8 minute read
Το μέλλον των μεσογειακών πόλεων
Η συνεχής επιτάχυνση της κλιματικής αλλαγής έχει αναγκάσει την οικοδομική βιομηχανία σε προσπάθειες μείωσης του περιβαλλοντικού της αποτυπώματος, αφού είναι υπεύθυνη για σημαντικό μερίδιο της κατανάλωσης ενέργειας και των εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα, παίζοντας έτσι καθοριστικό ρόλο σε αυτή την προσπάθεια. Στην Μεσόγειο, με τα ζεστά καλοκαίρια και τους ήπιους χειμώνες, η υψηλή ενεργειακή απόδοση των κατοικιών μπορεί να συμβάλει σημαντικά στη μείωση της εξάρτησης από ορυκτά καύσιμα, και εν συνεχεία του κόστους, αφού οι ανεξάρτητες κατοικίες αποτελούν έναν από τους σημαντικότερους ενεργειακούς καταναλωτές στη Μεσόγειο – σημειώνεται ότι 53% των κατοίκων στην περιοχή αυτή ζουν σε κατοικίες (όχι διαμερίσματα).
Διερεύνηση σε ακαδημαϊκό επίπεδο
Τα παραπάνω αποτελούν την κυρία θεματολογία της δουλειάς που δημοσιεύεται στο επιστημονικό περιοδικό «Renewable Energy»1, η οποία εξετάζει πώς οι κατοικίες στη Μεσόγειο μπορούν να σχεδιαστούν ώστε να αξιοποιούν καλύτερα την ηλιακή ενέργεια. H ερευνητική διαδικασία επικεντρώθηκε σε ένα βασικό ερώτημα: Πώς ο σχεδιασμός των σπιτιών –ιδίως η αστική διαρρύθμιση, ο προσανατολισμός και η κτηριακή ενσωμάτωση ηλιακών τεχνολογιών– επηρεάζει την ενεργειακή αποδοτικότητα; Για να απαντηθεί αυτό το ερώτημα, προσομοιώθηκαν διαφορετικοί τύποι κατοικιών που συναντώνται συχνά σε μεσογειακές αστικές περιοχές, δηλαδή μονοκατοικίες σε πανταχόθεν ελεύθερο σύστημα, ημιεφαπτόμενες κατοικίες και κατοικίες σε συνεχή δόμηση (Εικόνα 1). Προσαρμόζοντας τον προσανατολισμό και τη διαμόρφωση αυτών των κατοικιών, αξιολογήθηκε πώς οι διάφορες πολεοδομικές αλλά και επιμέρους σχεδιαστικές επιλογές επηρεάζουν τις ενεργειακές ανάγκες για θέρμανση, ψύξη, φωτισμό και ζεστό νερό.
Το πλεονέκτημα των μεσογειακών περιοχών σε σχέση με τη δυνατότητα εκμετάλλευσης ηλιακής ενέργειας είναι αδιαμφισβήτητο, αφού απολαμβάνουν άφθονη ηλιοφάνεια το μεγαλύτερο μέρος του χρόνου. Το παράδοξο, ωστόσο, είναι ότι τα σπίτια σε αυτές τις περιοχές καταναλώνουν πολλή ενέργεια για θέρμανση τον χειμώνα και για ψύξη το καλοκαίρι. Αυτό οφείλεται κατά κύριο λόγο στην απομάκρυνση του σύγχρονου οικιστικού αποθέματος από τις βιοκλιματικές πρακτικές των παραδοσιακών οικοδομών και οικισμών, μια συνήθη πρακτική μετά το μοντέρνο κίνημα στην Ευρώπη. Αυτό οδήγησε στον «σύγχρονο» σχεδιασμό των κτηρίων και οικισμών, ο οποίος δεν αξιοποιεί παθητικές και ενεργητικές ηλιακές πρακτικές που θα μπορούσαν να συμβάλουν στη μείωση ‒αν όχι στην εκμηδένιση‒ αυτών των ενεργειακών αναγκών. Συνδυάζοντας τον παθητικό ηλιακό σχεδιασμό –όπως ο προσανατολισμός του κτηρίου για μέγιστη φυσική ηλιακή θέρμανση– με ενεργητικά ηλιακά συστήματα ‒όπως τα φωτοβολταϊκά‒ οι μεσογειακές κατοικίες μπορούν να γίνουν ενεργειακά αποδοτικές, έχοντας καθοριστική συμβολή στο ενεργειακό ζήτημα.
Η μεθοδολογία και τα ευρήματα αυτής της μελέτης παρέχουν σημαντικές πληροφορίες για αρχιτέκτονες, πολεοδόμους και υπεύθυνους χάραξης πολιτικής σχετικά με τον σχεδιασμό ή την ανακαίνιση κατοικιών για τη μείωση των ενεργειακών αναγκών, του κόστους και την προώθηση βιώσιμης ανάπτυξης.
Η σημασία του προσανατολισμού και του μοντέλου πολεοδομικής ανάπτυξης
Όπως είναι γνωστό, ο προσανατολισμός ενός κτηρίου –αν δηλαδή είναι στραμμένο προς νότο, βορρά, ανατολή ή δύση– έχει σημαντικό αντίκτυπο στις ενεργειακές του ανάγκες. Αυτό βέβαια δεν είναι απόλυτο, αφού συνδυάζεται και με αριθμό άλλων παραμέτρων, όπως το μοντέλο πολεοδομικής ανάπτυξης. Η ερευνητική διαδικασία κατέδειξε ότι η συνεχής δόμηση αποτελεί την καλύτερη μορφή πολεοδομικής ανάπτυξης, αφού είχε την καλύτερη παθητική συμπεριφορά, σχεδόν ανεξάρτητα από τον επιμέρους προσανατολισμό των κατοικιών που αποτελούν έναν οικισμό. Από την άλλη, η χειρότερη μορφή πολεοδομικής ανάπτυξης σε αυτό τον τομέα καταδεικνύεται το πανταχόθεν ελεύθερο σύστημα ‒ το οποίο αποτελεί και την πιο δημοφιλή μορφή ανάπτυξης κατοικιών στην Κύπρο. Συγκεκριμένα, αν υπήρχε η δυνατότητα να αλλάξει εν μια νυκτί το υφιστάμενο πολεοδομικό σύστημα από τη μία μορφή στην άλλη, θα είχαμε εξοικονόμηση ενέργειας μεγαλύτερη του 50%(!), μόνο σε παθητικό επίπεδο, χωρίς δηλαδή την εμπλοκή κανενός ενεργητικού συστήματος. Κάτι τέτοιο προφανώς δεν γίνεται, δίνει ωστόσο τροφή για σκέψη τόσο για τη μορφή των νέων πολεοδομικών αναπτύξεων, όσο και για τον ρόλο του παθητικού, βιοκλιματικού σχεδιασμού στο οικοδομικό σκηνικό.
Βλέποντας πιο αναλυτικά τα αποτελέσματα, έχει ιδιαίτερο ενδιαφέρον ότι οι κατοικίες σε πανταχόθεν ελεύθερο σύστημα έχουν την καλύτερη ενεργειακή συμπεριφορά τόσο στη θέρμανση (λόγω καλύτερης ηλιακής πρόσβασης), όσο και στον φωτισμό, ενώ οι κατοικίες σε συνεχή δόμηση είχαν καλύτερη συμπεριφορά μόνο στα ψυκτικά φορτία. Ωστόσο, λόγω του έντονου ηλιασμού, και σε συνδυασμό με το γεγονός ότι η ζήτηση σε ψύξη είναι κυρίαρχη στη Μεσόγειο, τα ψυκτικά φορτία είναι πάρα πολύ υψηλά στις κατοικίες σε πανταχόθεν ελεύθερο σύστημα, γεγονός που τις καθιστά τις λιγότερο αποδοτικές.
Οι προσομοιώσεις έτρεξαν και με την προσθήκη ενός τυπικού φωτοβολταϊκού συστήματος 3kW στην οροφή κάθε κατοικίας, όπως συνηθίζεται στον οικιστικό τομέα τελευταία. Ιδιαίτερο ενδιαφέρον παρουσίασε επίσης και το γεγονός ότι ακόμα και με την τοποθέτηση των φωτοβολταϊκών, όχι μόνο δεν άλλαξε η σειρά κατάταξης, αλλά όλα τα κτήρια σε συνεχή δόμηση, ανεξαρτήτως προσανατολισμού, έγιναν «PEB - Positive Energy Buildings», κτήριο δηλαδή που παράγει περισσότερη ενέργεια από όση χρειάζεται μέσω ανανεώσιμων πηγών. Από την άλλη, καμία κατοικία σε πανταχόθεν ελεύθερο σύστημα δεν κατόρθωσε να γίνει έστω «ZEB - Zero Energy Building», κτήριο δηλαδή που παράγει, μέσω ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, τόση ενέργεια όση καταναλώνει ετησίως. Αυτό καταδεικνύει ακόμα πιο έντονα τη σημασία του παθητικού σχεδιασμού, πριν την προσθήκη οποιουδήποτε ενεργητικού συστήματος.
Τι γίνεται με τα ενεργητικά ηλιακά συστήματα;
Σημαντικό μέρος της μελέτης ήταν και η διερεύνηση των δυνατοτήτων των κτηριακά ενσωματωμένων φωτοβολταϊκών (BIPVs). Σημειώνεται ότι προκειμένου ένας ηλιακός συλλέκτης να θεωρηθεί «ενσωματωμένος» στο κτήριο, θα πρέπει να πληροί κάποια συγκεκριμένα χαρακτηριστικά, αφού υφίστανται δύο κύριες ταξινομήσεις σε σχέση με την ενσωμάτωσή τους, αναλόγως του τρόπου στήριξής τους, τα BIPV και τα BAPV (Building Attached Photovoltaics) ‒ στην τελευταία κατηγορία ανήκει η συντριπτική πλειοψηφία των φωτοβολταϊκών που βλέπουμε γύρω μας. Επομένως, για να θεωρηθεί ένα ηλιακό σύστημα ενσωματωμένο πρέπει λ.χ. τα φωτοβολταϊκά να αντικαθιστούν συμβατικά δομικά υλικά σε τμήματα του κτηριακού κελύφους ή να είναι αρχιτεκτονικά ενσωματωμένα στον σχεδιασμό του (Εικόνα 2). Έτσι, ενσωματώνοντας φωτοβολταϊκά συστήματα στα μοντέλα, διαφάνηκε πώς οι διαφορετικοί τύποι κατοικιών μπορούν να αξιοποιήσουν την ηλιακή ενέργεια. Σε αυτό το σημείο πρέπει να αναφερθεί ότι, σε αυτό το στάδιο, σε κάθε κατοικία εγκαθίστατο το βέλτιστο δυνατό σύστημα που επέτρεπε η γεωμετρία της, κι όχι ένα τυπικό σύστημα όπως παραπάνω.
Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι οι κατοικίες σε συνεχής δόμηση με BIPVs παρουσίασαν μεγάλο ενεργειακό πλεόνασμα, δηλαδή παρήγαγαν περισσότερη ηλεκτρική ενέργεια από αυτήν που κατανάλωναν. Αυτό το πλεόνασμα ενέργειας θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για την κάλυψη αναγκών του ίδιου του σπιτιού ή ακόμα και να διανεμηθεί στη γειτονιά σε μια ενεργειακή κοινότητα (energy community), καθιστώντας τις κατοικίες σε συνεχής δόμηση ιδανικό μοντέλο για βιώσιμο αστικό σχεδιασμό στις μεσογειακές περιοχές.
Από την άλλη, οι δημοφιλείς στη Μεσόγειο κατοικίες σε πανταχόθεν ελεύθερο σύστημα, με τις μεγαλύτερες ελεύθερες επιφάνειες κελύφους, άρα και τη μεγάλη ικανότητα ενσωμάτωσης, επωφελήθηκαν σημαντικά από τα BIPVs. Ωστόσο, η κακή παθητική συμπεριφορά τους οδήγησε στο να μην είναι τόσο ενεργειακά αυτάρκεις, όσο οι κατοικίες σε συνεχής δόμηση. Αυτή η διαπίστωση αναδεικνύει την αξία του συμπαγούς αστικού σχεδιασμού, όπου οι μειωμένες εκτεθειμένες εξωτερικές επιφάνειες οδηγούν σε καλύτερη ενεργειακή απόδοση (Εικόνα 3).
Στον δρόμο για τη βιώσιμη ανάπτυξη
Συνοψίζοντας, με προσεγμένο σχεδιασμό και επιλογή κατάλληλης ηλιακής τεχνολογίας, οι μεσογειακές κατοικίες μπορούν να γίνουν πιο αποδοτικές. Για τους χρήστες αυτό σημαίνει χαμηλότερους λογαριασμούς ενέργειας και μικρότερο περιβαλλοντικό αποτύπωμα. Για την κοινωνία και τα κράτη αντιπροσωπεύει ένα μονοπάτι προς βιώσιμο αστικό σχεδιασμό σε μια περιοχή όπου η διαχείριση της κατανάλωσης ενέργειας πρέπει να γίνεται προσεκτικά για να δημιουργηθούν αποδοτικές ενεργειακές κοινότητες και να επιτευχθούν οι κλιματικοί στόχοι.
Καθώς αυξάνεται η ευαισθητοποίηση σχετικά με τη σημασία της μείωσης των εκπομπών άνθρακα, ελπίζουμε ότι τα ευρήματά θα συμβάλουν σε πολιτικές που ενθαρρύνουν τη βιώσιμη κατασκευή. Απλά μέτρα, όπως οικονομικά κίνητρα για ηλιακές εγκαταστάσεις και αυστηρότερα σχεδιαστικά πρότυπα, μπορούν να κάνουν μεγάλη διαφορά. Μαζί, αυτές οι προσπάθειες μπορούν να συμβάλουν στη δημιουργία ενός μέλλοντος όπου οι μεσογειακές κατοικίες δεν είναι μόνο άνετες και λειτουργικές, αλλά και μέρος της λύσης για την κλιματική αλλαγή.
Επόμενα βήματα
Με βάση τα ευρήματα της μελέτης, είναι σημαντικό να εξεταστούν επιπλέον τύποι κτηρίων και σχεδιαστικές διαμορφώσεις. Μελλοντική έρευνα μπορεί να ενσωματώσει περισσότερες μεταβλητές, όπως συγκεκριμένα οικοδομικά υλικά και προηγμένες τεχνικές σκίασης, για να εξεταστεί πώς αλληλοεπιδρούν με τα ηλιακά συστήματα ενέργειας. Παράλληλα μπορούν να εξεταστούν και άλλες τεχνολογίες ανανεώσιμων πηγών ενέργειας πέρα από τα BIPVs, για να αποκτηθεί μια πληρέστερη εικόνα του πώς οι μεσογειακές κατοικίες μπορούν να γίνουν βιώσιμες.
Δρ Κωνσταντίνος Βασιλειάδης, Αρχιτέκτονας Μηχανικός
1. Vassiliades, C. (2024). Optimizing energy efficiency in mediterranean single-family homes: A parametric study of building typology, orientation, and BIPV integration. Renewable Energy, 121541. https://doi.org/10.1016/j.renene.2024.121541
