ή γενικώς ανανεώσιμες πηγές ενέργειας.» Επομένως NZEB σημαίνει ένα κτίριο πολύ υψηλής ενεργειακής απόδοσης, με πολύ χαμηλές ενεργειακές απαιτήσεις θέρμανσης, ψύξης αερισμού, Ζ.Ν.Χ. και φωτισμού, σε σχέση με ένα τυπικό κτίριο ίδιας χρήσης, το οποίο λαμβάνει υπόψη: - εσωτερικές περιβαλλοντικές συνθήκες (το εσωκλίμα του κτιρίου), - θερμικά χαρακτηριστικά του κτιρίου και των δομικών στοιχείων με σημαντική επίδραση στην ενεργειακή συμπεριφορά του κελύφους, - ηλεκτρομηχανολογικές εγκαταστάσεις που βελτιστοποιούν τη αξιοποίηση της χρησιμοποιούμενης ενέργειας, - ενεργητικά συστήματα και συστήματα αξιοποίησης ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, - κοινόχρηστα συστήματα θέρμανσης και ψύξης. Το κτίριο NZEB χαρακτηρίζεται από έναν δείκτη κατανάλωσης πρωτογενούς ενέργειας ΕΡ εκφρασμένο σε kWh/(m² y) και με βάση μια μεθοδολογία αξιολογείται σταδιακά από τις απαιτήσεις μέχρι την συνολική ενεργειακή απόδοση εκφρασμένη σε κατανάλωση πρωτογενούς ενέργειας με ή χωρίς περιορισμένες ορισμένες προδιαγραφές σε τέσσερα στάδια αξιολόγησης. Το πρώτο στάδιο περιλαμβάνει την αξιολόγηση της αποδοτικότητας του ίδιου του κτιρίου (κελύφους) όπως αντικατοπτρίζεται στις ενεργειακές ανάγκες/απαιτήσεις σε σχέση με τη χρήση και τις τοπικές κλιματικές συνθήκες και συνυπολογίζει: - την ποιότητα του κελύφους (π.χ. θερμομόνωση, ανοίγματα), - τον βιοκλιματικό σχεδιασμό (π.χ. ηλιακή κέρδη φυσικό φωτισμό), - τη θερμική αδράνεια των θερμικών ζωνών, - την εξασφάλιση της ποιότητας του εσωκλίματος και των εσωτερικών συνθηκών για την αποφυγή προβλημάτων των ανεπαρκούς αερισμού, ποιότητας αέρα ή συμπύκνωσης υδρατμών. Το δεύτερο στάδιο αφορά την αξιολόγηση της αποδοτικότητας των Η/Μ συστημάτων του κτιρίου, αντικατοπτρίζεται στην ενεργειακή κατανάλωση και συνυπολογίζει την κατανάλωση από διάφορες πηγές συστήματα εκφρασμένη ως συνολική κατανάλωση πρωτογενούς ενέργειας. --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 14 [Page 14 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/14.png) - Βασικές έννοιες βιοκλιματικού σχεδιασμού κτιρίων Το τρίτο στάδιο αφορά τη συνεκφορά των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας που χαρακτηρίζονται ως κατανάλωση πρωτογενούς ενέργειας και συνυπολογίζει τον συμψηφισμό/την ανταποδοτικότητα μεταξύ διαφορετικών πηγών ενέργειας, την επίδραση της εξαγόμενης ενέργειας και λαμβάνει υπόψη μόνο την ενέργεια που καταναλώνεται στο κτίριο. Το τέταρτο και τελικό στάδιο αφορά στην τελική αξιολόγηση του κτιρίου, των Η/Μ εγκαταστάσεων και τη χρήση Α.Π.Ε. και γίνεται με βάση τον δείκτη ΕΡ [kWh/(m² yτ)] της κατανάλωσης πρωτογενούς ενέργειας που προέρχεται από μη ανανεώσιμες πηγές 1.2.2. Συνθήκες άνεσης Η εξασφάλιση άνεσης και υγιεινών συνθηκών διαβίωσης στο εσωτερικό των κτιρίων αποτελεί κύριο στόχο του βιοκλιματικού σχεδιασμού. Οι συνθήκες άνεσης αφορούν στη θερμική, οπτική και ακουστική άνεση και στην ποιότητα του αέρα στους χώρους των κτιρίων. Θερμική άνεση Η θερμική άνεση προσεγγίζεται ως μια κατάσταση που χαρακτηρίζεται την αίσθηση ικανοποίησης από τις θερμικές συνθήκες ή την αντίληψη θερμικά αδιάφορων συνθηκών, εξαρτάται από την ανταλλαγή ενέργειας του ανθρώπινου σώματος με το περιβάλλον του, αλλά κι από παράγοντες φυσιολογικής και ψυχολογικής προσαρμογής (Hoppe, 2002). Η αντίληψη της θερμικής άνεσης καθορίζεται αφενός από κλιματικούς παράγοντες, και συγκεκριμένα από τη θερμοκρασία αέρα, τη σχετική υγρασία, την ακτινοβολία, τις επιφανειακές θερμοκρασίες και τη ροή αέρα, αφετέρου από προσωπικούς παράγοντες, που διαφέρουν για κάθε άνθρωπο και συγκεκριμένα από το ρυθμό μεταβολισμού και την ένδυση (Auliciems & Szokolay, 1997). Εικόνα 1-3. Ψυχομετρικό διάγραμμα – με μπλε χρώμα υποδεικνύεται η ζώνη συνθηκών άνεσης τον χειμώνα και με κόκκινο η ζώνη συνθηκών άνεσης για το καλοκαίρι --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 15 [Page 15 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/15.png) - Οπτική άνεση Η οπτική άνεση στον εσωτερικό των κτιρίων εξαρτάται από την επάρκεια φωτισμού, ανάλογα με την χρήση και τις λειτουργικές απαιτήσεις του εσωτερικού χώρου και την ομοιόμορφη κατανομή των επιπέδων φωτισμού για την ομαλή προσαρμογή της οπτικής αντίληψης των χρηστών και την αποφυγή θάμβωσης. Ακουστική άνεση Η ακουστική άνεση αφορά κυρίως στην ένταση και την ποιότητα των ήχων που γίνονται αντιληπτοί στους χώρους των κτιρίων και σχετίζεται με τα επίπεδα θορύβου στο εξωτερικό περιβάλλον, τα υλικά του κελύφους, τη διαμόρφωση των εσωτερικών χώρων και του περιβάλλοντος χώρου. Με αυτή τη λογική, ενδιαφέροντα χώρου μπορεί να λειτουργήσουν όχι μόνο ως στοιχεία κλιματικής προστασίας, αλλά και ακουστικής. Ένα στοιχείο νερού στον περιβάλλοντα χώρο μπορεί να λειτουργήσει όχι μόνο ως στοιχείο βελτίωσης του μικροκλίματος, αλλά και ως ηχητικό φράγμα σε ενοχλητικούς θορύβους. Ποιότητα αέρα εσωτερικού χώρου Η ποιότητα του αέρα στους εσωτερικούς χώρους των κτιρίων εξαρτάται από τα επίπεδα υγρασίας και τη συγκέντρωση αερομεταφερόμενων ρύπων όπως CO, CO2, NOx, πτητικές οργανικές ενώσεις (VOCs) και αιωρούμενα σωματίδια. Οι εσωτερικοί χώροι προφέρονται κυρίως από τις ανθρώπινες δραστηριότητες, τα υλικά των δομικών στοιχείων, ιδιαίτερα των επιφανειών, τα υλικά των επίπλων και τα γευστικά χαρακτηριστικά της ποιότητας. Μπορούν να απομακρυνθούν με κατάλληλο αερισμό ή με μηχανικούς εξαερισμούς, ενώ τοξικές πηγές (π.χ. δομικά υλικά με ισοκυανικές ενώσεις, χρώματα με τοξικές ενώσεις, έπιπλα με φορμαλδεΰδη κ.ο.κ.), είναι απαραίτητο να αποφεύγονται. 1.3. Περιβαλλοντικές παράμετροι 1.3.1. Κλίμα Οι παράμετροι του κλίματος που επηρεάζουν το ενεργειακό ισοζύγιο του κτιρίου είναι: • Θερμοκρασία του αέρα: Η θερμοκρασία αέρα ακολουθεί μια χαρακτηριστική ημερήσια διακύμανση, σε άμεση σχέση με την ηλιακή ακτινοβολία, με ελάχιστες τιμές το πρωί την ανατολή του ήλιου και μέγιστες τιμές το απόγευμα λίγο αργότερα από τη μεσουράνηση. Στις κλιματικές ζώνες της Ελλάδας, την άνοιξη και το φθινόπωρο συχνά η εξωτερική θερμοκρασία κυμαίνεται εντός του εύρους των ορίων της θερμικής άνεσης για σημαντικό χρονικό διάστημα. Είναι χαρακτηριστικό πως ένας μήνας την άνοιξη και ένας μήνας το φθινόπωρο δεν περιλαμβάνονται ούτε στην περίοδο θέρμανσης ούτε στην περίοδο ψύξης για τον υπολογισμό των θερμικών φορτίων των κτιρίων (16 Απριλίου με 14 Μαΐου και 16 Σεπτεμβρίου με 30 Οκτωβρίου για τις κλιματικές ζώνες Α και Β, ενώ για τις κλιματικές ζώνες Γ και Δ, 1 με 31 Μαΐου και 1 Σεπτεμβρίου με 14 Οκτωβρίου, σύμφωνα με την TOTEE 20701-1, ενότητα 3.3). Με το βιοκλιματικό σχεδιασμό, η περίοδος δεν απαιτείται θέρμανση ή ψύξη του κτιρίου μπορεί να επιμηκυνθεί περισσότερο. • Σχετική υγρασία: Η σχετική υγρασία ακολουθεί παρόμοια ημερήσια διακύμανση με εκείνη της θερμοκρασίας, όμως με μέγιστες τιμές το πρωί και ελάχιστες τιμές το απόγευμα. Η σχετική υγρασία έχει μεγάλη επίδραση στην αίσθηση θερμικής άνεσης, ειδικά τους θερμούς μήνες. Σε περιοχές με υψηλά επίπεδα σχετικής υγρασίας, η θερμοκρασία θερμικής άνεσης είναι χαμηλότερη σε σχέση με περιοχές με χαμηλά επίπεδα. Σε περιοχές με υψηλή σχετική υγρασία είναι αδύνατος ο δροσισμός μέσω εξατμίσης, ενώ σε περιοχές με χαμηλή σχετική υγρασία, η εξατμιστική ψύξη μπορεί να μειώσει σημαντικά την κατανάλωση ενέργειας του κτιρίου. --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 16 [Page 16 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/16.png) - Βασικές έννοιες βιοκλιματικού σχεδιασμού κτιρίων • Η ηλιακή ακτινοβολία: Η ηλιακή ακτινοβολία διακρίνεται σε άμεση, διάχυτη και ανακλώμενη. Η ένταση της ηλιακής ακτινοβολίας και οι ώρες ηλιοφάνειας σε μια περιοχή εξαρτώνται από την ηλιακή γεωμετρία και τη φαινόμενη τροχιά του ήλιου, ενώ καιρικά φαινόμενα όπως νεφοκάλυψη και υετός προκαλούν αποκλίσεις των τιμών από τον σταθερό ημερήσιο και ετήσιο κύκλο. Σε αστικές περιοχές η ένταση της ηλιακής ακτινοβολίας επηρεάζεται και από την ατμοσφαιρική ρύπανση. Από την ένταση της ηλιακής ακτινοβολίας που λαμβάνει το κτίριο εξαρτάται τόσο η μείωση του θερμικού φορτίου το χειμώνα, όσο και η αύξηση του ψυκτικού το καλοκαίρι. • Διεύθυνση και ταχύτητα ανέμου: Οι επικρατούντες άνεμοι σε μια περιοχή χαρακτηρίζονται από τη διεύθυνση και την ταχύτητά τους και διακρίνονται ανάλογα με τη συχνότητα εμφάνισής τους ανά εποχή ή ανά μήνα του έτους. Οι άνεμοι που επικρατούν τη χειμερινή περίοδο χαρακτηρίζονται ψυχροί και μπορεί να επηρεάσουν αρνητικά την ενεργειακή συμπεριφορά των κτιρίων, ενώ οι άνεμοι που επικρατούν τη θερινή περίοδο μπορούν να αξιοποιηθούν για τον δροσισμό των κτιρίων και των υπαίθριων χώρων. Για το σχεδιασμό των κτιρίων λαμβάνονται υπόψη ετήσια κλιματικά δεδομένα που προέρχονται από επεξεργασία πολύετων μετρήσεων μετεωρολογικών σταθμών. Επίσης το μικροκλίμα κάθε περιοχής προκύπτει από αποκλίσεις από τα κλιματικά δεδομένα του πλησιέστερου μετεωρολογικού σταθμού, είναι χρήσιμο να λαμβάνονται υπόψη και τοπικές μεταβλητές ή προτιμήσεις, όπου είναι διαθέσιμες. Παρακάτω, αναλύονται οι βασικές αυτές κλιματικές παράμετροι, εστιάζοντας στο ελληνικό κλίμα. 1.3.2. Θερμοκρασία και υγρασία Το κλίμα της Ελλάδας χαρακτηρίζεται ως τυπικά μεσογειακό. Η πλούσια ύπαρξη τοπογραφίας της δημιουργεί μεγάλη ποικιλία κλιματικών τύπων, στα πλαίσια του μεσογειακού κλίματος. Διακρίνονται τέσσερις κύριοι κλιματικοί τύποι (Ζερεφός & συνεργάτες, 2011): α) ο Θαλάσσιος Μεσογειακός Τύπος, με τα χαρακτηριστικά εξωτερικού κλίματος, στα δυτικά παράλια της Ελλάδας και στα Ιόνια Νησιά, β) ο Χερσαίος Μεσογειακός Τύπος, που περιλαμβάνει τη ΝΑ Ελλάδα, μέρος της Στερεάς, τμήματα της Ανατολικής Πελοποννήσου, τα νησιά και τα παράλια του Κεντρικού Αιγαίου και της Κρήτης, με θερμότερα καλοκαίρια και ψυχρότερους χειμώνες από τα αντίστοιχα γεωγραφικά πλάτη του Ιονίου και τα Δωδεκάνησα, γ) ο Ηπειρωτικός Τύπος, στο μεγαλύτερο τμήμα της Θράκης, της Μακεδονίας και της Ηπείρου και σε μέρος της Θεσσαλίας, ο οποίος παρουσιάζει χαρακτηριστικά ηπειρωτικού κλίματος των βορειοτέρων βαλκανικών περιοχών. Τα νησιά του Β. Αιγαίου παρουσιάζουν μεταβατικό τύπο ηπειρωτικού κλίματος προς χειραία. δ) ο Ορεινός Τύπος, που περιλαμβάνει τους ορεινούς όγκους που διασχίζουν την Ελλάδα. Στους ορεινούς αυτούς όγκους υπάρχουν διαδοχικές περιοχές με κλίμα δάσους, καθώς και μικρές περιοχές μεγάλης υψομετρίας με αλπικό κλίμα κατά τη διάρκεια του χειμώνα. Πέραν της παραπάνω διάκρισης, η Ελλάδα με βάση το βαθμοημέρες θέρμανσης έχει χωρισθεί σε τέσσερις κλιματικές ζώνες με την Α κλιματική ζώνη να είναι πιο θερμή κλιματικά (ζώνη των Ιονίων, Κυκλάδων, το μεγαλύτερο τμήμα της Πελοποννήσου κ.α.) και την Δ κλιματική ζώνη η πιο ψυχρή (Δυτική Μακεδονία και τμήμα της Ανατολικής Μακεδονίας). Ο χωρισμός σε κλιματικές ζώνες δίνεται στον Κ.Εν.Α.Κ. καθώς και την Τ.Ο.Τ.Ε.Ε. 20701-3:2010. --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 17 [Page 17 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/17.png) - Βασικές έννοιες βιοκλιματικού σχεδιασμού κτιρίων Εικόνα 1-4: Διακύμανση μηνιαίας θερμοκρασίας και σχετικής υγρασίας σε αντιπροσωπευτικές πόλεις των τεσσάρων κλιματικών ζωνών. Με βάση τα ημερήσια προφίλ ωριαίας θερμοκρασίας φαίνεται ότι τόσο κατά τη θερινή όσο και κατά τη χειμερινή περίοδο, οι διακυμάνσεις της ημερήσιας θερμοκρασίας είναι μεγαλύτερες για περιοχές της Δ κλιματικής ζώνης και μειώνονται όσο μεταβαίνουμε σε θερμότερες ζώνες. Εικόνα 1-5: Μέση ωριαία διακύμανση θερμοκρασίας σε αντιπροσωπευτικές πόλεις των τεσσάρων κλιματικών ζωνών. --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 18 [Page 18 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/18.png) - Βασικές έννοιες βιοκλιματικού σχεδιασμού κτιρίων 1.3.3. Ηλιακή γεωμετρία και ακτινοβολία 1.3.3.1. Ηλιακή γεωμετρία Η φαινόμενη πορεία του ήλιου σε μια τοποθεσία και γύρω από ένα κτίριο είναι ένα από τα πλέον σταθερά και προβλέψιμα χαρακτηριστικά του κλίματος. Η φαινόμενη τροχιά του ήλιου εξαρτάται από το γεωγραφικό πλάτος της κάθε περιοχής και η θέση του ήλιου μπορεί να προβλεφθεί με ακρίβεια στη διάρκεια της ημέρας και στη διάρκεια του έτους, με τις γωνίες αζιμουθίου και ύψους ήλιου (Εικόνα 1-7): • Γωνία αζιμουθίου (azi): η γωνία της ορθής προβολής του ήλιου πάνω στο οριζόντιο επίπεδο σε σχέση με τον άξονα Βορρά-Νότου (Παράρτημα ΣΤ). • Γωνία ύψους (alt): η γωνία που σχηματίζεται μεταξύ της θέσης του ήλιου στον ουρανό και του οριζόντιου επιπέδου. Η παρακάτω εικόνα (Εικόνα 1-6) είναι ενδεικτική της πορείας του ήλιου στον ελλαδικό χώρο, για τέσσερις χαρακτηριστικές ημέρες του έτους (χειμερινό ηλιοστάσιο, εαρινή και φθινοπωρινή ισημερία και θερινό ηλιοστάσιο). Εικόνα 1-6: Διάγραμμα φαινόμενης τροχιάς του ήλιου στη διάρκεια του έτους, στην περιοχή της Αθήνας, με ένδειξη τεσσάρων χαρακτηριστικών ημερών. --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 19 [Page 19 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/19.png) - Βασικές έννοιες βιοκλιματικού σχεδιασμού κτιρίων [Image: Εικόνα 1-7: Ημισφαίριο διάγραμμα της φαινόμενης τροχιάς του ήλιου, με ένδειξη της γωνίας αζιμουθίου (azi) και της γωνίας ύψους (alt) του ήλιου.] Οι γωνίες ύψους και αζιμουθίου του ήλιου για κάθε ημέρα και ώρα του έτους είναι δυνατόν να εντοπιστούν μέσα από ηλιακά διαγράμματα (στερεογραφικά ή κυλινδρικά), όπου αποτυπώνεται η φαινόμενη τροχιά του ήλιου για καθορισμένα γεωγραφικά πλάτη. Στο παρακάτω κυλινδρικό διάγραμμα (Εικόνα 1-8) σημειώνεται η γραφική μέθοδος υπολογισμού του αζιμουθίου και του ύψους του ήλιου για τις 10:00π.μ. κατά το χειμερινό ηλιοστάσιο για γεωγραφικό πλάτος 40°Β. Οι σχέσεις υπολογισμού των γωνιών του ήλιου αναφέρονται στην ΤΟΤΕΕ 20701-3/2010 στις σχέσεις 4.11 και 4.12 και τα κυλινδρικά ηλιακά διαγράμματα για ελληνικές περιοχές στο παράρτημα Γ της ίδιας οδηγίας. [Image: Εικόνα 1-8: Κυλινδρικό διάγραμμα ηλιακής τροχιάς για ελληνικές περιοχές με γεωγραφικό πλάτος 40°Β, με ένδειξη γραφικού υπολογισμού των γωνιών αζιμουθίου (azi) και ύψους ήλιου (alt) για την 21η Δεκεμβρίου στις 10:00π.μ.] Σελίδα 12 --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 20 [Page 20 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/20.png) - Βασικές έννοιες βιοκλιματικού σχεδιασμού κτιρίων Ο υπολογισμός των γωνιών του ήλιου χρησιμεύει στον υπολογισμό της σκίασης από διάφορα εμπόδια σε κτίρια και υπαίθριους χώρους για οποιαδήποτε ημέρα και ώρα του έτους. Το μήκος σκιάς υπολογίζεται από τον λόγο του ύψους εμποδίου (Η) προς την εξαρτώμενη της γωνίας ύψους ήλιου (alt) και η διεύθυνση της σκιάς υπολογίζεται από τη γωνία αζιμουθίου (azi). Από τα πλανικά διαγράμματα μπορεί να υπολογιστεί η επιπλέον μάζα σκιασμού για οποιοδήποτε σημείο επιφάνειας κτιρίου ή υπαίθριου χώρου. Πιο αναλυτικά, το μήκος της σκιάς (Ls), υπολογίζεται από τη σχέση: Ls = \( \frac{H}{\tan(alt)} \) [εξ. 1.1] όπου: Ls [m]: το μήκος σκιάς, H [m] : το ύψος του εμποδίου, alt [deg]: η γωνία ύψους ήλιου Εικόνα 1-9: Παράδειγμα υπολογισμού μήκους σκιάς (Ls) από τον λόγο του ύψους εμποδίου (H) προς την εφαπτομένη της γωνίας ύψους ήλιου (tan(alt)) --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 21 [Page 21 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/21.png) - Βασικές έννοιες βιοκλιματικού σχεδιασμού κτιρίων Οι χαρακτηριστικές ημερομηνίες του έτους στις οποίες σημειώνονται οι ακραίες θέσεις του ήλιου είναι το θερινό ηλιοστάσιο (21 Ιουνίου - η μεγαλύτερη ημερίσια τροχιά και οι υψηλότερες γωνίες ύψους του ήλιου) και το χειμερινό ηλιοστάσιο (21 Δεκεμβρίου - η μικρότερη ημερίσια τροχιά και οι χαμηλότερες γωνίες ύψους του ήλιου). Ο υπολογισμός σκιασμού για αυτές τις ημερομηνίες είναι χρήσιμος, καθώς αποτυπώνει το ελάχιστο και το μέγιστο μήκος σκιάς ενός εμποδίου. Χαρακτηριστική ώρα της ημέρας είναι η ώρα μεσημεριάνης (μεταξύ 12:00 και 13:00), η ώρα, κατά την οποία ο ήλιος φτάνει στο υψηλότερο σημείο της ημερίσιας τροχιάς (η γωνία ύψους του ήλιου έχει την μεγαλύτερη τιμή για τη συγκεκριμένη ημέρα). [Εικόνα 1-10: Θέσεις ήλιου τις ώρες μεσημεριάνης για τα δύο ηλιοστάσια και για τις ισημερίες για περιοχές με γεωγραφικό πλάτος 38°] 1.3.3.2. Ηλιακή ακτινοβολία Η διαθέσιμη ηλιακή ακτινοβολία διαφοροποιείται ανάλογα με την περίοδο του χρόνου, τον προσανατολισμό της επιφάνειας και την περιοχή. Γενικά, περιοχές με μικρότερο γεωγραφικό πλάτος διαθέτουν αυξημένη διαθεσιμότητα ηλιακής ακτινοβολίας σε σχέση με εκείνες με μεγαλύτερο. Έτσι στο Ηράκλειο η μέση διαθέσιμη ετήσια ηλιακή ακτινοβολία σε οριζόντιο επίπεδο είναι περίπου 1.725 kWh/m² y), στην Αθήνα 1.635 kWh/m² y), στη Καστοριά 1.490 kWh/m² y) ενώ στη Θεσσαλονίκη 1.465 kWh/m² y). Αναλυτικές τιμές δίδονται στην Τ.Ο.Τ.Ε.Ε. 20701-3. Στην Εικόνα 1-11, δίνεται η ηλιακή ακτινοβολία για τέσσερις πόλεις από τις τέσσερις κλιματικές ζώνες της Ελλάδας, σε οριζόντιο επίπεδο και μηνιαίο βήμα. Όπως φαίνεται στα σχετικά γράφημα (Εικόνα 1-12), στους περισσότερους προσανατολισμούς, η διαθέσιμη ηλιακή ακτινοβολία μεγιστοποιείται κατά τους θερινούς μήνες και ελαχιστοποιείται τους χειμερινούς. Αντίθετη περίπου συμπεριφορά παρουσιάζει ο νότιος προσανατολισμός, στον οποίο μεγιστοποιείται τα ηλιακά κέρδη τη χειμερινή περίοδο και ελαχιστοποιούνται τη θερινή. Το γεγονός αυτό εκμεταλλεύεται ο βιοκλιματικός σχεδιασμός, αξιοποιώντας το νότιο προσανατολισμό, που λαμβάνει τα μέγιστα κέρδη τη χειμερινή περίοδο και γίνεται αντιληπτό παρακάτω (βλ. ενότητα 2.1.2.). --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 22 [Page 22 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/22.png) - Βασικές έννοιες βιοκλιματικού σχεδιασμού κτιρίων Εικόνα 1-11: Διαθέσιμη ηλιακή ακτινοβολία σε οριζόντιο επίπεδο για αντιπροσωπευτικές πόλεις στις τέσσερις κλιματικές ζώνες της Ελλάδας Εικόνα 1-12: Ετήσια διακύμανση ηλιακής ακτινοβολίας σε οριζόντιο επίπεδο και σε επιφάνειες διαφορετικού προσανατολισμού στο γεωγραφικό πλάτος της Αθήνας (38°) 1.3.4. Άνεμος Ο άνεμος, εξίσου σημαντικός κλιματικός παράγοντας, επηρεάζει σε μεγάλο βαθμό τις ενεργειακές ανάγκες των κτιρίων, διαμορφώνει τις συνθήκες θερμικής άνεσης, ιδιαίτερα στους εξωτερικούς χώρους και υποδεικνύει την τοποθέτηση των ανοιγμάτων στο κτίριο. Η μεγαλύτερη ταχύτητα αέρα επάγει με γρηγορότερο ρυθμό θερμότητα από ένα σώμα: οι προστατευμένες, απάνεμες περιοχές (π.χ. χαμηλοί φόροι σε αστικούς χώρους) έχουν χαμηλότερες θερμικές απώλειες σε σχέση με περιοχές εκτεθειμένες στον άνεμο. Η ταχύτητα και η διεύθυνση του ανέμου είναι από τις πιο βασικές συνθήκες που επηρεάζουν το σχεδιασμό ενός κτιρίου, κυρίως ως προς την αποφυγή της τοποθέτησης ανοιγμάτων στη φορά των χειμερινών ανέμων και τοποθέτηση ανοιγμάτων στη φορά των θερινών ανέμων. Για την καλύτερη κατανόηση του ανέμου σε μια περιοχή, χρησιμοποιούνται τα ροδόγραμμα, τα οποία μας δίνουν πληροφορία για την επικρατούσα διεύθυνση του ανέμου, με τις αντίστοιχες ταχύτητες, όπου συχνά κατοικείται και η θερμοκρασία του. Οι κύκλοι αντιστοιχούν τη συχνότητα εμφάνισης συγκεκριμένων ανέμων σε κάθε διεύθυνση, ενώ τα χρώματα προσδιορίζουν είτε την ταχύτητα είτε τη μέση θερμοκρασία του αέρα από τη συγκεκριμένη διεύθυνση. --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 23 [Page 23 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/23.png) - Βασικές έννοιες βιοκλιματικού σχεδιασμού κτιρίων Εικόνα 1-13: Ροδόγραμμα αέρα για τέσσερις χαρακτηριστικές πόλεις της Ελλάδας: Ηράκλειο, Αθήνα, Θεσσαλονίκη, Κοζάνη. Συχνότητα (ώρες) εμφάνισης ανέμων διαφορετικών διευθύνσεων με ένδειξη της ταχύτητας ανέμου (αριστερή στήλη) και της θερμοκρασίας ανέμου (δεξιά στήλη) --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 24 [Page 24 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/24.png) - 1.4. Παράμετροι σχεδιασμού Το κέλυφος των κτιρίων αποτελεί το όριο μεταξύ εσωτερικού χώρου και εξωτερικού περιβάλλοντος το οποίο διαφοροποιεί και διαμορφώνει τις συνθήκες στο εσωτερικό των κτιρίων. Οι εξωτερικές συνθήκες επηρεάζονται άμεσα από τον σχεδιασμό του κελύφους, την αλληλεπίδραση των δομικών στοιχείων του κτιρίου με το περιβάλλον τους και τις κλιματικές συνθήκες (Giovoni, 1998) όπως: • την επίδραση της ηλιακής ακτινοβολίας στο κέλυφος και στα εσωτερικά δομικά στοιχεία του κτιρίου, • τον ρυθμό μεταφοράς θερμότητας από και προς το εξωτερικό περιβάλλον με αγωγιμότητα και συναγωγή, • τη δυνατότητα φυσικού φωτισμού και φυσικού αερισμού. Οι επιλογές του σχεδιασμού που διαμορφώνουν αυτές τις αλληλεπιδράσεις αφορούν: • στη διάταξη του κτιρίου, τη μορφολογία και τις γεωμετρικές αναλογίες του, • στη χωροθέτηση το μέγεθος και τον προσανατολισμό των ανοιγμάτων, • στην ηλιοπροστασία των ανοιγμάτων, • στα υλικά των δομικών στοιχείων, • στη διαμόρφωση του περιβάλλοντα χώρου. 1.4.1. Διάταξη κτιρίου, μορφολογία, γεωμετρικές αναλογίες Η διάταξη του κτιρίου επηρεάζεται τις ανταλλαγές ενέργειας μεταξύ εσωτερικών χώρων και εξωτερικού περιβάλλοντος μέσω του κελύφους, ανάλογα με τη εκτεθειμένη επιφάνεια κελύφους σε σχέση με τον όγκο του εσωτερικού χώρου. Πιο συγκεκριμένα, η αναλογία επιφάνειας κελύφους προς τον περιεχόμενο όγκο εσωτερικού χώρου καθορίζει τη δυνατότητα ροής θερμότητας με αγωγιμότητα από ή προς το κτίριο και τις αντίστοιχες τις απαιτήσεις σε ενέργεια για θέρμανση ή ψύξη. Η συνήθης διάταξη ενός κτίριου οριζόμενου άξονα επιτρέπει μικρή επιφάνεια αλληλεπίδρασης με το εξωτερικό περιβάλλον, ενώ η επιμήκης διάταξη ενός κτίριου του ίδιου όγκου επιτρέπει μεγαλύτερη επιφάνεια αλληλεπίδρασης και ενδεχομένως μεγαλύτερη ροή θερμότητας μέσω του κελύφους. Η μορφολογία, ο προσανατολισμός των επιμέρους επιφανειών, οι θέσεις των ανοιγμάτων και τα υλικά των δομικών στοιχείων μπορούν επίσης να επηρεάσουν τη ροή θερμότητας μέσω του κελύφους και να αντισταθμίσουν πιθανές μειονεκτήματα των γεωμετρικών αναλογιών. • Η επιμήκης διάταξη των κτιρίων αυξάνει την αναλογία επιφάνειας κελύφους προς περιεχόμενο όγκο, όμως επιτρέπει τη διαμόρφωση εσωτερικών χώρων με μικρό βάθος και επομένως τη δυνατότητα διαμπερούς αερισμού, φυσικού φωτισμού και αξιοποίησης ηλιακού κέρδους. • Η διαμόρφωση αθρίων στα κτίρια αυξάνει την αναλογία επιφάνειας κελύφους προς περιεχόμενο όγκο, όμως η επαφή του κελύφους σε επαφή με το αέριο αλληλεπιδρά με έναν εξωτερικό χώρο προστατευμένο από το ίδιο το κτίριο, στο οποίο διαμορφώνονται διαφορετικές, αν συνυπάρχουν ευνοϊκές, μικροκλιματικές συνθήκες, σε σχέση με το περιβάλλοντα εξωτερικό χώρο. 1.4.2. Χωροθέτηση ανοιγμάτων, μέγεθος, προσανατολισμός Οι κυριότερες παράμετροι επιλογής της χωροθέτησης των ανοιγμάτων είναι η θέση και η επαφή με το εξωτερικό περιβάλλον καθώς και οι παράμετροι που σχετίζονται με τις συνθήκες άνεσης και την ενεργειακή συμπεριφορά του κτιρίου δηλαδή ο φυσικός φωτισμός, ο φυσικός αερισμός και η ηλιακή θερμική κέρδη. Στη γεωγραφική θέση της Ελλάδας ο συσχετισμός των ανοιγμάτων με συστήματα --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 25 [Page 25 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/25.png) - Βασικές έννοιες βιοκλιματικού σχεδιασμού κτιρίων ηλιοπροστασίας θεωρείται απαραίτητος για τα ανοίγματα με ανατολικό δυτικό και νότιο προσανατολισμό. Στις κλιματικές ζώνες της Ελλάδας, με βάση τις τιμές προσπίπτουσας ακτινοβολίας στη διάρκεια του έτους: • τα νότια ανοίγματα δέχονται μεγάλη ποσότητα ηλιακής ακτινοβολίας το χειμώνα, όταν είναι χρήσιμη για την παθητική θέρμανση και λιγότερη το καλοκαίρι, • τα βόρεια ανοίγματα δεν δέχονται καθόλου απευθείας ηλιακή ακτινοβολία το χειμώνα, αλλά δέχονται μικρή ποσότητα ακτινοβολίας το καλοκαίρι • τα ανατολικά και δυτικά ανοίγματα δέχονται πολύ περισσότερη ηλιακή ακτινοβολία το καλοκαίρι από ό,τι τον χειμώνα και αποτελούν πηγές υπερθέρμανσης τη θερινή περίοδο. Σύμφωνα με τα παραπάνω δεδομένα, τα νότια προσανατολισμένα ανοίγματα μπορεί να αποτελέσουν πηγή ηλιακού κέρδους για την παθητική θέρμανση ενός κτιρίου το χειμώνα. Ανοίγματα προσανατολισμένα με μικρή απόκλιση από το νότο είτε νοτιοανατολικά ή νοτιοδυτικά μπορεί επίσης να θεωρηθεί ότι προσφέρουν επαρκή ηλιακή θέρμανση τον χειμώνα. Σε κάθε περίπτωση είναι απαραίτητος ο συνδυασμός με επαρκή συστήματα ηλιοπροστασίας για τη θερινή περίοδο. Από την πλευρά της ενεργειακής συμπεριφοράς των κτιρίων, η προτιμητέα διάταξη των ανοίγματων είναι αυτή που λαμβάνει μεγάλα νότια ανοίγματα με επαρκή ηλιοπροστασία για το καλοκαίρι, μικρά βόρεια ανοίγματα για φυσικό φωτισμό και αερισμό και πρόβλεψη κατάλληλης ηλιοπροστασίας για τα ανατολικά και δυτικά ανοίγματα που χρειάζονται για τον φωτισμό, αερισμό και δροσισμό των εσωτερικών χώρων. Η θέση και ο συνδυασμός των ανοιγμάτων στο κέλυφος του κτιρίου επηρεάζουν τη δυνατότητα φυσικού αερισμού και φυσικού φωτισμού, σε άμεση σχέση με την εσωτερική διαρρύθμιση. Τα διαμπερή ανοίγματα επιτρέπουν διαμπερή αερισμό και μεγαλύτερη ομοιομορφία κατανομής φωτισμού στους εσωτερικούς χώρους. Οι φεγγίτες προσφέρουν ευελιξία και εναλλακτικές επιλογές για τον φυσικό αερισμό και τις δυνατότητες φυσικού φωτισμού που μπορούν να ενισχύσουν την ένταση και την ομοιόμορφη κατανομή του φωτισμού στους χώρους των κτιρίων. 1.4.3. Ηλιοπροστασία ανοιγμάτων Η πρόβλεψη κατάλληλων συστημάτων ηλιοπροστασίας διαφέρει ανάλογα με τον προσανατολισμό των ανοιγμάτων. Τα σταθερά συστήματα ηλιοπροστασίας διακρίνονται σε ορίζοντα και κατακόρυφα. Η ηλιοπροστασία ανοιγμάτων με νότιο προσανατολισμό επιτυγχάνεται ικανοποιητικά με οριζόντια στέγαστρα πάνω από τα ανοίγματα, τα οποία εμποδίζουν την ηλιακή ακτινοβολία το καλοκαίρι και επιτρέπουν την έκθεση των ανοιγμάτων στον ήλιο τον χειμώνα. Το κατάλληλο μέγεθος του στεγάστρου εξαρτάται από το ύψος των ανοιγμάτων. Εναλλακτικά συστήματα είναι οι ορίζοντες περσίδες μπροστά από το άνοιγμα, οι αποστάσεις μεταξύ των οποίων εξαρτώνται από το πλάτος τους (όσο μεγαλύτερο το πλάτος των περσίδων τόσο μεγαλύτερη μπορεί να είναι η απόσταση μεταξύ τους). Η ηλιοπροστασία των ανατολικών και δυτικών ανοιγμάτων, και των ανοιγμάτων με νότιο-προσανατολισμό, επιτυγχάνεται με συνδυασμό οριζόντιων και κατακόρυφων σκιάστρων, λόγω της μικρής γωνίας ύψους του ήλιου τις πρωινές και απογευματινές ώρες. Τα κατακόρυφα σκίαστρα μπορεί να τοποθετούνται κάθετα στην επιφάνεια του ανοίγματος ή με κλίση προς το νότο. Τα σταθερά συστήματα ηλιοπροστασίας δεν προσφέρουν ευελιξία ρυθμίσεων για τις ενδιάμεσες εποχές, κάτι το οποίο είναι επιθυμητή η εναλλαγή σκίασης και ηλιοφάνειας, ανάλογα με την εξωτερική θερμοκρασία. Τα κινητά συστήματα ηλιοπροστασίας προσφέρουν ευελιξία προσαρμογής στη διάρκεια της ημέρας ή του έτους, ανάλογα με τη θέση του ήλιου και τις ανάγκες σκίασης, όμως απαιτούν την επέμβαση των χρηστών ή αυτοματισμούς και έχουν μεγάλες απαιτήσεις συντήρησης. --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 26 [Page 26 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/26.png) - Βασικές έννοιες βιοκλιματικού σχεδιασμού κτιρίων 1.4.4. Ιδιότητες διαφανών και αδιαφανών δομικών στοιχείων Τα υλικά κατασκευής των κτιρίων καθορίζουν την αλληλεπίδραση μεταξύ εξωτερικής θερμοκρασίας και ηλιακής ακτινοβολίας με την εσωτερική θερμοκρασία των κτιρίων και τις απαιτήσεις σε ενέργεια για θέρμανση και ψύξη. Η εσωτερική θερμοκρασία του κτιρίου συσχετίζεται με την εξωτερική και με την προσπίπτουσα ακτινοβολία μέσα από τον ημιυπαίθριο χώρο διασκορπίζεται και επηρεάζεται από τις ιδιότητες των υλικών του κελύφους και των δομικών στοιχείων στο εσωτερικό του. Οι ιδιότητες των διαφανών δομικών στοιχείων του κελύφους επηρεάζουν την είσοδο της ηλιακής ακτινοβολίας (συντελεστής ηλιακού κέρδους g), και τη μεταφορά θερμότητας σε αναγωγότητα (συντελεστής θερμοπερατότητας U υαλοστασίων και πλαισίων), ενώ ο τύπος των ανοιγμάτων τη διάχυση αέρα μέσω των αναμονάριων και την αεροστεγανότητα του κελύφους. Τέλος ο συντελεστής φωτοδιαπερατότητας των υαλοπινάκων καθορίζει τη διείσδυση του φωτός και την ποιότητα του φυσικού φωτισμού των εσωτερικών χώρων. Η θερμική αγωγιμότητα των αδιαφανών δομικών στοιχείων κελύφους επηρεάζει την μεταφορά θερμότητας μέσα του κελύφους, ενώ τα χρώματα των εξωτερικών επιφανειών την απορρόφηση της ηλιακής ακτινοβολίας από τα δομικά στοιχεία. Οι επιφάνειες με λευκό υγρό και ανοιχτόχρωμες αποχρώσεις έχουν χαμηλή απορροφητικότητα και θερμοκρασία λιγότερο από την ηλιακή ακτινοβολία, με αποτέλεσμα μειωμένα θερμικά κέρδη μέσα τους κελύφους. Η θερμοχωρητικότητα των υλικών των δομικών στοιχείων εσωτερικά του κελύφους καθορίζει την ικανότητα του να αποθηκεύουν θερμότητα από την ηλιακή ακτινοβολία που προσπίπτει σε αυτά, μέσα από τα διαφανή δομικά στοιχεία, καθώς και από τα εσωτερικά κέρδη, και να την απελευθερώνουν στον αέρα του περιβάλλοντος τους, κατά τις νυχτερινές ώρες, όταν η θερμοκρασία του αέρα είναι χαμηλότερη. Η διάταξη αυτή των δομικών στοιχείων επιτρέπει την αξιοποίηση της αποθηκευμένης θερμότητας για την παθητική θέρμανση των κτιρίων τη χειμερινή περίοδο και για τον δροσισμό τους τη θερινή περίοδο, με τη βοήθεια επαρκούς αερισμού κατά τη διάρκεια της νύχτας. Η θερμοχωρητικότητα των υλικών εξαρτάται από την ειδική θερμότητα και από τη πυκνότητα τους. Η υψηλή θερμοχωρητικότητα έχουν τα πυκνά και συμπαγή υλικά όπως σκυρόδεμα, πτερίσματα, πλίνθοι, αστόπλινθοι κ.α., καθώς επίσης και το νερό. Πολύ χαμηλή θερμοχωρητικότητα έχει ο αέρας και τα υλικά που περιέχουν ενσωματωμένο αέρα στη μάζα τους όπως τα θερμομονωτικά υλικά. Για αναλυτικές πληροφορίες παρακαλούμε ανατρέξατε στην ενότητα 2.3.2. 1.4.5. Διάταξη εσωτερικών χώρων Η διάταξη των εσωτερικών χώρων ενός κτιρίου παίζει μεγάλο ρόλο στην τελική ζήτηση ενέργειας και στις συνθήκες θερμικής ή οπτικής άνεσης που διαμορφώνονται. Τα ηλιακά κέρδη από προσανατολισμό, που αναλύθηκαν παραπάνω, καθορίζουν σε μεγάλο βαθμό πως θα μπορέσουν να προσανατολισθούν οι επιμέρους χώροι ενός κτιρίου ανάλογα με τις χρήσεις τους, ώστε να μειώνονται περισσότερο οι ενεργειακές του ανάγκες. Για παράδειγμα, σε μια κατοικία, σε περιοχή με αυξημένη ζήτηση σε θέρμανση, καλό είναι, οι κύριοι χώροι να προσανατολίζονται προς το Νότο, εφόσον και ο χειμερινός του ηλιασμός είναι ενισχυόμενος, βελτιώνοντας τις συνθήκες θερμικής άνεσης, μειώνοντας τη ζήτηση για θέρμανση στους χώρους διημέρευσης και προσφέροντας την ευκαιρία του προσήλιου, η άμεση ηλιακή ακτινοβολία τη χειμερινή περίοδο. Σε περιπτώσεις κτιρίων θερινής χρήσης (π.χ. ξενοδοχεία εποχιακής λειτουργίας), οι χώροι διημέρευσης ευνοούνται ακόμη και σε προσανατολισμούς με χαμηλά ηλιακά κέρδη (π.χ. βόρειο προσανατολισμό ή, γενικά, σκιαζόμενες περιοχές). Ομοίως, χρήσεις, όπου η κύρια ανάγκη είναι ο σταθερός φωτισμός, όπως εργαστήρια, γραφεία κ.α., είναι καλό να προσανατολίζονται προς το Βορρά, για την αποφυγή των έντονων διακυμάνσεων της ηλιακής ακτινοβολίας. Τα βόρεια τμήματα ενός κτιρίου μπορούν επίσης να αξιοποιηθούν για αποθηκευτικούς χώρους. --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 27 [Page 27 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/27.png) - Βασικές έννοιες βιοκλιματικού σχεδιασμού κτιρίων βοηθητικές δευτερεύουσες χρήσεις, ως χώροι ανάσχεσης θερμικών απωλειών ή επιδράσεων ψυχρών ανέμων. Επίσης, σε κάποιους τύπους κτιρίων στους οποίους είναι σημαντική αξιοποίηση του φυσικού φωτισμού όπως π.χ. κτίρια γραφείων όλοι οι χώροι δευτερεύουσας χρήσης μπορούν να τοποθετηθούν στον πυρήνα του κτιρίου αφήνοντας την περιμετρική ζώνη για τους χώρους κύριας λειτουργίας. Σε κάθε περίπτωση, οι χώροι με ανατολικό και δυτικό προσανατολισμό μπορούν να θερμανθούν δυσμενέστερα από χώρους με νότιο προσανατολισμό το καλοκαίρι και πιο ευμενώς το χειμώνα. Παρόλο που τα ηλιακά κέρδη σε ανατολικό και δυτικό προσανατολισμό είναι παράγωγα εξάρτησης της συμμετρίας της ηλιακής τροχιάς, οι χώροι με δυτικό προσανατολισμό επιβαρύνονται περισσότερο τη θερινή περίοδο, λόγω του συνδυασμού της υψηλής ηλιακής ακτινοβολίας και των υψηλών στερεομετρικών θερμοκρασιών, κάτι που δε φαίνεται στους υπολογισμούς με μηνιαίο βήμα του ΤΕΕ ΚΕΝΑΚ, αλλά γίνεται αντιληπτό με προγράμματα αρισιου βήματος προσομοίωσης. Φυσικά, οι πολεοδομικοί περιορισμοί, η θέα, η ιδιοκτησία ή η εξωστρέφεια του κτιρίου κ.α. είναι παράγοντες που επηρεάζουν επίσης σε σημαντικό βαθμό την χωροθέτηση και τον προσανατολισμό των εσωτερικών χώρων του κτιρίου. Εικόνα 1-14. Ενδεικτική διάταξη χώρων κατοικίας για την αξιοποίηση των ηλιακών κερδών σε χώρους διημέρευσης κατά τη χειμερινή περίοδο. --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 28 [Page 28 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/28.png) - 1.4.6. Διαμόρφωση περιβάλλοντα χώρου Η διαμόρφωση του περιβάλλοντα χώρου των κτιρίων εστιάζει στη βελτίωση του μικροκλίματος κατά τη θερινή περίοδο και στην ανεμοπροστασία κατά τη χειμερινή περίοδο. Επιλογές σχεδιασμού που περιλαμβάνουν φυτεύσεις στις επιφάνειες των τοίχων και στον περιβάλλοντα υπαίθριο χώρο, υδατοπερατά υλικά, υδατοστεγανά εξωτερικά δάπεδα, ψυχρά δάπεδα, ανακλαστικά κ.ά. μπορούν να ρυθμίσουν την επίδραση των κλιματικών συνθηκών στο κέλυφος των κτιρίων. Οι φυτεύσεις στα δώματα και τα κατακόρυφες επιφάνειες των κτιρίων, κατά τη θερινή περίοδο προσφέρουν ηλιοπροστασία και διατηρούν χαμηλές τις επιφάνειες θερμοκρασίες, ενώ συμβάλλουν στη μείωση της θερμοκρασίας του αέρα γύρω από τα κτίρια, μέσω της εξατμισοδιαπνοής. Οι φυτεύσεις στους υπαίθριους χώρους στο περιβάλλον των κτιρίων επίσης συμβάλλουν στη μείωση της θερμοκρασίας αέρα το καλοκαίρι, μέσω της εξατμισοδιαπνοής. Οι κατάλληλες διατάξεις φυλλοβόλων δέντρων προσφέρουν ηλιοπροστασία στις όψεις και στα εξωτερικά δάπεδα, ενώ επιτρέπουν τον ηλιασμό το χειμώνα. Κατάλληλες διατάξεις αειθαλών δέντρων και θάμνων όταν το κτίριο βρίσκεται στα ψυχρούς χειμερινούς ανέμους. Τα υδατοστεγανά στοιχεία στους υπαίθριους χώρους συμβάλλουν στη μείωση της θερμοκρασίας κατά τη θερινή περίοδο, μέσω της εξάτμισης. Σιντριβάνια, λίμνες, πίδακες και αυτόματοι ψεκασμοί υγραντήρων προσφέρουν μεγαλύτερο ρυθμό εξάτμισης και είναι αποτελεσματικότερα στη μείωση της θερμοκρασίας σε σχέση με τις στατικές, υδάτινες επιφάνειες. Οι υδάτινες επιφάνειες έχουν την ιδιότητα να απορροφούν μεγάλο μέρος της προσπίπτουσας ηλιακής ακτινοβολίας χωρίς να μεταβάλλουν σημαντικά τη θερμοκρασία τους, και εξαιτίας της μεγάλης θερμοχωρητικότητας του νερού τείνουν να σταθεροποιούν τη θερμοκρασία στο άμεσο περιβάλλον τους. Τα ψυχρά υλικά στα εξωτερικά δάπεδα έχουν μεγάλη ανακλαστικότητα (κυρίως στο υπέρυθρο τμήμα της ηλιακής ακτινοβολίας), με αποτέλεσμα να διατηρούν χαμηλή επιφανειακή θερμοκρασία και να συμβάλλουν στη μείωση της θερμοκρασίας του αέρα γύρω από τα κτίρια. Τα σκληρά υλικά σε δάπεδα, τοποθετημένα εν βρύα, τα υδατοστεγανά υλικά, οι επιφάνειες με σταθεροποιημένο χώμα ή κεραμικά και το φυσικό έδαφος επιτρέπουν τη διείσδυση του νερού της βροχής στο έδαφος και την εξάτμιση υγρασίας από το έδαφος, με αποτέλεσμα χαμηλές επιφανειακές θερμοκρασίες και μείωση της θερμοκρασίας του αέρα στο περιβάλλον των κτιρίων, με παράλληλο εμπλουτισμό του υδροφόρου ορίζοντα και απόσβεση του δικτύου ομβρίων. Η προσθήκη κινητών ή σταθερών στεγάστρων στους υπαίθριους χώρους σκιάζουν τα δάπεδα και τις επιφάνειες των κτιρίων, συμβάλλοντας έτσι στη μείωση των θερμοκρασιών των επιφανειών και του αέρα στο άμεσο περιβάλλον τους. Σταθεροί ή κινητοί ανεμοφράκτες σε κατάλληλες θέσεις σε προσήνεμες πλευρές των κτιρίων μπορούν να εκτρέπουν ή να ανακατευθύνουν τη ροή του ανέμου, μειώνοντας την επίδραση στο κτιριακό κέλυφος. --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 29 [Page 29 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/29.png) - 2. Αξιολόγηση σχεδιασμού κελύφους Το κέλυφος του κτιρίου αποτελεί το όριο, που διαμορφώνει τις συνθήκες των εσωτερικών χώρων από το εξωτερικό περιβάλλον και ο σχεδιασμός του διαφοροποιεί σε μεγάλο βαθμό το ευκλίμα των κτιρίων (Givoni, 1998) και την ενεργειακή συμπεριφορά τους. Οι εξωτερικές συνθήκες συνδέονται άμεσα με την αλληλεπίδραση των δομικών στοιχείων με το περιβάλλον τους και τις κλιματικές συνθήκες. Πιο συγκεκριμένα, η επίδραση της ηλιακής ακτινοβολίας στο κέλυφος του κτιρίου και στα εξωτερικά δομικά στοιχεία, ο ρυθμός μεταφοράς θερμότητας από και προς το εξωτερικό περιβάλλον μέσω του κελύφους με αγωγιμότητα, συναγωγή και ακτινοβολία, η δυνατότητα αποθήκευσης της πλεονάζουσας θερμότητας στα δομικά στοιχεία αλλά και η αξιοποίηση του φυσικού αερισμού και φωτισμού μέσω των ανοιγμάτων καθορίζουν το τελικό ενεργειακό ισοζύγιο του κτιρίου. Οι επιλογές του σχεδιασμού που διαμορφώνουν αυτές τις αλληλεπιδράσεις μπορούν να συνοψιστούν στις παρακάτω βασικές παραμέτρους: - στη διάταξη του κτιρίου, τη μορφολογία και τις γεωμετρικές αναλογίες του - στον προσανατολισμό και την ακτινοβολία που εισέρχεται στο κτίριο - στην στρατηγική φυσικού φωτισμού - στις θερμικές ιδιότητες και τη διαστασιολόγηση των διαφανών και αδιαφανών δομικών στοιχείων - στην στρατηγική ηλιοπροστασίας - στο μέγεθος και τη χωροθέτηση των ανοιγμάτων αερισμού - στη διαμόρφωση του περιβάλλοντα χώρου. Είναι σημαντικό όλα τα παραπάνω πάντοτε να λογίζονται παράλληλα και να αξιολογείται η επιρροή μιας σχεδιαστικής απόφασης στις υπόλοιπες παραμέτρους, αξιολογώντας και επιλέγοντας την τελική σχεδιαστική σύνθεση με βάση τις ισορροπίες που δημιουργούνται. 2.1. Μορφολογία κτιρίου Η μορφή του κτιρίου είναι καθοριστική για την ενεργειακή του συμπεριφορά. Βασικές παράμετροι της μορφολογίας είναι: - ο δείκτης συμπαγούς μορφής C, που εκφράζεται με τον λόγο της εκτεθειμένης επιφάνειας του κτιρίου προς τον ωφέλιμο όγκο (F/V), - ο λόγος W/L του μήκους του κτιρίου στον άξονα με προσανατολισμό Βορρά-Νότου (W) προς το μήκος του κτιρίου στον άξονα με προσανατολισμό Ανατολής-Δύσης (L), που εκφράζει το πόσο επιμήκης και σε ποια διεύθυνση είναι ένα κτίριο και, επίσης, - το μέγιστο βάθος Dmax των διάφορων τμημάτων του κτιρίου. 2.1.1. Δείκτης συμπαγούς μορφής Όπως αναφέρθηκε παραπάνω, ο δείκτης συμπαγούς μορφής C μπορεί να εκφραστεί με τον λόγο της εκτεθειμένης επιφάνειας του κελύφους του κτιρίου προς τον ωφέλιμο (θερμαινόμενο) όγκο που περικλείεται σε αυτήν, F/V [m²/m³], και δείχνει πόσο εκτεθειμένο είναι ένα κτίριο στις εξωτερικές συνθήκες αναλογικά με τον ωφέλιμο όγκο του. Εναλλακτικά, μπορεί να χρησιμοποιηθεί ένας παράμοιος δείκτης --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 30 [Page 30 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/30.png) - Αξιολόγηση σχεδιασμού κελύφους που είναι ο λόγος της εκτεθειμένης επιφάνειας του κελύφους προς την ωφέλιμη (θερμαινόμενη) επιφάνεια του κτιρίου, F/AF [-]. Όσο πιο συμπαγής είναι η μορφή του κτιρίου, δηλαδή όσο πιο μικρός είναι ο δείκτης συμπαγούς μορφής ζ, τόσο μικρότερες είναι οι θερμικές απώλειές του για συγκεκριμένη ωφέλιμη επιφάνεια κι έτσι έχει χαμηλότερες ενεργειακές απαιτήσεις του χειμώνα. Από την άλλη πλευρά, οι λιγότερο συμπαγείς μορφές κτιρίων συχνά μπορούν να προσφέρουν μεγαλύτερες δυνατότητες αξιοποίησης φυσικού φωτισμού, αερισμού και ηλιακών κερδών. Κατά τον σχεδιασμό του κτιρίου είναι απαραίτητο να λαμβάνονται υπόψη όλες οι παράμετροι και να αξιοποιούνται τα πλεονεκτήματα που υπάρχουν σε κάθε διαφορετική προσέγγιση. Εικόνα 2-1 Εναλλακτικές διατάξεις κτιρίων, με τον ίδιο εμπεριεχόμενο όγκο και διαφορετική περιβάλλουσα επιφάνεια: (α) Συμπαγές σχήμα (F/Αf=0.47), (β) Επιμήκες σχήμα (F/Αf=0.63), (γ) Στοές και αίθρια (F/Αf=0.91) Οι θερμικές απώλειες διαμέσου των δομικών στοιχείων ενός κτιρίου ανά μονάδα θερμαινόμενης επιφάνειας qh,A [m²] ενός κτιρίου στην περίοδο θέρμανσης μπορούν να υπολογιστούν με χρήση της εξής σχέσης (βλ. Παράρτημα Α): qh,A = \(\frac{Qh}{Af} = \frac{F}{Af} \cdot Um \cdot \Delta Tm\) [εξ. 2.1] όπου: qh,A [kWh/(m²·y)]: οι ανηγμένες στην θερμαινόμενη επιφάνεια θερμικές απώλειες ενός κτιρίου στην περίοδο θέρμανσης F [m²]: η εκτεθειμένη περιβάλλουσα επιφάνεια του κτιρίου Af [m²]: η θερμαινόμενη επιφάνεια του κτιρίου Um[W/m²K]: ο μέσος συντελεστής θερμικών απωλειών του κτιρίου ΔTm[kKh]: το άθροισμα της διαφοράς της μέσης μηνιαίας θερμοκρασίας του κάθε μήνα της περιόδου θέρμανσης από την επιθυμητή θερμοκρασία του κτιρίου επί τον αριθμό των μηνών του έτους [βλ. Παράρτημα Ε] Με βάση την παραπάνω σχέση, υπολογίστηκαν οι θερμικές απώλειες κτιρίου λαμβάνοντας υπόψη διαφορετικές τιμές συντελεστή θερμοπερατότητας Um [W/(m²K)] και διαφορετικές κλιματικές ζώνες θερμαινόμενις μέσω όρους των θερμαινόμενων χώρων ίσου με H=3.0m, και τα αποτελέσματα παρουσιάζονται γραφικά στις επόμενες εικόνες (Εικόνα 2-2 και Εικόνα 2-3). Πιο συγκεκριμένα, υπολογίστηκαν: α) οι θερμικές απώλειες ενός κτιρίου για τρεις διαφορετικές μέσους συντελεστές θερμοπερατότητας (Um=3,5W/m²K, Um=2,1W/m²K, Um=0,9W/m²K) για την περιοχή της Αθήνας συναρτήσει του δείκτη F/\(Af\) (Εικόνα 2-2 και Εικόνα 2-3 και β) οι θερμικές απώλειες ενός κτιρίου με τον ίδιο συντελεστή θερμοπερατότητας (Um: 0,9W/m²K) συναρτήσει του δείκτη F/\(Af\) για δύο διαφορετικές περιοχές και πιο συγκεκριμένα για την Αθήνα και την Καστοριά (Εικόνα 2-3). Όπως φαίνεται και στην Εικόνα 2-2, η επίδραση του λόγου F/\(Αf\), δηλαδή της μορφολογίας του κτιρίου, είναι πολύ μεγαλύτερη σε κτίρια με αμεσότερη θερμομόνωση, σε σχέση με κτίρια που έχουν --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 31 [Page 31 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/31.png) - Αξιολόγηση σχεδιασμού κελύφους ισχυρότερη θερμομόνωση. Επίσης, για κτίρια με ίδιο βαθμό θερμομόνωσης, η επίδραση του λόγου F/V (Εικόνα 2-3) είναι μεγαλύτερη σε περιοχές με μεγαλύτερες ανάγκες για θέρμανση (π.χ. Καστοριά) σε σχέση με περιοχές που έχουν μικρότερες ανάγκες θέρμανσης (π.χ. Αθήνα). [Graph 1] Εικόνα 2-2: Θερμικές απώλειες κτιρίου στην Αθήνα, συναρτήσει του λόγου F/V για τρεις περιπτώσεις μέσου συντελεστή θερμοπερατότητας Um. [Graph 2] Εικόνα 2-3: Θερμικές απώλειες κτιρίου στην Αθήνα και στην Καστοριά, συναρτήσει του λόγου F/V για τον ίδιο μέσο συντελεστή θερμοπερατότητας Um. Η επίδραση του δείκτη συμπαγούς μορφής ζ αντιμετωπίσθηκε τόσο από τον Κανονισμό Θερμομόνωσης Κτιρίων (Κ.Θ.Κ. 1979), όσο και από τον Κανονισμό Ενεργειακής Απόδοσης Κτιρίων (Κ.Εν.Α.Κ. 2010 και 2017), καθορίζοντας ελάχιστες απαιτήσεις θερμομόνωσης (μέγιστος επιτρεπτός δείκτης συντελεστής θερμικών απωλειών Um, W/m²K) για τα κτίρια, ανάλογα με το πόσο συμπαγή μορφή έχουν (Εικόνα 2-4). --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 32 [Page 32 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/32.png) - Αξιολόγηση σχεδιασμού κελύφους Εικόνα 2-4: Μέγιστος επιτρεπτός συντελεστής θερμοπερατότητας Um σύμφωνα με τον Κ.Εν.Α.Κ. σε σχέση με τον λόγο F/V για κάθε κλιματική ζώνη. Λαμβάνοντας υπόψη τις μέγιστες επιτρεπτές τιμές του μέσου συντελεστή θερμοπερατότητας Um, και με την παραδοχή ότι το τυπικό ύψος ορόφου είναι 3m, μπορούν να υπολογιστούν οι μέγιστες θερμικές απώλειες ενός κτιρίου που καλύπτει τις ελάχιστες προδιαγραφές του Κ.Εν.Α.Κ. Το γράφημα στην Εικόνα 2-5 μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την αρχική διαστασιολόγηση των παθητικών συστημάτων (βλ. ενότητα 3.1), εκτιμώντας τις θερμικές απώλειες του κελύφους και ισοσταθμίζοντάς τες με παθητικά συστήματα θέρμανσης. Εικόνα 2-5: (α) Μέγιστες επιτρεπτές απώλειες κατά την περίοδο θέρμανσης από το κτιριακό κέλυφος για τέσσερις αντιπροσωπευτικές πόλεις και (β) αντίστοιχες τιμές για μέγιστες επιτρεπτές απώλειες λαμβάνοντας υπόψη τις απώλειες αερισμού (για κτίρια κατοικίας με φυσικό αερισμό). 2.1.2. Προσανατολισμός και αξιοποίηση ηλιακής ακτινοβολίας Όπως αναλύθηκε στην προηγούμενη ενότητα, κτίρια με πιο συμπαγείς μορφές παρουσιάζουν μικρότερες απώλειες, σε σχέση με λιγότερο συμπαγή. Παράλληλα όμως, επιμήκη κτίρια στη διεύθυνση Ανατολή-Δύση (Α-Δ) φαίνεται να πλεονεκτούν σε σχέση με κτίρια με τετράγωνο σχήμα ή επίμηκες σχήμα Βορρά-Νότου (Β-Ν). --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 33 [Page 33 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/33.png) - Αξιολόγηση σχεδιασμού κελύφους σχήμα στη διεύθυνση Βορράς-Νότος (Β-Ν) καθώς δέχονται περισσότερη ηλιακή ακτινοβολία στη διάρκεια του χειμώνα και λιγότερη στη διάρκεια του καλοκαιριού. Στην Εικόνα 2-6, παρουσιάζεται η διαθέσιμη ηλιακή ακτινοβολία στο κέλυφος του κτιρίου κατά την περίοδο θέρμανσης και κατά την περίοδο ψύξης σε κτίρια με διαφορετικές αναλογίες μήκους L προς πλάτος W (όπου μήκος L χαρακτηρίζεται η διάσταση του κτιρίου στον άξονα Α-Α και πλάτος W η διάσταση στον άξονα Β-Ν) καθώς και η αναλογία της διαθέσιμης ηλιακής ακτινοβολίας κατά την περίοδο θέρμανσης προς τη διαθέσιμη ηλιακή ακτινοβολία κατά την περίοδο ψύξης ως λόγος R (βλ. [εξ. 2.2]). Παρατηρείται ότι όσο αυξάνει η αναλογία L/W, τόσο περισσότερο αυξάνεται ο λόγος R για το σύνολο του κτιρίου. [Γράφημα] Εικόνα 2-6: Διαγραμματική των γεωμετρικών αναλογιών μήκους και πλάτους κτιρίου (L/W) με τη συνολική διαθέσιμη ηλιακή ακτινοβολία ανά ανεξάρτητη επιφάνεια κατά την περίοδο θέρμανσης Ih και κατά την περίοδο ψύξης Ic, καθώς και του λόγου τους R. Προκειμένου να αντιληφθούμε την επιρροή της ηλιακής ακτινοβολίας στο ενεργειακό ισοζύγιο ενός κτιρίου, ορίζεται ως ο λόγος της ηλιακής ακτινοβολίας που είναι διαθέσιμη σε έναν προσανατολισμό στο σύνολο της περιόδου θέρμανσης προς την αντίστοιχη ηλιακή ακτινοβολία της περιόδου ψύξης, όπως φαίνεται στη σχέση [εξ. 2.2]: R = Ih / Ic [εξ. 2.2] όπου R [-] ο λόγος της ηλιακής ακτινοβολίας που είναι διαθέσιμη σε έναν προσανατολισμό στο σύνολο της περιόδου θέρμανσης προς την αντίστοιχη ηλιακή ακτινοβολία της περιόδου ψύξης Ih[kWh/m²] η ηλιακή ακτινοβολία που είναι διαθέσιμη σε έναν προσανατολισμό στο σύνολο της περιόδου θέρμανσης Ic[kWh/m²] η ηλιακή ακτινοβολία που είναι διαθέσιμη σε έναν προσανατολισμό στο σύνολο της περιόδου ψύξης Στην Εικόνα 2-7 δίνεται γραφικά ο λόγος R για αντιπροσωπευτικές πόλεις των τεσσάρων κλιματικών ζωνών, για μη σκιασμένες, κατακόρυφες επιφάνειες με διαφορετικούς προσανατολισμούς. Όπως φαίνεται από το γράφημα, ο βέλτιστος προσανατολισμός είναι ο νότιος προσανατολισμός, όµως ο --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 34 [Page 34 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/34.png) - Αξιολόγηση σχεδιασμού κελύφους λόγος R διαφέρει σε κάθε μια από τις κλιματικές ζώνες, οι οποίες και έχουν διαφορετικές περιόδους θέρμανσης/ψύξης. Είναι σαφές πως η αξιοποίηση της ηλιακής ακτινοβολίας είναι περισσότερο αποδοτική στις ψυχρότερες περιοχές. Σημειώνεται ότι οι πραγματικές περίοδοι θέρμανσης και ψύξης εξαρτώνται επίσης από το ίδιο το κτίριο, π.χ. κτίρια με ισχυρότερη θερμομόνωση έχουν μικρότερη περίοδο θέρμανσης από ότι κτίρια χωρίς θερμομόνωση στην ίδια περιοχή. Εικόνα 2-7. Λόγος R της συνολικής προσπίπτουσας ηλιακής ακτινοβολίας σε κατακόρυφες επιφάνειες κατά την περίοδο θέρμανσης προς την αντίστοιχη κατά την περίοδο ψύξης για τέσσερις αντιπροσωπευτικές πόλεις. Αντίστοιχα, ορίζεται ως Rsh o λόγος της ηλιακής ακτινοβολίας που είναι διαθέσιμη σε μια επιφάνεια δομικού στοιχείου στο σύνολο της περιόδου θέρμανσης προς την αντίστοιχη ηλιακή ακτινοβολία της περιόδου ψύξης όπως φαίνεται στη σχέση [εξ. 2.2]: R_{sh} = \frac{I_{h} \cdot F_{a,h}}{I_{c} \cdot F_{a,c}} = R \cdot f_{sh} \hspace{10cm} [εξ. 2.3] όπου Rsh [-] o λόγος της ηλιακής ακτινοβολίας που είναι διαθέσιμη σε μια επιφάνεια στο σύνολο της περιόδου θέρμανσης προς την αντίστοιχη ηλιακή ακτινοβολία της περιόδου ψύξης Ih[kWh/m²] η ηλιακή ακτινοβολία που είναι διαθέσιμη σε έναν προσανατολισμό στο σύνολο της περιόδου θέρμανσης F_{a,h} [-]: ο συντελεστής σκιασμού της επιφάνειας κατά τη διάρκεια της περιόδου θέρμανσης (βλ. ενότητα 4.2.3) Ic[kWh/m²] η ηλιακή ακτινοβολία που είναι διαθέσιμη σε έναν προσανατολισμό στο σύνολο της περιόδου ψύξης F_{a,c} [-]: ο συντελεστής σκιασμού της επιφάνειας κατά τη διάρκεια της περιόδου ψύξης (βλ. ενότητα 4.2.3) R=Ih/Ic [-]: ο λόγος της ηλιακής ακτινοβολίας που είναι διαθέσιμη σε έναν προσανατολισμό στο σύνολο της περιόδου θέρμανσης προς την αντίστοιχη ηλιακή ακτινοβολία της περιόδου ψύξης f_{sh}=F_{a,h}/F_{a,c} [-]: ο λόγος των συντελεστών σκιασμού κατά τη διάρκεια της περιόδου θέρμανσης προς τον συντελεστή σκιασμού κατά την διάρκεια της περιόδου ψύξης Αναγκάζει αλλά όχι ικανή συνθήκη για να είναι θετική η συνεισφορά της ηλιακής ακτινοβολίας στο ετήσιο ενεργειακό ισοζύγιο ενός διαφανoύς δομικού στοιχείου, είναι ο λόγος Rsh να είναι μεγαλύτερος της μονάδας. --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 35 [Page 35 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/35.png) - Αξιολόγηση σχεδιασμού κελύφους ρος της μονάδας, δηλαδή η προσπίπτουσα ακτινοβολία στην επιφάνεια του δομικού στοιχείου το χειμώνα να είναι περισσότερη από την προσπίπτουσα ακτινοβολία το καλοκαίρι. Όσο μεγαλύτερος είναι ο λόγος Rα, τόσο μεγαλύτερη είναι η δυνατότητα αξιοποίησης της ηλιακής ακτινοβολίας. Όταν ο λόγος Rε είναι μικρότερος από την μονάδα (1), τα φυσικά φορτία, στα οποία μεταφράζεται τελικά η ηλιακή ακτινοβολία το καλοκαίρι, είναι μεγαλύτερα από την εν δυνάμει μείωση της ενεργειακής ζήτησης για θέρμανση το χειμώνα. Το παραπάνω πλεονέκτημα του νότιου προσανατολισμού ενισχύεται περισσότερο από το γεγονός ότι η γωνία ύψους του ήλιου, κατά τις μεσημεριανές ώρες, μεγιστοποιείται το καλοκαίρι και ελαχιστοποιείται το χειμώνα με τη χρήση οριζοντίων σκιάστρων στο κατακόρυφο επίπεδο, προσφέροντας τη δυνατότητα περαιτέρω μείωσης της διαθεσιμότητας ηλιακής ακτινοβολίας κατά τη θερινή περίοδο, χωρίς να μειώνεται στον ίδιο βαθμό η διαθεσιμότητα της ηλιακής ακτινοβολίας κατά τη διάρκεια του χειμώνα, με αποτέλεσμα ο λόγος Rα να είναι μεγαλύτερος από το λόγο Rε μέχρι και περίπου 1,5 φορά. Το παραπάνω γίνεται περισσότερο εμφανές από το επόμενο γράφημα στο οποίο αποτυπώνεται γραφικά η επίδραση της γωνίας σκιασμού ορίζοντα στοιχείου στον λόγο Rα των συνεστραμμένων σκιασμού ανά προσανατολισμό. [Graph 1: Λόγος Ra συντελεστή σκίασης κατά τη διάρκεια της περιόδου θέρμανσης προς τον συντελεστή σκιασμού κατά τη διάρκεια της περιόδου ψύξης συναρτήσει της γωνίας σκιασμού.] [Graph 2: Λόγος Rε βασικής ακτινοβολίας περιόδου θέρμανσης προς ηλιακή ακτινοβολία περιόδου ψύξης για επιφάνειες επιθυμίες με διαφορετικό προσανατολισμό - ύπαρξη προέδρου 40° για τέσσερις αντιπροσωπευτικές πόλεις: Ηράκλειο, Αθήνα, Θεσ/νίκη, Καστοριά.] --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 36 [Page 36 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/36.png) - Αξιολόγηση σχεδιασμού κελύφους Αντίθετα, στην περίπτωση ύπαρξης εμποδίων στον ορίζοντα, η ηλιακή ακτινοβολία κατά τη διάρκεια του χειμώνα μειώνεται περισσότερο από ό,τι κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού, με αποτέλεσμα ο λόγος R_d να μειώνεται περισσότερο στο νότιο προσανατολισμό από το κατακόρυφο εμπόδιο (Εικόνα 2-11), σε σχέση με το οριζόντιο (Εικόνα 2-9). [Εικόνα 2-10: Γράφημα] Εικόνα 2-10: Λόγος R_d του συντελεστή σκίασης κατά τη διάρκεια της περιόδου θέρμανσης προς τον συντελεστή σκιασμού κατά τη διάρκεια της περιόδου ψύξης συναρτήσει της γωνίας σκιασμού. [Εικόνα 2-11: Γράφημα] Εικόνα 2-11: Λόγος R_d με ύπαρξη εμποδίου στον ορίζοντα για τέσσερις αντιπροσωπευτικές πόλεις. Πολύ σημαντική είναι επίσης η συμβολή της κινητής σκίασης κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού ή η ύπαρξη φυλλοβόλων δέντρων, που μπορούν να καταστήσουν αξιοποιήσιμη την ηλιακή ακτινοβολία ακόμη και προσανατολισμούς οι οποίοι θα είχαν τιμές συντελεστών ακτινοβολίας άνω R=1 (δηλαδή αρνητική συνέπεια στο ενεργειακό ισοζύγιο ενός κτιρίου). Με τη χρήση κινητών συστημάτων ηλιοπροστασίας ή με την εποχική ηλιοπροστασία από φυτεύσεις, είναι δυνατόν να τροποποιηθεί ο λόγος R_d και να εξυπηρετηθεί προσανατολισμός, π.χ. σε μια ολιστική επιφάνεια να αξιοποιηθούν τα μικρά ηλιακά κέρδη κατά τη χειμερινή περίοδο και να μειωθούν τα ηλιακά κέρδη αποτρέποντας την υπερθέρμανση κατά τη θερινή περίοδο. Σημειώνεται πάντως ότι για χειροκίνητα συστήματα ηλιοπροστασίας, τα πλεονεκτήματα αυτά μπορεί να μην είναι πλήρως εκμεταλλεύσιμα λόγω της ανθρώπινης παρέμβασης. --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 37 [Page 37 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/37.png) - Αξιολόγηση σχεδιασμού κελύφους σκίαση πρακτικά δεν μπορεί να εξασφαλιστεί η ορθή λειτουργία τους αφού εξαρτάται από τον ανθρώπινο παράγοντα. Εικόνα 2-12: Λόγος Ra ηλιακής ακτινοβολίας περιόδου θέρμανσης προς ηλιακή ακτινοβολία περιόδου ψύξης για ανακλαστικές επιφάνειες με διαφορετικούς προσανατολισμούς. ύπαρξη κινητής τέντας - ιδανική χρήση Η διάθεση ηλιακής ακτινοβολίας την περίοδο θέρμανσης Η και την περίοδο ψύξης Ι σε επιφάνειες διαφορετικού προσανατολισμού για βασικές πόλεις της Ελλάδας, καθώς και άλλοι χρήσιμοι δείκτες κλιματικών συνθηκών, παρουσιάζονται στο Παράρτημα Ε ενώ αναλυτικά στοιχεία σε μηνιαίο βήμα δίνονται στην Τ.Ο.Τ.Ε.Ε. 20701-3/2010. 2.1.3. Μέγιστα Βάθη Ζώνης των διάφορων τμημάτων του κτιρίου Εκτός από τη διάταξη του κτιρίου, είναι σημαντική η διάταξη και οι διαστάσεις των χώρων εντός του κτιρίου, τόσο για την απολαβή των ηλιακών κερδών, όσο και για το φυσικό φωτισμό τους. Γενικά, όσο πιο μεγάλο βάθος έχουν, τόσο δυσκολότερα φωτίζονται με φυσικό φωτισμό. Η περιοχή στην οποία μπορεί να γίνει αξιοποίηση του φυσικού φωτισμού ονομάζεται ζώνη φυσικού φωτισμού. Το βάθος της ζώνης φυσικού φωτισμού μπορεί να υπολογιστεί με χρήση της επόμενης σχέσης: Lzone = 2.5 . (htr – href) [εξ. 2.4] όπου Lzone[m]: το βάθος της ζώνης φυσικού φωτισμού htr[m]: το ύψος ηρεκείου του διαφανούς δομικού στοιχείου href[m]: το ύψος της επιφάνειας εργασίας Η παραπάνω σχέση απεικονίζεται γραφικά στην Εικόνα 2-14, λαμβάνοντας ύψος επιπέδου εργασίας ίσο με 0,80m από το δάπεδο. Για ένα διαιρετήρι χώρο, με δυνατότητα τοποθέτησης διαφανών δομικών στοιχείων και στις δύο απέναντι πλευρές του, το ρύθμισμα μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την εκτίμηση του μέγιστου βάθους που μπορεί να έχει ο χώρος, ώστε να υπάρχει η δυνατότητα αξιοποίησης του φυσικού φωτισμού. Γίνεται αντιληπτό από το παρακάτω γράφημα, ότι όσο πιο ψηλά είναι τοποθετημένα ένα άνοιγμα, σε τόσο περισσότερο βάθος χώρου μπορεί να αξιοποιηθεί ο φυσικός φωτισμός. --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 38 [Page 38 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/38.png) - Αξιολόγηση σχεδιασμού κελύφους Για παράδειγμα για ύψος πρεκιού ίσο με 2,4m το μέγιστο βάθος φωτισμού ισούται με 4,0m για ύπαρξη ανοιγμάτων μόνο από την μια πλευρά ενώ στην περίπτωση που υπάρχουν ανοίγματα και από τις δύο πλευρές του χώρου αυτό διπλασιάζεται και ισούται με 8,0m. Εικόνα 2-13: Ένδειξη του βάθους ζώνης φυσικού φωτισμού σε εσωτερικό χώρο με άνοιγμα στη μια πλευρά Εικόνα 2-14: Βάθος ζώνης φυσικού φωτισμού συναρτήσει του ύψους πρεκιού του διαφανούς δομικού στοιχείου και μέγιστο πλάτος εσωτερικού χώρου στον οποίο μπορεί να γίνει αξιοποίηση φυσικού φωτισμού με ανοίγματα σε δυο απέναντι πλευρές. --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 39 [Page 39 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/39.png) - 2.2. Στατικά ενεργειακά χαρακτηριστικά κτιρίου Το κάθε κτίριο έχει μια σειρά από ενεργειακά χαρακτηριστικά που επηρεάζουν την ενεργειακή συμπεριφορά του και εξαρτώνται από τις σχεδιαστικές επιλογές του μελετητή. Βασικές παράμετροι είναι: • ο συντελεστής θερμικών ροών, Η, του κτιρίου που καθορίζει για συγκεκριμένες κλιματικές συνθήκες τον ρυθμό ροών θέρμανσης από τον εξωτερικό αέρα στο εσωτερικό του κτιρίου ή και το αντίστροφο, • η δράσοα θερμοχωρητικότητας του κτιρίου, Cm, που εξαρτάται από το είδος των δομικών στοιχείων (υψηλής ή χαμηλής θερμοχωρητικότητας) που θα χρησιμοποιηθούν αλλά και τη θέση της θερμομονωτικής στρώσης (εσωτερικά, στον πυρήνα ή εξωτερικά του δομικού στοιχείου) και καθορίζει την δυνατότητα του κτιρίου να αποθηκεύσει ενέργεια στο κέλυφος του, • η χρονική σταθερά του κτιρίου, τ, που εξαρτάται από τα δύο προηγούμενα μεγέθη και καθορίζει τελικά τη δυνατότητα του κτιρίου να εξισορροπεί την ενέργεια που αποθηκεύεται στα δομικά του στοιχεία για τη μείωση των απαιτήσεων για θέρμανση και ψύξη. 2.2.1. Συντελεστής θερμικών ροών Οι θερμικές ροές (απώλειες ή κέρδη) ενός κτιρίου καθορίζονται από το κλίμα της περιοχής που βρίσκεται, τον τρόπο λειτουργίας του (επιθυμητή θερμοκρασία, ωράριο λειτουργίας, απαιτήσεις σε νωπό αέρα) και από τα χαρακτηριστικά των δομικών του στοιχείων (επίπεδο θερμομόνωσης και αεροστεγανότητας). Μπορούν να προσδιοριστούν από το συντελεστή θερμικών ροών του κτιρίου που το χαρακτηρίζει και εξαρτάται από τις σχεδιαστικές επιλογές του μελετητή, με χρήση της εξής σχέσης: Q = H ∙ ΣΔT (εξ. 2.5) όπου: Q [kWh]: οι θερμικές ροές (απώλειες ή κέρδη) του κτιρίου H [W/K]: ο συντελεστής θερμικής ροής του κτιρίου ΣΔT[kh]: το άθροισμα της διαφοράς της μέσης μηνιαίας θερμοκρασίας του κάθε μήνα της περιόδου θέρμανσης ή ψύξης από την επιθυμητή θερμοκρασία του κτιρίου επί τον αριθμό των ωρών του μήνα (βλ. Παράρτημα Ε). Σημειώνεται ότι όταν το μέγεθος ΣΔT έχει θετική τιμή (μακρότερες εξωτερικές θερμοκρασίες από την εσωτερική), οι ροές θέρμανσης λογίζονται ως απώλειες του κτιρίου, ενώ όταν έχει αρνητική τιμή (υψηλότερες εξωτερικές θερμοκρασίες από την εσωτερική), οι ροές θέρμανσης λογίζονται ως κέρδη του κτιρίου, π.χ. κατά τη διάρκεια κάποιας μηνύγης της θερινής περιόδου. Ενδεικτικός της «ποιότητας» σχεδιασμού ενός κτιρίου είναι ο ανηγμένος στην ωφέλιμη επιφάνεια συντελεστής θερμικής ροής που υπολογίζεται με χρήση της εξής σχέσης: Hm = H / Af (εξ. 2.6) όπου: Hm [W/m²K]: ο ανηγμένος στην ωφέλιμη επιφάνεια συντελεστής θερμικής ροής του κτιρίου H [W/K]: ο συντελεστής θερμικής ροής του κτιρίου Af [m²]: η ωφέλιμη επιφάνεια του κτιρίου. --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 40 [Page 40 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/40.png) - Αξιολόγηση σχεδιασμού κελύφους Οι θερμικές ροές διαχωρίζονται σε ροές διαμέσου των δομικών του στοιχείων και σε ροές αερισμού. Αντίστοιχα και ο συντελεστής θερμικής ροής του κτιρίου προκύπτει ως το άθροισμα του συντελεστή θερμικής διαπερατότητας από τα δομικά στοιχεία του κτιρίου και του συντελεστή θερμικής ροής αερισμού: H = H_tr + H_vent [εξ. 2.7] όπου: H [W/K]: ο συντελεστής θερμικής ροής του κτιρίου H_tr [W/K]: ο συντελεστής θερμικής διαπερατότητας του κτιρίου H_vent [W/K]: ο συντελεστής θερμικής ροής αερισμού του κτιρίου Σε πλειονότητα κτίρια, χωρίς ή με ανεπαρκή θερμομόνωση και ανοίγματα χαμηλής αεροστεγανότητας, οι απώλειες λόγω αερισμού ανέρχονται περίπου στο 5%-20% των συνολικών θερμικών απωλειών. Σε σύγχρονα κτίρια, που καλύπτουν τις ελάχιστες απαιτήσεις του Κ.Εν.Α.Κ. και αεριζονται με φυσικό τρόπο (τοπικές), οι απώλειες λόγω αερισμού αντιστοιχούν περίπου στο 10%-25% ανάλογα με την κλιματική ζώνη (δηλαδή το επίπεδο θερμομόνωσης με μεγαλύτερα ποσοστά να αντιστοιχούν στην Α ζώνη και μικρότερα στην Β), στο λόγο συσχετισμός μάζας F/V και την κλάση αεροστεγανότητας των ανοιγμάτων. Σε κτίρια που αερίζονται με μηχανικό τρόπο και διαθέτουν σύστημα ανάκτησης της θερμότητας υποχρεωτικά (βάσει Κ.Εν.Α.Κ.) και διαθέτουν ανοίγματα της υψηλότερης κλάσης αεροστεγανότητας (βλ. ενότητα 2.4.1.1) τα παραπάνω ποσοστά μειώνονται περίπου στο μισό. Εικόνα 2.15: Διαχωρισμός θερμικών ροών από και προς το κτίριο λόγω διαφοράς θερμοκρασίας εσωτερικού και εξωτερικού αέρα. Ο συντελεστής θερμικής διαπερατότητας ενός κτιρίου προκύπτει από το άθροισμα των επιμέρους θερμικών διαπερατοτήτων των αδιαφανών δομικών στοιχείων, των διαφανών δομικών στοιχείων και των θερμογεφυρών που δημιουργούνται σε συνέχειες της θερμομονωτικής στρώσης αλλά και μεταβολές της γεωμετρίας του κτιρίου (π.χ. γωνίες ορόφους και κατακόρυφες). H_tr = ∑ A_op · U_op + ∑ A_w · U_w + ∑ l · ψ [εξ. 2.8] όπου: H_tr [W/K]: ο συντελεστής θερμικής διαπερατότητας του κτιρίου A_op [m²]: η επιφάνεια των αδιαφανών δομικών στοιχείων i U_op [W/(m²·K)]: ο συντελεστής θερμικής απωλειών του αδιαφανούς δομικού στοιχείου i A_w [m²]: η επιφάνεια των διαφανών δομικών στοιχείων j --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 41 [Page 41 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/41.png) - Αξιολόγηση σχεδιασμού κελύφους U_m [W/(m²K)]: ο συντελεστής θερμικών απωλειών του διαφανoύς δομικού στοιχείου j L [m]: το μήκος της θερμογέφυρας k Ψ [W/m·K]: ο γραμμικός συντελεστής θερμικών απωλειών της θερμογέφυρας k Σε κτίρια κατασκευασμένα σύμφωνα με το Κ.Εν.Α.Κ., ο μέγιστος επιτρεπτός συντελεστής θερμοπερατότητας για τα ανοίγματα είναι περίπου 5,1 έως 6,3 φορές (ανάλογα με την κλιματική ζώνη) μεγαλύτερος από τον αντίστοιχο για κατακόρυφα αδιαφανή στοιχεία. Συνεπώς η επίδραση της συνολικής επιφάνειας τους στον συντελεστή θερμικής διαπερατότητας του κτιρίου και κατ’ επέκταση στις θερμικές απώλειες είναι πολύ μεγάλη. Όπως θα αναλυθεί όμως σε επόμενη ενότητα (βλ. ενότητα 2.4.2) τα διαφανή δομικά στοιχεία δεν πρέπει να αντιμετωπίζονται ως πηγές απωλειών για το κτίριο αλλά ως πηγές κερδών (παθητική θέρμανση) εφόσον σχεδιαστούν κατάλληλα. Οι θερμογέφυρες είναι ένα εγγενές πρόβλημα που παρουσιάζουν κτίρια που είναι θερμομονωμένα. Μπορούν να αποτελούν το 10% έως 35% των απωλειών διαπερατότητας ακόμη και σε κτίρια που διαθέτουν εξωτερικά συστήματα θερμομόνωσης (που γενικά ελαχιστοποιούν την ύπαρξη θερμογέφυρας). Η επίδραση τους είναι τόσο μεγαλύτερη όσο μακρύτερο είναι οι συντελεστές θερμικής περατότητας των δομικών στοιχείων του κτιρίου (δηλαδή όσο περισσότερο θερμομονωμένο είναι το κτίριο). Στην Τ.Ο.Τ.Ε.Ε. 20701-2:2022 δίνονται τυποποιημένες τιμές γραμμικής θερμοπερατότητας Ψ θερμογεφυρών για διάφορες κατασκευαστικές λεπτομέρειες. Ο μελετητής εξετάζοντάς τες κατά τη φάση σχεδιασμού του κτιρίου να επιλέξει εκείνες που εμφανίζουν το χαμηλότερο συντελεστή Ψ ώστε να περιορίσει τις απώλειες του κτιρίου. Οι θερμικές απώλειες λόγω αερισμού ενός κτιρίου προκύπτουν από το άθροισμα των απωλειών λόγω ηθελημένου αερισμού, απαραίτητο για την διατήρηση ενός υγιούς εσωκλίματος που μπορεί να γίνει με φυσικό τρόπο (π.χ. άνοιγμα κουφωμάτων) ή με μηχανικό τρόπο, και των απωλειών του αθέλητου αερισμού λόγω αεροστεγανότητας των δομικών στοιχείων του κτιρίου. Οι απώλειες λόγω αεροστεγανότητας εξαρτώνται κυρίως από την επιφάνεια των διαφανών δομικών στοιχείων καθώς και από τον συντελεστή αεροστεγανότητας τους. H_vent = H_inf + H_inj = [q_inf · I_inf · (1 – η_v) + q_air] · c_p = [q_inf · I_inf / (1 – η_v) + 1] * Σ_{i=1}^{n_v} Δw_i · f_0_air] · c_p [εξ. 2.9] όπου: H_vent [W/K]: ο συντελεστής θερμικών απωλειών λόγω αερισμού H_inf [W/K]: ο συντελεστής θερμικών απωλειών λόγω ηθελημένου αερισμού H_inj [W/K]: ο συντελεστής θερμικών απωλειών λόγω αθέλητου αερισμού q_inf [m³/h]: οι απαιτήσεις σε φρέσκο αέρα που εξαρτώνται από τη χρήση και την τυπική νότια κατοίκησης του κτιρίου (βλ. πίνακα 2.3 Τ.Ο.Τ.Ε.Ε. 20701-1:2022) f_0_air [%]: το ποσοστό του χρόνου σε μία εβδομάδα που το κτίριο κατοικείται και απαιτείται φρέσκος αέρα (βλ. πίνακα 2.1 Τ.Ο.Τ.Ε.Ε. 20701-1:2022) η_v [%]: το ποσοστό ανάκτησης θερμότητας του συστήματος μηχανικού αερισμού, αν το κτίριο αρχίζεται με φυσικό τρόπο λαμβάνεται ίσο με 1 q_air [m³/h]: οι απώλειες αέρα λόγω αεροστεγανότητας c_p [kJ/(m³·K)]: η ειδική θερμοχωρητικότητα του αέρα στους 20°C που λαμβάνεται ίση με c_p=0,281Wh/kg ρ [kg/m³]: η πυκνότητα του αέρα στους 20°C λαμβάνεται ίση με 1,2kg/m³ --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 42 [Page 42 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/42.png) - Αξιολόγηση σχεδιασμού κελύφους cₚ ρ [Wh/m²] το γινόμενο της ειδικής θερμοχωρητικότητας με την πυκνότητα του αέρα ισο με cₚ ρ=0.337 Wh/m³ A_w [m²] η επιφάνεια του προστεγαρόθυρου Δw [ (m³/h)/m² ] ο συντε. αεροστεγανότητας του προστεγαρόθυρου (βλ. ενότητα 2.4.1.1). Σε παλαιότερα κτίρια με ανοίγματα χαμηλής αεροστεγανότητας οι απώλειες λόγω ηθελημένου αερισμού αποτελούσαν μόλις το 10%-20% των απωλειών αερισμού ανάλογα με το ποσοστό των αναγκών των ετών της κατοχής του κτιρίου. Σε σύγχρονα κτίρια κατασκευασμένα σύμφωνα με τον Κ.Εν.Α.Κ. το αντίστοιχο ποσοστό γίνεται περίπου ίσο με 25%-35% εφόσον το κτίριο αερίζεται με φυσικό τρόπο και περίπου 50%-70% εφόσον αερίζεται με μηχανικό τρόπο (με υποχρεωτική βάση Κ.Εν.Α.Κ. εγκατάσταση διάταξης ανάκτησης θερμότητας). --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 43 [Page 43 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/43.png) - Αξιολόγηση σχεδιασμού κελύφους Υπολογιστικό παράδειγμα 2.1 Μονοκατοικία με δώμα και πιλωτή διαστάσεων 12,0mχ12,0m και ύψους h=3,0m διαθέτει ανοίγματα ίσα με το 20% του όγκου. Να προσδιοριστεί ο συντελεστής θερμικών ροών για το κτίριο αν υποτεθεί ότι διαθέτει εξωτερική θερμομόνωση σύμφωνα με τις απαιτήσεις του Κ.Εν.Α.Κ. για τις τέσσερις κλιματικές ζώνες και κουφώματα αεροστεγανότητας κλάσης 3. Το κτίριο έχει: ωφέλιμη επιφάνεια Α=12mχ12m=144m², θερμαινόμενο όγκο V=144m * 3m=432m³, εκτεθειμένη περιβάλλουσα επιφάνεια F= 2χ 12mχ12m +4χ12mχ3m=432m², λόγω συμπαγούς μορφής F/V=432m²/432m³=1m⁻¹. Οι υπόλοιπες εμβαδομετρήσεις και υπολογισμοί δίνονται στον επόμενο πίνακα. Σύμφωνα με την Τ.Ο.Τ.Ε.Ε. 20701-2:2022 προσδιορίστηκαν οι κατασκευαστικές λεπτομέρειες καθώς και οι συντελεστές Ψ που αντιστοιχούν σε αυτές. Θερμογέφυρες Λεπτομέρεια Δτ< 10/12 Δτ= 8⁰ Δτ= 8⁰ Ψ [W/mK] 0.80 0.55 0.45 0.45 ζώνη Α 2.8 0.55 0.45 0.45 ζώνη Β 2.6 0.45 0.40 0.40 ζώνη Γ 2.4 0.40 0.35 0.35 ζώνη Δ 2.3 0.30 0.30 0.30 Α ΣΑΑ [W/K] ζώνη Α 81 63 56 55 ζώνη Β 81 60 55 55 ζώνη Γ 69 46 52 52 ζώνη Δ 63 40 43 43 Οι συντελεστές θερμικών απωλειών λόγω ηλιασμού αερισμού και αθέλουν αερισμού υπολογίζονται λαμβάνοντας από την Τ.Ο.Τ.Ε.Ε. 20701-3:2022 τις απαιτήσεις νωπού αέρα καθώς και τον χρόνο λειτουργίας του κτιρίου. Ηψ=0,75[(m²/hπ2)/(144mχ16h)/(24h)(0,337[Wh/m²]) = 24W/K Ηψ=28,8m²χ1,4[(m²/hπ)/m²]χ0,337[Wh/m²] = 14W/K Συνεπώς ο συντελεστής θερμικών ροών του κτιρίου ισούται με: ΣΑΑψ,μψ ζώνη Α 81 193 92 365 ζώνη Β 75 167 92 333 ζώνη Γ 69 147 92 308 ζώνη Δ 63 127 92 282 Συνεπώς ο συντελεστής θερμικών ροών του κτιρίου επιμερίζονται ως εξής: Ζώνη Α 20% 48% 23% 91% 6% 3% 100% 100% Ζώνη Β 20% 45% 25% 90% 7% 4% 100% 100% Ζώνη Γ 20% 43% 26% 89% 8% 4% 100% 100% Ζώνη Δ 20% 40% 29% 88% 8% 4% 100% 100% --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 44 [Page 44 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/44.png) - 2.2.2 Θερμοχωρητικότητα Η θερμοχωρητικότητα των υλικών των δομικών στοιχείων του κελύφους καθορίζει την ικανότητά τους να αποθηκεύουν θερμότητα είτε από την ηλιακή ακτινοβολία που προσπίπτει σε αυτά μέσω των διαφανών δομικών στοιχείων, είτε από τον εσωτερικό αέρα, αποτρέποντας την απότομη αύξηση της θερμοκρασίας τους και να απελευθερώνουν την αποθηκευμένη θερμότητα στο περιβάλλον τους, κατά τις νυχτερινές ώρες, όταν η θερμοκρασία του αέρα είναι χαμηλότερη. Η ιδιότητα αυτή των δομικών στοιχείων επιτρέπει την αξιοποίηση της αποθηκευμένης θερμότητας για την παθητική θέρμανση των κτιρίων τη χειμερινή περίοδο και για τον δροσισμό τους τη θερινή περίοδο, με τη βοήθεια επαρκούς αερισμού κατά τη διάρκεια της νύχτας ενώ ταυτόχρονα μειώνει τις θερμοκρασιακές διακυμάνσεις των χώρων. Η αποθήκευση θερμότητας στα δομικά στοιχεία είναι πολύ σημαντική, καθώς: • αποθηκεύεται θερμότητα, η οποία αποδίδεται στο κτίριο όταν πλέον δεν υπάρχει ηλιακή ακτινοβολία, αυξάνοντας έτσι την περίοδο της ημέρας που δεν απαιτείται η λειτουργία του συστήματος θέρμανσης, • αποφεύγεται υπερθέρμανση του χώρου τις ώρες με υψηλή ηλιακή ακτινοβολία¹ • επιτυγχάνεται χρονική υστέρηση μεταξύ της μέγιστης εξωτερικής θερμοκρασίας αέρα και της μέγιστης εσωτερικής, με αποτέλεσμα μικρότερες διακυμάνσεις της εσωτερικής θερμοκρασίας και καλύτερες συνθήκες θερμικής άνεσης. Ιδιαίτερα για την περίοδο ψύξης. η χρονική υστέρηση μπορεί να μειώσει πολύ την κατανάλωση ενέργειας για ψύξη, αν η μεγάλη θερμοχωρητικότητα συνδυάζεται με νηχευμένο αερισμό. Όπως αναλύεται στη σχετική ενότητα (βλ. ενότητα 2.3.2) η θερμοχωρητικότητα ενός δομικού στοιχείου δεν μπορεί να αξιοποιηθεί στο σύνολό της. Έτσι ορίζεται η δρώσα θερμοχωρητικότητα του κάθε δομικού στοιχείου που πρακτικά είναι η αξιοποιήσιμη θερμοχωρητικότητα κατά τη φάση λειτουργίας ενός κτιρίου. Η συνολική δρώσα θερμοχωρητικότητα ενός χώρου/ κτιρίου, Cm, μπορεί να υπολογισθεί αναλυτικά με χρήση της επόμενης σχέσης [εξ. 2.10] με βάση τη επιφάνεια των δομικών στοιχείων που περιβάλλουν τον χώρο και τη δρώσα θερμοχωρητικότητα καθενός από αυτά. Cm = Σ (ki,m * Ai,net) [εξ. 2.10] όπου: Cm [Wh/K]: η συνολική δρώσα θερμοχωρητικότητα του χώρου / κτιρίου ki,m [Wh/m²K]: η δρώσα θερμοχωρητικότητα των δομικών στοιχείων που περιβάλλουν τον χώρο/ τους χώρους του κτιρίου (βλ.ενότητα 2.3.2) Ai,net [m²]: η εξωτερική επιφάνεια των δομικών στοιχείων που περιβάλλουν τον/τους χώρους του κτιρίου Εναλλακτικά, και για λόγους απλοποίησης των υπολογισμών, η συνολική δρώσα θερμοχωρητικότητα μπορεί να υπολογιστεί από τυπικές τιμές ανηγμένης στην ωφέλιμη επιφάνεια του κτιρίου δρώσας θερμοχωρητικότητας. ¹ Ως προς την αναγκαιότητα της θερμοχωρητικότητας, σε πολύ αποδοτικά παθητικά συστήματα, είναι αποκαλυπτική η μαρτυρία του Michael Reynolds στο ντοκιμαντέρ του Oliver Hodge (2007) “Garbage warrior” (λεπτά: 29.30 – 31.05), όπου περιγράφει πως σε ένα κτίριο του χαμηλής θερμοχωρητικότητας, με καλά σχεδιασμένο δροσισμό, έλαβε σχεδόν τοπικότατο περιβάλλον μιας γραφειοκρατίας, λόγω των αυξημένων θερμοκρασιών του χώρου από τα χειμερινά ηλιακά κέρδη. --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 45 [Page 45 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/45.png) - Αξιολόγηση σχεδιασμού κελύφους Θερμοχωρητικότητα cm σύμφωνα με την επόμενη σχέση και τις τιμές του σχετικού πίνακα (Πίνακας 2-1): cm = cm' * Af [εξ. 2.11] όπου: cm [Wh/K]: η συνολική δράσια θερμοχωρητικότητας του χώρου/κτηρίου cm' [Wh/m²K]: η δράσια θερμοχωρητικότητας αναγμένη στην ωφέλιμη επιφάνεια του κτηρίου (Πίνακας 2-1) Af [m²]: η ωφέλιμη επιφάνεια του κτηρίου. Πίνακας 2-1: Ενδεικτικές τιμές δράσιας θερμοχωρητικότητας αναγμένης στην ωφέλιμη επιφάνεια του κτηρίου (Τ.Ο.Τ.Ε.Ε. 20701-1)
τρόπος δόμησηςcm [J/m2K][Wh/m2K]
Ελαφρά κατασκευή με ξύλινο σκελετό και στοιχεία πλήρωσης από νοβοπάνια ή ξύλο και εσωτερική θερμομόνωση σε όλα τα δομικά στοιχεία (τοίχωμα, οροφή, δάπεδο).28080
Θερμό οργανωμένο από ελαφρά μεταλλική κατασκευή, πλήρωση από υαλοπετάσματα ή ελαφρά πετάσματα με θερμομόνωση.11031
Θερμό οργανωμένο από σκυρόδεμα, στοιχεία πλήρωσης από ελαφροβαρείς τοιχο-νοπλούς ή μονωτικά και υπόγειη θερμομόνωση.16546
Θερμό οργανωμένο με κατακόρυφα στοιχεία λιθοδομής ή πλινθοδομής με εμπότισμα υγρής οπτόπλινθου ή μωσαϊκών και οριζόντια στοιχεία από ξύλο.23064
Θερμό οργανωμένο από σκυρόδεμα και στοιχεία πλήρωσης από διπλόπετρα, επιτόπλινθους.30083
Θερμό οργανωμένο με κατακόρυφα στοιχεία λιθοδομής ή πλινθοδομής με εμπότισμα υγρής οπτόπλινθου ή μωσαϊκών και οριζόντια στοιχεία από σκυρόδεμα.30083
Η βέλτιστη δράσια θερμοχωρητικότητας ενός κτιρίου, εξαρτάται από τη λειτουργία του. Κτίρια συνεχούς λειτουργίας (κατοικίες, νοσοκομεία κ.ο.κ.) είναι καλό να έχουν αυξημένη δράσια θερμοχωρητικότητας, τόσο για την αποθήκευση των παθητικών κερδών, όσο και για την αποφυγή υπερθερμάνσεων το καλοκαίρι, χάρη στο χρόνο υστέρησης. Αντίθετα σε κτίρια διακοπτόμενης λειτουργίας (αγο-ρεια, γραφεία κ.ο.κ.) η μεγάλη δράσια θερμοχωρητικότητας μπορεί να οδηγήσει στην απόδοση των ηλιακών κερδών λανθασμένα ή επικουσιακές ώρες, που το κτίριο μπορεί να μη βρίσκεται σε λειτουργία. Έτσι, τα πλακάτα του κέρδη δεν αξιοποιούνται τις πρωινές ώρες, όταν το κτίριο λειτουργεί, με αποτέλεσμα να χρειάζεται πρόσθετη θέρμανση εκείνη την περίοδο. Επιπλέον σε κτίρια διακοπτόμενης λειτουργίας, η υψηλή δράσια θερμοχωρητικότητας όταν συνδυάζεται με πολύ ισχυρή θερμομόνωση, κατά τη διάρκεια του Σαββατοκύριακου τη θερινή περίοδο μπορεί να εγκλωβίσει πολύ υψηλά ποσά θερμότητας με αποτέλεσμα κατά την ημέρα εργασίας λειτουργίας του κτιρίου (Δευτέρα) το σύ-στημα ψύξης παράλληλα με τα στατικά ψυχτικά φορτία να πρέπει να απορροφήσει και το κτιριακό κέλυφος. Σε αυτές τις περιπτώσεις είναι απαραίτητη η πληροφόρηση των αναγκών κατά τις ώρες μη λειτουργίας του κτιρίου καθώς και η ψύξη του μέσω νυχτερινού αερισμού. --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 46 [Page 46 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/46.png) - 2.2.3. Χρονική σταθερά Μια πολύ σημαντική παράμετρος που χαρακτηρίζει τη λειτουργία ενός κτιρίου είναι η χρονική σταθερά, η οποία ορίζεται ως ο λόγος της ικανότητας του να αποθηκεύσει ενέργεια (δράση θερμοχωρητικότητας) προς την ικανότητα του να αποβάλει θερμότητα (συντελεστής θερμικών απωλειών). Η χρονική σταθερά του κτιρίου μπορεί να υπολογιστεί με χρήση της επόμενης σχέσης [εξ. 2.12]. Όσο μεγαλύτερη χρονική σταθερά έχει ένα κτίριο τόσο μεγαλύτερη θερμική αδράνεια παρουσιάζει (θερμάνεται ή ψύχεται δηλαδή αργά). \[ \tau = \frac{C_m}{H} \] [εξ. 2.12] όπου: τ [h]: η χρονική σταθερά του κτιρίου C_m [Wh/K]: η συνολική δράση θερμοχωρητικότητας του κτιρίου H [W/K]: ο συντελεστής θερμικών απωλειών του κτιρίου. Κατά την περίοδο θέρμανσης, η χρονική σταθερά τ ενός κτιρίου καθορίζει τη δυνατότητά του να αξιοποιήσει και να αξιοποιήσει τα εσωτερικά και τηλιακά κέρδη, με άμεσο αποτέλεσμα την μείωση των φορτίων θέρμανσης. Αντίστοιχα κατά την περίοδο ψύξης, καθορίζει τη δυνατότητα του κτιρίου να αποθηκεύσει τα εσωτερικά και ηλιακά κέρδη, αποτρέποντας την υπερθέρμανση του αέρα, και να τα αποβάλει σε ώρες που η εξωτερική θερμοκρασία πέφτει χαμηλότερα από την εσωτερική. Για κτίρια κατοικιών στην Ελλάδα, ενδεικτικά, η χρονική σταθερά κυμαίνεται για αμόνωτα κτίρια τ≈8h - 16h, και μονωμένα σύμφωνα με τον Κ.Εν.Α.Κ. τ≈24h - 48h ενώ για κτίρια κατασκευασμένα σύμφωνα με τα διεθνή πρότυπα τ≈36h - 72h. Για κτίρια γραφείων με υαλοπετάσματα, ενδεικτικά, η χρονική σταθερά κυμαίνεται για αμόνωτα κτίρια τ≈4h - 8h, για μονωμένα σύμφωνα με τον Κ.Θ.Κ. τ≈12h - 24h ενώ για κτίρια κατασκευασμένα σύμφωνα με τον Κ.Εν.Α.Κ. τ≈24h - 48h 2.2.4. Συντελεστές αξιοποίησης κερδών και απωλειών Η μεθοδολογία που έχει υιοθετηθεί από τον Κ.Εν.Α.Κ. (2022) και έχει υλοποιηθεί στην νέα έκδοση του εθνικού λογισμικού βάσης ΤΕΕ-ΚΕΝΑΚ v.2 για τους ενεργειακούς υπολογισμούς είναι μια μέθοδος του διεθνούς προτύπου EN ISO 52016-1:2017. Ενσωματώνει με αυτή, οι υπολογισμοί εκτελούνται για σε μηνιαία βάση με χρήση της μέσης μηνιαίας θερμοκρασίας του αέρα και της μέσης μηνιαίας ακτινοβολίας σε διάφορα επίπεδα. Βασική παράμετρος των υπολογισμών είναι ο συντελεστής αξιοποίησης των κερδών για την περίοδο θέρμανσης και ο συντελεστής αξιοποίησης των απωλειών για την περίοδο ψύξης. Για την πλήρη κατανόηση της μεθόδου ο αναγνώστης παραπέμπεται στο διεθνές πρότυπο EN ISO 52016-1:2017. 2.2.4.1. Συντελεστής αξιοποίησης κερδών hη για την περίοδο θέρμανσης Ο συντελεστής αξιοποίησης κερδών hη, υποδεικνύει το ποσοστό των κερδών, ηλιακών και εσωτερικών (από τον φωτισμό, τον εξοπλισμό και τον τεχνητό φωτισμό), που μπορούν να αξιοποιηθούν κατά τη διάρκεια της περιόδου υπολογισμού και μπορεί να λάβει τιμή από 1, για πλήρη δυνατότητα αξιοποίησης, έως 0, για πλήρη απώλεια των κερδών. --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 47 [Page 47 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/47.png) - Αξιολόγηση σχεδιασμού κελύφους εκμετάλλευσης των κερδών, έως 0, για μηδενική. Εξαρτάται από τη χρονική σταθερά του κτιρίου τ καθώς και από την αναλογία των θερμικών κερδών προς τις θερμικές απώλειες ψ του κτιρίου (ψ=κερδη/απώλειες) (βλ. Παράρτημα Β), η οποία σε μεγάλο βαθμό επηρεάζεται από τον λόγο της επιφάνειας των ανοιγμάτων προς στη θερμαινόμενη επιφάνεια Αψ/Α (αύξηση κερδών άρα αύξηση ψ) αλλά και το επίπεδο θερμομόνωσης του κτιρίου (μείωση απωλειών άρα αύξηση ψ). Πρακτικά ο συντελεστής αξιοποίησης των κερδών η υποδηλώνει το ποσοστό των κερδών που μπορούν να αποθηκευτούν στα αδρανή δομικά στοιχεία και να αξιοποιηθούν για την μείωση των φορτίων θέρμανσης. Τα επιπλέον κέρδη οδηγούν σε αύξηση της εξωτερικής θερμοκρασίας του αέρα πάνω από την εξώστη στη επιθυμητή με άμεσο αποτέλεσμα την αύξηση των θερμικών απωλειών του κτιριακού κελύφους ακυρώνοντας της συνοδευτά τους. Στο επόμενο γράφημα απεικονίζεται ο βαθμός αξιοποίησης των κερδών από το κέλυφος (συνεχής γραμμή) συναρτήσει της χρονικής σταθεράς του κτιρίου, τ, και του λόγου των κερδών προς τις απώλειες ψ. Στο ίδιο γράφημα απεικονίζεται (με αυτή γραμμή) το ποσοστό κάλυψης των απωλειών (φορτίων θέρμανσης) που επιτυγχάνεται για τον ίδιο λόγο ψ από την αξιοποίηση των κερδών, ενώ το υπολειπόμενο ποσοστό καλείται να καλύψει το σύστημα θέρμανσης. Όπως φαίνεται και από το γράφημα (Εικόνα 2-16), ανεξαρτήτως χρονικής σταθεράς κτιρίου τ, όσο αυξάνεται ο λόγος ψ (κέρδη/απώλειες) τόσο μειώνεται ο βαθμός αξιοποίησης η των εσωτερικών και ηλιακών κερδών από το κέλυφος. Το παραπάνω γεγονός έχει άμεσο αποτέλεσμα στην αποδοτική θέρμανση ενός κτιρίου. Πρακτικά η αύξηση του μεγέθους των ανοιγμάτων που προσφέρουν παθητική θέρμανση δεν είναι αναλογική με τη μείωση των φορτίων θέρμανσης αλλά ακολουθεί τις καμπύλες που απεικονίζονται στο γράφημα (Εικόνα 2-16). Είναι δηλαδή μειούμενης απόδοσης όσο περισσότερο το φορτίο καλείται να καλύψει. Όμως υποδηλώνει ότι κατά τη θερινή περίοδο τα ψυκτικά φορτία της ψύξης μειώνονται από την αξιοποίηση των κερδών, ενώ το υπόλοιπο ποσοστό καλείται να καλύψει το σύστημα ψύξης. Εικόνα 2-16. Συντελεστής αξιοποίησης κερδών η από κτιριακό κέλυφος κατά τη διάρκεια της περιόδου θέρμανσης συναρτήσει του λόγου ψ των κερδών προς τις απώλειες. --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 48 [Page 48 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/48.png) - Αξιολόγηση σχεδιασμού κελύφους που προκύπτουν από τα ανοίγματα είναι ανάλογα με τα μεγέθη τους (βλ. ενότητα 2.4.2.2). Όπως θα αναλυθεί σε επόμενη ενότητα (βλ. ενότητα 2.5) υπάρχει μια βέλτιστη αναλογία επιφάνειας ανοίγματος προς την επιφάνεια των όψεων ή την ωφέλιμη επιφάνεια η οποία ελαχιστοποιεί το συνολικό φορτίο θέρμανσης και ψύξης. Υπολογιστικό παράδειγμα 2.2 Κτίριο κατασκευασμένο με μεταλλικό σκελετό και ελαφρά πετάσματα έχει g=31W/m^2K (Πίνακας 2-1). Έστω ότι έχει συντελεστή θερμικών ροών τέτοιου που προκύπτει ότι η χρονική σταθερά είναι τ=12h. Για λόγο κερδών προς απώλειες μ=0.8 (π.χ. μεγάλα νότια ανοίγματα ή/και τεχνητός φω- τισμός,σύμφωνα με τους υπολογισμούς που αποτυπώνονται στο επόμενο γράφημα, ο βαθμός αξιο- ποίησης των κερδών του εκτιμάται ίσο με ηο=0,61 ή 61%.και το ποσοστό κάλυψης των απαιτήσεων θέρμανσης από τα κέρδη (ηλιακά, τεχνητός φωτισμός κ.λπ.) θα ήταν περίπου 49%. Το ίδιο κτίριο κατασκευασμένο με έργοστασιακό οργανισμό στη σκευασία, τοιχοποιίες πλήρωσης από ινωδοσυδεές έχει g=78W/m^2K (Πίνακας 2-1). Έστω ότι έχει συντελεστή θερμικών ροών (ίδιο επίπεδο θερμομόνωσης) με το προηγούμενο. Τότε η χρονική σταθερά θα ήταν ίση με τ=(78/31)x12=30h, ο βαθμός αξιοποίησης των κερδών θα ήταν περίπου ηο,π1=0,71 ή 71%.ενώ το ποσοστό κάλυψης των απαιτήσεων θέρμανσης από τα κέρδη (ηλιακά, τεχνητός φωτισμός κ.λπ.) θα ήταν περί- που 57%. Τα παραπάνω πρακτικά σημαίνουν ότι για το κτίριο με τη μικρότερη χρονική σταθερά (που οφείλεται στη διαφορετική θερμοχρατητικότητα στην συγκεκριμένη περίπτωση) επιπλέον 10% (=71%-61%) των ηλιακών κερδών θα προκαλούσαν υπερθέρμανση στο εσωτερικό του με αύξηση των απωλειών του και δεν θα ήταν αξιοποιήσιμα. Σημειώνεται ότι η διαφορά στις απαιτήσεις (και τελικά στη συνολική κατανάλωση) μεταξύ των δύο κτιρίων ισούται με 8% (=57%-49%). --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 49 [Page 49 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/49.png) - Υπολογιστικό παράδειγμα 2.3 Κτίριο από σκυρόδεμα και οπτοπλινθοδομή χωρίς θερμομόνωση έστω ότι έχει χρονική σταθερά τ=12h και λόγο κερδών προς απώλειες γ=0,5. Σύμφωνα με τους υπολογισμούς που αποτυπώνονται στο επόμενο γράφημα ο βαθμός αξιοποίησης των κερδών του εκτιμάται ίσος με ηο=0,72 ή 72% και το ποσοστό κάλυψης των απαιτήσεων θέρμανσης από τα κέρδη (ηλιακά, τεχνητός φωτισμός κ.λπ.) είναι περίπου 36%. Αν το κτίριο θερμομονωθεί, περιορίζοντας τις συνολικές θερμικές του απώλειες στο μισό, η χρονική σταθερά θα είναι πλέον ίση με τ=γ/0,5=24h (μισές απώλειες) και ο λόγος γ' θα γίνεται γ'=γ/γ=0,5=1 (μισές απώλειες, ίδια κέρδη). Σύμφωνα με τους υπολογισμούς που αποτυπώνονται στο επόμενο γράφημα, ο βαθμός αξιοποίησης των κερδών θα είναι πλέον ηο=0,62 ή 62% και το ποσοστό κάλυψης των απαιτήσεων θέρμανσης από τα κέρδη (ηλιακά, τεχνητός φωτισμός κ.λπ.) είναι περίπου 62%. Παρατηρείται ότι ενώ οι απώλειες του κτιρίου περιορίζονται στο μισό, η κάλυψη των απαιτήσεων δεν διπλασιάζεται (62% έναντι 36%). Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι η δυνατότητα αξιοποίησης των κερδών δεν μειώνεται κατά 10% (62% έναντι 72%). --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 50 [Page 50 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/50.png) - 2.2.4.2. Συντελεστής αξιοποίησης απωλειών ηv για την περίοδο ψύξης Ο συντελεστής αξιοποίησης απωλειών ηv υποδεικνύει το ποσοστό των απωλειών (λόγω χαμηλότερης θερμοκρασίας του εξωτερικού αέρα), που μπορούν να αξιοποιηθούν κατά τη διάρκεια της περιόδου υπολογισμού και μπορεί να λάβει τιμή από 0, 1, για πλήρη δυνατότητα εκμετάλλευσης των απωλειών, έως 0, για μηδενική. Εξαρτάται από τη χρονική σταθερά του κτιρίου καθώς και από την αναλογία των θερμικών απωλειών προς τα θερμικά κέρδη του κτιρίου (ν=απώλειες/κέρδη βλ. Παράρτημα Β). Πρακτικά ο συντελεστής αξιοποίησης των απωλειών ηv υποδηλώνει το ποσοστό των κερδών που μπορούν να αποθηκευτούν στα αδιαφανή δομικά στοιχεία και να απορροφηθούν προς το εξωτερικό περιβάλλον λόγω χαμηλότερης θερμοκρασίας μέσω των δομικών του στοιχείων και εισροής μειώνοντας τα φορτία ψύξης. Στο επόμενο γράφημα, αποτυπώνεται ο βαθμός αξιοποίησης των απωλειών από το κέλυφος (συνεχής γραμμή) συναρτήσει της χρονικής σταθεράς του κτιρίου, τ, και του λόγου των απωλειών προς τα κέρδη του ν. Στο ίδιο γράφημα αποτυπώνεται (με διακεκομμένη γραμμή) το ποσοστό κάλυψης των ψυκτικών φορτίων που επιτυγχάνεται για ίδιο λόγο ν, από την αξιοποίηση των απωλειών. Στην περίπτωση αρνητικών τιμών ν (όταν η μέση μηνιαία εξωτερική θερμοκρασία είναι υψηλότερη από την επιθυμητή του εσωτερικού χώρου), οι ροές θερμότητας αντιστρέφονται και μετατρέπονται σε κέρδη αντί για απώλειες. Σε αυτήν την περίπτωση ο συντελεστής αξιοποίησης παραμένει ίσος με τη μονάδα (1) και τα κέρδη από τις ροές θερμότητας λόγω διαφοράς θερμοκρασίας προστίθενται αντί να αφαιρούνται από τα ηλιακά και εσωτερικά κέρδη. Εικόνα 2-17: Συντελεστής αξιοποίησης απωλειών ηv από κτηριακό κέλυφος κατά τη διάρκεια της περιόδου ψύξης συναρτήσει του λόγου ν των απωλειών προς τα κέρδη. --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 51 [Page 51 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/51.png) - Υπολογιστικό παράδειγμα 2.4 Κτίριο κατασκευασμένο με μεταλλικό σκελετό και ελαφρά πετάσματα έχει cn=31Wh/m²K (Πίνακας 2-1). Εστω ότι έχει συντελεστή θερμικών ροών τέτοιο που προκύπτει ότι η χρονική σταθερά είναι τ=12h. Για λόγο απωλειών προς κέρδη γ=1,2 (π.χ. σκιερά ανοίγματα και φυσικός αερισμός με εξωτερική θερμοκρασία χαμηλότερη από την επιθυμητή), σύμφωνα με τους υπολογισμούς που απεικονίζονται στο επόμενο γράφημα, ο βαθμός αξιοποίησης των απωλειών του εκτιμάται ίσο με η=0,61 ή 61%.και το ποσοστό κάλυψης των απαιτούμενων ψύξης από τις απώλειες (αερισμός και κέλυφος) θα ήταν περίπου 49%. Το ίδιο κτίριο κατασκευασμένο με φέροντα οργανισμό από σκυρόδεμα, τοιχοποιία πλήρωσης οπτοπλινθοδομές έχει cn=78Wh/m²K (Πίνακας 2-1). Εστω ότι έχει ίδιο συντελεστή θερμικών ροών (ίδιο επίπεδο θερμομόνωσης) με το προηγούμενο. Τότε η χρονική σταθερά θα ήταν για τη τ=(78/31)×12=30h, ο βαθμός αξιοποίησης των απωλειών θα ήταν πλέον η=0,71 ή 71% ενώ το ποσοστό κάλυψης των απαιτούμενων ψύξης από τις απώλειες (αερισμός και κέλυφος) θα ήταν πλέον 57%. Τα παραπάνω πρακτικά σημαίνουν ότι για το κτίριο με τη μικρότερη χρονική σταθερά (που οφείλεται στη διαφορετική θερμοχωρητικότητα στην συγκεκριμένη περίπτωση) τελικά επιτυγχάνεται 10% (71%-61%) πιο ικανοποιητική αξιοποίηση των απωλειών για ψύξη. Επίσης, η μικρότερη χρονική σταθερά σημαίνει ότι οι διαφορές κερδών δεν θα μπορούσαν να απομακρυνθούν έγκαιρα από το κτίριο και θα οδηγούσαν σε αύξηση της εσωτερικής θερμοκρασίας του και κατ’ επέκταση ανάγκη για ψύξη. Σημειώνεται ότι η διαφορά στις απαιτήσεις (και τελικά στη συνολική κατανάλωση) μεταξύ των δύο κτιρίων ισούται με 8% (=57%-49%). --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 52 [Page 52 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/52.png) - 2.3. Αδιαφανή δομικά στοιχεία Τα αδιαφανή δομικά στοιχεία αποτελούν το βασικό τμήμα του κελύφους που προσφέρει προστασία από τις περιβαλλοντικές συνθήκες, εμποδίζουν τις θερμικές απώλειες κατά τη διάρκεια του χειμώνα και αποτρέπουν την είσοδο της ηλιακής ακτινοβολίας κατά τη διάρκεια του θέρους. Η εσωτερική θερμική μάζα τους λειτουργεί ως θερμική αποθήκη, στην οποία αποθηκεύεται ενέργεια, η οποία αποδίδεται στο χώρο σε διαφορετική χρονική στιγμή, αποτρέποντας τις έντονες θερμοκρασιακές διακυμάνσεις του εσωτερικού αέρα μειώνοντας τα φορτία θέρμανσης και ψύξης και ταυτόχρονα βελτιώνοντας τις συνθήκες άνεσης. 2.3.1. Θερμομόνωση Το μέτρο της θερμομονωτικής ικανότητας ενός δομικού στοιχείου είναι ο συντελεστής θερμοπερατότητας U [W/(m²K)], ο οποίος υποδηλώνει πόση ενέργεια διαπερνάει 1m² του δομικού στοιχείου, στη μονάδα του χρόνου, όταν η διαφορά θερμοκρασίας του αέρα εκτείνεται του ισούται με 1°C. Προφανώς όσο χαμηλότερος είναι ο συντελεστής U τόσο περισσότερο θερμομονωμένο είναι ένα δομικό στοιχείο. Ο συντελεστής θερμοπερατότητας υπολογίζεται από την εξίσωση (εξ. 2.13): \[ U = \left( R_{se} + \sum_{i=1}^{n} d_i / \lambda_i + R_i + R_{si} \right)^{-1} \] [εξ. 2.13] όπου: - \(U\) [W/m²K]: ο συντελεστής θερμοπερατότητας του δομικού στοιχείου - \(R_{si}\) [m²K/W]: η θερμική αντίσταση του στρώματος του αέρα από την εσωτερική πλευρά του δομικού στοιχείου - \(\sum_{i=1}^{n} d_i / \lambda_i\) [m²K/W]: το άθροισμα των θερμικών αντιστάσεων των n στρώσεων του δομικού στοιχείου, πάχους d[m] και συντελεστή θερμικής αγωγιμότητας λ [W/mK] η κάθε μία - \(R_i\) [m²K/W]: η θερμική αντίσταση ακίνητου στρώματος αέρα εντός κλειστού διακένου, αν υπάρχει, που δεν είναι σε απευθείας επαφή με το εξωτερικό ή εσωτερικό αέρα - \(R_{se}\) [m²K/W]: η θερμική αντίσταση του στρώματος του αέρα από την εξωτερική πλευρά του δομικού στοιχείου Τονίζεται ότι στην περίπτωση ύπαρξης ανοιχτού διακένου αέρα (π.χ. χωνευτό κουφώματος) όλες οι στρώσεις μετά το διάκενο δεν προσφέρουν θερμομονωτική προστασία αφού στην ουσία παρακάμπτονται από τον αέρα που εισέρχεται και εξέρχεται στο διάκενο και αγνοούνται στον υπολογισμό του συντελεστή U του δομικού στοιχείου (Τ.Ο.Τ.Ε.Ε. 20701-2, 2021). Από την (εξ. 2.13) μπορούν να προκύψουν τα εξής συμπεράσματα: - Η θέση της θερμομονωτικής στρώσης, δηλαδή εξωτερικά, εσωτερικά ή στον πυρήνα, δεν επηρεάζει το συντελεστή θερμοπερατότητας U του δομικού στοιχείου (αλλά επηρεάζει τη δράση θερμοχωρητικότητας του στοιχείου βλ. ενότητα 2.3.2) - Η θερμική αντίσταση της κάθε στρώσης του δομικού στοιχείου, και συνεπώς και της θερμομονωτικής στρώσης, είναι ανάλογη του πάχους της και αντιστρόφως ανάλογη του συντελεστή θερμικής αγωγιμότητας λ του υλικού που θα επιλέγει. Συντελεστής υλικά που παρουσιάζονται στην αγορά ως θερμομονωτικά, με χαμηλό συντελεστή λ, αλλά μικρό πάχος εφαρμογής, π.χ. "Θερμομονωτικές" βαφές, δεν μπορούν να προσφέρουν ικανοποιητική θερμομονωτική προστασία. Σελίδα 45 --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 53 [Page 53 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/53.png) - Αξιολόγηση σχεδιασμού κελύφους Επιπλέον η μετάδοση θερμότητας από την εξωτερική πλευρά των δομικών στοιχείων προς το εξωτερικό περιβάλλον γίνεται κυρίως με συναγωγή και όχι ακτινοβολία (EN ISO 6946, 2017). Συνεπώς υλικά που λειτουργούν ως φράγματα ακτινοβολίας, όταν εφαρμόζονται από την εξωτερική πλευρά των δομικών στοιχείων έχουν πολύ μικρή επίδραση στις θερμομονωτικές ιδιότητες τους. Αντίθετα όταν αναλύεται στην ενότητα 0 επηρεάζουν σημαντικά τα πηλικά κέρδη των δομικών στοιχείων. Στην (Τ.Ο.Τ.Ε.Ε. 20701-2, 2021) δίνονται αναλυτικά οι σχέσεις υπολογισμού, οι παραδοχές, καθώς και πίνακες με τιμές ιδιοτήτων διαφόρων υλικών που χρειάζονται για τον υπολογισμό του συντελεστή θερμοπερατότητας αδιαφανών δομικών στοιχείων. Στον επόμενο πίνακα (Πίνακας 2-2) δίνονται, για εποπτικούς λόγους, ενδεικτικές τιμές του συντελεστή θερμικής αγωγιμότητας λ διαφόρων υλικών που χρησιμοποιούνται στα κτίρια. Πίνακας 2-2: Ενδεικτικές τιμές συντελεστή θερμικής αγωγιμότητας λ υλικών που χρησιμοποιούνται στα κτίρια | Υλικό | λ [W/(m K)] | |------|------------| | Αλουμίνιο | 160 | | Πέτρα | 1,40-3,50 | | Οπλισμένο σκυρόδεμα | 1,50-2,50 | | Οπτοπλινθοδομές (οπτόπλινθοι) συμπεριλαμβανομένου του συνδετικού κονιάματος | 0,45-0,64 | | Οπτοπλινθοδομές θερμομονωτικές (π.χ. ορθόπλινθοι) συμπεριλαμβανομένου του συνδετικού κονιάματος | 0,18-0,25 | | Εξακοθραύστες | 0,110-0,22 | | Ξύλο | 0,10-0,21 | | Συνήθη θερμομονωτικά υλικά | 0,026-0,060 | | Υπερ-μονωτικά υλικά (π.χ. vacuum insulation panel, silica aerogel blanket) | 0,005-0,020 | Σημείωση: 1. Για όλα τα θερμομονωτικά υλικά υπάρχει υποχρέωση δήλωσης του συντελεστή λ μετρημένου σύμφωνα με το ΕΝ 12667: 2001. 2. στην κατηγορία των υπερ-μονωτικών ανήκουν τα θερμομονωτικά υλικά που έχουν λ μικρότερο από αυτό του ακινήτου αέρα (λ0,022) 3. τα υπερμονωτικά υλικά έχουν πολύ αυξημένο κόστος αγοράς, και εφαρμόζονται σε σχέση με τα συνήθη θερμομονωτικά υλικά και η χρήση τους προτείνεται να εξετάζεται σε ειδικές περιπτώσεις μόνο. Η ροή θερμότητας διαμέσου δομικού στοιχείου για χρονική περίοδο t μπορεί να υπολογιστεί απλοποιητικά με χρήση της παρακάτω σχέσης [εξ. 2.14]: q_t = U * (T_in – T_εξ) * t [εξ. 2.14] όπου: q_t: [kWh/m²]: η ροή θερμότητας διαμέσου δομικού στοιχείου για περίοδο t U [W/m²K]: ο συντελεστής θερμοπερατότητας του δομικού στοιχείου T_in [°C]: η μέση θερμοκρασία του εσωτερικού αέρα για την περίοδο υπολογισμού t T_εξ[°C] : η μέση θερμοκρασία του εξωτερικού αέρα για την περίοδο υπολογισμού t t [h]: η χρονική διάρκεια της περιόδου υπολογισμού Με χρήση της [εξ. 2.14] φαίνεται ότι οι θερμικές απώλειες από ένα δομικό στοιχείο είναι ανάλογες του συντελεστή θερμοπερατότητας του και της διαφοράς θερμοκρασίας του αέρα εκατέρωθεν του δομικού στοιχείου. --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 54 [Page 54 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/54.png) - Αξιολόγηση σχεδιασμού κελύφους δομικού στοιχείου. Έτσι για παράδειγμα, τον μήνα Δεκέμβριο, το ίδιο δομικό στοιχείο έχει λιγότερες απώλειες για ένα κτίριο που είναι στην Αθήνα σε σχέση με ένα κτίριο που βρίσκεται στη Καστοριά. Στην Εικόνα 2-18 φαίνεται η σχέση του συντελεστή θερμοπερατότητας U με το πάχος θερμομονωτικής στρώσης, με συντελεστή θερμικής αγωγιμότητας λ=0,033 W/mK, για συνήθεις κατασκευές εξωτερικού μπατικού τοίχου, δαπέδου στον αέρα (pillotis) και δώματος. Όπως φαίνεται η σχέση του συντελεστή θερμοπερατότητας με το πάχος της θερμομονωτικής στρώσης είναι υπερβολική, δηλαδή η τιμή του συντελεστή τείνει ασυμπτωτικά προς το μηδέν, όσο αυξάνει το πάχος του θερμομονωτικού. [Εικόνα 2-18: Συντελεστής θερμοπερατότητας για τυπικά δομικά στοιχεία συναρτήσει του πάχους θερμομονωτικού υλικού (λ=0,033 W/m K)] Αυτό έχει ως αποτέλεσμα, η αύξηση του πάχους της θερμομονωτικής στρώσης να μην συνεπάγεται ανάλογη μείωση των απωλειών των δομικών στοιχείων και από μια τιμή και πάνω το κόστος για την αγορά του επιπλέον θερμομονωτικού υλικού να είναι μεγαλύτερο από το κόστος της εξοικονομούμενης ενέργειας στον κύκλο ζωής του κτιρίου. Η τιμή για την οποία συμβαίνει το παραπάνω καθορίζεται ως οικονομικώς βέλτιστη και διαφέρει ανάλογα με την κλιματική ζώνη, τη χρήση του κτιρίου αλλά και νεότερα από τον συνολικό σχεδιασμό του. Για λόγους απλοποίησης της διαδικασίας υπολογισμού του βέλτιστου πάχους θερμομονωτικής, οι υπολογισμοί αυτοί έχουν πραγματοποιηθεί για μια σειρά από τυπικά κτίρια και τα αποτελέσματα που προκύψαν καθορίζουν τις ελάχιστες απαιτήσεις θερμομονωτικής επικάλυψης δομικών στοιχείων, όπως αυτές ορίζονται στον Κ.Εν.Α.Κ. 2.3.2. Θερμοχωρητικότητα δομικού στοιχείου Η θερμοχωρητικότητα ενός υλικού προκύπτει ως το γινόμενο της πυκνότητας ρ [kg/m³] με την ειδική θερμοχωρητικότητα του c [J/kg K]. Τιμές των ιδιοτήτων ρ και c, υλικών δόμησης δίνονται στην [Τ.Ο.Τ.Ε.Ε. 20701-2, 2017]. Υψηλή θερμοχωρητικότητα έχουν το νερό [4,2MJ/(m3K)] καθώς και τα περισσότερα συνηθισμένα υλικά όπως σκυρόδεμα [2,4MJ/(m3K)], τεχνητοί λίθοι [3,5MJ/(m3K)], οπτόπλινθοι [0,7-1,5 MJ/(m3K)] κ.ά. και γενικά εκείνα που διαθέτουν μεγάλη θερμική μάζα, της τάξης των 1,2MJ/(m3 K) και άνω. Πολύ χαμηλή θερμοχωρητικότητα έχει ο αέρας και τα υλικά που περιέχουν εγκλωβισμένο αέρα στη μάζα τους, όπως τα θερμομονωτικά υλικά. Η θερμοχωρητικότητα ενός δομικού στοιχείου προκύπτει από το άθροισμα της θερμοχωρητικότητας των υλικών που το απαρτίζουν. Η εσωτερική ή δρώσα θερμοχωρητικότητα ενός δομικού στοιχείου ‘κ’ είναι η θερμοχωρητικότητα που μπορεί να αξιοποιηθεί πρακτικά για την αποθήκευση θερμότητας κατά την λειτουργία ενός κτιρίου και διαφέρει από τη συνολική θερμοχωρητικότητα. --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 55 [Page 55 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/55.png) - Αξιολόγηση σχεδιασμού κελύφους Θερμοχωρητικότητα του στοιχείου κτλ... Για τους υπολογισμούς ενεργειακής απόδοσης, θεωρούνται ως αξιοποιήσιμα τα υλικά του δομικού στοιχείου μέχρι βάθους 10cm από την εσωτερική πλευρά του ή μέχρι την στρώση θερμομόνωσης εάν αυτή είναι τοποθετημένη σε μικρότερο βάθος (π.χ. εσωτερική θερμομόνωση). Η θερμοχωρητικότητα που υπολογίζεται με τον παραπάνω τρόπο μειώνεται ακόμη περισσότερο, λόγω της αντίστασης του φιλμ του αέρα που εξέρχεται του δομικού στοιχείου από την εσωτερική του πλευρά. Αναλυτικά ο τρόπος υπολογισμού της θερμικής θερμοχωρητικότητας δίνεται στο (EN ISO 13786, 2017). Αποθήκευση θερμότητας μπορεί να γίνει όχι μόνο σε υλικά μεγάλης θερμοχωρητικότητας, αλλά και σε υλικά αλλαγής φάσης: πρόκειται για υλικά με σημείο τήξης 20-30°C (παραφίνες, ένυδρα άλατα κ.ο.κ.). Λόγω της αποθήκευσης θερμότητας κατά την αλλαγή φάσης τους, μπορούν να θερμάνουν ή να ψύξουν το χώρο. Ως προς τη χρήση τους σε συνδυασμό με παθητικά συστήματα, έχει παρατηρηθεί μείωση της μέγιστης θερμοκρασίας του χώρου κατά τη διάρκεια της ημέρας και μεγάλη μείωση της θερμικής ζήτησης κατά τη διάρκεια της νύχτας (Athienitis, Liu, Hawes, Banu, & Feldman, 1997). Πίνακας 2-3: Χαρακτηριστικά τυπικών δομικών στοιχείων: συντελεστής θερμοπερατότητας U, δράση θερμοχωρητικότητας κn, θερμοεισδοχή (admittance) Υ, χρονική υστέρηση (timelag), σχετικός μειωτής φn. Κατακόρυφα δομικά στοιχεία | Περιγραφή δομικού στοιχείου | U [W/(m²K)] | κn [kJ/(m²K)] | Υ [W/(m²K)] | φ [W/(m²K)] | υστέρηση | φn [-] | |-----------------------------|------------|--------------|------------|------------|---------|--------| | Λιθοδομή 50cm | 2,58 | 86 | 24 | 5,97 | 12,8 | 0,11 | | Δομικοί στοιχειοπλινθοδομή επιχρισμένη εκατέρωθεν | 2,48 | 56 | 16 | 3,92 | 3,5 | 0,82 | | Μικτή στοιχειοπλινθοδομή επιχρισμένη εκατέρωθεν | 1,72 | 67 | 19 | 4,4 | 6,2 | 0,59 | | Μικτή στοιχειοπλινθοδομή επιχρισμένη εσωτερικά, εξωτερική θερμομόνωση πάχους 5cm | 0,50 | 62 | 14 | 3,2 | 8,9 | 0,30 | | Μικτή στοιχειοπλινθοδομή επιχρισμένη εσωτερικά, εξωτερική θερμομόνωση πάχους 10cm | 0,29 | 61 | 13 | 3,1 | 8,1 | 0,27 | | Μικτή στοιχειοπλινθοδομή επιχρισμένη εσωτερικά, εσωτερική θερμομόνωση πάχους 5cm | 0,50 | 12 | 3 | 0,6 | 6,9 | 0,42 | | Μικτή στοιχειοπλινθοδομή επιχρισμένη εσωτερικά, εσωτερική θερμομόνωση πάχους 10cm | 0,29 | 9 | 3 | 0,52 | 7,2 | 0,39 | | Οπτοπλινθοδομή πάχους 25cm επιχρισμένη εκατέρωθεν | 3,05 | 83 | 23 | 5,41 | 7,6 | 0,31 | | Οπτοπλινθοδομή πάχους 25cm επιχρισμένη εσωτερικά, εξωτερική θερμομόνωση πάχους 5cm | 0,58 | 76 | 21 | 5,46 | 8,5 | 0,12 | | Οπτοπλινθοδομή πάχους 25cm επιχρισμένη εσωτερικά, εξωτερική θερμομόνωση πάχους 10cm | 0,32 | 75 | 21 | 5,41 | 8,8 | 0,11 | | Οπτοπλινθοδομή πάχους 25cm επιχρισμένη εσωτερικά, εσωτερική θερμομόνωση πάχους 5cm | 0,58 | 11 | 2 | 0,5 | 8,0 | 0,21 | | Οπτοπλινθοδομή πάχους 25cm επιχρισμένη εσωτερικά, εσωτερική θερμομόνωση πάχους 10cm | 0,32 | 8 | 2 | 0,52 | 8,3 | 0,20 | --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 56 [Page 56 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/56.png) - Αξιολόγηση σχεδιασμού κελύφους Περιγραφή δομικού στοιχείου | U [W/(m²K)] | Κn [W/(m²K)] | Y [W/(m²K)] | Χρονική υστέρηση [h] | f [-] Οριζόντια δομικά στοιχεία πλάκα σκυροδέματος δαπέδου, επικ αλυψη εσωτερικά, στρώση ροκανί, χωρίς θερμομόνωση | 3,13 | 99 | 28 | 6,51 | 7,2 | 0,36 πλάκα σκυροδέματος δαπέδου, επικ αλυψη εσωτερικά, στρώση ροκανί, με θερμομόνωση 5cm άναθελ | 0,57 | 91 | 25 | 6,54 | 8,9 | 0,14 πλάκα σκυροδέματος δαπέδου, επικ αλυψη εξωτερικά, εξωτερική στρώση, πλακάκι, χωρίς θερμομόνωση | 2,55 | 66 | 18 | 4,24 | 7,7 | 0,33 πλάκα σκυροδέματος δαπέδου, επικ αλυψη εξωτερικά, εξωτερική στρώση, πλακάκι, θερμομόνωση 5εκ άναθελ | 0,55 | 59 | 16 | 4,27 | 9,3 | 0,11 πλάκα σκυροδέματος δαπέδου, επικ αλυψη εξωτερικά, εξωτερική στρώση, πλακάκι, θερμομόνωση 10εκ κατωθελ | 0,31 | 59 | 16 | 4,67 | 9,6 | 0,10 πλάκα σκυροδέματος δαπέδου, επικ αλυψη εξωτερικά, διάκενο αέρα, ξύλο, χωρίς θερμομόνωση | 2,89 | 58 | 16 | 3,99 | 5,2 | 0,49 πλάκα σκυροδέματος δαπέδου, επικ αλυψη εξωτερικά, διάκενο αέρα, ξύλο, θερμομόνωση 5εκ κατωθελ | 0,56 | 58 | 16 | 4,19 | 7,1 | 0,18 πλάκα σκυροδέματος δαπέδου, επικ αλυψη εξωτερικά, διάκενο αέρα, ξύλο, θερμομόνωση 10εκ κατωθελ | 0,31 | 58 | 16 | 4,20 | 7,4 | 0,16 Σημείωση: Ο συντελεστής θερμικής αγωγιμότητας του θερμομονωτικού υλικού έχει θεωρηθεί ίσος με λ=0,033W/m²K. --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 57 [Page 57 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/57.png) - 2.3.3. Απορροφητικότητα και ικανότητα εκπομπής Από την ακτινοβολία που προσπίπτει σε μία αδιαβατική επιφάνεια ένας μέρος της ανακλάται και ένα μέρος της απορροφάται αυξάνοντας την θερμοκρασία του δομικού στοιχείου. Η ανακλαστικότητα και η απορροφητικότητα της επιφάνειας είναι συμπληρωματικά μεγέθη και εξαρτώνται κυρίως από τη διαμόρφωση της τελικής επιφάνειας, δηλαδή από το χρώμα και την υφή της. Η ανακλαστικότητα στιλπνών και λείων επιφανειών πλησιάζει προς τη μονάδα, ενώ η απορροφητικότητά τους είναι αντιστρόφως μειωμένη. Αντίθετα, σκουρόχρωμες και τραχείες επιφάνειες εμφανίζουν υψηλή απορροφητικότητα και χαμηλή ανακλαστικότητα. Από την ακτινοβολία που έχει απορροφηθεί από μία εξωτερική επιφάνεια ένας μέρος εκπέμπεται προς το εξωτερικό περιβάλλον με τη μορφή θερμικής ακτινοβολίας, ενώ τμήμα απομακρύνεται μέσω συναγωγής ενώ ένα τμήμα εισέρχεται στο εσωτερικό του κτιρίου. Η ικανότητα εκπομπής της θερμικής ακτινοβολίας διαφοροποιείται ανάλογα με το υλικό και τη διαμόρφωση της τελικής του επιφάνειας. Για τα περισσότερα δομικά υλικά ο συντελεστής εκπομπής ε κυμαίνεται μεταξύ 0,80 και 0,90 ενώ χαμηλές τιμές του έχουν (~0,20) στιλπνές επιφάνειες από μέταλλο. Οι παραπάνω ιδιότητες, δηλαδή η απορροφητικότητα α και ο συντελεστής εκπομπής ε, των τελικών επιφανειών των δομικών υλικών προσδιορίζουν, σε συνδυασμό με τις λοιπές θερμοκρασιακές τιμές, τα ηλιακά κέρδη των αδιαφανών δομικών στοιχείων και μπορεί να έχουν σημαντικό ρόλο, κυρίως όταν οι επιφάνειες δέχονται μεγάλες ποσότητες ακτινοβολίας, όπως για παράδειγμα την περίπτωση των οριζόντιων δωμάτων. Ενδεικτικές τιμές απορροφητικότητας α και συντελεστή εκπομπής ε διάφορων τυπικών τελικών επιφανειών δομικών στοιχείων δίνονται στο επόμενο πίνακα. Πίνακας 2-4: Τυπικές τιμές απορροφητικότητας α στην ηλιακή ακτινοβολία και συντελεστή εκπομπής ε διαφόρων τελικών επιφανειών δομικών στοιχείων. | Περιγραφή επιφάνειας | Κατακόρυφα δομικά στοιχεία | Απορροφητικότητα α [-] | Συντελεστής εκπομπής ε [-] | |----------------------|----------------------------|-----------------------|--------------------------| | Επίχρισμα ανοιχτόχρωμο (π.χ. ανοιχτό γκρι, μπεζ, κίτρινο, ροζ ή γαλάζιο) | 0,40 | 0,80 | | Επίχρισμα μέτριας απορροφητικότητας (π.χ. γκρι, μπεζ, σκουριά χρώα, σαμών) | 0,60 | 0,80 | | Επίχρισμα σκουρόχρωμο (π.χ. σκούρο καφέ, μαύρο) | 0,80 | 0,80 | | Στιλπνές μεταλλικές επιφάνειες (π.χ. φύλλα αλουμινίου) | 0,20 | 0,90 | | Διάσπαρτες ψιλής γυάλινης προσόψεως (π.χ. πλάκες με επικάλυψη γυαλιού) | 0,60 | 0,80 | | Φυτεμένη στέγη (με ειδική φυτά) | 0,70 | 0,80 | | Οριζόντια δομικά στοιχεία (οροφές) | Απορροφητικότητα α [-] | Συντελεστής εκπομπής ε [-] | |-----------------------------------|-----------------------|--------------------------| | Πολύ σκούρες επιχρισμένες στεγών ή δωμάτων (π.χ. ασφαλτόπανα) | 0,90 | 0,80 | | Σκούρες επιχρισμένες στεγών ή δωμάτων (π.χ. επικάλυψη με ασφαλτικές πλάκες, ασφαλτικά κεραμίδια) | 0,80 | 0,80 | | Λευκόχρωμες επιχρισμένες στεγών ή δωμάτων (π.χ. επικάλυψη με πλάκες πεζοδρομίου, ασφαλτόπανα με χαλαζιακή άμμο) | 0,65 | 0,80 | | Πολύ ανοιχτόχρωμες τελικές επιφάνειες/λευκές βαφές | 0,35 | 0,80 | | Στιλπνές μεταλλικές επιφάνειες (π.χ. ανακλαστικές μεταλλικές) | 0,20 | 0,20 | | Γραμμικά | 0,30 | 0,80 | | Φυτεμένο δώμα | 0,70 | 0,80 | --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 58 [Page 58 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/58.png) - Στο Παράρτημα Γ δίνονται αναλυτικά οι σχέσεις υπολογισμού των ηλιακών κερδών καθώς και του ενεργειακού ισοζυγίου αδιαφανών δομικών στοιχείων. Τα ηλιακά κέρδη των αδιαφανών δομικών αυξάνονται με την αύξηση του συντελεστή απορροφητικότητας σ ενώ μειώνονται με την αύξηση του συντελεστή εκπομπής ε. Έτσι κατά την χειμερινή περίοδο, που τα ηλιακά κέρδη μειώνουν τις απαιτήσεις για θέρμανση, είναι επιθυμητός υψηλός συντελεστής σ και χαμηλός συντελεστής ε. Ακριβώς το αντίθετο συμβαίνει την περίοδο ψύξης που είναι επιθυμητός χαμηλός συντελεστής σ και υψηλός συντελεστής ε. Αυτό τελικά που καθορίζει τις επιθυμητές τιμές των παραμέτρων προκύπτει από το ενεργειακό ισοζύγιο Qισο του δομικού στοιχείου κατά τη διάρκεια του έτους, δηλαδή τη διαφορά των ηλιακών κερδών της περιόδου θέρμανσης Qκελ από αυτά της περιόδου ψύξης Qκελ. Σ την περίπτωση που το ενεργειακό ισοζύγιο Qισο προκύπτει αρνητικό, τόσο ο συντελεστής απορροφητικότητας όσο και ο συντελεστής εκπομπής πρέπει να επιλέγονται όσο το δυνατόν μικρότεροι αυτού ώστε να ελαχιστοποιηθεί η επιβάρυνση που προκαλείται από τα ηλιακά κέρδη του δομικού στοιχείου. Το ενεργειακό ισοζύγιο δομικού στοιχείου μπορεί να εκτιμηθεί από την επόμενη σχέση: qκελ,χει = qκελ,Θ − qκελ,Ψ = = 0.04 · U · [α · (Ih · Fsh,Θ − Ic · Fsh,Ψ) − 0.0055 · ε · Fsky · (tu − tο)]) όπου: qκελ [kWh/m2]: ετήσιο ισοζύγιο ηλιακών κερδών του δομικού στοιχείου qκελ,Θ [kWh/m2]: τα ηλιακά κέρδη του δομικού στοιχείου την περίοδο θέρμανσης qκελ,Ψ [kWh/m2]: τα ηλιακά κέρδη του δομικού στοιχείου την περίοδο ψύξης α [-]: η απορροφητικότητα της τελικής διαμόρφωσης του δομικού στοιχείου Η και Ιc[kWh/m2]: η διαθέσιμη ηλιακή ακτινοβολία για όλη την περίοδο θέρμανσης και την περίοδο ψύξης αντίστοιχα στην επιφάνεια (χωρίς την επίδραση εμποδίων ή σκίαστρων) Fsh,Θ, Fsh,Ψ [-]: ο συντελεστής σκιασμού για την περίοδο θέρμανσης και ψύξης αντίστοιχα της επιφάνειας (Τ.Ο.Τ.Ε.Ε. 20701-1 ενότητα 4.3) U [W/m2K]: ο συντελεστής θερμοπερατότητας του δομικού στοιχείου ε [-]: ο συντελεστής εκπομπής της τελικής διαμόρφωσης του δομικού στοιχείου Fsky [-]: ο συντελεστής θέασης του ουρανού, ίσος με 1 για οριζόντια και ½ για κατακόρυφα δομικά στοιχεία tu, to [hours]: η διάρκεια της περιόδου θέρμανσης και της περιόδου ψύξης αντίστοιχα. Για την Ι και Ιc η κλιματική ζώνη θεωρούνται tu=3.984h και to=2.940h, ενώ για την Ι και α δίνεται tu=1.746h και to=2.568h Στην (Τ.Ο.Τ.Ε.Ε. 20701-1, 2021) Τ.Ο.Τ.Ε.Ε. 20701-1 δίνονται τυπικές τιμές του συντελεστή απορροφητικότητας σ (Πίνακας 3-21) και του συντελεστή εκπομπής σε θερμική ακτινοβολία ε (Πίνακας 3-22) για διάφορες επιφάνειες που συναντώνται ως τελικές επιφάνειες του κατακόρυφου και οριζόντιου δομικού στοιχείου του περιβλήματος. Στην περίπτωση χρήσης ειδικών υλικών (π.χ. υψηλών υλικών δύναται να χρησιμοποιηθούν στους υπολογισμούς διαφορετικές τιμές, εφόσον η μελέτη συνοδεύεται από το αντίστοιχο πιστοποιητικό από διαπιστευμένα εργαστήρια της Ελλάδας ή του εξωτερικού. --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 59 [Page 59 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/59.png) - Υπολογιστικό παράδειγμα 2.5 Να εκτιμηθεί το ενεργειακό ισοζύγιο οριζοντίων δομικών στοιχείων για κτίρια που βρίσκονται στο Ηράκλειο και την Καστοριά θερμομονωμένα με τις ελάχιστες απαιτήσεις του Κ.Εν.Α.Κ. για διαφορετικούς συντελεστές απορροφητικότητας και συντελεστές εκπομπής της τελικής διαμόρφωσης. Να θεωρηθεί ότι η χρήση των κτιρίων είναι κατοικία και η διάρκεια της περιόδου θέρμανσης και ψύξης ισούται με την μέγιστη που ορίζεται στην Τ.Ο.Τ.Ε.Ε. 20701-1:2021. Με χρήση των σχέσεων [Εξ. Γ.1], [Εξ. Γ.2] και [Εξ. Γ.3] υπολογίστηκαν τα ηλιακά κέρδη κατά τη διάρκεια της περιόδου θέρμανσης (qh), της περιόδου ψύξης (qc) καθώς και η διαφορά τους (qbal) για δύο τιμές ε και εύρος τιμών α. Τα αποτελέσματα παρουσιάζονται γραφικά στα επόμενα σχήματα. Εικόνα 2.19: Ενεργειακό ισοζύγιο για την περίοδο θέρμανσης (qh), για την περίοδο ψύξης (qc) και για το σύνολο του έτους (qbal) οριζοντίου δώματος με συντελεστή U=0,45W/m²K στο Ηράκλειο (Α κλιματική ζώνη) για δύο διαφορετικούς συντελεστές εκπομπής ε, συναρτήσει του συντελεστή απορροφητικότητας α. Εικόνα 2.20: Ενεργειακό ισοζύγιο για την περίοδο θέρμανσης (qh), για την περίοδο ψύξης (qc) και για το σύνολο του έτους (qbal) οριζοντίου δώματος με συντελεστή U=0,30W/m²K στο Καστοριά (Δ κλιματική ζώνη), για δύο διαφορετικούς συντελεστές εκπομπής ε, συναρτήσει του συντελεστή απορροφητικότητας α. --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 60 [Page 60 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/60.png) - 2.4. Διαφανή δομικά στοιχεία Τα διαφανή δομικά στοιχεία είναι απαραίτητα για την εξασφάλιση επαρκούς φυσικού αερισμού και φωτισμού στα κτίρια. Σε σχέση με τα αδιαφανή δομικά στοιχεία εμφανίζουν σαφώς μεγαλύτερες θερμικές απώλειες, αλλά τα ηλιακά κέρδη που μπορούν να προσφέρουν στους εσωτερικούς χώρους, με τον κατάλληλο σχεδιασμό τους, όχι μόνο τις αντισταθμίζουν αλλά μπορούν και να μειώσουν τις απαιτήσεις για θέρμανση (παθητική θέρμανση). Επιπλέον, για συγκεκριμένες χρήσεις κτιρίων όπως για παράδειγμα γραφειακούς χώρους, ο σωστός σχεδιασμός των διαφανών δομικών στοιχείων μπορεί να μειώσει σε μεγάλο βαθμό την κατανάλωση ενέργειας για φωτισμό με άμεση επίδραση στα φορτία θέρμανσης/ ψύξης. Παρόλα αυτά, και σε κάθε τύπο κτιρίου, κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού τα διαφανή στοιχεία μπορεί να αποτελέσουν πηγή υπερθέρμανσης και πρέπει να λαμβάνεται κατάλληλη μέριμνα για τον επαρκή και ορθό σκιασμό τους. 2.4.1 Τεχνικά χαρακτηριστικά Κάθε διαφανές δομικό στοιχείο χαρακτηρίζεται από τέσσερα μεγέθη τα οποία καθορίζουν την επίδρασή του στο ενεργειακό ισοζύγιο και τις συνθήκες στο εσωτερικό του κτιρίου, και που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την επιλογή των καταλλήλων διαφανών δομικών στοιχείων σε ένα κτίριο. Αυτά τα μεγέθη είτε δηλώνονται στο δελτίο απόδοσης που συνοδεύει υποχρεωτικά αυτά τα κατασκευαστικά προϊόντα ή μπορούν να προκύψουν από αυτά από υπολογισμούς. Τα μεγέθη αυτά είναι: • ο συντελεστής θερμοπερατότητας, Uw [W/(m^2K)], που υποδηλώνει πόσο θερμομονωτικό είναι το διαφανές δομικό στοιχείο, • ο συντελεστής αεροπερατότητας, aw[m^3/(h m^2)], που υποδηλώνει πόσο αεροστεγανό είναι το διαφανές δομικό στοιχείο, • ο συντελεστής ηλιακών κερδών, gw[-], που υποδηλώνει πόσο διαπερατό είναι το διαφανές δομικό στοιχείο στην ηλιακή θερμική ακτινοβολία, • ο συντελεστής φωτοδιαπερατότητας, τv[-], που υποδηλώνει πόσο διαπερατό είναι το διαφανές δομικό στοιχείο στο ορατό φάσμα της ηλιακής ακτινοβολίας. Οι απώλειες θερμοπερατότητας μπορούν να συνδυαστούν με τις απώλειες αεροστεγανότητας και να προκύψουν οι συνολικές απώλειες από το διαφανές δομικό στοιχείο. Ορίζεται σαν συνολικός συντελεστής θερμικών απωλειών διαφανών δομικών στοιχείων Uws [W/m^2K] ο συντελεστής που συνδυάζει τις παραπάνω απώλειες και υπολογίζεται με χρήση των συντελεστών θερμοπερατότητας Uw και αεροπερατότητας aw. --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 61 [Page 61 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/61.png) - Αξιολόγηση σχεδιασμού κελύφους Ηλιακή ακτινοβολία Ορατό φάσμα ηλιακής ακτινοβολίας Θερμικές απώλειες Διαπερατότητα ηλιακής ακτινοβολίας (συντελεστής ηλιακών κερδών gω) Διαπερατότητα ορατής ακτινοβολίας (συντελεστής φωτοδιαπερατότητας τω) Θερμικές απώλειες (συντελεστής θερμοπερατότητας Uω) Απώλειες αεροστεγανότητας (συντελεστής αεροστεγανότητας αw) Εικόνα 2-21. Συμμετοχή του διαφανούς δομικού στοιχείου στο ενεργειακό ισοζύγιο και στη διαμόρφωση της εσωτερικής θερμοκρασίας του χώρου. 2.4.1.1. Συντελεστής αεροπερατότητας Ο συντελεστής αεροπερατότητας, aw, μεταβάλλεται συναρτήσει της διαφοράς πίεσης ανάμεσα στο εσωτερικό και το εξωτερικό περιβάλλον, η οποία, για συνήθεις συνθήκες λειτουργίας, λαμβάνεται με 6Pa. Οι υπολογισμοί ενεργειακής απόδοσης, με βάση την (Τ.Ο.Τ.Ε.Ε. 20701-1, 2021), γίνονται με χρήση των συντελεστών αεροστεγανότητας, σε συνθήκες συνήθους λειτουργίας. Τόσο τα πορτοπαράθυρα όσο και τα υαλοπετάσματα πιστοποιούνται για την αεροστεγανότητά τους, με βάση το συντελεστή αεροστεγανότητας και διακρίνονται σε πέντε (5) κατηγορίες, τις κλάσεις αεροστεγανότητας. Επισημαίνεται ότι στο δελτίο επιδόσεων διαφανών δομικών στοιχείων που τα συνοδεύει υποχρεωτικά, δεν δίνεται ο συντελεστής αεροστεγανότητας, αλλά η κλάση αεροστεγανότητας. Στον επόμενο πίνακα δίνεται η αντιστοιχία ανάμεσα στην κλάση αεροστεγανότητας του συντελεστή αεροπερατότητας (Τ.Ο.Τ.Ε.Ε. 20701-1, 2021). Πίνακας 2-5: Αντιστοιχία κλάσης αεροστεγανότητας και συντελεστή αεροπερατότητας για πιστοποιημένα προϊόντα. | Κλάση αεροστεγανότητας | Συντελεστής αεροπερατότητας για πορτοπαράθυρα [m3/h/(m2·h)] | Κλάση αεροστεγανότητας | Συντελεστής αεροπερατότητας για υαλοπετάσματα [m3/h/(m2·h)] | |------------------------|------------------------------------------------------------|------------------------|-------------------------------------------------------------| | Χωρίς κλάση | 15,40 | Α1 | 0,18 | | Κλάση 1 | 7,7 | Α2 | 0,11 | | Κλάση 2 | 4,1 | Α3 | 0,08 | | Κλάση 3 | 1,4 | Α4 | 0,06 | | Κλάση 4 | 0,5 | AΕ | 0,06 | --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 62 [Page 62 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/62.png) - 2.4.1.2. Συντελεστής θερμοπερατότητας Ο συντελεστής θερμοπερατότητας Uw ενός διαφανoύς δοµικού στοιχείου εξαρτάται από τα τµήµατα του που το απαρτίζουν (πλαίσιο, υάλωση και αποστατικά πλαίσια) και δίνεται στο δελτίο επιδόσεων που το συνοδεύει υποχρεωτικά. Ο συντελεστής Uw πρέπει να είναι µικρότερος ή ίσος µε το µέγιστο επιτρεπτό όριο του Κ.Εν.Α.Κ. για κάθε κλιµατική ζώνη και ο υπολογισµός του Uw γίνεται βάσει της Τ.Ο.Τ.Ε.Ε. 20701-2. Στην περίπτωση που είναι εγκατεστηµένη υγροερή θερµοµόνωση (εξαφωλό ή ρολό), οι θερµοµονωτικές ιδιότητες του διαφανούς δοµικού στοιχείου βελτιώνονται σηµαντικά. Η επιπλέον θερµική αντίσταση που προσθέτει η υγροερή µόνωση κατά τη διάρκεια χρήσης της, λαµβάνεται υπόψη στους υπολογισµούς θερµικών ροών από το δοµικό στοιχείο µε χρήση ενός διορθωµένου συντελεστή θερµοπερατότητας, Uψm. Ο τρόπος υπολογισµού του συντελεστή θερμοπερατότητας µε υγροερή µόνωση Uψm δίνεται αναλυτικά στην Τ.Ο.Τ.Ε.Ε.20701-1. 2.4.1.3. Συντελεστής ηλιακών κερδών Ο συντελεστής ηλιακών κερδών gw ενός διαφανούς δοµικού στοιχείου εξαρτάται από τον συντελεστή ηλιακών κερδών της υάλωσης ggl και το ποσοστό της υάλωσης στο διαφανές δοµικό στοιχείο. Πρακτικά, ο συντελεστής ηλιακών κερδών, gw, είναι ο λόγος της ηλιακής ακτινοβολίας που περνά από τη εσωτερική πλευρά του στοιχείου προς τη αντίστοιχη ποσότητα ηλιακής ακτινοβολίας που προσπίπτει στην εξωτερική του πλευρά. Ο συντελεστής gw λαµβάνεται σταθερός για όλη τη διάρκεια του έτους και µπορεί να υπολογιστεί µε χρήση της επόµενης σχέσης: gw = ggl· (1 − Ff) = 0.90· g (1 − Ff) \[εξ. 2.16]\ όπου: ggl [-]: ο συντελεστής ηλιακού κέρδους του διαφανούς δοµικού στοιχείου, Ff [-]: το ποσοστό πλαισίου στο διαφανές δοµικό στοιχείο, συµπεριλαµβανοµένου της και της επιφάνειας του κιβωτίου αν υπάρχει επικαθήµενο ρολό, gw [-]: ο συντελεστής ηλιακού θερµικού κέρδους της υάλωσης, g [-]: ο συντελεστής ηλιακού κέρδους της υάλωσης σε κάθετη πρόπτωση ηλιακής ακτινοβολίας όπως πιστοποιείται από τον παραγωγό του (δηλώνεται στη δήλωση επίδοσης) Στην Εικόνα 2-22 φαίνεται γραφικά η επίδραση που έχει ο συντελεστής g στα ηλιακά κέρδη διαφανούς δοµικού στοιχείου για ενδεικτικούς τύπους υαλώσεων. Η επιλογή της κατάλληλης υάλωσης και κατ’ επέκταση του καταλλήλου g πρέπει να γίνεται µε γνώµονα της βέλτιστη λειτουργία του διαφανούς δοµικού στοιχείου (βλ. ενότητα 2.4.2.2). Υψηλοί συντελεστές g πρέπει να επιλέγονται σε φωτισµό παθητικής θέρµανσης ενώ χαµηλοί σε συστήματα περιορισµού των φυσικών φορτίων. Χαρακτηριστικές τιµές ggl και gw τυπικών υαλώσεων παρουσιάζονται στον σχετικό πίνακα (Πίνακας 2-6). Περισσότερα στοιχεία για τον συντελεστή gw δίνονται στην Τ.Ο.Τ.Ε.Ε.20701-1. --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 63 [Page 63 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/63.png) - Αξιολόγηση σχεδιασμού κελύφους Εικόνα 2-22: Επίδραση του συντελεστή ηλιακών κερδών gτ στην εισερχόμενη ηλιακή ακτινοβολία μέσω του διαφανούς δομικού στοιχείου 2.4.1.4. Συντελεστής φωτοδιαπερατότητας Ο συντελεστής φωτοδιαπερατότητας, τw, ενός διαφανούς δομικού στοιχείου εξαρτάται από τον συντελεστή φωτοδιαπερατότητας της υάλωσης τg και το ποσοστό της υάλωσης στο διαφανές δομικό στοιχείο. Πρακτικά ο συντελεστής φωτοδιαπερατότητας τw είναι ο λόγος του ορατού φάσματος της ηλιακής ακτινοβολίας που περνά από την εσωτερική πλευρά του στοιχείου προς την αντίστοιχη ποσότητα ακτινοβολίας που προσπίπτει στην εξωτερική του πλευρά. Ο συντελεστής τg λαμβάνεται σταθερός για όλη τη διάρκεια του έτους και μπορεί να υπολογιστεί με χρήση της επόμενης σχέσης: τw = τg,α * (1 - Ff) = 0.85 * τg * (1 - Ff) [εξ. 2.17] όπου: τg,α: ο συντελεστής φωτοδιαπερατότητας του διαφανούς δομικού στοιχείου, Ff: το ποσοστό πλαισίου στο διαφανές δομικό στοιχείο, συμπεριλαμβανομένου και της επιφάνειας του κτιρίου αν υπάρχει επικαλυμμένο ρόλ, τg: ο συντελεστής φωτοδιαπερατότητας της υάλωσης, τ: ο συντελεστής φωτοδιαπερατότητας της υάλωσης σε κάθετη πρόσπτωση όπως πιστοποιείται από τον παραγωγό του (δίδεται στη δήλωση επίδοσης) Σε παλαιότερους τύπου υαλώσεων, η μείωση του g της υάλωσης που επιλέγονταν για μείωση των ψυκτικών φορτίων, συνοδευόταν από σχεδόν ανάλογη μείωση του συντελεστή τ καθώς ο λόγος των δύο συντελεστών ήταν λίγο μεγαλύτερος από τη μονάδα (τg/τ≈1.05-1.10). Αυτή είναι σε αποτέλεσμα τη μείωση του διαθέσιμου φυσικού φωτισμού και αντίστοιχη αύξηση της χρήσης του συστήματος τεχνητού φωτισμού. Στις νέου τύπου υαλώσεις που έχουν επιλεκτικές επιστρώσεις (solar control) αυτές έχουν ως στόχο να αποκόψουν μόνο το θερμικό τμήμα της ηλιακής ακτινοβολίας επιτρέποντας την διέλευση του οπτικού σε αποτέλεσμα ο λόγος των συντελεστών να είναι πολύ μεγαλύτερος της μονάδας (τρανς/τg>1.5). Έτσι η μείωση του g έχει αρκετά μικρότερη επίδραση στο συντελεστή τ. --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 64 [Page 64 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/64.png) - Αξιολόγηση σχεδιασμού κελύφους Η χρήση συστημάτων υψηλού λόγου τ/ε έχει ιδιαίτερη σημασία σε χρήσεις κτιρίων που η αξιοποίηση του φυσικού φωτισμού έχει ιδιαίτερη βαρύτητα στην μείωση των συνολικών καταναλώσεων (π.χ. κτίρια γραφείων). Χαρακτηριστικές τιμές τₑ και τₑ,τυπικών υαλοπινάκων παρουσιάζονται στον σχετικό πίνακα (Πίνακας 2-6). Περισσότερα στοιχεία για τον συντελεστή τₑ δίνονται στην Τ.Ο.Τ.Ε.Ε.20701-1. Πίνακας 2-6: Χαρακτηριστικά τυπικών υαλοπινάκων, συντελεστής θερμοπερατότητας υₑ υάλωσης, συντελεστής ηλιακών κερδών g υάλωσης, συντελεστής φωτοδιαπερατότητας τ υάλωσης, συντελεστής ηλιακών κερδών gₑ διαφανών δομικών στοιχείων και συντελεστής φωτοδιαπερατότητας τₑ διαφανών δομικών στοιχείων | τύπος υάλωσης | υₑ [W/m²K] | g [-] | τ [-] | τₑ/δ [-] | gₑ [-] | τₑ [-] | υₑ/δ | |------------------------------------------------------------|------------|-------|-------|----------|--------|--------|------| | Μονός υαλοπίνακας | 5,7 | 0,85 | 0,90 | 1,06 | 0,61 | 0,61 | 6,7 | | Διπλός υαλοπίνακας 4-15-4 | 2,9 | 0,79 | 0,82 | 1,04 | 0,57 | 0,56 | 3,6 | | Διπλός υαλοπίνακας 4-15-4, με επίστρωση Iowe-e | 2,6 | 0,79 | 0,82 | 1,04 | 0,57 | 0,56 | 3,3 | | Διπλός υαλοπίνακας 4-15-4, με επίστρωση Iowe-e και Αργό 90%| 1,4 | 0,65 | 0,82 | 1,26 | 0,47 | 0,56 | 2,2 | | Διπλός υαλοπίνακας 4-15-4, με επίστρωση solar control | 1,1 | 0,65 | 0,82 | 1,26 | 0,47 | 0,56 | 1,7 | | Διπλός υαλοπίνακας 4-15-4, με επίστρωση solar control και Αργό 90% | 1,3 | 0,39 | 0,61 | 1,56 | 0,28 | 0,41 | 3,3 | | Τριπλός υαλοπίνακας 4-15-4-15-4, με επίστρωση Iowe-e και Αργό 90% | 1,0 | 0,39 | 0,61 | 1,56 | 0,28 | 0,41 | 2,6 | | Τριπλός υαλοπίνακας 4-15-4-15-4, με επίστρωση Iowe-e και Αργό 90% | 0,6 | 0,54 | 0,75 | 1,39 | 0,39 | 0,51 | 1,1 | | Τριπλός υαλοπίνακας 4-15-4-15-4, με επίστρωση solar control και Αργό 90% | 0,6 | 0,36 | 0,56 | 1,56 | 0,26 | 0,38 | 1,7 | Σημείωση: Το gₑ και το τₑ έχουν υπολογιστεί θεωρώντας 80% ποσοστό υάλωσης στο διαφανές δομικό στοιχείο. --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 65 [Page 65 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/65.png) - 2.4.1.5. Συνδυαστικός συντελεστής θερμικών απωλειών Οι συνολικές θερμικές απώλειες από ένα διαφανές δομικό στοιχείο, δηλαδή ο συνδυασμός των απωλειών λόγω διαφοράς θερμοκρασίας και λόγω διείσδυσης αέρα, μπορούν να υπολογιστούν με χρήση του συντελεστή συνολικών θερμικών απωλειών του διαφανούς στοιχείου U\(_{w,tot}\) που μπορεί να υπολογιστεί με χρήση της επόμενης σχέσης [eq. 2.18]: U\(_{w,tot}\) = (U\(_{w,ti}\) + a\(_{inf}\) · c\(_p\) · ρ) = (U\(_{w,ti}\) + a\(_{inf}\) · 0,337) \[eq. 2.18]\ όπου: U\(_{w,tot}\) [W/m²K]: ο συντελεστής συνολικών θερμικών απωλειών του διαφανούς δομικού στοιχείου, με χρήση υγρομετρικής μόνωσης (αν υπάρχει) και αεροστεγανή U\(_{w,ti}\) [W/m²K]: ο συντελεστής θερμικών απωλειών του διαφανούς δομικού στοιχείου, λαμβάνοντας υπόψη τη χρήση υγρομετρικής μόνωσης, δηλ. ρολή ή εξομάλυνση. Στην περίπτωση που δεν υπάρχει σύστημα υγρομετρικής μόνωσης το U\(_{w,ti}\) ισούται με το U\(_w\). a\(_{inf}\)[m³/h/m²]: ο συντελεστής αεροστεγανότητας του διαφανούς δομικού στοιχείου c\(_p\) [Wh/(Kg K)]: η ειδική θερμοχωρητικότητα του αέρα, ίση με 0,281Wh/(Kg K) ρ [kg/m³]: η πυκνότητα του αέρα, στους 20°C, ίση με 1,2kg/m³ Οι συντελεστές θερμοπερατότητας διαφανών δομικών στοιχείων U\(_w\) και U\(_{w,ti}\) μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την εκτίμηση της πραγματικής απόδοσης των διαφανών δομικών στοιχείων και την επιλογή κατάλληλων δομικών στοιχείων για κάθε περίπτωση κτιρίου ώστε να παρέχουν επαρκή θερμομόνωση. Στην Εικόνα 2-23 παρουσιάζεται η αντιστοιχία τιμών του συντελεστή U\(_{w,tot}\) με τιμές του συντελεστή U\(_{w,ti}\) για διαφανή δομικά στοιχεία με διαφορετική κλάση αεροστεγανότητας, λαμβάνοντας υπόψη και υγρομετρική μόνωση και χρησιμοποιώντας την παραπάνω σχέση [eq. 2.18]. Εικόνα 2-23: Εκτίμηση συνολικού συντελεστή θερμικών απωλειών πορτοπαραθύρου U\(_{w,tot}\) από τον συντελεστή θερμοπερατότητας U\(_{w,ti}\) και την κλάση αεροστεγανότητας και το αντίστροφο. --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 66 [Page 66 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/66.png) - Αξιολόγηση σχεδιασμού κελύφους Υπολογιστικό παράδειγμα 2.6 Για παράδειγμα, σύμφωνα με τους υπολογισμούς που αποτυπώνονται στο γράφημα (Εικόνα 2-23), ένα ποροπλίνθιο με: • U_w=2,0W/m²K, κλάση αεροστεγανότητας 4 και ύπαρξη συστήματος υγροπροής μόνωσης, έχει U_w,απο=2,0 W/m²K ενώ • με το ίδιο U_w=2,0W/m²K και κλάση αεροστεγανότητας 3 και ύπαρξη συστήματος υγροπροής μόνωσης, έχει U_w,απο=2,3 W/m²K ενώ χωρίς ύπαρξη συστήματος υγροπροής μόνωσης έχει U_w,απο=2,5 W/m²K • με το ίδιο U_w=2,0W/m²K και κλάση αεροστεγανότητας 1 και ύπαρξη συστήματος υγροπροής μόνωσης, έχει U_w,απο=4,4 W/m²K ενώ χωρίς ύπαρξη συστήματος υγροπροής μόνωσης έχει U_w,απο=4,5 W/m²K Αντιστρόφως, ένα ποροπλίνθιο για να έχει συντελεστή συνολικών απωλειών: • U_w,απο = 3,0 W/m²K με κλάση αεροστεγανότητας 3 πρέπει να επιλεγεί δομικό στοιχείο με U_w=2,5 W/m²K όταν υπάρχει σύστημα υγροπροής μόνωσης, ενώ U_w=2,8 W/m²K όταν δεν υπάρχει. • για να έχει U_w,απο=3,0 W/m²K με κλάση αεροστεγανότητας 2 πρέπει να επιλεγεί στοιχείο με U_w=1,8 W/m²K όταν υπάρχει σύστημα υγροπροής μόνωσης, ενώ U_w=1,6 W/m²K όταν δεν υπάρχει. • για να έχει U_w,απο=3,0 W/m²K με κλάση αεροστεγανότητας 1 δεν υπάρχει Από το παράδειγμα αυτό φαίνεται πως για τα διαφανή δομικά στοιχεία που είναι λιγότερο αεροστεγανά, δηλαδή έχουν υψηλότερο συντελεστή αεροπερατότητας, χρειάζεται να επιλεγεί χαμηλότερου U_από το μέγιστο επιτρεπτό ώστε να προσφέρεται επαρκή θερμομόνωση. Για τα δομικά στοιχεία που είναι αεροστεγανά, δηλαδή έχουν χαμηλότερο συντελεστή αεροπερατότητας, θα μπορούσε ακόμη και υψηλότερο U να προσφέρει επαρκή θερμομόνωση, όμως σε κάθε περίπτωση πρέπει να καλύπτονται οι απαιτήσεις του Κ.Εν.Α.Κ. για το μέγιστο επιτρεπτό U_από κάθε κλιματική ζώνη. Τονίζεται ότι οι ελάχιστες απαιτήσεις του Κ.Εν.Α.Κ. για τα διαφανή δομικά στοιχεία καθορίζονται για το U_w και όχι για το U_w,απο. --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 67 [Page 67 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/67.png) - Αξιολόγηση σχεδιασμού κελύφους 2.4.2. Ενεργειακή απόδοση διαφανών στοιχείων Ο έλεγχος της συνεισφοράς των διαφανών δομικών στοιχείων στην ενεργειακή απόδοση των κτιρίων αποσκοπεί στην δυνατότητα επιλογής των βέλτιστων χαρακτηριστικών για κάθε διαφανές δομικό στοιχείο ανάλογα με τον προσανατολισμό του και το μέγεθός του αλλά και σε σχέση με τα χαρακτη- ριστικά του κτιρίου στο οποίο εντάσσεται. Η επιλογή των χαρακτηριστικών των διαφανών δομικών στοι- χείων πρέπει να γίνεται πάντα έχοντας κατά νου ότι επηρεάζουν ταυτόχρονα τις απαιτήσεις για θερ- μανση, για ψύξη, και σε αρκετές περιπτώσεις, και για φωτισμό του κτιρίου. Είναι ευθύνη του μελε- τητή να εντοπίσει την χρυσή τομή που θα βελτιστοποιεί την συμπεριφορά του δομικού στοιχείου και πάντα υπό το πρίσμα της οικονομίας της κατασκευής. Οι θερμικές ροές λόγω διαφοράς θερμοκρασίας του εσωτερικού και του εξωτερικού αέρα που πραγ- ματοποιοούνται διαμέσου των διαφανών δομικών στοιχείων υπολογίζονται με τον ίδιο τρόπο που υπο- λογίζονται και για τα αδιαφανή δομικά στοιχεία (βλ. [εξ. 2.14]). Επιπλέον όμως τα διαφανή δομικά στοιχεία έχουν ηλιακά κέρδη τα οποία μπορούν να υπολογιστούν με τη βοήθεια της επόμενης σχέσης: q_sol = θ_w ⋅ I ⋅ F_sh [εξ. 2.19] όπου: q_sol [kWh/m²]: τα ηλιακά κέρδη από διαφανές δομικό στοιχείο g_w [-]: ο συντελεστής ηλιακών κερδών του διαφανούς δομικού στοιχείου I [kWh]: η διαθεσιμη ηλιακή ακτινοβολία στην εξωτερική επιφάνεια του διαφανούς δομικού στοιχείου πριν την απομείωση της λόγω ύπαρξης εμποδίων ή σκιά- σεων F_sh [-]: ο συντελεστής σκιασμού της επιφανείας για την περίοδο υπολογισμού (βλ. ενότητα 4.2.3) 2.4.2.1. Συνεισφορά στις ενεργειακές απαιτήσεις κατά τη διάρκεια του χειμώνα Για την περίοδο θέρμανσης το ενεργειακό ισοζύγιο ή η ροή θέρμιτητας, δη μείον ενός ανοίγματος μπορεί αναλυτικά να προσδιορισθεί από την επόμενη σχέση (εξ. 2.20). Θετικές τιμές του q_h ση- μαίνουν ότι το δομικό στοιχείο έχει περισσότερα ηλιακά κέρδη από ότι θερμικές απώλειες, με συνέ- πεια να μειώνονται οι απαιτήσεις του χώρου για θέρμανση (θετική θέρμανση), ενώ αρνητικές τιμές σημαίνουν ότι το δομικό στοιχείο έχει περισσότερες θερμικές απώλειες από ότι ηλιακά κέρδη, με συνέπεια να αυξάνονται οι απαιτήσεις του χώρου για θέρμανση. q_h = g_w ⋅ I_h ⋅ F_sh,h ⋅ η_h − U_window ⋅ ΣΔT_h [εξ. 2.20] όπου: q_h [kWh/m²]: η ροή θέρμιτητας διαμέσου του διαφανούς δομικού στοιχείου προς το κτί- ριο για την περίοδο θέρμανσης g_w [-]: ο συντελεστής ηλιακών κερδών του διαφανούς δομικού στοιχείου I_h [kWh]: η διαθεσιμη ηλιακή ακτινοβολία στην εξωτερική επιφάνεια του διαφανούς δομικού στοιχείου πριν την απομείωση της λόγω ύπαρξης εμποδίων ή σκιά- σεων για την περίοδο θέρμανσης (βλ. Παράρτημα Ε) F_sh,h [-]: ο συντελεστής σκιασμού της επιφανείας για την περίοδο θέρμανσης (βλ. ενότητα 4.2.3) η_h [-]: ο βαθμός αξιοποίησης των ηλιακών κερδών από το κτιριακό κέλυφος για την περίοδο θέρμανσης. Εξαρτάται από τη χρονική σταθερά του κτιρίου --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 68 [Page 68 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/68.png) - Αξιολόγηση σχεδιασμού κελύφους καθώς και τον λόγο των κερδών προς τις απώλειες του κτιρίου θέρμανσης (βλ. ενότητα 2.2.4) U\_{w,tot} [W/m²K] ο συνδυαστικός συντελεστής θερμικών απωλειών του διαφανoύς δομικού στοιχείου ∆T\_{h} [kKh:] το άθροισμα της διαφοράς της μέσης μηνιαίας θερμοκρασίας του κάθε μήνα της περιόδου θέρμανσης από την επιθυμητή θερμοκρασία του κτιρίου επί τον αριθμό των ωρών του μήνα (βλ. Παράρτημα Ε) Όπως φαίνεται από τη σχέση [εξ. 2.20], το ισοζύγιο του διαφανούς στοιχείου φ\_{v} για την περίοδο θέρ-μανσης μεγαλώνει όσο μειώνεται ο συνδυαστικός συντελεστής θερμικών απωλειών U\_{w,tot}, και όσο αυξάνεται ο συντελεστής ηλιακών κερδών g\_{w} του διαφανούς δομικού στοιχείου. Μεγάλη επίδραση στο ισοζύγιο έχει η κλίση του διαφανούς δομικού στοιχείου αλλά και ο γενικότερος σχεδιασμός του κτιρίου (βάσει θερμοχωρητικότητας, επίπεδο θερμομόνωσης, αναλογία ανοιγμάτων στις όψεις) αφού αυτός καθορίζει τον βαθμό αξιοποίησης των ηλιακών κερδών (βλ. ενότητα 2.2.4.1). Θέτοντας φ\_{v}=0 και αναδιαμορφώνοντας την [εξ. 2.20] προκύπτει η επίγεια σχέση [εξ. 2.21] από την οποία μπορούν να προσδιοριστούν τα τεχνικά χαρακτηριστικά ενός διαφανούς δομικού στοιχείου που επιτυγχάνει θετικό ενεργειακό ισοζύγιο κατά τη διάρκεια της περιόδου θέρμανσης ή με πιο απλά λόγια να λειτουργεί ως σύστημα παθητικής θέρμανσης: \[ \frac{U_{w,tot}}{g_{w}} < \eta_{h} \cdot \frac{I_{h}}{\Sigma \Delta T_{h}} \cdot F_{S,h} \] [εξ. 2.21] Ο λόγος της ηλιακής ακτινοβολίας που προσπίπτει ασκιάστα σε μια επιφάνεια για μια περίοδο προς το άθροισμα των διαφοράν θερμοκρασίας εσωτερικού αέρα-εξωτερικού αέρα για την ίδια περίοδο είναι χαρακτηριστικό της περιοχής και μπορεί να υπολογιστεί με τα δεδομένα της (T.O.T.E.E. 20701-3, 2010) για κάθε μια από τις περιοχές που καλύπτονται. Στο Παράρτημα Ε δίνονται χαρακτηριστικές τιμές του ανωτέρω λόγου για τυπικές περιόδους θέρμανσης και ψύξης όπως αυτές ορίζονται στην Τ.Ο.Τ.Ε.Ε. 20701-1:2022. Σημειώνεται ότι ανάλογα με το σχεδιασμό του κτιρίου, και αυτός είναι και ένας από τους στόχους του βιοκλιματικού σχεδιασμού, οι περίοδοι θέρμανσης και ψύξης μπορούν να συμπικνωθούν. --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 69 [Page 69 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/69.png) - Αξιολόγηση σχεδιασμού κελύφους Υπολογιστικό παράδειγμα 2.7 Σε κτίριο με χρονική σταθερά τ=48h να προσδιοριστούν τα χαρακτηριστικά διαφανoύς δομικού στοιχείου που επιτυγχάνει θετικό ενεργειακό ισοζύγιο κατά τη διάρκεια της περιόδου θέρμανσης για τις τέσσερις κλιματικές ζώνες θερμώντας όταν επιλέγεται οι απαιτήσεις θέρμανσης να καλύπτονται κατά 90% από τα εσωτερικά και ηλιακά κέρδη. Ο συντελεστής αξιοποίησης κερδών προσδιορίζεται από επόμενο γράφημα (τ=48h και ποσοστό κάλυψης των απαιτούμενων 90%) ίσος με ηο=0,72. Για τον υπολογισμό του θs, θεωρήθηκε ότι τα ανοίγματα είναι ασκίαστα (Fsh=1) το ποσοστό πλαισίου στο κούφωμα είναι 20% και η υάλωση έχει συντελεστή g=0,65 (διπλή υάλωση με επίστρωση χαμηλής εκπομπής). Στα επόμενα γραφήματα δίνεται το ενεργειακό ισοζύγιο κατά τη διάρκεια της περιόδου θέρμανσης θs για διαφανή δομικά στοιχεία σε τέσσερις χαρακτηριστικές πόλεις, για τέσσερις προσανατολισμούς, συναρτήσει του Uw. Εικόνα: Διάγραμμα που απεικονίζει τη σχέση συντελεστή αξιοποίησης κερδών (ηο) προς λόγο κερδών προς απώλειες (γ). Οι καμπύλες στο διάγραμμα δείχνουν διάφορα ποσοστά κάλυψης απαιτήσεων, από 30% έως 100%. Εικόνες: Δύο γραφήματα που δείχνουν το ενεργειακό ισοζύγιο κατά τη διάρκεια της περιόδου θέρμανσης για διαφανή δομικά στοιχεία σε δύο πόλεις (Ηράκλειο και Αθήνα). Το ενεργειακό ισοζύγιο παρουσιάζεται ως συνάρτηση του Uw, με διάφορες καμπύλες που αντιπροσωπεύουν διαφορετικούς προσανατολισμούς. --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 70 [Page 70 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/70.png) - Αξιολόγηση σχεδιασμού κελύφους (Εικόνα) Δύο γραφήματα με τίτλους "Θεσσαλονίκη" και "Καστοριά". Τα γραφήματα παρουσιάζουν ενεργειακούς ισοζυγίους περιόδου θέρμανσης, με διαφορετικές καμπύλες που αντιπροσωπεύουν τον συντελεστή U (W/m²K) και διαφοροποιήσεις ανάλογα με τις τιμές του Φ (kWh/m²). Εικόνα 2-24: Ενεργειακό ισοζύγιο περιόδου θέρμανσης που παραστίθενται συναρτήσει του συντελεστή U (W/m²K) για τέσσερις αντιπροσωπευτικές πόλεις και τέσσερις προσανατολισμούς (f=1, n=0.72, Iτ 20%, g=0.65) --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 71 [Page 71 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/71.png) - 2.4.2.2. Συνεισφορά στις ενεργειακές απαιτήσεις κατά τη διάρκεια του θέρους Για την περίοδο ψύξης το ενεργειακό ισοζύγιο ή η ροή θερμότητας q, μέσω ενός ανοίγματος μπορεί αντιπολιτευτικά να προσδιορισθεί από την επόμενη σχέση [εξ. 2.22]. Θετικές τιμές του q, σημαίνουν ότι το δομικό στοιχείο έχει περισσότερα ηλιακά κέρδη από ότι θερμικές απώλειες, με συνέπεια να αυξάνονται οι απαιτήσεις του χώρου για ψύξη, ενώ αρνητικές τιμές σημαίνουν ότι το δομικό στοιχείο έχει περισσότερες θερμικές απώλειες από ότι ηλιακά κέρδη, με συνέπεια να μειώνονται οι απαιτήσεις του χώρου για ψύξη. Για τα ελληνικά κλιματικά δεδομένα, τα διαφανή δομικά στοιχεία σε όλες τις πτήσεις κατά την περίοδο ψύξης παρουσιάζουν θετικές τιμές ενεργειακού ισοζυγίου δηλαδή αυξάνονται οι απαιτήσεις για ψύξη του χώρου στον οποίο βρίσκονται. \[ q_e = q_{sw} \cdot I_c \cdot F_{sh,e} - U_{w,tot} \cdot \Delta T_c \cdot \eta_c \] όπου: qᵢ [kWh/m²]: τα κέρδη του διαφανούς δομικού στοιχείου για την περίοδο ψύξης gₘ [-]: ο συντελεστής ηλιακών κερδών του διαφανούς δομικού στοιχείου Iₖ [kWh]: η διαθέσιμη ηλιακή ακτινοβολία στην εξωτερική επιφάνεια του διαφανούς δομικού στοιχείου πριν την απομείωση της λόγω ύπαρξης επιφανειακή ή σκία- σμων για την περίοδο ψύξης Fₛₕ,ₑ [-]: ο συντελεστής σκιασμού της επιφάνειας για την περίοδο ψύξης U_{w,tot} [W/m²K]: ο συνδυαστικός συντελεστής θερμικών απωλειών του διαφανούς δομικού στοιχείου ΔTₗ [kKh ]: το άθροισμα της διαφοράς της μέσης μηνιαίας θερμοκρασίας του κάθε μήνα της περιόδου ψύξης από την επιθυμητή θερμοκρασία του κτιρίου επί τον αριθμό των ωρών του μήνα (βλ. Παράρτημα Ε) η [%]: συντελεστής αξιοποίησης των θερμικών απωλειών του διαφανούς δομικού στοιχείου από το κτιριακό κέλυφος για την περίοδο υπολογισμού. Εξαρτά- ται από τη θερμοχωρητικότητα του κτιρίου καθώς και τον λόγο των απω- λειών προς τα κέρδη του κτιρίου. Όπως φαίνεται από τη σχέση [εξ. 2.22], το ισοζύγιο του διαφανούς στοιχείου qᵢ για την περίοδο ψύξης μεγαλώνει όσο μειώνεται ο συνδυαστικός συντελεστής θερμικών απωλειών U_{w,tot} και όσο αυξάνεται ο συντελεστής ηλιακών κερδών gₘ του διαφανούς δομικού στοιχείου. Μεγάλη επίδραση στο ισοζύγιο έχει η σκίαση του διαφανούς δομικού στοιχείου αλλά και ο γενικότερος σχεδιασμός του κτιρίου αφού αυτός καθορίζει τον βαθμό αξιοποίησης των ηλιακών απολειών. --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 72 [Page 72 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/72.png) - 2.4.2.3. Συνεισφορά στις ενεργειακές απαιτήσεις για φωτισμό Όσον αφορά την κατανάλωση φωτισμού, η μείωση της κατανάλωσης ενέργειας λόγω της αξιοποίησης του φυσικού φωτισμού μπορεί να υπολογιστεί από την [εξ. 2.23]. Σημειώνεται ότι για τα κτίρια κατοικίας η κατανάλωση ενέργειας για φωτισμό θεωρείται αρκετά μικρή οπότε με βάση τον Κ.Εν.Α.Κ. αγνοείται στους υπολογισμούς. Αντίθετα στις υπόλοιπες χρήσεις κτιρίων λαμβάνεται υπόψη. q_l = F_D2 * p * (1 - F_DS) * t_D [εξ. 2.23] όπου: q_l [kWh/m²]: η μείωση στην κατανάλωση ενέργειας για φωτισμό που οφείλεται στην ύπαρξη του διαφανικού δομικού στοιχείου F_D2 [%]: το ποσοστό του χώρου ΦΔ p [W/m²]: η εγκατεστημένη ισχύς φωτισμού F_DS [-]: ο συντελεστής μείωσης κατανάλωσης λόγω αξιοποίησης ΦΔ. t_D [h]: οι ετήσιες ώρες λειτουργίας του χώρου κατά τις οποίες υπάρχει διαθέσιμος φυσικός φωτισμός --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 73 [Page 73 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/73.png) - Αξιολόγηση σχεδιασμού κελύφους 2.4.2.4. Συνεισφορά στις ενεργειακές απαιτήσεις κατά το σύνολο του έτους Για το σύνολο του έτους, το ισοζύγιο ηλιακών κερδών qsol, μέσω ενός ανοίγματος μπορεί απολογιστικά να προσδιορισθεί από την επόμενη σχέση (eq. 2.24). Θετικές τιμές σημαίνουν ότι το διαφανές δομικό στοιχείο έχει περισσότερα ηλιακά κέρδη κατά τη διάρκεια της χειμερινής περιόδου από ό,τι τη θερινή περίοδο. Με βάση τη σχέση [eq. 2.24] προκύπτουν τα εξής συμπεράσματα: • Στην περίπτωση που το συνολικό ισοζύγιο ηλιακών κερδών, qsol, είναι θετικό, δηλαδή το διαφανές δομικό στοιχείο μειώνει περισσότερο τα θερμικά φορτία κατά τη διάρκεια του χειμώνα από ότι αυξάνει τα ψυκτικά φορτία κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού, ο συντελεστής ηλιακών κερδών, gw, πρέπει να αυξάνει για να προφέρει περισσότερα ηλιακά κέρδη (επιλογή low-e επιστρώσεις). • Στην περίπτωση που το συνολικό ισοζύγιο, qsol, είναι αρνητικό, δηλαδή το διαφανές δομικό στοιχείο μειώνει λιγότερα τα θερμικά φορτία κατά τη διάρκεια του χειμώνα από ότι αυξάνει τα ψυκτικά φορτία κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού, ο συντελεστής ηλιακών κερδών, gw, πρέπει να μειώνει για να προσφέρει μεγαλύτερη ηλιοπροστασία (επιλογή solar control επιστρώσεις). qsolt = qsol,h - qsol,c = gw (Ih · Fsh,h · ηh - Ic · Fc,he ) [eq. 2.24] όπου: qsol: [kWh/m2]: το ετήσιο ισοζύγιο ηλιακών κερδών ενός διαφανούς δομικού στοιχείου qsol,h [kWh/m2]: τα ηλιακά κέρδη του διαφανούς δομικού στοιχείου για την περίοδο θέρμανσης qsol,c [kWh/m2]: τα ηλιακά κέρδη του διαφανούς δομικού στοιχείου για την περίοδο ψύξης gw [-]: ο συντελεστής ηλιακών κερδών του διαφανούς δομικού στοιχείου Ih [kWh]: η διαθέσιμη ηλιακή ακτινοβολία στην εξωτερική επιφάνεια του διαφανούς δομικού στοιχείου πριν την απομείωση της λόγω ύπαρξη σκίασης ή απόφραξης για την περίοδο θέρμανσης Ic [kWh]: η διαθέσιμη ηλιακή ακτινοβολία στην εξωτερική επιφάνεια του διαφανούς δομικού στοιχείου πριν την απομείωση της λόγω ύπαρξη σκίασης ή απόφραξης για την περίοδο ψύξης Fsh,h [-]: ο συντελεστής σκιασμού της επιφάνειας για την περίοδο θέρμανσης Fc,he [-]: ο συντελεστής σκιασμού της επιφάνειας για την περίοδο ψύξης ηh [%]: συντελεστής αξιοποίησης των ηλιακών κερδών από το κατακόρυφο κέλυφος για την περίοδο θέρμανσης. Εξαρτάται από τη θερμοχωρητικότητα του κτιρίου καθώς και τον λόγο των κερδών προς τις απώλειες του κτιρίου. Θέτοντας qsolt>0 και αναδιαμορφώνοντας την [eq. 2.24] προκύπτει η επόμενη σχέση [eq. 2.25] από την οποία μπορούν να προσδιοριστούν οι συνθήκες για την επιλογή υψηλού gw. Αν ισχύει η συνθήκη που περιγράφεται από την [eq. 2.25] προτείνεται η επιλογή υψηλού gw ενώ αν δεν ισχύει η επιλογή χαμηλού gw : Ih · Fsh,h · ηh > Ic · Fc,he · ηc > 1 = Rsh · ηh > ηc > 1 [eq. 2.25] --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 74 [Page 74 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/74.png) - Υπολογιστικό παράδειγμα 2.8 α) Για άνοιγμα που διατίθεται πρόβολο με γωνία σκιασμού 30° να προσδιορισθεί για την περιοχή της Αθήνας αν πρέπει να επιλεγεί υψηλός ή χαμηλός συντελεστής fs. Με χρήση του πίνακα Ε.2 προσδιορίζεται ο λόγος R της ηλιακής ακτινοβολίας για διάφορους προσανατολισμούς. Με τη βοήθεια του γραφήματος που δίνεται στην Εικόνα 2-8 προσδιορίσθηκε ο λόγος fs για γωνία ορίζοντιου σκιάστρου 30°. Τα αποτελέσματα δίνονται στον επόμενο πίνακα. | νότος | νοτιοαν. | ανατολή | βόρεια | βόρ.δυτ. | |-------|----------|---------|--------|----------| | R | 1.37 | 0.98 | 0.63 | 0.46 | 0.51 | | fs | 1.20 | 1.13 | 1.07 | 0.99 | 0.97 | | R×fs | 1.65 | 1.11 | 0.68 | 0.45 | 0.50 | | αs=1/(R×fs) | 0.61 | 0.90 | 1.47 | 2.22 | 2.01 | Όπως φαίνεται και από τα αποτελέσματα, για νότιο προσανατολισμό και όταν υπάρχει οριζόντιο σκίαστρο με γωνία σκιασμού 30° προτείνεται η χρήση υψηλού fs, διότι το κτίριο έχει συντελεστή αξιοποίησης ηλιακών κερδών η>0,61. Για νοτιοανατολικό/νοτιοδυτικό προσανατολισμό το ίδιο ισχύει όταν ο συντελεστής η>0,90. Για τους υπόλοιπους προσανατολισμούς, και αφού εξακολουθεί να μην είναι εφικτή η επίτευξη η>1, προτείνεται η χρήση μικρού fs, ούτως ώστε να περιορισθούν τα ηλιακά κέρδη κατά την περίοδο ψύξης. β) Για άνοιγμα που διατίθεται πρόβολο με γωνία σκιασμού 40° να προσδιορισθεί για την περιοχή της Αθήνας αν πρέπει να επιλεγεί υψηλός ή χαμηλός συντελεστής fs. Με χρήση πίνακα Ε.2 προσδιορίζεται ο λόγος R της ηλιακής ακτινοβολίας για διάφορους προσανατολισμούς. Με τη βοήθεια του γραφήματος που δίνεται στην Εικόνα 2-8 προσδιορίσθηκε ο λόγος fs για γωνία ορίζοντιου σκιάστρου 40°. Τα αποτελέσματα δίνονται στον επόμενο πίνακα. | νότος | νοτιοαν. | ανατολή | βόρεια | βόρ.δυτ. | |-------|----------|---------|--------|----------| | R | 1.37 | 0.98 | 0.63 | 0.46 | 0.51 | | fs | 1.43 | 1.27 | 1.17 | 1.04 | 0.95 | | R×fs | 1.96 | 1.24 | 0.74 | 0.48 | 0.50 | | αs=1/(R×fs) | 0.51 | 0.80 | 1.35 | 2.18 | 2.00 | Όπως φαίνεται και από τα αποτελέσματα, για νότιο προσανατολισμό και όταν υπάρχει οριζόντιο σκίαστρο με γωνία σκιασμού 40° προτείνεται η χρήση υψηλού fs, αφού το κτίριο έχει συντελεστή αξιοποίησης ηλιακών κερδών η>0,51 (αντί για η>0,61 που ίσχυε για γωνία σκιασμού 30°). Για νοτιοανατολικό/νοτιοδυτικό προσανατολισμό το ίδιο ισχύει όταν ο συντελεστής η>0,80 αντί για 0,90 που ίσχυε για γωνία σκιασμού 30°. Για τους υπόλοιπους προσανατολισμούς, και αφού εξακολουθεί να μην είναι εφικτή η επίτευξη η>1, προτείνεται η χρήση μικρού fs, ούτως ώστε να περιορισθούν τα ηλιακά κέρδη κατά την περίοδο ψύξης. γ) Για άνοιγμα που σκιάζεται από οριζόντιο εμπόδιο με γωνία σκιασμού 20° και διατίθεται που διατίθεται πρόβολο με γωνία σκιασμού 40° να προσδιορισθεί για την περιοχή της Αθήνας αν πρέπει να επιλεγεί υψηλός ή χαμηλός συντελεστής fs. Με χρήση πίνακα Ε.2 προσδιορίζεται ο λόγος R της ηλιακής ακτινοβολίας για διάφορους προσανατολισμούς. Με τη βοήθεια του γραφήματος που δίνεται στην Εικόνα 2-8 προσδιορίσθηκε ο λόγος fs,για μια γωνία οριζοντίου σκιάστρου 40° ενώ με τη βοήθεια του γραφήματος που δίνεται στην Εικόνα 2-10 προσδιορίσθηκε ο λόγος fs,low για γωνία οριζοντίου εμποδίου 20° Τα αποτελέσματα δίνονται στον επόμενο πίνακα. --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 75 [Page 75 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/75.png) - Αξιολόγηση σχεδιασμού κελύφους \[\begin{array}{|c|c|c|c|c|c|} \hline & νότος & νοτιοαν. & δυτ. & βορειοαν. & βορράς \\ \hline R & 1.37 & 0.98 & 0.63 & 0.46 & 0.51 \\ \hline f_{\text{sh,ter}} & 0.85 & 0.90 & 0.90 & 1.07 & 1.10 \\ \hline f_{\text{sh,win}} & 1.43 & 1.27 & 1.17 & 1.00 & 0.95 \\ \hline f_{\text{sh,ter}} \times f_{\text{sh,win}} & 1.21 & 1.14 & 1.05 & 1.08 & 1.05 \\ \hline R \times f_{\text{sh,ter}} & 1.66 & 1.12 & 0.66 & 0.49 & 0.54 \\ \hline \frac{g_{\text{gl}}}{R \times f_{\text{sh,win}}} & 0.60 & 0.89 & 1.51 & 2.04 & 1.86 \\ \hline \end{array}\] Όπως φαίνεται και από τα αποτελέσματα, για νότιο προσανατολισμό προτείνεται η χρήση υψηλού g_{\text{gl}} όταν το κτίριο έχει συντελεστή αξιοποίησης ηλιακών κερδών η>0.60 ενώ για νοτιοανατολικό/νοτιοδυτικό προσανατολισμό το ίδιο ισχύει όταν ο συντελεστής η>0.89. Για τους υπόλοιπους προσανατολισμούς, και αφού εξακολουθεί να μην είναι ευεργετική η επίτευξη η>1, προτείνεται η χρήση μικρού g_{\text{gl}} ούτως ώστε να περιορισθούν τα ηλιακά κέρδη κατά την περίοδο ψύξης. --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 76 [Page 76 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/76.png) - 2.5. Αναλογία ανοιγμάτων Η αναλογία των ανοιγμάτων στις όψεις (WWR) ή στην ωφέλιμη επιφάνεια (WFR) έχει μεγάλη επίδραση στις θερμικές απώλειες των κτιρίων, στα ηλιακά κέρδη και στο φυσικό φωτισμό των κτιρίων. Όπως αναλύεται στην ενότητα 5.4, η αύξηση του μεγέθους των ανοιγμάτων δεν είναι ανάλογη με την μείωση της κατανάλωσης για φωτισμό και πάνω από κάποιο όριο δεν επιφέρει περαιτέρω μείωση. Με παρόμοιο τρόπο και στην παθητική θέρμανση, η αύξηση του μεγέθους των παθητικών ανοιγμάτων σε σχέση με την ωφέλιμη επιφάνεια, επιφέρει με συνεχή μείωση στην αποδοτικότητά τους (βλ. ενότητα 2.2.4.1) αφού αυξάνει το λόγο ψ (λόγος κέρδους προς απώλειες) η οποία επιφέρει μείωση του συνεπαγόμενου αξιοποίησης των κερδών η. Παράλληλα όμως η επίδραση του μεγέθους των ανοιγμάτων είναι ενάντια αναλογία με τα φυσικά φορτία (όσο αυξάνει η αναλογία τόσο αυξάνονται τα φορτία ψύξης). Συνδυάζοντας τα παραπάνω προκύπτει τελικά ότι υπάρχει μια βέλτιστη αναλογία ανοιγμάτων, στην οποία η συνολική απόπτωση του κτιρίου για θέρμανση και ψύξη ελαχιστοποιείται. Για χώρισεις κτιρίων στις οποίες η συνεισφορά του φυσικού φωτισμού δεν έχει μεγάλη επίδραση στο ενεργειακό τους ισοζύγιο, όπως για παράδειγμα σε κατοικίες, μπορεί να ισχύουν τρεις διαφορετικές συνθήκες για τα διαφανή δομικά στοιχεία: 1. Να συνεισφέρουν κατά τη διάρκεια της περιόδου θέρμανσης (q>0) και μάλιστα περισσότερο από ότι επιβαρύνουν κατά τη διάρκεια της περιόδου ψύξης (q<0). 2. Να συνεισφέρουν κατά τη διάρκεια της περιόδου θέρμανσης (q>0), αλλά λιγότερο από ότι επιβαρύνουν κατά τη διάρκεια της περιόδου ψύξης (q<0). 3. Να επιβαρύνουν τόσο κατά τη διάρκεια της περιόδου θέρμανσης (q<0) όσο και κατά τη διάρκεια της περιόδου ψύξης. Στη δεύτερη και στην τρίτη περίπτωση, είναι προτιμότερο η επιφάνεια των διαφανών δομικών στοιχείων να είναι περιορισμένη και να καθορίζεται από άλλες παραμέτρους εκτός των ενεργειακών. Επιπλέον, σε αυτές τις περιπτώσεις θα πρέπει ο συνετελεστής ηλιακών κερδών g_w να είναι χαμηλός και η προτεινόμενη η υάλωση να είναι τύπου solar control. Όπως φαίνεται στα αριστερά γραφήματα (Εικόνα 2-25): - για τα βόρεια, διαφανή δομικά στοιχεία, τα οποία στη συγκεκριμένη περίπτωση εμφανίζουν q>0, όσο αυξάνει η αναλογία WFR, αυξάνονται και οι απαιτήσεις για θέρμανση και οι συνολικές απαιτήσεις. - για τα ανατολικά, διαφανή δομικά στοιχεία (και για τα δυτικά εξαιτίας της αντίστοιχης ηλιακής γεωμετρίας), τα οποία, στη συγκεκριμένη περίπτωση εμφανίζουν q>0 αλλά q<0, όσο αυξάνει η αναλογία WFR, μειώνονται και οι απαιτήσεις για θέρμανση, αλλά αυξάνονται οι συνολικές απαιτήσεις λόγω της αύξησης των απαιτήσεων για ψύξη. - για τα νότια, διαφανή δομικά στοιχεία, τα οποία στη συγκεκριμένη περίπτωση εμφανίζουν q>0 και q>0, όσο αυξάνει η αναλογία WFR, μειώνονται και οι απαιτήσεις για θέρμανση και οι συνολικές απαιτήσεις με μικρότερο όμως ρυθμό μέχρι κάποιο σημείο που αρχίζουν να αυξάνουν (βέλτιστη αναλογία WFR). Η παραπάνω συμπεριφορά διαφέρει ανάλογα με την περιοχή (κλιματική ζώνη), τον δείκτη συμπαγούς μάζας F/V, τον συντελεστή απωλειών U, των διαφανών δομικών στοιχείων αλλά και το σκιασμό. Ενδεικτικά αποτελέσματα για διαφορετικούς δείκτες F/V και διαφορετικούς συντελεστές U, παρουσιάζονται αναλυτικά για δύο διαφορετικές περιοχές της Καστοριάς (Εικόνα 2-26 και Εικόνα 2-27) και το Ηράκλειο (Εικόνα 2-28 και Εικόνα 2-29). --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 77 [Page 77 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/77.png) - Αξιολόγηση σχεδιασμού κελύφους Εικόνα 2-25: Επίδραση της αναλογίας επιφάνειας ανοιγμάτων προς την ωφέλιμη επιφάνεια (WFR), για διαφορετικούς προσανατολισμούς (νότο, ανατολικά, δυτικά), για κτίριο στην κατηγορία θερμαινόμενο σύμφωνο με τις απαιτήσεις του Κ.Εν.Α.Κ., στις απαιτήσεις (α) για θέρμανση, (β) για ψύξη και (γ) στις συνολικές απαιτήσεις. --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 78 [Page 78 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/78.png) - Αξιολόγηση σχεδιασμού κελύφους Εικόνα 2-26: Επίδραση της αναλογίας επιφάνειας ανοιγμάτων προς την ωφέλιμη επιφάνεια (WWR), για νότια ανοίγματα, για κτίριο με λόγο F/V=1,0 στην Κατηγορία θερμομονωμένο σύμφωνα με τις απαιτήσεις του Κ.Εν.Α.Κ., στις απαιτήσεις για θέρμανση qh, για ψύξη qc και στις συνολικές απαιτήσεις q. Εικόνα 2-27: Επίδραση της αναλογίας επιφάνειας ανοιγμάτων προς την ωφέλιμη επιφάνεια (WWR), για νότια ανοίγματα, για κτίριο με λόγο F/V=0,5 στην Κατηγορία θερμομονωμένο σύμφωνα με τις απαιτήσεις του Κ.Εν.Α.Κ., στις απαιτήσεις για θέρμανση qh, για ψύξη qc και στις συνολικές απαιτήσεις q. --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 79 [Page 79 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/79.png) - Αξιολόγηση σχεδιασμού κελύφους Εικόνα 2-28: Επίδραση της αναλογίας επιφάνειας ανοιγμάτων προς την ωφέλιμη επιφάνεια (WFR), για νότια ανοίγματα, για κτίριο με λόγο F/V=1,0 στο Ηράκλειο θερμομονωμένο σύμφωνα με τις απαιτήσεις του Κ.Εν.Α.Κ., στις απαιτήσεις για θέρμανση qh, για ψύξη qc και στις συνολικές απαιτήσεις q. Εικόνα 2-29: Επίδραση της αναλογίας επιφάνειας ανοιγμάτων προς την ωφέλιμη επιφάνεια (WFR), για νότια ανοίγματα, για κτίριο με λόγο F/V=0,5 στο Ηράκλειο θερμομονωμένο σύμφωνα με τις απαιτήσεις του Κ.Εν.Α.Κ., στις απαιτήσεις για θέρμανση qh, για ψύξη qc και στις συνολικές απαιτήσεις q. --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 80 [Page 80 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/80.png) - 3. Παθητική θέρμανση Τα παθητικά συστήματα θέρμανσης έχουν ως στόχο τη μείωση κατανάλωσης ενέργειας για θέρμανση με συμβατικές πηγές ενέργειας, μέσω της παραγωγής θερμικής ενέργειας από το ίδιο το κέλυφος του κτιρίου. Για αυτό το λόγο μπορούν να αποδώσουν μόνο αν τοποθετούνται σε μη σκιασμένες τη χειμερινή περίοδο νότιες επιφάνειες (με απόκλιση έως ±30°), όπως αναφέρεται και στο σχετικό άρθρο του Κ.Εν.Α.Κ. (2017)(Άρθρο 11, παράγραφος 2.6). Τόσο στην παραδοσιακή αρχιτεκτονική, όσο και στη σύγχρονη, βιοκλιματική αρχιτεκτονική, η βασική αρχή λειτουργίας των παθητικών συστημάτων θέρμανσης είναι το φαινόμενο του θερμοκηπίου: η απλή δηλαδή της ηλιακής ενέργειας μέσω διαφανών, γυάλινα προστατευόμενων επιφανειών, που είναι διαπερατές στη μικρού μήκους (ηλιακή) ακτινοβολία, αλλά αδιαπέρατες από τη μεγάλου μήκους (θερμική) ακτινοβολία. Η θερμότητα που εγκλωβίζεται στα παθητικά συστήματα, είτε αποθηκεύεται είτε απευθείας σε αυτό είτε σε άλλα δομικά στοιχεία, θερμαίνοντας τα στοιχεία του κτιρίου καθώς και τους χώρους του. Ακολουθώντας αυτή την αρχή, μπορούν να σχεδιαστούν και να κατασκευαστούν μια πληθώρα από συστήματα, όπως τα απλά υαλοστάσια (άμεσο κέρδος), τα θερμοκήπια, οι τοίχοι μάζας, οι τοίχοι νερού, οι τοίχοι Trombe, οι αδρανείς τοίχοι με διαφανή θερμική μόνωση (έμμεσο κέρδος), τα θερμοσιφωνικά πανέλα (απομονωμένο κέρδος) και με την πρόοδο της τεχνολογίας των δομικών υλικών να ξεπηδήσουν και νέες συστήματα. Η απόδοση ενός παθητικού συστήματος εξαρτάται από τη γεωμετρία και τα υλικά του, τη σχέση του με το εξωτερικό και το εσωτερικό περιβάλλον καθώς και από τη θερμοχωρητικότητα των δομικών υλικών είτε στο χώρο που βρίσκεται το παθητικό σύστημα είτε στο ίδιο το σύστημα. Τα παθητικά συστήματα θέρμανσης αναλύονται εκτενώς στη διεθνή και ελληνική βιβλιογραφία. Σε αυτήν την ενότητα παρουσιάζονται πληροφορίες και κατευθύνσεις σχεδιασμού σε σχέση με την απόδοση τους, βάσει των σημερινών τεχνολογιών και τάσεων στα δομικά υλικά για τα κλιματικά δεδομένα του Ελλαδικού χώρου. 3.1. Τεχνικές παθητικής θέρμανσης Οι τεχνικές για την παθητική θέρμανση των κτιρίων βασίζονται: • στη συλλογή ηλιακών κερδών για τη θέρμανση των εσωτερικών χώρων, • στην αποθήκευση της συλλεχθείσας ενέργειας σε δομικά υλικά με ικανή θερμοχωρητικότητα και • την προστασία από απώλειες θερμότητας μέσω του θερμικά θωρακισμένου κελύφους. Τα υλικά συλλογής των ηλιακών κερδών είναι διαφανή υλικά (υαλοπίνακες, σκληρά πλαστικά -ακριλικά, πολυεστερικά, πολυκαρβονικά και ελαστικής θερμομόνωσης). Τον πιο σημαντικό ρόλο στην απόδοση παίζει ο συντελεστής ηλιακών κερδών (g) του διαφανούς τμήματος, όσο πιο μεγάλος είναι, τόσο μεγαλύτερη απόδοση έχουν ενώ σημαντικό ρόλο παίζει επίσης το ποσοστό του πλαισίου, αν είναι μεγάλο, καθώς όσο μεγαλύτερο, μειώνει σημαντικά την ενεργή συλλεκτική επιφάνεια του συστήματος με αντίστοιχη μείωση του συντελεστή ηλιακών κερδών του δομικού στοιχείου (g_w). Τέλος, η θερμοχωρητική ικανότητα του συστήματος (U) είναι αρκετά σημαντική ως προς τα καθαρά κέρδη που μπορεί να συλλέξει μια επιφάνεια, όσο όμως είναι σημαντική για την ικανότητα να λαμβάνει συνολική ηλιακή κέρδη (g). Σημαντικό ρόλο στη συλλογή των ηλιακών κερδών παίζει επίσης η απορροφητικότητα στην ηλιακή ακτινοβολία (α) της αδιαφανούς επιφάνειας (βλ. ΤΟΤΕΕ 20701-1:2022, Πίνακας 3-3), στην οποία αναφέρονται οι συντελεστές απορροφητικότητας για τα διάφορα υλικά. --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 81 [Page 81 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/81.png) - Παθητική θέρμανση προστρέπει η ηλιακή ακτινοβολία: όσο πιο μεγάλη είναι, τόσο πιο αποδοτικό είναι το σύστημα. Για αυτό, οι επιφάνειες είτε των παθητικών συστημάτων είτε του εσωτερικού του κτιρίου όπου προσπίπτει η ηλιακή ακτινοβολία πρέπει να είναι όσο πιο σκουρόχρωμες γίνεται: μαύρες ή σκούρων αποχρώσεων όλου του φάσματος των χρωμάτων, ώστε να αυξάνει η απόδοση του συστήματος ως προς τη συλλογή των ηλιακών κερδών. Τα υλικά που χρησιμοποιούνται για την αποθήκευση της θερμότητας είναι υλικά με μεγάλη θερμοχωρητικότητα. Συνήθως είναι οικοδομικά υλικά του κελύφους, των εσωτερικών τοιχοποιιών καθώς και του φέροντα οργανισμού. Το υλικό με τη μεγαλύτερη θερμοχωρητικότητα στη φύση είναι το νερό, ενώ συνηθή δομικά στοιχεία με μεγάλη θερμοχωρητικότητα είναι η πέτρα, το σκυρόδεμα, ο πηλός, ο σιπορέν/πολ. Υλικά χαμηλής θερμοχωρητικότητας είναι το ξύλο, η γυψοσανίδα και τα θερμομονωτικά υλικά. Καθώς η θερμοχωρητικότητα της θερμομόνωσης είναι αμελητέα, όταν τοποθετείται εσωτερικά, οποιαδήποτε δομικό στοιχείο παύει να λειτουργεί ως στοιχείο αποθήκευσης της θερμότητας. (βλέπε ενότητα 2.3.2) Τέλος, τα ηλιακά κέρδη που συλλέγει το όποιο παθητικό σύστημα, δεν μπορούν να αξιοποιηθούν επαρκώς στο κτίριο, εάν δεν έχει καλή θερμομονωτική επάρκεια. Η αυξημένη θερμομονωτική επάρκεια ενός κτιρίου είναι πλέον απαίτηση από το 2010 και τη θέσπιση του Κ.Εν.Α.Κ. Σημαντικές είναι κατά την κατασκευή να μειώνονται όσο το δυνατόν περισσότερο οι θερμογέφυρες και οι αεροστεγανότητες, έτσι ώστε το κτίριο να είναι θερμικώς θωρακισμένο, επομένως τα παθητικά συστήματα που τοποθετούνται να αποδίδουν στο μέγιστο. Ένα άλλο σημαντικό στοιχείο για την επιτυχία τους είναι κατά πόσο απαιτούν την ενεργή συμμετοχή του χρήστη για τη λειτουργία τους. Η μη σωστή χρήση παθητικών συστημάτων κατά τη λειτουργία τους μπορεί να οδηγήσει σε σημαντική μείωση της απόδοσής τους (Ραπαδόπουλος, Chrysomallidou, & Papadopoulos, 1992) και σε απώλεια τους. Είναι σημαντικό να επιλέγονται είτε συστήματα απλά στη χρήση είτε, σε περίπτωση που απαιτούν την ενεργό συμμετοχή του χρήστη, να συνδυάζονται με αυτοματισμούς, ώστε να μην αστοχούν (Αλεξανδρή 2009). Στον πίνακα που ακολουθεί (Πίνακας 3-1) δίνονται συνοπτικά τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα του κάθε παθητικού συστήματος θέρμανσης, ως προς τη λειτουργικότητά του. --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 82 [Page 82 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/82.png) - Παθητική θέρμανση Πίνακας 3-1 Μειονεκτήματα και πλεονεκτήματα των διαφόρων τεχνικών παθητικής θέρμανσης | Μέθοδος παθητικής θέρμανσης | Επιλογές σχεδιασμού | Πλεονεκτήματα | Μειονεκτήματα | |-------------------------------|--------------------|---------------|---------------| | Νότια ανοίγματα | Εύκολα στη χρήση / Δεν απαιτεί ενεργή συμμετοχή του χρήστη. Χρησιμοποιούνται και για φυσικό φωτισμό. | Συνήθες δομικό στοιχείο. Μπορούν να αποτελέσουν ενδιαφέροντα στοιχεία στην αρχιτεκτονική σύνθεση. Η ηλιακή θορυβόληση με τη χρήση παντζουριών μπορεί να γίνει εύκολα από τους χρήστες. | Χρειάζεται ηλιοπροστασία τη θερινή περίοδο. Μεγάλες επιφάνειες μπορεί να προκαλέσουν θάμβωση. Πρέπει να συνδυάζονται με χώρους με θερμοχωρητικότητα. | | Ηλιακός χώρος | Ενδιαφέρον αρχιτεκτονικό στοιχείο. Δημιουργία ενδιαφέροντος χώρου διαμονής, που μπορεί να είναι πολύ ευχάριστος. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί και για οπτική επαφή. | Χρειάζεται ηλιοπροστασία και αερισμό τη θερινή περίοδο. Χρειάζεται κινητή θερμομόνωση τη χειμερινή περίοδο. Απαιτεί τη συμμετοχή του χρήστη. Χρειάζεται καλή αρχιτεκτονική σχεδίαση για να ενσωματώνεται με το υπόλοιπο κέλυφος. | | Τοίχος μάζας | Δεν χρειάζεται ο χώρος όπου τοποθετείται να έχει μεγάλη θερμοχωρητικότητα. | Χρειάζεται ηλιοπροστασία και αερισμό τη θερινή περίοδο. Χρειάζεται κινητή θερμομόνωση τη χειμερινή περίοδο. Απαιτεί ενεργή συμμετοχή του χρήστη. Χρειάζεται καλή αρχιτεκτονική σχεδίαση για να ενσωματώνεται με το υπόλοιπο κέλυφος. Εκδηλώνεται εύκολα σε τοίχο μάζας. | | Τοίχος Trombe | Δεν χρειάζεται ο χώρος όπου τοποθετείται να έχει μεγάλη θερμοχωρητικότητα. Πιο αποδοτικός από τον τοίχο μάζας. | Χρειάζεται ηλιοπροστασία και αερισμό τη θερινή περίοδο. Χρειάζεται κινητή θερμομόνωση τη χειμερινή περίοδο και η μετακίνηση των θυρίδων του. Απαιτεί ενεργή συμμετοχή του χρήστη. Χρειάζεται καλή αρχιτεκτονική σχεδίαση για να ενσωματώνεται με το υπόλοιπο κέλυφος. Εκδηλώνεται εύκολα σε τοίχο μάζας. | | Τροχιοπαία με διαφανή θερμομόνωση | Δεν χρειάζεται ο χώρος όπου τοποθετείται να έχει μεγάλη θερμοχωρητικότητα. Ενδιαφέρον αρχιτεκτονικό στοιχείο. Δεν απαιτεί ενεργή συμμετοχή του χρήστη. | Χρειάζεται ηλιοπροστασία τη θερινή περίοδο. Απαιτείται προσεκτικός σχεδιασμός για να ενσωματώνεται με το υπόλοιπο κέλυφος. | | Ηλιακός συλλέκτης θέρμανσης αέρα | Αποσπώμενο στοιχείο. Μπορεί να τοποθετείται ανεξαρτήτως προσανατολισμού του κτιρίου. | Χρειάζεται αποθήκη και αποθήκευση τη θερινή περίοδο. Απαιτεί τη συμμετοχή του χρήστη. | --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 83 [Page 83 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/83.png) - 3.2. Σύστημα άμεσου κέρδους 3.2.1. Νότια ανοίγματα Ο πιο συνηθισμένος τρόπος εκμετάλλευσης της ηλιακής ακτινοβολίας για τη θέρμανση των κτιρίων είναι μέσω των νότια προσανατολισμένων διαφανών ανοίγματων του κτιρίου (με απόκλιση έως ± 30°), με μικρή έως ανύπαρκτη συμμετοχή του χρήστη. Στην περίπτωση αυτή, τα αποθηκευτικά δομικά στοιχεία λειτουργούν ως αποθήκες και διανομείς της θερμότητας. Η συλλογή ηλιακών κερδών από το σύστημα άμεσου κέρδους ακολουθεί το φαινόμενο του θερμοκηπίου: η μικρού μήκους κύματος (ηλιακή) ακτινοβολία διαπερνά τη διαφανή επιφάνεια των ανοιγμάτων. Προσπίπτει σε δομικές επιφάνειες, όπου αποθηκεύεται ως θερμότητα. Οι δομικές επιφάνειες που θερμαίνονται, θερμαίνουν με τη σειρά τους, μέσω συναγωγής, τον εσωτερικό αέρα (Εικόνα 3-1). Παράλληλα, η αύξηση της θερμοκρασίας των επιφανειών συνεισφέρει στη θερμική άνεση των χρηστών στον εσωτερικό χώρο του κτιρίου. Αν οι επιφάνειες στις οποίες προσπίπτει άμεσα η ηλιακή ακτινοβολία είναι σκουρόχρωμες (έχουν δηλαδή μεγάλη απορροφητικότητα στην ηλιακή ακτινοβολία), αυξάνεται η απορρόφηση της ηλιακής ακτινοβολίας και επομένως αυξάνεται και η απόδοση του συστήματος παθητικής θέρμανσης. Στις περισσότερες περιπτώσεις οι επιφάνειες άμεσης πρόσπτωσης της ηλιακής ακτινοβολίας είναι τα δάπεδα, όπου είναι δυνατόν και κατόπιν τοποθέτησης να δέχονται άμεσα ηλιακή ακτινοβολία τον χειμώνα. Καθώς ο χρήστης μπορεί να τοποθετήσει έπιπλα, χαλιά κ.α. στα δάπεδα καλό είναι να αποφεύγουμε να τα θεωρούμε συλλεκτικές επιφάνειες. Σε περίπτωση που κάποια τοποστοι του χώρου δέχεται άμεσα ηλιακή ακτινοβολία τη χειμερινή περίοδο (κάτι που μπορούμε να ελέγξουμε εύκολα, βάσει της μεθοδολογίας που προτείνεται στην ενότητα 4.2.2.), καλό είναι να ενισχύουμε την απορροφητικότητα της στην ηλιακή ακτινοβολία, με σκουρόχρωμες αποχρώσεις. --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 84 [Page 84 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/84.png) - Παθητική θέρμανση Καθώς στην περίπτωση συστημάτων άμεσου κέρδους, η αποθήκευση της θερμότητας γίνεται στα δομικά στοιχεία του κτιρίου, κι όχι στο ίδιο το σύστημα, είναι σημαντικό να επιλέγονται δομικά στοιχεία με μεγάλη θερμοχωρητικότητα, προς αξιοποίηση των ηλιακών απολαβών κατά τις νυχτερινές ώρες όταν δεν υπάρχει ηλιακή ακτινοβολία. Τα δομικά στοιχεία που χρησιμοποιούν για την αποθήκευση της θερμότητας από την ηλιακή ακτινοβολία μπορούν να αντικατασταθούν με υλικά αλλαγής φάσης, για μεγαλύτερη ικανότητα αποθήκευσης και εκλύσης της θερμότητας. Σύμφωνα με μελέτη που έγινε στο Winsconsin εκτιμήθηκε ότι η χρήση υλικών αλλαγής φάσης οδήγησε σε εξοικονόμηση ενέργειας της τάξης του 15% (Peippo, Kauranen, & Lund, 1991). Εικόνα 3-1. Αρχή λειτουργίας συστήματος άμεσου κέρδους Πέραν των χαρακτηριστικών των ανοιγμάτων ως προς την απόδοσή τους (βλ. ενότητα 2.2 / 2.4.2), είναι σημαντικό να τοποθετείται και κινητή, νυχτερινή θερμομόνωση σε αυτά (π.χ. θερμομονωτικά εξώφυλλα - παντζούρια3, βαριές, εσωτερικές κουρτίνες κ.α.), ώστε να αποφεύγονται τόσο οι νυχτερινές θερμικές απώλειες από αυτά, όσο και η επιδείνωση της αίσθησης θερμικής άνεσης καθώς και η υγροποίηση στην επιφάνειά τους, λόγω των χαμηλών επιφανειακών τους θερμοκρασιών, όταν δεν λαμβάνουν ηλιακά κέρδη. Η επιδείνωση της αίσθησης θερμικής άνεσης μπορεί να προκαλέσει στελετική ενέργεια, ιδιαίτερα σε περιπτώσεις που η επιφάνεια του άμεσου κέρδους είναι αρκετά μεγάλη: ο χρήστης μπορεί να ανεβάσει το θερμοστάτη, με αποτέλεσμα να θερμαίνεται περισσότερο ο αέρας του κτιρίου, σπαταλώντας ενέργεια, χωρίς όμως να βελτιώνεται η αίσθηση θερμικής άνεσης, καθώς η επιφανειακή θερμοκρασία της διαχωριστικής επιφάνειας δεν βελτιώνεται. Εκτός αυτού, πρέπει να είναι εφοδιασμένα με επαρκές ηλιοπροστατευτικό σύστημα για την αποφυγή της υπερθέρμανσης τη θερινή περίοδο. Κατάλληλα διαστασιολογημένοι οριζόντιοι πρόβολοι σκίασης των επαρκώς τις νότιες επιφάνειες (βλ. ενότητα 4.2), ενώ ο εξοπλισμός των νότιων όψεων με κινητά σκιάστρα (π.χ. τέντες, ή ακόμα και με παντζούρια, ιδιαίτερα σε περιορισμένες περιοχές, που επιτρέπουν τη διείσδυση του φωτός, αλλά αποτρέπουν εκείνη της ηλιακής ακτινοβολίας) είναι επίσης αποδοτικός. --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 85 [Page 85 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/85.png) - Παθητική θέρμανση 3.3. Συστήματα έμμεσου κέρδους 3.3.1. Τοίχος θερμικής μάζας Οι τοίχοι μάζας είναι νότια προσανατολισμένοι τοίχοι, που χαρακτηρίζονται από υλικά μεγάλης θερμοχωρητικότητας. Με προσαρμογή μπροστά από το αδιαφανές τους τμήμα, μια διαφανή επιφάνεια σε απόσταση περίπου 10-15cm από τον αδιαφανή τοίχο. Η μικρού μήκους ηλιακή ακτινοβολία διαπερνά τη διαφανή επιφάνεια, εγκλωβίζεται ως μεγάλο μήκος κύματος (θερμική) ακτινοβολία στο διάκενο μεταξύ αδιαφανούς και διαφανούς επιφάνειας, θερμαίνοντας έτσι τη μάζα του αδιαφανούς στοιχείου του τοίχου μάζας, όπου αποθηκεύεται και αποδίδεται στο εσωτερικό του κτίριου με συναγωγή και ακτινοβολία (Εικόνα 3-2). Η εξωτερική επιφάνεια του αδιαφανούς μέρους του στοιχείου πρέπει να έχει μεγάλη απορροφητικότητα στην ηλιακή ακτινοβολία (να είναι σκουρόχρωμη), προκειμένου να αποδίδει το σύστημα. Για την καλή απόδοση του στοιχείου, το βάθος του θερμαινόμενου χώρου δεν πρέπει να υπερβαίνει τα 6,0 m, ώστε να είναι αποτελεσματική η θέρμανση του χώρου με την ακτινοβολία που εκπέμπεται από τον θερμό τοίχο. Εικόνα 3-2. Αρχή λειτουργίας τοίχου μάζας Η απόδοση των θερμικών του κερδών στο κτίριο εξαρτάται από τη θερμοχωρητικότητα του δομικού υλικού του τοίχου: όσο πιο μεγάλη είναι, τόσο πιο μεγάλος είναι ο χρόνος υστέρησης. Έτσι, πολύ συχνά συνδυάζεται με άμεσο κέρδος, που αποδίδει άμεσα τα θερμικά κέρδη την περίοδο της ηλιοφάνειας, ενώ ο τοίχος μάζας τα αποδίδει με μια χρονική υστέρηση, που μπορεί να φτάσει και τη νυχτερινή περίοδο (DeKay & Brown, 2014). Ανάλογα με τη χρονική υστέρηση που θέλει κανείς να δημιουργήσει, επιλέγεται το πάχος του τοίχου μάζας: σε κτίρια τριπλούνεως τομέα έχει κατασκευαστεί από μορφές τύπου σπογγοπλινθοδομή (δρόμικοι τοίχοι), ώστε να αποδίδονται τα θερμικά κέρδη κατά τη διάρκεια της λειτουργίας του κτιρίου (Lechner, 2014). Όπως προαναφέρθηκε, το νερό είναι το στοιχείο με τη μεγαλύτερη θερμοχωρητικότητα στη φύση. Προς βελτίωση του συστήματος, το αδιαφανές μέρος του τοίχου μάζας μπορεί να αντικατασταθεί με σκουρόχρωμο δοχείο νερού (γνωστό ως «τοίχοι νερού» και «απλάκτινοι τοίχοι», σε περιπτώσεις όπου δεν καταλαμβάνουν το ύψος ολόκληρου του τοίχου). Τα δοχεία αυτά μπορούν να αποθηκεύσουν τη θερμή περίοδο, με αποτέλεσμα ο τοίχος μάζας να λειτουργεί ως απλό έμμεσο κέρδος, με πολύ μικρότερες πιθανότητες υπερθέρμανσης, ιδιαίτερα όταν το διαφανές στοιχείο είναι ανοιγόμενο και μπορεί να συμβάλλει σε διαμπερή, νυχτερινό αερισμό. --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 86 [Page 86 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/86.png) - Παθητική θέρμανση Καθώς πρόκειται για ένα αμόνωτο τοίχο, ιδιαίτερα στα ψυχρά κλίματα, οι απώλειες του υπερβαίνουν συχνά τα πλαϊνά του κέρδη, με αποτέλεσμα τα καθαρά του κέρδη να είναι αρνητικά τη χειμερινή περίοδο. Για αυτό το λόγο, μπορεί τελικά να λειτουργεί αρνητικά στο θερμικό ισοζύγιο του κτιρίου (Schreck, Hillmann, & Nagel, 1998). Η υγροεπιτή, κινητή θέρμανση είναι απαραίτητη, ιδιαίτερα στις ψυχρότερες περιοχές, με τον κίνδυνο όμως να μην απορρίπτει ο χρήστης, ακόμη κι αν πρόκειται για απλό, θερμομονωτικό παντζούρι. Καθώς δεν πρόκειται για άνοιγμα, ο χρήστης μπορεί να αγκλει την οπή διάχυσης του. Για αυτό το λόγο η χρήση αυτοματισμών γίνεται σημαντική για τη λειτουργία του συστήματος. Επίσης για να βελτιωθεί η απόδοσή του, ο τοίχος πρέπει να θερμομονωθεί στην επαφή του με όλα τα δομικά στοιχεία με τα οποία εξαρτάται, για να περιοριστούν οι θερμογέφυρες. Την περίοδο ψύξης, το σύστημα θα πρέπει να αδρανοποιείται: πρέπει να σκιάζεται εξωτερικά (όχι μόνο με ρολόϊντο πρόσθιο, αλλά και με κατακόρυφα στοιχεία, για αποφυγή και της διάχυσης ηλιακής ακτινοβολίας). Επίσης θα πρέπει να ανοίγουν τμήματα του υαλοστασίου (ανοιγόμενα φεγγίτες σε άνω και κάτω τμήμα του υαλοστασίου) για να επιτρέπεται η διαφυγή του θερμού αέρα και εισροή ψυχρού προς το εξωτερικό περιβάλλον, προς αποφυγή της υπερθέρμανσης του εσωτερικού χώρου όσο και του παρακείμενου χώρου του. 3.3.2. Τοίχος Trombe Ο τοίχος Trombe είναι μια εξέλιξη του τοίχου μάζας. Η διαφοροποίησή του έγκειται στην τοποθέτηση θυρίδων στο κάτω και στο πάνω μέρος του, η οποία αυξάνει την απόδοσή του. Ο ψυχρός αέρας από το εσωτερικό του κτιρίου εισέρχεται από τις κάτω θυρίδες στο διάκενο, όπου θερμαίνεται από την ηλιακή ακτινοβολία και εξέρχεται ως νέος θερμότερος από τις άνω θυρίδες στο εσωτερικό του κτιρίου, με αποτέλεσμα να θερμαίνει τους εσωτερικούς χώρους τις χειμερινές ημέρες με ηλιοφάνεια. Με αυτό το τρόπο, εκτός από συναγωγή και ακτινοβολία, ο τοίχος Trombe θερμαίνει και με την άμεση διάθεση θερμού αέρα στο χώρο (Εικόνα 3-3). Εμπνευστές του είναι ο E.S. Morse, το 1881 (Xiaojing & Xiaoli, 2019). Έγινε όμως γνωστός από τους F. Trombe και L. Michel το 1966 (Lechner, 2014). Η ξηρασία, το κρύο και η εφαρμογή του έδωσε τη διέξοδο του Το μεγάλο πλεονέκτημα των θερμομονωτικών υλικών και των υαλοπινάκων ήταν περιορισμένη ήταν πολύ πιο αποτελεσματικό σύστημα για θέρμανση από το κηπώδες κέλυφος σε σχέση με έναν αμόνωτο τοίχο από οποιοδήποτε υλικά. Οι θυρίδες τοποθετούνται κατά μήκος όλου του τοίχου και όσο το δυνατόν πιο κοντά στην οροφή και στο δάπεδο. Η απόσταση μεταξύ των θυρίδων και κάτω θυρίδων δεν πρέπει να είναι μικρότερη από 2,0 m και η συνολική επιφάνεια των θυρίδων να μην υπολείπεται του 2% της συνολικής επιφάνειας του τοίχου. Οι θυρίδες του τοίχου Trombe πρέπει να ανοίγουν κατά τη διάρκεια της μέρας, για να υποδέχεται το κτίριο τα ηλιακά κέρδη και να κλείνουν κατά τη διάρκεια της νύχτας, προς αποφυγή απωλειών από το κτίριο προς το αέτωμα. Αν γίνεται χειροκίνητα, απαιτεί την ενεργή συμμετοχή του χρήστη, κάτι που μπορεί να τον εκλυλάξει τελικά σε τοίχο μάζας και από τους πιο ενθουσιώδεις χρήστες (Alexander, 2007). Για τη μεγιστοποίηση απόδοσή του, είναι καλό η λειτουργία αυτή να συνδέεται είτε με αυτοματισμούς είτε με χρονιστή είτε με θερμική ή οπτική διέγερση (όταν μειωθεί η εξωτερική θερμοκρασία ή το επίπεδο φωτονομίας). Τα τελευταία χρόνια, έχουν κατασκευαστεί και παραλλαγές του τοίχου Trombe με ενδιάμεσο αισθητικό αποτέλεσμα. Είναι σημαντικό επίσης, τη θερμή περίοδο, να σκιάζεται τόσο από την άμεση όσο και από τη διάχυτη ηλιακή ακτινοβολία, ώστε να μην υπερθερμαίνεται. Οι θυρίδες θα πρέπει επίσης να κλείνουν την --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 87 [Page 87 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/87.png) - Παθητική θέρμανση περίοδο αυτή. Παράλληλα, τα υαλοστάσιά του πρέπει να είναι εξοπλισμένα με ανοιγόμενους φεγγίτες στο πάνω και το κάτω μέρος, που να μένουν ανοιχτοί το καλοκαίρι, ώστε να αποάγεται η θερμότητα από την εξωτερική του επιφάνεια, αδρανοποιώντας τη λειτουργία του θερμοκηπίου στο διάκενο (Εικόνα 3-3). Παραλλαγές του τοίχου Trombe, με τοποθέτηση θερμονόμων εξωτερικά του αδιαφανούς στοιχείου και μεταλλική, σκούρα επικάλυψή του, έχουν βελτιώσει κατά 56% την απόδοσή του σε ψυχρά κλίματα (Sadineni, Madala, & Boehm, 2011), αναγνωρίζοντας όμως την άμεση θερμοχωρητικότητά του στοιχείου (μεταθετότητας την εφολκόλλητο στο κτιριακό κέλυφος) και τη μετάδοση θερμότητας με συναγωγή και ακτινοβολία. Παράλληλα, με αυτό τον τρόπο, αποφεύγεται και η υπερθέρμανση του συστήματος και του κτιρίου τη θερινή περίοδο, με το κλείσιμο των θυρίδων και την εξωτερική του σκίαση. Εικόνα 3-3. Χειμερινή και θερινή αρχή λειτουργίας τοίχου Trombe Εικόνα 3-4. Εξωτερική όψη τοίχου Trombe, με τρεις άνω και κάτω θυρίδες κλειστές και αποσπώμενους υαλοπίνακες για αποφυγή υπερθέρμανσης τη θερινή περίοδο (Alexandri, 2007). --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 88 [Page 88 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/88.png) - Παθητική θέρμανση 3.3.3. Αδιαφανής τοιχοποιία με διαφανή θερμομόνωση Πρόκειται για τοίχο νότιου προσανατολισμού, με απόκλιση έως ±30°, με υλικό μεγάλης θερμοχωρητικότητας (συνήθως οπτόπλινθοι, ή σκυρόδεμα), εξωτερικά του οποίου τοποθετείται διαφανής θερμομόνωση χωρίς επίχρισμα (Εικόνα 3-5). Η εξωτερική παράτα του τοίχου βάφεται με σκούρο χρώμα. Ουσιαστικά πρόκειται για τοίχο μάζας, ο οποίος όμως θερμομονώνεται. Με αυτό τον τρόπο μειώνεται μεν ο συντελεστής ηλιακών κερδών του διαφανούς θερμομονωτικού υλικού (μικρότερος σε σχέση με εκείνον του υαλοπίνακα), αλλά καθώς ο τοίχος είναι πλέον θερμομονωμένος, αυξάνονται τα καθαρά κέρδη, σε σχέση με τον τοίχο μάζας. Εικόνα 3-5. Αρχή λειτουργίας αδιαφανούς τοιχοποιίας με διαφανή θερμομόνωση. Η διαφανής θερμομόνωση (ΤΙΜ – Transparent Insulation Material) είναι ημιδιαφανές θερμομονωτικό υλικό, συνήθως κυψελωτής δομής, κυρίως πολυκαρβονικής, εσωτερικής προσέλευσης η αερογέλες, στις κυψέλες του οποίου βρίσκεται εγκλωβισμένος αέρας. Λόγω της δομής του επιτρέπει στην ηλιακή ακτινοβολία και το φυσικό φως να εισέρχεται στο εσωτερικό του χώρου, παράλληλα όμως μειώνει τις θερμικές απώλειες. Οι θερμικές και οπτικές του ιδιότητες εξαρτώνται από την ομοιομορφία και την ποιότητα των κυψελών (Wong & Eames, 2015). Αναλόγως με τη δομή του θερμομονωτικού, την τοποθέτηση των κυψελών σε σχέση με τη διατομή του τοίχου, η πυκνότητά τους ποικίλει από 28 kg/m³ έως 150 kg/m³ (Sun, Wilson, & Wu, 2018), ενώ η διαπερατότητα της διαφανούς θερμομόνωσης στο ορατό φως κυμαίνεται από 0,73 έως 0,82 (Platzer & Goetzberger, 1996) (Kerschenbauer & Binder, 2006). Οι τιμές του συντελεστή θερμικής αγωγιμότητας κυμαίνονται από 0,055 W/mK έως 0,070 W/mK (Sun, Wilson, & Wu, 2018). Η εξέλιξη της τεχνολογίας των αερογελών, με το χαμηλό συντελεστή αγωγιμότητας του υλικού (0,005 ~ 0,020W/mK), έχει απερίφει την έρευνα της τεχνολογίας των TIM προς αυτά (ibid). Με αυτό τον τρόπο επιτυγχάνονται ηλιακά κέρδη, μικρότερα σε σχέση με τα ηλιακά κέρδη καθαρού τζαμιού, με πολύ μικρότερες όμως θερμικές απώλειες. Παράλληλα δημιουργούνται ενδιαφέροντα κελιά, ανάλογα με τη χρήση του υλικού*. Η τοιχοποιία με διαφανή θερμομόνωση έχει μεγάλη απόδοση που εξαρτάται από τα θερμοφυσικά χαρακτηριστικά της (συντελεστής θερμοπερατότητας, συντελεστής ηλιακών κερδών), ενώ δεν απαιτεί αυτοματισμούς ή τη συμμετοχή του χρήστη για την ορθή θέρμη λειτουργία του συστήματος. * Βλ. για παραδείγματα https://www.burohappold.com/projects/advanced-manufacturing-research-centre-amrc/ --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 89 [Page 89 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/89.png) - Παθητική θέρμανση Τη θερινή περίοδο πρέπει οπωσδήποτε να σκιάζεται εξωτερικά, τόσο από την άμεση όσο κι από τη διάχυτη ηλιακή ακτινοβολία, προκειμένου να αποφεύγεται η υπερθέρμανση του χώρου. Αυτός είναι κι ένας από τους λόγους που δεν έχει διαδοθεί τόσο ως παθητικό σύστημα θέρμανσης όσο τα προαναφερθέντα· η τεχνολογία της υαλορίας με μια περίοδο, όπου η ζήτηση για θέρμανση αυξάνεται. Έχουν προταθεί διάφορες τεχνικές για την προστασία τη θερινή περίοδο, όπως μηχανισμοί εξωτερικής σκίασης, εξαερισμός ευμεαίος και η προσθήκη δραστικών ελεγκτικών ή θερμορυθμιστικών συστημάτων (Sun, Wilson, & Wu, 2018). Ως προς τη χειμερινή της λειτουργία, δεν χρειάζεται υστερημένη θερμική προστασία, κάτι που της δίνει πλεονεκτήματα ως προς την απλότητα της χρήσης σε σχέση με τα προαναφερθέντα αδιαφανή παθητικά συστήματα θέρμανσης. 3.3.4. Ηλιακός χώρος ή θερμοκήπιο Το θερμοκήπιο ή αλλιώς ηλιακός χώρος (ή στην παραδοσιακή αρχιτεκτονική "λιακωτό") είναι ένας μη θερμαινόμενος χώρος, σε επαφή με το κτίριο, με διαφανή νότια επιφάνεια (±30°), κατακόρυφα ή με κλίση (η βέλτιστη κλίση του είναι μεταξύ 0° και ±15°, όπου 0° το γεωγραφικό πλάτος του τόπου), ώστε να έχει καλύτερη πρόσπτωση σε αυτή η χειμερινή ηλιακή ακτινοβολία, για τη βελτιστοποίηση της συλλογής ηλιακών κερδών (Εικόνα 3-6). Χαρακτηρίζεται από απλή υάλωση θερμοκηπίου τις πλείοντες μέρες και μόνο ηλιακές προστατευτικές διαστρωματώσεις· ο θερμός αέρας, εάν τοποθετηθούν φεγγίτες ή αεραγωγοί στο άνω μέρος του χώρου (Εικόνα 3-7). Χάρη σε αυτό το φαινόμενο, αν τοποθετηθούν φεγγίτες ή αεραγωγοί στο άνω μέρος του θερμοκηπίου μπορούν να οδηγήσουν το θερμό αέρα απ’ ευθείας στο εσωτερικό του κτιρίου, αυξάνοντας την απόδοση του θερμοκηπίου και μειώνοντας αισθητά τη θερμική ζήτηση του κτιρίου. Αν οι αεραγωγοί εξοπλισθούν και με ανεμιστήρες, τότε ο θερμός αέρας μπορεί να μεταφερθεί και σε χώρους που δεν έφταναν με το θερμοκήπιο. Για τους λόγους που αναφέρθηκαν και στην ενότητα 3.1, η λειτουργία αυτή είναι καλό να συνδυάζεται με αυτοματισμούς. Εικόνα 3-6. Αρχή λειτουργίας θερμοκηπίου, τη χειμερινή και τη θερινή περίοδο --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 92 [Page 92 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/92.png) - Παθητική θέρμανση Η απόδοση του θερμοσιφωνικού πανέλου αυξάνεται με τη χρήση διπλών υαλοπινάκων στο συλλέκτη, σε σχέση με απλούς υαλοπίνακες, ιδιαίτερα για τα πιο ψυχρά κλίματα. Το βέλτιστο μήκος του συλλέκτη έχει εκτιμηθεί στα 3m (Norton & Probert, 1984). Το θερμοσιφωνικό πανέλο ενδείκνυται για χώρους που χρειάζονται άμεση απόδοση θερμότητας από τα ηλιακά κέρδη, όπως διακοπτόμενης λειτουργίας (χώρους γραφείων, σχολικές αίθουσες κ.α.). Το πλεονέκτημά του, σε σχέση με τα συστήματα άμεσου κέρδους του, επίσης, αποδίδει άμεσα θερμότητα στο χώρο, είναι ότι αποφεύγεται η θάμβωση από μεγάλους υαλοπίνακες, η υπερθέρμανση τη θερινή περίοδο, καθώς κι οι αυξημένες απώλειες θερμότητας τη νύχτα. Εκτός αυτού, τη θερινή περίοδο, μπορεί να αποκλείεται θερμικά από το κτίριο με κλείσιμο των θυρίδων, με σκίαση του πανέλου ή με άνοιγμα των υαλοπινάκων στο ανώτατο και κατώτερο μέρος του, αποφεύγοντας έτσι την υπερθέρμανση του χώρου. Το κλείσιμο των θυρίδων είναι επίσης πολύ σημαντικό τη νυχτερινή περίοδο, προς αποφυγή θερμικών απωλειών. Κάτι τέτοιο καθιστά την εφαρμογή συστήματος αυτοματισμού σχετικά επικαιρκή, προς αποφυγή δυσλειτουργίας του συστήματος από αμέλεια των χρηστών. Σε περίπτωση που τοποθετείται κεκλιμένο, το θερμοσιφωνικό πανέλο έχει καλύτερη απόδοση αλλά χρειάζεται περισσότερο ελεύθερο χώρο. Προσαρμόζεται κατακόρυφα στον τοίχο μπορεί να εναρμονισθεί αισθητικά με το κτίριο πιο εύκολα. 3.5. Συγκριτική απόδοση παθητικών συστημάτων θέρμανσης Στην ενότητα αυτή γίνεται σύγκριση της απόδοσης των παθητικών συστημάτων που προσαρμόζονται άμεσα στη νότια όψη του κτιρίου, δηλαδή των νότιων ανοιγμάτων (άμεσο κέρδος), του τοίχου μάζας, του τοίχου Trombe και του αδιαφανή τοίχου με διαφανή θερμομόνωση. Η απόδοσή τους εξετάζεται ως προς τα καθαρά ηλιακά κέρδη, αφαιρώντας τις απώλειες λόγω θερμοδιαφυγής από την επιφάνειά τους, και χωρίς να λαμβάνεται υπόψη ο τυχόντος θερμοφόρτισης λόγω κατασκευαστικών λεπτομερειών ή οι απώλειες από την θερμοστρωτήρα του κτιρίου. Η καθαρή θερμική ενέργεια που συλλέγεται από τις επιφάνειες αυτές και αποδίδεται στο χώρο εκφράζεται ανά μέτρο επιφάνειας της συλλεκτικής επιφάνειας. Μεταβαλλόμενα παραμέτρους τις ιδιότητες των υλικών που επιδρούν την απόδοση του κάθε συστήματος, γίνεται μια παρατεταμένη των καθαρών κερδών ανά κλιματική ζώνη, προς στελέχωση σύγκρισης της απόδοσης των τεσσάρων αυτών συστημάτων. Ο υπολογισμός Εικόνα 3-8: Αρχή λειτουργίας θερμοσιφωνικού πανέλου --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 93 [Page 93 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/93.png) - Βασίζεται στο πρότυπο (CEN/ISO/TR 52016-2, 2017). Ιδιαίτερα για τους τοίχους μάζας και Trombe, υιοθετήθηκαν οι διορθώσεις που έχουν επισημανθεί από τους Ruiz-Pardo et al (2010), ενώ η παροχή όγκου εντός του δίκεινου, υπολογίστηκε βάσει της σχέσης που προτείνεται και από τους Briga- Sá et al (2014). Στόχος της ενότητας αυτής είναι να δώσει μια εικόνα στους μελετητές σχετικά με την απόδοση των συστημάτων αυτών, ώστε να βρίσκονται σε θέση να επιλέγουν το κατάλληλο για το σχεδιασμό τους σύστημα, ανάλογως με την κλιματική ζώνη που βρίσκονται. Η συγκριτική απόδοση των παθητικών συστημάτων ως προς τα καθαρά κέρδη ανά συλλεκτική επιφάνεια για το άμεσο κέρδος, τον τοίχο μάζας, τον τοίχο Trombe και το διαφανή τοίχο με την αδιαφανή θερμομόνωση φαίνεται στους σχετικούς πίνακες (Πίνακας 3-2, Πίνακας 3-3, Πίνακας 3-4, Πίνακας 3-5 και Πίνακας 3-6). Για τα υπόλοιπα παθητικά συστήματα, των οποίων η απόδοση εξαρτάται και από τη γεωμετρία τους κι από τη γεωμετρική σχέση τους με το χώρο που βρίσκονται, απαιτείται αναλυτική, παραμετρική ενεργειακή μελέτη, πριν παρθούν οι τελικές σχεδιαστικές και κατασκευαστικές αποφάσεις. Για να είναι σύμμορφα μεν αυτά τα παθητικά συστήματα άμεσου κέρδους, όσο πιο χαμηλός είναι ο συντελεστής θερμοπερατότητας (U) του συστήματος, τόσο πιο αποδοτικό είναι, δεδομένου ότι διατηρεί σε υψηλά επίπεδα ο συντελεστής ηλιακών κερδών (g) του συστήματος. Αν, όμως, προκειμένου να μειωθεί ο συντελεστής θερμοπερατότητας, χρησιμοποιούνται υλικά, τα οποία μειώνουν το συντελεστή ηλιακών κερδών, τότε τελικά, μειώνεται αντί να αυξάνεται η απόδοση του συστήματος του άμεσου κέρδους, ιδιαίτερα στις πιο θερμές ζώνες. Σε περιπτώσεις που ο χαμηλός συντελεστής ηλιακών κερδών, το σύστημα παρουσιάζει κάποιους μήνες μεγαλύτερες απώλειες, σε σχέση με τα ηλιακά κέρδη, οι οποίες εξισορροπούνται, όσο πιο ψυχρή είναι η κλιματική ζώνη, δηλαδή τελικά αρνητικά στο θερμικό ισοζύγιο του κτιρίου. Ομοίως, όσο αυξάνει το ποσοστό του πλαισίου (μειώνεται έτσι τη συλλεκτική επιφάνεια του συστήματος), μειώνεται η απόδοση του συστήματος κατακόρυφα και στις τέσσερις κλιματικές ζώνες. Συμπερασματικά, ως προς τη λειτουργία παθητικής θέρμανσης από το άμεσο κέρδος για τις κλιματικές δεδομένα της Ελλάδας, θα πρέπει να δίνεται βαρύτητα στη εξής: Χαμηλός συντελεστής θερμοπερατότητας του συστήματος και υψηλός συντελεστής ηλιακών κερδών: Καλό θα είναι στα οικομήματα του νότιου προσανατολισμού, που δεν σκιάζονται τη χειμερινή περίοδο, να διασφαλίζονται οι συντελεστές, σε σχέση με οποιοδήποτε συνολικό προσανατολισμό, ώστε να μεγιστοποιούνται τα καθαρά ηλιακά κέρδη, με την επιλογή υαλοπινάκων με υψηλό συντελεστή ηλιακών κερδών. Μικρό ποσοστό πλαισίου: Στο νότιο προσανατολισμό, ο σχεδιασμός στοχεύει στη θέρμανση του χώρου, καλό είναι να μεγιστοποιείται η συλλεκτική επιφάνεια του υαλοστασίου, με τη μείωση του πλαισίου του ανοίγματος. Ο τοίχος μάζας έχει τα χαμηλότερα καθαρά κέρδη σε σχέση με όλα τα εξεταζόμενα παθητικά συστήματα και στις τέσσερις κλιματικές ζώνες. Ιδιαίτερα στις κλιματικές ζώνες Γ και Δ, οι απώλειες υπερτερούν των ηλιακών κερδών, με αποτέλεσμα να δρα τελικά αρνητικά στο συνολικό ισοζύγιο του κτιρίου για τους περισσότερους μήνες της θέρμανσης. Γενικά, όταν διαστασιολογείται, θα πρέπει όχι μόνο η εξωτερική επιφάνεια του αδιαφανούς στοιχείου να είναι όσο πιο απορροφητική γίνεται, αλλά παράλληλα, ο συντελεστής ηλιακών κερδών της διαφανούς επιφάνειας να μην είναι ιδιαίτερα χαμηλός. Οπότε, παρόμοια και στους πίνακες (Πίνακας 3-2, Πίνακας 3-3, Πίνακας 3-4, Πίνακας 3-5 και Πίνακας 3-6) με χαμηλούς συντελεστές ηλιακών κερδών, μειωμένην την απόδοση του τοίχου μάζας εφάμιλλα με τη χαμηλή απορροφητικότητα του αδιαφανούς στοιχείου. Έτσι, πρέπει για να υλοποιείται χαμηλός συντελεστής θερμοπερατότητας, με αντίστοιχα χαμηλό συντελεστή ηλιακών κερδών να μειωθεί την απόδοση του συστήματος περισσότερο, σε σχέση με ένα υαλοστάσιο, με υψηλότερο συντελεστή θερμοπερατότητας, αλλά υψηλότερο συντελεστή ηλιακών κερδών. --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 94 [Page 94 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/94.png) - Παθητική θέρμανση Ο τοίχος Trombe είναι πολύ πιο αποδοτικός από τον τοίχο μάζας για τα κλιματικά δεδομένα του Ελλαδικού χώρου. Κατάλληλα διαστασιολογημένος είναι αποδοτικότερος από το άμεσο κέρδος για τις χαρακτηριστικές και των τεσσάρων κλιματικών ζωνών. Όπως και το άμεσο κέρδος, έτσι και στους τοίχους μάζας και Trombe παίζει σημαντικό ρόλο στα καθαρά κέρδη ο συντελεστής θερμοπερατότητας του υαλοπίνακα (όσο πιο χαμηλός, τόσο μεγαλύτερα τα καθαρά κέρδη), σε συνδυασμό όμως με το συντελεστή ηλιακών κερδών του (όσο πιο υψηλός, τόσο μεγαλύτερα τα θερμικά κέρδη). Το χρώμα της εξωτερικής αδιαφανούς επιφάνειας παίζει πρωτεύοντα ρόλο στην απόδοση του συστήματος όσο πιο σκούροχρωμο (μεγαλύτερη απορροφητικότητα στην ηλιακή ακτινοβολία), τόσο αυξάνει η απόδοσή του. Αναγογισμένες αποχρώσεις εκδηλώνουν το σύστημα σε ομόλογη τοποθεσία με υαλοπίνακα, με αποτέλεσμα καθαρά κέρδη ή με περισσότερες απώλειες από τα ηλιακά του κέρδη. Σε προς το αδιαφανές τμήμα των στοιχείων αυτών, τα υαλικά με μεγαλύτερη θερμοχωρητικότητα (λαδοβούρτσι και ποντικοβούρτσι) έχουν λίγο καλύτερη απόδοση, ιδιαίτερα στις πιο ψυχρές ζώνες, χωρίς να επηρεάζουν όμως τόσο σημαντικά. Τέλος, η επιφάνεια των θυρίδων του τοίχου Trombe δεν έχει τόσο μεγάλη επιρροή στα καθαρά ηλιακά κέρδη, όσο οι υπόλοιπες παράμετροι. Συνοψίζοντας, τα συστήματα αυτά διαφόρως τροφοποιούνται με υαλοπίνακες, πρέπει να χαρακτηρίζονται από τα εξής: • Σκωροχρωμοί εξωτερική επιφάνεια (μεγάλο συντελεστή απορροφητικότητας στην ηλιακή ακτινοβολία). • Χαμηλό συντελεστή θερμοπερατότητας υαλοπίνακων, για υψηλά καθαρά ηλιακά κέρδη. • Αποφυγή του τοίχου μάζας και προτίμηση του τοίχου Trombe, για τις αντίστοιχες αυτοματισμούς για την ορθή λειτουργία του συστήματος. Τέλος, η διάταξη τοιχοποιίας με τη διαφανή θερμομόνωση, βάσει της υφιστάμενης τεχνολογίας, και στις τέσσερις κλιματικές ζώνες, έχει, σε γενικές γραμμές, αρκετά μεγαλύτερη απόδοση από τους τοίχους μάζας και Trombe καθώς και από το άμεσο κέρδος. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι ο συντελεστής ηλιακών κερδών είναι χαμηλότερος από εκείνον του συστήματος μπορεί να επιτυγχάνει τα πολύ χαμηλότερους συντελεστές θερμοπερατότητας. Η απόδοση του συστήματος επηρεάζεται επίσης από την εξωτερική επιφάνεια του αδιαφανούς στοιχείου: όσο πιο σκούροχρωμη, τόσο μεγαλύτερη η απόδοση. Πιο σκουρόχρωμες επιφάνειες έχουν πολύ χαμηλότερα καθαρά κέρδη, χωρίς όμως να υπερτερούν οι απώλειες των ηλιακών κερδών σε καμία από τις κλιματικές ζώνες του Ελλαδικού χώρου. Αν αποφασισθεί η χρήση της συγκεκριμένης τεχνολογίας, θα πρέπει να εξεγχνθούν τα εξής: • Χρήση διαφανών θερμομονωτικών υλικών με όσο πιο υψηλότερο συντελεστή ηλιακών κερδών γίνεται, σε συνδυασμό με χαμηλό συντελεστή θερμοπερατότητας • Σκωροχρωμοί εξωτερική επιφάνεια αδιαφανών στοιχείων (μεγάλο συντελεστή απορροφητικότητας στην ηλιακή ακτινοβολία). Στους παρακάτω πίνακες (Πίνακας 3-2, Πίνακας 3-3, Πίνακας 3-4, Πίνακας 3-5 και Πίνακας 3-6), παρουσιάζεται συγκριτικά η απόδοση παθητικών συστημάτων άμεσου κέρδους, τοίχου Trombe, τοίχου μάζας και διαφανών τοίχων με διαφανή θερμομόνωση με διαφορετικά χαρακτηριστικά και ιδιότητες των δομικών στοιχείων. Η απόδοση υπολογισμένων συστημάτων λαμβάνοντας υπόψη τα καθαρά κέρδη από συλλεκτική επιφάνεια (δηλαδή η ηλιακά κέρδη μείον τις απώλειες), βάσει του προτύπου CEN/ISO/TR 52016-2:2017, για όλες τις κλιματικές ζώνες. Επισημαίνεται ότι και στις τέσσερις κλιματικές ζώνες παρατηρήθηκε ότι τα ηλιακά κέρδη να είναι μεγαλύτερα κατά την περίοδο μεταξύ Οκτώβριου και Δεκέμβριου, σε σχέση με την περίοδο μεταξύ Ιανουαρίου και Μάρτιου, επειδή, βάσει των κλιματικών δεδομένων της Τ.Ο.Τ.Ε.Ε. 20701-3:2010 (Παράρτημα Β), η ηλιακή ακτινοβολία είναι να είναι παρασατακτικουμένου, κατακόρυφο επίπεδο είναι μεγαλύτερη τους μήνες Οκτώβριο – Δεκέμβριο, σε σχέση με τους μήνες Ιανουάριο – Μάρτιο. --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 95 [Page 95 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/95.png) - Πίνακας 3-2. Συγκριτική απόδοση παθητικών συστημάτων για όλες τις κλιματικές ζώνες (μέσα ετήσια καθαρά κέρδη ανά συλλεκτική επιφάνεια βάσει προτύπου CEN/ISO/TR 52016-2:2017). --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 96 [Page 96 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/96.png) - Παθητική θέρμανση Πίνακας 3-3. Συγκριτική απόδοση παθητικών συστημάτων για την κλιματική ζώνη Α (καθαρά κέρδη ανά συλλεκτική επιφάνεια βάσει προτύπου CEN/ISO/TR 52016-2:2017) (συνεχίζεται) --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 97 [Page 97 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/97.png) - Παθητική θέρμανση (Πίνακας 3-3 συνέχεια) Ο πίνακας περιλαμβάνει δεδομένα σχετικά με την παθητική θέρμανση ανά μήνα και ώρα της ημέρας. Περιέχει στήλες για τους μήνες από Ιανουάριο έως Δεκέμβριο και γραμμές για διαφορετικές ώρες της ημέρας. Περιλαμβάνει παραμέτρους όπως η μέση θερμοκρασία, η θερμοκρασία επιφάνειας, και άλλες σχετικές μετρήσεις. Ο πίνακας είναι σχεδιασμένος με πράσινο χρώμα και περιέχει πολλαπλά κελιά με αριθμητικές τιμές και μονάδες μέτρησης. --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 98 [Page 98 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/98.png) - Παθητική θέρμανση Πίνακας 3-4. Συγκριτική απόδοση παθητικών συστημάτων για την κλιματική ζώνη Β (καθαρά κέρδη ανά συλλεκτική επιφάνεια βάσει προτύπου CEN/ISO/TR 52016-2:2017). (συνεχίζεται) --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 99 [Page 99 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/99.png) - Παθητική θέρμανση (Πίνακας 3-4 συνέχεια) --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 100 [Page 100 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/100.png) - Παθητική θέρμανση Πίνακας 3-5: Συγκριτική απόδοση παθητικών συστημάτων για την κλιματική ζώνη Γ (καθαρά κέρδη ανά συλλεκτική επιφάνεια βάσει προτύπου CEN/ISO/TR 52016-2:2017). (συνεχίζεται) --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 101 [Page 101 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/101.png) - Παθητική θέρμανση (Πίνακας 3-5 συνέχεια) --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 102 [Page 102 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/102.png) - Παθητική θέρμανση Πίνακας 3-6. Συγκριτική απόδοση παθητικών συστημάτων για την κλιματική ζώνη Δ (καθαρά κέρδη ανά συλλεκτική επιφάνεια βάσει προτύπου CEN/ISO/TR 52016-2:2017). (συνεχίζεται) --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 103 [Page 103 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/103.png) - Παθητική θέρμανση (Πίνακας 3-6 συνέχεια) --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 104 [Page 104 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/104.png) - 4. Φυσικός δροσισμός 4.1. Τεχνικές φυσικού δροσισμού Οι τεχνικές για τον φυσικό δροσισμό κτιρίων βασίζονται στην προστασία από τα ηλιακά κέρδη, την προστασία του κελύφους από την εξωτερική θερμοκρασία, τη συγκράτηση θερμότητας στη θερμική μάζα των δομικών στοιχείων καθώς και την αποβολή της μέσω αερισμού και μέσω ακτινοβολίας. Πίνακας 4-1 Τεχνικές φυσικού δροσισμού --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 105 [Page 105 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/105.png) - --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 106 [Page 106 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/106.png) - Φυσικός δροσισμός 4.2. Ηλιοπροστασία 4.2.1. Συστήματα ηλιοπροστασίας Η επιλογή κατάλληλων συστημάτων ηλιοπροστασίας, οριζόντιων ή κατακόρυφων, σταθερών ή κινητών, διαφέρει, ανάλογα με τον προσανατολισμό των ανοιγμάτων (Εικόνα 4-1). Η ηλιοπροστασία ανοίγματος με νέο προσανατολισμό επιτυγχάνεται ικανοποιητικά με οριζόντια σκίαστρα πάνω από τα ανοίγματα, τα οποία εμποδίζουν την ηλιακή ακτινοβολία το καλοκαίρι και επιτρέπουν την είσοδο των ανοιγμάτων στον ήλιο τον χειμώνα. Το κατάλληλο μέγεθος των σκίαστρων εξαρτάται από το ύψος του ανοίγματος, όσο πιο ψηλό τόσο μακρύτερος πρόβολος χρειάζεται. Εναλλακτικά συστήματα είναι οι ρολά/περσίδες μπροστά από το άνοιγμα, οι αποστάσεις μεταξύ των οποίων εξαρτώνται από το πλάτος τους (όσο μεγαλύτερο το πλάτος των περσίδων, τόσο μεγαλύτερη μπορεί να είναι η απόσταση μεταξύ τους). Η ηλιοπροστασία των ανατολικών και δυτικών ανοιγμάτων και των συνοδευόμενων ενδιάμεσων προσανατολισμών, επιτυγχάνεται με συνδυασμό οριζόντιων και κατακόρυφων σκιάστρων, λόγω της μικρής γωνίας ύψους του ήλιου τις πρωινές και απογευματινές ώρες. Τα κατακόρυφα σκίαστρα μπορεί να τοποθετούνται κάθετα στην επιφάνεια του ανοίγματος ή με κλίση προς το νότο. Κατά την άνοιξη και το φθινόπωρο, ανάλογα με την διακύμανση της εξωτερικής θερμοκρασίας, είναι επιθυμητή είτε η ηλιοπροστασία των ανοιγμάτων είτε η αξιοποίηση του ηλιακού κέρδους. Τα κινητά συστήματα ηλιοπροστασίας προσφέρουν την επιθυμητή ευελιξία ρυθμίσεων για την προσαρμογή στις σχέσεις σκίασης κατά τη διάρκεια της ημέρας ή του έτους ανάλογα με τη θέση του ήλιου, όμως χρεάζονται την παρέμβαση των χρηστών ή τη χρήση αυτοματισμών και έχουν αυξημένες απαιτήσεις συντήρησης. Τα συστήματα ηλιοπροστασίας των ανοιγμάτων μπορούν να διαχωριστούν σε οριζόντια σκίαστρα, καθ'ύψος σκίαστρα, σκίαστρα υπό γωνία, κινητά σκίαστρα και περιστρεφόμενες περσίδες. Το πλάτος των σκιάστρων και οι αποστάσεις μεταξύ τους καθορίζονται τις γωνίες σκιασμού (βλ. Εικόνα 4-3). - Σταθεροί οριζόντιοι πρόβολοι προσφέρουν σταθερή ηλιοπροστασία τις ώρες της ημέρας κατά τις οποίες το ύψος ήλιου είναι μεγάλο, ενώ επιτρέπουν την ηλιακή των ανοιγμάτων όταν η γωνία ύψους του ήλιου είναι χαμηλή. - Σταθερά κατακόρυφα σκίαστρα και πλευρικές προεξοχές προσφέρουν ηλιοπροστασία σε ανοίγματα που εκτίθενται στην ηλιακή ακτινοβολία τις ώρες κατά τις οποίες η γωνία ύψους ήλιου είναι χαμηλή και οι οριζόντιοι πρόβολοι δεν επαρκούν για να την εμποδίσουν. Αυτές είναι οι πρωινές και απογευματινές ώρες της θερινής περιόδου για τα ανατολικά και δυτικά ανοίγματα, αντίστοιχα. - Κινητά σκίαστρα και περσίδες μπορούν να προσφέρουν πλήρη ηλιοπροστασία κατά τις ώρες που απαιτείται σκίαση και ανοίγονται για να επιτρέπουν αερισμό, φωτισμό και ηλιακή κέρδος, όταν είναι επιθυμητά. Σημ.1: Εδώ πρέπει να αποσαφηνισθεί με παραδείγματα που υπάρχει να τα ανατολικά και δυτικά συστήματα στον Ελλαδικό χώρο, ότι μπορούν να σκιαστούν μόνο από κατακόρυφα σκίαστρα. Η θεώρηση αυτή προέρχεται από βιβλιογραφία για βορειότερες περιοχές, στις οποίες το ηλιακό ύψος είναι υψηλότερο. Στην Ελλάδα, το ηλιακό ύψος είναι αρκετά χαμηλό τις πρωινές και τις τελευταίες ώρες της ημέρας με αποτέλεσμα οι οριζόντιες σκιάστρα να μην επαρκούν για να σκιάσουν τα ανοίγματα, με αποτέλεσμα να χρειάζεται συνδυασμός οριζόντιων και κατακόρυφων σκίαστρων για να σκιαστούν επαρκώς τα ανατολικά και δυτικά ανοίγματα. Για περισσότερη ανάλυση, βλ. ενότητα 4.2 και 4.2.3. --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 107 [Page 107 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/107.png) - Φυσικός δροσισμός • Περιστρεφόμενες περσίδες μεταβάλλουν τη γωνία σκιασμού, ανάλογα με τις απαιτήσεις ηλιοπροστασίας σε διαφορετικές χρονικές περιόδους του έτους. Η αποτελεσματικότητα του συστήματος ηλιοπροστασίας εξαρτάται από τις απαιτήσεις σκίασης ή ηλιασμού και από τον προσανατολισμό του ανοίγματος και αποτυπώνεται στους συντελεστές σκίασης που παρουσιάζονται στην ενότητα 4.2.3. Εικόνα 4-1. Παραδείγματα διαφορετικών συστημάτων ηλιοπροστασίας: οριζόντιοι πρόβολοι, οριζόντιες περσίδες, πτυσσόμενες προεξοχές, κατακόρυφες περσίδες, κελυφικές περσίδες. 4.2.2. Σχεδιασμός συστήματος ηλιοπροστασίας Για τον αποτελεσματικό σχεδιασμό του συστήματος ηλιοπροστασίας χρειάζεται να προσδιοριστεί ο στόχος σκίασης, ανάλογα με τη χρήση και την περίοδο λειτουργίας του κτιρίου. Η επιλογή ηλιοπροστασίας μπορεί να διαφοροποιηθεί σε δύο βασικές περιπτώσεις: • Η πρώτη αφορά στην ανάγκη σκίασης για δροσισμό κατά την περίοδο ψύξης, σε περίπτωση εξοχικής χρήσης κτιρίου μόνο κατά τη θερινή περίοδο ή κτίριο χωρίς απαιτήσεις θέρμανσης ή προσανατολισμού ανοιγμάτων που δεν επιτρέπει ηλιακά κέρδη τον χειμώνα. Για την κάλυψη αυτών των απαιτήσεων σκίασης χρειάζεται να επιτευχθεί χαμηλός συντελεστής σκίασης κατά την περίοδο ψύξης. • Η δεύτερη αφορά στην ανάγκη σκίασης για δροσισμό κατά την περίοδο ψύξης και επενδύσευτος ηλιασμού κατά την περίοδο θέρμανσης, σε περίπτωση ετήσιας λειτουργίας του κτιρίου, με ανάγκες ψύξης και θέρμανσης, σε συνδυασμό με προσανατολισμό ανοιγμάτων κατάλληλο για την εκμετάλλευση ηλιακών κερδών. Για την κάλυψη αυτών των απαιτήσεων σκίασης και ηλιασμού χρειάζεται να επιτευχθεί χαμηλός συντελεστής σκίασης κατά την περίοδο ψύξης, σε συνδυασμό με υψηλό συντελεστή σκίασης κατά την περίοδο θέρμανσης. Ένα παράδειγμα της ημερίσιας διακύμανσης της ηλιακής ακτινοβολίας που προκύπτει σε οριζόντιο άνοιγμα κατά το χειμερινό και το θερινό ηλιοστάσιο, και της επίδρασης στεγάστρων διαφορετικού μεγέθους παρουσιάζεται στην ενότητα 4.2.4. --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 108 [Page 108 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/108.png) - Φυσικός δροσισμός Εικόνα 4-2: Η εφαρμογή προβόλου κατάλληλου μήκους, είτε κεκλιμένου (α) ή οριζοντίου (β), σε ένα νότια προσανατολισμένο άνοιγμα μπορεί να εξασφαλίσει πλήρη σκίαση τη θερινή περίοδο και απρόσκοπτο ηλιασμό κατά τη χειμερινή περίοδο. Για τον σχεδιασμό και τη διαστασιολόγηση του συστήματος ηλιοπροστασίας ώστε να καλύπτει τις εποχιακές απαιτήσεις σκίασης ή και ηλιασμού του κτιρίου, ή ειδικότερες απαιτήσεις για συγκεκριμένες χρονικές περιόδους, χρειάζεται να υπολογιστούν οι γωνίες σκίασης, οι διαστάσεις των σκιάδων και οι αποστάσεις μεταξύ τους, ανάλογα με τον τύπο του κάθε συστήματος. Η διαδικασία περιλαμβάνει τρία στάδια: • Υπολογισμός γωνιών αζιμουθίου και ύψους ήλιου για τις ώρες μεταξύ των οποίων απαιτείται ηλιοπροστασία, από τα κατάλληλα ηλιακά διαγράμματα για το γεωγραφικό πλάτος της περιοχής μελέτης. • Υπολογισμός οριζόντιων γωνιών σκίασης HSA και κατακόρυφων γωνιών σκίασης VSA, ανάλογα με τις γωνίες αζιμουθίου και ύψους ήλιου και τον προσανατολισμό του ανοίγματος. Οι γωνίες HSA και VSA παρουσιάζονται γραφικά στην Εικόνα 4-3 και υπολογίζονται από τις σχέσεις [εξ. 4.1] και [εξ. 4.2] αντίστοιχα. Η οριζόντια γωνία σκίασης HSA (σε μοίρες) είναι η γωνία που σχηματίζεται μεταξύ του αζιμωθίου της επιφάνειας (ORI) και του ηλιακού αζιμωθίου (AZI). Η κατακόρυφη γωνία σκίασης VSA (σε μοίρες) είναι η γωνία που σχηματίζεται μεταξύ της διεύθυνσης της ηλιακής ακτινοβολίας, σε σχέση με το επίπεδο της επιφάνειας και με το οριζόντιο επίπεδο και εξαρτάται από το ύψος του ήλιου (ALT) και την οριζόντια γωνία σκίασης (HSA). Ο Πίνακας 4-2 περιλαμβάνει τον υπολογισμό των γωνιών HSA και VSA για διαφορετικούς προσανατολισμούς επιφανειών σε τέσσερις πόλεις της Ελλάδας. • Επιλογή συστήματος ηλιοπροστασίας και διαστασιολόγησή του ώστε να καλύπτει τις γωνίες σκίασης HSA και VSA σε ορισμένο χρονικό διάστημα. Οι πρόβολοι, οριζόντιες περσίδες, κεκλιμένες περσίδες σε οριζόντιο άξονα κτλ. υπολογίζονται (μήκος και αποστάσεις) με βάση την κατακόρυφη γωνία σκίασης (VSA). Οι πλευρικές προεξοχές, κατακόρυφες περσίδες, κεκλιμένες περσίδες σε κατακόρυφο άξονα κτλ. υπολογίζονται με βάση την οριζόντια γωνία σκίασης (HSA). --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 109 [Page 109 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/109.png) - Φυσικός δροσιασμός Εικόνα 4-3. Προσδιορισμός οριζόντιας γωνίας σκιασμού (HSA) και κατακόρυφης γωνίας σκιασμού αναχώματος (VSA) με βάση τις γωνίες αζιμουθίου (AZI) και ύψους ήλιου (ALT) και τον προσανατολισμό του τοιχώματος (ORI). Πηγή: απόδοση από Szokolay (2007) Η οριζόντια γωνία σκιασής (HSA) προκύπτει από τη σχέση: HSA = |AZI – ORI| ≤ 90° [εξ. 4.1] όπου: HSA[°]: η οριζόντια γωνία σκίασης ORI[°]: ο προσανατολισμός (αζιμούθιο) της επιφάνειας, δηλαδή η γωνία που σχηματίζεται μεταξύ του μεσημβρινού που περνά από το επίπεδο αναφοράς και την προβολή σε οριζόντιο επίπεδο της καθέτου επί του επιπέδου AZI[°]: το ηλιακό αζιμούθιο (βλ. ενότητα 1.3.3.1) Όταν |AZI – ORI| > 90°, ο ήλιος δεν «βλέπει» τη συγκεκριμένη επιφάνεια, τη συγκεκριμένη ώρα και μέρα του χρόνου. Η κατακόρυφη γωνία σκιασής (VSA) προκύπτει από τη σχέση: VSA = arctan [tan(ALT)/cos(HSA)] [εξ. 4.2] Όπου: VSA[°]: η κατακόρυφη γωνία σκίασης ALT[°]: το ηλιακό ύψος (βλ. ενότητα 1.3.3.1) HSA[°]: η οριζόντια γωνία σκίασης (βλ. [εξ. 4.1]) Οι τιμές των γωνιών HSA και VSA όπως υπολογίστηκαν από τις παραπάνω σχέσεις ([εξ. 4.1] και [εξ. 4.2]) και για επιφάνειες με διαφορετικό προσανατολισμό (ΒΑ, Α, ΝΑ, Ν, ΝΔ, Α και ΒΔ) σε τέσσερις πόλεις της Ελλάδας για διάφορες ώρες της 21ης Ιουλίου παρουσιάζονται συνολικά στον σχετικό πίνακα (Πίνακας 4-2). --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 110 [Page 110 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/110.png) - Φυσικός δροσισμός Υπολογιστικά παραδείγματα Υπολογισμός σκιασμού ενός ανοίγματος από υφιστάμενο γειτονικό εμπόδιο και υφιστάμενο σκίαστρο Για παράδειγμα, για γεωγραφικό πλάτος 38°Β (Αθήνα), στις 12:00 το μεσημέρι, το ύψος του ήλιου τον Ιούνιο είναι ALT=77° και το Δεκέμβριο ALT=29°, ενώ το ηλιακό αζιμούθιο είναι AZI=25° για το Ιούνιο και AZI=7°, όπως φαίνεται από το αντίστοιχο ηλιακό διάγραμμα (Εικόνα 4-4). Επισημαίνεται ότι στο συγκεκριμένο διάγραμμα λαμβάνεται υπόψη η παραδοχή μέτρησης του αζιμουθίου με αφετηρία τον Νότο (βλ. Παράρτημα Ε). Για ένα επίπεδο με απόκλιση 10° από το νότο προς τη δύση (ORI=10°), η οριζόντια και η κατακόρυφη γωνία σκίασης στις 12:00 το μεσημέρι, είναι αντίστοιχα: Για τον Ιούνιο: HSA = | –25° – 10°| = 35° VSA = arctan \left(\frac{tan(77°)}{cos(10°)}\right) = 77.19° VSA = arctan \left(\frac{tan(77°)}{cos(35°)}\right) = 79° Για το Δεκέμβριο: HSA = | 7° – 10°| = 17° VSA = arctan \left(\frac{tan(29°)}{cos(10°)}\right) = 29.37° VSA = arctan \left(\frac{tan(29°)}{cos(17°)}\right) = 30° Εικόνα 4-4. Ύψος ήλιου και αζιμούθιο για Ιούνιο και Δεκέμβριο στις 12:00 για γεωγραφικό πλάτος 38° Β Γνωρίζοντας την κατακόρυφη γωνία σκίασης, μπορεί εύκολα να οριστεί ο σκιασμός των επιφανειών του κτιρίου ή/και των στοιχείων του, από την άμεση ηλιακή ακτινοβολία, σε συγκεκριμένες χρονικές στιγμές. Έχοντας υπολογίσει τις γωνίες HSA και VSA, μπορούμε γραμμικά, σε τομή του κτιρίου και του περιβάλλοντος χώρου να υπολογίσουμε τον σκιασμό. Για παράδειγμα, για μια επιφάνεια κτιρίου με Ν-ΝΔ προσανατολισμό (ORI=10°) μπορεί να ορισθεί σχηματικά η σκίαση της επιφάνειας, το μεσημέρι, τόσο από γειτονικά εμπόδια, όσο και από τις αρχιτεκτονικές προεξοχές για τον Ιούνιο και το Δεκέμβριο. --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 111 [Page 111 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/111.png) - Φυσικός δροσιμός Δεκεμβρίου αντίστοιχα, με βάση τις γωνίες HSA και VSA που υπολογίστηκαν παραπάνω (Εικόνα 4-5 και Εικόνα 4-6). Παρατηρείται ότι τον Ιούνιο, που ο ήλιος βρίσκεται ψηλά, η νότια - νοτιοδυτική επιφάνεια του κτιρίου μπορεί να σκιασθεί κυρίως από οριζόντιες προεξοχές. Το Δεκέμβριο, που ο ήλιος βρίσκεται χαμηλά, τα ψηλά γειτονικά εμπόδια μπορεί να εμποδίσουν τον ηλιασμό της επιφάνειας του κτιρίου σε μεγάλο βαθμό. Ο χειμερινός ηλιασμός του κτιρίου είναι σημαντικό να λαμβάνεται υπόψη κατά τη χωροθέτηση του κτιρίου στο οικόπεδο. Για τη διαστασιολόγηση των συστημάτων ηλιοπροστασίας που προσφέρουν σκιασμό στα ανοίγματα τη θερινή περίοδο, λαμβάνεται υπόψη ο θερινός ηλιασμός. Εικόνα 4-5. Ηλιασμός και σκιασμός κτιρίου από τον περιβάλλοντα χώρο και από προεξοχές, για νότια προσανατολισμένη επιφάνεια με 10° απόκλιση προς τη δύση, στις 12:00 το μεσημέρι τον Ιούνιο, για γεωγραφικό πλάτος 38° Β Εικόνα 4-6. Ηλιασμός και σκιασμός κτιρίου από τον περιβάλλοντα χώρο και από προεξοχές, για νότια προσανατολισμένη επιφάνεια με 10° απόκλιση προς τη δύση, στις 12:00 το μεσημέρι το Δεκέμβριο, για γεωγραφικό πλάτος 38° Β --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 112 [Page 112 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/112.png) - Φυσικός δροσισμός Για τον υπολογισμό του μήκους των σκιαδιών που απαιτούνται για την πλήρη σκίαση ενός ανοίγματος σε ορισμένη χρονική στιγμή χρησιμοποιείται, για την περίπτωση οριζόντιων σκιαδιών, η γωνία VSA και το σχέδιο τομής του ανοίγματος, ενώ για την περίπτωση κατακόρυφων σκιαδιών, η γωνία HSA και το σχέδιο κάτοψης του ανοίγματος. Εικόνα 4-7. α. Προσδιορισμός διαστάσεων διαφορετικών συστημάτων ηλιοπροστασίας (οριζόντιου προβάλλου και οριζόντιων περσίδων) με βάση την ίδια γωνία VSA και β. Προσδιορισμός διαστάσεων διαφορετικών συστημάτων ηλιοπροστασίας (πλευρικών κατακόρυφων σκιαδίων και κατακόρυφων περσίδων τοποθετημένων σε θέση υπό γωνία με την επιφάνεια του ανοίγματος) με βάση την ίδια γωνία HSA. Πηγή: απόδοση από Szokolay (2007) Το απαιτούμενο μήκος οριζόντιου προβάλλου υπολογίζεται σχεδιάζοντας την ευθεία που διέρχεται από το κατώτερο άκρο του ανοίγματος και σχηματίζει την ορισμένη γωνία VSA με το οριζόντιο επίπεδο που διέρχεται από αυτό το άκρο (όπως φαίνεται στην Εικόνα 4-7α). Οι απαιτούμενες αποστάσεις μεταξύ πολλαπλών οριζόντιων σκιαδιών σταθερού μήκους (περσίδες) υπολογίζονται σχεδιάζοντας την ευθεία που συνδέει την εξωτερική πλευρά του ανώτατου σκιαδίου με την εσωτερική πλευρά του αμέσως επόμενου σκιαδίου κάτω από το πρώτο, ώστε να σχηματίζει την ορισμένη γωνία VSA με το οριζόντιο επίπεδο, όπως φαίνεται στην Εικόνα 4-7α, και στη συνέχεια σχεδιάζονται τα επόμενα σκιάδια με την ίδια απόσταση. Με τον ίδιο τρόπο υπολογίζεται και οι αποστάσεις των εκκείμενων οριζόντιων περσίδων. Το απαιτούμενο μήκος κατακόρυφου πλευρικού σκιαδίου που βρίσκεται στο άκρο ενός ανοίγματος υπολογίζεται σχεδιάζοντας την ευθεία που διέρχεται από το απέναντι άκρο του ανοίγματος και σχηματίζει την ορισμένη γωνία HSA με το κάθετο επίπεδο που διέρχεται από το άκρο αυτό (όπως φαίνεται στην Εικόνα 4-7β). --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 113 [Page 113 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/113.png) - Φυσικός δροσισμός ώστε να σχηματίζει την ορισμένη γωνία HSA με το κατακόρυφο επίπεδο κάθετο στο άνοιγμα, όπως φαίνεται στην Εικόνα 4-7β. • Οι απαιτούμενες αποστάσεις μεταξύ πολλαπλών κατακόρυφων σκαδιών σταθερού μήκους (περσίδες) υπολογίζονται σχεδιάζοντας την ευθεία που συνδέει την εξωτερική πλευρά του πρώτου σκαδιού με την εσωτερική πλευρά του αμέσως επόμενου σκαδιού, ώστε να σχηματίζει την ορισμένη γωνία HSA με το κατακόρυφο επίπεδο κάθετο στο άνοιγμα όπως φαίνεται στην Εικόνα 4-7β και στη συνέχεια σχεδιάζονται τα επόμενα σκαδιά με την ίδια απόσταση. Με τον ίδιο τρόπο υπολογίζονται οι αποστάσεις των κατακόρυφων σκαδιών, τοποθετημένων υπό γωνία. Εικόνα 4-8. Ενδεικτικός προσδιορισμός του απαιτούμενου μήκους σταθερού κεκλιμένου προθόλου ώστε να σκιάζει το άνοιγμα όταν η κατακόρυφη γωνία σκίασης VSA είναι 70° και του μήκους μιας κινητής επέκτασης του προθόλου ώστε να σκιάζει το άνοιγμα όταν η γωνία VSA είναι 50° ή 60° Πηγή: απόδοση από Szokolay (2007) Εικόνα 4-9. Ενδεικτικός προσδιορισμός του απαιτούμενου μήκους πλευρικών κατακόρυφων σκαδιών ώστε να σκιάζουν το άνοιγμα όταν η οριζόντια γωνία σκίασης HSA είναι 60° ή 60° Πηγή: απόδοση από Szokolay (2007) --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 114 [Page 114 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/114.png) - Φυσικός δροσισμός [Graph: Ηλιακή ύψη για το πρωί και για το απόγευμα του Ιουνίου, για γεωγραφικό πλάτος 38° Β (Αθήνα)] Για τις περιοχές της Ελλάδας, τις πρωινές και απογευματινές ώρες της θερινής περιόδου, όταν η ηλιακή ακτινοβολία προσπίπτει στα ανατολικά και δυτικά ανοίγματα αντίστοιχα, η γωνία ύψους ήλιου κυμαίνεται περίπου μεταξύ 10° και 55° το πρωί (7:00-10:00) και το απόγευμα (15:00-19:00) (Εικόνα 4-10), με αποτέλεσμα να απαιτούνται είτε διαδοχικά είτε διαχρονικά επιμήκεις πρόβολοι (συνηθώς μη εκτομή) ή συνδυασμοί οριζόντιων και κατακόρυφων σκιάδιων για την επαρκή ηλιοπροστασία των ανοιγμάτων αυτές τις ώρες. Επίσης η επέκταση των οριζόντιων προβόλων ή σκιάδιων πέρα από τα πλευρικά όρια ενός ανοίγματος μπορεί να διευρύνει την περίοδο πλήρους σκίασης του ανοίγματος, καλύπτοντας μεγαλύτερο εύρος γωνιών σκίασης. Ένας οριζόντιος πρόβολος που καλύπτει ακριβώς το πλάτος ενός ανοίγματος, μέχρι τα πλευρικά όριά του (Εικόνα 4-11α), μπορεί να υπολογιστεί με βάση την κατακόρυφη γωνία σκίασης (VSA) ώστε να σκιάζει πλήρως το άνοιγμα όταν η γωνία αζιμουθίου συμπίπτει με τον προσανατολισμό του ανοίγματος (HSA=0). Σε περίπτωση που ο πρόβολος επεκτείνεται πέρα από τα πλευρικά όρια του ανοίγματος μπορεί να προσφέρει πλήρη σκίαση για ένα μεγαλύτερο χρονικό διάστημα (HSA<0 και HSA>0), όπως φαίνεται στο παράδειγμα στην Εικόνα 4-11β. Υπολογιστικά παραδείγματα Υπολογισμός επέκτασης οριζόντιου προβόλου για την πλήρη σκίαση ανοίγματος σε ορισμένο χρονικό διάστημα Για τον υπολογισμό της επέκτασης του προβόλου γραφικά, όπως φαίνεται στα παρακάτω σχήματα (Εικόνα 4-11), χρησιμοποιείται η οριζόντια γωνία σκίασης στο σχέδιο κάτοψης του ανοίγματος και συγκεκριμένα σχεδιάζεται η ευθεία που διέρχεται από κάθε άκρο του ανοίγματος με τη διεύθυνση της γωνίας HSA για ώρα της ημέρας κατά την οποία απαιτείται η πλήρης σκίαση (πχ για τις 11:00 και για τις 15:00), και επεκτείνεται η προβολή του οριζόντιου σκιάστρου μέχρι το σημείο τομής με την παραπάνω ευθεία. Η απαιτούμενη επέκταση του σκιάστρου για κάθε μία πλευρά του ανοίγματος τοις εκατό προσδιορίζεται με βάση τη γωνία σκίασης για διαφορετικές ώρες (πχ πρωί και απόγευμα) και οι ώρες που λαμβάνονται υπόψη καθορίζουν το χρονικό εύρος της πλήρους σκίασης του ανοίγματος. Για την γραφική απεικόνιση της σκίασης του ανοίγματος στο κατακόρυφο επίπεδο (τομή) χρησιμοποιείται η ευθεία που διέρχεται από το εξωτερικό άκρο του σκιάστρου με τη διεύθυνση της κατακόρυφης γωνίας σκίασης (VSA) για την συγκεκριμένη ώρα. --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 115 [Page 115 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/115.png) - Φυσικός δροσιμός Εικόνα 4-11. α. Σχεδιασμός προθάλαλου για την ηλιοπροστασία νότιου ανοίγματος, ο οποίος εκτείνεται μέχρι τα πλευρικά όρια του ανοίγματος και σκίαση όψης στις 11:00, 13:30 και 15:00 (ενδεικτικός υπολογισμός για την 21η Ιουλίου). β. Επέκταση του προθάλαλου ηλιοπροστασίας του ίδιου νότιου ανοίγματος πέρα από τα πλευρικά όρια του ανοίγματος, ώστε να επιτυγχάνεται πλήρης σκίαση του ανοίγματος από τις 11:00 ως τις 15:00. --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 116 [Page 116 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/116.png) - Φυσικός δροσισμός Εικόνα 4-12 Υπολογισμός γωνιών HSA και VSA για ανοίγματα διαφορετικού προσανατολισμού σε χαρακτηριστικές ώρες της 21ης Ιουλίου, για την περιοχή της Αθήνας (Γεωγραφικό πλάτος 38°Β) --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 117 [Page 117 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/117.png) - Φυσικός δροσιμός Πίνακας 4-2 Υπολογισμός γωνιών HSA και VSA για ανοίγματα διαφορετικού προσανατολισμού σε χαρακτηριστικές ώρες της 21ης Ιουλίου, για την περιοχή της Αθήνας, της Θεσσαλονίκης της Κοζάνης και του Ηρακλείου. Ημερομηνία 21/07/Αθή Γεωγραφικές 35,1663, 33,3834 Πλάτος, Μοίρες Ώρες Ύψος Ηλίου Αζιμούθιο HSA VSA (ALT) (AZI) HSA VSA NA N ΝΑ A NA N ΝΑ A Πόλη: Αθήνα 0 45 90 135 180 225 270 315 7:00:00 6,43 62,88 24,7 7,3 -72,3 -49,6 -30,5 -7,1 49,5 12,5 0 0 0 0 0 0 8:00:00 20,83 83,57 8,3 15,1 -56,6 -34,2 -21,6 -3,6 62,2 17,4 0 0 0 0 0 0 9:00:00 34,77 98,12 3,3 22,1 -41,3 -21,9 -13,2 9,1 73,3 22,1 0 0 0 0 0 0 10:00:00 47,5 109,97 0,7 28,9 -27,7 -10,8 -5 18,7 82,5 25,7 0 0 0 0 0 0 11:00:00 58,37 120,24 -1,4 35,4 -15,6 -1,8 2,7 26,5 89,3 28,3 0 0 0 0 0 0 12:00:00 66,9 129,22 -3,2 41,5 -4,7 5,9 10 33,7 94,1 30,3 0 0 0 0 0 0 13:00:00 72,89 136,5 -4,8 47 -3,5 12,9 16,8 40 97,4 31,9 0 0 0 0 0 0 14:00:00 75,91 142,27 -6,2 52 -2,6 19,4 23,2 45,8 99,3 32,9 0 0 0 0 0 0 15:00:00 76,04 147,89 -7,4 56,3 -2,1 25,4 29,3 51,1 99,8 33,2 0 0 0 0 0 0 16:00:00 73,13 153,15 -8,5 60,1 -1,7 30,9 35 55,9 98,8 33 0 0 0 0 0 0 17:00:00 66,45 158,47 -9,5 63,4 -1,4 36 40,4 60,1 96,5 31,6 0 0 0 0 0 0 18:00:00 55,83 164,72 -10,4 66,3 -1 40,5 45,5 63,8 92,8 29 0 0 0 0 0 0 19:00:00 40,43 173,3 -11,2 68,8 -0,7 44,3 50,1 67 87,7 24,9 0 0 0 0 0 0 20:00:00 19,05 185,24 -11,9 71 -0,5 47,8 54,3 69,6 81,2 19,2 0 0 0 0 0 0 Ημερομηνία 21/07/ Γεωγραφικές 40,96, 22,966 Πλάτος, Μοίρες Πόλη: Θεσσαλονίκη Ώρες Ύψος Ηλίου Αζιμούθιο HSA VSA (ALT) (AZI) HSA VSA NA N ΝΑ A NA N ΝΑ A 0 45 90 135 180 225 270 315 7:00:00 6,43 62,88 24,7 7,3 -72,3 -49,6 -30,5 -7,1 49,5 12,5 0 0 0 0 0 0 8:00:00 20,83 83,57 8,3 15,1 -56,6 -34,2 -21,6 -3,6 62,2 17,4 0 0 0 0 0 0 9:00:00 34,77 98,12 3,3 22,1 -41,3 -21,9 -13,2 9,1 73,3 22,1 0 0 0 0 0 0 10:00:00 47,5 109,97 0,7 28,9 -27,7 -10,8 -5 18,7 82,5 25,7 0 0 0 0 0 0 11:00:00 58,37 120,24 -1,4 35,4 -15,6 -1,8 2,7 26,5 89,3 28,3 0 0 0 0 0 0 12:00:00 66,9 129,22 -3,2 41,5 -4,7 5,9 10 33,7 94,1 30,3 0 0 0 0 0 0 13:00:00 72,89 136,5 -4,8 47 -3,5 12,9 16,8 40 97,4 31,9 0 0 0 0 0 0 14:00:00 75,91 142,27 -6,2 52 -2,6 19,4 23,2 45,8 99,3 32,9 0 0 0 0 0 0 15:00:00 76,04 147,89 -7,4 56,3 -2,1 25,4 29,3 51,1 99,8 33,2 0 0 0 0 0 0 16:00:00 73,13 153,15 -8,5 60,1 -1,7 30,9 35 55,9 98,8 33 0 0 0 0 0 0 17:00:00 66,45 158,47 -9,5 63,4 -1,4 36 40,4 60,1 96,5 31,6 0 0 0 0 0 0 18:00:00 55,83 164,72 -10,4 66,3 -1 40,5 45,5 63,8 92,8 29 0 0 0 0 0 0 19:00:00 40,43 173,3 -11,2 68,8 -0,7 44,3 50,1 67 87,7 24,9 0 0 0 0 0 0 20:00:00 19,05 185,24 -11,9 71 -0,5 47,8 54,3 69,6 81,2 19,2 0 0 0 0 0 0 Ημερομηνία 21/07/ Γεωγραφικές 40,3, 21,783 Πλάτος, Μοίρες Πόλη: Κοζάνη Ώρες Ύψος Ηλίου Αζιμούθιο HSA VSA (ALT) (AZI) HSA VSA NA N ΝΑ A NA N ΝΑ A 0 45 90 135 180 225 270 315 7:00:00 6,92 63,21 23,2 6,1 -70,6 -48 -28,9 -5,7 49,2 11,8 0 0 0 0 0 0 8:00:00 21,77 84,33 7,8 14,3 -54,7 -32,4 -19,8 -1,4 61,8 16,7 0 0 0 0 0 0 9:00:00 35,94 99,13 3,2 21,3 -39,5 -20,4 -11,4 11,2 72,8 21,5 0 0 0 0 0 0 10:00:00 49,18 110,93 0,4 28,2 -26 -8,9 -3,1 20,7 81,9 25,1 0 0 0 0 0 0 11:00:00 60,18 121,24 -1,8 35 -14,1 0,4 4,5 28,5 89 27,5 0 0 0 0 0 0 12:00:00 68,49 130,2 -3,6 41,2 -3,5 7,8 11,8 35,7 93,9 29,3 0 0 0 0 0 0 13:00:00 74,49 137,43 -5,2 46,6 -2,3 14,9 18,8 42,2 97,2 30,6 0 0 0 0 0 0 14:00:00 77,64 143,09 -6,7 51,4 -1,5 21,3 25,3 47,7 98,9 31,3 0 0 0 0 0 0 15:00:00 77,67 148,53 -7,9 55,5 -1 26,9 31,4 52,3 99,1 31,3 0 0 0 0 0 0 16:00:00 74,65 153,58 -8,9 58,9 -0,7 32 37 56,2 97,8 30,1 0 0 0 0 0 0 17:00:00 68,51 158,45 -9,8 61,7 -0,4 36,5 42,2 59,4 94,9 27,8 0 0 0 0 0 0 18:00:00 58,24 164,19 -10,7 63,8 0 40,6 46,9 61,9 90,3 24,5 0 0 0 0 0 0 19:00:00 42,57 172,48 -11,4 65,5 0,2 44,2 51,1 63,9 84,1 19,9 0 0 0 0 0 0 20:00:00 21,06 184,07 -12,1 66,9 0,5 47,3 54,9 65,3 76,5 13,6 0 0 0 0 0 0 Ημερομηνία 21/07/ Γεωγραφικές 35,316, 25,13 Πλάτος, Μοίρες Πόλη: Ηράκλειο Ώρες Ύψος Ηλίου Αζιμούθιο HSA VSA (ALT) (AZI) HSA VSA NA N ΝΑ A NA N ΝΑ A 0 45 90 135 180 225 270 315 7:00:00 6,92 63,21 23,2 6,1 -70,6 -48 -28,9 -5,7 49,2 11,8 0 0 0 0 0 0 8:00:00 21,77 84,33 7,8 14,3 -54,7 -32,4 -19,8 -1,4 61,8 16,7 0 0 0 0 0 0 9:00:00 35,94 99,13 3,2 21,3 -39,5 -20,4 -11,4 11,2 72,8 21,5 0 0 0 0 0 0 10:00:00 49,18 110,93 0,4 28,2 -26 -8,9 -3,1 20,7 81,9 25,1 0 0 0 0 0 0 11:00:00 60,18 121,24 -1,8 35 -14,1 0,4 4,5 28,5 89 27,5 0 0 0 0 0 0 12:00:00 68,49 130,2 -3,6 41,2 -3,5 7,8 11,8 35,7 93,9 29,3 0 0 0 0 0 0 13:00:00 74,49 137,43 -5,2 46,6 -2,3 14,9 18,8 42,2 97,2 30,6 0 0 0 0 0 0 14:00:00 77,64 143,09 -6,7 51,4 -1,5 21,3 25,3 47,7 98,9 31,3 0 0 0 0 0 0 15:00:00 77,67 148,53 -7,9 55,5 -1 26,9 31,4 52,3 99,1 31,3 0 0 0 0 0 0 16:00:00 74,65 153,58 -8,9 58,9 -0,7 32 37 56,2 97,8 30,1 0 0 0 0 0 0 17:00:00 68,51 158,45 -9,8 61,7 -0,4 36,5 42,2 59,4 94,9 27,8 0 0 0 0 0 0 18:00:00 58,24 164,19 -10,7 63,8 0 40,6 46,9 61,9 90,3 24,5 0 0 0 0 0 0 19:00:00 42,57 172,48 -11,4 65,5 0,2 44,2 51,1 63,9 84,1 19,9 0 0 0 0 0 0 20:00:00 21,06 184,07 -12,1 66,9 0,5 47,3 54,9 65,3 76,5 13,6 0 0 0 0 0 0 --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 118 [Page 118 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/118.png) - Φυσικός δροσισμός 4.2.3. Συντελεστές σκίασης Ο συντελεστής σκίασης χαρακτηρίζει το λόγο της ηλιακής ακτινοβολίας που δέχεται ένα άνοιγμα με σύστημα ηλιοπροστασίας προς τη ηλιακή ακτινοβολία που προσπίπτει στο ίδιο άνοιγμα χωρίς σύστημα ηλιοπροστασίας (βλ. και ΤΟΤΕΕ 20701-1: 2022, ενότητα 4.3). Οι τιμές των συντελεστών σκίασης που προκύπτουν από την εφαρμογή τριών τύπων συστημάτων ηλιοπροστασίας για ανοίγματα διαφορετικού προσανατολισμού δίνονται στους σχετικούς πίνακες (Πίνακας 4-3, Πίνακας 4-4, Πίνακας 4-5). Πίνακας 4-3 Συντελεστές σκίασης (Fs) ανοιγμάτων από σύστημα ηλιοπροστασίας με συνδυασμό σταθερών οριζόντιων και κατακόρυφων σκιαδίων πλάτους 0,40μ. Πίνακας 4-4 Συντελεστές σκίασης (Fs) ανοιγμάτων από σύστημα ηλιοπροστασίας οριζόντιων σκιαδίων, πλάτους 0,40μ. Πίνακας 4-5 Συντελεστές σκίασης (Fs) ανοιγμάτων από σύστημα ηλιοπροστασίας κατακόρυφων σκιαδίων, πλάτους 0,40μ. Ενδεικτικά παραδείγματα των τριών τύπων ηλιοπροστασίας, οριζόντιες περσίδες, κατακόρυφες περσίδες και συνδυασμός οριζόντιων και κατακόρυφων σκιαδίων, φαίνονται στις παρακάτω εικόνες (Εικόνα 4-13, Εικόνα 4-14, Εικόνα 4-15). Ο υπολογισμός των συντελεστών σκίασης από τη μείωση της ηλιακής ακτινοβολίας στην επιφάνεια καθορισμένων ανοιγμάτων λόγω συστήματος ηλιοπροστασίας, έγινε μέσω δυναμικής προσομοίωσης και λήφθηκαν υπόψη: --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 119 [Page 119 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/119.png) - Φυσικός δροσισμός • Προσανατολισμός ανοίγματος: Βόρειος, Βορειοανατολικός, Ανατολικός, Νοτιοανατολικός, Νότιος, Νοτιοδυτικός, Δυτικός και Βορειοδυτικός • Πλάτος σκιαδίων: 0,20m, 0,40m, 0,60m • Γωνία σκιασμού (HSA, VSA): 30°, 35°, 40°, 45°, 50°, 55°, 60° • Περίοδος θέρμανσης: από Νοέμβριο μέχρι Απρίλιο • Περίοδος ψύξης: Από Απρίλιο μέχρι Οκτώβριο Εικόνα 4-13 Οριζόντια σκίαδια πλάτους 0,40μ που σχηματίζουν γωνία σκιασμού (VSA) 45° Εικόνα 4-14 Κατακόρυφα σκίαδια πλάτους 0,40μ που σχηματίζουν γωνία σκιασμού (HSA) 45° Εικόνα 4-15 Συνδυασμός οριζόντιων και κατακόρυφων σκιαδίων που σχηματίζουν γωνίες σκιασμού (HSA & VSA) 45° --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 120 [Page 120 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/120.png) - Φυσικός δροσισμός 4.2.4. Ηλιοπροστασία ανοιγμάτων και ενεργειακό ισοζύγιο Στα ανοίγματα με νότιο προσανατολισμό, η χρήση οριζόντιων σκιάστρων, δίνει τη δυνατότητα σημαντικής μείωσης της ηλιακής ακτινοβολίας κατά τη θερινή περίοδο, με πολύ μικρότερη μείωση κατά τη χειμερινή περίοδο. Στην Εικόνα 4-16, στα διαγράμματα ωριαίας διακύμανσης της ηλιακής ακτινοβολίας που προστατεύει σε ανοίγματα σε γεωγραφικό πλάτος 38° (Αθήνα), φαίνεται πως με πρόβολο μήκους 0,75m και τυπικό ύψος ορόφου 3m, η ηλιακή ακτινοβολία που προστατεύει στην επιφάνεια του ανοίγματος ύψους 2m περιορίζεται δραστικά την 21η Ιουνίου ενώ αντίθετα η μείωση της κατά την 21η Δεκεμβρίου είναι πολύ μικρότερη. Περαιτέρω αύξηση του μήκους του προβόλου σε 1,50m, φαίνεται πως δεν έχει επίδραση την 21η Ιουνίου, ενώ αντίθετα μειώνει και άλλο τη διαθέσιμη ακτινοβολία την 21η Δεκεμβρίου. Στις επόμενες εικόνες (Εικόνα 4-17 - Εικόνα 4-20) δίνεται το σύνολο της διαθέσιμης ηλιακής ακτινοβολίας κατά τη διάρκεια της περιόδου θέρμανσης και της περιόδου ψύξης καθώς και του λόγου Rα (βλ. ενότητα 2.1.2) για επιφάνειες με νότιο, νοτιοανατολικό, ανατολικό/δυτικό και βόρειο προσανατολισμό, για τέσσερις αντιπροσωπευτικές πόλεις στις κλιματικές ζώνες της Ελλάδας, ως συνάρτηση της γωνίας σκιασμού από πρόβολο. Εικόνα 4-16: Ωριαία διακύμανση ηλιακής ακτινοβολίας σε συνθήκες καθαρού ουρανού, την 21η Δεκεμβρίου και την 21η Ιουνίου, για επιφάνειες με διαφορετικό προσανατολισμό (Ν, ΝΑ, Α και Β) και ένδειξη της επίδρασης δύο συστημάτων ηλιοπροστασίας για γεωγραφικό πλάτος 38° (Αθήνα). --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 121 [Page 121 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/121.png) - Φυσικός δροσισμός Εικόνα 4-17: Διακύμανση της συνολικής διαθέσιμης ηλιακής ακτινοβολίας κατά την περίοδο θέρμανσης h, κατά την περίοδο ψύξης k, και του λόγου Rb σε επιφάνειες με διαφορετικό προσανατολισμό, σε σχέση με τη γωνία σκιασμού (όπως ορίζεται στην 20701-1) που προκύπτει από πρόβολο, στο Ηράκλειο. Εικόνα 4-18: Διακύμανση της συνολικής διαθέσιμης ηλιακής ακτινοβολίας κατά την περίοδο θέρμανσης h, κατά την περίοδο ψύξης k, και του λόγου Rb σε επιφάνειες με διαφορετικό προσανατολισμό, σε σχέση με τη γωνία σκιασμού (όπως ορίζεται στην 20701-1) που προκύπτει από πρόβολο, στην Αθήνα. --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 122 [Page 122 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/122.png) - Φυσικός δροσισμός Εικόνα 4-19: Διακύμανση της συνολικής διαθέσιμης ηλιακής ακτινοβολίας κατά την περίοδο θέρμανσης h, κατά την περίοδο ψύξης k, και του λόγου Rk σε επιφάνειες με διαφορετικό προσανατολισμό, σε σχέση με τη γωνία σκιασμού (όπως ορίζεται στην 20701-1) που προκύπτει από πρόβολο, Θεσσαλονίκη. Εικόνα 4-20: Διακύμανση της συνολικής διαθέσιμης ηλιακής ακτινοβολίας κατά την περίοδο θέρμανσης h, κατά την περίοδο ψύξης k, και του λόγου Rk σε επιφάνειες με διαφορετικό προσανατολισμό, σε σχέση με τη γωνία σκιασμού (όπως ορίζεται στην 20701-1) που προκύπτει από πρόβολο, Κοζάνη. --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 123 [Page 123 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/123.png) - 4.3. Φυσικός αερισμός Ο φυσικός αερισμός μπορεί να αξιοποιηθεί για την ανανέωση του εσωτερικού αέρα, την απομάκρυνση ρυπαντών στοιχείων, τον έλεγχο υγρασίας, αλλά και τη διεύρυνση της ζώνης θερμικής άνεσης, καθώς και το δροσισμό των δομικών στοιχείων του κτιρίου. Ο σωστός σχεδιασμός για την επίτευξη φυσικού αερισμού μπορεί να είναι αρκετά πολύπλοκος, καθώς επηρεάζεται από το κλίμα της περιοχής, την τοποθέτηση των ανοιγμάτων στο κτίριο, τη χωροθέτηση των δωματίων και τη γενικότερη μορφολογία του κτιρίου. Για την σωστή κατανόηση της συμπεριφοράς του φυσικού αερισμού, είναι σημαντικό να αναλυθούν οι δύο βασικοί τρόποι με τους οποίους επιτυγχάνεται το φαινόμενο του φυσικού αερισμού σε ένα κτίριο: • Λόγω ανεμοπίεσης (wind driven), ο οποίος βασίζεται στη διαφορά πίεσης μεταξύ δύο πλευρών του κτιρίου, η οποία ωθεί τη μετακίνηση αέρα από την πλευρά υψηλής πίεσης προς την πλευρά χαμηλής πίεσης. • Λόγω θερμικού (buoyancy driven), ο οποίος βασίζεται στη μετακίνηση θερμής μάζας αέρα προς τα άνω με αυτόν τον τρόπο δημιουργούνται οι προϋποθέσεις (απελευθερωμένοι χώροι) για να εισέλθει εξωτερικός αέρας στο κτίριο. Κατανοώντας τον τρόπο με τον οποίο λειτουργεί ο φυσικός αερισμός, μπορεί να επηρεαστεί η τοποθέτηση και διαστασιολόγηση των ανοιγμάτων, αναλόγως με τα επιθυμητά επίπεδα φυσικού αερισμού. Η Εικόνα 4-21 δείχνει τους πιο συνήθεις τρόπους φυσικού αερισμού. Η επίδραση των ανοιγμάτων στο φυσικό αερισμό των κτιρίων εξαρτάται από τον προσανατολισμό των ανοιγμάτων σε σχέση με τους επικρατούντες ανέμους, τη συνολική επιφάνεια ανοιγμάτων στις προσήνεμες και υπήνεμες πλευρές του κτιρίου, το ύψος της στάθμης των ανοιγμάτων και τα διαχωριστικά στοιχεία των εσωτερικών χώρων. Η χωροθέτηση ανοιγμάτων στην προσήνεμη και στην υπήνεμη πλευρά του κτιρίου όταν αυτές είναι κάθετες στη ροή του ανέμου εξασφαλίζει επαρκή διαμπερή αερισμό. Η χωροθέτηση των ανοιγμάτων σε επιφάνεια του κελύφους με απόκλιση από τη διεύθυνση --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 124 [Page 124 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/124.png) - Φυσικός δροσισμός του ανέμου εξασφαλίζει ικανοποιητικό αερισμό ακόμη και με τα ανοίγματα εισόδου και εξόδου του αέρα στην ίδια πλευρά (μονόπλευρος αερισμός). Ανοίγματα εξόδου κοντά στην οροφή διευκολύνουν την ροή αέρα λόγω διαφοράς θερμοκρασίας ακόμη και με μικρές ταχύτητες ανέμου (ελκυσμός). Τα ανοίγματα για υγειονομικό αερισμό χωροθετούνται σε σημεία όπου μπορούν να παραμείνουν ανοιχτά την νύχτα με ασφάλεια. Η αποτελεσματικότητα του υγειονομικού αερισμού για τον δροσισμό των κτιρίων εξαρτάται από το συνδυασμό των ανοιγμάτων με εκτεθειμένα δομικά στοιχεία υψηλής θερμοχωρητικότητας (εκτεθειμένη θερμική μάζα). Ο κατακόρυφος αερισμός θεωρείται ιδιαίτερα αποτελεσματικός στον παθητικό δροσισμό, καθώς εκμεταλλεύεται την ανύψωση των πιο θερμών αέριων μαζών από το εσωτερικό του κτιρίου και τη αντικατάστασή τους με πιο ψυχρές (θερμικό ανύψωμα). Η τοποθέτηση ανοιγόμενων φεγγιτών, είτε πάνω από τα ανοίγματα (χαρακτηριστικό της παραδοσιακής Αθηναϊκής αρχιτεκτονικής) είτε σε ξεχωριστά στοιχεία στο κέλυφος, βοηθά στον έλεγχο και την απογύμνωση των θερμών αέριων από το κτίριο. Ο ταχύς αερισμός μπορεί να ενισχυθεί με διατάξεις όπως πυργίσκους: προεκτείνει τα φρεατογούς, που διατρέχουν το κτίριο και καταλήγουν σε πύργους στο ανώτατο σημείο του κτιρίου, για απογύμνωση του θερμού αέρα από εκεί (Εικόνα 4-22). Ο θερμός αέρας, σε αυθόρμητες, ανεβαίνει στον πύργο και απέρχεται από το κτίριο μέσω των ανοιγμάτων στο ανώτατο επίπεδο (φαινόμενο καμινάδας). Μεγέθη του πύργου ύψους είναι και η παλαική καμινάδα (Εικόνα 4-23): Τρύπιο ύψος που τοποθετείται ολοκληρωμένα με προσανατολισμό που να δέχεται ανεμπόδιστα ηλιακή ακτινοβολία τη θερινή περίοδο. Η επιφάνεια στο πίσω μέρος του βάφεται μαύρη, αναπτύσσοντας μεγάλες θερμοκρασίες στην περιοχή της απόληξης, το καλοκαίρι. Η διαφορά θερμοκρασίας προκαλεί διαφορά πίεσης, με αποτέλεσμα μεγαλύτερη ταχύτητα του αέρα στον πύργο κι έτσι ταχύτερη απογύμνωση του θερμού αέρα από το κτίριο. Το αεριζόμενο κέλυφος μειώνει επίσης σημαντικά τα φορτία ψύξης του κτιρίου. Δημιουργώντας ένα χώρο ανάσχεσης (έναν ενδιάμεσο χώρο) μεταξύ του εξωτερικού περιβλήματος και του εσωτερικού κτιρίου, προστατεύει το κτιριακό κέλυφος από καταπονήσεις από υψηλές θερμοκρασίες και την ηλιακή ακτινοβολία. Καθώς η ηλιακή ακτινοβολία που λαμβάνουν τα διπλάματα είναι ιδιαίτερα μεγάλη τη θερινή περίοδο, η κατασκευαστική λύση του αεριζόμενου διπλώματος μπορεί να προσδώσει προστασία της κατασκευής και του εσωτερικού χώρου από τα φορτία αυτά (Εικόνα 4-24). --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 125 [Page 125 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/125.png) - Φυσικός δροσισμός Εικόνα 4-23. Σχηματική αναπαράσταση ηλιακής καμινάδας Εικόνα 4-24. Σχηματική λειτουργία αεριζόμενου δώματος 4.3.1. Είδη ανοιγμάτων και εμβαδόν αερισμού Το εμβαδόν αερισμού ενός πορτοπαραθύρου ορίζεται ως η γεωμετρική επιφάνεια εισόδου του αέρα, που δημιουργείται όταν το πορτοπαράθυρο ανοίγει. Είναι διαφορετικό από το συνολικό εμβαδόν του πορτοπαραθύρου και εξαρτάται άμεσα από τον τρόπο που ανοίγει το πορτοπαράθυρο. Ενδεικτικά, κάποιοι από τους πιο συνηθισμένους τρόπους ανοίγματος ενός πορτοπαραθύρου παρουσιάζονται στην Εικόνα 4-25: Ανοιγόμενο Με ανάκλιση Περιστρεφόμενο Συρόμενο Εικόνα 4-25 Τρόποι λειτουργίας ανοιγμάτων. --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 126 [Page 126 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/126.png) - Φυσικός αερισμός Η παρακάτω σχέση [ει. 4.3] μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον υπολογισμό του εμβαδού αερισμού για ένα πορτοπαράθυρο. Αυτή η σχέση είναι σημαντική για τον υπολογισμό του αερισμού ενός κτιρίου, όπως φαίνεται στις παρακάτω ενότητες: Aₑ = A_{w} ⋅ k ⋅ m [ει. 4.3] όπου Aₑ[m²]: εμβαδόν αερισμού A_{w}[m²]: εμβαδόν πορτοπαράθυρου k [-]: συντελεστής ανοίγματος αερισμού (Πίνακας 4-6) m [%]: ποσοστό ανοίγματος [ει. 4.4] και Εικόνα 4-25 Καθώς κάθε τρόπος ανοίγματος δημιουργεί και διαφορετικές επιφάνειες αερισμού, ο Πίνακας 4-6 περιέχει τις τιμές του συντελεστή ανοίγματος αερισμού (k), που αντιστοιχούν στην γωνία ανοίγματος (θₐ). Η γωνία ανοίγματος (θₐ) παρουσιάζεται στην Εικόνα 4-26, για κάθε είδος πορτοπαράθυρου. Πίνακας 4-6: Τιμές συντελεστή ανοίγματος αερισμού k | Είδος πορτοπαράθυρου | Γωνία ανοίγματος (θₐ) | |----------------------|---------------------| | | 5° | 10° | 15° | 20° | 25° | 30° | 90° | 180° | | Ανοιγόμενο | 0,08| 0,17| 0,26| 0,34| 0,43| 0,50| | | | Με ανάκληση | | | | | | | | | | Περιστρεφόμενο | | | | | | | | | | Πλήρως ανοιγόμενο (90°) | | | | | | | 1,00| | | Πλήρως περιστρεφόμενο (90°) | | | | | | | 1,00| | | Συρόμενο - χωνευτό | | | | | | | | | | Συρόμενο - επάλληλο | | | | | | | | 0,50 | Εικόνα 4-26: Ενδείξη γωνίας ανοίγματος θₐ για πορτοπαράθυρα με λειτουργία ανάκλησης, ανοιγόμενα σε κατακόρυφο άξονα και περιστρεφόμενα. --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 127 [Page 127 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/127.png) - Φυσικός δροσιμός Τέλος, ο υπολογισμός του ποσοστού m του ανοιγόμενου τμήματος του πορτοπαραθύρου επί του συνολικού εμβαδού του ανοίγματος υπολογίζεται από την παρακάτω σχέση: m = \frac{w_{op} \cdot h_{op}}{w_w \cdot h_w} \cdot 100 \quad \text{[eq. 4.4]} όπου: m [%]: ποσοστό του ανοιγόμενου τμήματος του πορτοπαραθύρου επί του συνολικού εμβαδού του πορτοπαραθύρου w_{op}[m]: πλάτος ανοιγόμενου τμήματος πορτοπαραθύρου h_{op}[m]: ύψος ανοιγόμενου τμήματος πορτοπαραθύρου w_w[m]: συνολικό πλάτος πορτοπαραθύρου h_w[m]: συνολικό ύψος πορτοπαραθύρου Υπολογιστικό παράδειγμα Υπολογισμός μεταβλητής m, ανοιγόμενου πορτοπαραθύρου Το παρακάτω παράδειγμα υποδεικνύει τον τρόπο υπολογισμού για ένα τυπικό παράθυρο. Στην Εικόνα 4-27, με κόκκινη γραμμή σηματοδοτείται το σταθερό μέρος του κουφώματος ενώ με μπλε γραμμή το ανοιγόμενο. Στην συγκεκριμένη περίπτωση η μεταβλητή m υπολογίζεται, λαμβάνοντας τις παρακάτω διαστάσεις: m = \frac{1.40 \times 1.90}{1.50 \times 2.00} = 0.89 Εικόνα 4-27 Ενδείξεις σταθερού (κόκκινο) και ανοιγόμενου (μπλε) τμήματος του κουφώματος για τον υπολογισμό της μεταβλητής m --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 128 [Page 128 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/128.png) - Φυσικός αερισμός 4.3.2. Υπολογισμός αερισμού για κτιριακή μονάδα Η παρακάτω σχέση [ει. 4.5] (CIBSE, 2018) μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον υπολογισμό της ροής του αέρα σε ένα ανεμισμένα διαμπερούς αερισμού για ένα ολόκληρο κτίριο. Χρησιμεύει για να υπολογιστούν οι απαραίτητες επιφάνειες ανοιγμάτων που θα εξασφάλιζαν επαρκή αερισμό, σύμφωνα με τα επίπεδα που προσδιορίζονται στην ΤΟΤΕΕ 20701-1. qdb = Cd · At · \left(\frac{2 · \Delta \Theta · hm · g}{\thetam + 273}\right)0.5 [ει. 4.5] όπου: qdb [m3/s]: η ροή αέρα Cd [-]: ο συντελεστής παροχής αερισμού (0,60 για διαμπερή αερισμό) At [m2]: η συνολική επιφάνεια αερισμού όλων των ανοιγμάτων παραθύρων (άθροισμα δηλαδή, των επιφανειών που προκύπτουν από την [ει. 4.3] για όλα τα ανοίγματα) ΔΘ [°C]: η διαφορά μεταξύ εσωτερικής και εξωτερικής θερμοκρασίας hm [m]: το μέσο ύψος των ανοιγμάτων g [m/s2]: η επιτάχυνση της βαρύτητας (ίση με 9,81 m/s2) θm [°C]: η μέση τιμή της εσωτερικής και εξωτερικής θερμοκρασίας Ο Πίνακας 4-7 είναι ενδεικτικός για τον όγκο αερισμού μιας κατοικίας 120 m2, με τυπικό ύψος ορόφου 3m, για διάφορες τιμές του λόγου της επιφάνειας των ανοιγμάτων προς την επιφάνεια του δαπέδου (Window to Floor Ratio, WFR). Στην τελευταία στήλη παρουσιάζεται ο απαιτούμενος χρόνος λειτουργίας για την επίτευξη του ημερήσιου απαιτούμενου αερισμού για χρήση κατοικίας, όπως ορίζεται στην Τ.Ο.Τ.Ε.Ε. 20701-1 (0,75 m3/h/m2). Πίνακας 4-7 Ενδεικτικές τιμές διαμπερούς αερισμού για μια ενδεικτική κατοικία 120m² και εκτιμώμενος χρόνος πλήρους ανανέωσης αέρα όπως ορίζεται στην TOTEE 20701-1 (0,75 m3/h/m2).
Τύπος πορτοπαράθυρουWFRm³/sm³/s/m²Εκτιμώμενος χρόνος (min)
Συρόμενη-επάλληλη μπαλκονόπορτα (k=0,5)20%0,750,0124
30%1,120,0116
40%1,490,0212
50%1,860,0210
Ανοιγόμενη μπαλκονόπορτα (k=1,0)20%1,490,0212
30%2,240,038
40%2,980,046
50%3,730,055
Συρόμενο - επάλληλο παράθυρο (k=0,5)20%0,630,0128
30%0,940,0119
40%1,260,0214
50%1,570,0211
Ανοιγόμενο παράθυρο (k=1,0)20%1,260,0214
30%1,890,029
40%2,520,037
50%3,150,046
--------------------------------------------------------------------------------- ## Page 129 [Page 129 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/129.png) - Φυσικός δροσισμός 4.3.3. Υπολογισμός αερισμού για δωμάτιο Η παρακάτω εξίσωση [eq. 4.6] (CIBSE, 2018) μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον υπολογισμό της ροής του αέρα σε ένα ενιαίο μονόκλινο δωμάτιο για ένα μεμονωμένο δωμάτιο. Χρησιμοποιείται για να υπολογιστούν οι απαραίτητες επιφάνειες παραθύρων που θα εξασφαλίσουν επαρκή αερισμό, σύμφωνα με τα επίπεδα που προσδιορίζονται στην ΤΟΤΕΕ 20701-1. qv = Cd • (Aeff/3) • (Δθ • hm • g/θm + 273)0.5 [εξ. 4.6] όπου: qv [m3/s]: η ροή αέρα Cd [-]: ο συντελεστής παροχής αερισμού (0,25 για μονόπλευρο αερισμό) Aeff [m2]: η συνολική επιφάνεια αερισμού όλων των ανοιγμάτων παραθύρων (άθροισμα δηλαδή, των επιφανειών που προκύπτουν από την [εξ. 4.3] για όλα τα ανοίγματα) hm [m]: το μέσο ύψος των ανοιγμάτων Δθ [°C]: η διαφορά μεταξύ εσωτερικής και εξωτερικής θερμοκρασίας g [m/s2]: η επιτάχυνση της βαρύτητας (ίση με 9,81 m/s2) θm [°C]: η μέση τιμή της εσωτερικής και εξωτερικής θερμοκρασίας Ο Πίνακας 4.8 είναι ενδεικτικός για τον όγκο αερισμού ενός δωματίου 10 m2 για διάφορες τιμές του λόγου της επιφάνειας των ανοιγμάτων προς την επιφάνεια του δαπέδου WFR. Στην τελευταία στήλη παρουσιάζεται ο απαιτούμενος χρόνος για την επίτευξη του η ημερήσιου αερισμού για χρήση κατοικίας, όπως ορίζεται στην ΤΟΤΕΕ 20701-1 (0.75 m3/h/m2). Πίνακας 4.8 Ενδεικτικές τιμές μονόκλιτου για ένα ενδεικτικό δωμάτιο κατοικίας 10m2 και εκτιμώμενος χρόνος πλήρους ανανέωσης αέρα, όπως ορίζεται στην ΤΟΤΕΕ 20701-1 (0.75 m3/h/m2). --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 130 [Page 130 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/130.png) - Φυσικός δροσισμός 4.3.4. Νυχτερινός αερισμός Η συγκεκριμένη στρατηγική σχεδιασμού έχει μεγάλη αποτελεσματικότητα σε κτίρια με εκτεθειμένη θερμική μάζα δομικών στοιχείων υψηλής θερμοχωρητικότητας. Ουσιαστικά, με την εφαρμογή νυχτερινού αερισμού, τα δομικά στοιχεία ψύχονται τη νύχτα, καθώς η θερμότητα που έχει αποθηκευτεί σε αυτά αποτίθεται με τη ροή αέρα χαμηλότερης θερμοκρασίας μειώνοντας έτσι τη θερμοκρασία τους, ώστε την επόμενη μέρα τα στοιχεία να έχουν περισσότερη αποθεματική ικανότητα να απορροφήσουν θερμότητα από πηγές που εμφανίζονται κατά τη διάρκεια της επόμενης ημέρας. Με αυτόν τον τρόπο, η εσωτερική θερμοκρασία στην αρχή της ημέρας είναι σε χαμηλότερα επίπεδα σε σχέση με την κατάσταση που θα επικρατούσε χωρίς την εφαρμογή νυχτερινού αερισμού. Ο νυχτερινός αερισμός είναι ιδιαίτερα αποτελεσματικός σε περιοχές όπου υπάρχει μεγάλη διακύμανση θερμοκρασίας μεταξύ ημέρας και νύχτας. Αυτό ισχύει καθώς κατά τη διάρκεια της ημέρας ο φυσικός αερισμός είναι αναποτελεσματικός για δροσισμό, λόγω των υψηλών θερμοκρασιών, ενώ τη νύχτα όταν η θερμοκρασία του αέρα είναι αρκετά χαμηλότερη, το κτίριο μπορεί να επωφεληθεί από τον παθητικό δροσισμό που του προσφέρει ο διαμπερής νυχτερινός αερισμός. 4.4. Δροσισμός με ακτινοβολία Ο δροσισμός με ακτινοβολία αφορά το δροσισμό του κτιρίου μέσω μεταφοράς θερμότητας με ακτινοβολία προς τον ουρανό. Γίνεται κυρίως από την οροφή του κτιρίου έτσι είναι αποτελεσματικός μόνο για τον ανώτερο όροφο, ενώ οικονομοτεχνικές ενδείκνυται κυρίως για μονοώροφα κτίρια. Για να αποδώσει και σε άλλους ορόφους, χρειάζεται να συνδυασθεί με ψυχτικά πάνελ, αποκτώντας υβριδικό χαρακτήρα. Η αρχή λειτουργίας του βασίζεται στην ανταλλαγή θερμότητας με ακτινοβολία της (συνήθως οριζόντιας) επιφάνειας του κτιρίου με το νυχτερινό ουρανό, ο οποίος, όταν είναι καθαρός έχει χαμηλή θερινή θερμοκρασία (της τάξης των -50°C). Ένα σύστημα δροσισμού με ακτινοβολία (π.χ. Εικόνα 4-29) στηρίζεται σε θερμοϊσόνωση του ρευστού μεταφοράς θερμότητας κατά τη διάρκεια της ημέρας (ώστε να μην υπερθερμαίνεται από την ηλιακή ακτινοβολία), στην ανεμπόδιστη θέα του συστήματος του ακτινοβολητή προς το νυχτερινό ουρανό, καθώς και στην «αποθήκευση» των χαμηλών θερμοκρασιών στο κτιριακό κέλυφος (μέσω κινητής θερμομόνωσης), για απολαβή τους κατά τη διάρκεια της ημέρας. Εικόνα 4-28 Νυχτερινός αερισμός (πηγή: https://knowledge.autodesk.com/support/revit-products/learn-explore/caas/simplecontent/content/night-purge-ventilation.html) --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 131 [Page 131 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/131.png) - Φυσικός δροσισμός της ημέρας. Το σύστημα όμως δεν αποδίδει καλά όταν ο νυχτερινός ουρανός είναι νεφοσκεπής καθώς κι όταν η υγρασία στην ατμόσφαιρα είναι αυξημένη. Εικόνα 4-29. Σύστημα ακτινοβολητή σε δώμα 4.5. Δροσισμός με εξάτμιση Ο δροσισμός με εξάτμιση μπορεί να λειτουργήσει αποδοτικά σε ξηρά κλίματα (σχετική υγρασία χαμηλότερη από 30% κατά τη διάρκεια του μεσημεριού). Η αρχή λειτουργίας του βασίζεται στη λανθάνουσα θερμότητα εξάτμισης· δηλαδή στην απορρόφηση ενέργειας για την αλλαγή φάσης του νερού από την υγρή στην αέρια κατάσταση. Έτσι μπορεί να επιτευχθεί με στοιχεία κινούμενου νερού (π.χ. συντριβάνια, ανεμιστήρες με νερό κ.ο.κ) ή με την τοποθέτηση στοιχείων νερού σε περιοχές με σχετικά μεγάλη ταχύτητα κίνησης αέρα (χαρακτηριστικά τοποθετούνται στοιχεία νερού σε πύργους ψύξης σε ξηρά και θερμά κλίματα). Ο δροσισμός με εξάτμιση δουλεύει επίσης με μεγάλη επιτυχία στον περιβάλλοντα χώρο του κτιρίου, καθώς και σε αθλητικά και ημιυπαίθριους χώρους, με στοιχεία νερού, όπως συντριβάνια, λίμνες, πίδακες κ.οκ. Σε συνδυασμό με νυχτερινό αερισμό και με ακτινοβολία προς τον καθαρό, νυχτερινό ουρανό, μπορεί να μειώσει αποδοτικά την εσωτερική θερμοκρασία (Εικόνα 4-30). --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 132 [Page 132 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/132.png) - 4.6. Δροσισμός μέσω του εδάφους Το έδαφος χαρακτηρίζεται από σχετικά σταθερή θερμοκρασία τόσο κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού όσο και του χειμώνα, με θερμοκρασίες της τάξης των 20-23°C. Έτσι, ημιυπόγεια κτίρια μπορεί να παρουσιάζουν συνθήκες θερμικής άνεσης με λιγότερες ανάγκες σε θέρμανση ή ψύξη. Σε νεόδμητα κτίρια μπορεί να τοποθετηθεί σύστημα σωληνώσεων, με κατάλληλο συνολικό μήκος, ώστε το έδαφος να λειτουργεί ως εναλλάκτης θερμότητας, είτε σε οριζόντια διάταξη και μικρό βάθος, είτε σε κατακόρυφη διάταξη και μεγάλο βάθος. Χαρακτηριστικό και σχετικά απλό τέτοιο σύστημα είναι το "puit canadien": περιμετρικά του υπογείου ενός κτιρίου, τοποθετείται αγωγός στον οποίο εισέρχεται ο εξωτερικός αέρας, ψύχεται από το έδαφος και εισέρχεται δροσερός στο κτίριο, είτε άμεσα είτε μέσω εναλλάκτη (Εικόνα 4-31). 4.7. Διπλό κέλυφος Το διπλό κέλυφος, όπως φανερώνει και το όνομά του, αφορά τεχνική που εφαρμόζει δύο κελύφη στο εξωτερικό του κτιρίου, συνήθως από γυαλί. Ο ενδιάμεσος χώρος που ορίζεται μεταξύ αυτών των δύο κελυφών, δρα ως προστατευτικός χώρος μεταξύ του εσωτερικού του κτιρίου και του εξωτερικού περιβάλλοντος. Ο ενδιάμεσος αυτός χώρος μπορεί να κυμαίνεται από 20cm έως μερικά μέτρα. Λειτουργεί ως προστατευτικός χώρος έναντι ακραίων θερμοκρασιών, ήχων και γενικά ανεπιθύμητων στοιχείων του άμεσου περιβάλλοντος του κτιρίου. Ο αέρας στον ενδιάμεσο χώρο μπορεί να κινείται είτε με φυσικό ελκυσμό ή μηχανοκίνητα. Ιδιαίτερα στην πρώτη περίπτωση, είναι αναγκαία η ύπαρξη θυρίδων στην βάση του ανοίγματος για την είσοδο φρέσκου αέρα και στην κορυφή για την αποφυγή του ζεστού αέρα. Για το Ελληνικό κλίμα, πρέπει να εξοπλίζεται και με συστήματα σκιασμού στον ενδιάμεσο χώρο, προς αποφυγή φαινομένων υπερθέρμανσης ή θάμβωσης στον κύριο χώρο του κτιρίου. Εικόνα 4-31. Σχηματική λειτουργία puit canadien --- * Βλ. και στο Le puit canadien (Herzog, 2008) * Βλ και στο https://www.archdaily.com/922897/how-do-double-skin-facades-work --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 133 [Page 133 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/133.png) - Φυσικός δροσισμός Εικόνα 4-32. Ενδεικτική τομή διπλού κελύφους --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 134 [Page 134 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/134.png) - 5. Φυσικός φωτισμός 5.1. Τεχνικές βελτίωσης φυσικού φωτισμού Οι τεχνικές για τη βελτίωση του φυσικού φωτισμού βασίζονται στο σχήμα του κτιρίου, τη θέση των ανοιγμάτων, τα υλικά υαλοπινάκων, επιφανειών και περιβάλλοντα χώρο, καθώς και σε πρόσθετα συστήματα ενίσχυσης και παρουσιάζονται συνοπτικά στον παρακάτω πίνακα. Πίνακας 5-1. Τεχνικές ενίσχυσης φυσικού φωτισμού | Τεχνικές ενίσχυσης φυσικού φωτισμού | Επιλογές σχεδιασμού | Πλεονεκτήματα | Μειονεκτήματα | |--------------------------------------|-------------------------------|-----------------|------------------| | Σχήμα κτιρίου | Επιμήκης κάτοψη | Αύξηση του ποσοστού της περιμετρικής περιοχής | Αύξηση περιμέτρου με πιθανή αύξηση του εμβαδού των υλικών | | | Αίθριο | Αύξηση περιμετρικών περιοχών γιατί έτσι οι χώροι που γειτνιάζουν με το αίθριο έχουν πρόσβαση σε φυσικό φως | Αυξημένο κόστος για την δημιουργία του αίθριου. Χρειάζεται προσοχή στη λειτουργία των κατακόρυφων αερίων κατά την διάρκεια των θερμών μηνών | | Θέσεις ανοιγμάτων | Αμφίπλευρα ανοίγματα | Αύξηση των επιπέδων φυσικού φωτισμού αλλά και της ομοιομορφίας | Χρειάζεται να προσέχει το μέγεθος. Ανοίγματα που βρίσκονται σε όψεις μακρότερες από την απέναντι ανισομερείς (0.8) οι ανομοιομορφίες είναι λίγο στη μέση από την κατακόρυφη διάσταση του φωτός. | | | Πλευρικά ανοίγματα | Η πλάνο κοντά σχεδιάστηκε προοθήσει. Με θερινά προσπαθούντας μεγεθυνόταν που σταθερές συνθήκες. Το ρίχνοντας ανοίγματα επιτυγχάνουν καλύτερη ομοιομορφία σε σχέση με τα κάθετα | Χρειάζεται να προσέχει το μέγεθος. Ανοίγματα που βρίσκονται σε όψεις μακρότερες από την απέναντι ανισομερείς (0.8). ανοιγοκλείσουν πολύ λίγο την σκιά των πάνω. | | | Ανοιχτά οροφές | Αυξημένη ομοιομορφία στην κατανομή του φυσ. φωτισμού | Χρειάζεται να προσέχει το μέγεθος των διαστάσεων των υλικών, ειδικά τους θερινούς μήνες | | Διαφανείς τοίχοι και οροφές | Θέα, αυξημένα επίπεδα φυσικού φωτισμού | Χρειάζεται μεγάλη προσοχή στο περιορισμό των ηλιακών κερδών, ιδιαίτερα τους θερμούς μήνες | | Διαιτερτητά υαλοπινάκων | Η διαπερατότητα που επιλέγεται σχετίζεται με το μέγεθος του υαλοπίνακα. Ενδιάμεσοι υαλοπίνακες με αυξημένες τιμές διαπερατότητας και μικρές του συνεταιρεί ηλιακών κερδών | Η επιλογή πολύ ανοιχτών υαλοπινάκων οδηγεί δυσμενείς στα επίπεδα θερμότητας. Προσοχή χρειάζεται και στο χειμώνα | | Υλικά υαλοπινάκων | Πρισματικοί υαλοπίνακες | Κατευθύνουν άμεση ηλιακή κτινοβολία στην οροφή ώστε πως επιτυγχάνονται καλύτερη ομοιομορφία | Συνήθις τοποθέτηται σε φεγγίτη γιατί επιτρέπει προβληματισμένη στα επίπεδα του θερμικού περιβάλλοντος. Συνήθις τοποθέτηται δια δίκην καινούριας δομής. | | | Υαλοπίνακες ειδικής επεξεργασίας με λέιζερ | Κατευθύνουν άμεση ηλιακή κτινοβολία στην οροφή ώστε πως επιτυγχάνονται καλύτερη ομοιομορφία | Προς παραπάνω να ει τι στην την περιορισμένη η οροφή την στεγάζει καινούριας δομής. Συνήθις τοποθέτηται σε φεγγίτη γιατί έχει προβληματισμένη η στεγάζει επιφάνει με. | | | Ολοκληρωμένοι υαλοπίνακες | Κατευθύνουν άμεση ηλιακή κτινοβολία στην οροφή | Συνήθις τοποθέτηται σε φεγγίτη γιατί έχει προβληματισμένη η στεγάζει επιφάνει με. | --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 135 [Page 135 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/135.png) - Φυσικός φωτισμός Τεχνικές ενίσχυσης φυσικού φωτισμού | Επιλογές σχεδιασμού | Πλεονεκτήματα | Μειονεκτήματα Υλικά εσωτερικών επιφανειών | Υψηλή ανακλαστικότητα | συνεκώς επιτυγχάνεται καλύτερη ομοιομορφία | Εξωτερικό περιβάλλον. Χρειάζεται προσοχή στην ποιότητα κατασκευής (εμφάνιση ιχνών ζωής στην οροφή) Υλικά συστημάτων ηλιοπροστασίας | Υψηλή ανακλαστικότητα | Ανάκλαση φανταστικών ροής στο οροφή. Επίτευξη καλύτερης ομοιομορφίας, μείωση θάμβωσης | Χρειάζεται προσοχή στη λειτουργία τους ώστε να μην δημιουργούν έντονες ανεπιθύμητες αντιλάμψεις (θάμβωση) Περιβάλλων χώρος | Υψηλή ανακλαστικότητα | Αυξημένα επίπεδα φυσικού φωτισμού | Μεγάλη πιθανότητα να δημιουργούνται έντονες διαφορές (καλύτερα φυσικό με την ένταση των εξωτερικών επιδράσεων) Πρόσθετα συστήματα | Ράγα φωτισμού | Αύξηση ομοιομορφίας με ταυτόχρονη σκίαση | Χρήσιμες σε ανοικτούς προσανατολισμούς. Συνήθως το εξωτερικό ρεύμα συνδέεται και από ε-φεωτισμούς ώστε να περιορίζονται οι ηλιακές ινώσεις των χειμερινών μηνών Φωτοανιχνευτές | Αύξηση επιπέδων φωτισμού σε περιοχές που δεν έχουν πρόσβαση σε ανοίγματα | Η απόδοση εξαρτάται από το μέγεθος της περιοχής και την προσοχή στην υποδοχή 5.2. Εξέλιξη απαιτήσεων φυσικού φωτισμού στα κτίρια Υπήρχαν εποχές στις οποίες το κέλυφος του κτιρίου αποτελούσε το κύριο μηχανισμό ρύθμισης των συνθηκών άνεσης στο εσωτερικό. Η επίδραση του σχεδιασμού των ανοιγμάτων στην επίτευξη των επιπέδων φυσικού φωτισμού (δηλ. την κύρια πηγή φωτισμού) ήταν καθοριστική γιατί επηρέαζε τον τρόπο με τον οποίο έπρεπε να ρυθμίζεται και η δυνατότητα για φυσικό αερισμό. Ανάλογα με τον τύπο του κτιρίου η κατάλληλη χρήση του φυσικού φωτισμού λόγω θέσης και διαστάσεων ανοιγμάτων είχε, και έχει, καταλυτική επίδραση στην εμπειρία του χώρου. Οι περιμετρικές ζώνες των κτιρίων αποτελούσαν και τις κύριες περιοχές δραστηριότητας εντός αυτών. Η διαθεσιμότητα τεχνολογιών, αερισμού και φωτισμού, επέτρεψε την διεύρυνση των παραγωγικότερων περιοχών του κτιρίου. Πλέον η επιρροή φωτισμού δεν εξαρτάται από την γειτνίαση με το εξωτερικό περιβάλλον. Την δεκαετία του ’50 η εκτεταμένη χρήση των αποδοτικών λαμπτήρων φθορισμού και η σχετικά εύκολη επίτευξη υψηλών επιπέδων φωτισμού υποβάθμισε την στουδιασθάτη χρήση του φυσικού φωτισμού. Μαζί με την ολοένα και συχνότερη χρήση του κλιματισμού αποσύνδεσε περαιτέρω το εσωτερικό των εργασιακών χώρων με το εξωτερικό περιβάλλον. Έτσι, παράλληλα την αύξηση της διαφάνειας, της πρόσβασης, με τη δυνατότητα κατασκευής ολοστραγωμένων μεγάλων διαστάσεων, η επιρροήση εργασιακών χώρων ανακλάς κατ’ ανάγκης δεικνύει τις περιοχές που ο φυσικός φωτισμός ήταν ανεπαρκής. Όμως αυτό δεν αποτέλεσε πρόβλημα, αφού πλέον η χρήση των τεχνητού φωτισμού επέτρεπε το φωτισμό όλων των περιοχών που βρίσκονται στον πυρήνα του κτιρίου. Η ενεργειακή κρίση την δεκαετία του '70 ανέδειξε την πολυπλοκότητα των περιβαλλοντικών προβλημάτων, με αποτέλεσμα, η ενεργειακή βελτιστοποίηση των κτιρίων να γίνεται ένα όλο και σημαντικό ζήτημα. Σε αυτό το σημείο ο φυσικός φωτισμός επανέρχεται στο προσκήνιο από μια με τη χρήση του θα μπορούσε να εξοικονομηθεί ενέργεια όχι μόνο από τον περιορισμό της χρήσης του ηλεκτροφωτισμού αλλά και από την πιθανή μείωση των αναγκών θέρμανσης και ψύξης με δεδομένο ότι η φωτεινή δραστηριότητα (lm/W) των λαμπτήρων της εποχής ήταν σε γενικές γραμμές μικρότερη από αυτή του φυσικού φωτισμού. Είναι προφανές ότι οι σχεδιαστικές επιλογές άρχισαν να γίνονται --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 136 [Page 136 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/136.png) - Φυσικός φωτισμός ελαφρώς πιο πολύπλοκος αφού είναι πλέον αναγκαία η εξισορρόπηση ανταγωνιστικών παραμέτρων (π.χ. επάρκεια φυσικού φωτισμού - περιορισμός ηλιακών κερδών). Τη δεκαετία του '80 η είσοδος του προσωπικού υπολογιστή στον εργασιακό χώρο προκάλεσε μια σημαντική αλλαγή. Η επιφάνεια εργασίας δεν είναι πια οριζόντια αλλά κατακόρυφη (οθόνη) με ό,τι αυτό συνεπάγεται για τη θέση του κεφαλιού. Με τη συγκεκριμένη αλλαγή, η πρόσοψη αρχίζει να έχει ένα σημαντικό ρόλο σε ζητήματα θάμβωσης γιατί καταλαμβάνει ένα μεγάλο μέρος του οπτικού πεδίου. Προς το τέλος της δεκαετίας η επίδραση του φωτισμού στον ανθρώπινο βιολογικούς ρυθμούς αρχίζει να συζητείται, αλλά λόγω των τεχνικών σχεδιασμού του φωτισμού για την επίτευξη π.χ. συγκεκριμένων τιμών ομοιομορφίας, αναπτύχθηκε η αίσθηση ότι ο φυσικός φωτισμός δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί εύκολα, συνεπώς υποβαθμίστηκε και η σπουδαιότητά του στο εσωτερικό περιβάλλον των εργασιακών χώρων. Η πρόσοψη εξακολουθεί να παραμένει ένα είδος «κλειστού» κλιματικού συστήματος και η ενεργειακή οικονομία να προέρχεται από τη σωστή διαστασιολόγηση/σχεδιασμό των συστημάτων θέρμανσης/ψύξης/αερισμού και φωτισμού. Από τη δεκαετία του 1990, η τάση για αυξημένη ενεργειακή αποδοτικότητα των κτιρίων γραφείων εντάθηκε στην αγορά ακίνητων μαζί με το αυξημένο ενδιαφέρον για την υγεία και άνεση των εργαζομένων. Με δεδομένο το γεγονός ότι οι εργαζόμενοι αποτελούν την πλέον αναγκαία παράμετρο, η βελτίωση των συνθηκών άνεσης έγινε το μέσο και όχι μόνο η βελτίωση της αποδοτικότητας και της παραγωγικότητας σε γραφεία. Η ανάπτυξη προσαρμοστικών (αντί στατικών) μοντέλων θερμικής άνεσης με τη δυνατότητα φυσικού αερισμού άλλαξε την αντίληψη για τον σχεδιασμό των γραφείων, επιτρέποντας μια «χαλάρωση» των απαιτήσεων, αναδεικνύοντας τη σημασία της προσαρμογής. Η αλλαγή αυτή ενθαρρύνει επίσης από την υιοθέτηση περιβαλλοντικών δεσμεύσεων, καθώς και από τους κανονισμούς για την ενεργειακή απόδοση των κτιρίων, με στόχο να περιοριστεί η κατανάλωση ενέργειας και να μειωθεί η επίδραση των συνεπειών της κλιματικής αλλαγής. Συνεπώς αντί τώρα η πρόσοψη να θεωρείται μια ασπίδα προστασίας από το εξωτερικό περιβάλλον γίνεται μηχανισμός δυναμικής αλληλεπίδρασης με αυτό. Η ανάπτυξη συστημάτων ρύθμισης της φωτεινής ροής των φωτιστικών ανάλογα με την παροχή φυσικού φωτισμού από τα ανοίγματα, μπορεί να μειώσει σημαντικά την κατανάλωση για φωτισμό καθώς και τα φορτία αιχμής κατά τη διάρκεια των θερμών μηνών. Η ευρηματικότητα της τεχνολογίας, μαζί με τη βελτίωση των ιδιοτήτων των υαλοπινάκων επέτρεψε ξανά τη χρήση μεγάλων διαφανών επιφανειών με τον φυσικό φωτισμό να αναδεικνύει στο αρχιτεκτονικό λιθό της στρατηγικής μείωσης της ενεργειακής κατανάλωσης. Τα παραπάνω, κανονισμοί και τεχνολογία, όσον αφορά την εξοικονόμηση ενέργειας έχουν ήδη διαμορφώσει ένα πλαίσιο σχεδιασμού που λίγο ως πολύ ακολουθείται σήμερα. 5.3. Εκτίμηση διαθεσιμότητας φυσικού φωτισμού στα κτίρια Για να εκτιμηθεί η επίδραση του αρχιτεκτονικού σχεδιασμού στην διαθεσιμότητα του φυσικού φωτισμού στο εσωτερικό των κτιρίων υπάρχουν διαθέσιμες διάφορες προσεγγίσεις από απλές εξισώσεις μέχρι υπολογιστικές διαδικασίες. Σε γενικές γραμμές, έχουν σαν στόχο την εκτίμηση των επιπέδων φυσικού φωτισμού στο εσωτερικό των κτιρίων είτε με εκτίμηση της πιθανότητας υπέρβασης μιας συγκεκριμένης τιμής είτε με ωριαία βάση για ένα έτος. 5.3.1. Παράγοντας φυσικού φωτισμού Ο Παράγοντας Φυσικού Φωτισμού (ΠΦΦ) ή Daylight Factor (DF) είναι ένας από τους πιο πλεονάζοντες και πλέον χρησιμοποιούμενους δείκτες. Ορίζεται ως ο λόγος της τιμής του φωτισμού στο εσωτερικό κάποιου χώρου προς την αντίστοιχη τιμή του οριζόντιου φωτισμού στο εξωτερικό υπό την προϋπόθεση --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 137 [Page 137 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/137.png) - Φυσικός φωτισμός ότι ο ουρανός είναι πλήρως νεφοσκεπής και φυσικά χωρίς την ύπαρξη σημαντικών εμποδίων τα οποία μειώνουν την τιμή του εξωτερικού φωτισμού. ΠΦΦ = \frac{E_{int}}{E_{ext}} \cdot 100 \hspace{10mm} [εξ. 5.1] όπου: ΠΦΦ (%): ο Παράγοντας Φυσικού Φωτισμού E_{int}[lx] : η τιμή του φωτισμού στον εσωτερικό χώρο E_{ext}[lx] : η τιμή του οριζοντίου φωτισμού στον εξωτερικό χώρο, σε συνθήκες νεφοσκεπούς ουρανού και χωρίς σημαντικά εμπόδια θέασης του ουρανού Λόγω της αξιωματικής συμμετρίας της κατανομής λαμπρότητας στον ουρανό οι τιμές του ΠΦΦ δεν εξαρτώνται από τον προσανατολισμό του χώρου καθώς επίσης και από τον χρόνο. Επειδή ο ΠΦΦ είναι ένα πηλίκο, η επίτευξη κάποιας συγκεκριμένης τιμής φωτισμού στο εσωτερικό εξαρτάται από την τιμή φωτισμού που επιτυγχάνεται στο εξωτερικό και η οποία προφανώς είναι διαφορετική ανά περιοχή. Υπολογιστικό παράδειγμα Υπολογισμός απαιτούμενης τιμής φωτισμού στον εξωτερικό χώρο για την κάλυψη των απαιτήσεων φωτισμού στον εσωτερικό χώρο Αν η επιθυμητή τιμή στο εσωτερικό E_{int} είναι 500 lx, και ο Παράγοντας Φυσικού Φωτισμού ΠΦΦ είναι 2% τότε η τιμή φωτισμού στον εξωτερικό χώρο E_{ext} πρέπει να είναι E_{ext} = \frac{E_{int}}{ΠΦΦ} = \frac{500 \hspace{1mm} lx}{2\%} = 1000 \hspace{1mm} lx 5.3.2. Αυτονομία φυσικού φωτισμού Σήμερα υπάρχει η δυνατότητα να υπολογιστούν τα επίπεδα φωτισμού σε τρισδιάστατα μοντέλα κτιρίων με αρκετά καλή προσέγγιση των φωτομετρικών ιδιοτήτων των επιφανειών τους. Ο υπολογισμός αυτός μπορεί να πραγματοποιηθεί σε ωριαία βάση για το τοπικό μετεωρολογικό έτος της περιοχής (Climate Based Daylight Modelling) συνεχώς λαμβάνοντας υπόψιν διάφορους τύπους ουρανού (όχι μόνο ο νεφοσκεπής όπως στην επίπτωση υπολογισμού του ΠΦΦ) καθώς επίσης και η παρουσία του ήλιου. Αυτά τα δεδομένα μπορούν να χρησιμοποιηθούν είτε με την κατάλληλη στατιστική επεξεργασία να παραχθούν δείκτες χρήσιμοι στον σχεδιασμό. Ένας τέτοιος δείκτης είναι η Αυτονομία Φυσικού Φωτισμού ή Daylight Autonomy (DA), η οποία ορίζεται ως το ποσοστό των ωρών στο έτος στο οποίο η τιμή φωτισμού σε κάποιο σημείο του χώρου είναι μεγαλύτερη από κάποια τιμή σχεδιασμού (π.χ. 500 lx). --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 138 [Page 138 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/138.png) - Φυσικός φωτισμός 5.4. Γενικές αρχές σχεδιασμού Δεν υπάρχει κάποια συγκεκριμένη «συνταγή» για τον σχεδιασμό του φυσικού φωτισμού λόγω του γεγονότος ότι εμπλέκεται με την αρχική/βασική αρχιτεκτονική σύνθεση και αποτελεί ακρογωνιαίο λίθο του ενεργειακού σχεδιασμού. Ανάμεσα σε διάφορες φωτεινές πηγές, είναι γνωστή η προτίμηση στον φυσικό φωτισμό κυρίως λόγω της επίδρασης που έχει στους χρήστες σε ψυχολογικό επίπεδο. Τα δύο κύρια χαρακτηριστικά που τον συνιστούν είναι η επίτευξη υψηλών τιμών φωτεινότητας (ανάλογα και με την ανακλαστικότητα των επιφανειών) και το οπτικό ενδιαφέρον. Όπως έχει ήδη αναφερθεί, ο φυσικός φωτισμός πέραν της επίδρασης που έχει στην απόδοση επηρεάζει επίσης και την διάθεση αφού συνοδεύεται από θέα και μια δυναμική μεταβολή στη διάρκεια της ημέρας. Έτσι δημιουργείται η αίσθηση της απορρόφησης αλλαγής στις εσωτερικές συνθήκες σε αντίθεση με τον φωτισμό από το τεχνητό σύστημα ο οποίος είναι «καταθλιπτικός» χρονικά. Υπάρχουν ανάγκες που πρέπει να ικανοποιηθούν ταυτόχρονα και είναι πολλές φορές αναγνωριστικές μεταξύ τους π.χ. επάρκεια φυσικού φωτισμού και σκίαση ή και αποστροφή του άμεσου ήλιου σχέση με το κόστος των διαφανών τμημάτων της πρόσοψης. Η αρχική σχεδιαστική ιδέα πρέπει να συμβαδίζει την εξαιρετική ποιότητα του εσωτερικού περιβάλλοντος με το χαμηλό κόστος κατασκευής/συντήρησης, κόστος κάποτε εύκολα ή δύσκολα μετρήσιμες παραμέτρους (κατανάλωσης φωτεινότητας, αντιθέσεις κλπ.) οι οποίες καθορίζονται από πρότυπα ή εξειδικευμένες πρακτικές, καθώς και παραμέτρους που σχετίζονται με την οπτική επαφή με το εξωτερικό περιβάλλον, το ενδιαφέρον της θέας, την ευκινησία της γραμμικής πληροφορίας. Η στρατηγική χρήσης του φυσικού φωτισμού επηρεάζεται σε μεγάλο βαθμό τις αποφάσεις που σχετίζονται με τον προσανατολισμό του κτιρίου, την κάτοψή και τις προσόψεις του. Σε γενικές γραμμές η εξέλιξη της ανάλυσης για τον φυσικό φωτισμό βασίζεται στα στάδια που σημειώνονται στον παρακάτω πίνακα (Πίνακας 5-2). Πίνακας 5-2. Στάδια ανάλυσης σχεδιασμού για τον φυσικό φωτισμό | Στάδια | Παράμετροι | |--------|------------| | 1 | Διαθεσιμότητα φυσικού φωτισμού / απαιτήσεις φυσικού φωτισμού | | | Κλιματική περιοχή, χαρακτηριστικά αστικού περιβάλλοντος, χρήση κτιρίου | | 2 | Κάτοψη / διαμερισματοποίηση | | | Περιμετρική ζώνη, προσανατολισμός, αίθρια | | 3 | Μέγεθος, ιδιότητες και θέση υαλοπινάκων | | | Επίδραση στο ενεργειακό ισοζύγιο (θερμική/ψύξη), οπτική άνεση | | 4 | Σχεδιασμός σκίασης ή/και συστημάτων φυσικού φωτισμού | | | Προσανατολισμός ανοιγμάτων, χρήση κτιρίου, περιοχές χρήσης | | 5 | Χρήση συστημάτων ρύθμισης της φωτεινής ροής των φωτιστικών με αισθητήρα φωτισμού | | | Εξοικονόμηση | Μια από τις μεγάλες προκλήσεις είναι η εξασφάλιση φυσικού φωτισμού, στο μέτρο το δυνατόν, στο εσωτερικό χώρων που βρίσκονται σε πυκνά αστικό περιβάλλον. Η ακτή γεωμετρία επηρεάζει σε σημαντικό βαθμό τις διαθέσιμότητα του φυσικού φωτισμού ιδίως σε χώρους που βρίσκονται κοντά στο επίπεδο του εδάφους. Χρήσιμη μέθοδος για την επίδραση των εξωτερικών επιφανειών είναι η κλίση της περιοχής της επιφανείας εργασίας η οποία δεν έχει επιπτώσεις συνήθως σε τμήματα του ουρανού. Είναι ενδιαφέροντα η επίδραση του ύψους προκει τού στην έκταση της προσανεφέδειας. --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 139 [Page 139 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/139.png) - Φυσικός φωτισμός περιοχής. Η αύξηση του οδηγεί σε αύξηση της περιοχής του κτιρίου που μπορεί να εκμεταλλευθεί τον φυσικό φωτισμό. Ανοίγματα σε επαφή με αστικό περιβάλλον, δέχονται φωτισμό από ουρανό/ήλιο αλλά και από τις εξωτερικές επιφάνειες λόγω ανάκλασης. Σε συνθήκες νεφοσκεπούς ουρανού οι απέναντι επιφάνειες των κτιρίων έχουν μικρότερη λαμπρότητα από την περιοχή του ουρανού που καλύπτουν ενώ το αντίθετο συμβαίνει σε σκιερές συνθήκες με παρουσία ήλιου. Στην τελευταία περίπτωση είναι δυνατόν, οι απέναντι προσόψεις (ανάλογα με την ανακλαστικότητά τους) να είναι σημαντικοί παράγοντες φυσικού φωτισμού ο οποίος πιθανόν να συνοδεύεται από θάμβωση. 5.4.1. Μορφολογία κτιρίου Η κάτοψη του κτιρίου μαζί με την εσωτερική διαρρύθμιση καθορίζει και την περιοχή που μπορεί να εκμεταλλευθεί το φυσικό φως (Ζώνη Φυσικού Φωτισμού, ζΦΦ). Το ευρωπαϊκό πρότυπο ΕΝ 15193-1 καθορίζει την ζώνη εκμετάλλευσης φυσικού φωτισμού για πλευρικό άνοιγμα με τον τρόπο που φαίνεται στην Εικόνα 5-1. [Image of a diagram depicting a building layout with dimensions labeled h1, h2, d, d/4, and a work surface area labeled 'Επιφάνεια εργασίας'. The diagram is titled 'Εικόνα 5-1. Εκτίμηση βάθους και πλάτους ζΦΦ κατά ΕΝ 15193-1:2017.'] Το συνολικό ποσοστό της ζΦΦ σε σχέση με την επιφάνεια του δαπέδου μεταβάλλεται με το σχήμα του κτιρίου. Η εκμετάλλευση της κάτοψης με συνεπακόλουθο της αύξησης της περιμέτρου οδηγεί σε αύξηση της έκτασης της ζΦΦ. Όπως έχει αναφερθεί η ζΦΦ επιδρά σε σημαντικό βαθμό στην εξοικονόμηση ενέργειας από το σύστημα ηλεκτροφωτισμού όταν συνδέεται με χώρους οι οποίοι χρησιμοποιούνται συχνά στο ωράριο λειτουργίας. Για να πραγματοποιηθεί αυτό, οι συγκεκριμένοι χώροι τοποθετούνται στην περιμετρία αφήνοντας στον πυρήνα του κτιρίου τις βοηθητικές χρήσεις. --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 140 [Page 140 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/140.png) - Φυσικός φωτισμός Υπολογιστικό παράδειγμα Εκτίμηση βάθους και πλάτους ΖΦΦ κατά EN 15193-1:2017 σε δύο διαφορετικές κατάληψεις ιδίου εμβαδού Στο παρακάτω σχήμα (Εικόνα 5-2) παρουσιάζεται η έκταση της περιμετρικής ζώνης (όπως αυτή υπολογίζεται σύμφωνα με το EN 15193-1) για δύο διαφορετικές καταλήψεις ιδίου εμβαδού. Στον υπολογισμό έχει θεωρηθεί ύψος περικτίου στα ανοίγματα 2,5 m οπότε το βάθος της ΖΦΦ είναι 4,25 m από την πρόσοψη. [Εικόνα 5-2: Η επίδραση του σχήματος της κατάληψης είναι καθοριστικής σημασίας για το μέγεθος της ΖΦΦ (καθώς επίσης και το μήκος της περιμέτρου). Εκτίμηση βάθους και πλάτους ΖΦΦ κατά EN 15193-1:2017.] 5.4.2. Προσανατολισμός Μέχρι στιγμής δεν υπάρχει αναφορά στον προσανατολισμό του κτιρίου ο οποίος επηρεάζει σημαντικά το συνολικό ενεργειακό του ισοζύγιο. Η εκτεταμμένη χρήση της κατάληψης προσόψεως αυξάνει τη δυνατότητα εξοικονόμησης από τον περιορισμό χρήσης του συστήματος ηλεκτροφωτισμού αλλά θα πρέπει να είναι συμβατή με τις ανάγκες για περιορισμό των ηλιακών κερδών κατά τη διάρκεια των θερμών μηνών. Στις προσόψεις με νότιο προσανατολισμό επιτυγχάνεται πιο εύκολα η ισορροπία ανάμεσα στην επίρροια φυσικού φωτισμού και την ικανοποιητική σκοπτική ηλιακών κερδών λόγω του ύψους του ήλιου ιδίως την χρονική περίοδο Μαΐου-Σεπτεμβρίου. Στις ανατολικές και κυρίως δυτικές προσανατολισμού προσόψεις (ανάλογα και με το ωράριο λειτουργίας του κτιρίου) η σκίαση αποτελεί καθοριστική επιλογή η οποία επηρεάζει και την επάρκεια φυσικού φωτισμού. Η βορεινή --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 141 [Page 141 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/141.png) - Φυσικός φωτισμός πρόσθιοι δεν εμφανίζει τα προβλήματα ρύθμισης των ηλιακών κερδών όπως η νότια και είναι παροχές σταθερού φωτισμού κατά τη διάρκεια της ημέρας. Η διαφοροποίηση των ιδιοτήτων των υαλοπινάκων ανά προσανατολισμό μπορεί να συνεισφέρει σε σημαντική ρύθμιση των ηλιακών κερδών με ταυτόχρονη παροχή φυσικού φωτισμού (δηλ. αυξημένη διαπερατότητα στο ορατό τμήμα της ηλιακής ακτινοβολίας). 5.4.3. Κατακόρυφα ανοίγματα Τα επίπεδα φυσικού φωτισμού καθώς και η κατανομή τους καθορίζονται πέραν των κλιματικών παραμέτρων από το μέγεθος, τη θέση και τον προσανατολισμό των ανοιγμάτων, τον τύπο των υαλοπινάκων και τα πιθανά συστήματα σκίασης. Επηρεάζονται από την γεωμετρία του χώρου και την ανακλαστικότητα των επιφανειών που τον απαρτίζουν. Όπως έχει ήδη αναφερθεί η επάρκεια του φυσικού φωτισμού θα πρέπει να συνοδεύεται από ταυτόχρονη ικανοποίηση και επιπρόσθετων απαιτήσεων όπως π.χ. η ρύθμιση των ηλιακών κερδών, θάμβωσης. Συνεπώς η στρατηγική διαστασιολόγησης των ανοιγμάτων θα πρέπει να λαμβάνει υπόψη τον προσανατολισμό : • Βόρεια ανοίγματα: ελάχιστα ηλιακά κέρδη, σχετική σταθερότητα στην παροχή διάχυτου φωτισμού, γενικά μικρές τιμές φυσικού φωτισμού που εξαρτάται από το μέγεθος των ανοιγμάτων, θερμικές απώλειες για τους χώρους. • Νότια ανοίγματα: ηλιακά κέρδη, «δυναμικά» χαρακτηριστικά του φυσικού φωτισμού λόγω της πιθανής παρουσίας ηλιακών κηνών. Η χρήση σκίασης πιθανόν να τροποποιήσει τα προαναφερθέντα χαρακτηριστικά. • Δυτικά, ανατολικά ανοίγματα: χαμηλή θέση ήλιου, είσοδος ηλιακών ακτίνων, τα ανοίγματα χρειάζονται τη σχετική λοφροστασία (μείωση φορτίων αιχμής για ψύξη). Η επέκταση του ανοίγματος προς το δάπεδο και κάτω από την επιφάνεια εργασίας δεν προσφέρει σημαντικά πλεονεκτήματα όσον αφορά την αύξηση των επιπέδων φωτισμού. Αν ο σκοπός είναι η αύξηση των επιπέδων φυσικού φωτισμού, έχει σημασία ο τρόπος με τον οποίο θα ακυνοθεθεί αυτή την αύξηση του μεγέθους του ανοίγματος. Σε γενικές γραμμές η σημαντική αύξηση του μεγέθους του ανοίγματος που βρίσκεται πάνω από την επιφάνεια εργασίας (~0,8m) συνοδεύεται συνήθως και από σημαντική αύξηση των επιπέδων φωτισμού κάτι που δεν παρατηρείται στην περίπτωση που το άνοιγμα εκτείνεται με μείωση του ύψους της ποδιάς του. Η επέκταση του ανοίγματος με την μείωση της ποδιάς δημιουργεί και ένα επιπρόσθετο πρόβλημα που θα πρέπει να αντιμετωπισθεί και είναι η σκίαση αυτού του τμήματος. Αν π.χ. είχε υιοθετηθεί ένα πρόβολος τώρα το μήκος του θα πρέπει να αυξηθεί για να αντιμετωπισθεί το μεγαλύτερο ύψος του ανοίγματος ενώ πολλές φορές η συγκεκριμένη αύξηση δεν είναι εφικτή. --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 142 [Page 142 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/142.png) - Φυσικός φωτισμός Παράδειγμα Χειρισμός φωτισμού με διαφοροποίηση της γεωμετρίας των ανοιγμάτων Στην Εικόνα 5-3 παρουσιάζεται ο διαφορετικός χειρισμός του άμεσου ηλιακού φωτισμού λόγω της διαφοροποίησης της γεωμετρίας των ανοιγμάτων. Είναι σημαντική η εξής παρατήρηση. Μικρότερου διαστάσεων ανοίγματα μετατρέπουν το πάχος του τοίχου σε πολύ καλής απόδοσης σύστημα σκίασης ιδίως δε αν ο υαλοπίνακας τοποθετηθεί στην εσωτερική επιφάνεια του τοίχου (πάνω αριστερή εικόνα στην οποία δεν υπάρχουν ηλιακή ίχνη στο εσωτερικό). Συνήθως οι υπολογισμοί πραγματοποιούνται με την παρουσία του συστήματος σκίασης. Αν χρειαστεί να αυξηθεί σε κάποιο βαθμό η επιφάνεια του ανοίγματος είναι προφανές ότι πρέπει να τροποποιηθεί και το σύστημα σκίασης ώστε να ικανοποιεί κάποια συγκεκριμένη απαίτηση. Η συνεχής αύξηση του ανοίγματος οδηγεί σε μεγαλύτερη είσοδο φωτεινής ροής αλλά αυτό συνοδεύεται και από ηλιακά κέρδη. Επειδή τα συνιστώμενο επίπεδα φωτισμού για διάφορους χώρους σταθμεύονται στα αρχικά στάδια της ανάλυσης (π.χ. 500 lx στις επιφάνειες εργασίας τυπικών χώρων γραφείου) τα συστήματα ξεκουφισμένης ενέργειας από το σύστημα φωτισμού ρυθμίζουνται ώστε να είναι σε θέση να παράγουν αυτή την τιμή. Δηλαδή σε σύστημα συνεχούς ρύθμισης της έντασης ρης ζωντανής ροής (dimming), η κατανάλωση ενέργειας σε αυτή μειώνεται όσο αυξάνονται τα επίπεδα φυσικού φωτισμού και ελαχιστοποιείται όταν επιτευχθούν τιμές π.χ. > 500 lx. Συνεπώς από αυτή την τιμή και πάνω δεν υπάρχει πρόσθετα ενεργειακά οφέλη από τη μείωση της κατανάλωσης του ηλεκτροφωτισμού. Συνοπτικά, η αύξηση του μεγέθους των ανοιγμάτων σε σχέση με την επιφάνεια του χώρου αυξάνει την κατανάλωση ηλεκτρισμού για ψύξη ενώ μειώνει την κατανάλωση ηλεκτροφωτισμού μέχρι ενός σημείου. Το γεγονός αυτό παρουσιάζεται στην Εικόνα 5-6. --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 143 [Page 143 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/143.png) - Φυσικός φωτισμός Εικόνα 5.4. Λειτουργία φυσικού φωτισμού σε σχέση με τον λόγο επιφάνειας ανοίγματος προς επιφάνεια δαπέδου. Μετά από σταδιακή αύξηση της επιφάνειας του ανοίγματος παρατηρείται «κορεσμός» όσον αφορά την εξοικονόμηση από τον φυσικό φωτισμό (εννοείται στην συγκεκριμένη περίπτωση η εξοικονόμηση από τον περιορισμό της λειτουργίας του συστήματος ηλεκτροφωτισμού). 5.4.4. Οριζόντια ανοίγματα Σε νεφοσκεπείς συνθήκες, ο φωτισμός σε οριζόντιο επίπεδο είναι πολλαπλάσιος από τον φωτισμό σε κατακόρυφο επίπεδο συνεπώς η προερχόμενη ροή από οριζόντια ανοίγματα είναι μεγαλύτερη. Όμως τα οριζόντια ανοίγματα δέχονται σημαντική αυξημένη άμεση ηλιακή ακτινοβολία κατά τη διάρκεια των θερινών μηνών και αυτό έχει σαν συνέπεια – στην περιοχή της Ελλάδας – η διαστασιολόγηση και η σκίασή τους να χρειάζονται ιδιαίτερη προσοχή. Η χρήση τους επιτρέπει την επίτευξη μεγαλύτερων τιμών ομοιομορφίας (σε σχέση με τα κατακόρυφα) ενώ σε μερικές περιπτώσεις, ο σχεδιασμός κάποιου συστήματος ελέγχου επιτρέπει τη ρύθμιση της φωτεινής ροής που εισέρχεται από αυτά. 5.4.5. Γεωμετρία χώρου Η αποκατανομή του φυσικού φωτισμού σε χώρους με κατακόρυφα ανοίγματα είναι εν γένει χαρακτήριζεται. Συνεπής είναι δύσκολο μόνο με τη χρήση πλευρικών ανοιγμάτων να υπάρξει χώρου να επιτευχθεί ομοιομορφία (δηλ. ο λόγος Εmin/Emean) ίδια με αυτή που απαιτείται στον σχεδιασμό του συστήματος ηλεκτροφωτισμού (και ίσως μη επιθυμητή). Η βελτίωση της ομοιομορφίας μπορεί να επιτευχθεί: ● Με μείωση του βάθους του χώρου. Με αυτό τον τρόπο «συνεπάγεται» η ελάχιστη τιμή Εmin. Μια πρακτική προσέγγιση είναι η εφαρμογή του τύπου του Lynes, για την αποφυγή σχεδιασμού χώρων με μεγάλο βάθος. Η συνθήκη αυτή περιγράφεται από την παρακάτω σχέση: \[ \frac{L}{W} + \frac{H_w}{H_{jw}} \leq 2 \left(\frac{1}{1-r}\right) \quad [εξ. 5.2] \] όπου: L \ (m): το μήκος του προκειού W \ (m): το πλάτος του προκειού H_w \ (m): ύψος του προκειού από το δάπεδο του χώρου r (-): η μέση ανακλαστικότητα των επιφανειών στο πίσω μισό μέρος του χώρου --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 144 [Page 144 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/144.png) - Φυσικός φωτισμός Η μέση ανακλαστικότητα των επιφανειών υπολογίζεται με τη βοήθεια της επόμενης σχέσης: r = \frac{r_1 \cdot A_1 + r_2 \cdot A_2 + \cdots + r_ν \cdot A_ν}{A_1 + A_2 + \cdots + A_ν} \quad\text{(εξ. 5.3)} όπου: \ r_i[-]: η ανακλαστικότητα της επιφάνειας i A_i[m^2]: το εμβαδόν της επιφάνειας i Η επίδραση του παραπάνω τύπου είναι να διατηρηθεί ο λόγος της στάθμης φυσικού φωτισμού στο εμπρός μισό τμήμα του δωματίου προς τη στάθμη φωτισμού το πίσω μισό τμήμα του δωματίου μικρότερος από 3. • Με ασυμμετρία ηλιοπροστασίας. Η σκίαση επηρεάζει σε πολύ μεγάλο βαθμό την κατανομή του φυσικού φωτισμού. Ενδιαφέρει γενικά η υιοθέτηση συστημάτων σκίασης που και να παρέχουν επαρκή έλεγχο των ηλιακών κερδών χωρίς να επιβαρύνουν δυσμενώς την ομοιομορφία. Για παράδειγμα, η χρήση προβόλου έχει σαν αποτέλεσμα τη μείωση των επιπέδων φωτισμού πολύ περισσότερο κοντά στο άνοιγμα από ότι σε σημεία μακριά από αυτό. • Με οριζόντια ανοίγματα (ανοίγματα οροφής). Τα οριζόντια ανοίγματα συμβάλλουν περισσότερο στην αύξηση της ομοιομορφίας, χρειάζεται όμως προσοχή στη σκίαση τους. • Με τη δημιουργία κλίσης στην οροφή του χώρου. Η συγκεκριμένη τεχνική επιτρέπει την αύξηση του ύψους των φεγγιτών και με αυτό τον τρόπο και το βάθος της περιμετρικής ζώνης. • Με εναλλαγή μικρών οριζόντιων ανοιγμάτων. Η ομοιόμορφη κατανομή φωτισμού τροποποιείται σημαντικά όταν αντί να είναι συνεχούς ροής φωτισμού ανοίγουμε περιορισμένα μια σειρά από μικρο-άνοιγματα δημιουργώντας αντιθέσεις. Ο συνδυασμός ανοιγμάτων με π.χ. γραφεία ενδείκνυται σε αυτή την περίπτωση. • Με αμφίπλευρο φωτισμό. Συνήθως η χρήση φεγγιτών στον τοίχο απέναντι από το κύριο άνοιγμα μέσω του οποίου μεταφέρεται φυσικός φως από γειτονικό χώρο π.χ. αίθριο ή διάδρομο βελτιώνει την ομοιομορφία σημαντικά. Οι φεγγίτες μπορούν να βοηθήσουν και στην διεύρυνση της περιμετρικής ζώνης όπως έχει παρουσιαστεί και σε προηγούμενη παράγραφο αλλά και να αυξήσουν την ομοιομορφία. • Με αύξηση ανακλαστικότητας. Η αύξηση της ανακλαστικότητας προσόψεων συμβάλλει στην αύξηση της στάθμης του φωτισμού που οφείλεται στις εσωτερικές ανακλάσεις. 5.4.6. Υαλοπίνακες Η επιλογή του κατάλληλου τύπου υαλοπινάκων είναι καθοριστικής σημασίας για το ενεργειακό ισοζύγιο του κτιρίου και επηρεάζει σημαντικά την θερμική και οπτική άνεση. Η διαδικασία επιλογής θα πρέπει να ικανοποιεί αντικρουόμενες παραμέτρους (π.χ. επίδραση σε φυσικό φωτισμό και ταυτόχρονα περιορισμό ηλιακών κερδών) και θα πρέπει επίσης να πραγματοποιείται σε συνδυασμό με το σύστημα σκίασης. Η προτεινόμενη σχεδιαστική προσέγγιση εδώ είναι η δημιουργία ενός κελύφους που αποτελείται από διαδοχικά επίπεδα (εξωτερική σκίαση, υαλοπίνακες, εσωτερική σκίαση) και προσφέρει τη δυνατότητα να ρυθμιστούν, εκτός από τις ενεργειακές παραμέτρους, και οι παράμετροι που συνδέονται με την ιδιωτικότητα, την οπτική επαφή με το εξωτερικό περιβάλλον και την αντιμετώπιση της θάμβωσης. --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 145 [Page 145 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/145.png) - Φυσικός φωτισμός Σήμερα οι διαθέσιμοι υαλοπίνακες μπορούν να ικανοποιήσουν ένα τεράστιο εύρος πιθανών επιλογών. Τα χαρακτηριστικά τους μπορούν να ρυθμιστούν με: • Την τροποποίηση των ιδιοτήτων τους με την βοήθεια χημικής επεξεργασίας (έγχρωμοι υαλοπίνακες κ.λπ.). • Την χρήση ειδικών επιστρώσεων. Υπάρχουν ανακλαστικές επιστρώσεις με σκοπό να ελαττώσουν τα ηλιακά κέρδη, επιστρώσεις με μικρό συντελεστή εκπεμπτικότητας (low-e) που περιορίζουν τη διάδοση υπέρυθρης ακτινοβολίας και επιστρώσεις που εμφανίζουν ισχυρή δραματική εκλεκτικότητα. Η χρήση των τελευταίων είναι ιδιαίτερα χρήσιμη σε περιπτώσεις που χρειάζεται να διατηρηθεί υψηλή τιμή στη διαπερατότητα στο ορατό φως (δηλ. πρακτικά να εξοικονομηθεί ενέργεια με τη χρήση του φυσικού φωτισμού) αλλά ταυτόχρονα να μειωθούν και τα ηλιακά κέρδη. • Την δυναμική μεταβολή της διαπερατότητας τους (ηλεκτροχρωμικοί, αεριοχρωμικοί, υγρών κρυστάλλων κ.λπ.) με μια μικρή δαπάνη ηλεκτρικής ενέργειας. Προφανώς η εκμετάλλευση του φυσικού φωτισμού εξαρτάται από την διαπερατότητα του υαλοπίνακα. Με τους έγχρωμους υαλοπίνακες η μείωση του συντελεστή ηλιακών κερδών συνοδεύεται με μείωση της διαπερατότητας. Σήμερα είναι εφικτή η κατασκευή υαλοπινάκων με κάποια εξασφαλιστική ελάχιστη εγγύηση που επιτρέπει και την χρήση φυσικού φωτισμού αλλά και την μείωση των ηλιακών κερδών. Ο λόγος t/g, δηλαδή του συντελεστή διαπερατότητας στο ορατό φως προς τον συντελεστή ηλιακών κερδών είναι ενδεικτικός για την δραματική εκλεκτικότητα του υαλοπίνακα (Πίνακας 5-3). Με υψηλές τιμές του παραπάνω λόγου επιτυγχάνεται ταυτόχρονα και η σχετική μείωση των ηλιακών κερδών αλλά και η εκμετάλλευση του φυσικού φωτισμού. Πίνακας 5-3. Τυπικά χαρακτηριστικά έγχρωμων υαλοπινάκων πάχους 6mm. Τύπος υαλοπίνακα | Διαπερατότητα στο ορατό φάσμα (τ) | Συντελεστής ηλιακών κερδών (g) | Λόγος τ/g Διαφανής | 0,884 | 0,817 | 1,08 Πράσινου χρώματος | 0,754 | 0,600 | 1,25 Μπλε χρώματος | 0,574 | 0,581 | 0,98 Γκρι χρώματος | 0,437 | 0,604 | 0,72 5.5. Συστήματα φυσικού φωτισμού Ο στόχος της χρήσης αυτών των συστημάτων είναι: • η αύξηση των επιπέδων φυσικού φωτισμού σε περιοχές μακριά από τα ανοίγματα • η βελτίωση της ομοιομορφίας κατανομής του φυσικού φωτισμού • η βελτίωση της οπτικής άνεσης, • η παροχή σκίασης, αν είναι δυνατόν εποχικά επιλεκτικής, • η οπτική επαφή με το εξωτερικό περιβάλλον. --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 146 [Page 146 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/146.png) - Φυσικός φωτισμός 5.5.1. Περσίδες Η πλέον συνήθης μορφή περσίδων είναι τα βενετικά στόρια. Εδώ η προσπάθεια μείωσης της ηλιακών κερδών οδηγεί συνήθως σε σημαντική μείωση της οπτικής επαφής με το εξωτερικό περιβάλλον. Η χρήση διάτρησης βελτιώνει αυτή την κατάσταση, έτσι ώστε, ακόμη και αν είναι κλειστές οι περσίδες, διατηρείται η οπτική επαφή. Αυτό που έχει ενδιαφέρον είναι ο σχεδιασμός περσίδων οι οποίες, μαζί με τις παραπάνω παρατηρήσεις ανακατευθύνουν σημαντική ποσότητα φωτισμού στην οροφή παρουσιάζοντας ταυτόχρονα μια εποχική επελεγκτικότητα (δηλ. μεγαλύτερη είσοδο ηλιακής ενέργειας τον χειμώνα από το καλοκαίρι). Η προαναφερθείσα απαίτηση μπορεί να πραγματοποιηθεί με χρήση στατικών ανακατανοκών περσίδων και συγκεκριμένου προφίλ (καμπύλη τομής). Η χρήση ανακλαστικών περσίδων για καλύτερο έλεγχο της ηλιακής ακτινοβολίας προϋποθέτει και μια σχετική προστασία τους για την αποφυγή μείωσης της απόδοσής τους. Η πλέον οπτική λύση είναι η τοποθέτησή τους σε διπλά υαλοπετάσματα. Αυτή η διευθέτηση παρουσιάζει το πλεονέκτημα της ρύθμισης του συντελεστή ηλιακών κερδών και της διαπερατότητας στο ορατό ανάλογα με την επιλογή του υαλοπίνακα. Σε πολλές περιπτώσεις δε, η γωνιακή ιεραρχία του συστήματος μπορεί να τροποποιηθεί πριν τοποθετηθεί στο δάπεδο, ικανοποιώντας διαφορετικές απαιτήσεις. Εικόνα 5.5. Σχηματική λειτουργία περσίδων 5.5.2. Ράφι φωτισμού Το ράφι φωτισμού είναι από τα πλέον απλά συστήματα διαχείρισης του φυσικού φωτισμού. Διαχωρίζεται το άνοιγμα σε δύο τμήματα: α. αυτό που θεωρείται ως παροχέας θέας (χαμηλότερο τμήμα) και β. αυτό που είναι παροχέας φωτισμού (ψηλότερο τμήμα, φεγγίτης). Ταυτόχρονα μπορεί, με χρήση προβόλου ενδιάμεσα, να παρέχει σκίαση στο χαμηλότερο τμήμα. Τα υλικά που μπορούν να χρησιμοποιηθούν είναι αυξημένης ανακλαστικότητας. Μπορεί να ανακοινώνει κατοπτρικά ή διαχυτικά με την πρώτη περίπτωση να έχει καλύτερη απόδοση όμως θα πρέπει να προσέχει όσο αφορά τα θέματα των ανακλάσεων στην οροφή αλλά και πιθανών προβλημάτων στην άνεση των χρηστών. --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 147 [Page 147 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/147.png) - Φυσικός φωτισμός θάμβωσης λόγω ακριβώς αυτών των ανακλάσεων. Γενικά, η απόδοση των ραφών είναι καλύτερη όταν τοποθετούνται σε χώρους νότιου προσανατολισμού στους οποίους υπάρχουν εξωτερικά εμπόδια. Η διαστασιολόγηση τους εξαρτάται από τις διαστάσεις του φεγγίτη, το ύψος της στέγης και τη διαμόρφωση του χώρου. Εικόνα 5-6. Σχηματική λειτουργία ραφιών φωτισμού 5.5.3. Πρισματικοί ακρυλικοί υαλοπίνακες Οι πρισματικοί ακρυλικοί υαλοπίνακες σήμερα αποτελούν μια συμβατική λύση για την σκίαση αφού με κατάλληλο προσανατολισμό μπορούν να αποτρέψουν την είσοδο ηλιακών ακτίνων. Για μέγιστη ηλιοπροστασία θα πρέπει η κλίση τους να ρυθμίζεται ανάλογα με το ύψος του ήλιου ώστε να μπορεί να χρησιμοποιηθεί το φαινόμενο της ολικής εσωτερικής ανάκλασης για την απόρριψη των ηλιακών ακτίνων. Προφανώς η διαπερατότητα στην διάχυτη ακτινοβολία είναι αυξημένη. Τυπικές τιμές για τον συντελεστή ηλιακών κερδών g είναι περίπου 0,15 (δηλ. 15%) ενώ η διαπερατότητα τ στο ορατό φως (διάχυτη ακτινοβολία) φθάνει μέχρι 0,43 (43%). Οι πρισματικοί υαλοπίνακες εμπιστεύονται την θέση και έτσι συνήθως τοποθετούνται σχετικά ψηλά (φέγγιτες) είτε στο δάπεδο διπλών υαλοπινάκων (επιπρόσθετη προστασία) είτε σε σύστημα σκίασης. Οι ασύμμετροι πρισματικοί υαλοπίνακες (δηλ. αυτοί των οποίων τα στοιχειώδη πρίσματα δεν έχουν όμοιες πλευρές) χρησιμοποιούνται και για αλλαγή της διεύθυνσης των ηλιακών ακτίνων (συνήθως προς την οροφή) με αποτέλεσμα βελτίωση των συνθηκών οπτικής άνεσης. Η λειτουργία τους βασίζεται σε μια απλή αρχή: τον σχεδιασμό πρισμάτων τα οποία επιτρέπουν την είσοδο ηλιακών ακτίνων όταν η γωνία πρόσπτωσης στον υαλοπίνακα είναι π.χ. μικρότερη από κάποια τιμή και την απόρριψή τους όταν η γωνία ξεπερνάει αυτή την τιμή. Εικόνα 5-7. Πρισματικός συμμετρικός υαλοπίνακας (υλικό PMMA) με ανακλαστική επίστρωση. --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 148 [Page 148 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/148.png) - Φυσικός φωτισμός Η ίδια αρχή μπορεί να χρησιμοποιηθεί και σε ένα απλούστερο γεωμετρικό σύστημα. Σε φύλλο ακρυλικού πραγματοποιούνται τομές (laser cut panel) όπως παρουσιάζεται στην Εικόνα 5-8. Και σε αυτό το σύστημα ο στόχος είναι η αλλαγή στην κατεύθυνση των ηλιακών ακτίνων προς την οροφή και σε μεγάλη –κατά το δυνατόν– απόσταση από το άνοιγμα. Στην Εικόνα 5-9 παρουσιάζεται η συμπεριφορά αυτού του πάνελ όταν τοποθετηθεί σε φεγγίτη νότιου προσανατολισμού. Εικόνα 5-8. Ακρυλικό υλικό με τομές από laser cutter. Εικόνα 5-9. Νότιο άνοιγμα με ακρυλικό υλικό με τομές από laser cutter, σε χειμερινό και θερινό ηλιοστάσιο, αριστερά και δεξιά αντίστοιχα. Παρατηρείται αύξηση της λαμπρότητας της οροφής. 5.5.4. Ολογραφικά υμένια Κατασκευάζονται με φωτογραφική επεξεργασία διχρωικής ζελατίνης. Η τοποθέτησή τους (κόλληση) σε υαλοπίνακες (laminated) επιτρέπει την χρήση στο κτιριακό περιβάλλον. Μπορούν να αλλάξουν κατεύθυνση στις ηλιακές ακτίνες ανάλογα με την γωνία πρόσπτωσης επηρεάζοντας διυμενώς την οπτική επαφή με το περιβάλλον. --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 149 [Page 149 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/149.png) - Φυσικός φωτισμός Εικόνα 5-10. Συνεχείς εικόνες με την κατανομή λαμπρότητας σε δωμάτιο νότιου προσανατολισμού στην Αθήνα. Ομοιόμορφο υινό έχει τοποθετηθεί στον φεγγίτη. Η αλλαγή θέση του ήλιου προκαλεί την κατανομή λαμπρότητας. Παρατηρείται αύξηση της λαμπρότητας της οροφής. 5.5.5. Φωτοσωλήνες Ο φωτοσωλήνας είναι μια σχετικά απλή κατασκευή, η οποία εισάγει φως από την οροφή σε σκοτεινά σημεία των κτιρίων ακόμα και σε χαμηλότερους ορόφους (light ducts ή sun ducts ή light wells ή light pipes). Πρόκειται για αγωγό, επιστρωμένο στο εσωτερικό του με υλικό μεγάλης ανακλαστικότητας - όπως καθρέφτες, ελάσματα από αλουμίνιο ή βαμμένο με πολύ ανοιχτά χρώματα, που φέρει διαφανή καλύμματα στα δύο άκρα του. Συνήθως οι διαστάσεις του είναι μικρές, με διάμετρος από περίπου 0.3 m μέχρι ~ 0.8 m (Εικόνα 5-11). Ο φωτοσωλήνας μπορεί να είναι είτε ενιαίος κατακόρυφος είτε να αποτελείται από τμήματα υπό κλίση. Η απόδοσή του εξαρτάται από την ένταση φωτισμού στο επίπεδο του φωτοσωλήνα εξωτερικά, το ύψος του άξονα, την ανακλαστικότητα του υλικού στο εσωτερικό του σωλήνα, την ύπαρξη ή όχι υλικών στο φωτοσωλήνα και από το λόγο του μήκους του προς τη διάμετρό του. Για αισθητή απόδοση το μήκος του δε θα πρέπει να υπερβαίνει τα 10m (Lechner, 2014) δεδομένου ότι όσο αυξάνεται το μήκος, μειώνεται σημαντικά η ένταση του φωτισμού. Υπό αυτή τη λογική, με επίστρωση των τοιχών των σκοτεινών φυτωσαγωγών πολλών φυτωσαγωγών κτιρίου με υλικά μεγάλης ανακλαστικότητας, όπως εκείνα που χρησιμοποιούνται στους φωτοσωλήνες, μπορούν να μεταλλαχθούν σε πραγματικά κανάλια φωτισμού, προσφέροντας έμμεσο, φυσικό φωτισμό σε χώρους που δεν έχουν άμεση επαφή με το εξωτερικό περιβάλλον (Εικόνα 5-12). --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 150 [Page 150 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/150.png) - Φυσικός φωτισμός Εικόνα 5-12. Διαγραμματική απεικόνιση φωταγωγού. Με διαδοχικές ανακλάσεις, ικανοποιητική ποσότητα φυσικού φωτός μπορεί να φτάσει στους χαμηλούς ορόφους. --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 151 [Page 151 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/151.png) - 6. Μικροκλίμα 6.1. Τεχνικές βελτίωσης μικροκλίματος στο περιβάλλον του κτιρίου Οι βασικές αρχές που επηρεάζουν τις θερμικές ισορροπίες στον πλανήτη και αναπτύχθηκαν στα προηγούμενα κεφάλαια (κλιματικές συνθήκες, γεωμετρία, υδροθερμικές και οπτικές ιδιότητες υλικών) επηρεάζουν και το μικροκλίμα που διαμορφώνεται γύρω από τα κτίρια. Έτσι, όταν σχεδιάζεται με βιοκλιματικά κριτήρια είτε ο αστικός χώρος είτε ο περιβάλλον χώρος ενός κτιρίου, λαμβάνονται υπόψη οι εξής παράγοντες: • Προσανατολισμός και γεωμετρία κτιριακών όγκων, σε συνάρτηση με το γεωγραφικό πλάτος και τις κλιματικές συνθήκες. • Επιφανειακά υλικά (ανακλαστικότητα, ικανότητα εκπομπής, θερμοχωρητικότητα και πορώδης σύσταση), ανάλογα με το κλίμα της περιοχής. • Φύτευση, που προσφέρει εξατμισοδιαπνοή, σκίαση καθοδού και διαχείτευση των ανέμων, ιδιότητες ευεργετικές ιδιότητες από θερμική άποψη, πέραν των λοιπών θετικών επιρροών (σε επίπεδο αισθητικό, κοινωνικό, ψυχολογικό κ.α.). Η βελτίωση του μικροκλίματος στο περιβάλλον του κτιρίου μπορεί να επιτευχθεί • Με τη μείωση της θερμοκρασίας του αέρα μέσω της εξατμισοδιαπνοής των φυτών ή της εξάτμισης υγρασίας από υδάτινα στοιχεία και το φυσικό έδαφος (και συνοδεύεται από αύξηση της σχετικής υγρασίας). • Με τη μείωση των επιφανειακών θερμοκρασιών, είτε μέσω της μείωσης της απορροφητικότητας της ηλιακής ακτινοβολίας των επιφανειακών υλικών, είτε μέσω της ηλιοπροστασίας των εξωτερικών επιφανειών από τα φυλλώματα των φυτών ή άλλα σκίαστρα μπορεί να έχει ευεργετική επίδραση στη μείωση του ψυκτικού φορτίου του κτιρίου. • Με τη διευθέτηση του ανέμου στους υπαίθριους χώρους και σε σχέση με το κέλυφος του κτιρίου από δέντρα, πράσινους φράκτες ή άλλους ανεμοφράκτες μπορεί να φέρει θετικά αποτελέσματα τόσο για τη θέρμανση όσο και για την ψύξη ενός κτιρίου. --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 152 [Page 152 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/152.png) - Μικροκλίμα Πίνακας 6-1: Τεχνικές βελτίωσης του μικροκλίματος στο περιβάλλον του κτιρίου | Διαχείριση μικροκλίματος | Επιλογές σχεδιασμού | Πλεονεκτήματα | Μειονεκτήματα | |-------------------------|-------------------|----------------|-----------------| | Εξατμισοδιαπνοή Εξάτμιση | Φύτευση στο δώμα Φύτευση στην όψη Φύτευση υπαίθριου χώρου | Μεγάλη αποτελεσματικότητα Βελτίωση ποιότητας αέρα | Τεχνικές απαιτήσεις κατασκευής Απαιτήσεις συντήρησης | | Υδροσυγκράτηση | Υδατοπερατά δάπεδα | Εμποτισμός υδροφόρου ορίζοντα Αποφόρτιση δικτύων αποχέτευσης ομβρίων υδάτων | Τεχνικές απαιτήσεις κατασκευής Απαιτήσεις συντήρησης | | Υδάτινα στοιχεία | Υγρά ρεύματα εξάτμισης στην περίπτωση ανταυγασιών Απορρόφηση ηλιακής ακτινοβολίας στην περίπτωση υδάτινων επιφανειών | Υψηλό ρυθμός εξάτμισης στην περίπτωση ανταυγασιών | Τεχνικές απαιτήσεις κατασκευής Απαιτήσεις συντήρησης | | Ακτινοβολία | Ψυχρά υλικά εξωτερικών δαπέδων | Μείωση θερμοκρασίας περιβάλλοντος | Μείωση αποτελεσματικότητας με το πέρασμα του χρόνου Επιβίωση θερμικής άνεσης πεζών σε περίπτωση έντονης ηλιακής ακτινοβολίας | | Ηλιοπροστασία | Στέγαστρα Φύτευση δέντρων Στοές Ημιυπαίθριοι χώροι | Μεγάλη αποτελεσματικότητα δροσισμού στη διάρκεια της ημέρας Προστασία από τη βροχή Μείωση φαινομένου θάμβωσης Βελτίωση οπτικής άνεσης | Εμπόδια επιβολής θερμότητας τη νύχτα | | Ανεμοπροστασία | Δεντροστοιχίες Φράκτες φύτευσης Ανεμοφράκτες | Βελτίωση θερμικής άνεσης τον χειμώνα | Οπτικά εμπόδια Εμπόδια διέλευσης | | Ηχοπροστασία | Φυτεύσεις Ηχοπροστατευτικές διατάξεις | Βελτίωση ακουστικής άνεσης | Τεχνικές απαιτήσεις κατασκευής Απαιτήσεις συντήρησης | --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 153 [Page 153 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/153.png) - Μικροκλίμα 6.1.1. Προσανατολισμός κτιρίου και θέση του στο οικόπεδο Όσο μικρότερη είναι η απόκλιση του κτιρίου από τον νότιο προσανατολισμό (έως 30°), τόσο πιο αποτελεσματικά μπορεί να γίνει η αξιοποίηση των χειμερινών ηλιακών κερδών από τα νότια ανοίγματα του κτιρίου και τα παθητικά ηλιακά συστήματα. Είναι σημαντικό, τη χειμερινή περίοδο, όταν ο ήλιος κινείται χαμηλά στο στερέωμα, η νότια πλευρά του κτιρίου να μη σκιάζεται από γειτονικά εμπόδια. Σε περίπτωση που δεν μπορεί να αποφευχθεί η σκίαση, ουσιαστικά δεν υπάρχουν ιδιαίτερα ηλιακά κέρδη από το νότο και η νότια πλευρά μπορεί να παρέχει έως και ασήμαντα ηλιακά κέρδη. Είναι ιδιαίτερα σημαντική η τοποθέτηση του κτιρίου στο οικόπεδο, με τέτοιο τρόπο, ώστε η νότια πλευρά να είναι όσο πιο εκτεθειμένη γίνεται. Όσο πιο βόρεια τοποθετείται λοιπόν το κτίριο στο οικόπεδό μας, σε ηλιολούστη περιοχή του οικοπέδου, τόσο πιο πολύ του εξασφαλίζουμε χειμερινό ηλιασμό. Αν πάλι, σχεδιάζουμε ένα κτίριο για θερινή λειτουργία (π.χ. ξενοδοχείο εποχιακής λειτουργίας), τότε η στρατηγική σχεδιασμού αντιστρέφεται: τόσο ο περιβάλλοντας χώρος του, όσο και οι κύριοι χώροι του κτιρίου πρέπει να ηλιοπροστατεύονται είτε από τους γύρω όγκους είτε από τη διαμόρφωση του περιβάλλοντα χώρου και τη στροφή του κτιρίου προς το βορρά. Εικόνα 6-1. Τοποθέτηση κτιρίου στο οικόπεδο για μεγιστοποίηση ηλιακών κερδών Ένας άλλος, πολύ σημαντικός παράγοντας για το ελληνικό κλίμα, είναι η τοποθέτηση του κτιρίου στο οικόπεδο σε τέτοια θέση, ώστε από τη μια να προστατεύεται από τους χειμερινούς ανέμους, αλλά από την άλλη να γίνεται όσο το δυνατόν μεγαλύτερη εκμετάλλευση των θερινών ανέμων (ιδιαίτερα των υγρομερών) για απαγωγή της θερμότητας από το κτίριο τη θερινή περίοδο. Η βλάστηση στον περιβάλλοντα χώρο του κτιρίου μπορεί να παίξει πολύ σημαντικό ρόλο στη δημιουργία ευνοϊκού μικροκλίματος, στην προστασία από τους χειμερινούς ανέμους με τη διάταξη φυλλοβόλων ή/και αειθαλών δένδρων και θάμνων από την πλευρά των χειμερινών ανέμων, καθώς και φύτευση φυλλοβόλων δένδρων μπροστά από τις νότιες όψεις, ώστε να σκιάζουν το νότιο ανοίγματα τη θερινή περίοδο, αλλά να επιτρέπεται η είσοδος της ηλιακής ακτινοβολίας τη χειμερινή περίοδο. Φυσικά, θέματα όπως η θέση, οι πολεοδομικές διατάξεις, η σχέση του κτιρίου με το δρόμο αποτελούν επίσης καθοριστικούς παράγοντες στον προσανατολισμό του κτιρίου και τη θέση του στο οικόπεδο. 6.1.2. Επίδραση υλικών στο μικροκλίμα Οι ιδιότητες των υλικών που επηρεάζουν τη διαμόρφωση του μικροκλίματος είναι η ανακλαστικότητα, η ικανότητα εκπομπής, η θερμοχωρητικότητα καθώς και η υδατοπερατότητά τους. Γενικά πρόκειται για τις ιδιότητες που καθορίζουν το πώς το υλικό απορροφά τη ηλιακή ακτινοβολία, --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 154 [Page 154 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/154.png) - Μικροκλίμα αποθηκεύει και εκπέμπει τη θερμότητα και το κατά πόσο απορροφά νερό, ώστε να ψύχεται από την εξάτμιση. Είναι προφανές ότι για ψυχρές περιοχές, σκουρόχρωμες επιφάνειες στις όψεις των κτιρίων και στα υλικά του περιβάλλοντος χώρου λειτουργούν ενεργειακά, προκειμένου να θερμαίνεται η περίοχη. Για το ελληνικό κλίμα όμως, που χαρακτηρίζεται από θερμά καλοκαίρια που τείνουν να γίνουν όλο και θερμότερα, είναι απαραίτητο στον αστικό σχεδιασμό να χρησιμοποιούνται υλικά που είναι ικανά να μειώσουν τις αστικές θερμοκρασίες. 6.1.2.1. Θερμοχαρακτηριστικά υλικών στους εξωτερικούς χώρους Πρόσφατες έρευνες έχουν δείξει ότι αυξημένη ένταση θερμικής νησίδας στις ελληνικές πόλεις εμφανίζεται κυρίως τις νυχτερινές ώρες κι όχι κατά τη διάρκεια της ημέρας (Daglis και συν., 2010) (Giannaros, Melas, Daglis, Keramitsoglou, & Kourtidis, 2013), γεγονός που αναδεικνύει τη σπουδαιότητα της θερμοχαρακτηριστικότητας των υλικών και του περιβάλλοντα χώρου του κτιρίου. Κι ενώ στο εσωτερικό του κτιρίου, προσπαθούμε να αυξήσουμε τη θερμοχωρητικότητά του, στο εξωτερικό προσπαθούμε να τη μειώσουμε, προκειμένου, με το νυχτερινό αερισμό να αποτάσσανται ικανοί πόροι θερμότητας από το εσωτερικό του κτιρίου, ώστε να ψύχεται ικανοποιητικά. Εκτός της επιλογής υλικών με υψηλή απορροφητικότητα στην ηλιακή ακτινοβολία, είναι σημαντικό να δίνεται μέριμνα για μείωση της δοκιμής χρήσης υλικών με μεγάλη θερμοχωρητικότητα στους χώρους κι στις εξωτερικές επιφάνειες κτιρίων, η σκίαση και την αύξηση της βλάστησης και του πρασίνου, τόσο σε επίπεδο κτιρίου, όσο και σε επίπεδο κοινόχρηστων χώρων, ώστε να μειώνεται η εκθετειμένη επιφάνεια με μεγάλη θερμοχωρητικότητα. Η εξωτερική θερμομόνωση του κτιριακού σκελετού καθώς και των νέων κτιρίων, αν γίνει σε μεγάλη κλίμακα, μπορεί να βοηθήσει αποτελεσματικά όχι μόνο στην κατανάλωση ενέργειας του κτιρίου, αλλά και στη μείωση της θερμότητας του δομημένου περιβάλλοντος και της νυχτερινής έντασης της θερμικής νησίδας, με αποτέλεσμα του πιο αποτελεσματικού νυχτερινού δροσισμού των κτιρίων (κι έτσι περαιτέρω μείωση του φυσικού φορτίου) και παράλληλα τη βελτίωση της αίσθησης θερμικής άνεσης του κοινόχρηστου, αστικού ιστού. Η σωστή χρήση υλικών μεγάλης θερμοχωρητικότητας στον αστικό σχεδιασμό, αλλά (πιθανές ή και σκόρδιες) καλό είναι να αποφεύγεται και να αντεκαθίσταται από υλικά μικρότερης θερμοχωρητικότητας (π.χ. ξύλο). 6.1.2.2. Υλικά αστικοί σχεδιασμοί και ψυχρά υλικά Αναλόγως με τις τιμές των θερμικών τους ιδιοτήτων, αρκετά υλικά διαμόρφωσης αστικών επιφανειών, χαρακτηρίζονται ως "ψυχρά". Με τον όρο "ψυχρά" υλικά νοούνται υλικά που δεν απορροφούν μεγάλες ποσότητες ηλιακής ακτινοβολίας και ταυτόχρονα επιτρέπουν την έντονη αποβολή θερμότητας που έχουν αποθηκεύσει στη μάζα των υλικών που επικαλύπτουν. Πρόκειται δηλαδή για υλικά με υψηλή ανακλαστικότητα στην ηλιακή ακτινοβολία και υψηλό συνελεστή εκπομπής υπερύθρης ακτινοβολίας. Εφαρμόζονται είτε σε επιφάνειες κτιρίων (επικαλλύψεις, επιστρώσεις) είτε στις υπόλοιπες επιφάνειες του δομημένου περιβάλλοντος (πεζοδρόμια, δρόμοι, πλατείες, χώρια στάθμευσης, κ.λ.). Λόγω του γεγονότος ότι απορροφούν μικρότερα ποσά ηλιακής ακτινοβολίας και πιο συγκεκριμένα εκπέμπουν μικρότερα ποσά θερμότητας, με την εφαρμογή τους εξασφαλίζονται χαμηλότερες επιφανειακές θερμοκρασίες στο δομημένο χώρο, εν γένει σε όλα επάνω επιδαπέδια υλικά. Οι επιφάνειες θερμοκρασίες των ψυχρών υλικών συνήθως δεν ξεπερνούν τους 50°C, ενώ για συνήθη δομές υλικών οι επιφανειακές θερμοκρασίες τη θερινή περίοδο μπορεί να φτάσουν και τους 90°C (Garland, 2008). Ένα από τα προβλήματα που αντιμετωπίζουν τα ψυχρά επιδαπέδια υλικά είναι ότι το γεγονός ότι με την πάροδο του χρόνου μειώνεται η ανακλαστικότητά τους (γύρισμα του υλικού, επίδραση σκόνης κλπ). Αναλόγως με τη φύση του υλικού, τη χρήση και τη συντήρησή του, η μείωση αυτή μπορεί να κυμαίνεται από 0% έως 30% (CRRC - Cool Roof Rating Council, 2010). --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 155 [Page 155 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/155.png) - Μικροκλίμα Αναλόγως με το πού τοποθετείται το ψυχρό υλικό, έχουν θεσπισθεί όρια ως προς την ανακλαστικότητα και το συντελεστή εκπομπής του. Σε οροφές με χαμηλή κλίση, σύμφωνα με αμερικανικά πρότυπα, η ανακλαστικότητα του επιφανειακού υλικού της οροφής πρέπει να είναι τουλάχιστον 0,65, σύμφωνα με την Environmental Protection Agency (E.P.A.) (Hogan, κ. et al, 2008). Για οροφές με μεγάλη κλίση, οι αποδεκτές τιμές κυμαίνονται από 0,25 έως 0,70, αναλόγως με το χρώμα των κεραμιδιών (Hogan, κ. et al, 2008). Όσον αφορά το συντελεστή εκπομπής, για τις περισσότερες δομικά υλικά είναι μεγαλύτερος από 0,85, εκτός από τις μεταλλικές επιφάνειες (με συντελεστή εκπομπής της τάξης 0,20 — 0,60). Στην Ελληνική Τ.Π.Ε.Τ.Ε. για την εφαρμογή ψυχρών υλικών/προτείνεται να τις οροφές με ψυχρά υλικά τα υλικά με ανακλαστικότητα μεγαλύτερη του 0,65 και με παραμένουσα ανακλαστικότητα μετά την έκθεση τριών ετών μεγαλύτερη από 0,50 (ΥΠΕΧΩΔΕ, 2010). Σε αστικό περιβάλλον, λόγω της πυκνής δόμησης, ο συντελεστής εκπομπής των υλικών σε επίπεδο δρόμων δεν παίζει τόσο μεγάλο ρόλο, λόγω της μικρής τους θέασης προς τον ουρανό (Grimmond, Cleugh, & Oke, 1991). Η ηλιακή και η ανακλαστικότητά τους στη ηλιακή ακτινοβολία παίζουν το σημαντικότερο ρόλο στην ανύψωση των θερμοκρασιών τους τη θερινή περίοδο. Σύμφωνα με την ισχύουσα ΠΕΤΕΡ, προτείνεται η ανακλαστικότητά τους να είναι τουλάχιστον 0,50 για κεντρικούς αστικούς δρόμους και τουλάχιστον 0,75 για υλικά λευκού χρώματος (ΥΠΕΧΩΔΕ, 2010). Σε επίπεδο δρόμου, εκτός από την αυξημένη ανακλαστικότητα, συνίσταται και η υψηλή υδατοπερατότητα του υλικού μπορεί να μειώσουν σε ικανοποιητικό βαθμό οι επιφανειακές θερμοκρασίες και η θερμοκρασία αέρα, καθώς μέσω της εξάτμισης του νερού τα δομικά υλικά, περιορίζονται στα απορριπτέα ποσά θερμότητας από το δομικό υλικό. Είναι πολύ θετικά, τόσο από περιβαλλοντικής πλευράς, όσο και από πλευράς εμφάνισης του οπτικού υδροφόρου ορίζοντα και παράλληλης απόδοσης τους, τα υλικά αυτού του είδους καθώς και διατήρησης της βιοποικιλότητας στο δομημένο περιβάλλον σε μονοπάτια, θέσεις στάθμευσης κ.ο.κ. να τοποθετούνται διάτρητα υλικά (διάτρητες πλάκες, κυβόλιθοι με αστείες θέσεις ανάδευσης κ.ο.κ. και απορρόφηση του νερού). Επίσης, αντί να ενισχύει επιφάνειες στο επίπεδο του δρόμου, για τους ίδιους λόγους υδατοπερατότητας, καλό είναι να ενισχύονται πλάκες με χόρτα μεταξύ των αρμών καθώς και η απόρριψη του νερού. Επίσης, αντί να ενισχύει επιφάνειες στο επίπεδο του δρόμου, για τους ίδιους λόγους υδατοπερατότητας, καλό είναι να ενισχύονται πλάκες με χόρτα μεταξύ των αρμών καθώς και η απόρριψη του νερού. Επίσης, αντί να ενισχύει επιφάνειες στο επίπεδο του δρόμου, για τους ίδιους λόγους υδατοπερατότητας, καλό είναι να ενισχύονται πλάκες με χόρτα μεταξύ των αρμών καθώς και η απόρριψη του νερού. Επίσης, αντί να ενισχύει επιφάνειες στο επίπεδο του δρόμου, για τους ίδιους λόγους υδατοπερατότητας, καλό είναι να ενισχύονται πλάκες με χόρτα μεταξύ των αρμών καθώς και η απόρριψη του νερού. Επίσης, αντί να ενισχύει επιφάνειες στο επίπεδο του δρόμου, για τους ίδιους λόγους υδατοπερατότητας, καλό είναι να ενισχύονται πλάκες με χόρτα μεταξύ των αρμών καθώς και η απόρριψη του νερού. Επίσης, αντί να ενισχύει επιφάνειες στο επίπεδο του δρόμου, για τους ίδιους λόγους υδατοπερατότητας, καλό είναι να ενισχύονται πλάκες με χόρτα μεταξύ των αρμών καθώς και η απόρριψη του νερού. Επίσης, αντί να ενισχύει επιφάνειες στο επίπεδο του δρόμου, για τους ίδιους λόγους υδατοπερατότητας, καλό είναι να ενισχύονται πλάκες με χόρτα μεταξύ των αρμών καθώς και η απόρριψη του νερού. Επίσης, αντί να ενισχύει επιφάνειες στο επίπεδο του δρόμου, για τους ίδιους λόγους υδατοπερατότητας, καλό είναι να ενισχύονται πλάκες με χόρτα μεταξύ των αρμών καθώς και η απόρριψη του νερού. Επίσης, αντί να ενισχύει επιφάνειες στο επίπεδο του δρόμου, για τους ίδιους λόγους υδατοπερατότητας, καλό είναι να ενισχύονται πλάκες με χόρτα μεταξύ των αρμών καθώς και η απόρριψη του νερού. Επίσης, αντί να ενισχύει επιφάνειες στο επίπεδο του δρόμου, για τους ίδιους λόγους υδατοπερατότητας, καλό είναι να ενισχύονται πλάκες με χόρτα μεταξύ των αρμών καθώς και η απόρριψη του νερού. Επίσης, αντί να ενισχύει επιφάνειες στο επίπεδο του δρόμου, για τους ίδιους λόγους υδατοπερατότητας, καλό είναι να ενισχύονται πλάκες με χόρτα μεταξύ των αρμών καθώς και η απόρριψη του νερού. Επίσης, αντί να ενισχύει επιφάνειες στο επίπεδο του δρόμου, για τους ίδιους λόγους υδατοπερατότητας, καλό είναι να ενισχύονται πλάκες με χόρτα μεταξύ των αρμών καθώς και η απόρριψη του νερού. Επίσης, αντί να ενισχύει επιφάνειες στο επίπεδο του δρόμου, για τους ίδιους λόγους υδατοπερατότητας, καλό είναι να ενισχύονται πλάκες με χόρτα μεταξύ των αρμών καθώς και η απόρριψη του νερού. Επίσης, αντί να ενισχύει επιφάνειες στο επίπεδο του δρόμου, για τους ίδιους λόγους υδατοπερατότητας, καλό είναι να ενισχύονται πλάκες με χόρτα μεταξύ των αρμών καθώς και η απόρριψη του νερού. Επίσης, αντί να ενισχύει επιφάνειες στο επίπεδο του δρόμου, για τους ίδιους λόγους υδατοπερατότητας, καλό είναι να ενισχύονται πλάκες με χόρτα μεταξύ των αρμών καθώς και η απόρριψη του νερού. Επίσης, αντί να ενισχύει επιφάνειες στο επίπεδο του δρόμου, για τους ίδιους λόγους υδατοπερατότητας, καλό είναι να ενισχύονται πλάκες με χόρτα μεταξύ των αρμών καθώς και η απόρριψη του νερού. Επίσης, αντί να ενισχύει επιφάνειες στο επίπεδο του δρόμου, για τους ίδιους λόγους υδατοπερατότητας, καλό είναι να ενισχύονται πλάκες με χόρτα μεταξύ των αρμών καθώς και η απόρριψη του νερού. Επίσης, αντί να ενισχύει επιφάνειες στο επίπεδο του δρόμου, για τους ίδιους λόγους υδατοπερατότητας, καλό είναι να ενισχύονται πλάκες με χόρτα μεταξύ των αρμών καθώς και η απόρριψη του νερού. Επίσης, αντί να ενισχύει επιφάνειες στο επίπεδο του δρόμου, για τους ίδιους λόγους υδατοπερατότητας, καλό είναι να ενισχύονται πλάκες με χόρτα μεταξύ των αρμών καθώς και η απόρριψη του νερού. Επίσης, αντί να ενισχύει επιφάνειες στο επίπεδο του δρόμου, για τους ίδιους λόγους υδατοπερατότητας, καλό είναι να ενισχύονται πλάκες με χόρτα μεταξύ των αρμών καθώς και η απόρριψη του νερού. Επίσης, αντί να ενισχύει επιφάνειες στο επίπεδο του δρόμου, για τους ίδιους λόγους υδατοπερατότητας, καλό είναι να ενισχύονται πλάκες με χόρτα μεταξύ των αρμών καθώς και η απόρριψη του νερού. Επίσης, αντί να ενισχύει επιφάνειες στο επίπεδο του δρόμου, για τους ίδιους λόγους υδατοπερατότητας, καλό είναι να ενισχύονται πλάκες με χόρτα μεταξύ των αρμών καθώς και η απόρριψη του νερού. Επίσης, αντί να ενισχύει επιφάνειες στο επίπεδο του δρόμου, για τους ίδιους λόγους υδατοπερατότητας, καλό είναι να ενισχύονται πλάκες με χόρτα μεταξύ των αρμών καθώς και η απόρριψη του νερού. Επίσης, αντί να ενισχύει επιφάνειες στο επίπεδο του δρόμου, για τους ίδιους λόγους υδατοπερατότητας, καλό είναι να ενισχύονται πλάκες με χόρτα μεταξύ των αρμών καθώς και η απόρριψη του νερού. Επίσης, αντί να ενισχύει επιφάνειες στο επίπεδο του δρόμου, για τους ίδιους λόγους υδατοπερατότητας, καλό είναι να ενισχύονται πλάκες με χόρτα μεταξύ των αρμών καθώς και η απόρριψη του νερού. Επίσης, αντί να ενισχύει επιφάνειες στο επίπεδο του δρόμου, για τους ίδιους λόγους υδατοπερατότητας, καλό είναι να ενισχύονται πλάκες με χόρτα μεταξύ των αρμών καθώς και η απόρριψη του νερού. Επίσης, αντί να ενισχύει επιφάνειες στο επίπεδο του δρόμου, για τους ίδιους λόγους υδατοπερατότητας, καλό είναι να ενισχύονται πλάκες με χόρτα μεταξύ των αρμών καθώς και η απόρριψη του νερού. Επίσης, αντί να ενισχύει επιφάνειες στο επίπεδο του δρόμου, για τους ίδιους λόγους υδατοπερατότητας, καλό είναι να ενισχύονται πλάκες με χόρτα μεταξύ των αρμών καθώς και η απόρριψη του νερού. Επίσης, αντί να ενισχύει επιφάνειες στο επίπεδο του δρόμου, για τους ίδιους λόγους υδατοπερατότητας, καλό είναι να ενισχύονται πλάκες με χόρτα μεταξύ των αρμών καθώς και η απόρριψη του νερού. Επίσης, αντί να ενισχύει επιφάνειες στο επίπεδο του δρόμου, για τους ίδιους λόγους υδατοπερατότητας, καλό είναι να ενισχύονται πλάκες με χόρτα μεταξύ των αρμών καθώς και η απόρριψη του νερού. Επίσης, αντί να ενισχύει επιφάνειες στο επίπεδο του δρόμου, για τους ίδιους λόγους υδατοπερατότητας, καλό είναι να ενισχύονται πλάκες με χόρτα μεταξύ των αρμών καθώς και η απόρριψη του νερού. Σε κάθε περίπτωση εφαρμογής ψυχρών υλικών τόσο σε κατακόρυφες όσο και σε οριζόντιες επιφάνειες πρέπει να δίνεται προσοχή τόσο στην οπτική όσο και στη θερμική όχληση που μπορεί να προκαλέσουν στα γύρω κτίρια και τον περιβάλλοντα χώρο τους. Μεγάλες λευκές επιφάνειες στην πυκνή αστική δόμηση μπορεί να προκαλέσουν θάμβωμα στους περιβάλλοντες χώρους και στα γύρω κτίρια, κάτι που μπορεί να παρέχει επικίνδυνο, σε περίπτωση δρόμων υψηλής κυκλοφορίας. Συνδυασμός ψυχρών υλικών με κατάλληλους όρους φύτευσης για σκίαση, εναλλαγή χρωμάτων χρωματισμών και ελαφριάς οδοστρωσίας λειτουργούν πολύ θετικά στη δημιουργία ευνοϊκού μικροκλίματος τη θερινή περίοδο. Όσον αφορά το οδόστρωτο, προτείνεται για υλικά του δομημένου χώρου που παρουσιάζει πολύ χαμηλή ανακλαστικότητα στην ηλιακή ακτινοβολία και συντελεί αυξημένα ηλιακά κέρδη, τα οποία επιδρούν αρνητικά τη θερινή περίοδο. Οι σκουρόχρωμοι δρόμοι με σφραγιστική εκτύπωση χαρακτηρίζονται από ανακλαστικότητα της τάξης του 0,05-0,10. Με τη χρησιμοποίηση ανισοτόπων οδοστρωμάτων στο μείγμα οδοφόρου – οπικοδέλτη, η ανακλαστικότητα μπορεί να αυξηθεί σε 0,15-0,20. Χρήση κουφιοδέντρων στον κέντρο της πόλης, αντί για άσφαλτο, μπορεί να αυξάνει την ανακλαστικότητα του --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 156 [Page 156 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/156.png) - Μικροκλίμα δρόμου, αλλά μπορεί επίσης να συμβάλλει στην ακουστική άμυνα. Ικανός σκιασμός του δρόμου τη θερινή περίοδο μπορεί να βελτιώσει τις μικροκλιματικές συνθήκες, μειώνοντας την επιρροή της ηλιακής ακτινοβολίας σε επιφάνειες υψηλής απορροφητικότητας. 6.1.3. Βλάστηση, πράσινη υποδομή και πόλεις Η πράσινη υποδομή (Π.Υ.) ορίζεται ως η σχεδιασμένη ή φυσική βλάστηση που βρίσκεται στον αστικό χώρο (Norton, και συν., 2014). Υπό αυτό τον ορισμό, η Π.Υ. μπορεί να περιλαμβάνει κοινόχρηστα πάρκα, χώρους αναψυχής, πάρκα τσέπης, ιδιωτικούς ή κοινόχρηστους κήπους, φυτεύσεις πεζοδρομίων ή πλατειών (παρτέρια και δενδροστοιχίες), ιδιωτικούς ή κοινόχρηστους κήπους βροχής, ιδιωτικά ή δημόσια φυτεμένα δώματα και φυτεμένους τοίχους (τα δύο τελευταία εξετάζονται αναλυτικά στην ενότητα 6.2.). Ένας πιο αυστηρός ορισμός όμως, θέτει την ικανή συνθήκη για να θεωρηθεί η αστική βλάστηση ως πράσινη υποδομή όταν είναι ένα δίκτυο πράσινων στοιχείων που είναι διασυνδεδεμένα, συνεπώς φέρουν πρόσθετα οφέλη και είναι πιο συνθετικά (European Environmental Agency, 2011). Επομένως, προκειμένου το αστικό πράσινο να θεωρηθεί πράσινη υποδομή, θα πρέπει να δημιουργεί διασύνδεση, τόσο μεταξύ των χώρων πρασίνου, όσο και των πληθυσμών ανθρώπων που αναπτύσσονται σε αυτά, με αποτέλεσμα την ουσιαστική ενίσχυση της βιωσιμότητας στην πόλη. Η βιοποικιλότητα στην πόλη, η βελτίωση φόρων CO2 μέσω της βλάστησης στους κοινόχρηστους, δημόσιο χώρο με μια σχεδιαστική λύση των παρτεριών ή δενδροστοιχιών, αλλά και στον αστικό εξοπλισμό (π.χ. άμεση στεγανοποίηση στελεχών λεωφορείων) καθώς και στον ιδιωτικό, όπως φύτευση στις όψεις και τα δώματα ή τα μπαλκόνια των κτιρίων καθώς και σε ιδιωτικούς, ακάλυπτους χώρους. Έτσι συνεχείς φυτεύσεις, τόσο στο επίπεδο του δρόμου, όσο και καθ' ύψος, που μπορούν να λειτουργήσουν ως εξισορροπιστές πολλών και ωφέλιμων ενεργειών, εμπλουτίζοντας τα αστικά οικοσυστήματα, τις συνέργειες μεταξύ τους κι έτσι την «ανθεκτικότητα» τους, μπορούν να θεωρηθούν Πράσινη Υποδομή. Γενικά, η βλάστηση είναι ένα ζωντανό υλικό (οργανισμός) που: • Εντείνει υδρατμούς στην ατμόσφαιρα (εξατμισοδιαπνοή), ώστε να διατηρεί τη μοριακή γύρη της σε αποδεκτές για εκείνη - και για τους ανθρώπους - θερμοκρασίες. • Τα περισσότερα είδη της, έχουν συσσωρευτεί ικανοί να ρυθμίζουν αυτή τη λειτουργία. • Δεν αυξάνει σημαντικά την επιφανειακή της θερμοκρασία, στο βαθμό των δομικών υλικών το καλοκαίρι. • Σκιάζει τις αστικές επιφάνειες. Στις περισσότερες περιπτώσεις, η βλάστηση έχει χαμηλότερες επιφανειακές θερμοκρασίες από τα περισσότερα δομικά υλικά κατά τη διάρκεια των θερμών ημερών, λόγω του γεγονότος ότι το φύλλο, ως ζωντανό υλικό, ανταποκρίνεται στις μεταβολές των κλιματικών συνθηκών. Η επιφανειακή του θερμοκρασία δεν απέχει πολύ από τη θερμοκρασία αέρα, κι έτσι μπορεί να είναι κατά 20-35°C χαμηλότερη από ό,τι εκείνη των περισσότερων δομικών υλικών στο αστικό περιβάλλον (Sudo, Desai, & Rogora, 2004). Τα φυτά, όντας ζωντανοί οργανισμοί, διατηρούν τη θερμοκρασία τους σε ένα εύρος που τους επιτρέπει να επιβιώσουν, το οποίο κυμαίνεται από 5 έως 40°C για τα περισσότερα είδη (Gates, 1980). Με την εξατμισοδιαπνοή το φυτό καταφέρνει να μετατρέψει τα μόρια του νερού σε ατμό, καταναλώνοντας ηλιακή ενέργεια, κι ως άμεσο αποτέλεσμα είναι ότι η θερμοκρασία του σώματός. Μ’ αυτόν τον τρόπο το φυτό διατηρούν τη θερμοκρασία του σε επιθυμητά για την επιβίωσή τους επίπεδα. Αυτά τα επίπεδα θερμοκρασίας είναι κοντά στα επίπεδα θερμοκρασίας του περιβάλλοντος και ζωντανεύουν άνετα για την ανθρώπινη ζωή από ό,τι τα αυξημένα επίπεδα επιφανειακών θερμοκρασιών των δομικών υλικών. --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 157 [Page 157 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/157.png) - Μικροκλίμα Εκ πρώτης όψεως, η γενική έλλειψη βλάστησης στις υπάρχουσες πόλεις είναι ένας από τους παράγοντες που ευθύνονται για το σχηματισμό υψηλότερων αστικών θερμοκρασιών. Στις περισσότερες πόλεις ικανές ποσότητες βλάστησης βρίσκονται συγκεντρωμένες σε πάρκα και άλση. Καθώς δεν υπάρχει καμία συνάφεια του αστικού ιστού με τις πράσινες μεμονωμένες επιφάνειες, το μικροκλίμα αυτών των φυτών είναι μόνο τοπικό, χωρίς να είναι έτσι σε θέση να επηρεάσει τις ανερχόμενες αστικές θερμοκρασίες, παρά μόνο στη μικρή περιοχή του και όχι σε ολόκληρη την αστική επιφάνεια. Μελέτες έχουν δείξει ότι τα αστικά πάρκα χαμηλώνουν τη θερμοκρασία του αέρα στο εσωτερικό τους, αλλά οι θερμοκρασίες του αέρα γύρω από το πάρκο κυρίως επηρεάζονται από άλλες παραμέτρους, όπως την πυκνότητα δόμησης, την κυριαρχία γεωμετρία, τη θερμότητα που παράγεται από ανθρωπογενείς δραστηριότητες κι όχι τόσο από την ύπαρξη του πάρκου (Dimoudi & Nikopoulou, 2000) (Givoni, Climate considerations in building and urban design, 1998) (Santamouris, 2001). Με τις αυξημένες θερμοκρασίες των δομικών υλικών και της ασφάλτου, τα πάρκα και οι ανοιχτοί χώροι αδυνατούν να μειώσουν τις αστικές θερμοκρασίες στα μέσα της πόλης όπου οι άνθρωποι περνούν τον περισσότερο καιρό ζώντας, δουλεύοντας, δηλαδή στα κτίρια. Εάν τοποθετηθούν φυτά μόνο στον κτιριακό κέλυφος γίνεται, τα θερμικά πλεονεκτήματα των φυτών θα μπορούν να γίνουν αισθητά στην περιοχή του κτιρίου. Τα μέτρα που μπορούν να ληφθούν στις υπάρχουσες, επεκτεινόμενες πόλεις είναι περιορισμένα. Η πολεοδομική αλλαγή για το μετριασμό του φαινομένου είναι ιδιαίτερα δύσκολη, καθώς η αστική γηδεν θα μπορούσε να μετατραπεί μόνο με την τοποθέτηση πολλών μικρών πάρκων στον αστικό ιστό, σύμφωνα με τις κυριότερες διευθύνσεις των ανέμων (Givoni, 1998), που θα σχίμανε χαρακτηριστικό κτίριο και γειτονιτιών, ή και κατεδαφίσει, κάτι που κοινωνικώς, οικονομικώς και πρακτικώς θα ήταν δύσκολο να συντονιστεί και να επιτευχθεί. Υπάρχει όμως η δυνατότητα να τοποθετηθούν φυτά ή ήψυχα υλικά στην κλίμακα του κτιρίου, χωρίς να επηρεάζουν τη γενικότερη κτιριακή διάταξη. Αλλάζοντας τις πιο βασικές ιδιότητες του κτιριακού υλικού, που επηρεάζουν το σχηματισμό της θερμικής ανισο, δηλαδή την ανακλαστικότητα και τη διανομή, μπορεί να μειωθούν σε ικανοποιητικό βαθμό οι αστικές θερμοκρασίες. Εάν λοιπόν, οι εξωτερικές επιφάνειες των κτιρίων (βλήματα και τοίχοι), καλυφθούν με βλάστηση ή με υλικά υψηλής ανακλαστικότητας, υπάρχει πιθανότητα να μειωθούν οι αυξημένες αστικές θερμοκρασίες, ιδιαίτερα της θερμής περιόδου. Παράλληλα, αν ο περιβάλλοντας χώρος του κτιρίου (π.χ. ακάλυπτοι χώροι, πρασιές, πυλωτές) και μετατραπεί σε πράσινη υποδομή, με κατασκευαστικές λεπτομέρειες διαχείρισης ομβρίων (π.χ. κήποι βροχής), επιτυγχάνεται τόσο η μείωση των αυξημένων θερμικών θερμοκρασιών (με άμεσο αποτέλεσμα στη μείωση της κατανάλωσης ενέργειας για ψύξη των κτιρίων καθώς και στη βελτίωση της αίσθησης θερμικής άνεσης στους εξωτερικούς χώρους) καθώς και η ορθότερη διαχείριση ομβρίων (με αποτέλεσμα την αποφόρτιση του δικτύου ομβρίων, την αποφυγή πλημμυρών καθώς και τον εμπλουτισμό του υπόγειου υδροφόρου ορίζοντα). Ως προς τη διαμόρφωση της φύτευσης στους χώρους αυτούς, γνωρίζοντας τη διεύθυνση των επικρατούντων ανέμων μιας περιοχής και με τον κατάλληλο σχεδιασμό όγκων φυτών, μπορούν να διευθετηθούν οι άνεμοι με τέτοιο τρόπο, ώστε να εξασφαλίζεται ο αερισμός τη θερμή περίοδος και να αποφεύγονται οι ισχυροί άνεμοι τη χειμερινή περίοδο. Τέλος, η χρήση φυτών για ανεμοφράκτες, είναι προτιμότερη, σε σχέση με τη χρήση συμπαγών όγκων, καθώς λόγω του θαυμάσιου του φυτών προκαλούνται μακρύτερες υποτιθέσεις, όπως φαίνεται στην Εικόνα 6-2. --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 158 [Page 158 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/158.png) - Παράδειγμα Σχεδιασμός διάταξης φυτεύσεων σε σχέση με τους επικρατούντες ανέμους Γνωρίζοντας την κατεύθυνση των θερμών ανέμων, μπορούμε να εξασφαλίσουμε τη διοχέτευσή τους προς το δομημένο περιβάλλον, τοποθετώντας δένδρα σε διάταξη «Χ» (Εικόνα 6-3α). Εάν τα δένδρα που τοποθετηθούν είναι φυλλοβόλα, εξασφαλίζεται η διοχέτευση του ανέμου τη θερινή περίοδο, χωρίς να επιβαρύνεται ο χώρος με αυξημένες ταχύτητες ανέμου τη χειμερινή περίοδο. Όσον αφορά την απόκρυψη χειμερινών ανέμων, μπορεί να αποφευχθεί με την τοποθέτηση συστάδας αειθαλών δένδρων και θάμνων κάθετα προς τη διεύθυνσή τους (Εικόνα 6-3β). Σε περίπτωση που οι θερμοί και ψυχροί άνεμοι έχουν αντίθετη φορά, η συστάδα αυτή αντανακλά τους θερμούς ανέμους προς το δομημένο χώρο. Σε περίπτωση που και οι θερμοί και οι χειμερινοί άνεμοι έχουν την ίδια κατεύθυνση (Εικόνα 6-3γ), μπορούν να τοποθετηθούν σε απόσταση δύο συστάδες δένδρων και θάμνων, η πρώτη από αειθαλή φυτά και η δεύτερη από φυλλοβόλα. Με αυτό τον τρόπο, ο θερμός άνεμος κατευθύνεται προς το δομημένο χώρο, λόγω της φυλλοβόλας συστάδας, ενώ ο χειμερινός άνεμος αποκρούεται από την αειθαλή συστάδα. 6.1.3.1. Μπλε και πράσινες υποδομές Οι πράσινες υποδομές συμπληρώνονται από τις μπλε υποδομές· πρόκειται είτε για αποχετεύσεις νερού, τεχνητά ή φυσικά ή για συστήματα φυσικής χρήσης και εκμετάλλευσης του υδάτινου στοιχείου στην πόλη. Χαρακτηριστικό των μπλε και πράσινων υποδομών (Μ.Π.Υ.) είναι η πολυλειτουργικότητά τους (Brears, 2018): αξιοποιούν την αλληλεπίδραση ανάμεσα στη χλωρίδα και τον κύκλο του νερού για τη βελτίωση των συνθηκών ζωής στο αστικό περιβάλλον, με απώτερο στόχο τη βιώσιμη ανάπτυξη και τη λειτουργία των τοπικών οικοσυστημάτων. Υπάρχουν πολλαπλά οφέλη των ΜΠΥ, συμπεριλαμβανομένης της βελτίωσης της ποιότητας του αέρα, της διαχείρισης των πλημμυρών, της βιοποικιλότητας και της δημιουργίας χώρων αναψυχής. --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 159 [Page 159 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/159.png) - Μικροκλίμα μένης της ποιότητας του νερού, της μείωσης πιθανότητας πλημμυρών, του μειωμένου κόστους υποδομής και της αύξησης ζωτικού χώρου για τη δημιουργία κοινοτήτων και ομάδων έμβιων όντων, σε μια ολιστική αντιμετώπιση του δομημένου περιβάλλοντος ως επέκταση της φύσης και των οικοσυστημάτων κι όχι ως ανταγωνιστή τους. Παράλληλα, οι υπαίθριες υποδομές, όταν πρόκειται για συστήματα επιφάνειας συλλογής νερού, μέσω της εξάτμισης, μειώνουν τοπικά τις θερμοκρασίες, συμβάλλοντας στην εξιστάση των θερμικών θερμοκρασιών, κι έτσι στη ζήτηση ενέργειας για ψύξη καθώς και στη βελτίωση της θερμικής άνεσης, ιδιαίτερα σε θερμά και ξηρά κλίματα. 6.2. Φυτεύσεις στο κέλυφος του κτιρίου Προκειμένου να αυξηθεί η φύτευση και τα ευεργετικά της μικροκλιματικά οφέλη, σε υφιστάμενες αστικές γεωμετρίες, όπου, λόγω έλλειψης χώρου, δεν είναι εύκολη η φύτευση των κοινόχρηστων χώρων, μπορούν να φυτευτούν τα δώματα και οι όψεις των κτιρίων. Τα οφέλη από κάτι τέτοιο είναι πολλαπλά και συνοψίζονται ως εξής: • Περιβαλλοντικά οφέλη: - Βελτίωση των κλιματικών συνθηκών με τη δημιουργία μικροκλίματος ευνοϊκού και για τη διαβίωση στο ίδιο το κτίριο (μείωση της θερμοκρασίας) και για τον αστικό χώρο (μείωση του φαινομένου θερμικής νήσου, τόσο λόγω της εξατμισοδιαπνοής των φυτών, όσο και της μείωσης της θερμοκρασιακής, σε περίπτωση που το κέλυφος του κτιρίου δεν είναι θερμομονωμένο εξωτερικά). - Μείωση της χρήσης κλιματιστικών και επομένως της θερμότητας που εξέρχεται από το κτίριο προς το εξωτερικό, προκαλώντας ένα φαύλο κύκλο ζήτησης για ψύξη, ιδιαίτερα σε περιοχές με στενούς δρόμους. - Σε περίπτωση που τοποθετούνται και φωτοβολταϊκά στοιχεία για παραγωγή ηλεκτρισμού στο δώμα ή στις όψεις, η ύπαρξη βλάστησης μειώνει τοπικά τη θερμοκρασία του αέρα, με αποτέλεσμα τόσο τη βελτίωση της απόδοσης των φ/β, όσο και την αύξηση της υπερεκμετάλλευσης του δομημένου περιβάλλοντος, από την ύπαρξη των οικοσυστημάτων αυτών στο αστικό περιβάλλον. - Εξομάλυνση των ταχυτήτων ανέμου γύρω από το κτιριακό κέλυφος, με αποτέλεσμα τόσο την περαιτέρω θερμική προστασία του κελύφους, όσο και την αποφυγή μεγάλων αναμειγνύσεων στις αστικές χαράδρες. - Κατανάλωση του διοξειδίου του άνθρακα που παράγεται εντός του δομημένου περιβάλλοντος από τα φυτά με παράλληλη παραγωγή οξυγόνου. - Κατακράτηση σκόνης και ρύπων από τα φυτά των δώμεων και του δώματος, βελτιώνοντας έτσι την ποιότητα του αέρα γύρω από το κτίριο, με αποτέλεσμα πιο συνεπείς συνθήκες στους εσωτερικούς χώρους του κτιρίου και στο άμεσο περιβάλλον του. - Δημιουργία οικοσυστημάτων για την ανάπτυξη των πουλιών και των ωφέλιμων εντόμων στους αστικούς χώρους. - Διαχείριση ομβρίων • Κοινωνικά οφέλη: - Με τον κατάλληλο σχεδιασμό, ιδιαίτερα τα δώματα μπορούν να μετατραπούν σε χώρους συνάντησης και ψυχαγωγίας για τους χρήστες ενός κτιρίου, εκεί κάτι τέτοιο μπορεί να δίνει και --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 160 [Page 160 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/160.png) - Μικροκλίμα κάποιες λύσεις στο πρόβλημα της έλλειψης χώρου σε πολλές περιπτώσεις, αποτελώντας προέκταση του χώρου διαβίωσης, εργασίας ή διασκέδασης. Βελτίωση του βιοτικού επιπέδου των ενοίκων ή χρηστών ενός κτιρίου, με τη χρήση υπέργειων κήπων. • Αισθητικό όφελος: Η κάλυψη των δωμάτων και των όψεων με φυτά δίνει λύσεις στην αισθητική αναβάθμιση των κτιρίων και του συνόλου του αστικού χώρου, με τεχνικές απλές λύσεις και χωρίς μεγάλη οικονομική επιβάρυνση, δίχως την ανάγκη μετασχηματισμού των όγκων των κτιρίων. • Ψυχολογικό όφελος: Δίνεται η δυνατότητα επανασύνδεσης του κατοίκου των πόλεων με τη φύση, μειώνοντας έτσι το άγχος και την πίεση που παρατηρείται στους σύγχρονους αστικούς πληθυσμούς. Μείωση του αστικού θορύβου, τον οποίο απορροφούν τα φυτά στις επιφάνειες των κτιρίων, δρώντας έτσι θετικά στη διάθεση των ανθρώπων. Ιδιαίτερα ως προς την ενεργειακή κατανάλωση του κτιρίου, τόσο τα φυτεμένα δώματα, όσο και οι φυτεμένες επιφάνειες δεν επιδρούν τόσο στη διαμόρφωση της εσωτερικής θερμοκρασίας του κτιρίου (ιδιαίτερα σε αν το κτίριο διαθέτει θερμομόνωση) (Ευμορφοπούλου & Αρανατίνης, 1998) (Del Barrio, 1998), όσο στη διαμόρφωση της εξωτερικής θερμοκρασίας γύρω από το κτίριο, χωρίς την εξαπτομή διανομής των φυτών (Alexandri & Jones, 2008). Παρόλο που οι φυτεύσεις, ανάλογα με το είδος, μπορούν να προκαλέσουν μικρή μείωση της θερμοκρασίας του αέρα τη χειμερινή περίοδο, με αποτέλεσμα μια αντίστοιχα μικρή αύξηση της απαιτούμενης ενέργειας για θέρμανση, η σημαντική μείωση της εξωτερικής θερμοκρασίας που προκαλούν κατά τη θερινή περίοδο, μειώνει κατά πολύ περισσότερο την ενεργειακή ζήτηση για ψύξη. Επισημαίνεται επίσης το γεγονός ότι οι φυτεύσεις τοίχοι έχουν επίδραση στο σύνολο του ύψους ενός κτιρίου και μπορούν να μειώσουν την ενεργειακή ζήτηση για ψύξη ανά όλοκληρο το κτίριο, ενώ τα φυτεμένα δώματα μπορούν να μειώσουν το φορτίο ψύξης μόνο για τον ανώτατο όροφο του κτιρίου (Alexandri & Jones, 2006). Όσον αφορά τη χρήση των φυτεμένων δωμάτων και των φυτεμένων επιφανειών στην θερμοκρασιακή του περιβάλλοντος του κτιρίου, υπολογίστηκε αναλυτικά, η μείωση της θερμοκρασίας του κτιρίου και η αύξηση της σχετικής υγρασίας στον περιβάλλοντα χώρο του κτιρίου, για κάθε μήνα του έτους, για τις τέσσερις κλιματικές ζώνες της χώρας και για διάφορους τύπους βλάστησης, βάσει του ανθρώπινου που αναπτύχθηκε από την Alexandri (2005). Οι προσομοιώσεις έδειξαν με ευρεία βήμα, θερμοκρασίες φυτεύσεις καλές αρδευόμενες, με χρώμα ελεύθερο από φύλλα ή λοιπές επιφάνειες, για φυτά με αραιές και κετεές αρδευόμενες ανάγκες (φυτό αναφοράς: γρασίδι) και για ξερικά φυτά (φυτό αναφοράς: αλόη). Στο δώμα, θεωρήθηκε ατεγμένο το 100% της επιφάνειας του, ενώ για τις όψεις, το 70%. Τα αποτελέσματα φαίνονται στο Παράρτημα Ζ. 6.2.1. Φυτεύσεις σε δώματα Τα φυτεμένα δώματα είναι οριζόντιες ή επικλινείς επιφάνειες της κατασκευής, οι οποίες καλύπτονται με κηπευτικό στρώμα, έχοντας πρώτιστα εξασφαλίσει δομικά την προστασία τους από την υγρασία. Εξαιρούνται από τις πρώτες ανθρώπινες κατασκευές, τόσο στα υψίπεδα όσο και στα θερμά κλίματα, σε κτίρια είτε λαϊκού είτε μνημειακού χαρακτήρα (Alexandri, 2005). Ανάλογα με τον τύπο της στέγασης διακρίνονται σε εκτατικά, εντατικά και ημιεντατικά φυτεμένα δώματα. Το εκτατικό φυτεμένο δώμα χαρακτηρίζεται από χαμηλή βλάστηση (λωρίδες, μονοετή θάμνοι). Η πάχυνση θημυρευν ξέρικων 10-15cm για να καλύψει το εκτακτικό φυτεμένο δώμα χρειάζεται χαμηλή σε όγκο φυτό. Το εκτακτικό φυτεμένο δώμα φοιτά κομψιεται από 70 ως 140 kg/m², κορεμμένο. Το εντατικό φυτεμένο δώμα χαρακτηρίζεται από --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 161 [Page 161 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/161.png) - Μικροκλίμα υψηλή βλάστηση (δένδρα, θάμνοι), με στρώση φύτευσης 15-150cm, ώστε να μπορεί να περιλαμβάνει μεγαλύτερο ριζικό σύστημα. Το στατικό του φορτίο είναι τουλάχιστον 250 kg/m², κορεσμένο. Το ημιεντατικό φυτεμένο δώμα είναι ο συνδυασμός του εκτατικού και του εντατικού φυτεμένου δώματος. Το κηπευτικό του στρώμα χαρακτηρίζεται από ποικιλία φυτών, θάμνων και μικρών δένδρων. Τα φυτεμένα δώματα απαρτίζονται από το δομικό μέρος, όπου βρίσκονται οι δομικές στρώσεις της κατασκευής (φέρουσα πλάκα, θερμομόνωση, στεγανωτική μεμβράνη, διαχωριστικά/φιλικά κλείστων νερών). Ανάλογα με τα φορτία του φυτεμένου δώματος, θα πρέπει να έχει διαστασιολογηθεί και η φέρουσα πλάκα. Οι ρίζες των δώματος πρέπει να είναι το λιγότερο 1.5%. Η στεγάνωση πρέπει να είναι διπλή και πολύ προσεχτικά τοποθετημένη. Εκτός από το δομικό μέρος, το φυτεμένο δώμα απαρτίζεται και από το κηπευτικό μέρος, που χαρακτηρίζεται από στρώση αποστράγγισης νερού ή/και αποθήκευσης, στρώση φύτευσης, το κηπευτικό στρώμα, καθώς και σύστημα άρδευσης. Η αποστράγγιση, η οποία είναι απαραίτητη, προκειμένου να μη σαπίσουν οι ρίζες, επιτυγχάνεται είτε με χαρτίι, που προσθέτει βάρος στην κατασκευή, είτε με διογκωμένη άργιλο, είτε με πλαστική μεμβράνη αποστράγγισης, σε μορφή ανακυκλωμένου χαρτιού (Εικόνα 6-4). Η στρώση φύτευσης μπορεί να είναι είτε καθαρό χώμα, είτε πετροβαμβάκας, είτε χρησιμοποιούν δονη υποστρωτικές τεχνικές. Στην πρώτη περίπτωση εφαρμόζεται σε όλους τους τύπους φυτεμένων δώματων, εκτός από τα εκτατικά φυτεμένα δώματα, τα οποία είναι κοινά σε χαμηλές ανάγκες αρδευσης που καλύπτονται από την τοπική χαμηλή λιακάδα. Προσοχή πρέπει να δίνεται, σε κάθε περίπτωση, οι στρώσεις αποστράγγισης στην επιφάνεια των δώματων να στεγνώνονται με χαρτίι ή διογκωμένη άργιλο, προς αποφυγή εμφαράς των υδροφορών. Στεγανωτικές μεμβράνες Μεμβράνη Αποστράγγισης Ιστός φυτεμένου δώματος Χώμα Φυτά Αρδευτικό σύστημα Φυτεμένο Δώμα Εικόνα 6-4. Τυπική λεπτομέρεια κηπευτικού μέρους φυτεμένου δώματος με μεμβράνη αποστράγγισης 6.2.2. Φυτεύσεις σε όψεις Οι φυτεμένες όψεις μπορούν να δημιουργούνται είτε με αναρριχητικά φυτά ή με υδροπονικό σύστημα κατακόρυφων κήπων «vertical gardens» (Εικόνα 6-5). Και στις δύο περιπτώσεις, ανάλογως με τα φυτά που θα επιλεγούν, οι φυτεμένοι τοίχοι μπορούν να εφαρμοσθούν σε όλους τους προσανατολισμούς. Ανάλογα με τον προσανατολισμό επιλέγονται είτε φυτά που δεν έχουν μεγάλη ανάγκη από ήλιο (βόρειος προσανατολισμός) ή φυτά με αυξημένες ανάγκες σε ηλιακή ακτινοβολία καθ' όλη τη διάρκεια του χρόνου (νότιος προσανατολισμός). Τα αναρριχητικά φυτά τοποθετούνται είτε κατευθείαν πάνω στον τοίχο ή σε πλέγμα, ξύλινο συνήθως, που στηρίζεται στον τοίχο (Εικόνα 6-6). Στην πρώτη περίπτωση, εάν υπάρχουν μικρές ρωγμές στο επίχρισμα, μπορεί το φυτό να προκαλέσει περαιτέρω καταστροφή του. Στη δεύτερη περίπτωση αποτρέπεται αυτή η πιθανότητα. --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 162 [Page 162 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/162.png) - Οι πρώτοι κατακόρυφοι κήποι δημιουργήθηκαν πριν περίπου 30 χρόνια από το βοτανολόγο Patrick Blanc (Bonte, 2008). Πρόκειται για υδροπονική καλλιέργεια, στην οποία το χώμα αντικαθίσταται με μέσο υδροπονικής φύτευσης (υδρόφυλλο εξωτερικά και υδρόφοβο εσωτερικά), στο οποίο τοποθετείται απευθείας το ριζικό σύστημα των φυτών. Σε αυτή τη στρώση τοποθετείται επίσης και οι αρδευτικοί σωλήνες (Εικόνα 6-7). Με αυτό τον τρόπο, οι φυτά αναπτύσσονται στο έδαφος, μπορούν να αναπτυχθούν στο κατακόρυφο επίπεδο. Πίσω από το κηπευτικό στρώμα τοποθετείται στεγανωτικό φύλλο και το όλο σύστημα αναρτάται στην τοιχοποιία. Γίνεται υδροπονική άρδευση (άρδευση που ταυτόχρονα παρέχει θρεπτικά διαλύματα στα φυτά), συνήθως με αυτοματισμούς. Ιδιαίτερη προσοχή όμως πρέπει να δίνεται στον έλεγχο και τη συντήρηση τέτοιων συστημάτων, προς αποφυγή της ατομίας τους, για την εξασφάλιση των προτερημάτων τους, αλλά και την αποφυγή της αισθητικής υποβάθμισης. Με τον όρο υδροπονία νοείται η χρήση οποιασδήποτε μεθόδου καλλιέργειας φυτών που δεν έχει σχέση με το φυσικό έδαφος ή με διάφορα μείγματα εδάφους. Με τη μέθοδο της υδροπονίας τα φυτά καλλιεργούνται είτε πάνω σε πορώδη αδρανή υποστρώματα, στα οποία προστίθεται θρεπτικό διάλυμα ή σε σκέτο θρεπτικό διάλυμα (Μαυρομανώλης, 2006). --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 163 [Page 163 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/163.png) - Μικροκλίμα Εικόνα 6-7. Σχηματική αναπαράσταση λειτουργίας κατακόρυφου κήπου Πηγή στοιχείων: [Βοντε, 2008]. - Στρώση κηπευτική, υδρόφυλλη - Στρώση κηπευτική, υδρόφοβη - Στρώση συνθετικού υλικού - Μεταλλικός σκελετός - Σημείο στήριξης - Σωλήνας άρδευσης - Δεξαμενή θρεπτικού διαλύματος - Αντλία νερού --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 164 [Page 164 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/164.png) - 7. Αειφορικός σχεδιασμός 7.1. Βασικές έννοιες Η βιοκλιματική αρχιτεκτονική μπορεί να θεωρηθεί ένα υποσύνολο του αειφορικού σχεδιασμού, το οποίο εστιάζει στην ενεργειακή απόδοση του κτιρίου και ιδιαίτερα του κτιριακού κελύφους, τόσο μέσω του αρχιτεκτονικού του σχεδιασμού όσο και των θερμικών και οπτικών ιδιοτήτων των υλικών του. Προχωρώντας περαιτέρω, σε μια πιο ολιστική αντιμετώπιση του αρχιτεκτονικού σχεδιασμού, υπεισέρχονται παράμετροι όπως η επιλογή των υλικών ως προς το περιβαλλοντικό τους αποτύπωμα, τις επιπτώσεις τους στη οικοσυστήματα και στην υγεία των ανθρώπων και άλλων ζωντανών οργανισμών, όχι μόνο κατά τη διάρκεια της λειτουργίας του κτιρίου, αλλά καθ’ όλο τον κύκλο ζωής του κάθε στοιχείου του. Έτσι είναι καλύτερα να αποφεύγονται υλικά που επιβαρύνουν το περιβάλλον, αλλά και την ανθρώπινη υγεία, λόγω των χημικών ενώσεων που περιέχουν (π.χ. θερμομονωτικά υλικά, που περιέχουν ισοκυανικές ενώσεις ή χρώματα με υψηλή περιεκτικότητα σε πτητικές ενώσεις), ενώ θεωρούνται προτιμότερα υλικά με χαμηλό περιβαλλοντικό αποτύπωμα (π.χ. θερμομονωτικά υλικά φυτικής προέλευσης). Οι τέσσερις συνθήκες για την αειφόρο κοινωνία που μπορούν να οδηγήσουν στην δημιουργία αειφόρων κτιρίων συνοψίζονται ως εξής: • Δεν εξάγουμε από το φλοιό της γης παραπάνω από ότι, μπορεί να αντικατασταθεί. • Δε χρησιμοποιούμε συνθετικά υλικά που παίρνουν πολύ χρόνο για να αποσυντεθούν., • Διατηρούμε τις συνθήκες, ώστε η φύση να διατηρεί την παραγωγή και τη βιοποικιλότητα της. • Χρησιμοποιούμε τους πόρους αποτελεσματικά και ορθολογικά. Απόρροια αυτών των συνθηκών είναι η Μείωση, Επισκευή, Επανάχρηση, Ανακύκλωση των δομικών στοιχείων, με αυτή τη σειρά προτεραιότητας. --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 165 [Page 165 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/165.png) - Αειφορικός σχεδιασμός Προκειμένου ένα υλικό να χαρακτηριστεί ως «οικολογικό», δηλαδή ως ένα υλικό δεν επιβαρύνει το περιβάλλον καθ' όλο τον κύκλο ζωής του, θα πρέπει να πληροί τις εξής προϋποθέσεις: • να υπάρχουν μεγάλα αποθέματα και διαθεσιμότητα των πρώτων υλών που χρησιμοποιούνται για την κατασκευή του υλικού, • ακόμα καλύτερα είναι αν προέρχεται από ανανεώσιμους πόρους, • το υλικό, να μην μπορεί να προκαλέσει καμία βλάβη σε οικοσυστήματα τόσο κατά την παραγωγή του, όσο και κατά τη διάρκεια της ζωής του, την κατεδάφιση και την απόρριψή του (να μην παραμονάζει κανενός είδους οικοτοξικότητα), • να έχει αμελητέες περιβαλλοντικές επιπτώσεις κατά τη συλλογή, επεξεργασία, χρήση και απόρριψή του, • να έχει αμελητέες έως ανύπαρκτες επιπτώσεις στην υγεία κατά τις παραπάνω φάσεις του κύκλου ζωής του (παραγωγή, χρήση, κατεδάφιση, απόρριψη), • να μπορεί εύκολα να ξαναχρησιμοποιείται, χωρίς ιδιαίτερη επεξεργασία, • να είναι αντοχικό υλικό, • να βιοαποικοδομείται, όταν αποτίθεται στο περιβάλλον , • η ενέργεια που καταναλώνεται για την παραγωγή του και τη μεταφορά του και στο εργοτάξιο (ενσωματωμένη ενέργεια) να είναι όσο πιο χαμηλή γίνεται, με αντίστοιχα χαμηλές εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα και άλλων αερίων ρύπων, • η ποσότητα νερού που καταναλώνεται από την παραγωγή του έως το εργοτάξιο να είναι όσο είναι δυνατήν μικρότερη, • η ανάγκη συντήρησής του κατά τη χρήση του στο κτίριο να μην είναι ενεργοβόρα και να μην χρειάζεται μεγάλες ποσότητες υλικών και συχνότητα συντήρησης, • να μπορεί να γίνεται οικονομοτεχνική λύση τόσο κατά την παραγωγή του, όσο και κατά την τοποθέτησή του στο εργοτάξιο, • να παράγει θερμική ενέργεια κατά την καύση του. Η ανάλυση κύκλου ζωής (ΒΑ. (ISO 14040, 2006), (EU JRC, 2010), (Pacheco-Torgal, Cabeza, Labrincha, & De Magalhaes, 2014)) είναι μια πολύ καλή μέθοδος για την επιλογή των καταλλήλων υλικών για κάθε στοιχείο του κτιρίου, δίνοντας μια βασική και κοινή μεθοδολογία εκτίμησης του περιβαλλοντικού αποτυπώματος των διαφόρων υλικών, επιτρέποντας έτσι τη μεταξύ τους σύγκριση. Εξετάζει τις επιπτώσεις του κάθε υλικού σε διάφορους τομείς του περιβάλλοντος (ευτροφισμός υδάτινων συστημάτων, πρόκληση όξινης βροχής, πρόκληση τρύπας του όζοντος και όξινη επί της εδάφους / εναγών της πρώτης ύλης έως την αποδόμησή του σε στρώματα. Αναλύονται με τις ενώσεις από τις οποίες αποτελείται το υλικό, μπορεί να ρυπαίνει τον αέρα του κτιρίου, τον περιβάλλοντα χώρο του, το έδαφος, τα επιφανειακά νερά και τον υπόγειο υδροφόρο ορίζοντα τόσο κατά τη διάρκεια της ζωής του όσο και κατά την παραγωγή και την απόρριψή του. Όπως εύστοχα παρατηρεί η (Leonard, 2010)αν δεν τοξίνες, θα βγάλει τοξίνες. Υλικά με επιβλαβείς ουσίες είναι προτιμότερο να αποφεύγονται, καθώς οι επιβλαβείς ουσίες δεν υπάρχουν και μετά την αποσύνθεσή τους. --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 166 [Page 166 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/166.png) - Λειτουργικός σχεδιασμός Εικόνα 7-2. Κύκλος ζωής ενός κτιρίου Ένας άλλος παράγοντας που χρειάζεται να εκτιμάται και να ελαχιστοποιείται είναι η ενσωματωμένη ενέργεια των χρησιμοποιούμενων υλικών, δηλαδή η ενέργεια που απαιτείται από την εξόρυξη / εξαγωγή της πρώτης ύλης του υλικού έως την άφιξη στο εργοτάξιο. Ιδιαίτερα στις ενεργειακές αναβαθμίσεις, είναι χρήσιμο να εξετάζεται αν η ενσωματωμένη ενέργεια των στοιχείων που τοποθετούνται αποσβένεται εντός του υπόλοιπου χρόνου ζωής του κτιρίου. Αν δεν πραγματοποιείται η απόσβεση, δεν υπάρχει ουσιαστικό όφελος από τη χρήση των στοιχείων, καθώς ωφελούνται μόνο το κτίριο σε μικροκλίμακα και οι χρήστες του, βραχυπρόθεσμα, ενώ μακροπρόθεσμα και σε παγκόσμια κλίμακα, δεν επιτυγχάνεται μείωση των εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου. Χαρακτηριστικό παράδειγμα αποτελεί η ενεργειακή αναβάθμιση κεραμικού κελύφους, που έχει κατασκευασθεί με προδιαγραφές του Κανονισμού Θερμομόνωσης Κτιρίων στην κλιματική ζώνη Α: είτε χρησιμοποιηθεί συμβατικό θερμομονωτικό υλικό είτε οικολογικό, ο χρόνος απόσβεσης της ενσωματωμένης ενέργειας είναι απαγορευτικός (Alexandri & Androutsopoulos, 2017). Εκτός αυτού, ένα υλικό πρέπει να χρησιμοποιείται με σύνεση στην οικοδομή, γνωρίζοντας τις δυνατότητες, τους περιορισμούς του και τις ανάγκες του σε προστασία, τοποθετώντας το με τρόπο ώστε να μεγιστοποιείται ο χρόνος ζωής του και να αξιοποιούνται οι ιδιότητές του. Επίσης πρέπει να γίνεται οικονομία υλικού καθ’ όλη τη διάρκεια της παραγωγής του και της τοποθέτησής του στο εργοτάξιο, ώστε να μπορούμε να μιλάμε για περιβαλλοντικά φιλική δόμηση. Ένα κτίριο με περιβαλλοντικά φιλικά υλικά υλικά, αλλά με υπερδιαστασιολογημένο σύστημα θέρμανσης ή Η/Μ εγκαταστάσεις δεν μπορεί να χαρακτηρισθεί ως περιβαλλοντικά φιλικό, καθώς εμπεριέχει περιττές δαπάνες πόρων από όσες χρειάζεται. Καθοριστικό ρόλο στη ζωή του υλικού, μετά το πέρας της ζωής του κτιρίου παίζει και ο τρόπος που έχει τοποθετηθεί στο κτίριο, κάτι που δηλαδή η κατασκευαστική λεπτομέρεια του στοιχείου στο οποίο βρίσκεται έχει δημιουργηθεί με τη λογική της «συναρμολογούμενης για αποσυναρμολόγηση» (ΣΥΝ.ΑΠΟ.). Με τον τρόπο αυτό, ενισχύεται η επαναχρησιμοποίηση των δομικών υλικών και στοιχείων, --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 167 [Page 167 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/167.png) - Αειφορικός σχεδιασμός μετατρέποντάς τα σε χρήσιμα αντικείμενα κι όχι απορρίμματα, οδηγώντας την κατασκευή σε μια κυκλική οικονομία. Οι τρεις αρχές της λογικής αυτής, συνοψίζονται ως εξής (Berge, 2009): • Διαχωριζόμενες στρώσεις: εξασφάλιση ομαλής μετάβασης μεταξύ των διαφόρων στρώσεων (βυθισμάτων), ώστε να είναι τεχνικώς διαχωρισμένες, χωρίς όμως προκαλούν προβλήματα στατικής, κόπωσης, θερμορύθμισης κ.ο.κ. Θα πρέπει επίσης να είναι επισκεψιμες ανά πάσα στιγμή. • Δυνατότητα αποσυναρμολόγησης εντός της κάθε στρώσης. • Χρήση τυποποιημένων προϊόντων από κάθε υλικό. 7.2. Παρελθόν – παρόν - μέλλον Η παραδοσιακή αρχιτεκτονική ήταν κατ’ ανάγκη αειφορική: τα περισσότερα κτίρια ήταν κατασκευασμένα με τρόπο ώστε να ελαχιστοποιούν με την τότε τεχνολογία τις ενεργειακές τους ανάγκες: Θα μπορούσαμε να πούμε ότι διέπονταν από βιοκλιματική λογική. Χαρακτηριστικό παράδειγμα είναι το πώς επηρεαζόταν η μορφή του λαϊκού κτιρίου από τα κλιματικά χαρακτηριστικά του τόπου: τα υψηλά των Κυκλάδων και ο καθεδρικός των Σκανδιναβών, με τους ενδιάμεσους χώρους ευκλείους για την ανάσχεση του ψυχρού αέρα, τα λιθανάκτια της Αθήνας και βορειοελλαδίτικης αρχιτεκτονικής για τη συλλογή ηλιακών κερδών το χειμώνα, οι συμπαγείς κυκλαδικοί όγκοι για ηλιοπροστασία και ανεμοπροστασία, οι τρούλοι της μεσογειακής - αφρικανικής αρχιτεκτονικής, προς αποφυγή της αυξημένης ηλιακής ακτινοβολίας στο οριζόντιο επίπεδο. Τα υλικά που χρησιμοποιούνταν είχαν χαμηλό ή μηδενικό περιβαλλοντικό αποτύπωμα (κυρίως αμμόλιθο, πέτρα, ξύλα), ενώ τα περισσότερα επαναχρησιμοποιούνταν σε άλλες κατασκευές ή κτίρια, μετά το πέρας της ζωής του κτιρίου. Με τις επικρατούσες αντιλήψεις του 20ου αιώνα, οδηγηθήκαμε σε μια «γρήγορη» αρχιτεκτονική, ενεργοβόρα, με υψηλό περιβαλλοντικό αποτύπωμα και υψηλή παραγωγή απορριμμάτων, την οποία, και καλούμαστε πλέον, να εξισορροπούμε ξανά σε «περίσσεια» (Εικόνα 7.3). Ο βιοκλιματικός σχεδιασμός είναι μια πτυχή της. Σε συνδυασμό με φυσικά στο περιβάλλον υλικά και κατασκευαστικές λεπτομέρειες που επιτρέπουν την επαναχρησιμότητά τους, η αρχιτεκτονική του 21ου αιώνα μπορεί πλέον να μετατραπεί σε αειφορική και να συμβάλλει στη μετάβαση στην κυκλική οικονομία. Εικόνα 7.3. Η εξέλιξη της αρχιτεκτονικής, σε σχέση με τη φιλικότητά της προς το περιβάλλον (Afifi, 2010) --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 168 [Page 168 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/168.png) - Παράρτημα Α. Θερμικές απώλειες κτιρίου Οι συνολικές θερμικές απώλειες QΣ,th ενός κτιρίου, διαμέσου των δομικών του στοιχείων, για την περίοδο θέρμανσης μπορούν να υπολογιστούν αναλυτικά με χρήση της επόμενης σχέσης: QΣ,th = F * Um * ΣΔΤm [σχ. Α.1] όπου: QΣ,th [kWh/yr]: οι θερμικές απώλειες ενός κτιρίου στην περίοδο θέρμανσης F [m²]: η εκτεθειμένη περιβάλλουσα επιφάνεια του κτιρίου Um[W/m²K]: ο μέσος συντελεστής θερμικών απωλειών του κτιρίου ΣΔΤm [kKh ]: το άθροισμα της διαφοράς της μέσης μηνιαίας θερμοκρασίας του κάθε μήνα της περιόδου θέρμανσης από την επιθυμητή θερμοκρασία του κτιρίου επί τον αριθμό των ωρών του μήνα (βλ. Παράρτημα Ε) Οι θερμικές απώλειες ανα μονάδα θερμαινόμενης επιφάνειας qh,Α,th ενός κτιρίου προκύπτουν διαχέοντας τις συνολικές θερμικές απώλειες QΣ, του κτιρίου με τη θερμαινόμενη επιφάνεια, όπως φαίνεται και στην επόμενη σχέση: qh,Α,th = QΣ,th / Af = F / Af * Um * ΣΔΤm [σχ. Α.2] όπου: qh,Α,th [kWh/(m²/yr)]:οι απώλειες στην θερμαινόμενη επιφάνεια θερμικές απώλειες ενός κτιρίου στην περίοδο θέρμανσης F [m²]: η εκτεθειμένη περιβάλλουσα επιφάνεια του κτιρίου Af [m²]: η θερμαινόμενη επιφάνεια του κτιρίου Um[W/m²K]: ο μέσος συντελεστής θερμικών απωλειών του κτιρίου ΣΔΤm[kKh]: το άθροισμα της διαφοράς της μέσης μηνιαίας θερμοκρασίας του κάθε μήνα της περιόδου θέρμανσης από την επιθυμητή θερμοκρασία του κτιρίου επί τον αριθμό των ωρών του μήνα (βλ. Παράρτημα Ε) Οι θερμικές απώλειες ανά μονάδα θερμαινόμενου όγκου qh,V,th ενός κτιρίου προκύπτουν διαχέοντας τις συνολικές θερμικές απώλειες QΣ, του κτιρίου με το θερμαινόμενο όγκο, όπως φαίνεται και στην παρακάτω σχέση: qh,V,th = QΣ,th / V = F / V * Um * ΣΔΤm [σχ. Α.3] όπου: qh,V,th[kWh/(m³/yr)]:οι απώλειες στον θερμαινόμενο όγκο θερμικές απώλειες ενός κτιρίου στην περίοδο θέρμανσης F [m²]: η εκτεθειμένη περιβάλλουσα επιφάνεια του κτιρίου V [m³]: ο θερμαινόμενος όγκος του κτιρίου Um[W/m²K]: ο μέσος συντελεστής θερμικών απωλειών του κτιρίου ΣΔΤm[kKh]: το άθροισμα της διαφοράς της μέσης μηνιαίας θερμοκρασίας του κάθε μήνα της περιόδου θέρμανσης από την επιθυμητή θερμοκρασία του κτιρίου επί τον αριθμό των ωρών του μήνα (βλ. Παράρτημα Ε) --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 169 [Page 169 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/169.png) - Θερμικές απώλειες κτιρίου Οι συνολικές θερμικές απώλειες στη μονάδα της θερμαινόμενης επιφάνειας μπορούν να υπολογιστούν από τις θερμικές απώλειες στη μονάδα του θερμαινόμενου όγκου με χρήση της επόμενης σχέσης: q_{A,tot} = q_{V,tot} * h_m [εξ. Α.4] όπου: q_{A} [kWh/(m²·yr)]: οι συνολικές στη θερμαινόμενη επιφάνεια θερμικές απώλειες ενός κτιρίου στην περίοδο θέρμανσης q_{V} [kWh/(m³·yr)]: οι συνολικές στον θερμαινόμενο όγκο θερμικές απώλειες ενός κτιρίου στην περίοδο θέρμανσης h_m [m]: το μέσο ύψος των θερμαινόμενων χώρων του κτιρίου --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 170 [Page 170 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/170.png) - Συντελεστής αξιοποίησης κερδών & απωλειών Παράρτημα Β. Συντελεστής αξιοποίησης κερδών & απωλειών Όπως αναλύεται στην ενότητα 2.2.4 o λόγος των θερμικών κερδών προς τις θερμικές απώλειες γη επηρεάζει σε μεγάλο βαθμό τη δυνατότητα αξιοποίησης των κερδών κατά την περίοδο θέρμανσης. Ο υπολογισμός του παραπάνω λόγου γίνεται με χρήση της επόμενης σχέσης και πραγματοποιείται αυτόματα από το λογισμικό ΤΕΕ-Κ.Εν.Α.Κ. για κάθε βήμα (μήνα) υπολογισμού. γη = Qgains/Qlosses= (Qint + Qsol)/(Qtr + Qvent) [εξ. Β.1] όπου: γη [-]: ο λόγος των κερδών προς τις απώλειες Qgains [kWh]: τα κέρδη του κτιρίου Qlosses [kWh]: οι απώλειες του κτιρίου Qint [kWh]: τα εσωτερικά κέρδη του κτιρίου (από φωτισμό, χρήστες, εξοπλισμό κλπ.) Qsol [kWh]: τα ηλιακά κέρδη του κτιρίου Qtr [kWh]: οι απώλειες από τα δομικά στοιχεία του κτιρίου Qvent [kWh]: οι απώλειες αερισμού του κτιρίου Αντίστοιχα για τους υπολογισμού του συντελεστή αξιοποίησης απωλειών κατά την περίοδο ψύξης γίνεται χρήση του λόγου των απωλειών προς τα κέρδη ο οποίος μαθηματικά περιγράφεται από την επόμενη σχέση: γc = Qlosses/Qgains = (Qtr + Qvent)/((Qint + Qsol) [εξ. Β.2] όπου: γc [-]: ο λόγος των κερδών προς τις απώλειες Qgains [kWh]: τα κέρδη του κτιρίου Qlosses [kWh]: οι απώλειες του κτιρίου Qint [kWh]: τα εσωτερικά κέρδη του κτιρίου (από φωτισμό, χρήστες, εξοπλισμό κλπ.) Qsol [kWh]: τα ηλιακά κέρδη του κτιρίου Qtr [kWh]: οι απώλειες από τα δομικά στοιχεία του κτιρίου Qvent [kWh]: οι απώλειες αερισμού του κτιρίου Για τον προσδιορισμό του συντελεστή αξιοποίησης των κερδών κατά τη διάρκεια ολόκληρης της περιόδου θέρμανσης γίνεται χρήση του γραφήματος που δίνεται στην Εικόνα Β-1 ενώ οι υπολογισμοί γίνονται σε μηνιαίο βήμα γίνεται χρήση του γραφήματος που δίνεται στην Εικόνα Β-2. Αντίστοιχα για τον προσδιορισμό του συντελεστή αξιοποίησης των απωλειών κατά τη διάρκεια ολόκληρης της περιόδου ψύξης γίνεται χρήση του γραφήματος που δίνεται στην Εικόνα Β-3 ενώ οι υπολογισμοί γίνονται σε μηνιαίο βήμα γίνεται χρήση του γραφήματος που δίνεται στην Εικόνα Β-4. --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 171 [Page 171 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/171.png) - Συντελεστής αξιοποίησης κερδών & απωλειών Εικόνα B-1: Συντελεστής αξιοποίησης κερδών περιόδου θέρμανσης - εποχιακή ανάλυση --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 172 [Page 172 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/172.png) - Συντελεστής αξιοποίησης κερδών & απωλειών Εικόνα 8-2: Συντελεστής αξιοποίησης κερδών περιόδου θέρμανσης - μηνιαία ανάλυση --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 173 [Page 173 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/173.png) - Συντελεστής αξιοποίησης κερδών & απωλειών Εικόνα 8-3: Συντελεστής αξιοποίησης απωλειών περιόδου ψύξης - εποχιακή ανάλυση --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 174 [Page 174 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/174.png) - Συντελεστής αξιοποίησης κερδών & απωλειών Εικόνα Β-4: Συντελεστής αξιοποίησης απωλειών περιόδου θέρμης - μηνιαία ανάλυση --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 175 [Page 175 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/175.png) - Παράρτημα Γ. Ηλιακά κέρδη αδιαφανών δομικών στοιχείων Γ.1. Ηλιακά κέρδη αδιαφανών δομικών στοιχείων Τα ηλιακά κέρδη διαμέσου των αδιαφανών δομικών στοιχείων εξαρτώνται από τον συντελεστή απορροφητικότητας α, τον συντελεστή εκπομπής ε, και από το επίπεδο θερμομόνωσης του δομικού στοιχείου και πιο συγκεκριμένα από τον συντελεστή θερμοπερατότητας U. Αναλυτικότερα, τα ηλιακά κέρδη ενός δομικού στοιχείου για μια περίοδο μπορούν να υπολογιστούν από την ακόλουθη σχέση: q_sol = α ⋅ I ⋅ F_s ⋅ R_se ⋅ U − h_r ⋅ F_a;y ⋅ Δθ_sky ⋅ U ⋅ t [εξ. Γ.1] όπου: q_sol [kWh/m²]: τα ηλιακά κέρδη αδιαφανών δομικών στοιχείων για μια περίοδο διάρκεια t α [-]: η απορροφητικότητα της τελικής διαμόρφωσης του δομικού στοιχείου I [kWh/m²]: η διαθεσιμη ηλιακή ακτινοβολία στην επιφάνεια για την περίοδο διάρκεια t F_s [-]: ο συντελεστής σκιασμού της επιφάνειας (βλ. ενότητα 4.2.3) R_se [(W/m²K)⁻¹]: η θερμική αντίσταση του στρώματος του αέρα από την εξωτερική πλευρά του δομικού στοιχείου U [W/m²K]: ο συντελεστής θερμοπερατότητας του δομικού στοιχείου h_r [-]: ο συντελεστής εκπομπής της τελικής διαμόρφωσης του δομικού στοιχείου F_a;y [-]: ο συντελεστής θέασης του ουρανού, ίσος με 1 για οριζόντια και ½ για κατακόρυφα δομικά στοιχεία Δθ_sky[K]: η μέση διαφορά θερμοκρασίας δομικού στοιχείου και ουρανού t [h]: η διάρκεια της περιόδου για την οποία υπολογίζονται τα ηλιακά κέρδη. Λαμβάνοντας την μέση διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ του ουρανού και του δομικού στοιχείου Δθ_sky = 11K, το συντελεστή h_r=5, όπου ε ο συντελεστής εκπομπής της τελικής διαμόρφωσης του δομικού στοιχείου, τη θερμική αντίσταση του στρώματος αέρα από την εξωτερική πλευρά R_se=0,04W/(m²K) και αναδιαμορφώνοντας την [εξ. Γ.1] προκύπτει ότι τα ηλιακά κέρδη για μια περίοδο μπορούν να υπολογιστούν από την επόμενη σχέση: q_sol = 0.04 ⋅ U ⋅ (α ⋅ I ⋅ F_sa − 0.055 ⋅ ε ⋅ F_sky ⋅ t) [εξ. Γ.2] όπου: q_sol [kWh/m²]: τα ηλιακά κέρδη αδιαφανών δομικών στοιχείων για μια περίοδο διάρκεια t α [-]: η απορροφητικότητα της τελικής διαμόρφωσης του δομικού στοιχείου I [kWh/m²]: η διαθεσιμη ηλιακή ακτινοβολία στην επιφάνεια F_sa [-]: ο συντελεστής σκιασμού της επιφάνειας (βλ. ενότητα 4.2.3) U [W/m²K]: ο συντελεστής θερμοπερατότητας του δομικού στοιχείου ε [-]: ο συντελεστής εκπομπής της τελικής διαμόρφωσης του δομικού στοιχείου --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 176 [Page 176 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/176.png) - Ηλιακά κέρδη αδιαφανών δομικών στοιχείων F_a,h[-]: ο συντελεστής θέσης του ουρανού, ίσος με 1 για οριζόντια και ½ για κατακόρυφα δομικά στοιχεία t [h]: η διάρκεια της περιόδου για την οποία υπολογίζονται τα ηλιακά κέρδη. Όπως φαίνεται από την [εξ. Γ.2] τα ηλιακά κέρδη είναι ανάλογα του συντελεστή θερμοπερατότητας του δομικού στοιχείου, αυξάνουν με την αύξηση της απορροφητικότητας του και μειώνονται με την αύξηση του συντελεστή εκπομπής. Έτσι κατά την χειμερινή περίοδο, που τα ηλιακά κέρδη μειώνουν τις απαιτήσεις για θέρμανση, είναι επιθυμητός υψηλός συντελεστής απορροφητικότητας α και χαμηλός συντελεστής εκπομπής ε. Ακριβώς το αντίθετο συμβαίνει την περίοδο ψύξης που είναι επιθυμητός χαμηλός συντελεστής απορροφητικότητας α και υψηλός συντελεστής εκπομπής ε. Γ.2. Ενεργειακό ισοζύγιο ηλιακών κερδών αδιαφανών δομικών στοιχείων Το ετήσιο ισοζύγιο ηλιακών κερδών ενός αδιαφανούς δομικού στοιχείου q_s,annual προκύπτει αφαιρώντας από τα κέρδη της περιόδου θέρμανσης q_s,heat, που μειώνουν τις απαιτήσεις για θέρμανση, τα κέρδη της περιόδου ψύξης q_s,cool που αυξάνουν τις απαιτήσεις για ψύξη. Αρνητική τιμή του ισοζυγίου σημαίνει ότι το δομικό στοιχείο λειτουργεί θεραμιντικά στο κτίριο ως προς τις απαιτήσεις σε ενέργεια ενώ θετική τιμή ότι λειτουργεί ανακουφιστικά. q_s,annual = q_s,heat − q_s,cool = (\n = 0,04·U·[a·(I_a·F_a,h,a−I_e·F_a,h,e)−0,0055·ε·F_a,h·(t_h−t_c)]) [εξ. Γ.3] όπου: q_s,annual [kWh/m²]: ετήσιο ισοζύγιο ηλιακών κερδών του δομικού στοιχείου q_s,heat [kWh/m²]: τα ηλιακά κέρδη του δομικού στοιχείου την περίοδο θέρμανσης q_s,cool [kWh/m²]: τα ηλιακά κέρδη του δομικού στοιχείου την περίοδο ψύξης a [-]: η απορροφητικότητα της τελικής διαμόρφωσης του δομικού στοιχείου I_a και I_e[kWh/m²]: η ηλιακή ακτινοβολία για όλη την περίοδο θέρμανσης και την περίοδο ψύξης αντίστοιχα στην επιφάνεια (χωρίς την επίδραση εμποδίων ή σκίαστρων) F_a,h, F_a,c [-]: ο συντελεστής σκιασμού για την περίοδο θέρμανσης και ψύξης αντίστοιχα της επιφάνειας (βλ. ενότητα 4.2.3) U [W/m²K]: ο συντελεστής θερμοπερατότητας του δομικού στοιχείου ε [-]: ο συντελεστής εκπομπής της τελικής διαμόρφωσης του δομικού στοιχείου F_a,h[-]: ο συντελεστής θέσης του ουρανού, ίσος με 1 για οριζόντια και ½ για κατακόρυφα δομικά στοιχεία t_h, t_c [hours]: η διάρκεια της περιόδου θέρμανσης και της περιόδου ψύξης αντίστοιχα. Για την Α και Β κλιματική ζώνη θέρμανσης είναι t_h=3.984h και t_c=2.940h, ενώ για την Γ και Δ ζώνη t_h=4.716h και t_c=2.568h Με βάση την [εξ. Γ.3] και τον Πίνακα Ε.1 προκύπτει ότι για τα οριζόντια δομικά στοιχεία δεδομένου ότι σε όλες τις ελληνικές πόλεις η ηλιακή ακτινοβολία σε οριζόντιο επίπεδο είναι μεγαλύτερη την περίοδο ψύξης από την περίοδο θέρμανσης, ο συντελεστής απορροφητικότητας α πρέπει να είναι όσο το δυνατό μικρότερος. Επιπλέον, δεδομένου ότι η περίοδος θέρμανσης διαρκεί περισσότερο από την περίοδο ψύξης, ο συντελεστής εκπομπής ε πρέπει να είναι όσο το δυνατόν μικρότερος. --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 177 [Page 177 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/177.png) - Παράρτημα Δ. Εποχική απόδοση διαφανών δομικών στοιχείων Δ.1. Ενεργειακό ισοζύγιο διαφανούς δομικού στοιχείου περιόδου θέρμανσης Για την περίοδο θέρμανσης το ενεργειακό ισοζύγιο ή η ροή θερμότητας δια μέσου ενός ανοίγματος μπορεί απλοποιητικά να προσδιορισθεί από την επόμενη σχέση Σφάλμα! Το αρχείο προέλευσης της αναφοράς δεν βρέθηκε.. Θετικές τιμές του qh σημαίνουν ότι το δομικό στοιχείο έχει περισσότερα ηλιακά κέρδη από ότι θερμικές απώλειες, με συνέπεια να μειώνονται οι απαιτήσεις του χώρου για θέρμανση (παθητική θέρμανση), ενώ αρνητικές τιμές σημαίνουν ότι το δομικό στοιχείο έχει περισσότερες θερμικές απώλειες από ότι ηλιακά κέρδη, με συνέπεια να αυξάνονται οι απαιτήσεις του χώρου για θέρμανση. \[ q_h = \Theta_w / I_h \cdot F_{sh} \cdot \eta_h = U_{w,\text{tot}} \cdot \sum \Delta T_h \quad [εξ. Δ.1] \] όπου: - \( q_h \) \([\text{kWh/m}^2]\) : η ροή θερμότητας διαμέσου του διαφανούς δομικού στοιχείου προς το κτίριο για την περίοδο θέρμανσης - \( I_h \) \([\text{kWh}]\) : η διαθέσιμη ηλιακή ακτινοβολία στην εξωτερική επιφάνεια του διαφανούς δομικού στοιχείου πριν την αφαίρεση της λόγο ύπαρξης εμποδίων ή σκίαστρων για την περίοδο θέρμανσης (βλ. Παράρτημα Ε) - \( F_{sh} \) \([-]\) : ο συντελεστής σκιασμού της επιφάνειας για την περίοδο θέρμανσης (βλ. ενότητα 4.2.3) - \( \eta_h \) \([-]\) : ο βαθμός αξιοποίησης των ηλιακών κερδών από το κτιριακό κέλυφος για την περίοδο θέρμανσης. Εξαρτάται από τη θερμοκρασιακή κατάσταση του κτιριακού κελύφους και τον λόγο των κερδών προς τις απώλειες του κελύφους για την περίοδο θέρμανσης (βλ. ενότητα 2.2.4) - \( U_{w,\text{tot}} \) \([\text{W/m}^2\cdot\text{K}]\) : ο συνδυαστικός συντελεστής θερμικών απωλειών του διαφανούς δομικού στοιχείου - \( \sum \Delta T_h \) \([\text{kKh}]\) : το άθροισμα της διαφοράς της μέσης μηνιαίας θερμοκρασίας του κάθε μήνα της περιόδου θέρμανσης από την επιθυμητή θερμοκρασία του κτιρίου επί τον αριθμό των ωρών του μήνα (βλ. Παράρτημα Ε) Όπως φαίνεται από τη σχέση Σφάλμα! Το αρχείο προέλευσης της αναφοράς δεν βρέθηκε.Σφάλμα! Το αρχείο προέλευσης της αναφοράς δεν βρέθηκε., το ισοζύγιο του διαφανούς στοιχείου qh για την περίοδο θέρμανσης μειώνεται όσο μειώνεται ο συνδυαστικός συντελεστής θερμικών απωλειών Uw,tot, και όσο αυξάνεται ο συντελεστής ηλιακών κερδών Fsh του διαφανούς δομικού στοιχείου. Θέτοντας qh<0 και αναδιαμορφώνοντας την προκύπτει η επόμενη σχέση [εξ.Δ.2] από την οποία μπορούν να προσδιοριστούν τα τεχνικά χαρακτηριστικά ενός διαφανούς δομικού στοιχείου που επιτυγχάνει θετικό ενεργειακό ισοζύγιο κατά τη διάρκεια της περιόδου θέρμανσης: \[ \frac{U_{w,\text{tot}}}{\Theta_w} < \frac{1}{I_h \cdot \sum \Delta T_h} \cdot \eta_h \cdot F_{sh} \quad [εξ.Δ.2] \] Ο λόγος της ηλιακής ακτινοβολίας που προσπίπτει άμεσα σε μια επιφάνεια για μια περίοδο προς το άθροισμα των διαφόρων θερμοκρασιακών εσωτερικού αέρα-εξωτερικού αέρα για την ίδια περίοδο. --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 178 [Page 178 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/178.png) - Εποχική απόδοση διαφανών δομικών στοιχείων είναι χαρακτηριστικό της περιοχής και μπορεί να υπολογιστεί με τα δεδομένα της Τ.Ο.Τ.Ε.Ε. 20701-3 για κάθε μια από τις περιοχές που καλύπτονται. Στο Παράρτημα Ε δίνονται πανκοποιημένες τιμές του ανωτέρου λόγου για τυπικές περιόδους θέρμανσης και ψύξης όπως αυτές ορίζονται στην Τ.Ο.Τ.Ε.Ε. 20701-1. Στα επόμενα γραφήματα δίνεται το ενεργειακό ισοζύγιο κατά τη διάρκεια της περιόδου θέρμανσης για διαφανή δομικά στοιχεία σε τέσσερις χαρακτηριστικές πόλεις, για τρεις προσανατολισμούς, συναρτήσει του Utot. Για τον υπολογισμό του Φg θεωρήθηκε ότι τα ανοίγματα είναι ασοκίαστα (Fsh=1), ο συντελεστής αξιοποίησης ηλιακών κερδών ηg=0,70, το ποσοστό πλαισίου στο κουφώμα είναι 20% και η υάλωση έχει συντελεστή g=0,65 (διπλή υάλωση, με επίστρωση χαμηλής εκπομπής). Γράφημα Δ.1: Ενεργειακό ισοζύγιο περιόδου θέρμανσης προπαραβαίνον συναρτήσεις του συντελεστή Utot για τέσσερις αντιπροσωπευτικές πόλεις και τρεις προσανατολισμούς (ασκίαστα, η=0.7, Fsh=1, g=0.65) Ηράκλειο Θεσσαλονίκη Αθήνα Καστοριά Σε κάθε γράφημα υπάρχει μια κόκκινη, μια κίτρινη και μια πράσινη γραμμή που αντιπροσωπεύουν διαφορετικούς προσανατολισμούς. Οι αξονες x αντιπροσωπεύουν το Utot σε W/(m²·K) και οι αξονες y το ενεργειακό ισοζύγιο Φg σε kWh/m². Κάθε γράφημα δείχνει την επίδραση του Utot στο ενεργειακό ισοζύγιο για την αντίστοιχη πόλη και προσανατολισμό. --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 179 [Page 179 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/179.png) - Εποχική απόδοση διαφανών δομικών στοιχείων Δ.2. Ενεργειακός ισοζύγιο διάφανους δομικού στοιχείου περιόδου ψύξης Για την περίοδο ψύξης το ενεργειακό ισοζύγιο ή η ροή θερμότητας, σε μέσο ενός ανοίγματος μπορεί αντιπροσωπευτικά να προσδιορισθεί από την επόμενη σχέση [εξ.Δ.3]. Θετικές τιμές του q_c σημαίνουν ότι το δομικό στοιχείο έχει περισσότερο ηλιακά κέρδη από ότι θερμικές απώλειες, με συνέπεια να αυξά- νονται οι απαιτήσεις του χώρου για ψύξη, ενώ αρνητικές τιμές σημαίνουν ότι το δομικό στοιχείο έχει περισσότερες θερμικές απώλειες από ότι ηλιακά κέρδη, με συνέπεια να μειώνονται οι απαιτήσεις του χώρου για ψύξη. Για τα ελληνικά κλιματικά δεδομένα, τα διαφανή δομικά στοιχεία σε όλες τις περι- πτώσεις κατά την περίοδο ψύξης παρουσιάζουν θετικές τιμές ενεργειακού ισοζυγίου δηλαδή αυξά- νονται οι απαιτήσεις για ψύξη του χώρου στον οποίο βρίσκονται. q_c = g_w · I_e · F_sh,e − U_w,tot · ΣΔT · n_c [εξ. Δ.3] όπου: q_c [kWh/m²]: τα κέρδη του διαφανους δομικού στοιχείου για την περίοδο ψύξης g_w [-]: ο συντελεστής ηλιακών κερδών του διαφανους δομικού στοιχείου I_e [kWh]: η διαθέσιμη ηλιακή ακτινοβολία στην εξωτερική επιφάνεια του διαφανους δομικού στοιχείου την προς την αποφεύγει της λόγω διαφανους δομικού στοιχείο στην για την περίοδο ψύξης (βλ. Παράρτημα Ε) F_sh,e [-]: ο συντελεστής σκιασμού της επιφάνειας για την περίοδο ψύξης (βλ. ενό- τητα 4.2.3) U_w,tot [W/m²K]: ο συνδυαστικός συντελεστής θερμικών απωλειών του διαφανους δομικού στοιχείου ΣΔT,[kKh]: το άθροισμα της διαφοράς της μέσης μηνιαίας θερμοκρασίας του κάθε μήνα της περιόδου ψύξης από την επιθυμητή θερμοκρασία του κτιρίου επί τον αριθμό των ημερών του μήνα (βλ. Παράρτημα Ε) n_c [-]: συντελεστής αξιοποίησης των θερμικών απωλειών του διαφανους δομικού στοιχείου από το κτιριακό κέλυφος για την περίοδο υπολογισμού (βλ. ενό- τητα 2.2.4) Όπως φαίνεται και από τη [εξ.Δ.3] το ισοζύγιο του στοιχείου για την περίοδο ψύξης μειώνεται όσο μεγαλώνει ο συντελεστής θερμικών απωλειών U_w,tot και ο συντελεστής αξιοποίησης θερμικών απω- λειών n_c του διαφανους δομικού στοιχείου και όσο μειώνεται ο συντελεστής ηλιακών κερδών g_w. Ο συντελεστής n_c υπολογίζεται για την περίοδο ψύξης και εξαρτάται από τη θερμοκρασία του κτιρίου καθώς και από την αναλογία των θερμικών απωλειών προς τα θερμικά κέρδη του. --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 180 [Page 180 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/180.png) - Εποχική απόδοση διαφανών δομικών στοιχείων Δ.3. Ενεργειακός ισοζύγιο διαφανούς δομικού στοιχείου περιόδου θέρμανσης-ψύξης Για το σύνολο του έτους, το ενεργειακό ισοζύγιο ή η ροή θερμότητας, q ΗΜ , μέσω ενός ανοίγματος μπορεί απλοποιητικά να προσδιορισθεί από την επόμενη σχέση [eq. Δ.4]. Θετικές τιμές σημαίνουν ότι το δομικό στοιχείο μειώνει περισσότερο τις απαιτήσεις του χώρου για θέρμανση, σε σχέση με το πόσο αυξάνει τις απαιτήσεις για ψύξη. q ΗΜ = q Η − q C = g ( I H ⋅ F R ,H ⋅ η H − I c ⋅ F R ,c ) − U m,tot (ΣΔΤ Η − ΣΔΤ C ⋅ n c ) [eq. Δ.4] όπου: q ΗΜ [kWh/m²]: το ετήσιο ενεργειακό ισοζύγιο ενός διαφανούς δομικού στοιχείου q Η [kWh/m²]: τα κέρδη του διαφανούς δομικού στοιχείου για την περίοδο θέρμανσης q C [kWh/m²]: τα κέρδη του διαφανούς δομικού στοιχείου για την περίοδο ψύξης g: ο συντελεστής ηλιακών κερδών του διαφανούς δομικού στοιχείου I H [kWh]: η διαθέσιμη ηλιακή ακτινοβολία στην εξωτερική επιφάνεια του διαφανούς δομικού στοιχείου πριν την αφαίρεση της λόγω ύπαρξης εμποδίων ή σκίαστρων για την περίοδο θέρμανσης (Βλ. Παράρτημα Ε) F R,H [-]: ο συντελεστής σκιασμού της επιφάνειας για την περίοδο θέρμανσης (Βλ. ενότητα 4.2.3) η H [-]: συντελεστής αξιοποίησης των ηλιακών κερδών από το κτιριακό κέλυφος για την περίοδο θέρμανσης (Βλ. ενότητα 2.2.4) I c [kWh]: η διαθέσιμη ηλιακή ακτινοβολία στην εξωτερική επιφάνεια του διαφανούς δομικού στοιχείου πριν την αφαίρεση της λόγω ύπαρξης εμποδίων ή σκίαστρων για την περίοδο ψύξης (Βλ. Παράρτημα Ε) F R,c [-]: ο συντελεστής σκιασμού της επιφάνειας για την περίοδο ψύξης (Βλ. ενότητα 4.2.3) U m,tot [W/m²K]: ο συνδυαστικός συντελεστής θερμικών απωλειών του διαφανούς δομικού στοιχείου ΣΔΤ Η [kKh]: το άθροισμα της διαφοράς της μέσης μηνιαίας θερμοκρασίας του κάθε μήνα της περιόδου θέρμανσης από την επιθυμητή θερμοκρασία του κτιρίου επί το αριθμό των ωρών του μήνα (Βλ. Παράρτημα Ε) ΣΔΤ C [kKh ]: το άθροισμα της διαφοράς της μέσης μηνιαίας θερμοκρασίας του κάθε μήνα της περιόδου ψύξης από την επιθυμητή θερμοκρασία του κτιρίου επί τον αριθμό των ωρών του μήνα (Βλ. Παράρτημα Ε) n c [-]: συντελεστής αξιοποίησης των θερμικών απωλειών του διαφανούς δομικού στοιχείου από το κτιριακό κέλυφος για την περίοδο ψύξης (Βλ. ενότητα 2.2.4) --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 181 [Page 181 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/181.png) - Παράρτημα Ε. Δείκτες κλιματικών παραμέτρων Αναλυτικά, ο υπολογισμός του ΣΔΤh μπορεί να γίνει για οποιαδήποτε εσωτερική θερμοκρασία και με χρήση της επόμενης σχέσης. Η μέση μηνιαία θερμοκρασία αέρα για πλήθος ελληνικών πόλεων-περιοχών δίνεται στην Τ.Ο.Τ.Ε.Ε. 20701-3. ΣΔΤh = \( \sum_{\text{n=1}}^{\text{n=12}} \left( \left( T_{in} - T_{e,\text{av,m}} \right) \cdot \frac{h_{as,m}}{1000} \right) \) \[εξ. Ε.1\] όπου: ΣΔΤh [kKh]: το άθροισμα της διαφοράς της μέσης μηνιαίας θερμοκρασίας του κάθε μήνα της περιόδου θέρμανσης από την επιθυμητή θερμοκρασία του κτιρίου επί τον αριθμό των ωρών του μήνα. Προσεγγιστικά μπορεί να θεωρηθούν ως οι βαθμοημέρες θέρμανσης του κτιρίου. \( T_{in} \) [°C]: η επιθυμητή θερμοκρασία στο εσωτερικό του κτιρίου την περίοδο θέρμανσης, ίση με 20°C \( T_{e,\text{av,m}} \) [°C]: η μέση μηνιαία θερμοκρασία του αέρα για το μήνα m της περιόδου θέρμανσης \( h_{as,m} \) [h]: οι ώρες του μήνα m Σημειώνεται ότι το άθροισμα αφορά τους μήνες της περιόδου θέρμανσης. Αναλυτικά, ο υπολογισμός του ΣΔΤc μπορεί να γίνει για οποιαδήποτε εσωτερική θερμοκρασία και με χρήση της επόμενης σχέσης. Η μέση μηνιαία θερμοκρασία αέρα για πλήθος ελληνικών πόλεων-περιοχών δίνεται στην Τ.Ο.Τ.Ε.Ε. 20701-3. ΣΔΤc = \( \sum_{\text{n=1}}^{\text{n=12}} \left( \left( T_{in} - T_{e,\text{av,m}} \right) \cdot \frac{h_{as,m}}{1000} \right) \) \[εξ. Ε.2\] όπου: ΣΔΤc [kKh]: το άθροισμα της διαφοράς της μέσης μηνιαίας θερμοκρασίας του κάθε μήνα της περιόδου ψύξης από την επιθυμητή θερμοκρασία του κτιρίου επί τον αριθμό των ωρών του μήνα. Προσεγγιστικά μπορεί να θεωρηθούν οι βαθμοημέρες ψύξης του κτιρίου. \( T_{in} \) [°C]: η επιθυμητή θερμοκρασία στο εσωτερικό του κτιρίου την περίοδο ψύξης, ίση με 24°C \( T_{e,\text{av,m}} \) [°C]: η μέση μηνιαία θερμοκρασία του αέρα για το μήνα m της περιόδου θέρμανσης \( h_{as,m} \) [h]: οι ώρες του μήνα m Σημειώνεται ότι το άθροισμα αφορά τους μήνες της περιόδου ψύξης. --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 182 [Page 182 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/182.png) - Δείκτες κλιματικών παραμέτρων Πίνακας Ε.1: Δείκτες κλιματικών συνθηκών ΣΔΤ, ΣΔΤx, Is και I σε ελληνικές πόλεις για διάφορους προσανατολισμούς επιφανειών όπου: ΣΔΤ, το σύνολο βαθμοημερών θέρμανσης, ΣΔΤx το σύνολο βαθμοημερών ψύξης και Is, I η διαθέσιμη ηλιακή ακτινοβολία την περίοδο θέρμανσης και την περίοδο ψύξης αντίστοιχα σε επιφάνειες διαφορετικού προσανατολισμού | α/α | πόλη | ζώνη | ΣΔΤ | ΣΔΤx | Is | οριζόντιο | ακτινοβολίες kWh/m² | |-----|------|------|-----|------|----|-----------|----------------------| |1|Αγρίνιο|Β|36.6|-3.5|459|804|531|382|448|448|298|462|171|372|141|275| |2|Αγγίστα|Α|42.3|-2.0|496|504|380|421|284|465|356|135|223|273|166|334| |3|Αθήνα (Ελληνικό)|Β|31.3|-5.0|456|834|524|459|347|304|475|175|374|142|276| |4|Αθήνα(ΝέοΗράκλειο)|Β|49.6|-5.4|493|793|567|379|391|324|424|409|251|304|201|276| |5|Αλεξανδρούπολη|Γ|35.5|-5.3|462|820|575|387|304|370|461|157|315|142|267| |6|Αλμυρός|Β|25.5|-0.5|496|836|573|359|352|270|438|154|375|127|242|277| |7|Ανδρίτσαινα|Γ|21.0|0.0|803|570|385|397|293|370|273|465|154|335|175|197| |8|Άνθεια|Α|35.6|-0.5|464|813|544|405|375|370|413|285|186|250|146|236| |9|Άργος|Α|48.1|-0.5|495|896|586|373|357|455|296|476|231|335|186|273| |10|Αρτα|Α|40.3|-0.6|470|519|388|435|405|393|435|291|226|146|172|324| |11|Αχαράβη|Β|42.9|-0.5|465|867|536|379|390|319|376|469|275|309|166|272| |12|Άχεντζιος|Β|30.3|-2.2|467|567|391|352|402|345|268|356|157|286|141|272| |13|Ιεράπετρα|Α|25.5|-5.8|544|837|567|389|390|389|260|414|150|338|126|246| |14|Ιωάννινα|Γ|15.6|-3.5|595|923|595|426|456|355|496|426|255|219|174|273| |15|Καβάλα|Γ|22.4|-0.3|538|572|336|373|355|346|255|435|204|150|139|266| |16|Καλαμάτα|Δ|54.4|-1.9|488|816|509|372|387|380|279|295|280|390|168|238| |17|Κατερίνη|Δ|47.6|-3.9|477|680|573|363|356|358|438|236|230|230|168|238| |18|Κέρκυρα|Β|33.2|-1.7|438|698|506|396|359|449|319|365|185|299|145|234| |19|Κομοτηνή|Γ|51.0|-1.8|505|595|384|389|449|387|295|315|237|295|185|203| |20|Κόνιτσα|Γ|55.0|-2.7|531|681|536|403|410|385|366|387|238|225|186|221| |21|Κορυδαλλός|Β|52.1|-5.9|477|821|579|352|406|376|270|431|204|238|133|203| |22|Κόρινθος|Β|48.2|-0.7|495|837|537|357|511|380|321|232|283|244|193|195| |23|Κύμη|Α|85.6|-3.8|449|730|522|330|445|365|293|375|155|246|130|229| |24|Λαμία|Γ|29.3|-4.3|547|604|530|523|431|288|435|165|233|133|273|240| |25|Λάρισα|Γ|38.4|-1.0|497|830|535|431|313|275|446|417|219|272|172|276| |26|Λαμία|Γ|46.1|-2.0|477|815|590|395|403|275|413|197|230|172|332|303| |27|Μήλος|Α|48.2|-1.2|490|863|435|395|550|459|395|295|173|410|142|203| |28|Μυτιλήνη|Γ|37.3|-2.3|461|828|573|352|403|449|309|375|170|372|142|239| |29|Νάξος|Α|30.0|0.1|471|832|482|370|410|457|375|473|163|283|153|307| |30|Πάρος|Α|33.0|-1.2|412|811|380|350|457|393|395|474|173|248|164|253| |31|Πάτρα|Β|24.9|-2.4|444|804|417|435|428|275|413|377|204|283|155|251| |32|Πύργος|Β|28.3|-1.5|493|807|489|415|406|384|465|167|207|140|279|236| |33|Ρέθυμνο|Δ|47.8|-3.5|496|956|587|419|474|344|370|323|170|243|174|203| |34|Ρόδος|Α|39.9|-0.5|490|899|524|405|406|395|465|409|186|350|145|250| |35|Σάμος|Β|21.5|-6.9|455|852|562|335|385|370|384|350|184|350|140|243| |36|Σέρρες|Γ|24.3|-5.5|513|672|509|395|448|315|370|331|174|219|126|224| |37|Σητεία|Α|32.3|-1.3|503|844|567|365|395|344|260|476|151|205|146|305| |38|Σκύρος|Α|49.7|-0.7|480|594|535|405|400|375|435|350|290|440|193|219| |39|Σούδα|Β|29.2|-2.9|486|615|582|370|475|394|476|177|205|155|230|207| |40|Σύρος|Α|32.4|-3.2|476|831|513|380|405|307|475|183|238|244|183|207| |41|Τανάγρα|Β|28.5|-3.3|498|754|482|395|487|299|475|135|230|184|230|198| |42|Τρίκαλα|Γ|26.3|-4.7|513|632|533|411|448|295|413|172|334|127|197|241| |43|Τρίπολη|Δ|42.6|-2.4|604|694|593|393|396|288|274|352|153|204|138|234| |44|Τυμπάκι|Α|48.0|-6.0|539|845|506|375|400|475|395|183|204|155|190|324| |45|Χανιά|Α|26.1|-2.1|487|937|500|365|428|445|390|475|181|139|150|282| |46|Χίος|Β|33.9|-1.2|451|833|499|385|425|460|289|476|170|131|139|280| --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 183 [Page 183 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/183.png) - Δείκτες κλιματικών παραμέτρων Πίνακας Ε.2: Δείκτες κλιματικών συνθηκών Α, Β και R σε ελληνικές πόλεις για διάφορους προσανατολισμούς επιφανειών, όπου Δμj/ΣΔμj, είναι η αναλογία της διαθέσιμης ηλιακής ακτινοβολίας κατά την περίοδο θέρμανσης προς το σύνολο διαθέσιμης θέρμανσης, Β=ΣΔμj/ΣΔμj-Ιj, είναι ο λόγος της διαφοράς του συνόλου διαθέσιμης θέρμανσης και διανομώνης ύλης προς τη διαθέσιμη ηλιακή ακτινοβολία κατά την περίοδο ψύξης και R=I/Η. η αναλογία της διαθέσιμης ηλιακής ακτινοβολίας της περιόδου θέρμανσης προς τη διαθέσιμη ηλιακή ακτινοβολία της περιόδου ψύξης. --------------------------------------------------------------------------------- ## Page 184 [Page 184 preview](https://cdn2.gnosios.com/3GPQrtz2Mqy5oNcJGeLIZijQbDA/pages/500e584c-8ef5-4c33-a260-f7fa338f3a53/06fe9b2f4990d65c82e3b8c7008a0dc9/184.png) - Παράρτημα ΣΤ. Προσανατολισμός και γωνία αζιμουθίου Ο προσανατολισμός ή το αζιμούθιο (ORI) μίας επιφάνειας είναι η γωνία που σχηματίζεται μεταξύ του μεσημβρινού που περνά από το επίπεδο αναφοράς και την προβολή σε οριζόντιο επίπεδο της καθέτου επί του επιπέδου. Σύμφωνα με τη συνήθη σύμβαση για την ένδειξη του προσανατολισμού (0°≤ORI<360°), την ένδειξη της διεύθυνσης του ανέμου, του υπολογισμού του ηλιακού αζιμουθίου κ.α., λαμβάνεται υπόψη ως αφετηρία ο βορράς και η γωνία αζιμουθίου υπολογίζεται δεξιόστροφα ως εξής: • ORI=0° για βόρειο προσανατολισμό • ORI=90° για ανατολικό προσανατολισμό • ORI=180° για νότιο προσανατολισμό • ORI=270° για δυτικό προσανατολισμό Κατά παραδοχή και για λόγους απλοποίησης των υπολογισμών ηλιακής γεωμετρίας, σε ορισμένα ηλιακά διαγράμματα (όπως τα κοινώς διαγράμματα για τις περιοχές της Ελλάδας που δίνονται στην ΤΟΤΕΕ 20701-3), λαμβάνεται υπόψη ως αφετηρία ο νότιος προσανατολισμός. Σύμφωνα με την παραδοχή, για τους υπολογισμούς του ηλιακού και σκιασμού σε επίπεδο με διάφορους προσανατολισμούς (-180°