Towards Zero Carbon Urban Environment

Towards Zero Carbon Urban Environment

Λεωνίδας Τσιχριτζής

Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας | University of Thessaly Τμήμα Αρχιτεκτόνων Μηχανικών | Department of Architecture Ερευνητική Εργασία | Research Paper Towards Zero Carbon Urban Environment Επιβλέπων Καθηγητής: Άρης Τσαγκρασούλης | Supervisor: Aris Tsagkrasoulis Λεωνίδας Τσιχριτζής | Leonidas Tsichritzis e-mail: leotsixri@gmail.com blog: www.zeroenergybuildings.org Φεβρουάριος 2012, Βόλος, Ελλάδα | February 2012, Volos, Greece

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ Περιεχόμενα | Contents Περίληψη | Abstract

1 5

Ενότητα 1 Υπάρχουσα Κατάσταση | Current Status

1.1 Περιβαλλοντική Κατάσταση

1.2 Συμβατικές Μορφές Ενέργειας

11

Ενότητα 2 Ανανεώσιμες Μορφές Ενέργειας | Renewable Energy

2.1 Ανανεώσιμες Μορφές Ενέργειας

2.2 Ανανεώσιμες Μορφές Ενέργειας για την Ελλάδα

2.3 Περιβαλλοντικές Επιπτώσεις Ανανεώσιμων Μορφών Ενέργειας

15

Ενότητα 3 Ενεργειακό Ισοζύγιο | Energy Balance

3.1 Ενεργειακό Ισοζύγιο

3.2 Κτίρια Μηδενικού Ενεργειακού

3.3 Πρώτα Παραδείγματα

3.4 Κτίρια Μηδενικού Ενεργειακού

3.5 Κτίρια Μηδενικού Ενεργειακού

3.6 Κτίρια Μηδενικού Ενεργειακού

3.7 Κτίρια Μηδενικού Ενεργειακού

3.8 Κτίρια Μηδενικού Ενεργειακού

11 12

15 20 22

27

Ισοζυγίου Ισοζυγίου Ισοζυγίου Ισοζυγίου Ισοζυγίου Ισοζυγίου

-

Προσεγγίσεις Ιεραρχία Κατηγορίες Σύνδεση στο Δίκτυο Ελλείψεις

Ενότητα 4 Σχεδίαση | Design

4.1 Μείωση της Κατανάλωσης Ενέργειας στα Κτίρια

4.2 Κτίρια Μηδενικού Ενεργειακού Ισοζυγίου - Σχεδίαση

27 29 32 34 38 40 42 44

49 49 50 1

Ενότητα 5 Κοινότητες | Communities

5.1 Malmö [Σουηδία]

5.2 Dongtan [Κίνα]

5.3 Beddington Zero Energy Development [Ηνωμένο Βασίλειο]

5.4 Sondenborg [Δανία]

5.5 Sonoma Mountain Village [Ηνωμένες Πολιτείες Αμερικής]

5.6 Masdar [Ηνωμένα Αραβικά Εμιράτα]

5.7 Artisan Village [Ηνωμένο Βασίλειο]

5.8 Victoria [Καναδάς]

5.9 Z-Squared [Ηνωμένο Βασίλειο]

5.10 Zira Island [Αζερμπαϊτζαν]

5.11 One Brighton [Ηνωμένο Βασίλειο]

5.12 Graylingwell [Ηνωμένο Βασίλειο]

2

75 75 78 82 87 89 92 99 102 106 110 111 113

Ενότητα 6 Μελέτη Κτιρίου | Building Study

6.1 Πληροφορίες Σχετικό με το Κτίριο

6.2 Δεδομένα Βασικού Σεναρίου

6.3 Διαφοροποιήσεις Υπόλοιπων Σεναρίων

6.4 Εκμετάλλευση Ηλιακής Ακτινοβολίας

6.5 Ετήσιο Ισοζύγιο Ενεργειακής Κατανάλωσης

6.6 Ετήσιο Ισοζύγιο Πρωτογενούς Ενέργειας

6.7 Ετήσιο Ισοζύγιο Εκπομπών Διοξειδίου του Άνθρακα

6.8 Συμπεράσματα Αποτελεσμάτων Μελέτης

6.9 Πίνακες Αποτελεσμάτων Μελέτης

117

Πηγές | References

159

117 119 124 132 141 145 149 153 156

ΠΕΡΙΛΗΨΗ ΠΕΡΙΛΗΨΗ ‘‘Μία κατοικία μηδενικού ενεργειακού ισοζυγίου είναι σχεδιασμένη με τέτοιο τρόπο ώστε να καλύπτει τις ενεργειακές ανάγκες που χρειάζονται για τη θέρμανση των εσωτερικών της χώρων και την παροχή ζεστού νερού, σε ήπιες περιβαλλοντικές συνθήκες...’’ Με αυτούς τους στόχους και τις απαιτήσεις ξεκίνησε η ιδέα των πρώτων κτιρίων μηδενικού ενεργειακού ισοζυγίου κατά τη δεκαετία του ‘70. Από τότε οι απαιτήσεις αυξάνονται

συνεχώς,

στοχεύοντας

στην

πλήρη

κάλυψη

της

ενεργειακής

κατανάλωσης της κατασκευής με την εξισορρόπηση της εισερχόμενης με την εξερχόμενη ενέργεια. Σε αυτό έχει συντελέσει σημαντικά τόσο η εξέλιξη της τεχνολογίας, όσο και η αναγνώριση των περιβαλλοντικών προβλημάτων. Η εξέλιξη της τεχνολογίας έχει συμβάλλει σε δύο άξονες. Στον πρώτο, εντάσσεται η ενσωμάτωση των υπολογιστικών εφαρμογών στη μελέτη, επιτρέποντας την πρόβλεψη της ενεργειακής συμπεριφοράς των κτιρίων κατά τη διάρκεια της ζωής τους. Ο δεύτερος αφορά τη ανάπτυξη και τη βελτιστοποίηση συστημάτων εξοικονόμησης ενέργειας, καθώς και παραγωγής, τα οποία γίνονται συνεχώς πιο αποδοτικά, ενώ το κόστος τους μειώνεται. Από την άλλη πλευρά, τα αυξανόμενα περιβαλλοντικά προβλήματα και η εξάντληση των φυσικών πόρων δεν είναι πλέον απλά εικασίες, αλλά πραγματικότητα, έχουν συμβάλλει στη λήψη απαιτητικών μέτρων για την ελαχιστοποίηση της ενεργειακής κατανάλωσης των κτιρίων και την απεξάρτηση από τα ορυκτά καύσιμα. Στο δομημένο περιβάλλον δίνεται ιδιαίτερη σημασία, όντας ένας τομέας που ευθύνεται για πάνω από το 30% της παγκόσμιας κατανάλωσης ενέργειας. Βασικός στόχος των κατασκευών αυτού του είδους είναι η λήψη μέτρων για την ελαχιστοποίηση των ενεργειακών τους αναγκών. Επειδή, όμως, κάτι τέτοιο δεν 5

αρκεί, απαραίτητη προϋπόθεση είναι η ενέργεια που καταναλώνεται να προέρχεται από ανανεώσιμες πηγές. Αυτές μπορούν να παράγονται είτε επί τόπου είτε σε κάποιο άλλο μέρος, από μία οργανωμένη εγκατάσταση. Με την εξέλιξη της ιδέας του ενεργειακού ισοζυγίου, ωστόσο, δημιουργήθηκαν και νέες προσεγγίσεις, εξαρτώμενες κάθε φορά από τους στόχους της κατασκευής. Το ισοζύγιο μπορεί να γίνεται με μέτρο σύγκρισης την ενεργειακή κατανάλωση, την κατανάλωση πρωτογενούς ενέργειας, το κόστος και τις εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα. Παρ’ όλα αυτά, οποιαδήποτε προσέγγιση και αν επιλεχθεί, μπορεί να προσδιοριστεί και από επιπρόσθετες παραμέτρους, όπως η χρονική περίοδος επίτευξής της ή η δημιουργία συγκεκριμένων εσωτερικών συνθηκών. Στη συνέχεια θα μελετηθούν όλα εκείνα τα στοιχεία που έχουν τη δυνατότητα να επηρεάσουν το ισοζύγιο μίας κατασκευής και να συμβάλλουν στη μείωση της ενεργειακής της κατανάλωσης και στο μηδενισμό των εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα. Η επίτευξη μηδενικού ισοζυγίου εκπομπών είναι πρωτίστης σημασίας, καθώς αποτελεί την προσέγγιση που αποδίδει καλύτερα την περιβαλλοντική μόλυνση. Αρχικά, η επίτευξη μηδενικού ισοζυγίου εκπομπών ξεκινά με την κατανόηση των διαφορετικών προσεγγίσεων ισοζυγίου. Συνεχίζει με τη επιλογή, μέσα από μία ποικιλία, των κατάλληλων σχεδιαστικών μέτρων, εξαρτώμενη από τις εκάστοτε ανάγκες και συνθήκες. Αυτό γίνεται σε συνδυασμό με τη αξιοποίηση και εκμετάλλευση των ανανεώσιμων μορφών ενέργειας που παρέχονται κάθε φορά. Οι παράμετροι που επιλέγονται, καθώς και συνδυασμοί αυτών, με τη βοήθεια κάποιας υπολογιστικής εφαρμογής, οδηγούν στον ακριβή υπολογισμό της επίδρασης που θα έχουν στην ενεργειακή συμπεριφορά της κατασκευής. Ιδιαίτερης σημασίας είναι η επίτευξη μηδενικού ισοζυγίου εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα στο αστικό περιβάλλον, ένα αρκετά δυσκολότερο εγχείρημα σε σχέση με περιοχές της υπαίθρου, καθώς ο χώρος είναι περιορισμένος και πεπερασμένων 6

ΠΕΡΙΛΗΨΗ δυνατοτήτων. Οι πόλεις αναμένεται να παίξουν καθοριστικό ρόλο, καθώς σε αυτές κατοικεί πάνω από το 50% του παγκόσμιου πληθυσμού, ενώ σε αυτές βρίσκεται το μεγαλύτερο ποσοστό του δομημένου περιβάλλοντος. Παράλληλα, οι μελέτες δε θα πρέπει να εστιάζουν αποκλειστικά στις νέες κατασκευές, αλλά και στις ήδη υπάρχουσες, οι οποίες αποτελούν το μεγαλύτερο αριθμό και ευθύνονται για την κατανάλωση μεγάλων ποσοτήτων ενέργειας. Για το λόγο αυτό, μελετώνται τα ισοζύγια ενεργειακής κατανάλωσης, κατανάλωσης πρωτογενούς ενέργειας και εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα ενός υπάρχοντος κτιρίου κατοικιών και καταστημάτων, 5 ορόφων, σε ένα πυκνοδομημένο αστικό περιβάλλον. Με τις αλλαγές που εφαρμόζονται, γίνεται κατανοητό ποιες επηρεάζουν σε μεγαλύτερο βαθμό την ενεργειακή του συμπεριφορά. Ωστόσο, τα συμπεράσματα που προκύπτουν, δείχνουν ότι, εκτός από τα απαραίτητα σχεδιαστικά μέτρα και τις αλλαγές που θα πραγματοποιηθούν, καταλυτικό ρόλο αναμένεται να διαδραματίσουν και οι χρήστες του. Οι συνήθειές τους, η ευαισθητοποίησή τους και η ενεργή συμμετοχή τους μπορούν να συμβάλλουν σημαντικά στη διαμόρφωση του ισοζυγίου της κατασκευής. Τα αποτελέσματα που επιφέρει η συμπεριφορά τους στην ενεργειακή απόδοση της κατασκευής γίνονται ακόμη εντονότερα όταν έχουν ήδη υιοθετηθεί τα μέτρα που αφορούν την ελαχιστοποίηση της ενεργειακής κατανάλωσης.

7

ABSTRACT ‘‘Zero Energy House is dimensioned to be self-sufficient in space heating and hotwater supply during normal climatic conditions...’’

With these targets and requirements started the idea of the first zero energy balance buildings, during the ‘70s. Since, the demands are growing, with the aim of full balancing the incoming to the outgoing energy. Both technology development and the recognition of the environmental problems have contributed in this in significant way. The evolution of technology has contributed to two axis. The first one is the integration of computer application in the design, which predict the buildings’ energy performance during their life time. The second one, is related to the development and optimization of energy saving and energy productions systems, which are becoming more and more efficient, while the cost is reduced.

On the other hand, the increasing environmental problems and the depletion of natural resources, which are no longer just a speculation but reality, have contributed in strict measures to minimize buildings’ energy consumption and reduce the dependence on fossil fuels. The built environment is of particular importance, because it is a sector that accounts for over 30% of global energy consumption.

The main target of this type of construction is to minimize their energy needs.

However this is not sufficient, so it is necessary that the energy consumed comes from renewable sources. These can be produced either on or off site, by an organized production unit. The evolution of the idea of energy balance, has created new approaches which depend on the construction’s targets. The energy balance can be based on energy consumption, primary energy consumption, the energy cost or carbon emissions. Nevertheless, whichever approach is selected it can be determined by additional parameters such as time period or the creation of specific internal conditions.

8

ΠΕΡΙΛΗΨΗ After this, all the elements that have the potential to affect the energy balance of a building, reduce energy consumption and eliminate emissions of carbon dioxide will be studied. Achieving zero emissions is of high importance, because it explains better the environmental pollution. First of all, the achievement of zero emissions starts with the understanding of different balance approaches. It continues with the selection of the most appropriate design, through a variety of options, depending on the existing needs and circumstances. This is combined with the use and exploitation of renewable energy provided each time. The parameters and their combinations selected, with the use of a computer application lead to accurate calculation of the effect that they will have to the energy balance of the structure.

Of particular importance is to achieve zero carbon emissions in urban environment. This effort is difficult in comparison to rural areas, because the space and the potential are limited. The cities are expected to play a decisive role as they are inhabited by over the 50% of the global population. They also include the majority of built environment. At the same time, studies should not focus only on new construction but also on existing ones, which are the highest number and account for the consumption of large quantities of energy.

For this reason, the balance of energy consumption, primary energy consumption and carbon emissions of an existing 5-floor building with houses and shops in an urban environment are examined. With these changes implemented it is being understood which ones influence the most the building’s energy balance. However, the findings obtained show that, besides the necessary measures and design changes made, its users are expected to play a significant role. Their habits, their awareness and their active participation can contribute importantly to the balance of the construction. The impacts of their behavior on the energy efficiency of the construction are becoming more apparent when they have already adopted the measures for minimizing energy consumption.

9

Το ατύχημα στη θαλάσσια πλατφόρμα της Βρετανικής πετρελαϊκής εταιρίας BP τον Απρίλιο του 2010 στον Κόλπο του Μεξικού στοίχησε τη ζωή σε 11 άτομα, ενώ άλλα 17 τραυματίστηκαν. Τρεις μήνες χρειάστηκαν για να σταματήσει πλήρως η διαρροή πετρελαίου. Το διάστημα αυτό 780.000 κυβικά μέτρα πετρελαίου διέρρευσαν στη θάλασσα, καταλαμβάνοντας έκταση 180.000 τετραγωνικών χιλιομέτρων και συντελώντας σε μία τεράστια οικολογική καταστροφή, [πηγή εικόνας: www.sierraclub.org]

ΥΠΑΡΧΟΥΣΑ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗ 1.1 ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΗ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗ

Σύμφωνα με μελέτη του 20011, έγινε μια πρόγνωση για την αύξηση της θερμοκρασίας του πλανήτη το 2100 και εκτιμήθηκε ότι θα είναι μεταξύ 1,4-5,8οC. Μια πιο πρόσφατη μελέτη όμως, υπολόγισε ότι τη συγκεκριμένη χρονολογία η θερμοκρασία του πλανήτη θα έχει αυξηθεί 1,9-11,5οC, με την μεγαλύτερη πιθανότητα να είναι γύρω στους 3,4οC. Μια αύξηση της μέσης θερμοκρασίας της γης κατά 5οC θα καταστήσει το 70% των καλλιεργήσιμων εκτάσεων σε άγονες περιοχές [εικόνα 1.1]. Παράλληλα, η σταδιακή αύξηση της θερμοκρασίας της ατμόσφαιρας, που οφείλεται σε μεγάλο βαθμό στη συνεχή αύξηση των εκπομπών αέριων ρύπων, οδηγεί στο λιώσιμο των πάγων σε κάθε σημείο του πλανήτη. Κάθε χρόνο κομμάτια πάγου εκατοντάδων τετραγωνικών και κυβικών χιλιομέτρων από την Ανταρκτική και τη Γροιλανδία αποκόβονται και πλέουν στους ωκεανούς, πάγοι οι οποίοι σταδιακά λιώνουν και μπορούν να αυξήσουν τη στάθμη της θάλασσας παγκοσμίως2. Οι Άλπεις έχουν χάσει τις τελευταίες δεκαετίες πάνω από το 50% των παγετώνων τους, ενώ τα Ιμαλάια είναι το μέρος όπου ο πάγος λιώνει γρηγορότερα από οπουδήποτε αλλού. Σε αυτό το φαινόμενο συμβάλλει κατά πολύ η συγκέντρωση αερίων του θερμοκηπίου στην ατμόσφαιρα και κυρίως του διοξειδίου του άνθρακα. Η συγκέντρωσή του είναι αυτή τη στιγμή 390 ppm3 περίπου και εκτιμάται ότι αυξάνεται κατά 3 ppm περίπου κάθε χρόνο, ενώ μεταξύ 400-440 ppm είναι το όριο όπου το λιώσιμο των πάγων θα είναι μη αναστρέψιμο. Αν δεν γίνει κάποια εντυπωσιακή αλλαγή αυτό θα συμβεί μέχρι το 20354.

1.1 Περιοχή της Θεσσαλονίκης που θα βρεθεί κάτω από τη στάθμη της θάλασσας σε πιθανή αύξησή της κατά 1 και 5 μέτρα, [πηγή εικόνας: flood.firetree.net] IPCC Third Assessment Report Αξίζει να σημειωθεί ότι το λιώσιμο όλων των πάγων της Δυτικής Ανταρκτικής και της Γροιλανδίας θα ήταν ικανό να αυξήσει τη στάθμη της θάλασσας παραπάνω από 12 μέτρα 3 Ppm = parts per million, δηλαδή για παράδειγμα τα 390 ppm μεταφράζονται σε ποσοστό 0,039% 4 Σε μία ακραία υπόθεση όπου θα έλιωνε όλος ο πάγος στον πλανήτη η στάθμη της θάλασσας θα ανέβαινε ως και 80 μέτρα 1 2

11

ΕΝΟΤΗΤΑ 1 1.2 ΣΥΜΒΑΤΙΚΕΣ ΜΟΡΦΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ

Για την κατάσταση στην οποία έχει περιέλθει το περιβάλλον, ευθύνεται κατά κύριο λόγο η ραγδαία οικονομική και κοινωνική ανάπτυξη των τελευταίων δεκαετιών, όπου η ευμάρεια και η αύξηση του βιοτικού επιπέδου είναι άρρηκτα συνδεδεμένες με την κατανάλωση των φυσικών και ορυκτών πόρων χωρίς όρια και περιορισμούς [εικόνα 1.2]. Η προοπτική για ένα βιώσιμο μέλλον εξαρτάται από το πόσο γρήγορα οι κοινωνίες θα στραφούν από τα ορυκτά καύσιμα σε ανανεώσιμες μορφές ενέργειας, καθώς προβλέπεται ότι στο τέλος του 21ου αιώνα η ζήτηση για ενέργεια θα είναι τριπλάσια σε σχέση με την τωρινή. Η χρησιμοποίηση ανανεώσιμων πηγών έχει 1.2 Θαλάσσιες πλατφόρμες εξόρυξης πετρελαίου στον κόλπο του Μεξικού αντλούν πετρέλαιο ακατάπαυστα. Το 2007, όπου υπήρξε η μέγιστη κατανάλωση πετρελαίου, μέχρι την επόμενη, καταναλώνονταν 86.220 βαρέλια ημερησίως, [πηγή εικόνας: www.flickr.com]

ενταθεί τα τελευταία χρόνια, κυρίως, λόγω της συνεχώς αυξανόμενης ζήτησης από τις ταχύτατα αναπτυσσόμενες χώρες της Ασίας, όπως η Κίνα και η Ινδία. Παρόλα αυτά, η εξάρτηση από τα ορυκτά καύσιμα θα συνεχίσει να αυξάνεται τις επόμενες δεκαετίες, σε μεγάλο βαθμό εξαιτίας της ανάπτυξης των παραπάνω χωρών5, με το 85% της ενεργειακής κατανάλωσης να εξακολουθήσει να προέρχεται από την καύση ορυκτών καυσίμων6. Επομένως, το σενάριο που θα απέτρεπε μια επικίνδυνη

Το 2004 για παράδειγμα η παγκόσμια κατανάλωση ενέργειας αυξήθηκε κατά 4,3%, ενώ στην Κίνα αυξήθηκε 14% την ίδια χρονιά και κατά 65% την τριετία 2001-2004, φτάνοντας έτσι σε σημείο να καταναλώνει το 15% της παγκόσμιας ενέργειας ενώ έγινε και η δεύτερη χώρα σε εισαγωγή πετρελαίου 6 Έρευνα της International Energy Agency [IEA] 7 Προβλέπεται ότι μέσα στα επόμενα 40 χρόνια θα εξαντληθεί το πετρέλαιο, στα 60 το φυσικό αέριο και στα 100 ο άνθρακας 8 Η παγκόσμια κατανάλωση πετρελαίου αυξήθηκε 3,4% το 2004, όντας η μεγαλύτερη αύξηση από το 1978, ενώ στην Κίνα αυξήθηκε κατά 33% την ίδια χρονιά 9 ο υπολογισμός των αποθεμάτων φυσικού αερίου ανέρχονται αυτή τη στιγμή στα 144 τρισεκατομμύρια κυβικά μέτρα, με τη σημερινή παραγωγή να ανέρχεται σε 2,3 τρισεκατομμύρια κυβικά μέτρα ετησίως 10 Έρευνα της ‘The Association for the Study of Peak Oil’, ASPO 11 Σε βαρέλια ανά ημέρα 5

12

κλιματική αλλαγή εφόσον δεν εξορυχτεί παραπάνω από το 20-25% των διαθέσιμων αποθεμάτων ορυκτών καυσίμων, τίθεται με αυτόν τον τρόπο σε αμφιβολία. Ωστόσο, η ολοένα μεγαλύτερη εκμετάλλευση ορυκτών καυσίμων, εκτός από μία σχεδόν σίγουρη οικολογική καταστροφή, οδηγεί και στην εξάντλησή τους7. Οι πιο δυσοίωνες προβλέψεις αναμένουν εξάντληση του πετρελαίου πριν το 20358. Η συνεχής άνοδος των τιμών του πετρελαίου αναμένεται να αυξήσει τη ζήτηση του φυσικού αερίου, οδηγώντας και αυτό σε εξάντληση πριν το 20359. Κάτι ανάλογο ισχύει και με την περίπτωση του άνθρακα. Επιπλέον, σύμφωνα με εκτιμήσεις10, μέχρι το 2006 είχαν εξαντληθεί αθροιστικά τα μισά από τα υπαρκτά αποθέματα πετρελαίου, ενώ τα αποθέματα φυσικού αεριού προβλέπονται να βρίσκονται σε αντίστοιχη κατάσταση μία δεκαετία αργότερα. Παράλληλα, το διάστημα μεταξύ 2015-2020 περίπου αναμένεται να υπάρξει η μέγιστη εξόρυξη πετρελαίου11,

ΥΠΑΡΧΟΥΣΑ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ενώ στη συνέχεια θα υπάρξει σταδιακή και συνεχής μείωση12. Η εξάντληση των αποθεμάτων των ορυκτών καυσίμων θα έχει ως αποτέλεσμα τη συνεχή αύξηση των τιμών, επιφέροντας πολλές οικονομικές επιπτώσεις και συμβάλλοντας στην αύξηση των τιμών πολλών προϊόντων καθημερινής χρήσης, οδηγώντας στην εξαθλίωση ενός ακόμα μεγαλύτερου μέρους του παγκόσμιου πληθυσμού. Ταυτόχρονα, τα ποσοστά ανεργίας, που είναι άρρηκτα συνδεδεμένα με την τιμή του πετρελαίου, αναμένεται να αυξηθούν δραματικά. Σύμφωνα με τον Robert Hirsh13, για να αποφευχθεί η οικονομική κατάρρευση θα ήταν αναγκαίο να υπάρξει ένα πρόγραμμα μείωσης της χρήσης πετρελαίου τουλάχιστον 20 χρόνια πριν τη στιγμή της μέγιστης παραγωγής, κάτι το οποίο απέχει από την υπάρχουσα παγκόσμια κατάσταση κατά πολύ. Διαφορετικά, θεωρεί ότι το οικονομικό, πολιτικό και κοινωνικό κόστος θα είναι τεράστιο. Την ίδια άποψη έχει και ο Jeremy Rifkind14, ο οποίος αναφέρει χαρακτηριστικά ότι ‘εάν νομίζουμε ότι το πετρέλαιο αποτελεί πρόβλημα αυτή τη στιγμή, σε 20 χρόνια θα είναι εφιάλτης’. Ενώ, τέλος ο Alan Greenspan15 πιστεύει ότι όσο τα αποθέματα πετρελαίου μειώνονται, οι διαμάχες για τον έλεγχο αυτών θα αυξάνονται με κορύφωση το διάστημα 2015-2025, αναφέροντας τον πόλεμο του Ιράκ ως τον πρώτο για το συγκεκριμένο λόγο. Όμως, ενώ η κλιματική αλλαγή και ο απερχόμενος κίνδυνος εξάντλησης των ορυκτών καυσίμων οδηγεί τα κράτη να εφαρμόσουν άμεσα τεχνολογίες που δε θα βασίζονται στα ορυκτά καύσιμα, συχνά καταφεύγουν σε μεθόδους που βρίσκονται σε λάθος κατεύθυνση, όπως η πυρηνική ενέργεια. Η παραγωγή πυρηνικής ενέργειας μπορεί να μην εκπέμπει ρυπογόνα αέρια, ωστόσο, υπάρχει το άλυτο πρόβλημα της διάθεσης των πυρηνικών αποβλήτων, καθώς και των ατυχημάτων που έχουν γίνει κατά καιρούς [εικόνα 1.3]. Επομένως, η εκτεταμένη χρήση ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, ταυτόχρονα με την απεξάρτηση από τα ορυκτά καύσιμα, φαντάζει η μόνη ελπιδοφόρα λύση για να καλυφθούν τα υπέρογκα ποσά ενέργειας. Τα κτίρια αναμένεται να παίξουν καθοριστικό ρόλο σε αυτή την προσπάθεια, καθώς είναι ένας τομέας που δαπανά παγκοσμίως μεγάλα ποσά ενέργειας16.

1.3 Το κατεστραμμένο πυρηνικό εργοστάσιο στη Fukushima της Ιαπωνίας, ύστερα από το τσουνάμι το Μάρτιο του 2011. Είχε ως αποτέλεσμα την εκκένωση ολόκληρων πόλεων με τεράστιες συνέπειες στο περιβάλλον και στην υγεία εκατομμυρίων ανθρώπων, [πηγή εικόνας: 3.bp.blogspot. com] Η κλιμάκωση αυτή είχε ήδη διατυπωθεί από τον Marion King Hubert το 1956, ο οποίος ήθελε να περιγράψει με αυτόν τον τρόπο τη σχέση μεταξύ των αποθεμάτων πετρελαίου και της συνεχώς αυξανόμενης ζήτησης 13 Έρευνα για το τμήμα ενέργειας των Ηνωμένων Πολιτειών 14 Αναλυτής του Αμερικάνικου ιδρύματος οικονομικών τάσεων 15 Αμερικάνος οικονομολόγος που διετέλεσε πρόεδρος της ομοσπονδιακής τράπεζας των Ηνωμένων Πολιτειών από το 1987 ως το 2006 16 Σύμφωνα με τη διαχείριση των ενεργειακών πληροφοριών των Ηνωμένων Πολιτειών, τα κτίρια στις Ηνωμένες Πολιτείες ευθύνονται για το 30% τις παγκόσμιας κατανάλωσης σε ενέργεια και για το 60% της παγκόσμιας κατανάλωσης σε ηλεκτρισμό, κάνοντας τις Ηνωμένες Πολιτείες τον κυριότερο καταναλωτή ενέργειας παγκοσμίως. Όσο αφορά τη διανομή στην κατανάλωση ηλεκτρισμού στις Ηνωμένες Πολιτείες, αυτή είναι στο 76% για τα κτίρια, στο 23% για τη βιομηχανία και μόλις στο 1% για τις μεταφορές 12

13

Μπορεί οι ανεμογεννήτριες μεγάλου μεγέθους να αποτελούν μία από τις ελπίδες για την κάλυψη των μελλοντικών ενεργειακών αναγκών, ωστόσο, με την αλόγιστη χρήση τους υπάρχει ο κίνδυνος υποβάθμισης του οπτικού ορίζοντα, [πηγή εικόνας: eco7.info]

ΑΝAΝΕΩΣΙΜΕΣ ΜΟΡΦΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ 2.1 ΑΝΑΝΕΩΣΙΜΕΣ ΜΟΡΦΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ

Μόλις το 2% της παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας και το 18% της συνολικής ενέργειας προέρχεται από ανανεώσιμες πηγές1, το μεγαλύτερο μέρος από το οποίο παράγεται από την καύση βιομάζας2. Η υπάρχουσα τεχνολογία δεν έχει τη δυνατότητα να καλύψει αμείωτες τις τωρινές ανάγκες. Για το λόγο αυτό, πρέπει πρωτίστως να μειώθούν οι ενεργειακές απαιτήσεις των κτιρίων, όσο περισσότερο είναι εφικτό, και το υπόλοιπο ποσό ενέργειας που απαιτείται να καλύπτεται από ανανεώσιμες πηγές. Μορφές ενέργειας που μπορούν να χρησιμοποιηθούν προέρχονται από τον ήλιο [εικόνα 2.1], τον αέρα, τη βιομάζα, το υδρογόνο, τη γεωθερμία και το νερό και εξαρτώνται άμεσα από το κλίμα και την τοποθεσία της εκάστοτε περιοχής. Τα συστήματα που απαιτούν ηλιακή ενέργεια για παράδειγμα χρειάζονται περιοχές με μεγάλο ποσοστό ετήσιας ηλιοφάνειας για να είναι αποδοτικά3, ενώ η τοποθέτηση τους σε σχέση με το γύρω περιβάλλον και τα κτίρια μπορεί να επηρεάσει σημαντικά την απόδοση τους. Για την εγκατάσταση ανεμογεννητριών και την εκμετάλλευση

2.1 Η εγκατάσταση φωτοβολταϊκών ηλιακών συλλεκτών στο Okhotnykovo της νότιας Ουκρανίας, αποτελεί την τέταρτη μεγαλύτερη παγκοσμίως με 360.000 πάνελ, παράγοντας 100 GWh ηλεκτρικής ενέργειας ετησίως, [πηγή εικόνας: en.wikipedia.org]

της αιολικής ενέργειας, μετριέται η ταχύτητα του ανέμου 60 μέτρα πάνω από το επίπεδο του εδάφους, στο ύψος δηλαδή που είναι περίπου το κέντρο της έλικας μιας ανεμογεννήτριας. Έτσι, τοποθεσίες που βρίσκονται στις κορυφές των λόφων ή σε πεδιάδες είναι περισσότερο αποδοτικές από αυτές που βρίσκονται στις πλαγιές βουνών, σε κοιλάδες ή σε περιοχές που έχουν βλάστηση και κτίρια. Οι υπόλοιπες ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, υδροηλεκτρική, γεωθερμία και η χρήση βιομάζας, ωστόσο, εξαρτώνται περισσότερο από την τοποθεσία παρά από τις κλιματικές συνθήκες της περιοχής. Από αυτές μόνο η γεωθερμία χρησιμοποιείται για να τροφοδοτήσει και μικρές κτιριακές εγκαταστάσεις, ενώ οι υπόλοιπες απευθύνονται κυρίως σε μεγαλύτερες. Η γεωθερμική ενέργεια που χρησιμοποιείται σε εγκαταστάσεις μεγαλύτερης κλίμακας μπορεί να παράξει ηλεκτρισμό χρησιμοποιώντας ατμό ή ζεστό νερό που προέρχεται από βάθος μεγαλύτερο του 1,5 χιλιομέτρου. Επίσης, μπορεί να χρησιμοποιηθεί τόσο για τη θέρμανση όσο και για την ψύξη, απλά αξιοποιώντας

Σύμφωνα με τον οργανισμό προστασίας του περιβάλλοντος Βιομάζα είναι κάθε οργανική ουσία που προέρχεται από τα φυτά και τα ζώα. Ανάμεσα στις πηγές βιομάζας περιλαμβάνονται και τα γεωργικά και τα δασοκομικά κατάλοιπα, τα στερεά και βιομηχανικά απόβλητα, καθώς και οι υδάτινες και γεωργικές καλλιέργειες που αναπτύσσονται για ενεργειακούς σκοπούς 3 Για παράδειγμα ορισμένες περιοχές της Ελλάδας έχουν ετήσια ακτινοβολία που ξεπερνάει τα 4,8 Gj/m² ενώ άλλες στη βόρεια Ευρώπη έχουν λιγότερο από το μισό 1 2

15

ΕΝΟΤΗΤΑ 2 Βιομάζα Η καύση βιομάζας για τη θέρμανση των εσωτερικών χώρων και την παραγωγή ζεστού νερού θεωρείται ανανεώσιμη μορφή ενέργειας με μηδενικές εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου, εφόσον προέρχεται από πηγή η οποία ανανεώνεται. Αποτελεί ένα αποδοτικό τρόπο παραγωγής ενέργειας, κυρίως για τις κατασκευές που δεν έχουν ανάγκη ψύξης. Παράλληλα, αποφορτίζει το δίκτυο ηλεκτρικού ρεύματος και μειώνει την απαιτούμενη έκταση των συστημάτων εκμετάλλευσης ανανεώσιμων πηγών ενέργειας που θα εγκατασταθούν στην κατασκευή. Συστήματα θέρμανσης με βιομάζα μπορούν να χρησιμοποιηθούν και σε μεγαλύτερη κλίμακα, ενώ στο πυκνοδομημένο αστικό περιβάλλον, όπου δε είναι εύκολη η επί τόπου παραγωγή ενέργειας από ανανεώσιμες πηγές, αποτελεί βασική λύση για τη δημιουργία κατασκευών μηδενικού ενεργειακού ισοζυγίου. Η καλλιέργεια ενός εκταρίου καρπών βιομάζας, έχει τη δυνατότητα να παράξει περίπου 800 λίτρα βιοκαυσίμου ετησίως, ποσότητα ικανή να κινήσει ένα συμβατικό αυτοκίνητο περίπου κατά 10.000 χιλιόμετρα. Διαφορετικά, μπορούν να παραχθούν στερεοί καρποί βιομάζας που θα χρησιμοποιηθούν για την παραγωγή ζεστού νερού, θερμότητας και ενέργειας. Μια κατασκευή με χαμηλές ενεργειακές ανάγκες απαιτεί ετησίως περίπου 200500 κιλά στερεής βιομάζας ανά άτομο για καύση. Ωστόσο, παρότι η βιομάζα αποτελεί μια μορφή ενέργειας που δεν εκπέμπει ρύπους, δε μπορεί να θεωρηθεί αξιόπιστη, καθώς η διαθεσιμότητα και τα αποθέματα είναι περιορισμένα.

16

τη σταθερή θερμοκρασία που έχει το έδαφος, από μικρό κιόλας βάθος, σε όλη τη διάρκεια του έτους και είναι περίπου 13οC. Βέβαια, σε θερμές κλιματικές ζώνες, όπου η ανάγκη για ψύξη είναι πολύ μεγαλύτερη από την ανάγκη για θέρμανση, ένα γεωθερμικό σύστημα ίσως να μην είναι αποδοτικό, επειδή το κτίριο θα απορρίπτει συνεχώς θερμότητα στο έδαφος, η οποία από κάποιο σημείο και μετά θα το οδηγήσει σε κορεσμό και σε άνοδο της θερμοκρασίας του. Το αντίστροφο ισχύει και στις πολύ ψυχρές κλιματικές ζώνες. Η υδροηλεκτρική ενέργεια είναι άμεσα συνυφασμένη με την τοποθεσία, καθώς απαιτεί την μετακίνηση μεγάλων ποσοτήτων νερού, άρα τα ποτάμια και η θάλασσα είναι τα μόνα κατάλληλα μέρη, ενώ η βιομάζα3, τέλος, είναι πιο αποδοτική αν το εργοστάσιο παραγωγής ενέργειας βρίσκεται κοντά στην πηγή της πρώτης ύλης.

2.1.1 ΑΝΑΝΕΩΣΙΜΕΣ ΜΟΡΦΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΣΤΑ ΚΤΙΡΙΑ

Η δημιουργία κατασκευών μηδενικού ισοζυγίου, προϋποθέτει τη δυνατότητά τους να παράγουν ενέργεια, που τις περισσότερες φορές μεταφράζεται σε ηλεκτρικό ρεύμα. Η εκμετάλλευση των ανανεώσιμων πηγών θα πρέπει να αποτελεί το τελικό στάδιο της μελέτης, εφόσον έχουν ληφθεί πρωτίστως όλα τα απαιτούμενα μέτρα που σχετίζονται με τη μείωση της ενεργειακής κατανάλωσης και έχουν υπολογιστεί οι υπολειπόμενες ενεργειακές απαιτήσεις της κατασκευής. Τέτοιου είδους μέτρα αφορούν τον αρχικό σχεδιασμό της κατασκευής, την εγκατάσταση ενεργειακά αποδοτικού εξοπλισμού καθώς και την ενημέρωση, την ενεργή συμμετοχή και την ευαισθητοποίηση των χρηστών. Διαφορετικά, η κάλυψη αναγκών σε ενεργειακά σπάταλες

κατασκευές,

απαιτεί

εκτεταμένες

εγκαταστάσεις

εκμετάλλευσης

ανανεώσιμων πηγών, κάτι το οποίο υστερεί σε απόδοση εξαιτίας του υψηλού κόστους κατασκευής και συντήρησης, ενώ δε μπορεί να υλοποιηθεί σε πυκνό αστικό περιβάλλον. Με την υπάρχουσα τεχνολογία, δύο είναι οι αποτελεσματικότερες μέθοδοι για να παράγει κανείς ηλεκτρικό ρεύμα σε κτίρια μικρής κλίμακας, τα

ΑΝAΝΕΩΣΙΜΕΣ ΜΟΡΦΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ φωτοβολταϊκά ηλιακά πάνελ και οι ανεμογεννήτριες μικρού μεγέθους, ενώ πολύ

Desertec Το Desertec είναι μία ιδέα που έχουν αναπτύξει οι TREC4, η οποία βασίζεται στην αξιοποίηση της μεγαλύτερης και τεχνικά πιο προσιτής πηγής ενέργειας στον πλανήτη, δηλαδή της ηλιακής ακτινοβολίας που προσπίπτει στην επιφάνεια της γης και συγκεκριμένα στις ερημικές περιοχές. Αφορά τη δημιουργία ενός πάρκου μεγάλης κλίμακας με φωτοβολταϊκά πάνελ και ενός δικτύου5 που θα ενώνει την Αφρική με την Ευρώπη και θα μεταφέρει ηλεκτρικό ρεύμα υψηλής τάσης με σχετικά μικρές απώλειες κατά τη μεταφορά6. Η ερημική περιοχή της βόρειας Αφρικής αποτελεί την ελπίδα για να καλυφθούν οι ενεργειακές ανάγκες ολόκληρης της Ευρώπης7 και όχι μόνο, διότι είναι ένα μέρος με πολλές ώρες ηλιοφάνειας ετησίως. Η χρήση ενός τμήματος της ερήμου Σαχάρας, έκτασης ίσης με μιας μικρής χώρας, δεδομένου του μεγέθους της, είναι ικανή να καλύψει αυτές τις ανάγκες. Η συγκεκριμένη ιδέα βασίζεται στο γεγονός ότι περίπου το 30% της επιφάνειας της γης είναι ερημικές και άγονες περιοχές, που θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για την εγκατάσταση τέτοιων συστημάτων. Η ηλιακή

αποδοτική θεωρείται και η εκμετάλλευση της γεωθερμικής ενέργειας για τη θέρμανση και την ψύξη των εσωτερικών χώρων. Η εκμετάλλευση της ηλιακής ακτινοβολίας είναι πιθανώς η πιο εύκολη και αποτελεσματική μέθοδος παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας στο αστικό περιβάλλον με τη χρήση φωτοβολταϊκών πάνελ, αν παρέχεται δώμα χωρίς μεγάλο ποσοστό σκίασης από το γύρω περιβάλλον ή μία επικλινής στέγη με νότιο προσανατολισμό. Τα πάνελ συνδέονται μεταξύ τους με τέτοιο τρόπο, ώστε η συνολική τους τάση να καλύπτει αυτή που απαιτεί ο μετατροπέας. Το συνεχές ηλεκτρικό ρεύμα [DC], στη συνέχεια, μετατρέπεται σε εναλλασσόμενο [AC], ώστε να τροφοδοτήσει τον ηλεκτρικό εξοπλισμό του κτιρίου. Η ποσότητα ηλεκτρικού ρεύματος που δεν χρησιμοποιείται εκείνη τη στιγμή, διοχετεύεται συνήθως στο δίκτυο ή αποθηκεύεται για μελλοντική χρήση. Αντίθετα, οι ανεμογεννήτριες είναι πιο περίπλοκες και απαιτητικές σχετικά με την τοποθέτησή τους σε σύγκριση με τα φωτοβολταϊκά πάνελ. Το περιβάλλον και η τοποθεσία παίζουν καθοριστικό ρόλο για την αποτελεσματικότητά τους. Συνήθως ισχύει ότι όσο υψηλότερα είναι η θέση εγκατάστασής τους και όσο ομαλότερη είναι η ροή του αέρα, τόσο μεγαλύτερη είναι η δυνατότητά τους να παράγουν σταθερή ποσότητα ηλεκτρικού ρεύματος για περισσότερη ώρα. Το μειονέκτημα της πρώτης γενιάς ανεμογεννητριών είχε να κάνει με το γεγονός ότι έπρεπε να παράγουν ενέργεια για τουλάχιστον 3 λεπτά συνεχόμενα πριν ο μετατροπέας την διοχετεύσει στο δίκτυο. Λανθασμένη τοποθέτηση τέτοιων ανεμογεννητριών, είχε ως αποτέλεσμα την αδυναμία τους να παράξουν ενέργεια. Πλέον, κάτι τέτοιο δεν ισχύει, παρόλα αυτά, όμως, οι ανεμογεννήτριες μικρού μεγέθους δεν αποτελούν ένα τόσο διαδεδομένο τρόπο παραγωγής ενέργειας όσο τα φωτοβολταϊκά πάνελ, ούτε εξίσου αποδοτικό. Ωστόσο, με σχετικά χαμηλό κόστος, έχουν την δυνατότητα να παράξουν

Trans-Mediterranean Renewable Energy Cooperation, εθελοντική οργάνωση που δημιουργήθηκε το 2003 5 Ηigh-Voltage Direct Current [HVDC], μία τυπική γραμμή του οποίου μπορεί να μεταφέρει 2 GW, τόσο υπέργεια, όσο και υποθαλάσσια και χρησιμοποιείται ήδη για την κάλυψη μεγάλων αποστάσεων σε πολλές περιοχές του πλανήτη 6 Mόλις 0,6% 7 Yπολογίζεται ότι ένα πρόγραμμα κόστους 75 εκατομμυρίων θα τροφοδοτεί καθένα από τους 500 εκατομμύρια Ευρωπαίους με 11 kWh ενέργειας ημερησίως 4

17

ΕΝΟΤΗΤΑ 2 ακτινοβολία που προσπίπτει στην επιφάνεια της γης είναι 2,5kWh ανά τετραγωνικό μέτρο κάθε ημέρα. Αν υποθέσουμε ότι χρησιμοποιούμε φωτοβολταϊκά πάνελ με απόδοση 12%, όχι ιδιαίτερα υψηλή για τα σημερινά δεδομένα, χρειάζεται μια επιφάνεια μεγέθους 0,75% της γης για να καλύψει τις παγκόσμιες ενεργειακές ανάγκες. Μια τέτοια έκταση αντιστοιχεί περίπου στο 13% της ερήμου Σαχάρα, καλυμμένης με φωτοβολταϊκά πάνελ. Το πιο ελπιδοφόρο πρόγραμμα παγκοσμίως αυτή τη στιγμή τέτοιου είδους βρίσκεται στις Ηνωμένες Πολιτείες και όταν ολοκληρωθεί, το 2012, θα παράγει 1,65gWhs ενέργειας το χρόνο. Υπολογίζεται ότι για να παραχθεί 1gW ενέργειας, χρειάζεται έκταση περίπου 7τ.χλμ. καλυμμένη με φωτοβολταϊκά πάνελ, ωστόσο, η απαιτούμενη έκταση θα μπορούσε να μειωθεί με τη χρήση συμπυκνωμένης ηλιακής ενέργειας.

ικανοποιητικές ποσότητες ενέργειας στις κατάλληλες περιβαλλοντικές συνθήκες. Σε μία κατασκευή, η βάση στήριξης της ανεμογεννήτριας είναι προτιμότερο να είναι στο έδαφος ή σε κάποιο σταθερό σημείο της κατασκευής, καθώς η σταθερότητα της ανεμογεννήτριας αυξάνει την αποδοτικότητά της. Τα καλώδια διατρέχουν τον πυρήνα του κορμού της ανεμογεννήτριας και καταλήγουν στη βάση της και στο μετατροπέα. Ο μετατροπέας, στη συνέχεια, συγχρονίζει το εναλλασσόμενο ρεύμα ώστε να τροφοδοτήσει τον ηλεκτρικό εξοπλισμό του κτιρίου. Τέλος, η εκμετάλλευση της γεωθερμικής ενέργειας βασίζεται στη σταθερή θερμοκρασία του εδάφους καθόλη τη διάρκεια του έτους [16-18°C] σε βάθος μεγαλύτερο των 8 μέτρων. Το φαινόμενο αυτό, σε συνδυασμό με τη χρήση αντλιών θερμότητας, μπορεί να μειώσει σημαντικά την ανάγκη για θέρμανση και ψύξη των εσωτερικών χώρων. Το σύστημα γεωθερμίας μπορεί να εγκατασταθεί κάθετα κάτω από τα θεμέλια της κατασκευής φθάνοντας σε βάθος μέχρι και 100 μέτρα, περιλαμβάνοντας πλαστικούς σωλήνες μέσα στους οποίου υπάρχει νερό. Κατά τη διαδικασία της θέρμανσης το νερό προσλαμβάνει θερμική ενέργεια από το έδαφος, ενώ κατά τη διαδικασία της ψύξης απορρίπτει ενέργεια σε αυτό. Στη συνέχεια η αντλία θερμότητας με επιπλέον χρήση ενός μικρού ποσού ηλεκτρικής ενέργειας θερμαίνει ή ψύχει ένα δεύτερο κύκλωμα ρευστού, το οποίο στη συνέχεια θερμαίνει ή ψύχει αντίστοιχα τους χώρους του κτιρίου μέσω συστημάτων όπως fan coils, ενδοδαπέδιο σύστημα, αεραγωγούς, κλιματιστικές μονάδες ή θερμαντικά σώματα. Επιπλέον, οι γεωθερμικοί σωλήνες μπορούν να εγκατασταθούν και οριζόντια, εφόσον υπάρχει κήπος ή ελεύθερος χώρος στο κτίριο, περιλαμβάνοντας αέρα ή νερό και με λειτουργία αντίστοιχη με αυτή της κάθετης γεωθερμίας.

18

ΑΝAΝΕΩΣΙΜΕΣ ΜΟΡΦΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ 2.1.2 ΑΝΑΝΕΩΣΙΜΕΣ ΜΟΡΦΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΑΝΑΛΟΓΑ ΜΕ ΤΗΝ ΠΥΚΝΟΤΗΤΑ

ΤΟΥ ΔΟΜΗΜΕΝΟΥ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ Οι λύσεις για τις προτεινόμενες εναλλακτικές μορφές ενέργειας εξαρτώνται κάθε φορά από τη χρήση, την τοποθεσία και την κλίμακα του έργου. Στις αστικές περιοχές, όπου η πυκνότητα δόμησης είναι μεγαλύτερη, είναι δύσκολο να καλυφθούν οι ενεργειακές ανάγκες αποκλειστικά από την εκμετάλλευση της ηλιακής ενέργειας, καθώς η έκθεση στον ήλιο είναι περιορισμένη. Σε πολλές πόλεις του εξωτερικού, ωστόσο, εφαρμόζονται νόμοι για το δικαίωμα στην ακτινοβολία του ήλιου [right to light], το οποίο προστατεύει τους κατοίκους από τυχόν μελλοντικές κατασκευές που θα μειώνουν τα ηλιακά κέρδη του κτιρίου τους και τη δυνατότητα για εκμετάλλευση της

ηλιακής

ακτινοβολίας

για

την

παραγωγή

ενέργειας.

H

εγκατάσταση

ανεμογεννητριών, μπορεί να λειτουργήσει ως εναλλακτική ή συμπληρωματική λύση,

Right to Light Το δικαίωμα στο φυσικό φως [right to light] είναι ένας νόμος που θεσπίστηκε στην Αγγλία το 1832, κατά τον οποίο ο ιδιοκτήτης μιας κατοικίας που έχει δεχθεί το φως του ηλίου για περισσότερο από 20 χρόνια έχει τη δυνατότητα να απαγορεύσει οποιαδήποτε κατασκευή θα του το στερούσε ή θα του το μείωνε. Στο διάστημα αυτό, όμως, δεν είναι σε θέση να διευρύνει τα ήδη υπάρχοντα ανοίγματα. Στο κεντρικό Λονδίνο, μπορεί να συναντήσει κανείς πινακίδες κάτω από συγκεκριμένα παράθυρα που γράφουν ‘Αρχαία Φώτα’ και αναφέρονται στο παραπάνω δικαίωμα.

ιδίως κατά τη χειμερινή περίοδο. Σε αστικές περιοχές, επίσης, ένα οργανωμένο πρόγραμμα μέσων μαζικής μεταφοράς χαμηλής ενεργειακής κατανάλωσης ή μηδενικών εκπομπών θα μπορούσε να ελαχιστοποιήσει τη χρήση ιδιωτικών οχημάτων, όντας μια αποτελεσματική λύση. Οι κατασκευές που βρίσκονται σε μη αστικές περιοχές, αντίθετα, μπορούν ευκολότερα να εκμεταλλευτούν την ηλιακή ενέργεια, ενώ παράλληλα έχουν τη δυνατότητα να είναι περισσότερο επαρκείς ενεργειακά από τις κατασκευές στις αστικές περιοχές. Σε τέτοιου είδους περιπτώσεις η στέγαση εργασίας και κατοικίας στον ίδιο χώρο μπορεί να είναι μία λύση για την αποφυγή των μετακινήσεων, το ίδιο και η καλλιέργεια τροφίμων που θα συμβάλλει στην ελαχιστοποίηση της απαιτούμενης ενέργειας για τη μεταφορά τους. Συνεπώς, η πυκνότητα κάθε φορά του δομημένου περιβάλλοντος, όπως και η απόσταση από τα αστικά κέντρα, παίζει καθοριστικό ρόλο για τις σχεδιαστικές πρακτικές και τις στρατηγικές που θα ακολουθηθούν.

Ενέργεια από Απορρίμματα Υπάρχει μια ποικιλία μορφών ενέργειας που μπορεί να παραχθεί από την εκμετάλλευση υλικών που συνήθως καταλήγουν ως απορρίμματα στους χώρους υγειονομικής ταφής. Στο μέλλον βέβαια, κάτι τέτοιο δε θα ευδοκιμήσει, καθώς η ενέργεια που μπορεί να εξοικονομηθεί αποφεύγοντας την κατασκευή υλικών, όπως μέταλλο, πλαστικό, γυαλί και χαρτί, με την επαναχρησιμοποίηση τους είναι πολύ μεγαλύτερη σχετικά με την ενέργεια που μπορούν να παράξουν. Εξαίρεση σε αυτόν τον κανόνα αποτελεί η χρήση τεχνολογιών που παράγουν ενέργεια αξιοποιώντας υλικά όπως τα απορρίμματα του φαγητού και του κήπου, καθώς και τα περιττώματα των ανθρώπων και των ζώων. Παρόλα αυτά, η ενέργεια που παράγεται από τα απορρίμματα δε μπορεί να θεωρηθεί ούτε ανανεώσιμη μορφή ούτε ιδιαίτερα ασφαλής.

19

ΕΝΟΤΗΤΑ 2 2.2 ΑΝΑΝΕΩΣΙΜΕΣ ΜΟΡΦΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΓΙΑ ΤΗΝ ΕΛΛΑΔΑ

Ανεμογεννήτριες, φωτοβολταϊκά πάνελ και μικρές υδροηλεκτρικές και γεωθερμικές εγκαταστάσεις μπορούν να τοποθετηθούν κατά την κατασκευή ενός κτιρίου. Μπορεί η παράγωγή υδροηλεκτρικής ενέργειας να είναι εξαιρετικά δαπανηρή και να απαιτεί συγκεκριμένες τοπογραφικές συνθήκες, ωστόσο η εκμετάλλευση της αιολικής, ηλιακής και γεωθερμικής ενέργειας είναι ήδη αρκετά αποδοτική, ενώ τα επόμενα χρόνια αναμένεται να γίνουν ακόμα πιο ανταγωνιστικές οικονομικά. Είναι χαρακτηριστικό ότι οι περιβαλλοντικές συνθήκες στον ελλαδικό χώρο ευνοούν τόσο τη εγκατάσταση φωτοβολταϊκών και γεωθερμικών συστημάτων όσο και ανεμογεννητριών. Η ετήσια προσπίπτουσα ηλιακή ακτινοβολία κυμαίνεται μεταξύ

2.2 Μέση ετήσια ηλιακή ακτινοβολία στον Ελλαδικό χώρο την περίοδο Απρίλιος 2004 - Μάρτιος 2010, [πηγή εικόνας: SolarGIS]

2.3 Μέση ταχύτητα ανέμων [μέτρα/δευτερόλεπτο] στον Ελλαδικό χώρο, [πηγή εικόνας: www.geni.org] 20

ΑΝAΝΕΩΣΙΜΕΣ ΜΟΡΦΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ 1.500 και 2.000kWh/τ.μ. [εικόνα 2.2], έτσι το κόστος εγκατάστασης φωτοβολταϊκών έχει σχετικά μικρό χρονικό διάστημα απόσβεσης που συνήθως δεν ξεπερνά τα 10 έτη. Και αν αναλογισθεί κανείς ότι η διάρκεια ζωής τους κυμαίνεται μεταξύ 25 και 50 ετών, και οι απώλειές τους λόγο παλαιότητας στο διάστημα αυτό είναι 5-8%, καταλαβαίνει ότι πρόκειται για ένα αρκετά αποδοτικό τρόπο παραγωγής ενέργειας. Εξίσου αποδοτική, όμως, μπορεί να είναι η εγκατάσταση ανεμογεννητριών, καθώς η μέση ετήσια ταχύτητα των ανέμων ξεπερνά τα 4m/s9 σε πολλά σημεία της χώρας [εικόνα 2.3], ενώ σε ορισμένα ξεπερνά και τα 10m/s. Στη χώρα μας, τέλος, λόγω των γεωλογικών συνθηκών, υπάρχουν σημαντικές γεωθερμικές πηγές σε βάθος 100-1500 μέτρα, σε πληθώρα περιοχών, κυρίως στην κεντρική και βόρεια Ελλάδα καθώς και σε αρκετά νησιά του Αιγαίου, οι οποίες μπορούν να αξιοποιηθούν για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας [εικόνα 2.4]. Παρόλα αυτά, αν και τα τελευταία χρόνια προωθείται σημαντικά η χρήση ανανεώσιμων μορφών ενέργειας για την παραγωγή ηλεκτρικού ρεύματος, αποτελώντας την πιο αξιόπιστη λύση για την κάλυψη των μελλοντικών ενεργειακών αναγκών, δε μπορούν να παραβλεφθούν στην παρούσα φάση τα σημαντικά αποθέματα ορυκτών καυσίμων που διαθέτει η χώρα. Για παράδειγμα, τα αποθέματα λιγνίτη10 είναι αρκετά σημαντικα, η εκμετάλλευση των οποίων δε είναι λογικό να σταματήσει ή να παραγκωνιστεί, στερώντας μία φθηνή παραγωγή ενέργειας. Μολονότι έχει ως αποτέλεσμα την εκπομπή στην ατμόσφαιρα μεγάλων ποσοτήτων διοξειδίου του

2.4 Οι πηγές γεωθερμίας στον Ελλαδικό χώρο και οι θερμοκρασίες τους, [πηγή εικόνας: www.buildnet.gr]

άνθρακα και μικροσωματιδίων, υπάρχει η δυνατότητα λήψης μέτρων για τη μείωση της περιβαλλοντικής μόλυνσης11 που προκαλέι η εκμετέλλευσή του.

Ταχύτητα ικανή να παράξει ηλεκτρικό ρεύμα, θέτοντας μια ανεμογεννήτρια μεγάλου μεγέθους σε λειτουργία. Αξίζει να σημειωθεί ότι για διπλάσια ταχύτητα ανέμου, οκταπλασιάζεται η ισχύς της ανεμογεννήτριας. Ανεμογεννήτριες μικρότερου μεγέθους μπορούν να τεθούν σε λειτουργία και με μικρότερη ταχύτητα ανέμου 10 Η Ελλάδα είναι η δεύτερη σε παραγωγή λιγνίτη χώρα της Ευρώπης μετά τη Γερμανία, με αποθέματα που επαρκούν τουλάχιστον για μισό αιώνα ακόμα εκμετάλλευσης 9

21

ΕΝΟΤΗΤΑ 2 2.3 ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΕΣ ΕΠΙΠΤΩΣΕΙΣ ΑΝΑΝΕΩΣΙΜΩΝ ΜΟΡΦΩΝ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ

Η εκμετάλλευση των ανανεώσιμων μορφών ενέργειας, από την άλλη πλευρά, δεν αποτελεί πανάκεια για την επίλυση του ενεργειακού προβλήματος12, καθώς παρουσιάζουν μειονεκτήματα, προβλήματα και ελλείψεις. Μπορεί επομένως η αξιοποίηση τους να μειώνει τις εκπομπές ρύπων, ωστόσο δεν πρέπει να παραβλέπονται και οι συνέπειες που έχει πολλές φορές η εγκατάστασή τους. Οι σύγχρονες ανεμογεννήτριες, για παράδειγμα, είναι κατασκευές μεγάλης κλίμακας, με ύψος και διάμετρο πτερυγίων που ξεπερνά τα 100 μέτρα και με απαιτούμενη θεμελίωση οπλισμένου σκυροδέματος έως και 500 τ.μ. Πέρα από αυτό, τις περισσότερες φορές, για την εγκατάσταση τους επιλέγονται απομακρυσμένες 2.5 Παράδειγμα καταστροφής φυσικού περιβάλλοντος για την εγκατάσταση ανεμογεννητριών και του κινδύνου που υπάρχει σε περίπτωση πυρκαγιάς, [πηγή εικόνας: maryland. sierraclub.org]

περιοχές, απαιτώντας επιπλέον έργα οδοποιίας ώστε να επιτευχθεί η πρόσβαση μεγάλων φορτηγών. Οι περιοχές αυτές είναι συνήθως εκτάσεις μακρία από το αστικό περιβάλλον, προκαλώντας ανεπανόρθωτη ζημιά στην χλωρίδα και την πανίδα τους [εικόνα 2.5]. Επιπλέον, ελλοχεύει συνεχώς ο κίνδυνος πυρκαγιάς από αυτανάφλεξη είτε της ίδιας της ανεμογεννήτριας είτε από υπερθέρμανση των καλωδιώσεων, με ό,τι αυτό συνεπάγεται για τις δασικές εκτάσεις που τις περιβάλλουν [εικόνα

Λύση για το συγκεκριμένο πρόβλημα θα μπορούσε να είναι η συλλογή του διοξειδίου του άνθρακα και η ταφή του στο υπέδαφος ή η καύση παράλληλα με το λιγνίτη και στερεών ενεργειακών καυσίμων ή βιομάζας σε ατμοηλεκτρικούς σταθμούς 12 Χαρακτηριστικό είναι ότι προβλέπεται ότι ακόμα και το 2030 μόλις το 13-17% της συνολικά παραγόμενης ενέργειας θα προέρχεται από ανανεώσιμες πηγές 13 Η διάρκεια ζωής του είναι περίπου 5 χρόνια συνεχούς λειτουργίας 14 Τέτοιου είδους ατύχημα συνέβη το 2003 στο Μαρμάρι της νότιας Ευβοίας, με θραύσματα βάρους μέχρι ένα τόνο να εκτοξεύονται σε απόσταση 400 μέτρων 15 Ύστερα από μελέτες, επιπτώσεις στην υγεία έχουν ήδη αποδειχθεί για ορισμένα είδη ζώων 11

22

2.6]. Ακόμα και να σπάσουν οι έλικες της ανεμογεννήτριας είναι πιθανό, είτε από σφοδρούς ανέμους είτε από τη χρήση13, να εκτοξευθούν σε απόσταση μεγαλύτερη των 500 μέτρων14 [εικόνα 2.7]. Ο θόρυβος που παράγουν κατά τη λειτουργία τους, μπορεί να μην γίνεται πολλές φορές αντιληπτός από τους ανθρώπους, ελέγχονται ωστόσο οι επιπτώσεις του στην υγεία15. Τέλος, ισχύει αποδεδειγμένα ότι οι εγκατάσταση ανεμογεννητριών σε μία περιοχή μειώνει τόσο την αξία γης όσο και την προσέλευση τουριστών. Χαρακτηριστικό είναι ότι στη Γερμανία, όπου είναι εγκατεστημένες πάνω από 30.000 ανεμογεννήτριες, έχει θεωρηθεί ως μία εξαιρετικά δαπανηρή επένδυση, η οποία, ωστόσο, δε συμβάλλει σημαντικά στη μείωση των αερίων του θερμοκηπίου. Έτσι, προωθείται η διάθεση κονδυλίων για έρευνες και επιδοτήσεις για την ανάπτυξη κατοικιών που θα καταναλώνουν

ΑΝAΝΕΩΣΙΜΕΣ ΜΟΡΦΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ελάχιστη ή καθόλου ενέργεια. Επιπλέον, η Δανία που θεωρείται πρωτοπόρος στην εκμετάλλευση αιολικής ενέργειας, παράγοντας συνολική ισχύ μεγαλύτερη από 6 GW, δεν έχει θέσει εκτός λειτουργίας ούτε ένα σταθμό συμβατικής παραγωγής ενέργειας μέχρι στιγμής. Αυτό σημαίνει ότι, παρότι η παραγόμενη ενέργεια ολοένα και αυξαίνεται με τον ίδιο ρυθμό, ίσως και μεγαλύτερο, αυξάνεται η κατανάλωση και οι ενεργειακές απαιτήσεις. Η εκμετάλλευση, από την άλλη πλευρά, της ηλιακής ενέργειας με τη χρήση φωτοβολταϊκών πάνελ έχει και αυτή ορισμένα μειονεκτήματα, που έγκεινται στην εξαιρετικά ρυπογόνο διαδικασία κατασκευής τους. Η κατασκευή τους προϋποθέτει την παραγωγή κρυσταλλικού πυριτίου, απαιτώντας μεγάλα ποσά ενέργειας, ενώ και διάφορα άλλα υλικά που χρησιμοποιούνται είναι αυξημένης επικινδυνότητας και τοξικής δράσης. Επίσης, υπάρχει το πρόβλημα της διάθεσης τους μετά το τέλος της λειτουργίας τους, καθώς δεν επιτρέπεται η ταφή τους ούτε η καύση τους εξαιτίας των εκπομπών Καδμίου, με μόνη λύση την ανακύκλωση ενός μέρους των κατασκευαστικών υλικών τους. Γίνεται,

επομένως,

αντιληπτό

ότι

η

ξέφρενη

διάδοση

και

2.6 Ο κίνδυνος πυρκαγιάς μιας ανεμογεννήτριες είναι μεγάλος. Εξίσου μεγάλη είναι και η πιθανότητα εξάπλωσή της, εφόσον περιβάλλεται από δασικές εκτάσεις, [πηγή εικόνας: www. windbyte.co.uk]

εκμετάλλευση

ανανεώσιμων πηγών δε βασίζεται σε μεγάλο βαθμό ούτε στην ευαισθησία για το περιβάλλον ούτε σε υπάρχουσες ενεργειακές ανάγκες, αλλά αποτελεί ακόμα μια πηγή κερδοφορίας, καθώς και μία ακόμα πηγή παραγωγής ενέργειας για να στηριχθούν οι ολοένα αυξανόμενες καταναλωτικές απαιτήσεις. Τις περισσότερες φορές εντάσσονται σε σχέδια ανάπτυξης που πραγματοποιούνται χωρίς πρόγραμμα και δεν αντικατοπτρίζουν τις πραγματικές ανάγκες. Στόχος δε θα πρέπει να είναι η απεριόριστη εκμετάλλευση ανανεώσιμων μορφών ενέργειας, αλλά η αλλαγή του τρόπου ζωής από καθημερινές πρακτικές και συνήθειες με σκοπό, να ελαχιστοποιούν τις απαιτούμενες ενεργειακές ανάγκες. Εξάλλου, η υπάρχουσα τεχνολογία και το κόστος τους, τις καθιστά αποδοτικές σε σημαντικό βαθμό, αλλά όχι σε τέτοιο ώστε να μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε ευρεία κλίμακα. Οι κατασκευές χαμηλής ή

2.7 Παράδειγμα κατάρρευσης ανεμογεννήτριας στο Wisconsin των Ηνωμένων Πολιτειών, [πηγή εικόνας: betterplan. squarespace.com]

μηδενικής ενεργειακής κατανάλωσης μικρής κλίμακας, σε μαζικό επίπεδο, έχουν τη 23

ΕΝΟΤΗΤΑ 2 δυνατότητα να συμβάλλουν σημαντικά στη μείωση των ενεργειακών απαιτήσεων. Επιπλέον, η εκτεταμένη εκμετάλλευση ανανεώσιμων πηγών ενέργειας χωρίς μέτρο είναι βέβαιο ότι θα έχει αρνητικές συνέπειες για το περιβάλλον, καταστρέφοντας τη χλωρίδα και την πανίδα και υποβαθμίζοντας σημαντικά τον οπτικό ορίζοντα. Είναι ορατός ο κίνδυνος να ξεφυτρώνουν συνεχώς αιολικά ή φωτοβολταϊκά πάρκα, χωρίς καμία ευαισθησία για την κατάληψη και καταστροφή των εκτάσεων που καταλαμβάνουν, τα οποία μετά το πέρας της λειτουργίας τους, εγκαταλείπονται προς αναζήτηση νέων περιοχών. Συνειδητοποιούμε, επομένως, ότι η εκμετάλλευση ανανεώσιμων μορφών ενέργειας θα πρέπει να προωθείται κατά βάση σε έργα μικρής κλίμακας [εικόνα 2.8], όπως κατοικίες και απομακρυσμένα συγκροτήματα που βρίσκονται εκτός δικτύου και όχι για να προωθήσει τους ξέφρενους ρυθμούς ανάπτυξης ως ακόμη ένα εργαλείο οικονομικής εκμετάλλευσης. Επιπλέον, είναι λογική και όχι κατακριτέα η συνέχιση της αξιοποίησης των ορυκτών καυσίμων, που μπορούν να προσφέρουν ηλεκτρική ενέργεια με σχετικά χαμηλό κόστος. Θα πρέπει, όμως, να εφαρμοστούν άμεσα αντιρρυπαντικές τεχνολογίες στην εκμετάλλευσή και αξιοποίηση τους, ώστε να μειωθούν, όσο είναι εφικτό, οι εκπομπές μικροσωματιδίων και, συνεπώς, οι περιβαλλοντικές τους επιπτώσεις.

2.8 Ανεμογεννήτρια κατακόρυφου άξονα περιστροφής. Τέτοιου είδους ανεμογεννήτριες είναι περισσότερο αποδοτικές στο αστικό περιβάλλον, διότι μπορούν να εκμεταλλευτούν τους ανέμους όλων των διευθύνσεων, [πηγή εικόνας: windturbinezone.com]

24

Το κτίριο του Παγκόσμιου Κέντρου Εμπορίου στην πρωτεύουσα του Μπαχρέιν, Manama, σχεδιασμένο από κατασκευαστική εταιρεία ‘Atkins’. Έχει ύψος 240 μέτρα και ανάμεσα στους δύο πύργους, όπου αναπτύσσεται, έχουν εγκατασταθεί ανεμογεννήτριες για την παραγωγή ενέργειας. Η τοποθέτηση των πύργων σε ‘V’ διάταξη μεταξύ τους συμβάλλει στην αύξηση της ταχύτητας των ανέμων, [πηγή εικόνας: www.dac.dk]

Ο φωτοβολταϊκός ηλιακός συλλέκτης της φωτογραφίας τροφοδοτεί με ενέργεια βασικές λειτουργίες της εκτός δικτύου κατοικίας, όπως ο τεχνητός φωτισμός, σε μία απομακρυσμένη περιοχή στο Μαρόκο. Οι ανανεώσιμες μορφές ενέργειας μπορούν να αξιοποιηθούν για την αναβάθμιση της ποιότητας ζωής εκατομμυρίων ανθρώπων, [πηγή εικόνας: www.pv-magazine.com]

ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΟ ΙΣΟΖΥΓΙΟ 3.1 ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΟ ΙΣΟΖΥΓΙΟ

Κατά τη δεκαετία του 1970, οι δύο πετρελαϊκές κρίσεις αύξησαν το κόστος ενέργειας ως και 300%. Για τη μείωση της κατανάλωσης ενέργειας θεωρήθηκε το θερμικό ισοζύγιο του κτιρίου ως το ενεργειακό του ισοζύγιο, με αποτέλεσμα να στοχεύεται η μείωση της ενέργειας που απαιτείται για τη θέρμανση των εσωτερικών του χώρων. Οι πρώτες προσπάθειες προσέγγισης είχαν ικανοποιητικά αποτελέσματα στον τομέα της θέρμανσης, παρόλα αυτά δημιούργησαν αρκετά προβλήματα, μειώνοντας

την

ποιότητα

του

εσωτερικού

περιβάλλοντος.

Εμφανίστηκαν

φαινόμενα, όπως ο ανεπαρκής φυσικός φωτισμός, η απουσία οπτικής επαφής με το εξωτερικό περιβάλλον, η χαμηλή ποιότητα του εσωτερικού αέρα και τα αυξημένα επίπεδα υγρασίας λόγω ανεπαρκούς αερισμού. Τη δεκαετία του 1980 άρχισε μια προσπάθεια επίλυσης των προβλημάτων που προέκυπταν από τη λήψη μέτρων για τη μείωση της κατανάλωσης ενέργειας. Έτσι, αρχίζουν να εμφανίζονται κτίρια χαμηλής ενεργειακής κατανάλωσης, δίνοντας έμφαση στο βιοκλιματικό σχεδιασμό, αξιοποιώντας το φυσικό περιβάλλον και όχι απομονώνοντας το από αυτό και λαμβάνοντας μέτρα για τον απαραίτητο παθητικό ηλιακό σχεδιασμό, τη σκίαση, την κατάλληλη θερμοχωρητικότητα και το φυσικό αερισμό. Από τη δεκαετία του 1990, ωστόσο, ξεκίνησε να διερευνάται και το επιστημονικό υπόβαθρο με την παράλληλη χρήση υπολογιστικών εφαρμογών, καθιστώντας δυνατή την ανάλυση των ιδιοτήτων και της συμπεριφοράς του κτιρίου κατά τη διάρκεια της ζωής του. Επιπλέον, συνεχώς θεσμοθετούνται ολοένα και υψηλότερες απαιτήσεις για τη μείωση της ενεργειακής κατανάλωσης και των εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα, κάτι που έχει ως αποτέλεσμα τη μείωση της ενέργειας που χρειάζονται τα σύγχρονα συμβατικά κτίρια ως και 80% σε σχέση με αυτή που χρειάζονταν τα αντίστοιχα κτίρια που κτίστηκαν τη δεκαετία του 1970, με αποκορύφωμα τα κτίρια μηδενικού ενεργειακού ισοζυγίου τα οποία παράγουν όση ενέργεια απαιτείται για τη λειτουργία τους.

27

ΕΝΟΤΗΤΑ 3 Επομένως, γίνεται κατανοητό ότι ένα κτίριο αποτελεί ένα σύνθετο ενεργειακά σύστημα σε ένα τομέα όπου δαπανούνται τεράστιες ποσότητες ενέργειας. Ο κτιριακός τομέας είναι υπεύθυνος για την κατανάλωση μεγάλων ποσοτήτων ενέργειας και την εκπομπή μεγάλων ποσοτήτων διοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα παγκοσμίως. Τα κτίρια ευθύνονται για το 35% της συνολικής κατανάλωσης ενέργειας, το 65% της κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας, το 35% των εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα και για το 10% της συνολικής κατανάλωσης νερού. Ο κατάλληλος αρχικός σχεδιασμός και η λήψη των απαιτούμενων μέτρων μπορεί να έχει ως αποτέλεσμα τη μείωση μεγάλου μέρους των ενεργειακών απαιτήσεων. Ωστόσο, δεν υπάρχουν παραδειγματικές λύσεις, καθώς κάθε κτίριο έχει τις δικές του ιδιαιτερότητες και απαιτήσεις, το ίδιο και οι χρήστες του. Κατά συνέπεια, οι μέθοδοι και οι στρατηγικές αντιμετώπισης εξαρτώνται και προσαρμόζονται κάθε φορά από ποικίλους παράγοντες, όπως ο προσανατολισμός, το έδαφος, τα περιβάλλοντα κτίρια, τα κλιματικά και φυσικά φαινόμενα, καθώς και από τις επιθυμίες, τις απαιτήσεις και τις συνήθειες των χρηστών.

28

ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΟ ΙΣΟΖΥΓΙΟ 3.2 ΚΤΙΡΙΑ ΜΗΔΕΝΙΚΟΥ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΟΥ ΙΣΟΖΥΓΙΟΥ

Ένα κτίριο μηδενικού ενεργειακού ισοζυγίου έχει τη δυνατότητα να εξασφαλίζει την ενέργεια που χρειάζεται να καταναλώσει κατά τη διάρκεια ενός ολόκληρου έτους, μέσα από ανανεώσιμες πηγές. Εξακολουθεί να είναι, δηλαδή, ένα κτίριο συνδεδεμένο στο δίκτυο, παρέχοντας ενέργεια σε αυτό όταν έχει αποθέματα και αντλώντας ενέργεια από αυτό όταν οι ανάγκες του για κατανάλωση ενέργειας είναι μεγαλύτερες από αυτές που τα συστήματά του μπορούν να παράξουν. Η επάρκεια ενός κτιρίου σε ενέργεια εξαρτάται από τη χρήση την οποία θα φιλοξενεί [κατοικία, γραφεία, βιομηχανία], από το κόστος των τεχνολογιών που θα χρησιμοποιηθούν, το κλίμα της περιοχής, τις διαθέσιμες ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, καθώς και τις προθέσεις και την οικονομική κατάσταση των ιδιοκτητών. Τα κτίρια αυτά είναι εφοδιασμένα συνήθως με αποδοτικές κτιριακές τεχνολογίες και συστήματα ανανεώσιμων πηγών ενέργειας. Η εκμετάλλευση ανανεώσιμων πηγών μπορεί να γίνεται είτε επί τόπου είτε σε κάποιο άλλο σημείο. Η επί τόπια εκμετάλλευση ανανεώσιμων πηγών αφορά την ηλιακή, αιολική, γεωθερμική και την υδροηλεκτρική ενέργεια, ενώ οι ανανεώσιμες μορφές ενέργειας που προέρχονται από άλλα μέρη μπορεί να είναι εκτός από τις ίδιες και η βιομάζα, η αιθανόλη, το βιοντίζελ, καθώς και η ενέργεια από την εκμετάλλευση απορριμμάτων. Μπορεί, επομένως, μια κατασκευή να καταναλώνει ενέργεια από ανανεώσιμες πηγές, εφόσον όμως αυτές δεν γίνονται εκμεταλλεύσιμες επί τόπου, αλλά προέρχονται από κάποια οργανωμένη μονάδα μεγάλης κλίμακας και είναι απεριόριστες, δεν δημιουργείται κίνητρο και ανάγκη για περιορισμό της κτηριακής κατανάλωσης ενέργειας, το οποίο οφείλει να είναι η ουσία μιας κατασκευής μηδενικού ενεργειακού ισοζυγίου. Ωστόσο, παρόλο που η εκμετάλλευση ανανεώσιμων μορφών ενέργειας είναι προαπαιτούμενη για την επίτευξη κατασκευών μηδενικού ενεργειακού ισοζυγίου, δεν πρέπει να αποτελεί τον πρωταρχικό και μοναδικό στόχο της κατασκευής, αλλά πρέπει να επιλυθεί σε συνδυασμό με άλλα ζητήματα κατά τον αρχικό σχεδιασμό, όπως η αξιοποίηση του φυσικού φωτός, η χρήση ηλεκτρομηχανολογικών συστημάτων υψηλής απόδοσης και η επίτευξη φυσικού αερισμού και δροσισμού, η ελαχιστοποίηση 29

ΕΝΟΤΗΤΑ 3 Solar Decathlon Το Solar Decathlon [Ηλιακό Δέκαθλο], είναι ένας διεθνής διαγωνισμός που διοργανώνεται από το Υπουργείο Ενέργειας των Ηνωμένων Πολιτειών [U.S. Department of Energy] και το Εθνικό Εργαστήριο Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας [NREL], με σκοπό το σχεδιασμό, την κατασκευή και τη λειτουργία της πιο αποδοτικής και ενεργειακά αυτόνομης κατοικίας που βασίζεται αποκλειστικά στην ηλιακή ενέργεια. Ο διαγωνισμός ξεκίνησε το 2002 και από τότε πραγματοποιείται συνήθως κάθε δύο χρόνια στην πρωτεύουσα των Ηνωμένων Πολιτειών, Ουάσινγκτον, με τη συμμετοχή είκοσι πανεπιστημιακών ομάδων [εικόνα 3.1]. Το δέκαθλο έγκειται στο γεγονός ότι οι κατοικίες θα εξεταστούν και θα κριθούν με βάση την αποτελεσματικότητά τους σε 10 τομείς [αρχιτεκτονική, ανταπόκριση στη αγορά, τεχνολογία, επικοινωνία, προσιτό κόστος, συνθήκες άνεσης, ζεστό νερό, χρήση ηλεκτρικών συσκευών, οικιακή ψυχαγωγία, ενεργειακή ισορροπία]. Οι νικητές των διαγωνισμών μέχρι στιγμής είναι το Πανεπιστήμιο του Colorado [2002, 2005], η Πολυτεχνική Σχολή του Darmstadt [2007, 2009] και το Πανεπιστήμιο του Maryland [2011]. Από το 2010, υπάρχει και αντίστοιχος ευρωπαϊκός διαγωνισμός που διοργανώνεται στη Μαδρίτη, ενώ από το 2013 προβλέπεται αντίστοιχος διαγωνισμός

των ενεργειακών αναγκών της κατασκευής, ενώ καθοριστικό ρόλο παίζει κάθε φορά και το μικροκλίμα της εκάστοτε περιοχής. Αν οι συγκεκριμένοι παράγοντες αντιμετωπιστούν και λυθούν κατά τη διάρκεια του σχεδιασμού, τα απαιτούμενα ποσά ενέργειας, κυρίως για τα μικρά κτίρια, μπορούν να καλυφθούν σχετικά εύκολα στη συνέχεια. Ωστόσο, σχεδόν μηδενικό ενεργειακό ισοζύγιο σε κτίρια κατοικιών μπορεί σε ορισμένες περιπτώσεις να επιτευχθεί μόνο με τη χρήση υπέρ-αποδοτικών κατασκευαστικών τεχνολογιών και χωρίς τη χρήση επιτόπιων ανανεώσιμων πηγών ενέργειας. Παράλληλα, θα πρέπει να εφαρμόζονται τεχνολογίες που θα μειώνουν στο ελάχιστο το περιβαλλοντικό αποτύπωμα της κατασκευής, θα ελαχιστοποιούν την ενέργεια για μεταφορές των υλικών, θα είναι διαθέσιμες καθ’ όλη τη διάρκεια ζωής του κτιρίου και θα έχουν τη δυνατότητα να εφαρμοστούν σε αντίστοιχες μελλοντικές κατασκευές. Βέβαια, υπάρχουν και άλλες τεχνολογίες και μέθοδοι που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την κατασκευή ενός κτιρίου με μηδενικό ενεργειακό ισοζύγιο, αλλά οι περισσότερες βασίζονται στο πόσο ‘ανοιχτό’ είναι το κτίριο στην αλληλεπίδρασή του με το περιβάλλον. Θα πρέπει, δηλαδή, να είναι μία παθητική κατασκευή, η οποία θα εκμεταλλεύεται τη θερμότητα ή την δροσιά που προέρχεται από το περιβάλλον για να εξισορροπεί τις εσωτερικές του συνθήκες, ενώ, ταυτόχρονα θα χρησιμοποιεί σύγχρονα συστήματα. Αυτό μπορεί να επιτευχθεί με τρόπους, όπως η εκμετάλλευση ανανεώσιμων μορφών ενέργειας, η χρήση εναλλακτών θερμότητας1 και η χρησιμοποίηση της θερμότητας που προέρχεται από το φωτισμό στη θέρμανση. Ακόμα, το κτίσιμο κοντά στο επίπεδο του εδάφους και η μόνωση από φυσικά υλικά, μπορούν να ελαττώσουν την ανάγκη για κλιματισμό των εσωτερικών χώρων σχεδόν σε όλες τις κλιματικές συνθήκες, καθώς η θερμοκρασία του εδάφους και των υπόγειων υδάτων παραμένει σταθερή σε σύγκριση με τη

Οι εναλλάκτες θερμότητας συντελούν στην προθέρμανση ή στη προψύξη του εισερχόμενου στο κτίριο αέρα, με τη βοήθεια του εξερχόμενου αέρα, το χειμώνα ή το καλοκαίρι αντίστοιχα. Με αυτό τον τρόπο επιτυγχάνεται η συνεχής ανανέωση του εσωτερικού αέρα με τη διατήρηση όμως της θερμοκρασίας του στα επιθυμητά επίπεδα, καταναλώνοντας παράλληλα τουλάχιστον 15% λιγότερη ενέργεια για τον κλιματισμό του χώρου 1

30

θερμοκρασία του αέρα. Τέλος, μια σχετικά νέα μέθοδος, που βασίζεται στην επιβράδυνση της χρήσης της θερμικής ενέργειας2, χρησιμοποιεί για τη θέρμανση του κτιρίου εγκαταστάσεις θερμικής μάζας, οι οποίες είναι τοποθετημένες στο έδαφος και μπορούν να διαθέσουν τη θερμότητα που θα λάβουν από τον ήλιο κατά την καλοκαιρινή περίοδο, έως και εννέα μήνες αργότερα, δηλαδή το χειμώνα. Σύμφωνα πάντως με τον Jerry Yudelson, υπάρχουν πολλά στοιχεία της παραδοσιακής

ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΟ ΙΣΟΖΥΓΙΟ αρχιτεκτονικής που θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν ως πηγή έμπνευσης και

και στην Κίνα. Οποιοδήποτε εκπαιδευτικό ίδρυμα μπορεί, θεωρητικά, να λάβει μέρος στο διαγωνισμό. Οι προτάσεις των ομάδων περνούν από μία κριτική επιτροπή, όπου ελέγχεται το περιεχόμενό τους, ώστε να αποφασιστούν οι συμμετοχές που θα πάρουν μέρος στην τελική φάση του διαγωνισμού. Ο προϋπολογισμός της κάθε συμμετοχής μπορεί να αγγίξει και το 1 εκατομμύριο ευρώ. Ωστόσο, το κόστος κατασκευής της κάθε κατοικίας που παίρνει μέρος κυμαίνεται συνήθως μεταξύ 250-600 χιλιάδων δολαρίων, το οποίο λαμβάνεται υπόψην και στην τελική βαθμολογία που θα λάβει η κατοικία, αποτελώντας τις 100 από τις 1.000 μονάδες. Αξίζει, τέλος, να σημειωθεί ότι οι κατοικίες με κόστος κατασκευής μεγαλύτερο από 600 χιλιάδες δολάρια λαμβάνουν μηδενική βαθμολογία στη συγκεκριμένη κατηγορία.

αναφοράς, καθώς όλα τα κτίρια πριν την βιομηχανική επανάσταση ήταν ουσιαστικά μηδενικού ενεργειακού ισοζυγίου. Τα τελευταία χρόνια, τόσο σε τοπικό όσο και σε παγκόσμιο επίπεδο, προωθείται η κατασκευή και η μετατροπή των υπαρχόντων κτιριακών αποθεμάτων σε κατασκευές μηδενικού ενεργειακού ισοζυγίου, καθώς τα αέρια που εκλύουν τα κτίρια κατά τη διάρκεια της λειτουργίας τους είναι υπεύθυνα σε μεγάλο βαθμό για το φαινόμενο του θερμοκηπίου. Ήδη, από το Δεκέμβριο του 2006, η κυβέρνηση του Ηνωμένου Βασιλείου ανακοίνωσε ένα πρόγραμμα κατά το οποίο από το 2016 όλες οι καινούριες κατοικίες που θα κατασκευάζονται θα πρέπει να είναι μηδενικών εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα. Επιπλέον, πρέπει από το 2010 να επιτυγχάνουν τουλάχιστον 25% μείωση στην κατανάλωση ενέργειας σε σχέση με τα κτίρια πριν το 2006 και 44% από το 2013. Το Μάρτιο του ίδιου έτους, το παγκόσμιο εμπορικό συμβούλιο για την αειφορική ανάπτυξη3 ανακοίνωσε ότι προωθεί την ανάπτυξη των κτιρίων μηδενικού ενεργειακού ισοζυγίου, στοχεύοντας μέχρι το 2050 όλα τα καινούρια κτίρια να είναι μηδενικού ενεργειακού ισοζυγίου και να έχουν μηδενικές εκπομπές σε διοξείδιο του άνθρακα, ενώ παράλληλα να είναι οικονομικά βιώσιμα στην κατασκευή και τη λειτουργία τους. Μπορεί, ωστόσο, να δίνεται περισσότερη έμφαση στις νέες κατασκευές, παρόλα αυτά δεν είναι δυνατόν να παραβλεφθούν οι υπάρχουσες, οι οποίες αποτελούν το μεγαλύτερο ποσοστό του δομημένου περιβάλλοντος. Το ήδη υπάρχον δομημένο περιβάλλον ευθύνεται για τη δαπάνη μεγάλων ποσοτήτων ενέργειας, ενώ υπάρχει η δυνατότητα σημαντικών βελτιώσεων στην ενεργειακή συμπεριφορά πολλών κτιρίων. Επιπλέον πρόκληση αποτελεί η δημιουργία πολυώροφων κατασκευών μηδενικού ενεργειακού ισοζυγίου

3.1 Φωτογραφία από το διαγωνισμό, Σεπτέμβριος 2011, [πηγή εικόνας: www.jetsongreen.com]

σε πυκνά αστικά περιβάλλοντα. Τέτοιου είδους κατασκευές είναι δυσκολότερο να παράγουν την ενέργεια που χρειάζονται για τη λειτουργία τους αποκλειστικά από την εγκατάσταση συστημάτων εκμετάλλευσης ανανεώσιμων πηγών ενέργειας. Ωστόσο, κάτι τέτοιο είναι εφικτό, εφόσον μέρος της ενέργειας που καταναλώνουν προέρχεται από ανανεώσιμες μορφές όπως η βιομάζα και τα βιοκαύσιμα.

2 3

Borehole thermal energy storage The World Business Council for Sustainable Development 31

ΕΝΟΤΗΤΑ 3 3.3 ΠΡΩΤΑ ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑΤΑ

Οι πρώτες προσπάθειες δημιουργίας κατασκευών μηδενικού ενεργειακού ισοζυγίου εστίαζαν στο μηδενισμό των αναγκών για τη θέρμανση των εσωτερικών τους χώρων. Για να το επιτύχουν αυτό στόχευαν στην πολύ καλή θερμομόνωση και στην ελαχιστοποίηση των διαρροών αέρα. Η συγκεκριμένη αντιμετώπιση όμως συντελούσε στη δημιουργία αρκετών προβλημάτων, κυρίως όσο αφορά την ποιότητα του εσωτερικού τους περιβάλλοντος, με εμφάνιση φαινομένων όπως ο ανεπαρκής φυσικός φωτισμός, η απουσία οπτικής επαφής με το εξωτερικό περιβάλλον, η χαμηλή ποιότητα του εσωτερικού αέρα και τα υψηλά επίπεδα υγρασίας λόγω ανεπαρκούς αερισμού. Παρακάτω αναφέρονται τέσσερις από τις πρώτες προσπάθειες δημιουργίας κατασκευών, που στόχευαν στην ελαχιστοποίηση της ενεργειακής κατανάλωσης σε συνδυασμό με την παραγωγή ενέργειας από 3.2 Το ‘Solar House I’ του 1939, [πηγή εικόνας: en.wikipedia. org]

ανανεώσιμες μορφές.

1. Το ‘Solar House I’ του 1939 [εικόνα 3.2], σχεδιασμένο από ομάδα του ΜΙΤ είναι ένα από τα πρώτα παραδείγματα κτιρίων μηδενικού ενεργειακού ισοζυγίου. Περιλαμβάνει μια μεγάλη επιφάνεια ηλιακών συλλεκτών στη στέγη του και σύστημα για τη συλλογή του νερού της βροχής.

2. Στη συνέχεια ακολούθησε το ‘Bliss House’ του 1955, το οποίο χρησιμοποιούσε ηλιακούς συλλέκτες αέρα και πέτρινη τοιχοποιία για την επίτευξη υψηλής θερμικής μάζας.

3. Ένα επόμενο παράδειγμα είναι το κτίριο ‘Vagn Korsgaard’ [εικόνα 3.3] στη Δανία

3.3 Το ‘Vagn Korsgaard’ του 1973, [πηγή εικόνας: passipedia. passiv.de] 32

το 1973, στόχος του οποίου ήταν να είναι ενεργειακά αυτόνομο για τη θέρμανση των εσωτερικών χώρων και την παροχή ζεστού νερού σε ήπιες περιβαλλοντικές συνθήκες.

ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΟ ΙΣΟΖΥΓΙΟ 4. Μία από τις επόμενες προσπάθειες αποτελεί το κτίριο ‘Saskatchewan Conservation House’ στις Ηνωμένες Πολιτείες το 1979 [εικόνα 3.4], το οποίο περιελάμβανε την τοποθέτηση ηλιακών συλλεκτών στην νότια κεκλιμένη στέγη του, σύστημα αερισμού με εναλλάκτη θερμότητας και διαχείριση των ‘γκρι’ υδάτων.

3.4 Το ‘Saskatchewan Conservation House’ του 1979, [πηγή εικόνας: greenedmonton.ca]

33

ΕΝΟΤΗΤΑ 3 3.4 ΚΤΙΡΙΑ ΜΗΔΕΝΙΚΟΥ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΟΥ ΙΣΟΖΥΓΙΟΥ - ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΕΙΣ

Η μηδενική ενεργειακή κατανάλωση ενός κτιρίου, ωστόσο, δεν αναφέρεται σε κάτι συγκεκριμένο, καθώς μπορεί να αποτελεί, ανάλογα με την προσέγγιση, τους εκάστοτε στόχους, τη μηδενική κατανάλωση πρωτογενούς ενέργειας, τις μηδενικές εκπομπές, το μηδενικό ενεργειακό κόστος ή τη μηδενική κατανάλωση ενέργειας. Κάθε φορά, επομένως, πρέπει να προσδιορίζεται ο στόχος της κατασκευής και ανάλογα να διαμορφώνεται ο σχεδιασμός και η στρατηγική που θα ακολουθηθεί, καταλήγοντας στο συμπέρασμα πως είναι δύσκολο έως αδύνατο να επιτευχθεί μηδενικό ισοζύγιο ταυτόχρονα και στις τέσσερις κατηγορίες. Η μόνη εφικτή λύση είναι μικρά κτίρια, ενός με δύο ορόφων, με χαμηλές ανάγκες για ενέργεια και με εκτεταμένα συστήματα εκμετάλλευσης ανανεώσιμων μορφών ενέργειας, παραδοχές που είναι σχεδόν ανέφικτες στο αστικό περιβάλλον.

3.4.1 ΠΡΩΤΟΓΕΝΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ

Οι κατασκευές που αποσκοπούν στη μηδενική κατανάλωση πρωτογενούς ενέργειας, στοχεύουν στην παραγωγή της μέγιστης δυνατής ενέργειας, η οποία όμως, για να είναι αριθμητικά συγκρίσιμη, μετατρέπεται σε πρωτογενής. Σε αυτές τις περιπτώσεις προωθείται η χρήση ορυκτών καυσίμων και κυρίως του φυσικού αερίου σε όσο το δυνατών περισσότερες λειτουργίες του κτιρίου, με την ταυτόχρονη παραγωγή ηλεκτρική ενέργειας από ανανεώσιμες πηγές, η οποία παρέχεται στο δίκτυο. Αυτό συμβαίνει διότι η χρήση ορυκτών καυσίμων έχει υψηλό βαθμό απόδοσης και μικρές απώλειες σε σχέση με την ανεπεξέργαστη πρώτη ύλη, σε αντίθεση με την ηλεκτρική ενέργεια, η παραγωγή της οποίας απαιτεί μεγάλες ποσότητες πρωτογενούς υλικού. Η συγκεκριμένη προσέγγιση είναι εύκολο να επιτευχθεί σε μία κατασκευή, όπως και να υπολογιστεί, ενώ αποτελεί και το αποτελεσματικότερο μοντέλο για τη επιρροή που έχει στο ενεργειακό σύστημα. Ωστόσο, δε λαμβάνει υπόψη της τις διαφορές 34

ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΟ ΙΣΟΖΥΓΙΟ μεταξύ των τύπων ενέργειας όσον αφορά τη διαθεσιμότητα τους, τη μόλυνση που προκαλούν και το ενεργειακό τους κόστος, ενώ ενδέχεται η επιλογή της πηγής της ενέργειας να έχει μεγαλύτερη επίδραση στην κατασκευή από τη χρήση αποδοτικών τεχνολογιών. Παράλληλα, η διαδικασία υπολογισμού της πρωτογενούς ενέργειας δεν είναι ιδιαίτερα ακριβής καθώς χρειάζεται την εφαρμογή συντελεστών μετατροπής της δευτερογενούς ενέργειας σε πρωτογενή, κάτι το οποίο απαιτεί τη χρήση συγκεκριμένων πληροφοριών.

3.4.2 ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗ ΚΑΤΑΝΑΛΩΣΗ

Τα κτίρια που θέλουν να επιτύχουν μηδενική κατανάλωση ενέργειας, χρειάζεται να παράγουν όση ενέργεια καταναλώνουν. Για να πραγματοποιηθεί αυτό εκμεταλλεύονται κυρίως την ηλιακή ακτινοβολία για την παραγωγή ζεστού νερού και ηλεκτρικού ρεύματος. Η ενεργειακή κατανάλωση σε αυτή την περίπτωση δεν αφορά την πρωτογενή κατανάλωση ενέργειας. Αυτό σημαίνει ότι ένα κτίριο μηδενικής κατανάλωσης ενέργειας πρέπει να παράξει μεγαλύτερα ποσά ενέργειας συγκριτικά με ένα κτίριο μηδενικής κατανάλωσης πρωτογενούς ενέργειας για να αντισταθμίσει την ενέργεια που χάνεται κατά τη μεταφορά, καθώς και την ενέργεια που χάνεται από τη μετατροπή της πρώτης ύλης σε καταναλώσιμη μορφή ενέργειας. Σε αυτές τις κατασκευές σημαντικό ρόλο διαδραματίζει η απόδοση του ηλεκτρομηχανολογικού εξοπλισμού, ο οποίος προτιμάται να λειτουργεί με ηλεκτρικό ρεύμα, παρόλο που η χρήση ηλεκτρικής ενέργειας απαιτεί μεγαλύτερα ποσά πρωτογενούς ενέργειας, σε σχέση με τη χρήση ορυκτών καυσίμων. Η συγκεκριμένη προσέγγιση είναι εύκολο να επιτευχθεί, να μετρηθεί αλλά και να κατανοηθεί. Προωθεί σε σημαντικό βαθμό τον ενεργειακά αποδοτικό σχεδιασμό, αλλά απαιτεί μεγαλύτερες εγκαταστάσεις συστημάτων ανανεώσιμων πηγών για να αντισταθμίσει την κατανάλωση ορυκτών καυσίμων. Έχει το πλεονέκτημα ότι μπορεί να είναι εξίσου αποτελεσματική με την πάροδο του χρόνου, καθώς η αποδοτικότητα της δεν επηρεάζεται από εξωτερικούς

Έργα Μεγάλης Κλίμακας Εκτός από τα ανεξάρτητα κτίρια, μηδενικό ενεργειακό ισοζύγιο μπορεί να επιτευχθεί και σε σύνολο κτιρίων, σε πανεπιστημιακές εγκαταστάσεις, σε γειτονιές, σε κοινότητες ακόμα και σε ολόκληρες πόλεις. Σε τέτοιου είδους έργα υπάρχει η δυνατότητα να εφαρμοστούν συστήματα μεγάλης κλίμακας, αξιοποιώντας καλύτερα τις ανανεώσιμες μορφές ενέργειας. Σε αυτή την περίπτωση τα συστήματα εκμετάλλευσης ανανεώσιμων πηγών ενέργειας μπορούν να είναι τοποθετημένα σε ένα κομμάτι της έκτασης, ενδεχομένως σε αυτό που, εξαιτίας των περιβαλλοντικών συνθηκών, θα τα καθιστούσε πιο αποδοτικά. Για παράδειγμα, φωτοβολταϊκά πάνελ τοποθετημένα στις νότιες όψεις των κτιρίων ή σε περιοχές του οικισμού με νότιο προσανατολισμό θα μπορούσαν να τροφοδοτήσουν με ενέργεια ολόκληρο τον οικισμό. Επιπλέον, σε μεγάλης κλίμακας έργα καθίσταται ευκολότερα δυνατή και η εγκατάσταση ανεμογεννητριών μεγαλύτερου μεγέθους καθώς και η ύπαρξη δικτύου για τη θέρμανση και την ψύξη του συνόλου των κτιρίων. Παράλληλα, μειώνεται και το κόστος παραγωγής ενέργειας διότι συνήθως όσο μεγαλύτερο είναι το σύστημα παραγωγής ενέργειας τόσο πιο αποδοτικό είναι. Τέλος, η μείωση στην κατανάλωση ενέργειας μπορεί να γίνει ακόμα μεγαλύτερη καθώς μπορούν να ληφθούν και μέτρα που αφορούν μια ευρύτερη ομάδα κτιρίων και χρηστών, όπως ο φωτισμός των δρόμων και των υπαίθριων χώρων, η οργάνωση των μέσων μαζικής μεταφοράς, η καλλιέργεια τροφίμων και η κοινή παρουσία χώρων εργασίας και κατοικίας.

35

ΕΝΟΤΗΤΑ 3 παράγοντες. Όμως, όπως και η προσέγγιση της επίτευξης μηδενικού ισοζυγίου πρωτογενούς ενέργειας, δε λαμβάνει υπόψη της διαφορές μεταξύ των τύπων ενέργειας όσο αφορά τη διαθεσιμότητα τους, τη μόλυνση που προκαλούν και το ενεργειακό τους κόστος.

3.4.3 ΕΚΠΟΜΠΕΣ ΔΙΟΞΕΙΔΙΟΥ ΤΟΥ ΑΝΘΡΑΚΑ

Τα κτίρια που στοχεύουν την επίτευξη μηδενικών εκπομπών αντισταθμίζουν τους ρύπους που εκπέμπουν καταναλώνοντας μη ανανεώσιμες μορφές ενέργειας, παράγοντας ενέργεια από ανανεώσιμες πηγές. Μηδενικών εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα θεωρείται και ένα κτίριο που καταναλώνει ενέργεια, προερχόμενη αποκλειστικά από ανανεώσιμες πηγές, ακόμα και αν δεν την παράγει το ίδιο, αλλά κάποια οργανωμένη μονάδα μεγαλύτερης κλίμακας. Τα περισσότερα κτίρια μηδενικού ενεργειακού ισοζυγίου είναι τέτοιες κατασκευές, καθώς είναι συνδεδεμένα στο δίκτυο και η ενέργεια που λαμβάνουν από αυτό δεν προέρχεται αποκλειστικά από ανανεώσιμες πηγές. Οπότε, οι εκπομπές κάθε κτιρίου εξαρτώνται από το αν και ποιες μη ανανεώσιμες μορφές ενέργειας χρησιμοποιεί, διότι οι κάθε μία επιβαρύνει διαφορετικά την ατμόσφαιρα, οφείλοντας να τις ισορροπήσει. Η συγκεκριμένη προσέγγιση για κατασκευές μηδενικού ενεργειακού ισοζυγίου αποτελεί το αποτελεσματικότερο μοντέλο για πράσινη ανάπτυξη, λαμβάνοντας υπόψη τις διαφορές μεταξύ των πηγών ενέργειας που δε σχετίζονται αποκλειστικά με την ενέργεια, όπως είναι η περιβαλλοντική μόλυνση και οι εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου.

3.4.4 ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΟ ΚΟΣΤΟΣ

Οι κατασκευές που επιδιώκουν την επίτευξη μηδενικού ενεργειακού κόστους λειτουργίας, στοχεύουν στην εξισορρόπηση της αξίας της παραγόμενης ενέργειας 36

ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΟ ΙΣΟΖΥΓΙΟ με την αξία της ενέργειας που λαμβάνουν [εικόνα 3.5]. Αυτό μπορεί να επιτευχθεί ευκολότερα αν η παραγόμενη ενέργεια παρέχεται στο δίκτυο με αξία μεγαλύτερη της ενέργειας που λαμβάνεται από αυτό. Ωστόσο, κάτι αντίστοιχο είναι δύσκολο να επιτευχθεί αν πρόκειται για μία κατασκευή, η οποία, εξαιτίας της λειτουργίας της, δαπανά μεγάλα ποσά ενέργειας και παράλληλα έχει περιορισμένη έκταση για εγκατάσταση συστημάτων εκμετάλλευσης ανανεώσιμων μορφών ενέργειας. Επιπλέον, ο σχεδιασμός που στοχεύει στο μηδενισμό του κόστους ενέργειας είναι δύσκολο να επιτευχθεί σε μακροχρόνια βάση καθώς το κόστος είναι μια μεταβλητή που αλλάζει συνεχώς σε βάθος χρόνου και επηρεάζεται από ποικίλους παράγοντες. Εκτός από αυτό όμως, οι εταιρίες παραγωγής ενέργειας δε θα έχουν τη δυνατότητα να εξακολουθούν να αγοράζουν την ενέργεια από τις κατασκευές που παράγουν αν ο αριθμός αυτών αυξηθεί σημαντικά, διότι οι δυνατότητες του δικτύου είναι περιορισμένες, ενώ θα είχε ως συνέπεια τη μείωση του κέρδους τους και την αύξηση του κινδύνου βιωσιμότητάς τους. Σε μια τέτοια περίπτωση πιθανόν να είναι προτιμότερη η αποθήκευση της παραγόμενης ενέργειας και η χρησιμοποίηση της στο μέλλον, παρά η διοχέτευσή της στο δίκτυο. Η συγκεκριμένη προσέγγιση είναι

3.5 Σύγκριση κόστους διαφορετικών τεχνολογιών ανανεώσιμων μορφών ενέργειας σε cents δολλαρίου ανά παραγόμενη kWh, [πηγή εικόνας: Βioclimatic housing - Ιnnovative designs for warm climates]

εύκολο να εφαρμοστεί και να μετρηθεί, καθώς επαληθεύεται από το κόστος των λογαριασμών κοινής ωφέλειας, αλλά δεν αποτελεί αξιόπιστη μέθοδο εντοπισμού εκπομπών της κάθε μορφής ενέργειας με την πάροδο του χρόνου. Το αποτέλεσμα βρίσκεται συνήθως σε ισορροπία σε σχέση με το είδος ενέργειας που χρησιμοποιείται καθώς υπάρχει άμεση εξάρτηση της προσφοράς με τη ζήτηση, αλλά ίσως να μην αντικατοπτρίζει την ανάγκη του δικτύου για τη ζήτηση4. Επιπλέον, απαιτεί καθαρές μετρήσεις, έτσι ώστε η ηλεκτρική ενέργεια που παράγει η κατασκευή να μπορεί να αντισταθμίσει τη ενέργεια που καταναλώνει μαζί τις επιπλέον επιβαρύνσεις. η εγκατάσταση για παράδειγμα ενός επιπλέον συστήματος φωτοβολταϊκών μειώνει περισσότερο τη ζήτηση από το δίκτυο αν υπάρχει απευθείας κατανάλωση ή αποθήκευση από το να διοχετεύεται το πλεόνασμα της ενέργειας στο δίκτυο

4

37

ΕΝΟΤΗΤΑ 3 3.5 ΚΤΙΡΙΑ ΜΗΔΕΝΙΚΟΥ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΟΥ ΙΣΟΖΥΓΙΟΥ - ΙΕΡΑΡΧΙΑ

Οι κατασκευές μηδενικού ενεργειακού ισοζυγίου οφείλουν να έχουν ως πρωταρχικό στόχο την επίτευξη υψηλής ενεργειακής απόδοσης με βάση το σχεδιασμό και τις καινοτομίες που θα εφαρμοστούν και ως δευτερεύων την αξιοποίηση ανανεώσιμων μορφών ενέργειας. Ο αποδοτικός σχεδιασμός περιλαμβάνει στοιχεία, όπως η εκμετάλλευση της ηλιακής ακτινοβολίας για το φωτισμό και τη θέρμανση των εσωτερικών χώρων, την πολύ καλή μόνωση της κατασκευής, την επίτευξη φυσικού δροσισμού και αερισμού και τη εγκατάσταση ενεργειακά αποδοτικού ηλεκτρομηχανολογικού εξοπλισμού για τον κλιματισμό της κατασκευής. Παρόλα αυτά, η ανάγκη για εκμετάλλευση ανανεώσιμων μορφών ενέργειας θεωρείται απαραίτητη σχεδόν πάντα, με τα φωτοβολταϊκά πάνελ και τους ηλιακούς συλλέκτες να αποτελούν τις ευκολότερες εφαρμόσιμες τεχνολογίες για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας και ζεστού νερού αντίστοιχα, και να έπεται η χρήση ανεμογεννητριών. Ωστόσο, ορισμένες κατηγορίες κτιρίων, όπως για παράδειγμα τα νοσοκομεία, απαιτούν μεγάλα ποσά ενέργειας για τη λειτουργία τους, καθιστώντας σχεδόν αδύνατη την κάλυψή τους με απλή εγκατάσταση συστημάτων εκμετάλλευσης ανανεώσιμων μορφών ενέργειας στο κέλυφός τους. Τέτοιου είδους κατασκευές θα πρέπει να τροφοδοτούνται με ενέργεια από κάποια οργανωμένη μονάδα ανανεώσιμων πηγών ή να λαμβάνουν για κατανάλωση ανανεώσιμες μορφές ενέργειας όπως η βιομάζα και τα βιοκαύσιμα, ούτως ώστε να έχουν τη δυνατότητα να επιτύχουν μηδενικό 3.6 Οι τέσσερις κατηγορίες των κτιρίων μηδενικού ενεργειακού ισοζυγίου, [πηγή εικόνας: Zero Energy Building - A review of definitions and calculation methodologies]

ενεργειακό ισοζύγιο. Σύμφωνα με τα παραπάνω δεδομένα, λοιπόν, τα κτίρια μηδενικού ενεργειακού ισοζυγίου μπορούν να χωριστούν ειδικότερα σε τέσσερις κατηγορίες, ανάλογα με την προέλευση των ανανεώσιμων μορφών ενέργειας που χρησιμοποιούν [εικόνα 3.6]. Α. Στην πρώτη κατηγορία βρίσκονται οι κατασκευές που έχουν τη δυνατότητα να καλύψουν τις ενεργειακές τους ανάγκες αποκλειστικά από συστήματα ανανεώσιμων

38

ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΟ ΙΣΟΖΥΓΙΟ πηγών που είναι εγκατεστημένα στο κέλυφός τους. Με αυτόν τον τρόπο, είναι εύκολο να επιτευχθεί μηδενικό ενεργειακό ισοζύγιο στην κατανάλωση τόσο πρωτογενούς όσο και δευτερογενούς ενέργειας, αλλά και εκπομπών, ειδικά αν η πλεονάζουσα ενέργεια διοχετεύεται στο δίκτυο, αλλά δύσκολο να επιτευχθεί μηδενικό ενεργειακό κόστος. Β. Η συγκεκριμένη κατηγορία αφορά τα κτίρια που δεν έχουν τη δυνατότητα να καλύψουν τις ενεργειακές τους ανάγκες μόνο από συστήματα ανανεώσιμων πηγών που βρίσκονται στο κέλυφός τους, οπότε τις καλύπτουν με επιπλέον συστήματα που εγκαθίστανται σε κάποιο ελεύθερο χώρο της ιδιοκτησίας τους. Ο συγκεκριμένος τρόπος παρουσιάζει τις ίδιες δυσκολίες με την πρώτη κατηγορία, καθώς μπορεί να επιτευχθεί εύκολα μηδενικό ενεργειακό ισοζύγιο στην κατανάλωση πρωτογενούς και δευτερογενούς ενέργειας εκπομπών, αλλά δύσκολα μπορεί να επιτευχθεί μηδενικό ενεργειακό κόστος. Γ. Οι κατασκευές που εντάσσονται στην τρίτη κατηγορία καλύπτουν μέρος ή ολόκληρες τις ενεργειακές τους ανάγκες καταναλώνοντας κάποια μορφή ανανεώσιμης

Earthships Τα ‘earthships’ είναι κατασκευές, μέρος των οποίων είναι τοποθετημένο μέσα στο έδαφος [εικόνα 3.7]. Αποτελoύν μια ιδέα, εμπνευσμένη από τον αμερικάνο αρχιτέκτονα Mike Reynolds, στις αρχές της δεκαετίας του 1970. Βασίζεται στη δημιουργία ενός κτιρίου ανεξάρτητου από τα ορυκτά καύσιμα, που θα επαναχρησιμοποιεί υλικά για την κατασκευή του και θα εκμεταλλεύεται τους φυσικούς πόρους που προέρχονται από τον ήλιο, τη γη, τον άνεμο και τη βροχή. Για το λόγο αυτό επέλεξε ένα απαιτητικό περιβάλλον, σε ύψος 2.000 μέτρων στην περιοχή Taos της πολιτείας του Νέο Μεξικό στις Ηνωμένες Πολιτείες, με θερμοκρασίες που αγγίζουν τους 40οC το καλοκαίρι και τους -10οC το χειμώνα, ενώ η ετήσια βροχόπτωση ξεπερνά τα 30 εκατοστά. Παρόλα αυτά, το κτίριο πετυχαίνει χωρίς κάποια ηλεκτρική

ενέργειας, όπως η βιομάζα, η αιθανόλη, το βιοντίζελ κ.α. και το υπόλοιπο μέρος από συστήματα ανανεώσιμων πηγών που βρίσκονται είτε στο κέλυφός τους, είτε σε κάποιο ελεύθερο χώρο της ιδιοκτησίας τους, είτε σε συνδυασμό και των δύο. Τα κτίρια της συγκεκριμένης κατηγορίας είναι εύκολο να επιτύχουν μηδενικό ισοζύγιο στην κατανάλωση ενέργειας, όχι όμως της πρωτογενούς ενέργειας, του κόστους και των εκπομπών. Δ. Τέλος, τα κτίρια τις συγκεκριμένης κατηγορίας, τροφοδοτούνται με ενέργεια από κάποια οργανωμένη ανανεώσιμη πηγή, όπως ένα φωτοβολταϊκό ή αιολικό πάρκο, είτε αποκλειστικά, είτε σε συνδυασμό με κάποια ή κάποιες από τις παραπάνω κατηγορίες. Οι κατασκευές της τέταρτης κατηγορίας είναι εύκολο να επιτύχουν μηδενικό ενεργειακό ισοζύγιο στην κατανάλωση πρωτογενούς ενέργειας και στις εκπομπές, ενώ είναι δύσκολο να επιτύχουν μηδενική κατανάλωση ενέργειας και ενεργειακό κόστος.

3.7 Earthship του Mike Reynolds, στην περιοχή Taos, στο New Mexico των Ηνωμένω Πολιτειών, [πηγή εικόνας: Earthships - Building a zero carbon future for homes] 39

ΕΝΟΤΗΤΑ 3 3.6 ΚΤΙΡΙΑ ΜΗΔΕΝΙΚΟΥ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΟΥ ΙΣΟΖΥΓΙΟΥ - ΚΑΤΗΓΟΡΙΕΣ

ή μηχανική υποστήριξη ετήσιες θερμοκρασίες στο εσωτερικό του που κυμαίνονται μεταξύ 18-23οC. Κάτι τέτοιο έρχεται σε αντίθεση με τα δεδομένα της συμβατικής αρχιτεκτονικής, κατά την οποία δεν υφίσταται, συνήθως, κατοικήσιμο εσωτερικό περιβάλλον χωρίς υπηρεσίες κοινής ωφέλειας και ηλεκτρομηχανολογική υποστήριξη. Τα ‘earthships’ δεν είναι συνδεδεμένα στα δίκτυα κοινής ωφέλειας, ωστόσο, καταφέρνουν να καλύψουν όλες τις απαιτήσεις και ανέσεις στέγασης των χρηστών τους. Πετυχαίνουν μηδενικό ισοζύγιο σε κατανάλωση ενέργειας και εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα, καθώς επίσης και πολύ χαμηλό κόστος λειτουργίας. Παράγουν την ηλεκτρική ενέργεια που απαιτείται για τη λειτουργία τους με τη εκμετάλλευση ανανεώσιμων μορφών ενέργειας. Επομένως, παρότι το κόστος κατασκευής είναι περίπου 10% μεγαλύτερο σε σχέση με ένα συμβατικό κτίριο αντίστοιχου μεγέθους, σε μικρό χρονικό διάστημα πραγματοποιείται απόσβεση των χρημάτων, καθώς μηδενίζεται σχεδόν η καταναλισκόμενη ενέργεια και το κόστος λειτουργία τους. Επιπλέον, τα ‘earthships’ αποθηκεύουν και επαναχρησιμοποιούν το νερό της βροχής που δέχονται μέχρι και τρείς φορές. Ύστερα από τη συλλογή και το αρχικό φιλτράρισμα χρησιμοποιείται για την πόση, το πλύσιμό και στο μπάνιο. Στη συνέχεια τα ‘γκρι’ νερά που παράγονται φιλτράρονται και πάλι και χρησιμοποιούνται για την άρδευση των φυτών και δένδρων που χρησιμοποιούνται για τη γεωργική

40

Η επίτευξη μηδενικού ενεργειακού ισοζυγίου έχει τη δυνατότητα να επιτευχθεί σε διαφορετικούς τομείς, εξαρτώμενη κάθε φορά από τους στόχους που έχουν τεθεί κατά τη διαδικασία του σχεδιασμού και της κατασκευής. Μηδενικό ισοζύγιο μπορεί να πραγματοποιηθεί στην πρωτογενή και δευτερογενή κατανάλωση ενέργειας, στις εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου και στο χρηματικό κόστος. Πέρα όμως από τις βασικές αυτές κατηγορίες, υπάρχουν και μερικές ακόμα, οι οποίες στοχεύουν στην αντιμετώπιση πιο συγκεκριμένων ζητημάτων. Τέτοια ζητήματα αφορούν τη χρονική περίοδο διατήρησης του ισοζυγίου, την κάλυψη συγκεκριμένων αναγκών και τις απαιτήσεις του κτιρίου για ενέργεια. Η χρονική περίοδος κατά την οποία το κτίριο επιτυγχάνει μηδενικό ισοζύγιο μπορεί να διαφέρει κατά πολύ. Συνήθως αναφερόμαστε σε ετήσια ισορροπία, ωστόσο δεν αποκλείεται ανάλογα με τη χρήση της κατασκευής να κυμαίνεται από αρκετά χρόνια ως εποχιακή ή μηνιαία. Για παράδειγμα, κατά το σχεδιασμό ενός σχολικού συγκροτήματος δεν ενδιαφέρει η ενεργειακή του συμπεριφορά κατά την περίοδο του καλοκαιριού, εφόσον παραμένει εκτός λειτουργίας για μεγάλο χρονικό διάστημα. Αντίστοιχα, στο σχεδιασμό παραθαλάσσιων κατοικιών για την τουριστική περίοδο του καλοκαιριού, θα έπρεπε να δοθεί έμφαση στην επίτευξη ενεργειακής ισορροπίας για τη συγκεκριμένη περίοδο. Ωστόσο, ο υπολογισμός του ενεργειακού ισοζυγίου της κατασκευής καθόλη τη διάρκεια της ζωής της είναι ο πιο αποτελεσματικός και αξιόπιστος τρόπος σύγκρισης και προσέγγισης, καθώς μπορεί να συνυπολογιστεί η εμπεριεχόμενη ενέργεια της κατασκευής, από τη δόμησή της μέχρι την κατεδάφιση της. Η ενέργεια που δαπανάται για τη λειτουργία της κατασκευής θα πρέπει να περιλαμβάνει τις ανάγκες θέρμανσης, ψύξης, διατήρησης των επιπέδων υγρασίας, αερισμού, ζεστού νερού και τεχνητού φωτισμού. Οι πρώτες προσπάθειες κατασκευής κτιρίων μηδενικού ενεργειακού ισοζυγίου, μέχρι τη δεκαετία του 80, στόχευαν κατά

ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΟ ΙΣΟΖΥΓΙΟ κύριο λόγο στην επίτευξη μηδενικών αναγκών για τη θέρμανση των εσωτερικών χώρων ή την παροχή ζεστού νερού για οικιακή χρήση. Στη συνέχεια, άρχισαν να

παραγωγή, ενώ τροφοδοτούν και τα καζανάκια των τουαλετών.

περιλαμβάνουν και τις ανάγκες για ψύξη αλλά και την κατανάλωση ηλεκτρικού ρεύματος, ενώ τελευταία γίνονται προσπάθειες να συμπεριληφθεί στον υπολογισμό του ενεργειακού ισοζυγίου και η εμπεριεχόμενη ενέργεια της κατασκευής. Οι απαιτήσεις του κτιρίου για ενέργεια επηρεάζουν σε σημαντικό βαθμό το σχεδιασμό και την αποτελεσματικότητα των κτιρίων μηδενικού ενεργειακού ισοζυγίου. Οι απαιτήσεις εξαρτώνται από την ενεργειακή αποδοτικότητα της κατασκευής, τις εσωτερικές συνθήκες που επιδιώκεται να επιτευχθούν και τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ της κατασκευής και του δικτύου. Τα κτίρια μηδενικού ενεργειακού ισοζυγίου οφείλουν να είναι πρωτίστως κατασκευές με χαμηλή κατανάλωση ενέργειας εξαιτίας του κατάλληλου σχεδιασμού τους και της εφαρμογής των απαιτούμενων συστημάτων. Η ενεργειακή αποδοτικότητα της κατασκευής αποτελεί τον πρωτεύοντα

Τα earthships έχουν αρκετές αισθητικές και κατασκευαστικές ιδιομορφίες [εικόνα 3.8], καθώς η σωστή λειτουργία και αποδοτικότητα του κτιρίου αποτελούν το πρωταρχικό μέλημα, καθορίζοντας σε μεγάλο βαθμό τη μορφή και τη δομή που θα αποκτήσει το κέλυφος. Παρόλα αυτά, δίνεται ιδιαίτερη έμφαση στη δημιουργία υψηλού επιπέδου αίσθησης και άνεσης στο εσωτερικό τους περιβάλλον. Βέβαια, ο χρήστης θα πρέπει πρωτίστως να συμβιβαστεί με ορισμένες ασυνήθιστες, ομολογουμένως, παραδοχές, οι οποίες έρχονται σε αντίθεση τόσο με τη αρχιτεκτονική λογική, όσο και με την πολιτισμική παράδοση. Είναι δύσκολη η αποδοχή της ιδέας ότι

στόχο του σχεδιασμού κι έπεται η εκμετάλλευση ανανεώσιμων μορφών ενέργειας. Οι εσωτερικές συνθήκες θα πρέπει με τη σειρά τους να διέπονται από κάποιες βασικές αρχές, διασφαλίζοντας υψηλή ποιότητα διαβίωσης. Για να επιτευχθεί κάτι τέτοιο μελετώνται παράγοντες, όπως ο φυσικός φωτισμός και αερισμός, η θερμοκρασία, η ηχοπροστασία και η ποιότητα αέρα των εσωτερικών χώρων. Τέλος, η αλληλεπίδραση της κατασκευής με τα δίκτυα των υπηρεσιών κοινής ωφέλειας θα πρέπει να λαμβάνεται υπόψη. Αυτό συμβαίνει εξαιτίας των διαφορετικών ιδιοτήτων της ενέργειας που εισέρχεται ή εξέρχεται από το δίκτυο στην κατασκευή και αντίστροφα. Το δίκτυο είναι τις περισσότερες φορές σε χειρότερη θέση από ότι το κτίριο, είτε επειδή δε χρειάζεται τα επιπλέον ποσά ενέργειας, είτε επειδή δεν έχει τη δυνατότητα να τα διαχειριστεί. Θα πρέπει να επιδιώκεται, επομένως, η ενέργεια που παρέχεται στο δίκτυο να είναι αντίστοιχης ποιότητας, αλλά και χρησιμότητας με αυτή που δέχεται το κτίριο από το δίκτυο.

3.8 Εσωτερική άποψη μπάνιου στο earthship του Taos, όπου φαίνεται η αισθητική που δημιουργείται από τα γυάλινα μπουκάλια που επαναχρησιμοποιούνται, [πηγή εικόνας: www.marketinghomeproducts.com] 41

ΕΝΟΤΗΤΑ 3 3.7 ΚΤΙΡΙΑ ΜΗΔΕΝΙΚΟΥ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΟΥ ΙΣΟΖΥΓΙΟΥ - ΣΥΝΔΕΣΗ ΣΤΟ ΔΙΚΤΥΟ

ένα κτίριο χτίζεται με τη χρήση απορριμμάτων και ανακυκλωμένων υλικών, αλλά σύμφωνα με τον Mike Reynolds, εφόσον οι κλιματικές συνθήκες συνεχώς αλλάζουν και τα ορυκτά καύσιμα μειώνονται, θα πρέπει να υπάρξει προσαρμογή, ακολουθώντας νέους τρόπους ζωής και κατοίκησης, χωρίς αυτό να σημαίνει ότι μειώνεται και η ποιότητά τους. Τέλος, το μεγαλύτερο μέρος τους αποτελείται από υλικά που επαναχρησιμοποιούνται. Αρχικά, για την κατασκευή χρησιμοποιήθηκαν μεταλλικά δοχεία, ενώ αργότερα άρχισαν να χρησιμοποιούνται και λάστιχα αυτοκινήτων, με σκοπό να επιτευχθεί η μέγιστη θερμική μάζα για τη διατήρηση των εσωτερικών θερμοκρασιών. Τα λάστιχα [εικόνα 3.9] χρησιμοποιούνται γιατί αποτελούν ένα αποδοτικό τρόπο αύξησης της θερμικής μάζας, αλλά και γιατί είναι ένα υλικό που δεν αξιοποιείται συνήθως στις κατασκευές και πετιέται συχνά ως απόρριμμα, ενώ συγχρόνως απαιτεί και μικρά ποσά ενέργειας για να μεταφερθεί στο μέρος που επιθυμούμε. Αξίζει να σημειωθεί ότι μόνο το 2008 στη Μεγάλη Βρετανία περίπου 48 εκατομμύρια λάστιχα αυτοκινήτων αντικαταστάθηκαν και έγιναν απορρίμματα.

5 το δίκτυο κοινής ωφέλειας δεν περιλαμβάνει μόνο την παροχή ηλεκτρικού ρεύματος που αποτελεί μείζον θέμα για την επίτευξη μηδενικού ενεργειακού ισοζυγίου, αλλά μπορεί να αφορά την παροχή νερού, την αποχέτευση, το φυσικό αέριο, την τηλεθέρμανση κ.λπ.

42

Η σύνδεση στο δίκτυο κοινής ωφέλειας5 είναι σχεδόν απαραίτητη για τη επίτευξη ενεργειακής ισορροπίας. Σε περιόδους όπου η παραγωγή ενέργειας είναι μεγαλύτερη από την κατανάλωση, η πλεονάζουσα ενέργεια διοχετεύεται στο δίκτυο, ενώ όταν υπάρχει έλλειψη αντλείται ενέργεια από αυτό. Η επίτευξη μηδενικού ενεργειακού ισοζυγίου σε κατασκευές που δεν είναι συνδεδεμένες στο δίκτυο είναι δυσκολότερο να επιτευχθεί, καθώς οι υπάρχουσες τεχνολογίες αποθήκευσης της παραγόμενης ενέργειας είναι περιορισμένων δυνατοτήτων. Πέρα όμως από αυτό, τα συστήματα ανανεώσιμων πηγών θα πρέπει να είναι υπερδιαστασιολογημένα για να μπορούν να καλύψουν τη υψηλή ζήτηση συγκεκριμένων χρονικών περιόδων που συμπίπτουν με τη χαμηλή αποδοτικότητα των συστημάτων την αντίστοιχη περίοδο. Κάτι τέτοιο, όμως, έχει ως αποτέλεσμα, τις περιόδους που τα συστήματα έχουν μεγάλη απόδοση, εξαιτίας των περιβαλλοντικών συνθηκών, να χάνεται μεγάλο μέρος της παραγόμενης ενέργειας. Επομένως, γίνεται κατανοητό ότι, εφόσον είναι δυνατή, η σύνδεση με το δίκτυο αποτελεί τη βέλτιστη λύση και πρέπει να επιδιώκεται. Για να λειτουργήσει κάτι τέτοιο θα πρέπει συνεχώς το πλεόνασμα της ενέργειας να διοχετεύεται στο δίκτυο. Ωστόσο, υπάρχει το ενδεχόμενο το δίκτυο να μη χρειάζεται πάντα τα επιπλέον ποσά ενέργειας ή να μην έχει τη δυνατότητα να τα διαχειριστεί. Σε μια τέτοια περίπτωση, οφείλεται να έχει προβλεφθεί η αποθήκευση της συγκεκριμένης ποσότητας ενέργειας και η χρησιμοποίηση της σε άλλη χρονική στιγμή, ώστε να διατηρηθεί το ετήσιο ισοζύγιο του κτιρίου μηδενικό.

3.7.1 ΚΤΙΡΙΑ ΜΗΔΕΝΙΚΟΥ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΟΥ ΙΣΟΖΥΓΙΟΥ - ΕΚΤΟΣ ΔΙΚΤΥΟΥ

Η δημιουργία κατασκευών με μηδενικό ενεργειακό ισοζύγιο, χωρίς τη σύνδεσή τους στο δίκτυο κοινής ωφέλειας είναι δύσκολο και δαπανηρό εγχείρημα, καθώς οι τεχνολογίες αποθήκευσης της παραγόμενης ενέργειας είναι περιορισμένες, ακριβές

ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΟ ΙΣΟΖΥΓΙΟ και όχι τόσο αποδοτικές. Η επίτευξη μηδενικού ενεργειακού ισοζυγίου χωρίς σύνδεση στο δίκτυο είναι πρακτικά δύσκολο, διότι, τα κτίρια εκτός από την εγκατάσταση συστημάτων εκμετάλλευσης ανανεώσιμων μορφών ενέργειας, χρειάζονται συχνά και μη ανανεώσιμες μορφές για να καλύψουν τις ανάγκες τους. Αυτές τις ανάγκες τις αντισταθμίζουν, παραχωρώντας το πλεόνασμα της ενέργεια που παράγουν από ανανεώσιμες πηγές στο δίκτυο. Αντίθετα, οι εκτός δικτύου κατασκευές είναι απαραίτητο να χρησιμοποιούν μπαταρίες για την αποθήκευση της παραγόμενης ενέργειας με σκοπό μελλοντική χρήση. Ο ευκολότερος τρόπος για να μπορέσει ένα κτίριο εκτός δικτύου να πετύχει μηδενικό ενεργειακό ισοζύγιο είναι να παράγει ενέργεια από ανανεώσιμες μορφές, όπως η βιομάζα και τα βιοκαύσιμα. Επιπλέον, το περιβαλλοντικό αποτύπωμα τέτοιων κατασκευών μειώνεται μόνο σε περίπτωση που αναγκάζονται να ελαχιστοποιήσουν σημαντικά την καταναλισκόμενη ενέργεια.

Από αυτά, το 34% ανακυκλώθηκε, το 26% επαναχρησιμοποιήθηκε, το 15% κάηκε ως καύσιμο, το 6% χρησιμοποιήθηκε σε κατασκευαστικές εφαρμογές και το 12% έμεινε ανεκμετάλλευτο. Ωστόσο, χρησιμοποιούνται και άλλα υλικά όπως γυάλινα μπουκάλια καθώς και κομμάτια από παλιότερους τοίχους που έχουν διατηρηθεί σε καλή κατάσταση. Η επαναχρησιμοποίηση υλικών είναι περισσότερο αποδοτική από την ανακύκλωση, απαιτώντας λιγότερη ενέργεια, καθώς στην ανακύκλωση το υλικό θα πρέπει να περάσει από μία διαδικασία επεξεργασίας προτού να μπορέσει να χρησιμοποιηθεί και πάλι.

Διαφορετικά, το περιβαλλοντικό τους αποτύπωμα είναι αρκετά μεγαλύτερο, εξαιτίας της μικρότερης αποδοτικότητας των συστημάτων. Τέλος, μπορεί σε ορισμένες χώρες του δυτικού κόσμου οι εκτός δικτύου κατασκευές να υποδηλώνουν έναν από επιλογή τρόπο διαβίωσης, η ποιότητα ζωής του οποίου παραμένει υψηλή χωρίς σημαντικές θυσίες, ωστόσο δεν είναι παντού έτσι. Σε πολλές άλλες περιοχές του πλανήτη η ζωή εκτός δικτύου, είναι μία δεδομένη κατάσταση. Υπολογίζεται ότι, περίπου 2 δισεκατομμύρια άνθρωποι ζουν παγκοσμίως, κατά ανάγκη, εκτός δικτύου, χωρίς πρόσβαση σε πηγές ενέργειας με ό, τι αυτό συνεπάγεται για τη διαμόρφωση των συνηθειών και τον περιορισμό των δυνατοτήτων τους. Η επίτευξη ενεργειακά αυτόνομων κατασκευών και η εκμετάλλευση ανανεώσιμων μορφών ενέργειας θα μπορούσε σε τέτοιες περιπτώσεις να είναι ζωτικής σημασίας και βασικός παράγοντας βελτίωσης του βιοτικού επιπέδου και των συνθηκών υγιεινής εκατομμυρίων ανθρώπων.

3.9 Τμήμα κάτοψης, όπου φαίνεται ο τοίχος από λάστιχα αυτοκινήτων που χρησιμεύει για την αύξηση της θερμικής μάζας και της θερμομόνωσης, [πηγή εικόνας: www.expeditio.org]

43

ΕΝΟΤΗΤΑ 3 3.8 ΚΤΙΡΙΑ ΜΗΔΕΝΙΚΟΥ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΟΥ ΙΣΟΖΥΓΙΟΥ - ΕΛΛΕΙΨΕΙΣ

Ανακύκλωση Δομικών Υλικών Μεγάλα ποσά ενέργειας μπορούν να εξοικονομηθούν με την ανακύκλωση των δομικών υλικών από κτίρια που κατεδαφίζονται. Στην Ελλάδα αυτή τη στιγμή δεν υπάρχει οργανωμένη ανακύκλωση τέτοιων υλικών, με αποτέλεσμα μόνο το 5% των οικοδομικών υλικών να ανακυκλώνεται. Αντίθετα στην Υπόλοιπη Ευρώπη ανακυκλώνεται πάνω από το 30% των κατασκευαστικών υλικών, με πιο αξιοσημείωτα παραδείγματα, χώρες όπως η Ολλανδία [90%], το Βέλγιο [87%] και τη Δανία [81%]. Για να λειτουργήσει αποτελεσματικά η ανακύκλωση χρειάζεται η απαιτούμενη οργάνωση τόσο κατά μελέτη όσο και κατά τη διάρκεια της κατασκευής. Η μελέτη θα πρέπει να είναι συμβατή με υλικά που επαναχρησιμοποιούνται, εκμεταλλευόμενη όσο το δυνατόν μεγαλύτερο μέρος από την ποσότητα που διατίθεται. Κατά την κατασκευή, απαιτείται η εγκατάσταση περισσότερων κοντέινερ στο εργοτάξιο για τα ανακυκλώσιμα υλικά αλλά και πρόβλεψη για τη διάθεση τους.

Η βασικότερη έλλειψη στην παρούσα φάση των κτιρίων μηδενικού ενεργειακού ισοζυγίου είναι η απουσία υπολογισμού της ενέργειας που απαιτείται για την κατασκευή τους καθώς και για τη μεταφορά των υλικών που θα χρησιμοποιηθούν. Η απουσία της συγκεκριμένης παραμέτρου γίνεται ώστε να απλοποιηθεί η διαδικασία υπολογισμού, αλλά και γιατί δεν υπάρχει σίγουρος και ακριβής τρόπος υπολογισμού. Παρόλα αυτά, η ενέργεια που απαιτείται για την κατασκευή ενός κτιρίου, αποτελεί παράγοντα της κατασκευής, διότι μπορεί να είναι μεγαλύτερη από την ενέργεια που χρειάζεται το κτίριο για τη λειτουργία του κατά τη διάρκεια της ζωής του. Συνεπώς, εφόσον γίνεται αναφορά σε κατασκευές που ελαχιστοποιούν ή μηδενίζουν την ενεργειακή τους κατανάλωση, δε θα πρέπει να περιορίζεται μόνο σε αυτή που αφορά τη λειτουργία τους αλλά και σε αυτή που αφορά την κατασκευή τους. Επιπλέον, μέχρι στιγμής δεν τίθεται κάποιο όριο κατανάλωσης ενέργειας με βάση το μέγεθος των κατασκευών, τη χρήση τους, την τοποθεσία τους ή κάποιον άλλον παράγοντα. Δεν υπάρχει, δηλαδή, κάποιος περιορισμός σχετικά με την ενέργεια που καταναλώνεται. Αντιθέτως, πολλές φορές, βασικό στόχο αποτελεί η εξασφάλιση υψηλού επιπέδου διαβίωσης, με τη χρήση αποδοτικής τεχνολογίας και την κάλυψη των ενεργειακών αναγκών που προκύπτουν από ανανεώσιμες μορφές, αυξάνοντας, με αυτό τον τρόπο, σημαντικά την εμπεριεχόμενη ενέργεια της κατασκευής.

3.8.1 ΕΜΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ τα ενδιάμεσα στάδια που μεσολαβούν και αυξάνουν την εμπεριεχόμενη ενέργεια του υλικού αφορούν τη μεταφορά, την κατασκευή, τη συναρμολόγηση, την εγκατάσταση, την αποσυναρμολόγηση, την απεγκατάσταση και την αποδόμηση του

6

44

Εμπεριεχόμενη ενέργεια ονομάζεται η ενέργεια που περιλαμβάνει ένα υλικό, λειτουργώντας αθροιστικά από την πρώτη ύλη, ως τη χρησιμοποίηση και την ανακύκλωσή του6, ούσα μια αξιόπιστη μονάδα μέτρησης της συνολικής ενέργειας που δαπανά ένα υλικό κατά τη διάρκεια της ζωής του [εικόνα 3.10]. Συνεπώς, γίνεται

ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΟ ΙΣΟΖΥΓΙΟ κατανοητό ότι η χρήση υλικών με χαμηλή εμπεριεχόμενη ενέργεια θα πρέπει να προτιμάται κατά τη διάρκεια της κατασκευής. Παράλληλα, η επαναχρησιμοποίηση ή η ανακύκλωση υλικών με υψηλή εμπεριεχόμενη ενέργεια, στο βαθμό που είναι δυνατό, συμβάλλει σημαντικά στη μείωση του περιβαλλοντικού τους αποτυπώματος7. Συχνά, η εμπεριεχόμενη ενέργεια της κατασκευής δε λαμβάνεται υπόψη κατά τον αρχικό σχεδιασμό, καθώς θεωρείται μικρή συγκριτικά με τη ενέργεια που χρειάζεται για τη λειτουργία της κατά τη διάρκεια της ζωής της. Παρόλα αυτά, η εμπεριεχόμενη ενέργεια της κατασκευής, μπορεί να ισοδυναμεί με πολλά χρόνια λειτουργίας της. Ωστόσο, δε λείπουν οι περιπτώσεις κατά τις οποίες η υψηλή εμπεριεχόμενη ενέργεια της κατασκευής μπορεί να συνεισφέρει στη μείωση της ενεργειακής κατανάλωσης, όπως για παράδειγμα με την επίτευξη υψηλής θερμικής μάζας. Η μείωση της εμπεριεχόμενης ενέργειας της κατασκευής αποτελεί συνδυασμό διαφόρων παραγόντων. Η χρήση υλικών με χαμηλό κόστος συντήρησης, η χρήση υλικών που μπορούν εύκολα να διαχωριστούν και η αποφυγή κατασκευής κτιρίων μεγαλύτερων από τις πραγματικές ανάγκες, ώστε να ελαχιστοποιείται η άσκοπη χρήση υλικών, αποτελούν τρόπους για την αποτελεσματική μείωση της εμπεριεχόμενης ενέργειας της κατασκευής. Επιπλέον, θα πρέπει να ενθαρρύνεται η ανακαίνιση και η αλλαγή χρήσεων σε υπάρχουσες κατασκευές αντί για την κατεδάφιση τους και τη δημιουργία νέων, όπως επίσης και η ανακύκλωση και επαναχρησιμοποίηση υλικών από κατεδαφισμένα κτίρια. Παρόλα αυτά, για να είναι δυνατό κάτι τέτοιο, θα πρέπει να έχει προβλεφθεί κατά τη διάρκεια της κατασκευής η επιλογή και χρήση κατάλληλων υλικών. Επειδή, όμως, η επανάχρηση ορισμένων υλικών δεν αρκεί τις περισσότερες φορές για τη δημιουργία νέων κατασκευών, τα υπόλοιπα υλικά θα πρέπει να επιλέγονται από την τοπική αγορά ώστε να αποφεύγεται η κατανάλωση ενέργειας για τη μεταφορά τους. Ταυτόχρονα, θα πρέπει να προωθούνται, όπου είναι δυνατό, υλικά που έχουν παραχθεί από την εκμετάλλευση ανανεώσιμων μορφών ενέργειας. Ένας εύκολος και αποτελεσματικός τρόπος για τη μείωση του

3.10 Εμπεριεχόμενη ενέργεια ορισμένων δομικών υλικών 45

ΕΝΟΤΗΤΑ 3 περιβαλλοντικού αποτυπώματος της εμπεριεχόμενης ενέργειας είναι ο σχεδιασμός ανθεκτικών και προσαρμόσιμων κατασκευών που θα μπορούν να λειτουργούν για μεγάλο χρονικό διάστημα. Τέλος, η ανάλυση του κύκλου ζωής μιας κατασκευής, δεν εξετάζει μόνο την ενέργεια που εμπεριέχει, αλλά το περιβαλλοντικό της αποτύπωμα καθόλη τη διάρκεια ζωής της, περιλαμβάνοντας τις εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου, την εξάντληση των πόρων, την κατανάλωση νερού και την παραγωγή απορριμμάτων. Ο υπολογισμός, όμως, της ενέργειας που εμπεριέχει μία κατασκευή είναι σύνθετη διαδικασία, καθώς τα υλικά που χρησιμοποιούνται δεν είναι απομονωμένα, αλλά συνδυάζονται μεταξύ τους. Η διαδικασία αυτή γίνεται ευκολότερη αν συνυπολογίζεται η ενέργεια που περιέχουν τα διαφορετικά δομικά στοιχεία, λαμβάνοντας υπόψη όλα τα υλικά από τα οποία αποτελούνται [εικόνα 3.11].

3.11 Εμπεριεχόμενη ενέργεια ορισμένων δομικών στοιχείων

7 η επανάχρηση και η ανακύκλωση ορισμένων υλικών με υψηλή εμπεριεχόμενη ενέργεια είναι πολύ σημαντική, όπως για παράδειγμα του αλουμινίου, η ανακύκλωση του οποίου μπορεί να εξοικονομήσει ως και το 95% της απαραίτητης ενέργειας, ενώ αντίθετα η ανακύκλωση υλικών όπως το γυαλί, συμβάλει μεν στη μείωση της ενεργειακής κατανάλωσης αλλά σε πολύ μικρότερο ποσοστό που δεν ξεπερνά το 20%

46

H ηλιακή ακτινοβολία μπορεί να αξιοποιηθεί και για την παραγωγή ηλιακής συγκεντρωτικής ενέργειας. Το σύστημα αυτό περιλαμβάνει μηχανοκίνητα κάτοπτρα που ακολουθούν τη διεύθυνση του ήλιου και στέλνουν την ακτινοβολία σε ένα δοχείο με νερό. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα την αύξηση της θερμοκρασίας του νερού μέσα στο δοχείο μέχρι και 550οC, με συνέπεια τη δημιουργία ατμού. Στη συνέχεια ο ατμός περνάει από στρόβιλο ο οποίος το μετατρέπει σε ηλεκτρική ενέργεια και το διανέμει στο δίκτυο. Το πρώτο σύστημα τέτοιου είδους στην Ευρώπη εφαρμόστηκε στην Ισπανία, όπου 600 κάτοπτρα 120 τ.μ. το καθένα ακολουθούν τον ήλιο και κατευθύνουν την συγκεντρωτική ακτινοβολία σε μία δεξαμενή, η οποία βρίσκεται σε πύργο ύψους 115 μέτρων. Η ενέργεια που παράγεται από τη συγκεκριμένη εγκατάσταση καλύπτει τις ανάγκες περίπου 6.000 νοικοκυριών [πηγή εικόνας: www.brightsourceenergy.com]

Η κοινότητα bedZED στη Μεγάλη Βρετανία θεωρείται πρότυπη για την επίτευξη μηδενικών εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα, [εικόνα από προσωπικό αρχείο]

ΣΧΕΔΙΑΣΗ 4.1 ΜΕΙΩΣΗ ΤΗΣ ΚΑΤΑΝΑΛΩΣΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΣΤΑ ΚΤΙΡΙΑ

Ο κτιριακός τομέας ευθύνεται για τη κατανάλωση μεγάλων ποσών ενέργειας παγκοσμίως, επομένως είναι απαραίτητο να αποτελέσει ένα από τα επίκεντρα της έρευνας, καθώς αναμένεται να διαδραματίσει καθοριστικό ρόλο στη μείωση της κατανάλωσης ενέργειας. Για να μπορέσει ένα κτίριο να γίνει περισσότερο βιώσιμο και ενεργειακά αποδοτικό, είναι βασική προϋπόθεση να κατανοηθούν οι ενεργειακές του απαιτήσεις, οι οποίες καθορίζονται τόσο από τη λειτουργία που θα φιλοξενήσει όσο και από την τοποθεσία όπου βρίσκεται. Η δημιουργία αειφορικών κατασκευών, που θα επιτυγχάνουν μηδενικό ενεργειακό ισοζύγιο για μακροπρόθεσμο χρονικό διάστημα, προϋποθέτει την επίλυση ζητημάτων σε διάφορους τομείς. Ζητήματα που θα αντιμετωπιστούν κατά τη διάρκεια σχεδιασμού και κατασκευής ενός κτιρίου και μπορούν να επιφέρουν σημαντικά αποτελέσματα, βελτιώνοντας την ενεργειακή του συμπεριφορά, μειώνοντας την κατανάλωση πόσιμου νερού αλλά και αναβαθμίζοντας την ποιότητα του εσωτερικού του περιβάλλοντος. Τέτοιου είδους τεχνικές είναι η χρησιμοποίηση βέλτιστης μόνωσης στους εξωτερικούς τοίχους, τα πατώματα και την οροφή, η μείωση των διαρροών αέρα, ώστε να μην χάνεται η εσωτερική θερμοκρασία, η χρήση αποδοτικών και θερμομονωτικών υαλοπινάκων που επιτρέπουν τη μεταφορά του φυσικού φωτός αλλά όχι της θερμότητας, η εκμετάλλευση της θερμικής μάζας της κατασκευής και η χρήση αποδοτικού εξοπλισμού. Σημαντικά αποτελέσματα μπορούν να επιτευχθούν με τις κατάλληλες αλλαγές και σε ήδη υπάρχουσες κατασκευές. Η ενσωμάτωσή τους, όμως, στη διαδικασία του αρχικού σχεδιασμού, τις καθιστά περισσότερο αποδοτικές, καθώς μπορούν να λειτουργήσουν συνδυαστικά με πλήθος άλλων παραμέτρων, ενώ, παράλληλα, το κόστος είναι μικρότερο σε σχέση με αλλαγές που γίνονται εκ των υστέρων.

49

ΕΝΟΤΗΤΑ 4 4.2 ΚΤΙΡΙΑ ΜΗΔΕΝΙΚΟΥ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΟΥ ΙΣΟΖΥΓΙΟΥ - ΣΧΕΔΙΑΣΗ 4.2.1 ΠΑΘΗΤΙΚΟΣ ΗΛΙΑΚΟΣ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ - ΗΛΙΑΚΟ ΘΕΡΜΟΚΗΠΙΟ

Ένα πολύ σημαντικό στοιχείο που πρέπει να ληφθεί υπόψη κατά το σχεδιασμό είναι ο προσανατολισμός του κτιρίου. Η κύρια όψη του είναι προτιμότερο να έχει νότιο προσανατολισμό ή όσο μικρότερη απόκλιση από το νότο, εφόσον κάτι τέτοιο είναι εφικτό. Ο νότιος προσανατολισμός της κύριας όψης μπορεί να μειώσει σε σημαντικό βαθμό την ανάγκη για θέρμανση κατά τη χειμερινή περίοδο, με τη χρήση ενός ηλιακού θερμοκηπίου [εικόνα 4.1]. Η δημιουργία μίας ενιαίας γυάλινης επιφάνειας σε όλο το ύψος του κτιρίου έχει τη δυνατότητα να εκμεταλλευτεί την ιδιότητα του θερμοκηπίου. Δημιουργείται, δηλαδή, ένα γυάλινο κέλυφος εξωτερικά της κατασκευής, όπου πλέον οι εξωτερικοί τοίχοι του κτιρίου είναι οι εσωτερικοί τοίχοι 4.1 Ηλιακό θερμοκήπιο σε επαφή με το κτίριο. Εκτός από τη συμβολή του στη θέρμανση των εσωτερικών χώρων μπορεί να λειτουργήσει και ως ημιυπαίθριος χώρος τη μεγαλύτερη διάρκεια του έτους, [πηγή εικόνας: www.peabody.org.uk]

του θερμοκηπίου. Κατά τη διάρκεια του χειμώνα η γυάλινη πρόσοψη είναι κλειστή και τα ανοίγματα του κτιρίου ανοικτά, ώστε να διεισδύει και να εγκλωβίζεται η ηλιακή ακτινοβολία στο εσωτερικό του κτιρίου παρέχοντας φυσικό φωτισμό και θερμικά οφέλη. Ωστόσο, ακόμα και τις λιγότερο ηλιόλουστες ημέρες, η ύπαρξή του δεν είναι ανούσια, καθώς εμποδίζει σε σημαντικό βαθμό την απώλεια και την άμεση μεταφορά θερμότητας από το εσωτερικό προς το εξωτερικό περιβάλλον, δημιουργώντας ένα ενδιάμεσο στρώμα. Αντίθετα, κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού, τα ανοίγματα του κτιρίου διατηρούνται κλειστά, απομονώνοντας το συγκεκριμένο χώρο, ενώ τα ανοίγματα της γυάλινης κατασκευής συντελούν στον αερισμό και δροσισμό του. Το μεγαλύτερο μέρος του έτους, δηλαδή, μπορεί να λειτουργήσει ως ημιυπαίθριος χώρος ή βεράντα, ενώ τη χειμερινή περίοδο λειτουργεί ως ένα ακόμα δωμάτιο του κτιρίου. Ο συγκεκριμένος χώρος θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί και για την καλλιέργεια ορισμένων φυτών, κυρίως τη χειμερινή περίοδο, που δεν έχουν τη δυνατότητα να ευδοκιμήσουν στις εξωτερικές συνθήκες. Τέλος, θα πρέπει να περιορίζονται τα ανοίγματα που βρίσκονται στη βορινή πλευρά καθώς και στην πλευρά που έχει την ίδια διεύθυνση με αυτή των χειμερινών ανέμων της εκάστοτε

50

ΣΧΕΔΙΑΣΗ περιοχής ώστε να μειώνεται η έκθεση της κατασκευής στις περιβαλλοντικές συνθήκες και να ελαχιστοποιούνται οι θερμικές απώλειες.

4.2.2 ΦΥΣΙΚΟΣ ΦΩΤΙΣΜΟΣ - ΣΚΙΑΣΜΟΣ

Η επίτευξη υψηλών επιπέδων φυσικού φωτισμού, μειώνει την ανάγκη για τεχνητό φωτισμό και συνεπώς για ηλεκτρική ενέργεια. Η κατασκευή ηλιακού θερμοκηπίου αυξάνει του φως του ηλίου που εισέρχεται στο εσωτερικό του κτιρίου, συμβάλλοντας προς αυτή την κατεύθυνση. Ωστόσο, σπουδαίο ρόλο παίζει και ο κατάλληλος σκιασμός του κτιρίου, που θα αποτρέπει την ηλιακή ακτινοβολία από το να εισέλθει στο εσωτερικό του κατά τη θερινή περίοδο, αποφεύγοντας την υπερθέρμανση του, αλλά, παράλληλα, να επιτρέπει το φυσικό φως να εισέρχεται σε αυτό όλη τη διάρκεια του έτους [εικόνες 4.2, 4.3]. Για να επιτευχθεί αυτό, είναι απαραίτητο κατά τη διάρκεια του σχεδιασμού να επιλεχθεί τόσο η κατάλληλη μέθοδος σκίασης όσο και η ορθολογική χρήση των ανοιγμάτων. Υπάρχουν δύο βασικοί τρόποι

Έκταση Ηλιακού Θερμοκηπίου Η κατασκευή ηλιακού θερμοκηπίου στη νότια όψη του κτιρίου είναι ένα εξαιρετικά αποτελεσματικός τρόπος μείωσης της ενεργειακή κατανάλωσης για θέρμανση. Η ενέργεια που συνεισφέρει στην κατασκευή, ωστόσο, δεν είναι καθαρά ηλιακή. Το 15% της ενέργειας που συνεισφέρει οφείλεται στην ουδέτερη ζώνη που δημιουργεί, το 55% στην προθέρμανση του αέρα και το 30% στα ηλιακά κέρδη μέσω αγωγιμότητας. Για γεωγραφικό πλάτος 38° [Αθήνα] και μέση εξωτερική θερμοκρασία -4°C χρειάζεται θερμοκήπιο 0,80-1,30 τ.μ. ανά τ.μ. του χώρου που θέλουμε να θερμάνουμε. Στο ίδιο γεωγραφικό πλάτος, αλλά με μέση θερμοκρασία 1,5°C χρειάζονται 0,55-0,90 τ.μ ανά τ.μ. εσωτερικού χώρου και 0,35-0,55 τ.μ ανά τ.μ. χώρου αν η μέση εξωτερική θερμοκρασία είναι 7,2°C.

σκιασμού, ο εσωτερικός και ο εξωτερικός, οι οποίοι μπορούν να είναι είτε κινητοί είτε σταθεροί. Ο εσωτερικός σκιασμός διακόπτει την ηλιακή ακτινοβολία εφόσον έχει διέλθει από τις γυάλινες επιφάνειες στο εσωτερικό του κτιρίου, κατά συνέπεια δε μπορεί πλέον να αποφευχθεί, επιβαρύνοντας θερμικά το εσωτερικό του κτιρίου. Αντίθετα, ο εξωτερικός σκιασμός είναι αποτελεσματικότερος καθώς διακόπτει την ηλιακή ακτινοβολία προτού αυτή εισέλθει στο εσωτερικό του κτιρίου. Οι πρόβολοι είναι σταθερός τρόπος σκιασμού, ενώ οι περσίδες και οι τέντες είναι κινητοί τρόποι σκιασμού, παρέχοντας στο χρήστη τη δυνατότητα να τις ρυθμίσει ανάλογα με τις επιθυμίες του, είτε χειροκίνητα είτε μηχανοκίνητα μέσω αυτόματων συστημάτων. Ωστόσο, η επιλογή των κατάλληλων ανοιγμάτων και της κατάλληλης μεθόδου σκίασης πρέπει να μελετηθεί γιατί υπάρχει ο κίνδυνος δημιουργίας δυσάρεστων συνθηκών στο εσωτερικό του κτιρίου. Αν, για παράδειγμα, χρησιμοποιηθούν μικρά ανοίγματα και βαριά σκίαση για να μειωθεί το ποσό της ηλιακής ακτινοβολίας

4.2 Σκίαση με τη χρήση φωτοβολταϊκών ηλιακών συλλεκτών για την ταυτόχρονη παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, [πηγή εικόνας: www.design-buildsolar.com] 51

ΕΝΟΤΗΤΑ 4 που εισέρχεται στο κτίριο μπορεί να αυξηθούν οι ανάγκες για τεχνητό φωτισμό κατά τη διάρκεια της ημέρας. Οπότε, δε θα υπάρξει ουσιαστική μείωση στην κατανάλωση ενέργειας. Τέλος, μπορεί να υπάρξει σύστημα εξισορρόπησης των επιπέδων φωτισμού, το οποίο θα διατηρεί σταθερά τα επιθυμητά επίπεδα φωτισμού προσθέτοντας όσο τεχνητό φως χρειάζεται κάθε φορά, βοηθώντας τη μετάβαση από το φυσικό φωτισμό στον τεχνητό καθώς νυχτώνει1.

4.2.3 ΘΕΡΜΟΜΟΝΩΣΗ

Η κατασκευή κτιρίων που να επιτυγχάνουν μηδενικό ενεργειακό ισοζύγιο απαιτεί πολύ καλή θερμομόνωση του κελύφους τους καθώς και αποφυγή των θερμικών γεφυρών. Οι τοίχοι, τα δάπεδα και οι οροφές τέτοιων κατασκευών πετυχαίνουν 4.3 Παράδειγμα σταθερής σκίασης, [εικόνα από προσωπικό αρχείο]

πολύ χαμηλούς συντελεστές θερμοπερατότητας, u-value=0.1W/τ.μ.2 περίπου. Αυτό σημαίνει ότι αν στο εσωτερικό του κτιρίου έχουμε θερμοκρασία 20οC και η εξωτερική θερμοκρασία είναι 0οC, χάνονται μόλις 2W ενέργειας ανά τετραγωνικό μέτρο [εικόνα 4.4]. Οι τυπικές κατασκευές της ελληνικής πραγματικότητας με τη συνηθισμένη μόνωση πολυστερίνης που χρησιμοποιείται πετυχαίνουν u-value=0.60.7W/m²K περίπου στους εξωτερικούς τοίχους, δηλαδή 6 φορές μεγαλύτερες απώλειες θερμότητας συγκριτικά με μία κατασκευή που είναι πολύ καλά μονωμένη. Αν σε αυτό συνυπολογιστεί και η θερμοπερατότητα των ανοιγμάτων που είναι

ένα τέτοιο σύστημα συνδυασμένο με αισθητήρες κίνησης, οι οποίοι σβήνουν τα φώτα όταν ένας χώρος είναι άδειος, μπορούν να μειώσουν τις απαιτήσεις ενός κτιρίου για φωτισμού τουλάχιστον κατά 50% 2 U-value είναι ο συντελεστής μεταφορά θερμότητας, και μετρά το ρυθμό που μεταφέρεται ενέργεια μέσω ενός στοιχείου του κτιρίου σε συγκεκριμένες περιβαλλοντικές συνθήκες. Υπολογίζεται από τον τύπο, u-value=Q/ΔΤ, όπου Q η ποσότητα ενέργειας που μεταφέρεται για κάθε τετραγωνικό μέτρο και ΔΤ η διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ των δύο χώρων 1

52

κατά πολύ μεγαλύτερη, u-value=3.0W/m²K περίπου, για τους συνηθισμένους διπλούς υαλοπίνακες, γίνεται κατανοητό ότι οι θερμικές απώλειες της κατασκευής είναι αρκετά μεγάλες. Στην Ελλάδα, η μέθοδος θερμομόνωσης των εξωτερικών τοίχων των κτιρίων που εφαρμόζεται συνήθως, είναι αυτή της θερμομόνωσης στον πυρήνα της τοιχοποιίας, χωρίς αυτό να σημαίνει ότι είναι και η βέλτιστη πάντα λύση. Θερμομόνωση μπορεί να γίνει εξωτερικά, εσωτερικά ή με τη μέθοδο των αεριζόμενων διπλών προσόψεων και πρέπει να επιλέγεται κάθε φορά ανάλογα με το κλίμα της περιοχής και τις απαιτήσεις του κτιρίου που σχετίζονται άμεσα

ΣΧΕΔΙΑΣΗ με τη χρήση του. Η θερμομόνωση εσωτερικά προορίζεται κυρίως για κτίρια που χρειάχεται η απομόνωση της θερμική μάζας του κελύφους για την επίτευξη άμεσης θέρμανσης ή ψύξη του εσωτερικού χώρου. Η εξωτερική θερμομόνωση είναι πιο αποτελεσματική στις θερμογέφυρες, καθώς ενσωματώνει το εξωτερικό κέλυφος στη θερμική μάζα του κτιρίου. Επομένως, έχει ως αποτέλεσμα την εμφάνιση μικρότερων μεταβολών στη θερμοκρασία των εσωτερικών χώρων σε όλη τη διάρκεια του έτους. Οι θερμογέφυρες παίζουν πολύ σημαντικό ρόλο στις απώλειες θερμότητας, αν αναλογιστεί κανείς ότι ακόμα και σε ένα τυπικά θερμομονωμένο κτίριο ευθύνονται τουλάχιστον για το 30% των θερμικών του απωλειών. Τέλος, η αεριζόμενη διπλή πρόσοψη παρέχει τη μεγαλύτερη προστασία του κελύφους από τις μεταφορές θερμότητας. Κατά τη χειμερινή περίοδο ελαχιστοποιεί την έκθεση του κτιρίου στον άνεμο και τη βροχή, ενώ κατά τη θερινή περίοδο παρέχεται πλήρης ηλιοπροστασία, καθώς η υπερθέρμανση του εξωτερικού κελύφους μεταδίδεται στον αέρα του διάκενου, ο οποίος λόγω θερμικής άνωσης διαφεύγει από το ανώτερο τμήμα της όψης. Επιπλέον, η συγκεκριμένη μέθοδος θερμομόνωσης, βελτιώνει τόσο την ηχοπροστασία όσο και τη απόρριψη της υγρασίας.

4.2.4 ΘΕΡΜΙΚΗ ΜΑΖΑ

Η θερμική μάζα είναι ένα πολύ σημαντικό χαρακτηριστικό ενός κτιρίου, καθώς έχει τη δυνατότητα να εκπέμπει τη θερμότητα που απορροφούν τα δομικά του στοιχεία με χρονική καθυστέρηση [εικόνα 4.5]. Έτσι, συντελεί τόσο στη μείωση της ανάγκης για τη θέρμανση, όσο και για την ψύξη των εσωτερικών χώρων. Η απουσία της απαραίτητης θερμικής μάζας οδηγεί στην εξισορρόπηση των εσωτερικών με των

4.4 Το Aerogel είναι ένα από τα πιο θερμομονωτικά υλικά που υπάρχουν αυτή τη στιγμή με u-value 0.0135 - 0.017 W/m2K, δηλαδή τρεις φορές μικρότερο από ένα πάνελ πολυουρεθάνης, [πηγή εικόνας: www.lbl.gov]

εξωτερικών θερμοκρασιών σε μικρό χρονικό διάστημα, επηρεάζοντας άμεσα το εσωτερικό περιβάλλον του κτιρίου και, κατά συνέπεια, οδηγεί στη συνεχή λειτουργία των μονάδων κλιματισμού. Όσο μεγαλύτερη είναι, δηλαδή, η θερμική μάζα της κατασκευής, τόσο μεγαλύτερος είναι ο χρόνος που χρειάζεται για να 53

ΕΝΟΤΗΤΑ 4 επηρεαστούν οι εσωτερικές συνθήκες από τις εξωτερικές. Αν, για παράδειγμα, ένα κτίριο έχει μεγάλη θερμική μάζα, κατά τη διάρκεια του χειμώνα θα έχει συνεχώς μεγάλη ποσότητα θερμότητας αποθηκευμένη, οπότε το σύστημα θέρμανσης θα αναγκάζεται να λειτουργεί για μικρή χρονική διάρκεια σε αραιά διαστήματα. Το αντίστροφο ισχύει για την θερινή περίοδο. Αυτό βέβαια δε σημαίνει ότι η θερμική μάζα της κατασκευής θα πρέπει να είναι απεριόριστη, καθώς κάτι τέτοιο ουσιαστικά δε θα την καθιστούσε πρακτική, διότι θα χρειαζόταν τεράστια ποσά ενέργειας για να εξισορροπήσει ακόμα και μικρές μεταβολές στις εσωτερικές συνθήκες. Στα κτίρια μηδενικού ενεργειακού ισοζυγίου, η επίτευξη της απαιτούμενης θερμικής μάζας αποτελεί ένα από τα βασικά στοιχεία αρχικού σχεδιασμού. Τα δομικά στοιχεία απορροφούν τη θερμότητα από την ηλιακή ακτινοβολία κατά τη διάρκεια της ημέρας, την οποία και διοχετεύουν στο κτίριο τις νυχτερινές ώρες το χειμώνα.

4.5 Η εσωτερική θερμοκρασία των κατασκευών με μικρή θερμική μάζα έχει την τάση να εξισορροπείται γρηγορότερα με την εξωτερική σε σχέση με κατασκευές με μεγαλύτερη θερμική μάζα, [πηγή εικόνας: www.daviddarling.info]

Σε συνδυασμό με τα ανοίγματα που βρίσκονται στο νότο, τα οποία επιτρέπουν την ακτινοβολία να εισέλθει στο εσωτερικό του κτιρίου, όπου και εγκλωβίζεται, συμβάλλει σημαντικά στη θέρμανση των χώρων. Τη θερινή περίοδο, αντίστοιχα, τα σκίαστρα και ο προσανατολισμός του κτιρίου εμποδίζουν την απευθείας είσοδο της ηλιακής ακτινοβολίας στο εσωτερικό του κτιρίου, ενώ σκοπός της θερμικής μάζας σε αυτή την περίπτωση είναι να καθυστερήσει την αύξηση της θερμοκρασίας μέχρι τις βραδινές ώρες, όπου μπορεί να επιτευχθεί ευκολότερα ο φυσικός δροσισμός της κατασκευής. Ωστόσο, μπορεί η επίτευξη θερμικής καθυστέρησης μερικών ωρών να ικανοποιεί τα ελληνικά κλιματικά δεδομένα σε όλη τη διάρκεια του έτους, παρόλα αυτά, μια κατασκευή μηδενικού ενεργειακού ισοζυγίου, ανάλογα με το κλίμα και τις απαιτήσεις της εκάστοτε περιοχής, μπορεί να επιτύχει χρονική καθυστέρηση ακόμα και αρκετών ημερών. Το σημείο όπου η θερμική μάζα επηρεάζει πιο πολύ την κατασκευή είναι στην οροφή της κατασκευής. Αυτό συμβαίνει διότι τα θερμότερα στρώματα αέρα

54

ΣΧΕΔΙΑΣΗ συγκεντρώνονται, λόγω άνωσης, στα ανώτερα σημεία των εσωτερικών χώρων. Έτσι, η επίτευξη υψηλής θερμικής μάζας στην οροφή του κτιρίου, έχει ως αποτέλεσμα την άμεση απορρόφηση των θερμικών κερδών, τα οποία θα διοχετεύσει ξανά στο εσωτερικό της κατασκευής με κάποια χρονική καθυστέρηση. Για την επιλογή και δημιουργία της κατάλληλης θερμικής μάζας, εκτός από τα κλιματικά δεδομένα της εκάστοτε περιοχής, πρέπει να ληφθούν υπόψη και άλλοι παράγοντες. Παράγοντες που αφορούν τις ώρες λειτουργίας του κτιρίου και τη χρήση του. Την περίοδο του καλοκαιριού η επίτευξη της κατάλληλης θερμικής μάζας σε ένα κτίριο γραφείων, για παράδειγμα, μπορεί να δημιουργήσει την απαραίτητη χρονική καθυστέρηση, καθιστώντας τη χρήση των μονάδων κλιματισμού περιττή ή μειωμένη, οδηγώντας στην αύξηση της εσωτερικής θερμοκρασίας και επομένως στην ανάγκη λειτουργίας τους, εκτός του ωραρίου λειτουργίας του κτιρίου. Τέλος, η απαραίτητη θερμική μάζα θα πρέπει να υπάρχει και στη θεμελίωση της κατασκευής, εφόσον κατοικήσιμοι

4.6 Παράδειγμα φύτευσης δώματος με χαμηλού βλάστηση, [πηγή εικόνας: earthouronlyhome.com]

ύψους

χώροι έρχονται σε επαφή με το έδαφος, ενώ εξαρτάται και από τις συνθήκες που επιθυμούμε να πετύχουμε. Σε περιοχές με θερμά καλοκαίρια και σχετικά ήπιους χειμώνες, είναι προτιμότερη η επίτευξη μικρής θερμικής μάζας θεμελίωσης, καθώς θα βοηθάει στο δροσισμό της κατασκευής την περίοδο του καλοκαιριού, ενώ κατά τη χειμερινή περίοδο δε θα δημιουργεί μεγάλες ενεργειακές ανάγκες για θέρμανση. Αντίθετα, σε περιοχές με ψυχρούς χειμώνες, είναι απαραίτητη η επίτευξη μεγάλης θερμικής μάζας στη θεμελίωση της κατασκευής, αποτρέποντας την ανάγκη για δαπάνη τεραστίων ποσοτήτων ενέργειας για την επίτευξη συνθηκών άνεσης στο εσωτερικό της.

4.2.5 ΦΥΤΕΜΕΝΑ ΔΩΜΑΤΑ

Τα φυτεμένα δώματα [εικόνες 4.6, 4.7] είναι μια τεχνική που ξεκίνησε από τις χώρες της βόρειας Ευρώπης και συμβάλλει στην καλύτερη θερμομόνωση του κτιρίου, ούσα ακόμα πιο αποτελεσματική όταν δεν υπάρχει κάποια άλλη μέθοδος

4.7 Απαραίτητα στρώματα για τη φύτευση στα δώματα των κατασκευών, [πηγή εικόνας: www.greenestate.org.uk] 55

ΕΝΟΤΗΤΑ 4 Θερμική αστική νησίδα [heat island effect] Με τον όρο θερμική αστική νησίδα ορίζεται η τάση των κέντρων των πόλεων να παρουσιάζουν υψηλότερες θερμοκρασίες αέρα σε σχέση με την ύπαιθρο που τις περιβάλλει, φθάνοντας ακόμα και τους 15οC. Οι συνθήκες περιορισμένου ανέμου ή άπνοιας ευνοούν τη δημιουργία του συγκεκριμένου φαινομένου, το οποίο είναι πιο έντονο κατά τις νυχτερινές ώρες σε σχέση με την υπόλοιπη ημέρα. Τα κυριότερα αίτια του φαινομένου είναι τροποποίηση της επιφάνειας του εδάφους, λόγω αστικής ανάπτυξης, καθώς και η παραγωγή θερμότητας από τα στοιχεία του αστικού περιβάλλοντος. Όσο πιο πυκνοδομημένη είναι μια περιοχή, τόσο περισσότερο τα κτίρια παγιδεύουν τη θερμότητα στην περιοχή και δεν επιτρέπουν την γρήγορη ανανέωση του αέρα. Σημαντικό ρόλο στην επιδείνωση του φαινομένου έχουν τα δομικά υλικά τα οποία έχουν διαφορετικές θερμικές ιδιότητες από τα φυσικά στοιχεία της υπαίθρου, εκπέμποντας με διαφορετικό τρόπο την προσπίπτουσα ακτινοβολία. Η μεγάλη θερμική αγωγιμότητα και θερμοχωρητικότητα υλικών όπως το τσιμέντο και η άσφαλτος δεν επιτρέπουν την γρήγορη ψύξη του αστικού περιβάλλοντος. Επιπλέον, η έλλειψη πρασίνου στα κέντρα των μεγάλων πόλεων, η έντονη κυκλοφορία οχημάτων και οι εκπομπές ρύπων αποτελούν επίσης βασικά αίτια του φαινομένου.

θερμομόνωσης του δώματος. Αυτό συμβαίνει διότι οι στέγες αποτελούν τις πιο εκτεθειμένες επιφάνειες του κτιρίου στην ηλιακή ακτινοβολία και στις περιβαλλοντικές θερμοκρασίες. Η κάλυψη των δωμάτων με βλάστηση, εκτός από μόδα και αποτελεσματικό τρόπο αύξησης της θερμομόνωσης, συμβάλλει παράλληλα στην αύξηση της θερμοχωρητικότητας, στη βελτίωση του μικροκλίματος της περιοχής και των συνθηκών άνεσης του εσωτερικού περιβάλλοντος. Επιφέρει σημαντική μείωση στα απαιτούμενα φορτία θέρμανσης και ψύξης του ορόφου με τον οποίο έρχεται σε επαφή, οι αυξομειώσεις της θερμοκρασίας του οποίου είναι αρκετά μικρότερες σε όλες τις κλιματικές συνθήκες. Παράλληλα, συντελεί και στη διατήρηση της βιοποικιλότητας, στη μείωση της έντασης του φαινομένου της θερμικής αστικής νησίδας [εικόνα 4.8], στη μείωση της έντασης της απορροής των όμβριων υδάτων,

4.8 Διακυμάνσεις θερμοκρασιών μεταξύ των διαφορετικών χρήσεων γης, [πηγή εικόνας: www. emeraldcitiesproject.com] 56

ΣΧΕΔΙΑΣΗ στην καλύτερη ηχομόνωση καθώς και στη δυνατότητα αξιοποίησης της στέγης ως χώρου αναψυχής, σημαντικό προνόμιο στο αστικό περιβάλλον. Για τη σωστή λειτουργία ενός φυτεμένου δώματος απαιτείται αποτελεσματικό σύστημα αποστράγγισης, ενώ η βλάστηση επιλέγεται να είναι πυκνή και ανοιχτόχρωμη ώστε να καθυστερεί την εισροή θερμότητας και να αντανακλά την ηλιακή ακτινοβολία. Όσο πυκνότερη είναι η βλάστηση, τόσο χαμηλότερες θερμοκρασίες παρατηρούνται στο υπέδαφος της πράσινης στέγης, ενώ μειώνεται και σταθεροποιείται η θερμότητα που διεισδύει στο εσωτερικό του κτιρίου. Την καλοκαιρινή περίοδο επιταχύνει την εξάτμιση του νερού μειώνοντας τη θερμοκρασία του αέρα που την περιβάλλει. Η θερμομονωτική συμπεριφορά των φυτεμένων δωμάτων εξαρτάται από την αναλογία υγρασίας και αέρα στη δομή τους καθώς και από τις τοπικές κλιματικές συνθήκες. Συστήματα αποστράγγισης που χρησιμοποιούν υλικά, όπως η υδροφοβική διογκωμένη πολυστερίνη και υποστρώματα ανάπτυξης της βλάστησης με υψηλό ολικό πορώδες, έχουν τη δυνατότητα να εγκλωβίζουν αέρα ακόμα και σε συνθήκες πλήρους κορεσμού, επιτυγχάνοντας καλύτερα αποτελέσματα θερμομόνωσης. Από την άλλη πλευρά, η αποθήκευση νερού στη δομή της στέγης, μειώνει την ικανότητα θερμομόνωσης, αλλά έχει τη δυνατότητα να αποθηκεύσει μεγάλα ποσό θερμότητας, αυξάνοντας τη θερμοχωρητικότητά της. Επομένως, ανεξάρτητα της αναλογίας νερού αέρα που υπάρχει κάθε στιγμή στο εσωτερικό της δομής της στέγης, συντελείται η ενεργειακή αναβάθμιση της κατασκευής. Η αύξηση της θερμοχωρητικότητας επιτυγχάνει την απαραίτητη χρονική καθυστέρηση που θα οδηγήσει κατά την θερινή περίοδο την αύξηση της εσωτερικής θερμοκρασίας τις βραδινές ώρες, όπου μπορεί να επέλθει ευκολότερα ο φυσικός δροσισμός της κατασκευής. Το πάχος του υποστρώματος της πράσινης στέγης, δηλαδή του χώματος όπου θα φυτευτεί η βλάστηση, βελτιώνει την ικανότητα θερμομόνωσης, αλλά και τη θερμοχωρητικότητα της στέγης. Έτσι, οι στέγες με λεπτότερα στρώματα είναι πιο αποτελεσματικές τις λιγότερο θερμές ημέρες, ενώ τις θερμότερες ημέρες, όταν η ανάγκη για δροσισμό

Εύκρατο Μεσογειακό Κλίμα Οι ελληνικές πόλεις και οικισμοί είναι παραδοσιακά κτισμένες, λαμβάνοντας υπόψη το κλίμα της περιοχής, το οποίο χαρακτηρίζεται από τα θερμά και ξηρά καλοκαίρια και από τους λίγο υγρούς και ψυχρούς χειμώνες. Ο σχεδιασμός τους εστιάζεται στους ανοιχτούς χώρους [δρόμους, πλατείες, αυλές], κάτι το οποίο απορρέει από την πυκνότητα και τη μορφολογία τους. Το ύψος των κτιρίων είναι συνήθως χαμηλό [3-5 ορόφους], ενώ η πυκνότητα των πόλεων διαδραματίζει καθοριστικό ρόλο στη διαμόρφωση του μικροκλίματος της κάθε περιοχής. Όσο πιο πυκνοδομημένο είναι ένα περιβάλλον, τόσο λιγότερη είναι η ηλιακή ακτινοβολία που δέχεται, αλλά και μικρότερη η δυνατότητα για φυσικό αερισμό. Για να αντιμετωπιστούν οι συγκεκριμένες περιβαλλοντικές συνθήκες λαμβάνονται μέτρα που αποσκοπούν στην αποφυγή της υψηλής υγρασίας και στην προστασία από την ηλιακή ακτινοβολία. Τα μέτρα αφορούν τον κατάλληλο προσανατολισμό για την εκμετάλλευση των δροσερών ανέμων κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού, που προέρχονται συνήθως από τη θάλασσα και την αποφυγή των ηπειρωτικών ψυχρών ανέμων το χειμώνα. Ταυτόχρονα, ο σχεδιασμός γίνεται με τέτοιο τρόπο, ώστε να εκμεταλλεύεται την ηλιακή ακτινοβολία το χειμώνα και να προστατεύονται από αυτή το καλοκαίρι, ενώ παράλληλα να επιτυγχάνεται και ο απαραίτητος φυσικός δροσισμός το καλοκαίρι. Η επίτευξη θερμικής άνεσης στους εσωτερικούς χώρους, χωρίς ηλεκτρομηχανολογική υποστήριξη, είναι δύσκολο να επιτευχθεί, διότι οι διακύμανση των εξωτερικών θερμοκρασιών κατά τη διάρκεια του έτους επιβάλλουν τόσο τη θέρμανση τους, όσο και την ψύξη τους. Μέχρι πρόσφατα, ο σχεδιασμός 57

ΕΝΟΤΗΤΑ 4 των κτιρίων λάμβανε υπόψη μόνο την κατανάλωση ενέργειας για θέρμανση, όμως, η συνεχώς αυξανόμενη θερμοκρασία και η χρήση ψυκτικών μονάδων, οδήγησαν εσπευσμένα στην ακύρωση της λανθασμένης αυτής λογικής, θέτοντας το φυσικό δροσισμό ως ένα από τους βασικούς στόχους του παθητικού σχεδιασμού. Πιο συγκεκριμένα, για την καλύτερη αντιμετώπιση των μεσογειακών περιβαλλοντικών συνθηκών έχουν αναπτυχθεί ορισμένα στοιχεία, τα οποία, αν εφαρμοστούν κατά τη διάρκεια του σχεδιασμού, συντελούν στην καλύτερη αποτελεσματικότητα του κτιρίου απέναντι στις συγκεκριμένες καιρικές συνθήκες. Σημαντικός είναι ο όγκος που καταλαμβάνει το κτίριο, με προτιμότερο ύψος 2-5 ορόφων και αναλογία μήκους/πλάτους 1/1,5-3. Ο προσανατολισμός της κύριας όψης πρέπει να είναι νότιος ή με απόκλιση μικρότερη των 45ο από το νότο. Οι σκεπές θα πρέπει να έχουν κλίση, ώστε να είναι πιο αποδοτική η τοποθέτηση φωτοβολταϊκών και ηλιακών συλλεκτών. Οι προσόψεις των κτιρίων θα πρέπει να περιλαμβάνουν συστήματα σκιασμού για να αποφεύγεται η άμεση ηλιακή ακτινοβολία, ενώ, όποτε είναι εφικτό, μπορούν να τοποθετούνται και σε αυτές φωτοβολταϊκοί συλλέκτες. Επιπλέον, αποτελεσματική είναι η χρήση κελύφους με κατάλληλη θερμική μάζα, ώστε να επιτυγχάνει χρονική θερμική καθυστέρηση μεγαλύτερη από 8 ώρες. Όσον αφορά τα ανοίγματα, το μεγαλύτερο ποσοστό τους θα πρέπει να είναι στη νότια όψη, στην οποία θα προσανατολίζονται και οι βασικότεροι χώροι του κτιρίου. Τέλος, αλλαγές του εσωτερικού αέρα ανά ώρα θα πρέπει να είναι 0,5 το χειμώνα και 10 το καλοκαίρι, ενώ το u-value της κατασκευής θα πρέπει να κυμαίνεται μεταξύ 0,3-0,4 W/m²K.

58

είναι επιτακτικότερη, η θερμοκρασία τους αυξάνεται γρηγορότερα, καθιστώντας τις στέγες με τα παχύτερα στρώματα πιο αποδοτικές. Τέλος, το παχύτερο υπόστρωμα συνεπάγεται και μεγαλύτερα φυτά με πυκνότερο φύλλωμα και δυνατότητα συγκράτησης περισσότερης υγρασίας. Από άποψη αισθητικής, τα φυτεμένα δώματα είναι ένας τρόπος αξιοποίησης ανεκμετάλλευτων επιφανειών, οι οποίες μπορούν να μεταμορφωθούν σε χώρους χαλάρωσης και ψυχαγωγίας. Επιπλέον, δεν εξαρτάται από την παλαιότητα της κατασκευής, καθώς μπορεί να τοποθετηθεί και εκ των υστέρων, προσαρμοσμένη στη στατική της επάρκεια. Στις περιπτώσεις δωμάτων μικρής αντοχής σε στατικό φορτίο, το συνολικό πάχος δεν πρέπει να ξεπερνάει τα 7-20 εκατοστά με βάρος μικρότερο από 100 κιλά/τ.μ. Σε δώματα με πάχος συστήματος μεγαλύτερο από 20 εκατοστά μπορούν φυτευτούν ακόμη και δένδρα. Αξίζει, ωστόσο, να σημειωθεί ότι για την Ελλάδα, οποιοσδήποτε τύπος φυτεμένου δώματος προϋποθέτει την ύπαρξη δικτύου άρδευσης εξαιτίας του ζεστού και ξηρού κλίματος κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού.

4.2.6 ΑΝΟΙΓΜΑΤΑ - ΓΥΑΛΙΝΕΣ ΕΠΙΦΑΝΕΙΕΣ

Τα ανοίγματα αποτελούν το πιο ευάλωτο σημείο μεταφοράς θερμότητας σε μία κατασκευή, καθώς καταλαμβάνουν συνήθως μεγάλο ποσοστό των όψεων αλλά και γιατί η θερμομονωτική ικανότητα υστερεί σημαντικά συγκριτικά με αυτή της τοιχοποιίας [εικόνα 4.9]. Ακόμα και οι γυάλινες επιφάνειες που έχουν το χαμηλότερο συντελεστή θερμοπερατότητας, υστερούν κατά πολύ σε σύγκριση με μία πολύ καλά μονωμένη τοιχοποιία με 5-10 φορές μεγαλύτερες απώλειες θερμότητας. Για το λόγο αυτό, τα πρώτα κτίρια στα οποίο έγινε προσπάθεια να μειωθεί η κατανάλωση ενέργειας είχαν τη τάση να μειώνουν το δυνατόν περισσότερο την επιφάνεια των ανοιγμάτων, εξαιτίας των απωλειών και διαρροών θερμότητας που προέκυπταν εξαιτίας τους. Αυτό, όμως, δημιουργούσε σκοτεινούς εσωτερικούς χώρους που είχαν ανάγκη από τεχνητό φωτισμό σχεδόν σε όλη τη διάρκεια της ημέρας. Κατά

ΣΧΕΔΙΑΣΗ συνέπεια και η ποιότητα των χώρων ήταν μειωμένη και η εξοικονόμηση ενέργειας δεν ήταν η προβλεπόμενη, καταναλώνοντας μεγάλα ποσά για τεχνητό φωτισμό. Στόχος πλέον είναι η δημιουργία ανοιγμάτων που να εκμεταλλεύονται στο μέγιστο βαθμό το φως του ηλίου αλλά και τα ηλιακά θερμικά κέρδη. Επομένως, κατά τη διαδικασία του σχεδιασμού, οφείλεται να γίνεται συνετή χρήση ανοιγμάτων τόσο ως προς το μέγεθος, όσο και ως προς τον προσανατολισμό, με προσπάθεια επίτευξη ισορροπίας μεταξύ της μειωμένης κατανάλωσης ενέργειας και τη διαμόρφωση εσωτερικών περιβαλλοντικών συνθηκών υψηλής ποιότητας.

4.2.7 ΘΕΡΜΑΝΣΗ – ΨΥΞΗ

Τα κτίρια μηδενικού ενεργειακού ισοζυγίου μπορούν να μηδενίσουν, σχεδόν, την ανάγκη για θέρμανση και ψύξη των εσωτερικών χώρων. Για να επιτευχθεί αυτό, πρέπει να είναι πολύ καλά μονωμένα, θερμικά συμπαγή και χωρίς ανεξέλεγκτες διαρροές αέρα. Οι απώλειες θερμότητας τέτοιων κατασκευών είναι τόσο μικρές που μπορούν να αναπληρωθούν με πολύ απλούς τρόπους, όπως αξιοποιώντας

4.9 U-value υαλοπινάκων καθώς και συστήματος υαλοπίνακα πλαισίου διάστασης 1,2m*1,2m

τη θερμότητα που παράγουν οι ηλεκτρικές συσκευές κατά τη λειτουργία τους, οι άνθρωποι που δραστηριοποιούνται σε ένα χώρο και τα φωτιστικά σώματα. Και η θερμότητα που προέρχεται από την ηλιακή ακτινοβολία και εισέρχεται στο εσωτερικό του κτιρίου από τα ανοίγματα του μπορεί να συμβάλλει στην επίτευξη συνθηκών άνεσης. Τα ανοίγματα που έχουν νότιο προσανατολισμό, με κατάλληλη τοποθέτηση μπορούν να παρέχουν τουλάχιστον το 20% των ετήσιων απαιτήσεων θέρμανσης. Επιπλέον, η επίτευξη της απαραίτητης θερμομόνωσης του κτιρίου, σε συνδυασμό με τη δυνατότητα ανάκτησης της θερμότητας από ελεγχόμενο σύστημα αερισμού και η αεροστεγάνωση της κατασκευής μπορούν να οδηγήσουν σε μείωση στην κατανάλωση ενέργειας για θέρμανση πάνω από 70%. Από την άλλη πλευρά, η ψύξη των εσωτερικών χώρων, ελαχιστοποιώντας τις ενεργειακές απαιτήσεις της είναι πολύ σημαντική, ιδίως σε περιοχές του πλανήτη όπου η ανάγκη για ψύξη είναι μεγαλύτερη από την ανάγκη για θέρμανση κατά τη διάρκεια του έτους. Ο επαρκής 59

ΕΝΟΤΗΤΑ 4 αερισμός και σκιασμός των εσωτερικών χώρων σε συνδυασμό με τη χρήση των απαραίτητων τεχνολογιών και συστημάτων, έχουν τη δυνατότητα να μειώσουν σε σημαντικό βαθμό την ενέργεια που απαιτείται για την ψύξη, τόσο ώστε να μπορεί να καλυφθεί από την εκμετάλλευση ανανεώσιμων μορφών ενέργειας στην κατασκευή. Μια λανθασμένη τακτική που συναντάμε πολύ συχνά, είναι η λειτουργία των μονάδων κλιματισμού να μη συνοδεύεται με κάποια μέτρα που θα μπορούσαν να βελτιώσουν την ενεργειακή τους απόδοση και οφείλεται, συνήθως, στην αμέλεια και αδιαφορία των χρηστών. Έτσι, συχνά παρατηρούνται φαινόμενα, όπως προσπάθεια ψύξης εσωτερικών χώρων με ταυτόχρονα ανοικτά παράθυρα, είτε φαινόμενα ψύξης χώρων που δέχονται έντονα ηλιακά κέρδη χωρίς την πρόβλεψη για παρουσία κάποιας μεθόδου σκίασης που θα μπορούσε να μειώσει την ανάγκη για κλιματισμό. Ωστόσο, η παρουσία τέτοιου είδους φαινομένων εξαρτάται σε πολύ μεγάλο βαθμό και από τη στοιχειώδη ενημέρωση και ευαισθησία των χρηστών. Αντίστοιχα, τη χειμερινή περίοδο η ανεπαρκής θερμομόνωση και οι ανεξέλεγκτες διαρροές αέρα, προσπαθούν να αντισταθμιστούν με τη συνεχή λειτουργία των μονάδων θέρμανσης. Παράλληλα, τις περισσότερες φορές, τα ηλεκτρομηχανολογικά συστήματα στα κτίρια είναι υπερδιαστασιολογημένα, με σκοπό να καλύψουν τις αυξημένες ανάγκες που θα προκύψουν για ορισμένα χρονικά διαστήματα. Αυτό όμως έχει ως αποτέλεσμα η συνεχής λειτουργία τους να υπερτερεί των απαιτούμενων αναγκών και, άρα, την πολύ μεγαλύτερη κατανάλωση ενέργειας κατά τη διάρκεια της ζωής τους. Η χρησιμοποίηση αποδοτικότερων κλιματιστικών συστημάτων με καλύτερη σχέση απόδοσης/κατανάλωσης [COP]3, η χρήση καλά μονωμένων σωλήνων, ώστε να μην υπάρχουν παράπλευρες απώλειες θερμότητας, ακόμα και η τοποθέτηση τους σε σημεία που προστατεύονται από τον ήλιο μπορούν να αυξήσουν την απόδοση τους COP είναι ο συντελεστής απόδοσης των ηλεκτρικών συσκευών που παράγουν θερμότητα και υπολογίζεται από τη σχέση COP=Qh/W, που Qh είναι η θερμότητα που παράγει η συσκευή και W η ενέργεια που καταναλώνει η συσκευή για να παράξει τη συγκεκριμένη ποσότητα θερμότητας

3

60

και να μειώσουν συνεπώς την κατανάλωση ενέργειας. Και σε αυτή την περίπτωση η χρήση αισθητήρων, οι οποίοι θα απενεργοποιούν τον κλιματισμό όταν οι χώροι δεν χρησιμοποιούνται, μπορούν να συνησφέουν στη μείωση της κατανάλωσης. Το ύψος των εσωτερικών χώρων είναι ένα επιπλέον στοιχείο του σχεδιασμού που

ΣΧΕΔΙΑΣΗ επηρεάζει τις ανάγκες θέρμανσης. Σε ένα χώρο με μεγάλο ύψος η θερμότητα συσσωρεύεται, λόγω άνωσης, στο ανώτερο μέρος του, το οποίο απέχει αρκετά από το ύψος που βρίσκεται το ανθρώπινο σώμα. Έτσι, απαιτούνται μεγαλύτερα ποσά ενέργειας ώστε να επιτευχθεί θερμική άνεση σε σχέση με ένα κτίριο με εσωτερικούς χώρους μικρότερου ύψους. Η χρήση ενδοδαπέδιου [εικόνα 4.10] συστήματος θέρμανσης - ψύξης μειώνει σημαντικά την ένταση του συγκεκριμένου φαινομένου. Τέλος, επιτυχημένη πρακτική είναι, η ελάττωση των απαιτήσεων θερμικής άνεσης των εσωτερικών χώρων, χωρίς αυτό να σημαίνει ότι μειώνεται το επίπεδο διαβίωσης, απλώς προσαρμόζεται σε πιο λογικά επίπεδα. Κάτι τέτοιο έχει ως αποτέλεσμα την εξοικονόμηση μεγάλων ποσοτήτων ενέργειας, διότι οι δύο αυτές λειτουργίες απαιτούν ένα μεγάλο κομμάτι της καναλισκόμενης ενέργειας στις κτιριακές εγκαταστάσεις4.

Για παράδειγμα, εάν ρυθμιστεί ο θερμοστάτης στους 21οC το χειμώνα και στους 27οC το καλοκαίρι, από 25οC και 22οC αντίστοιχα, η μείωση της καταναλισκόμενης ενέργειας είναι τεράστια, ενώ, παράλληλα, οι συνθήκες στο εσωτερικό διατηρούνται σε ικανοποιητικά επίπεδα. Το ίδιο συμβαίνει και με το φωτισμό

4

4.10 Κατανομή θερμοκρασίας εσωτερικών χώρων στους διαφορετικούς τρόπους θέρμανσης. Το ενδοδαπέδιο σύστημα θέρμανσης προσεγγίζει το ιδανικό σενάριο, [πηγή εικόνας: www.alternativeheat.co.uk]

61

ΕΝΟΤΗΤΑ 4 Ανεμιστήρες Οροφής Η χρήση ανεμιστήρων οροφής μπορεί να βελτιώσει τα επίπεδα θερμικής άνεσης με μειωμένη κατανάλωση ενέργειας, ενώ μπορεί να αξιοποιηθεί τόσο για την ψύξη όσο και για τη θέρμανση των εσωτερικών χώρων. Παρόλο που οι ανεμιστήρες οροφής δεν μεταβάλλουν τη θερμοκρασία του αέρα, η ροή που του δημιουργούν έχει ως αποτέλεσμα τη βελτίωση της θερμικής άνεσης. Τη θερινή περίοδο αυτό συνεπάγεται ίση με θερμοκρασία τουλάχιστον 3οC, καθυστερώντας με αυτό τον τρόπο τη λειτουργία των μονάδων κλιματισμού. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί ωστόσο, και παράλληλα με τις μονάδες κλιματισμού με αύξηση του θερμοστάτη τους κατά 3οC. Έτσι οι μονάδες γίνονται πιο αποδοτικές και μειώνεται η ενεργειακή τους κατανάλωση. Τη χειμερινή περίοδο, το φαινόμενο της άνωσης κατευθύνει τα θερμότερα στρώματα αέρα, προερχόμενα από τις μονάδες θέρμανσης και τη θερμότητα που εκπέμπουν οι άνθρωποι και ο οικιακός εξοπλισμός, στα ανώτερα επίπεδα των εσωτερικών χώρων, εξαιτίας της μικρότερης πυκνότητάς τους. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα η διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ του κατώτερου και του ανώτερου σημείου ενός χώρου να ξεπερνά ακόμα και τους 8οC σε χώρους ύψους τριών μέτρων, διαμορφώνοντας συνθήκες δυσφορίας στο ύψος του ανθρώπινου σώματος, και αναγκάζοντας την αύξηση της λειτουργίας των μονάδων θέρμανσης, επομένως και της κατανάλωσής τους. Οι ανεμιστήρες οροφής συντελούν σε αυτή την περίπτωση στην επαναφορά των θερμότερων στρωμάτων αέρα στα χαμηλότερα επίπεδα των εσωτερικών χώρων. Κάτι τέτοιο δε συμβαίνει όταν χρησιμοποιείται ενδοδαπέδιο σύστημα θέρμανσης, καθώς η ροή της θερμότητας σε αυτή την περίπτωση είναι κατακόρυφη.

62

4.2.8 ΦΥΣΙΚΟΣ ΔΡΟΣΙΣΜΟΣ - ΑΕΡΙΣΜΟΣ

Ο φυσικός δροσισμός και αερισμός των εσωτερικών χώρων ενός κτιρίου έχει τη δυνατότητα να συνεισφέρει στη βελτίωση των εσωτερικών συνθηκών και της ποιότητας του αέρα, καθώς και στην ελαχιστοποίηση της χρονικής περιόδου όπου απαιτείται μηχανική υποστήριξη για ψύξη. Για να επιτευχθεί αυτό, είναι απαραίτητη η προστασία του κτιρίου, ώστε να μειωθούν στο ελάχιστο τα ηλιακά κέρδη και, συνεπώς, η θερμότητα που επιβαρύνει το εσωτερικό του κατά τη θερινή περίοδο, καθώς και η δυνατότητα απόρριψης της θερμότητας από το εσωτερικό του με φυσικό τρόπο. Η ικανότητα για φυσικό δροσισμό, με τη χρήση ανοιγόμενων παραθύρων, ώστε να παρέχεται στη φύση η δυνατότητα για ψύξη του χώρου, τουλάχιστον σε ένα ποσοστό, όταν οι εξωτερικές συνθήκες το επιτρέπουν, έχει αποτέλεσμα σε ορισμένες περιπτώσεις. Ωστόσο, πρέπει να έχει προβλεφθεί ότι οι πολύ καλά θερμομονωμένες κατασκευές είναι δύσκολο να δροσιστούν, καθώς εγκλωβίζουν τη θερμοκρασία. Παραδοσιακά, στον ελλαδικό χώρο, ο φυσικός αερισμός κατά τη διάρκεια της νύχτας τους θερινούς μήνες, είναι ένας από τους πλέον αποτελεσματικούς τρόπους καταπολέμησης της θερμότητας που επιβαρύνει τα κτίρια κατά τη διάρκεια της ημέρας. Η τεχνική αυτή χρησιμοποιείται όταν η εξωτερική θερμοκρασία είναι χαμηλότερη από την εσωτερική, επομένως ο δροσερός αέρας που εισέρχεται στο κτίριο δεσμεύει τη θερμότητα και την αποβάλει στην ατμόσφαιρα εξερχόμενος από αυτό. Βέβαια, αυτό εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από την πυκνότητα του δομημένου περιβάλλοντος, τη σχέση της με το ύψος των κτιρίων και την επικρατούσα διεύθυνση των ανέμων στην εκάστοτε περιοχή. Παρόλα αυτά, υπάρχουν περιοχές όπου οι νυχτερινές θερμοκρασίες παραμένουν εξίσου υψηλές, καθιστώντας αναπόφευκτο το δροσισμό των εσωτερικών χώρων χωρίς τη λειτουργία των συστημάτων κλιματισμού. Σημαντικό ρόλο, ωστόσο, παίζει και ο σχεδιασμός του κτιρίου, με την κατάλληλη διάταξη των ανοιγμάτων και των εσωτερικών χώρων, ώστε να διευκολύνεται και να βελτιστοποιείται η ροή του αέρα στο εσωτερικό του. Επιπλέον, φυσικός δροσισμός μπορεί να πραγματοποιηθεί και

ΣΧΕΔΙΑΣΗ μέσα από τη διαδικασία της εξάτμισης. Ρεύματα θερμού αέρα, περνώντας από μία υγρή επιφάνεια, αναγκάζουν το υγρό να εξατμιστεί, μειώνοντας παράλληλα τη θερμοκρασία τους και αυξάνοντας την υγρασία τους. Είναι μία αποτελεσματική μέθοδος φυσικού δροσισμού, αλλά μόνο σε ξηρά κλίματα με πολύ χαμηλή υγρασία. Η ύπαρξη ενός ηλεκτρικού ανεμιστήρα μπορεί να κατευθύνει και να επιταχύνει τη ροή του αέρα. Μία άλλη μέθοδος δροσισμού του αέρα είναι μέσω της διέλευσής του από το έδαφος ή από το νερό, προτού εισέλθει στο κτίριο. Αυτό συμβαίνει διότι η θερμοκρασία του εδάφους διατηρείται σχεδόν σταθερή καθόλη τη διάρκεια του έτους μεταξύ 12-15οC. Στοχεύεται, επομένως, η διοχέτευση του αέρα σε σωλήνες που βρίσκονται στο έδαφος, με σκοπό να μειωθεί η θερμοκρασία του και, στη συνέχεια, να διέλθει στο εσωτερικό του κτιρίου και να επιφέρει το δροσισμό του. Το συγκεκριμένο σύστημα θα πρέπει να λειτουργεί σε συνδυασμό με ένα σύστημα αφύγρανσης, διότι στις περισσότερες κλιματικές συνθήκες υπάρχει ο κίνδυνος συμπύκνωσης της υγρασίας σε κάποιο σημείο της κατασκευής. Τέλος, δροσισμός του αέρα μπορεί να πραγματοποιηθεί και μέσω του περάσματός του από κάποιο υγρό αποξηραντικό υλικό, όπως το βρωμιούχο λίθιο, εξαιτίας του φαινομένου της αφύγρανσης. Κατά τις θερμές ηλιόλουστες ημέρες, η ηλιακή ακτινοβολία συντελεί στην αποβολή της υγρασίας που έχει λάβει το υλικό τις υγρές ημέρες με υψηλή υγρασία. Η αποβολή της υγρασίας συμβάλλει στη μείωση της θερμοκρασίας του αέρα καθώς και στο μερικό καθαρισμό του, βελτιώνοντας με αυτό τον τρόπο την ποιότητά του, απομακρύνοντας τη σκόνη και τα μικροσωματίδια.

4.2.9 ΑΕΡΟΣΤΕΓΑΝΩΣΗ - ΑΙΟΛΙΚΕΣ ΚΑΜΙΝΑΔΕΣ ΑΕΡΙΣΜΟΥ

Ακόμα και στην περίπτωση ενός πολύ καλά θερμομονωμένου κτιρίου, οι διαρροές αέρα μπορεί να έχουν ως αποτέλεσμα την απώλεια θερμότητας κατά 50% περίπου. Ωστόσο, ο αερισμός των εσωτερικών χώρων των κτιρίων είναι απαραίτητος για την παροχή της κατάλληλης ποσότητας αέρα που χρειάζεται για την ανθρώπινη

Ηλιακοί Φωτοβολταϊκοί Συλλέκτες Με απόδοση περίπου 15%, οι σύγχρονοι ηλιακοί φωτοβολταϊκοί συλλέκτες αποτελούν τον πιο εύκολο και προβλέψιμο τρόπο παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας. Η εγκατάσταση φωτοβολταϊκών έκτασης 7 τετραγωνικών μέτρων, συνολικής ισχύος 1kW, παρέχει τη δυνατότητα να παραχθούν περισσότερες από 1.300 kWhs ενέργειας ετησίως. Η αποδοτικότητά τους εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από το κλίμα της περιοχής, την τοποθέτησή τους και την ηλιοφάνεια. Παρόλα αυτά, όμως, παράγουν πάνω από το 50% της ισχύος του ακόμα και με την έμμεση ηλιακή ακτινοβολία. Ο βέλτιστος προσανατολισμός για την τοποθέτηση φωτοβολταϊκών συστημάτων είναι ο νότιος και σε γωνία 20ο μικρότερη από το γεωγραφικό πλάτος της περιοχής, με σχεδόν απόλυτο ποσοστό αποδοτικότητας, ούσα αποδοτικότερη στην άμεση ακτινοβολία. Για παράδειγμα, στην πόλη της Αθήνας που έχει γεωγραφικό πλάτος 38ο περίπου, η βέλτιστη τοποθέτηση είναι 18ο σε σχέση με το οριζόντιο επίπεδο. Τέτοιου είδους τοποθέτηση, πολλές φορές είναι δύσκολο να επιτευχθεί όταν πρόκειται για την εγκατάσταση συστημάτων σε ήδη υπάρχοντα κτίρια, τα οποία έχουν συγκεκριμένο προσανατολισμό. Στην περίπτωση που δεν υπάρχει η δυνατότητα για νότιο προσανατολισμό, απόκλιση ως 45ο από το νότο επιφέρει απόδοση που αγγίζει το 95%. Η οριζόντια τοποθέτηση τους, δεν εξαρτάται από τον προσανατολισμό και έχει απόδοση 90% περίπου, ούσα αποτελεσματικότερη στην εκμετάλλευση της έμμεσης ακτινοβολίας. Η εγκατάσταση φωτοβολταϊκών συστημάτων υπό κλίση σε ανατολικό ή δυτικό προσανατολισμό μπορεί να έχει ως και 85% απόδοση, 63

ΕΝΟΤΗΤΑ 4 ενώ όσο κατευθύνεται προς το βορρά δεν ξεπερνά το 60%. Τέλος, ο κατακόρυφος προσανατολισμός έχει αρκετά μικρότερη αποδοτικότητα που κυμαίνεται από 20% στις βόρειες προσόψεις έως 70% στις νότιες συγκριτικά με το βέλτιστο προσανατολισμό.

αναπνοή, τον έλεγχο των επιπέδων υγρασίας, καθώς και για την απόρριψη των οσμών. Οι πρώτες κατασκευές που προσπάθησαν να ελαχιστοποιήσουν τις απώλειες ενέργειας που οφείλονται στον αερισμό, το κατάφεραν απλά ελέγχοντας και μειώνοντας τον αερισμό των εσωτερικών χώρων. Όμως, η ποιότητα του αέρα των συγκεκριμένων κατασκευών ήταν πολύ χαμηλή, καταδικάζοντας τους χρήστες που δραστηριοποιούνταν σε αυτές. Το σοβάτισμα των εξωτερικών τοίχων, αποτελεί έναν από τους αποτελεσματικότερους τρόπους να εξασφαλιστεί η αεροστεγάνωση του κτιρίου, με την προϋπόθεση ότι θα καλύπτει όλη την επιφάνεια του τοίχου και δε θα αφήνει ακάλυπτες περιοχές. Στα ανοίγματα, το κενό που δημιουργείται μεταξύ τοίχου και κουφώματος, πρέπει να γεμίζεται με σιλικόνη, ώστε να εμποδίζονται από αυτό το σημείο οι διαρροές αέρα και συνεπώς θερμότητας. Επιπλέον, ανάμεσα στα ανοίγματα και στους τοίχους τοποθετείται κάσα για τον ίδιο λόγο. Με τους παραπάνω τρόπους είναι σχετικά εύκολα εφικτό ο περιορισμός των διαρροών αέρα από το κτίριο σε 1,5 αλλαγές ανά ώρα που έχει ως αποτέλεσμα τη δημιουργία εσωτερικού περιβάλλοντος υψηλής ποιότητας, ταυτόχρονα με τη διατήρηση της ενεργειακής κατανάλωσης σε χαμηλά επίπεδα. Παρόλα αυτά, υπάρχει η δυνατότητα για περεταίρω βελτίωση της αεροστεγάνωσης του κελύφους. Ωστόσο, κάτι τέτοιο απαιτεί στη συνέχεια τον μηχανικά ελεγχόμενο αερισμό των εσωτερικών χώρων και τη χρήση αιολικών καμινάδων για τη διατήρηση των εσωτερικών συνθηκών σε υψηλά επίπεδα ποιότητας [εικόνα 4.11]. Οι αιολικές καμινάδες συντελούν στη συνεχή ανανέωση του εσωτερικού αέρα, με σκοπό να διατηρείται η ποιότητα του σε υψηλά επίπεδα, με την παράλληλη ελαχιστοποίηση της ενεργειακής κατανάλωσης [εικόνα 4.12]. Τα συστήματα

4.11 Αιολικές καμινάδες με διαφορετική απόληξη για τον εισερχόμενο και τον εξερχόμενο αέρα. Η αεροδυναμική τους τοποθετεί κάθε φορά την απόληξη εισόδου στη φορά του εκάστοτε ανέμου [εικόνα από προσωπικό αρχείο] 64

παθητικού αερισμού βασίζονται στην ύπαρξη ελάχιστης εισροής αέρα από τα ανοίγματα και, στη συνέχεια, την κατεύθυνσή του, εξαιτίας της μικρής πυκνότητάς του και του φαινομένου της άνωσης, στο εξωτερικό του κτιρίου από τους σωλήνες που λειτουργούν σαν καμινάδες, χωρίς την κατανάλωση ενέργειας. Η τοποθέτηση

ΣΧΕΔΙΑΣΗ των σωλήνων του εισερχόμενου και εξερχόμενου αέρα σε έναν εναλλάκτη θερμότητας, έχει ως αποτέλεσμα την εκμετάλλευση της θερμότητας από τη μεταξύ τους μεταφορά, τουλάχιστον κατά 70%. Αυτό συμβάλλει στη μείωση των αναγκών για θέρμανση και ψύξη, καθώς και τις εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα ως και 30%. Η εγκατάσταση ηλεκτρικών ανεμιστήρων σε τέτοιου είδους συστήματα ενισχύουν τη ροή αέρα, κάνοντάς τα να λειτουργούν ακόμα πιο αποτελεσματικά, παρόλα αυτά, όμως, καταναλώνουν το 50% της ενέργειας που έχει εξοικονομηθεί με το σύστημα του εναλλάκτη θερμότητας [250-500 kWh περίπου ετησίως για μία κατοικία], επομένως, η μείωση της κατανάλωσης και των εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα δεν ξεπερνά σε αυτή την περίπτωση το 15%. Για να αποφευχθεί κάτι τέτοιο, μπορεί να χρησιμοποιηθεί κατάλληλη απόληξη καμινάδας, η αεροδυναμική της οποίας θα συντελεί στην κατάλληλη κυκλοφορία του αέρα στο εσωτερικό της χωρίς περεταίρω ηλεκτρική υποστήριξη. Αυτό επιτυγχάνεται μέσω της συνεχής τοποθέτησης της εισόδου αέρα στην επικρατούσα διεύθυνση του ανέμου που έχει θετική πίεση ανέμου, με την ταυτόχρονη έξοδο του αέρα στην αντίθετη απάνεμη πλευρά, που έχει αρνητική πίεση ανέμου. Εκτός, όμως, από την αεροδυναμική, η απόδοση της εξαρτάται από παράγοντες, όπως η πίεση που διαμορφώνεται στο εσωτερικό της, η διαφορά θερμοκρασίας εσωτερικού και εξωτερικού περιβάλλοντος, το ύψος της, τα περιβαλλοντικά δεδομένα της εκάστοτε περιοχής βασισμένα σε ωριαίες μετρήσεις που αφορούν την ταχύτητα του ανέμου και τη θερμοκρασία

4.12 Τρισδιάστατη εικόνα όπου φαίνονται οι σωλήνες εισερχόμενου και εξερχόμενου αέρα μιας αιολικής καμινάδας σε ένα κτίριο τριών ορόφων, καθώς και ο εναλλάκτης θερμότητας [πηγή εικόνας: the ZEDbook]

του, καθώς και από τη δυνατότητα διείσδυσης του εισερχόμενου αέρα εξαρτώμενη από την ταχύτητα του και την αλλαγή των κατευθύνσεων του. Το συγκεκριμένο σύστημα είναι αυτοματοποιημένο, επομένως, ακόμα και όταν η ταχύτητα του ανέμου είναι χαμηλή, παρέχεται επαρκής αερισμός, ενώ όταν η ταχύτητα του ανέμου είναι μεγάλη, μπορεί να περιορίζεται από μία βαλβίδα που βρίσκεται στην είσοδο του αγωγού, καθώς και από την αύξηση της πίεσης στο εσωτερικό της. Γενικά, έχει παρατηρηθεί, ύστερα από μετρήσεις, ότι όσο αυξάνεται η ταχύτητα του ανέμου, η ποσότητα του αέρα που εισέρχεται στην καμινάδα είναι αντιστρόφως ανάλογη 65

ΕΝΟΤΗΤΑ 4 Αντλίες Θερμότητας Οι αντλίες θερμότητας [εικόνα 4.13] είναι ένας αποτελεσματικός τρόπος για να μειωθούν οι ανάγκες για ενέργεια, εφόσον δεν υπάρχει η δυνατότητα χρήση βιομάζας ή εφόσον είναι απαραίτητη η ψύξη την καλοκαιρινή περίοδο. Λειτουργούν, ακόμα, πιο αποτελεσματικά σε κτίρια με υψηλή θερμική μάζα και σε συνδυασμό με ενδοδαπέδιο σύστημα θέρμανσηςψύξης και εκμετάλλευση της γεωθερμικής ενέργειας. Οι αντλίες θερμότητας μπορούν να θεωρηθούν ως ένας αποτελεσματικός τρόπος επίτευξης μηδενικού ενεργειακού ισοζυγίου καθώς μειώνουν την ενέργεια που απαιτείται για τον κλιματισμό των εσωτερικών χώρων και εφόσον το ηλεκτρικό ρεύμα που χρειάζεται για τη λειτουργία τους προέρχεται από ανανεώσιμες μορφές ενέργειας.

με την πίεση μέσα σε αυτή, δηλαδή για μεγαλύτερη ποσότητα αέρα απαιτείται μικρότερη πίεση. Η τοποθέτηση σωλήνων μεγαλύτερης διαμέτρου συντελεί στη μείωση της πίεσης στο εσωτερικό της καμινάδας. Συνεπώς, η κατασκευή κτιρίων απλώς πολύ καλά μονωμένων, χωρίς την απαραίτητη μελέτη για περιορισμό των διαρροών αέρα και τη χρήση συστημάτων αερισμού με ανάκτηση θερμότητας, δεν αρκεί για τη ελαχιστοποίηση των αναγκών σε ενέργεια.

4.2.10 ΕΞΟΠΛΙΣΜΟΣ - ΤΕΧΝΗΤΟΣ ΦΩΤΙΣΜΟΣ

Η χρήση ενεργειακά αποδοτικού εξοπλισμού μπορεί να συνεισφέρει σημαντικά στη μείωση της ενεργειακής κατανάλωσης του κτιρίου, περισσότερο από 25%. Παρόλο που είναι συνήθως ακριβότερος κατά την αγορά, η διάφορα είναι πολύ μικρή σε σχέση με την επιπλέον ενέργεια που θα καταναλώσει κατά τη διάρκεια ζωής του. Επιπλέον, οι ενεργειακά αποδοτικές συσκευές εκτός από τις μειωμένες ανάγκες για ενέργεια, πολλές φορές κάνουν εξοικονόμηση και σε άλλους τομείς, για παράδειγμα ένα πλυντήριο υψηλής ενεργειακής κλάσης χρειάζεται και λιγότερο νερό για τη λειτουργία του. Βέβαια, μόνο η χρήση ενεργειακά αποδοτικού εξοπλισμού δεν είναι αρκετή αν δεν υπάρχει και η σωστή συντήρηση του, με σκοπό να αυξηθεί όσο το δυνατόν περισσότερο η διάρκεια ζωής του αλλά και για να διατηρείται η αποδοτικότητά του. Παρόλα αυτά, η χρήση ενεργειακά αποδοτικού εξοπλισμού μπορεί να έχει ακόμα πιο ουσιαστικά αποτελέσματα, μόνο εφόσον εφαρμοστεί σε μεγάλη κλίμακα και όχι αποσπασματικά σε ορισμένα κτίρια. Ανεξάρτητα, όμως, από την εγκατάσταση τέτοιου είδους εξοπλισμού, εξίσου αποτελεσματική θα ήταν η χρησιμοποίηση εναλλακτικών λύσεων για την κάλυψη ορισμένων λειτουργιών,

4.13 Οι αντλίες θερμότητας αποτελούν έναν αποδοτικό τρόπο για τη θέρμανση και την ψύξη των εσωτερικών χώρων, καθώς και για την παραγωγή ζεστού νερού χρήσης [πηγή εικόνας: www.nibe.eu] 66

όπως, για παράδειγμα, η εγκατάσταση ανεμιστήρων οροφής, που μπορεί να μειώσει τη χρήση και την εξάρτηση από τις μονάδες κλιματισμού. Σύστημα ανάκτησης της αποβαλλόμενης θερμότητας μπορεί να χρησιμοποιείται και στις μονάδες κλιματισμού, καθιστώντας τες πιο αποδοτικές, καθώς είναι γεγονός ότι σε πολλά κτίρια τεράστιες

ΣΧΕΔΙΑΣΗ ποσότητες κλιματιζόμενου αέρα, θερμού ή ψυχρού, εξέρχονται στο περιβάλλον με σκοπό να αντικατασταθούν με φρέσκο αέρα, ο οποίος, όμως, συχνά έχει μεγάλη διαφορά θερμοκρασίας. Επιπλέον, η εγκατάσταση αυτόματων συστημάτων ενεργειακής διαχείρισης, μπορεί να συμβάλλει στην επίτευξη οπτικής και θερμικής άνεσης με ταυτόχρονη διατήρηση της κατανάλωσης σε χαμηλά επίπεδα, κυρίως στα έργα μεγάλης κλίμακας. Τέτοια συστήματα έχουν τη δυνατότητα να λαμβάνουν όλα τα απαραίτητα δεδομένα και να ρυθμίζουν παραμέτρους που αφορούν την άνεση και την ποιότητα του εσωτερικού περιβάλλοντος, όπως η θερμοκρασία, η υγρασία, η ταχύτητα, η ποιότητα του αέρα και τα επίπεδα φωτισμού. Η διαχείριση των παραπάνω παραμέτρων με αυτοματοποιημένα συστήματα μπορεί να μειώσει την κατανάλωση ενέργειας πάνω από 20% και να συμβάλλει, παράλληλα, στη βελτίωση των εσωτερικών συνθηκών.

Ανεμογεννήτριες Κατακόρυφου Άξονα Ένα προϊόν που αναπτύσσεται αυτή τη στιγμή είναι οι ανεμογεννήτριες που περιστρέφονται γύρω από κατακόρυφο άξονα. Η συγκεκριμένη τεχνολογία τους παρέχει τη δυνατότητα να μπορούν να εκμεταλλεύονται ανέμους διαφορετικών κατευθύνσεων, όντας περισσότερο αποτελεσματικές στο αστικό περιβάλλον, σε αντίθεση με τις ανεμογεννήτριες οριζόντιου άξονα που έχουν ως συνέπεια να χάνουν ως και το 90% των ανέμων. Η ταχύτητα του ανέμου παίζει πολύ σημαντικό ρόλο στην παραγωγή ενέργειας, καθώς ο διπλασιασμός της συνεπάγεται τετραπλασιασμό της παραγόμενης ενέργειας κ.ο.κ.

Στον ενεργειακά αποδοτικού εξοπλισμός περιλαμβάνεται και ο φωτισμός5, κάτι το οποίο βοηθάει και η τεχνολογία που συνεχώς βελτιώνεται. Οι νέοι λαμπτήρες φθορισμού προσφέρουν πιο ζεστό και απαλό φως από τους παλαιότερους, ενώ οι τιμές του φωτισμού με LED, ο οποίος έχει μεγαλύτερη διάρκεια ζωής και είναι ακόμα πιο αποδοτικός, πέφτουν ραγδαία, αφού συνεχώς νέα μοντέλα βγαίνουν στην αγορά. Τέλος, η ελάττωση των απαιτήσεων φωτισμού των εσωτερικών χώρων, χωρίς αυτό να σημαίνει ότι μειώνεται το επίπεδο διαβίωσης, συμβάλλει σημαντικά στη μείωση της κατανάλωσης ηλεκτρικού ρεύματος, καθώς ο τεχνητός φωτισμός απαιτεί το πιο ενεργοβόρο κομμάτι του κτιριακού εξοπλισμού, και ιδιαίτερα σε ορισμένες κατηγορίες κτιρίων [γραφεία, καταστήματα, κ.λπ.]6.

4.2.11 ΕΚΜΕΤΑΛΛΕΥΣΗ ΑΝΑΝΕΩΣΙΜΩΝ ΜΟΡΦΩΝ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ

Βασικός στόχος του σχεδιασμού θα πρέπει να είναι η ελαχιστοποίηση των αναγκών της κατασκευής για ενέργεια. Επειδή, όμως, η λειτουργία των κτιρίων και οι ανάγκες

5 Χαρακτηριστικό είναι ότι ο φωτισμός ευθύνεται για το 40% του ηλεκτρικού ρεύματος που χρησιμοποιείται στα εμπορικά κτίρια και το 7% όλης της ενέργειας που χρησιμοποιείται στις Ηνωμένες Πολιτείες. Επομένως, η βελτίωση της απόδοσής του και η μείωση της κατανάλωσής του παίζει σημαντικό ρόλο, ιδίως σε ορισμένες κατηγορίες κτιρίων 6 Δε χρειάζεται η παροχή τεχνητού φωτισμού 800 lux εάν και τα 500 lux μπορούν να ικανοποιήσουν τις ανάγκες, γιατί έχει ως αποτέλεσμα την περιττή κατανάλωση ηλεκτρικού ρεύματος

67

ΕΝΟΤΗΤΑ 4 Ηλιακοί Συλλέκτες O πιο συνηθισμένος τύπος ηλιακού συλλέκτη είναι ο επίπεδος ηλιακός συλλέκτης που χρησιμοποιείται για την παραγωγή ζεστού νερού. Αποτελείται από ένα ορθογώνιο κουτί με διαφανές κάλυμμα, γυάλινο τις περισσότερες φορές, το ποίο διατρέχουν σωλήνες όπου κυκλοφορεί νερό ή κάποιο άλλο υγρό. Οι σωλήνες αυτοί είναι ενσωματωμένοι σε μία σκουρόχρωμη μεταλλική απορροφητική επιφάνεια, η οποία απορροφά την ηλιακή θερμότητα και ζεσταίνει το υγρό. Το συγκεκριμένο σύστημα επιτυγχάνει ετήσια εξοικονόμηση ενέργειας 400-700 kWh/τ.μ., εξαρτώμενη από την τοποθεσία και την ποιότητά του. Οι συλλέκτες αέρα λειτουργούν παρόμοια με τους συλλέκτες υγρού και χρησιμοποιούνται κυρίως για τη θέρμανση εσωτερικών χώρων. Για να επιτευχθεί η κίνηση του αέρα είναι απαραίτητη η χρήση ανεμιστήρα, επειδή, όμως, ο αέρας είναι χειρότερος αγωγός θερμότητας σε σχέση με ένα υγρό, οι συλλέκτες αυτοί είναι λιγότερο αποδοτικοί με ετήσια εξοικονόμηση ενέργειας που δεν ξεπερνά τις 400 kWh/τ.μ. Τέλος, οι συλλέκτες κενού σωλήνα χρησιμοποιούνται κυρίως σε βιομηχανικές εγκαταστάσεις, όπου απαιτείται υψηλή θερμοκρασία νερού [75-180οC]. Ο συγκεκριμένος τύπος συλλέκτη αποτελείται από παράλληλες σειρές γυάλινων σωλήνων, ανάμεσα στους οποίους έχει αφαιρεθεί ο αέρας κατά τη διάρκεια της κατασκευής. Έχουν αρκετά υψηλό κόστος, αλλά η απόδοση τους είναι κατά 30-40% υψηλότερη συγκριτικά με τους συλλέκτες υγρού.

των χρηστών τους αναπόφευκτα απαιτούν τη συνεχή κατανάλωση ενέργειας, οφείλεται να προβλέπεται η παραγωγή της από ανανεώσιμες μορφές. Η βασικότερη μορφή ενέργειας που αξιοποιείται πιο συχνά σε έργα μικρής κλίμακας είναι η ηλιακή και, δευτερευόντως, η αιολική και η γεωθερμική. Η γεωγραφική θέση και τα κλιματικά δεδομένα της Ελλάδας ευνοούν την εκμετάλλευση της ηλιακής ενέργειας, ενώ σε πολλές περιοχές και της αιολικής και γεωθερμικής. Η τοποθέτηση κατακόρυφης ανεμογεννήτριας στην οροφή του κτιρίου, έχει τη δυνατότητα να παρέχει το απαιτούμενο ηλεκτρικό ρεύμα για την κάλυψη των αναγκών του, λειτουργώντας συμπληρωματικά με τα φωτοβολταϊκά ηλιακά πάνελ. Αυτό συμβαίνει διότι τα φωτοβολταϊκά πάνελ παρέχουν τη μέγιστη ισχύ τους κατά τη θερινή περίοδο, όπου οι ώρες ηλιοφάνειας είναι περισσότερες, ενώ οι ανεμογεννήτριες τη χειμερινή περίοδο, όπου η ένταση των ανέμων είναι συνήθως μεγαλύτερη. Το ηλεκτρικό ρεύμα που παράγεται, έχει τη δυνατότητα, είτε να χρησιμοποιείται απευθείας, είτε να αποθηκεύεται σε μπαταρίες. Η επικρατέστερη και αποτελεσματικότερη ίσως λύση είναι η διοχέτευση της πλεονάζουσας ενέργειας στο δημόσιο δίκτυο και η λήψη ενέργειας από το δίκτυο όταν υπάρχει έλλειψη. Με τον τρόπο αυτό, μπορεί να επιτευχθεί ετήσιο μηδενικό ενεργειακό ισοζύγιο. Η ηλιακή ενέργεια, ωστόσο, μπορεί να χρησιμοποιηθεί και για την παραγωγή ζεστού νερού με την τοποθέτηση ηλιακών συλλεκτών στην οροφή του κτιρίου. Η γεωθερμίας7, από την άλλη πλευρά, μπορεί να αξιοποιηθεί για τη θέρμανση και την ψύξη των εσωτερικών χώρων μειώνοντας την κατανάλωση ενέργειας μέχρι και 30%. Η λειτουργία της γεωθερμίας βασίζεται στο γεγονός ότι η θερμοκρασία του εδάφους, από μικρό κιόλας βάθος, είναι σταθερή όλο το χρόνο στους 13οC περίπου. Αυτό μπορεί να βοηθήσει το κτίριο να διατηρηθεί ζεστό το χειμώνα και δροσερό το καλοκαίρι, ενώ τα συστήματα που χρησιμοποιούν τη γεωθερμική ενέργεια μπορούν να είναι πολύ πιο αποδοτικά από τα συστήματα κλιματισμού. Η εκμετάλλευση της γεωθερμικής ενέργειας είναι πιο αποδοτική σε

Η λειτουργία του συστήματος της γεωθερμίας στηρίζεται σε ένα δίκτυο σωλήνων θαμμένων στο έδαφος που μεταφέρουν την ανταλλαγή θερμότητας από και προς το εσωτερικό του κτιρίου

7

68

περιοχές με μεγάλες διακυμάνσεις στις ετήσιες θερμοκρασίες, ενώ υστερούν στα έντονα ψυχρά η θερμά κλίματα, καθώς μπορεί να οδηγήσουν στον κορεσμό της δυνατότητας του εδάφους να αντλεί θερμότητα.

ΣΧΕΔΙΑΣΗ 4.2.12 ΚΑΤΑΝΑΛΩΣΗ ΝΕΡΟΥ - ΚΑΛΛΙΕΡΓΕΙΑ ΤΡΟΦΙΜΩΝ

Σημαντικό επίσης είναι, η λειτουργία του κτιρίου να καταναλώνει όσο το δυνατόν λιγότερο πόσιμο νερό. Σε αρκετές χώρες του εξωτερικού υπάρχει διαφορετικό δίκτυο ύδρευσης για το πόσιμο και το μη πόσιμο νερό. Έτσι, για χρήσεις όπως τα καζανάκια των τουαλετών και το πότισμα δεν είναι απαραίτητο να καταναλώνεται πόσιμο νερό, όπως γίνεται στην Ελλάδα. Η συλλογή και αποθήκευση του νερού της βροχής σε δεξαμενές, το οποίο στη συνέχεια θα φιλτράρεται και θα χρησιμοποιείται για δευτερεύουσες χρήσεις, θα μπορούσε να είναι μία λύση, μειώνοντας ως και 50% τη συνολική κατανάλωση νερού. Μείωση στην κατανάλωση νερού θα μπορούσε να επιτευχθεί με τη χρήση βρυσών χαμηλής ροής, ηλεκτρικών συσκευών υψηλής αποδοτικότητας και χαμηλής κατανάλωσης νερού και καζανακίων διπλής ροής. Τέλος, καλό θα ήταν να προβλέπεται, κυρίως για τις κατοικίες που βρίσκονται στην ύπαιθρο ή για αυτές που έχουν κήπο, η δυνατότητα καλλιέργειας ορισμένων τροφίμων. Ο χρήστης θα μπορεί να καλλιεργεί τα δικά του φρούτα και λαχανικά, συμβάλλοντας με αυτό τον τρόπο στη μείωση της ενέργειας που απαιτείται για τη μεταφορά τους σε μεγάλες αποστάσεις.

69

ΕΝΟΤΗΤΑ 4 4.3 ΤΡΟΠΟΙ ΜΕΙΩΣΗΣ ΤΗΣ ΟΙΚΙΑΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗΣ ΚΑΤΑΝΑΛΩΣΗΣ

Στη συνέχεια, παρατίθενται περιληπτικά 13 τρόποι μείωσης της κατανάλωσης νερού και της ενεργειακής κατανάλωσης στα κτίρια κατοικιών.

1. Χρήση λαμπτήρων φθορισμού ή led αντί για τους συμβατικούς λαμπτήρες πυράκτωσης. Η χρήση λαμπτήρων led μπορεί να οδηγήσει στη μείωση της κατανάλωσης ηλεκτρικού ρεύματος για το φωτισμό πάνω από 90%.

2. Χρήση ενεργειακά αποδοτικών συσκευών γαι το μαγείρεμα. Παράλληλα, θα πρέπει να λαμβάνεται υπόψη ότι κατά τη διάρκεια του μαγειρέματος παράγεται θερμότητα, η οποία μπορεί να συμβάλλει σε πολύ μικρό βαθμό στη μείωση της ανάγκης για θέρμανση τη χειμερινή περίοδο. Επιπλέον, το βράσιμο της απαραίτητης ποσότητας νερού που χρειάζεται κάθε φορά και, όχι μεγαλύτερης, συνεισφέρει στη μείωση της κατανάλωσης.

3. Το ψυγείο είναι μια ηλεκτρική συσκευή, η συνεχής λειτουργία της οποίας συμβάλει στην αύξηση της οικιακής κατανάλωσης. Επομένως, θα πρέπει να είναι υψηλής αποδοτικότητας και χαμηλής ενεργειακής κατανάλωσης και όσο μικρότερου μεγέθους είναι δυνατόν. Για να μειώνεται η ανάγκη για χρήση μεγάλων ψυγείων, πρέπει να αποφεύγεται η τοποθέτηση σε αυτό προϊόντων, εφόσον δεν χρειάζεται, καθώς και η παραμονή τροφίμων για μεγάλα χρονικά διαστήματα. Παράλληλα, τη χειμερινή περίοδο, όπου οι θερμοκρασίες είναι χαμηλές, η διατήρηση ορισμένων προϊόντων θα μπορούσε να επιτευχθεί απλά εκθέτοντας τα στις εξωτερικές περιβαλλοντικές συνθήκες.

4. Τα πλυντήρια πιάτων και ρούχων [εικόνα 4.14], θα πρέπει επίσης να είναι υψηλής ενεργειακής αποδοτικότητας και χαμηλής κατανάλωσης νερού, ενώ θα πρέπει να προτιμώνται τα προγράμματα χαμηλής θερμοκρασίας νερού. Η χρήση στεγνωτηρίων 4.14 Η επιγραφή της Ευρωπαϊκής Ένωσης για την ενεργειακή αποδοτικότητα των ηλεκτρικών συσκευών, [εικόνα από: ec.europa.eu] 70

πρέπει να αποφεύγεται καθώς καταναλώνουν τεράστια ποσά ενέργειας για μια διαδικασία που μπορεί να επιτευχθεί πολύ εύκολα με φυσικό τρόπο με τις καιρικές συνθήκες που επικρατούν κατά τη μεγαλύτερη διάρκεια του έτους.

ΣΧΕΔΙΑΣΗ 5. Οι ηλεκτρικές συσκευές που βρίσκονται σε κατάσταση αναμονής, εξακολουθούν να καταναλώνουν ενέργεια, με αποτέλεσμα η απενεργοποίηση τους να είναι απαραίτητη. Η διαδικασία αυτή έχει τη δυνατότητα να γίνει πιο ελκυστική και εύκολη με την ύπαρξη διακοπτών που απενεργοποιούν όλες τις ηλεκτρικές συσκευές ταυτόχρονα.

6. Οι φορτιστές και τα καλώδια των ηλεκτρικών συσκευών θα πρέπει να απομακρύνονται από τις πρίζες όταν δεν χρησιμοποιούνται γιατί καταναλώνουν μικρή ποσότητα ενέργειας ακόμα και όταν δεν είναι συνδεδεμένες οι συσκευές.

7. Η μείωση της κατανάλωσης για τη θέρμανση και την ψύξη των εσωτερικών χώρων μπορεί να επιτευχθεί αν μειωθεί ή αυξηθεί αντίστοιχα, έστω για λίγο, η θερμοκρασία του θερμοστάτη. Ένας άλλος αποτελεσματικός τρόπος είναι η επιλεκτική θέρμανση και ψύξη όσων χώρων του κτιρίου χρησιμοποιούνται.

8. Για τη μείωση της ενέργειας που απαιτείται για την παραγωγή ζεστού νερού, είναι απαραίτητη σε πρώτη φάση η μείωση της κατανάλωσης νερού. Αυτό επιτυγχάνεται με τη μείωση της χρονικής διάρκειας που καταλαμβάνει το ντους ή το μπάνιο, καθώς και με τη χρήση βρυσών χαμηλής ροής, οι οποίες, παράλληλα με τη διοχέτευση νερού, διοχετεύουν και αέρα. Έτσι, δημιουργείται η αίσθηση πυκνής ροής, στην πραγματικότητα, όμως, υπάρχει μια μείωση στην κατανάλωση νερού που μπορεί να φθάσει ως και το 75%. Εφόσον μειωθεί η κατανάλωση νερού, σημαντικό ρόλο παίζει και η θέρμανση του στη χαμηλότερη δυνατή θερμοκρασία. Το καλοκαίρι, εφόσον δεν υπάρχει η ανάγκη για παραγωγή μεγάλης ποσότητας ζεστού νερού, θα πρέπει να μειώνεται αρκετά η θερμοκρασία του θερμοστάτη.

9. Συλλογή και αποθήκευση των νερών της βροχής, τα οποία στη συνέχεια θα

Χρόνος Απόσβεσης Συγκεκριμένων Αλλαγών σε Κτίρια • αντικατάσταση λεβήτων με νέους υψηλής απόδοσης | 5-7 χρόνια • ανεξάρτητη θέρμανση των εσωτερικών χώρων | 1-3 χρόνια • χρήση λεβήτων φυσικού αερίου συμπυκνώσεως για μεγιστοποίηση του βαθμού απόδοσης στις χαμηλές θερμοκρασίες | 5-7 χρόνια • ηλιοθερμικές εγκαταστάσεις για την προθέρμανση του ζεστού νερού χρήσης | 7-9 χρόνια • αντικατάσταση κουφωμάτων με νέα περισσότερο θερμομονωτικά | 7-9 χρόνια • θερμομόνωση στέγης | 10-15 χρόνια • χρήση γεωθερμικών αντλιών θερμότητας για τη θέρμανση | 8-12 χρόνια • χρήση καυστήρων βιομάζας για τη θέρμανση | 5-10 χρόνια • εγκατάσταση αυτοματοποιημένων συστημάτων διαχείρισης εσωτερικών συνθηκών | 1-3 χρόνια • χρήση λαμπτήρων φθορισμού | 3-5 χρόνια • χρήση φυσικού αερίου για το μαγείρεμα και την παραγωγή ζεστού νερού | 7-8 χρόνια • χρήση ανεμιστήρων οροφής για περιορισμό της χρήσης των κλιματιστικών μονάδων | 1-2 χρόνια • εγκατάσταση συστημάτων συμπαραγωγής ενέργειας και θερμότητας μικρής κλίμακας | 7-9 χρόνια

χρησιμοποιούνται για την τροφοδοσία δευτερευόντων χρήσεων όπως τα καζανάκια των τουαλετών και το πότισμα. Αν αυτές οι λειτουργίες πραγματοποιούνται με το νερό της βροχής, επιτυγχάνεται μείωση στην κατανάλωση νερού τουλάχιστον κατά 50%. Η συλλογή του νερού της βροχής και η αποθήκευση του σε δεξαμενές που βρίσκονται μέσα στο έδαφος, συμβάλλει και στη διαδικασία της απορροής, 71

ΕΝΟΤΗΤΑ 4 μειώνοντας τις πιθανότητες πλημμύρας σε περιπτώσεις έντονης βροχόπτωσης. Σημαντική μείωση στην κατανάλωση νερού επιφέρει και η χρήση καζανακίων διπλής ροής [3 ή 6 λίτρα νερού], μείωση που μπορεί να ξεπεράσει το 50%.

10. Η επαναχρησιμοποίηση των ‘γκρι’ υδάτων που προέρχονται από τα μπάνια στα καζανάκια των τουαλετών, εφόσον περάσουν από μια διαδικασία φιλτραρίσματος, αποτελεί μία αποτελεσματική λύση, αλλά προτείνεται μόνο σε περιοχές όπου δεν υπάρχουν βροχοπτώσεις. Αυτό συμβαίνει διότι η συγκεκριμένη διαδικασία καταναλώνει μεγάλα ποσά ενέργειας, αντίστοιχα με αυτά ενός ηλεκτρικού ψυγείου σε ετήσια βάση.

11. Μόνωση θα πρέπει να υπάρχει τόσο στους εξωτερικούς τοίχους, όσο και στις οροφές. Η μόνωση εξωτερικά αποτελεί σχεδόν πάντα τη βέλτιστη λύση, καθώς η θερμική μάζα της κατασκευής γίνεται εκμεταλλεύσιμη από το εσωτερικό περιβάλλον, ενώ προστατεύει το κτίριο από τις περιβαλλοντικές συνθήκες προτού αυτές επηρεάσουν τη θερμική του μάζα. Σε περιπτώσεις κτιρίων, ωστόσο, που βρίσκονται μέσα στο έδαφος, είναι απαραίτητη και η μόνωση των δαπέδων.

12. Η χρήση ηλιακών συλλεκτών έχει τη δυνατότητα να συμβάλλει στην παραγωγή ζεστού νερού το μεγαλύτερο διάστημα του έτους, μειώνοντας την κατανάλωση ηλεκτρικού ρεύματος για την παραγωγή ζεστού νερού τουλάχιστον 60%.

13. Τέλος, για την δημιουργία κτιρίων με μηδενικό ενεργειακό ισοζύγιο, εκτός από την ελαχιστοποίηση της κατανάλωσης ενέργειας με κάθε τρόπο, απαραίτητη προϋπόθεση είναι και η επιτόπια παραγωγή ενέργειας από την εκμετάλλευση ανανεώσιμων πηγών. Αυτές είναι συνήθως η ηλιακή, η αιολική και η γεωθερμική. Η τοποθέτηση φωτοβολταϊκών πάνελ είναι ο πιο εύκολος και αποδοτικός τρόπος για την παραγωγή ηλεκτρικού ρεύματος σε ένα κτίριο, καθώς το μόνο που χρειάζεται είναι μια όψη με νότιο προσανατολισμό ή ένα δώμα με μικρό ποσοστό σκίασης. Ωστόσο, και η εγκατάσταση ανεμογεννητριών μικρού μεγέθους ή ενός γεωθερμικού συστήματος μπορεί να είναι ένας αποδοτικός και οικονομικός τρόπος παραγωγής ενέργειας αν επιλεχθεί η κατάλληλη τοποθεσία.

72

Κινητός τρόπος σκίασης εξωτερικά στα γραφεία της Vodafone στη Λισαβόνα [εικόνα από προσωπικό αρχείο]

Το ξενοδοχείο Yas Marina στο Abu Dhabi, σχεδιασμένο από την αρχιτεκτονική ομάδα ‘Asymptote’ πάνω από την πίστα αγώνων της Formula 1, είναι το κτίριο με τη μεγαλύτερη εγκατάσταση φωτισμού τύπου led, [πηγή εικόνας: upload.wikimedia.org]

ΚΟΙΝΟΤΗΤΕΣ 5.1 MALMÖ [ΣΟΥΗΔΙΑ]

Η περιοχή Västra Hamnen του Malmö1 [εικόνα 5.1], έκτασης 30 εκταρίων2, η οποία χρησιμοποιήθηκε στο παρελθόν για βιομηχανικές και λιμενικές εγκαταστάσεις, αποτέλεσε ένα σημείο αειφορικής μελέτης και ανάπτυξης. Η συνοικία Bo013 είναι το πρώτο τμήμα της περιοχής που θα δημιουργηθεί, με σκοπό να καλύψει τις ανάγκες 600 περίπου κατοίκων, με την ταυτόχρονη ύπαρξη κατοικιών, καταστημάτων, γραφείων και άλλων υπηρεσιών. Το πρόγραμμα ανάπτυξης στόχευε στην επίτευξη στοιχείων, όπως τη μείωση της ενεργειακής κατανάλωσης της κοινότητας, τη χρήση οικολογικών υλικών και χρωμάτων, καθώς και την κάλυψη της απαιτούμενης αναλογίας μεταξύ των χώρων πρασίνου και του δομημένου περιβάλλοντος [εικόνα 5.2]. Σχεδιαστικά, ήταν απαραίτητη προϋπόθεση η ύπαρξη κατοικιών διαφορετικής τυπολογίας [εικόνα 5.3], όπως και ο περιορισμός των εμπορικών χρήσεων στο επίπεδο του ισογείου [εικόνα 5.4]. Επιπλέον, κάθε κτίριο έπρεπε να σχεδιαστεί με τέτοιο τρόπο ώστε να καταναλώνει ετήσια ενέργεια λιγότερη από 105 kWh/τ.μ., η οποία θα προέρχεται εξ ολοκλήρου από ανανεώσιμες πηγές. Πιο συγκεκριμένα, για να επιτευχθεί αυτό, χρησιμοποιούνται ανεμογεννήτριες, παράγοντας ισχύ 2MW, ένα φωτοβολταϊκό πάρκο 120 τ.μ., αξιοποιείται η θερμότητα που παράγεται από τη θάλασσα, ενώ χρησιμοποιούνται και ηλιακοί συλλέκτες για την παραγωγή ζεστού νερού [εικόνα 5.5]. Αν αναλογιστεί κανείς τις ψυχρές περιβαλλοντικές συνθήκες της περιοχής, η ετήσια κατανάλωση ενέργειας που προβλέπεται δεν είναι ιδιαίτερα υψηλή, πόσο μάλλον όταν αφορά το μέγεθος μιας αστικής επέμβασης.

5.1 Άποψη της περιοχής Bo01, με τον ουρανοξύστη κατοικιών ‘Turning Torso’ να διακρίνεται στο βάθος, [πηγή εικόνας: www.flickr.com] • ενεργειακή κατανάλωση λιγότερη από 105 kWh/τ.μ. προερχόμενη αποκλειστικά από ανανεώσιμες πηγές • επίτευξη μηδενικού ενεργειακού ισοζυγίου με την εκμετάλλευση ανανεώσιμων μορφών ενέργειας που βρίσκονται εκτός της κοινότητας

Για τη μείωση των ετήσιων ενεργειακών αναγκών, πρωτίστης σημασίας, εξαιτίας του κλίματος, είναι η εξοικονόμηση ενέργειας για τη θέρμανση. Για το λόγο αυτό, οι ανάγκες θέρμανσης καλύπτονται κατά 83% από αντλίες θερμότητας, οι οποίες λειτουργούν με ηλεκτρικό ρεύμα και είναι ιδιαίτερα αποδοτικές, ενώ μπορούν να χρησιμοποιούνται και για την ψύξη κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού. Το 15% των

Πόλη της νότιας Σουηδίας, με 300.000 κατοίκους περίπου 1 εκτάριο ισούται με 10.000 τ.μ. ή 10 στρέμματα 3 Η συνοικία Βο01 καταλαμβάνει έκταση 9 εκταρίων 1 2

75

ΕΝΟΤΗΤΑ 5 απαιτήσεων θέρμανσης καλύπτεται από την εγκατάσταση 2.000 τ.μ. συλλεκτών θέρμανσης που δημιουργήθηκε, ενώ το υπόλοιπο 2% από καύση βιοαερίου, προερχόμενο από την επεξεργασία των οικιακών απορριμμάτων. Συνεπώς, εκτός από την κάλυψη των ενεργειακών απαιτήσεων των κτιρίων από αειφορικές μορφές ενέργειας, γίνεται και προσπάθεια μείωσης τους με τη λήψη μέτρων κατά τη διάρκεια του αρχικού σχεδιασμού. Ο οικισμός, βέβαια, είναι συνδεδεμένος με το δίκτυο ενέργειας, από το οποίο χρησιμοποιεί ενέργεια όταν έχει έλλειψη, και διοχετεύει σε αυτό ενέργεια όταν έχει πλεόνασμα, επιτυγχάνοντας αθροιστικά ετήσιο μηδενικό ενεργειακό ισοζύγιο. Στο ζήτημα των μετακινήσεων εφαρμόστηκε μια αυστηρή πολιτική, κατά την οποία δεν επιτρέπεται η κίνηση των αυτοκινήτων εντός της περιοχής, ενώ οι διαθέσιμοι χώροι στάθμευσης περιορίζονται στην αντιστοιχία 0,7 αυτοκινήτων για κάθε κατοικία, με σκοπό να αποτρέπεται η χρήση και η αγορά τους. Παρόλα αυτά, παρέχεται ένας σταθμός ανεφοδιασμού για τα ηλεκτροκίνητα οχήματα, που τροφοδοτείται με ηλεκτρικό ρεύμα που παράγεται από τις ανεμογεννήτριες, καθώς επίσης και για οχήματα που κινούνται με άλλες εναλλακτικές μορφές καυσίμων, όπως το φυσικό αέριο και το βιοαέριο. Από την άλλη μεριά, δεν έχει ληφθεί κανένα μέτρο για τη συλλογή, διαχείριση και επαναχρησιμοποίηση των νερών της βροχής, τα οποία καταλήγουν στη θάλασσα, σε μία περιοχή όπου η ετήσια βροχόπτωση ξεπερνά τα 60 εκατοστά. Το ίδιο ισχύει και για τα λύματα τα οποία καταλήγουν στην κεντρική εγκατάσταση της πόλης. Ωστόσο, υπάρχει ένα εξελιγμένο σύστημα για τη διαχείριση των απορριμμάτων φαγητού καθώς και άλλων στερεών απορριμμάτων, τα οποία και αποτεφρώνονται. Τα απορρίμματα των τροφίμων χρησιμοποιούνται για την παραγωγή λιπάσματος 5.2 Σχέδιο μελέτης της περιοχής Bo01, [πηγή εικόνας: Sustainability at the Cutting Edge]

και βιοαερίου, ενώ με την εκμετάλλευση τους υπολογίζεται ότι παράγεται ποσότητα ενέργειας που αντιστοιχεί σε 290 kWh για κάθε κάτοικο ετησίως. Τέλος, όλα τα νοικοκυριά συνδέονται με ένα ευρυζωνικό δίκτυο επικοινωνίας το οποίο παρέχει ένα εύρος δυνατότήτων και πληροφοριών, όπως η παρακολούθηση της ενεργειακής

76

ΚΟΙΝΟΤΗΤΕΣ κατανάλωσης, της κατανάλωσης νερού, ενώ υπάρχει και περιβαλλοντική ενημέρωση. Το έργο στην Vastra Hamnen κατάφερε να ανταποκριθεί στις ανάγκες της αγοράς και στις περιβαλλοντικές προτεραιότητες, μειώνοντας τις επεκτατικές βλέψεις προς τη θάλασσα, δημιουργώντας χώρους πρασίνου και συμβάλλοντας στη διαμόρφωση ένος ευχάριστου περιβάλλοντος διαβίωσης. Η σχέση μεταξύ των δημόσιων και ιδιωτικών χώρων και των χρήσεων, παράλληλα με τη ευαίσθητη στάση απέναντι στο περιβάλλον δίνει το παράδειγμα για την πορεία που θα πρέπει να ακολουθήσει ο περιβαλλοντικός σχεδιασμός τον 21ο αιώνα.

5.4 Κτίρια αμιγώς κατοικιών, χωρίς εμπορικές χρήσεις στο επίπεδο του ισογίου, [πηγή εικόνας: www.kvanum.com]

5.5 Εγκατάσταση στις οροφές των κτιρίων ηλιακών συλλεκτών για την παραγωγή ζεστού νερού, [πηγή εικόνας: www. malmo.se]

5.3 Μερική πανοραμική άποψη της περιοχής Bo01 με διαφορετικές τυπολογίες κτιρίων, [πηγή εικόνας: www.flickr.com]

Ο ουρανοξύστης ‘Turning Torso’ [εικόνα 5.6] είναι έργο του Ισπανού αρχιτέκτονα Santiago Calatrava. Αυτή τη στιγμή είναι το υψηλότερο κτίριο στη Σκανδιναβία και το δεύτερο υψηλότερο κτίριο στην Ευρώπη που χρησιμοποιείται ως κατοικίες, με ύψος 190 μέτρα. Περιλαμβάνει 54 ορόφους, ενώ η κατασκευή του ολοκληρώθηκε το 2006.

5.6 Turning εικόνας: dia.org]

Torso, [πηγή upload.wikime-

77

ΕΝΟΤΗΤΑ 5 5.2 DONGTAN [ΚΙΝΑ]

Η ραγδαία αύξηση του πληθυσμού στην Κίνα, σε συνδυασμό με τα αυξανόμενα περιβαλλοντικά προβλήματα4 που αντιμετωπίζει, οδήγησαν στο σχεδιασμό της πόλης Dongtan, μία πόλη που σχεδιάζεται αυτή τη στιγμή. Χωροθετείται 15 χιλιόμετρα βόρεια της πόλης Shanghai, στο δέλτα του ποταμού Yangtze, και φιλοδοξεί να είναι η πρώτη πόλη στην Κίνα με μηδενικό ισοζύγιο διοξειδίου του άνθρακα. Το νησί Chongmig στο οποίο θα σχεδιαστεί η πόλη, εκτός από ορισμένες καλλιέργειες μικρής κλίμακας, είναι ανεκμετάλλευτο. Τα αμμώδη εδάφη και οι βάλτοι που καταλαμβάνουν την περιοχή δημιουργούν μια αναγνωρισμένη πηγή μολύνσεων. Η βρετανική κατασκευαστική ομάδα ‘Arup’ έχει αναλάβει την κατασκευή της πόλης, η οποία θα πραγματοποιηθεί σε τρεις φάσεις και όταν ολοκληρωθεί πλήρως το 2040 θα καταλαμβάνει έκταση 86 τετραγωνικών χιλιομέτρων και θα έχει τη δυνατότητα να φιλοξενήσει 500.000 κατοίκους [εικόνα 5.7]. Η πόλη Dongtan θα συνεισφέρει στην επιτακτική ανάγκη για μείωση των εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα, που συνεπάγεται μείωση της ενεργειακής κατανάλωσης και απεξάρτηση από τα ορυκτά καύσιμα. Η Dongtan αποτελει την πρώτη απόπειρα δημιουργίας μια πόλης μηδενικού ισοζυγίου διοξειδίου του άνθρακα και ενεργειακής κατανάλωσης τέτοιου μεγέθους. Θα είναι μια πόλη μικτών χρήσεων που θέτει ως στόχο την παροχή υψηλών επιπέδων διαβίωσης 5.7 Σχέδιο μελέτης πρώτης φάσης της πόλης Dongtan, [πηγή εικόνας: Dongtan Eco-City, Arup] Ανάμεσα στα προβλήματα είναι η αύξηση της μέσης θερμοκρασίας κατά 0,8οC τον περασμένο αιώνα και της στάθμης της θάλασσας κατά 2,5 χιλιοστά κάθε χρόνο, αριθμοί μεγαλύτεροι από τον παγκόσμιο μέσo όρο. Επιπλέον, σύμφωνα με έρευνα του 2008, οι 16 από τις 20 πιο μολυσμένες πόλεις του πλανήτη βρίσκονται στην Κίνα.

4

78

με χαμηλό ενεργειακό αποτύπωμα, που θα συμβαδίζει με τα πρότυπα δόμησης LEED και BREEAM. Σημαντικό ρόλο για τη λήψη των κατάλληλων μέτρων για τη μείωση της ενεργειακής κατανάλωσης παίζει η κατανόηση του μικροκλίματος της περιοχής, με σκοπό ο αστικός σχεδιασμός και ο προσανατολισμός των κτιρίων να γίνουν με τέτοιο τρόπο, ώστε να παρέχουν τα περισσότερα δυνατά οφέλη. Αναμένεται μείωση της ενεργειακής κατανάλωσης των κτιρίων καθώς και ολόκληρης της πόλης κατά 70% περίπου σε σχέση με μία συμβατική πόλη αντίστοιχου μεγέθους. Παράλληλα,

ΚΟΙΝΟΤΗΤΕΣ θα υπάρξει και πρόγραμμα μέτρησης και παρακολούθησης της κατανάλωσης της πόλης, το οποίο σε συνεργασία με τους κατοίκους, θα συμβάλλει στην ενημέρωσή τους καθώς και σε περαιτέρω βελτιώσεις της. Η ενέργεια που είναι απαραίτητη για τη λειτουργία της πόλης θα παρέχεται αποκλειστικά από ανανεώσιμες μορφές. Βασική πηγή τροφοδοσίας αποτελεί η εκμετάλλευση της ηλιακής ακτινοβολίας, που πραγματοποιείται με την εκτεταμένη χρήση φωτοβολταϊκών ηλιακών πάνελ, η οποία σε συνδυασμό με την εγκατάσταση ανεμογεννητριών και την καύση βιομάζας, θα καλύπτουν τις απαιτήσεις για ηλεκτρικό ρεύμα. Τα περισσότερα κτίρια θα έχουν εγκατεστημένα στις οροφές τους φωτοβολταϊκά πάνελ, το οποία εκμεταλλεύονται την ηλιακή ακτινοβολία, παρέχοντας στο κτίριο ηλεκτρικό ρεύμα και ζεστό νερό, αποφέροντας τουλάχιστον το 20% της ενέργειας που χρειάζεται [εικόνα 5.8]. Για την λήψη των μέγιστων ηλιακών κερδών

5.8 Μερική άποψη της πόλης με τα κτίρια των 8 ορόφων που έχουν εγκαταστημένα στο δώμα τους φωτοβολταϊκούς ηλιακούς συλλέκτες, [πηγή εικόνας: Dongtan Eco-City, Arup]

η κατασκευή των κτιρίων δε θα ξεπερνά το ύψος των οχτώ ορόφων. Η εγκατάσταση ανεμογεννητριών σε ένα αιολικό πάρκο που θα δημιουργηθεί στα περίχωρα της πόλης, κοντά στη θάλασσα, εκμεταλλευόμενο τους ανέμους που προέρχονται από αυτή, θα συνεισφέρει τουλάχιστον κατά 20% στις συνολικές ενεργειακές ανάγκες της πόλης. Μικρότερες ανεμογεννήτριες, ωστόσο, θα τοποθετηθούν και κατά μήκος των δρόμων καθώς και στις οροφές των κτιρίων [εικόνα 5.9]. Επιπλέον, για την επίτευξη μηδενικού ενεργειακού ισοζυγίου και ενεργειακής αυτονομίας, λαμβάνονται σχεδιαστικά μέτρα που αφορούν τον φυσικό αερισμό και δροσισμό των κτιρίων καθώς και τη βελτιστοποίηση της θερμομόνωσή τους. Η πλειοψηφία των κατοικιών θα είναι διαμερίσματα και όχι μονοκατοικίες, με σκοπό την ύπαρξη κοινόχρηστων υπηρεσιών κοινής ωφέλειας και την ελαχιστοποίηση των ενεργειακών απαιτήσεων. Υπολογίζεται ότι η κάλυψη των αναγκών θέρμανσης της πόλης αποκλειστικά

5.9 Ανεμογεννήτριες μικρού μεγέθους και κατακόρυφου άξονα που εκμεταλλεύονται ανέμους όλων των διευθύνσεων, [πηγή εικόνας: www.sustainablecityblog.com]

από ανανεώσιμες μορφές ενέργειας θα συμβάλλει στη μείωση 350.000 τόνων εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα ετησίως στην ατμόσφαιρα. Επιπλέον, θα μειώσει το οικολογικό αποτύπωμα των κατοίκων του Dongtan σε 22.000 τ.μ., δηλαδή κατά 79

ΕΝΟΤΗΤΑ 5 • η πυκνότητα κατοίκησης της πόλης αναμένεται να είναι αρκετά μικρότερη από αυτή της γειτονικής πόλης της Shanghai, όντας μεταξύ 20.000-25.000 κατοίκων ανά τετραγωνικό χιλιόμετρο, αντίστοιχη δηλαδή των ελληνικών αστικών κέντρων • πάρκα, λίμνες και άλλοι εξωτερικοί δημόσιοι χώροι θα συμπληρώνουν τον αστικό ιστό μεταξύ των κτιρίων, ενώ ποδηλατόδρομοι και πεζόδρομοι θα διευκολύνουν την κίνηση των πεζών και των ποδηλάτων • ένα αξιόπιστο δίκτυο μετακινήσεων θα παρέχουν και τα υδάτινα κανάλια που διατρέχουν τον ιστό της πόλης • το 60% της έκτασης του έργου θα καταλαμβάνουν μη αστικές χρήσεις • το 47% της συνολικής έκτασης της πόλης θα καταλαμβάνουν ανοιχτοί σημόσιοι χώροι και χώροι πρασίνου • θα κατασκευαστούν 27.000 κατοικίες • ο δομημένος χώρος θα καταλαμβάνει έκταση 5,1 εκατομμυρίων τετραγωνικών μέτρων

70% μικρότερο συγκριτικά με το μέσο κάτοικο της Shanghai. Η πόλη της Dongtan αναπτύσσει ένα σύστημα κατά το οποίο τα οργανικά απορρίμματα, μέσα από μια διαδικασία επεξεργασίας, μετατρέπονται σε βιομάζα που χρησιμοποιείται κατ’ επέκταση για την παραγωγή ηλεκτρικού ρεύματος. Οι φλοιοί από τους καρπούς ρυζιού, ενός φυτού που παράγεται άφθονο στην Κίνα, και που συνήθως γίνονται απορρίμματα, περνούν από μια διαδικασία θερμοχημικής αεριοποίησης, όπου καίγονται και μετατρέπονται σε φυσικό αέριο. Στη συνέχεια τροφοδοτούν ως καύσιμο της μονάδες παραγωγής ενέργειας και θέρμανσης, με αποτέλεσμα την μείωση των εκπομπών σε διοξείδιο του άνθρακα. Αυτό συμβαίνει διότι δεν διοχετεύουν στην ατμόσφαιρα μεγαλύτερες ποσότητες διοξειδίου του άνθρακα από αυτές που έλαβαν κατά τη διάρκεια της ζωής τους. Μέρος των οργανικών απορριμμάτων θα χρησιμοποιείται επίσης και για τη δημιουργία λιπάσματος, τροφοδοτώντας τη γεωργική παραγωγή. Τα μέτρα αυτά θα έχουν ως αποτέλεσμα την ανακύκλωση και επαναχρησιμοποίηση πάνω από το 80% των απορριμμάτων, μειώνοντας σε μεγάλο βαθμό τις ποσότητες που καταλήγουν σε υγειονομική ταφή. Τέλος, όσον αφορά τη διαχείριση των υδάτων, αυτή περιλαμβάνει τη συλλογή, αποθήκευση και επαναχρησιμοποίηση του νερού της βροχής, συμβάλλοντας πάνω από 40% στη μείωση της κατανάλωσης νερού και κατά 70% περίπου στην κατανάλωση πόσιμου νερού. Στον τομέα των μετακινήσεων, δίνεται ιδιαίτερη έμφαση στην κίνηση των πεζών και των ποδηλάτων. Αυτό, έκτος από τη μείωση της χρήσης των αυτοκινήτων [εικόνα 5.10] και συνεπώς τη μείωση των εκπομπών σε διοξείδιο του άνθρακα, έχει και ιστορικές ρίζες. Στην Κίνα, εξαιτίας πολιτισμικών και κοινωνικών παραγόντων,

5.10 Δίκτυο βασικών οδικών αξόνων της πόλης Dongtan, [πηγή εικόνας: Dongtan Eco-City, Arup] 80

η μέγιστη ανεκτή μετακίνηση με τα πόδια ανέρχεται σε 15 λεπτά, σε αντίθεση με τις χώρες της Ευρώπης και της Βόρειας Αμερικής όπου ο αντίστοιχος χρόνος είναι μόλις 5 λεπτά, ενώ το ποδήλατο αποτελεί ένα παραδοσιακό μέσο μεταφοράς. Στο

ΚΟΙΝΟΤΗΤΕΣ κέντρο της πόλης [εικόνες 5.11, 5.12], θα επιτρέπεται μόνο η χρήση οχημάτων και μοτοσυκλετών που δεν εκπέμπουν διοξείδιο του άνθρακα, ενώ το ίδιο θα ισχύει και για τα μέσα μαζικής μεταφοράς [λεωφορεία, τραμ, θαλάσσια ταξί]. Θα υπάρχει και ένα διαδικτυακό σύστημα, με το οποίο οι πολίτες θα επικοινωνούν μεταξύ τους και, αν το επιθυμούν, θα μπορούν να μοιράζονται τα οχήματα τους, εφόσον έχουν κοινό προορισμό, μειώνοντας έτσι τη χρήση τους και τα κυκλοφοριακά προβλήματα. Για να αποφευχθούν οι άσκοπες μετακινήσεις εκτός της πόλης, και συνεπώς η περιττή κατανάλωση ενέργειας, η πόλη θα παρέχει στους κατοίκους της όλες τις δυνατότητες για την κάλυψη των αναγκών τους. Για τον ίδιο λόγο, σε μικρή απόσταση από την πόλη θα δημιουργηθούν καλλιεργήσιμες εκτάσεις, που θα τροφοδοτούν τους κατοίκους της πόλης με τα βασικά καταναλωτικά αγαθά. Η επίτευξη αυτών των στόχων στις μετακινήσεις θα αποτρέπει την εκπομπή 400.000 περίπου τόνων διοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα κάθε χρόνο, ενώ η απήχηση που έχει το όλο εγχείρημα φανερώνεται και από τη ζήτηση που αναπτύσσεται για τη δημιουργία και άλλων αντίστοιχών οικιστικών συγκροτημάτων.

5.12 Κάτοψη μέρους της κεντρικής περιοχής της πόλης Dongtan, [πηγή εικόνας: Dongtan Eco-City, Arup]

5.11 Μερική άποψη του κέντρου της πόλης, [πηγή εικόνας: static.worldarchitecturenews.com] 81

ΕΝΟΤΗΤΑ 5 5.3 BEDDINGTON ZERO ENERGY DEVELOPMENT [ΗΝΩΜ. ΒΑΣΙΛΕΙΟ]

Το Beddington Zero Energy Development [BedZED] κατασκευάστηκε το 2002 και είναι ένας αστικός οικισμός υψηλής πυκνότητας και μικτών χρήσεων, κατασκευασμένος σε πρώην μέρος επεξεργασίας λυμάτων [εικόνα 5.13]. Βασικός στόχος του αρχιτέκτονα Bill Dunster ήταν να μειώσει τις περιβαλλοντικές επιπτώσεις του οικισμού, δίνοντας τη δυνατότητα στους κατοίκους να ζουν αειφορικά, χωρίς όμως να μειώσουν την ποιότητα ζωής τους. Έτσι, θέλησε να κατασκευάσει έναν οικισμό που δεν θα είναι απλά μερικές ακόμα κατοικίες χαμηλής ενεργειακής κατανάλωσης, αλλά ένα πρότυπο διαβίωσης για τον 21ο αιώνα, εφόσον επιθυμία είναι ένα αειφορικό και βιώσιμο μέλλον. Κατά το σχεδιασμό λήφθηκαν υπόψη στοιχεία, όπως ο προσανατολισμός του οικισμού, ώστε να μεγιστοποιηθούν τα ηλιακά κέρδη, η επιτόπια επεξεργασία του νερού, η ανακύκλωση των ‘γκρι’ νερών5, η παροχή εναλλακτικών προοπτικών για τα αυτοκίνητα και η ύπαρξη παροχών και εγκαταστάσεων που αφορούν ολόκληρο τον οικισμό. Ο οικισμός περιλαμβάνει 82 κατοικίες, 271 δωμάτια, καθώς και 2.500 τ.μ.

5.13 Παναρομική άποψη της κοινότητας στο Beddington, [πηγή εικόνας: www.flickr.com]

χώρων εργασίας, γραφείων, καταστημάτων και δημόσιων εγκαταστάσεων και 4.000 τ.μ. χώρων πρασίνου και αθλητικών δραστηριοτήτων6. Σε κάθε κατοικία αναλογούν 26 τ.μ. κήπου και 8 τ.μ. εξωτερικών κοινόχρηστων χώρων. Οι νότιες πλευρές των κτιρίων αποτελούνται σχεδόν μόνο από γυάλινες επιφάνειες, με σκοπό να εκμεταλλεύονται στο μέγιστο βαθμό την ηλιακή ακτινοβολία. Έτσι,

Γκρι νερά είναι αυτά που παράγονται από οικιακές δραστηριότητες, όπως το πλύσιμο των ρούχων, των πιάτων, και το μπάνιο. Τα νερά αυτά μπορούν να ανακυκλωθούν και να τροφοδοτήσουν χρήσεις όπως η άρδευση 6 Ο οικισμός καταλαμβάνει έκταση λίγο μεγαλύτερη από 1,5 εκτάρια 5

82

στις νότιες πλευρές, δημιουργείται ένα ‘θερμοκήπιο’ ύψους δύο ορόφων, το οποίο έρχεται σε επαφή με τους υπόλοιπους χώρους των κτιρίων στους οποίους μεταφέρεται η θερμότητα κατά τη διάρκεια του χειμώνα. Αντίθετα, τη θερινή περίοδο, ο χώρος απομονώνεται για να μην επιβαρύνει θερμικά το εσωτερικό του κτιρίου [εικόνα 5.14]. Χρησιμοποιούνται διάφορες τυπολογίες

ΚΟΙΝΟΤΗΤΕΣ κατοικίας, από διαμερίσματα και μεζονέτες μέχρι μονοκατοικίες. Μερικές από τις

• η πυκνότητα του οικισμού είναι 50 κατοικίες/εκτάριο και 120 χώροι εργασίας/εκτάριο • το 60% των απορριμμάτων του οικισμού ανακυκλώνονται και κομποστοποιούνται • οι φωτοβολταϊκοί ηλιακοί συλλέκτες που έχουν τοποθετηθεί στο οικισμό καταλαμβάνουν συνολική έκταση 780 τετραγωνικών μέτρων • το σύστημα φωτοβολταϊκών ηλιακών συλλεκτών είχε χρόνο απόσβεσης μόλις 6,5 χρόνια • ο οικισμός έχει τη δυνατότητα να φιλοξενήσει πάνω από 220 κατοίκους

κατοικίες έχουν κήπους στο επίπεδο του ισογείου, ενώ οι οροφές των γραφείων που βρίσκονται στη νότια πλευρά, χρησιμοποιούνται σε ορισμένες περιπτώσεις ως κήποι για τις κατοικίες που βρίσκονται στο απέναντι κτίριο [εικόνα 5.15]. Εκτός από τις κατοικίες, όμως, υπάρχουν και εμπορικά κτίρια, κτίρια που αφορούν ολόκληρο τον οικισμό, καθώς και ορισμένοι χώροι εργασίας. Η ύπαρξη στον ίδιο χώρο του περιβάλλοντος κατοικίας και εργασίας, έχει ως αποτέλεσμα την ελάττωση των αναγκών για μεταφορά από και προς τον τόπο εργασίας. Ωστόσο, προσφέρεται καλή επικοινωνία με τα μέσα μαζικής μεταφοράς [λεωφορεία, σιδηρόδρομος] που συνδέουν την περιοχή με το κεντρικό Λονδίνο. Έτσι, επιτυγχάνεται μείωση ως και 64% στις αποστάσεις που διανύονται από αυτοκίνητα ιδιωτικής χρήσης κάθε χρόνο. Παρόλα αυτά, φωτοβολταϊκοί ηλιακοί συλλέκτες τροφοδοτούν τα ηλεκτρικά αυτοκίνητα με ενέργεια, ούτως ώστε να χρησιμοποιούνται για μετακινήσεις εντός της πόλης7, ενώ υπάρχει επίσης και ένα πρόγραμμα οχημάτων κοινής χρήσης για τους κατοίκους που έχουν κοινούς προορισμούς. Ένας από τους βασικούς σκοπούς κατά τη διάρκεια της κατασκευής, ήταν η επαναχρησιμοποίηση όσο το δυνατόν περισσότερων ανακυκλωμένων οικοδομικών υλικών. Έτσι, το 15% των υλικών, βρέθηκε επί τόπου, επαναχρησιμοποιώντας ποσότητες ατσαλιού και ξύλου από ένα κατεδαφιστέο κτίριο. Επιπλέον, και τα υπόλοιπα υλικά δεν προήλθαν από απόσταση μεγαλύτερη των 55 χιλιομέτρων, μειώνοντας με αυτόν τον τρόπο το κόστος και την ενέργεια που θα χανόταν κατά τη μεταφορά τους. Υλικά που περιείχαν πτητικές ενώσεις άνθρακα [VOCs] αποφεύχθηκαν, ενώ τα λύματα του κάθε νοικοκυριού που προορίζονται για υγειονομική ταφή μειώνονται ως και 80% και οι εκπομπές άνθρακα κατά 56%, σε σχέση με μία συμβατική κατοικία. Ιδιαίτερη έμφαση δόθηκε στην θερμομόνωση των κατοικιών με σκοπό να ελαχιστοποιηθούν οι απώλειες θερμότητας από τους τοίχους, τις οροφές, τα δάπεδα και τα ανοίγματα, επιτυγχάνοντας επίπεδα

5.14 Άποψη του ηλιακού θερμοκηπίου’ ύψους δύο ορόφων των νότιων όψεων των κτιρίων, με τους φωτοβολταϊκούς συλλέκτεςτων όψεων και των κήπων του ισογείου [εικόνα από προσωπικό αρχείο] Παρατηρήθηκε ότι το 95% των αστικών μετακινήσεων με αυτοκίνητο δεν ξεπερνά την απόσταση των 40 χιλιομέτρων, εμβέλεια που έχουν τη δυνατότητα να καλύψουν τα ηλεκτροκίνητα οχήματα

7

83

ΕΝΟΤΗΤΑ 5

5.15 Κήποι της βόρειας όψης που χρησιμοποιούνται από τις κατοικίες που βρίσκονται στην απέναντι σειρά κτιρίων. Οι φεγγίτες παρέχουν φυσικό φως στους χώρους εργασιάς, [πηγή εικόνας: www.flickr.com]

5.17 Αναπαράσταση διαχείρισης υδάτων και εκμετάλλευσης ανανεώσιμων μορφών ενέργειας, [πηγή εικόνας: www.flickr.com]

θερμομόνωσης αρκετά υψηλότερα από αυτά που προβλέπονται για τη Μεγάλη Βρετανία. Έτσι, οι εξωτερικοί τοίχοι αποτελούνται από τούβλα στο εξωτερικό, από τούβλα σκυροδέματος εσωτερικά και από 30 εκατοστά μόνωσης πετροβάμβακα στο ενδιάμεσο. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα να πετυχαίνουν u-value = 0.11 W/m²K [εικόνα 5.16]. Οι οροφές περιέχουν και αυτές μόνωση 30 εκατοστών από φελιζόλ με uvalue = 0.10 W/m²K, το ίδιο και τα δάπεδα, τα οποία χρησιμοποιούν 30 εκατοστά διογκωμένης πολυστερίνης. Τα ανοίγματα αποτελούνται από ξύλινα κουφώματα και τριπλούς υαλοπίνακες χαμηλής εκπεμψιμότητας, που περιλαμβάνουν αέριο argon, πετυχαίνοντας u-value = 1.20 W/m²K. Η εσωτερική και εξωτερική τοιχοποιία 5.16 Τομή της εξωτερικής τοιχοποιίας με μόνωση πετροβάμβακα 30 εκατοστών, [πηγή εικόνας: www.flickr.com] 84

καθώς και τα δάπεδα από σκυρόδεμα παρέχουν αρκετή θερμική μάζα, ώστε να διατηρούν τη θερμότητα το χειμώνα και να αποτρέπουν την υπερθέρμανση το

ΚΟΙΝΟΤΗΤΕΣ

5.19 Εικόνα της οροφής των κτιρίων με τις ‘αιολικές καμινάδες’ και του φωτοβολταϊκούς ηλιακούς συλλέκτες, [πηγή εικόνας: www.zeroenergyhouse.co.nz]

5.18 Αιολικές καμινάδες αερισμού και φυσικού δροσισμού με σύστημα ανάκτησης θερμότητας, [πηγή εικόνας: www.flickr. com]

καλοκαίρι. Με αυτόν τον τρόπο, ο οικισμός εμφανίζει σημαντική μείωση στην κατανάλωση ενέργειας, καταναλώνοντας ως και 88% λιγότερη ενέργεια για θέρμανση, 25% λιγότερο ηλεκτρικό ρεύμα και ως 60% λιγότερη συνολική ενέργεια, σε σύγκριση με τις τυπικές βρετανικές κατοικίες. Ωστόσο, καταναλώνει και ως 50% λιγότερο νερό, χρησιμοποιώντας τουαλέτες, πλυντήρια πιάτων και ρούχων υψηλής αποδοτικότητας που εξοικονομούν νερό [εικόνα 5.17]. Τα καζανάκια στις τουαλέτες, αντί για τα συνηθισμένα 7,5-9 λίτρα νερού ανά χρήση, χρησιμοποιούν 3,5 λίτρα, κάτι που έχει ως αποτέλεσμα την εξοικονόμηση μέχρι και 55.000 λίτρων νερού ανά νοικοκυριό ετησίως. Οι βρύσες έχουν περιορισμένη ροή νερού, ενώ τα μπάνια αντικαθιστούνται από ντουζιέρες, στις οποίες η ροή του νερού στηρίζεται στη βαρύτητα. Επιπλέον, το 18% του νερού που καταναλώνεται, προέρχεται από το νερό της βροχής, το οποίο

5.20 Εσωτερικό δωμάτιο κατοικίας, [πηγή εικόνας: www.flickr. com] 85

ΕΝΟΤΗΤΑ 5 χρησιμοποιείται στα καζανάκια, αφού πρώτιστως έχει περάσει από μία διαδικασία καθαρισμού. Τέλος, στο BedZED, σε αντίθεση με τις συμβατικές κατασκευές, δίνεται ιδιαίτερη σημασία στην ποιότητα του αέρα, ο οποίος ανανεώνεται πάνω από δύο φορές την ώρα, χωρίς όμως να χάνονται μεγάλα ποσά θερμότητας, καθώς ο θερμικός εναλλάκτης που υπάρχει εκμεταλλεύεται ως και το 70% της θερμότητας που εξέρχεται. Ταυτόχρονα, αποτρέπονται οι διαρροές θερμότητας, ενώ για την επίτευξη των βέλτιστων επιπέδων φυσικού αερισμού και δροσισμού χρησιμοποιούνται αιολικές καμινάδες [εικόνα 5.18]. Η ιδέα ήταν η κατασκευή ενεργειακά αυτόνομων κατοικιών που θα έχουν τη δυνατότητα να παράγουν οι ίδιες την ενέργεια που απαιτούν για τη λειτουργία τους. Επομένως, πέρα από την ελαχιστοποίηση της ενεργειακής κατανάλωσης, απαραίτητη προϋπόθεση ήταν η εγκατάσταση συστημάτων εκμετάλλευσης ανανεώσιμων πηγών για την παραγωγή ενέργειας. Τέτοια συστήματα αποτελούν η εγκατάσταση φωτοβολταϊκών πάνελ [εικόνα 5.19], ηλιακών συλλεκτών, μιας μικρής ανεμογεννήτριας, καθώς και μονάδας συμπαραγωγής ενέργειας από βιοκαύσιμα, η οποία κατέστησε το κόστος της παραγωγής ενέργειας, από ανανεώσιμες μορφές, βιώσιμο. Η εγκατάσταση των παραπάνω συστημάτων έχει ως αποτέλεσμα τη μείωση του οικολογικού αποτυπώματος και την επίτευξη μηδενικού ισοζυγίου εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα [εικόνα 5.20].

86

ΚΟΙΝΟΤΗΤΕΣ 5.4 SONDENBORG [ΔΑΝΙΑ]

Το Sondenborg είναι μια πόλη 80.000 περίπου κατοίκων στη νότια Δανία, η οποία στοχεύει μέχρι το 2029 να έχει μετατραπεί σε μία κοινωνία μηδενικού ισοζυγίου σε διοξείδιο του άνθρακα. Για να μηδενιστούν οι 675.000 τόνοι διοξειδίου του άνθρακα που εκπέμπει κάθε χρόνο αυτή τη στιγμή η πόλη, στοχεύεται, καταρχήν, η αύξηση της ενεργειακής αποδοτικότητας σε όλους τους τομείς [εταιρίες κοινής ωφέλειας, επιχειρήσεις, δήμος, κατοικίες], χρησιμοποιώντας καινοτόμες τεχνολογίες. Κάτι τέτοιο αναμένεται να επιφέρει μείωση στην κατανάλωση ενέργειας τουλάχιστον κατά 40% σε σχέση με την υπάρχουσα κατάσταση. Παράλληλα, για την κάλυψη των υπόλοιπων αναγκών, θα χρησιμοποιούνται ανανεώσιμες μορφές ενέργειας. Για το 27% των ετήσιων εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα ευθύνονται τα κτίρια και η ενέργεια που καταναλώνουν για τη λειτουργία του εξοπλισμού τους. Οπότε, στοχεύεται μέχρι το 2029 όλα τα νέα κτίρια που θα κατασκευάζονται στην περιοχή να είναι μηδενικού ή θετικού ενεργειακού ισοζυγίου, παράγοντας την ενέργεια που χρειάζονται για τη λειτουργία τους και διανέμοντας το πλεόνασμά της στο δίκτυο. Ταυτόχρονα, θα προωθηθεί και η χρήση μέσων μαζικής μεταφοράς, τα οποία θα λειτουργούν με ανανεώσιμες μορφές ενέργειας, έναντι οχημάτων ιδιωτικής χρήσεως, καθώς στην παρούσα φάση το 27% των εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα προέρχεται από τις μετακινήσεις. Η λύση που έχει να αντιπαραθέσει η πόλη του Sondenborg στο υψηλό κόστος παραγωγής ενέργειας από ανανεώσιμες πηγές, είναι η δημιουργία ενός δυναμικού συστήματος μεταξύ παραγωγής και κατανάλωσης, το οποίο, εξαιτίας της μεγάλης παραγωγής, θα παρέχει ενέργεια με μικρότερο κόστος. Θα γίνεται εκμετάλλευση της ηλιακής, αιολικής και γεωθερμικής ενέργειας, θα αξιοποιούνται τα απορρίμματα, ενώ τα μέσα μαζικής μεταφοράς θα κινούνται με

• η συνολική ποσότητα διοξειδίου του άνθρακα που εκλύεται στην ατμόσφαιρα αυτή τη στιγμή αντιστοιχεί σε 8,5 τόνους ανά κάτοικο ετησίως • για το 82% των εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα ευθύνεται η χρήση ορυκτών καυσίμων • το 6% των εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα προέρχεται από τις εμπορικές χρήσεις, το 7% από τις δημοτικές υπηρεσίες, το 8% από τη γεωργία, το 25% από τις κατοικίες, το 27% από τις μεταφορές και το 27% από τις επιχειρήσεις • η αντικατάσταση 5.000 λαμπών φωτισμού που πραγματοποιήθηκε θα έχει ως αποτέλεσμα τη μείωση των εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα κατά 150 τόνους ετησίως, καθώς και την εξοικονόμηση 55.000 ευρώ κάθε χρόνο • για τη μείωση της ενεργειακής κατανάλωσης, η δημοτική αρχή έχει ήδη πραγματοποιήσει βελτιώσεις στην ενεργειακή απόδοση 210 δημόσιων κτιρίων, ξοδεύοντας 15 εκταομμύρια ευρώ • αυτή τη στιγμή δραστηριοποιούνται 29 επιχειρήσεις στην πόλη του Sondenborg, που εστιάζουν στην παραγωγή ‘πράσινης’ ενέργειας

87

ΕΝΟΤΗΤΑ 5 βιοαέριο ή βιοαιθανόλη. Ο αρχικός στόχος του έργου, που αφορά 25% μείωση των συνολικών εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα μέχρι το 2015, θα επιτευχθεί με μείωση 50% των εκπομπών που προέρχονται από τη θέρμανση των κτιρίων, με 28% μείωση των εκπομπών που προέρχονται από το φωτισμό και τη χρήση ηλεκτρικών συσκευών και με 5% μείωση της κατανάλωσης ενέργειας των εργοστασίων. Παράλληλα, για την επίτευξη του παραπάνω στόχου, προβλέπεται ότι οι 21 ήδη υπάρχουσες ανεμογεννήτριες θα αντικατασταθούν με άλλες, νέας τεχνολογίας και πιο αποδοτικές, ενώ θα τοποθετηθούν και τέσσερις νέες. Από το 2015 και έπειτα, 5.21 Παράκτιες ανεμογεννήτριες μεγάλου εικόνας: www.investindk.com]

ωστόσο, προβλέπεται τοποθέτηση ανεμογεννητριών και στη θάλασσα [εικόνα 5.21] μεγέθους,

[πηγή

καθώς και εκτεταμένη χρήση φωτοβολταϊκών πάνελ. Η βιομάζα και το βιοαέριο αναμένεται να αποτελέσουν τις βασικές πηγές ενέργειας της πόλης πριν το 2029. Για το λόγο αυτό έχει προγραμματιστεί η κατασκευή δύο εργοστασίων, το 2013 και το 2015, τα οποία θα μετατρέπουν τα απορρίμματα σε καύσιμα [εικόνα 5.22]. Ήδη, από το 2009 έχει ξεκινήσει μια διαδικασία αντικατάστασης των δημοτικών οχημάτων με ηλεκτρικά, τα οποία μπορούν να χρησιμοποιούνται για μικρές μετακινήσεις κατά τη διάρκεια της ημέρας και να φορτίζονται κατά τη διάρκεια της νύχτας ενώ προωθείται και η χρήση αυτοκινήτων ιδιωτικής χρήσης, που κινούνται με εναλλακτικές μορφές καυσίμων. Επιπλέον, μαθήματα που αφορούν το περιβάλλον και τη βιώσιμη ανάπτυξη θα ενταχθούν σε όλες τις εκπαιδευτικές βαθμίδες, ώστε τα παιδιά από μικρή κιόλας ηλικία να αποκτούν τις απαραίτητες γνώσεις και να

5.22 Διάγραμμα ανανεώσιμων πηγών ενέργειας που θα τροφοδοτούν την πόλη του Sondenborg καθώς και τη γύρω περιοχή, [πηγή εικόνας: Masterplan for ZEROcarbon Sonderborg] Αυτή τη στιγμή η θέρμανση των κτιρίων πραγματοποιείται κατά 34% με τη χρήση τηλεθέρμανσης, η οποία βασίζεται κυρίως στη χρήση απορριμμάτων και ορυκτών καυσίμων, αλλά σταδιακά γίνεται όλο και περισσότερο χρήση ηλιακής και γεωθερμικής ενέργειας καθώς και του βιοαερίου 8

88

ευαισθητοποιούνται σε θέματα που αφορούν το περιβάλλον. Η θέρμανση των κτιρίων θα βασίζεται σε αντλίες θερμότητας και στην καύση βιομάζας και όχι στο ηλεκτρικό ρεύμα και στα ορυκτά καύσιμα, επιφέροντας μείωση τουλάχιστον 15% στις εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα8. Για τις κατοικίες που βρίσκονται σε αγροτικές περιοχές και χρησιμοποιούν στην παρούσα φάση ορυκτά καύσιμα για θέρμανση, τίθεται ως στόχος μέχρι το 2015 οι μισές τουλάχιστον από αυτές να βασίζονται σε μορφές ενέργειας που δε στηρίζονται σε ορυκτά καύσιμα.

ΚΟΙΝΟΤΗΤΕΣ 5.5 SONOMA MOUNTAIN VILLAGE [ΗΝΩΜΕΝΕΣ ΠΟΛΙΤΕΙΕΣ ΑΜΕΡΙΚΗΣ]

Το Sonoma Mountain Village [εικόνα 5.23] είναι η πρώτη κοινότητα του προγράμματος ‘one planet living’ στη Βόρεια Αμερική και χωροθετείται στο πάρκο Rohnert της Καλιφόρνια. Σε μια περιοχή όπου μέχρι το 2003 υπήρχαν μόνο γραφεία και επιχειρήσεις, τώρα επαναχρησιμοποιείται ως μία κοινότητα μικτών χρήσεων με καταστήματα, κατοικίες και επιχειρήσεις [εικόνα 5.24]. Τα υπάρχοντα κτίρια διατηρήθηκαν και, μέσα από μία διαδικασία ενεργειακής αναβάθμισης, έλαβαν την πλατινένια πιστοποίηση, σύμφωνα με το πρότυπο LEED9. Για την επίτευξη μηδενικών εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα, σε τέτοιου είδους κοινότητες, είναι απαραίτητη η μεγιστοποίηση της αποδοτικότητας των συστημάτων και η χρήση ανανεώσιμων μορφών ενέργειας. Το Sonoma Mountain Village στοχεύει στην επίτευξη μηδενικού ισοζυγίου άνθρακα μέχρι το 2020. Για να πραγματοποιηθεί κάτι τέτοιο, τα νέα κτίρια θα είναι ενεργειακά κατά 80% πιο αποδοτικά σε σχέση με αυτά που απαιτεί ο υπάρχον πολεοδομικός κώδικας της Καλιφόρνια, ενώ οι κατασκευαστικές βελτιώσεις θα μειώσουν την κατανάλωση ενέργειας έως και 50% στα υπάρχοντα κτίρια. Η ελαχιστοποίηση των ενεργειακών αναγκών των κτιρίων θα επιφέρει σημαντική μείωση στις ετήσιες εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα, οι οποίες, από 5,5 τόνους ανά κάτοικο το 2008, αναμένεται να μειωθούν στον 1 τόνο ανά κάτοικο μέχρι το 2020. Η εκμετάλλευση της ηλιακής ακτινοβολίας με τη χρήση φωτοβολταϊκών πάνελ στις οροφές των κτιρίων θα τροφοδοτεί τον

5.23 Τρισδιάστατη αναπαράσταση του κέντρου του οικισμού, [πηγή εικόνας: www.flickr.com]

οικισμό με ηλεκτρικό ρεύμα [εικόνα 5.25]. Ο παθητικός σχεδιασμός, με βάση τον βέλτιστο προσανατολισμό, θα παρέχει στα κτίρια τα μέγιστα ηλιακά κέρδη, ενώ η απαιτούμενη θερμική μάζα της κατασκευής θα αποθηκεύει την ενέργεια που θα λαμβάνει από την ηλιακή ακτινοβολία κατά τη διάρκεια της ημέρας και θα τη διοχετεύει στο κτίριο ως θερμότητα κατά τη διάρκεια της νύχτας. Με τον τρόπο αυτό, θα επιτυγχάνεται μερική θέρμανση των εσωτερικών χώρων κατά τη διάρκεια του

Σύστημα ενεργειακής πιστοποίησης κατασκευών, του Συμβουλίου Πράσινων Κτιρίων των Ηνωμένων Πολιτειών

9

89

ΕΝΟΤΗΤΑ 5 χειμώνα, ενώ για τις επιπλέον απαιτήσεις θα χρησιμοποιούνται αντλίες θερμότητας που θα εκμεταλλεύονται τη γεωθερμική ενέργεια. Η διαχείριση των αποβλήτων αποσκοπεί στην ελαχιστοποίηση των απορριμμάτων που οδηγούνται σε υγειονομική ταφή και αποτέφρωση. Για το λόγο αυτό, είναι προγραμματισμένη η επαναχρησιμοποίηση, η ανακύκλωση και η κομποστοποίηση τους, καθώς και η εκμετάλλευσή τους για παραγωγή ενέργειας. Στόχος είναι η ανακύκλωση και κομποστοποίηση τουλάχιστον του 70% των απορριμμάτων του οικισμού, μειώνοντας μακροπρόθεσμα την ποσότητα των απορριμμάτων που στέλνεται για υγειονομική ταφή έως και 98% μέχρι το 2020. Παράλληλα, προωθείται η χρήση τοπικών και ανακυκλωμένων υλικών, προβλέποντας ότι το 20% των υλικών θα κατασκευάζεται επί τόπου, ενώ το 60% θα προέρχεται από απόσταση μικρότερη των 800 χιλιομέτρων, με σκοπό να ελαχιστοποιηθεί η κατανάλωση ενέργειας που απαιτείται για τη μεταφορά τους. Το εργοστάσιο χάλυβα που λειτουργεί στην κοινότητα θα τροφοδοτείται από την ηλιακή ενέργεια και θα κατασκευάζει 100% ανακυκλώσιμα προϊόντα. Αντίστοιχη λογική εφαρμόζεται και στην αγορά τροφίμων, η οποία βασίζεται και στην τοπική παραγωγή, στοχεύοντας μέχρι το 2020 το 65% των τροφίμων να προέρχεται από απόσταση μικρότερη των 500 χιλιομέτρων και το 25% από απόσταση μικρότερη των 80 χιλιομέτρων. Τέλος, 5.24 Σχέδιο ανάπτυξης της κοινότητας στο οποίο φαίνεται η αναλογία μεταξύ του δομημένου περιβάλλοντος και των χώρων πρασίνου, ενώ με γκρι χρώμα τονίζονται τα δημόσια κτίρια. Οι αποστάσεις εντός του οικισμού δεν ξεπερνούν τα 5 λεπτά περπάτημα, [πηγή εικόνας: www.flickr.com]

τα υλικά που χρησιμοποιούνται, έχουν χαμηλό οικολογικό αποτύπωμα και μικρή εμπεριεχόμενη ποσότητα διοξειδίου του άνθρακα. Στον τομέα των μετακινήσεων, τα αειφορικά μέσα μαζικής μεταφοράς μειώνουν τη χρήση των αυτοκινήτων. Παρόλα αυτά, ο οικισμός περιλαμβάνει σταθμούς τροφοδότησης για ηλεκτροκίνητα οχήματα, με ηλεκτρικό ρεύμα που προέρχεται από την εκμετάλλευση της ηλιακή ακτινοβολίας, ένα σταθμό τροφοδότησης για οχήματα που κινούνται με τη χρήση βιοαερίου, καθώς και προγράμματα ανταλλαγής τους. Σημαντικό ρόλο, ωστόσο, στη μείωση των μετακινήσεων, παίζει η στέγαση

90

ΚΟΙΝΟΤΗΤΕΣ εργασίας και κατοικίας στον ίδιο χώρο, καθώς και η ελαχιστοποίηση των αποστάσεων μεταξύ των υπηρεσιών. Η εφαρμογή των συγκεκριμένων τακτικών επιφέρει μείωση στην ανάγκη για χρήση αυτοκινήτων πάνω από 55%. Η αποφυγή της χρήσης τους ενισχύεται ακόμα περισσότερο με την εκτεταμένη παρουσία πεζοδρόμων και ποδηλατοδρόμων εντός του οικισμού. Επιπρόσθετα, προωθείται η συλλογή, η αποθήκευση, η επεξεργασία και η επαναχρησιμοποίηση των υδάτων με ένα σχέδιο που περιλαμβάνει τη συλλογή του νερού της βροχής και τη επαναχρησιμοποίηση των ‘γκρι’ νερών, τροφοδοτώντας περίπου 2.000 κατοικίες. Τα ‘γκρι’ νερά διέρχονται από ένα σύστημα φιλτραρίσματος με καλάμια, το οποίο τα καθαρίζει και στη συνέχεια αποθηκεύουνται ή χρησιμοποιούνται

5.25 Εγκατάσταση φωτοβολταϊκών ηλιακών συλλεκτών στο δώμα ενός κτιρίου, [πηγή εικόνας: www.modernhouse.com]

στο πότισμα και στα καζανάκια των τουαλετών, εφόσον το νερό που προκύπτει δεν είναι πόσιμο.Η ομαλή διαχείριση του νερού της βροχής επιτυγχάνεται με τη χρήση πορωδών πεζοδρομίων και ασφάλτου καθώς και μαλακών και χωμάτινων επιφανειών. Τα παραπάνω μέτρα αναμένεται να επιφέρουν μείωση στην κατανάλωση νερού τουλάχιστον κατά 20% μέχρι το 2020. Επιπλέον, η κοινότητα περιλαμβάνει και μεγάλο ποσοστό χώρων πρασίνου. Το 50% περίπου της έκτασης του οικισμού καταλαμβάνουν διάφοροι τύποι φύτευσης, συμπεριλαμβανομένων εποχιακών υγροτόπων, κοινοτικών κήπων, δέντρων στους δρόμους, πάρκων, μονοπατιών και πράσινων οροφών [εικόνα 5.26]. Με αυτό τον τρόπο συμβάλλουν σε μεγάλο βαθμό στην προστασία κια διατήρηση της βιοποικιλότητας, στην αναβάθμιση του φυσικού περιβάλλοντος και στη βελτίωση της ποιότητας ζωής. Τέλος, η προώθηση τη δικαιοσύνης και του θεμιτού εμπορίου στα πλαίσια της κοινότητας, θα συμβάλλει

5.26 Τρισδιάστατη αναπαράσταση πάρκου στο οικισμού, [πηγή εικόνας: www.flickr.com]

κέντρο

του

θετικά στην επιρροή που θα έχει σε άλλες κοινότητες. Η κοινότητα του Sonoma Mountain Village επιχείρησε να ξαναδημιουργήσει τις θέσεις εργασίας που χάθηκαν όταν έκλεισαν τα γραφεία που χωροθετούνταν στην περιοχή και έδιναν εργασία στους κατοίκους της, ενώ παράλληλα οι κατοικίες που δημιουργήθηκαν έχουν προσιτές τιμές για ενοικίαση ή αγορά.

• το έργο θα καταλαμβάνει συνολική έκταση 200 εκτάρια και θα περιλαμβάνει 2.000 κατοικίες • οι φωτοβολταϊκοί ηλιακοί συλλέκτες που θα εγκαταστηθούν σε ολόκληρο τον οικισμό θα έχουν συνολική ισχύ 1,14 MW 91

ΕΝΟΤΗΤΑ 5 5.6 MASDAR [ΗΝΩΜΕΝΑ ΑΡΑΒΙΚΑ EΜΙΡΑΤΑ]

Η Masdar είναι μία πόλη που κατασκευάζεται αυτή τη στιγμή στα Ηνωμένα Αραβικά Εμιράτα, σχεδιασμένη από τη βρετανική αρχιτεκτονική ομάδα ‘Foster and Partners’ και χωροθετείται κοντά στην πόλη του Abu Dhabi [εικόνα 5.27]. Βρίσκεται στη μέση της ερήμου και είναι μια πόλη μηδενικού ισοζυγίου ενέργειας, διοξειδίου του άνθρακα και απορριμμάτων. Το 2016 που προβλέπεται ότι θα ολοκληρωθεί, θα φιλοξενεί 50.000 κατοίκους, έχοντας 1.500 επιχειρήσεις και 40.000 καθημερινούς επισκέπτες. Αποτελεί ένα από τα βασικά έργα του προγράμματος ‘One Planet Living’ της WWF και της BioRegional, που αφορά την προσαρμογή του τρόπου ζωής και των απαιτήσεων με βάση τις δυνατότητες και τους πόρους που μπορεί να παρέχει ένας πλανήτης. Στόχος είναι η κατασκευή μιας πόλης που θα παρέχει υψηλά επίπεδα διαβίωσης με πολύ χαμηλό ενεργειακό αποτύπωμα, δημιουργώντας παράλληλα ένα πρότυπο για τον τρόπο με τον οποίο θα πρέπει να κατασκευάζονται οι σύγχρονες πόλεις. Από τη συνολική έκταση της πόλης οι κατοικίες θα καταλαμβάνουν το 30%, οι επιχειρήσεις το 24%, οι υπηρεσίες και οι μετακινήσεις το 19%, το 13% θα είναι εμπορικές χρήσεις και μικρές βιομηχανίες, το 8% χώροι πολιτισμικών χρήσεων και το 6% το ινστιτούτο επιστήμης και τεχνολογίας [εικόνα 5.28]. Ο σχεδιασμός της πόλης δανείζεται πολλά στοιχεία από την παραδοσιακή αραβική αρχιτεκτονική για τη μείωση της ενεργειακής κατανάλωσης. Ανάμεσα σε αυτά είναι ο έλεγχος και η αποφυγή της ηλιακής ακτινοβολίας και η εκμετάλλευση των δροσερών ανέμων, που επιτυγχάνεται μέσω του κατάλληλου προσανατολισμού και των στενών και σκιασμένων δρόμων [εικόνα 5.29]. Η ροή των θερμών ανέμων που προέρχονται από την έρημο, κατευθύνονται με τέτοιο τρόπο ώστε να διέρχονται από 5.27 Σχέδιο ανάπτυξης της πόλης Masdar, [πηγή εικόνας: www. flickr.com] 92

τους κενούς χώρους πρασίνου για να μειώνεται η θερμοκρασία τους. Εκτός, όμως, από τα μέτρα που λαμβάνονται κατά τη διάρκεια του σχεδιασμού, εφαρμόζονται και ποικίλες τεχνικές για τη δημιουργία θερμικής άνεσης στους χώρους κίνησης των

ΚΟΙΝΟΤΗΤΕΣ

5.29 Εικόνα σκιασμένου δρόμου στο εμπορικό κέντρο της πόλης, [πηγή εικόνας: www.flickr.com]

πεζών, αλλά και για την επίτευξη της ελάχιστης ενεργειακής κατανάλωσης. Επειδή το κλίμα στην περιοχή είναι ιδιαίτερα θερμό όλη τη διάρκεια του έτους, με μεγάλο ποσοστό ηλιοφάνειας, αποτελεί βασική προτεραιότητα του σχεδιασμού η αποφυγή της ηλιακής ακτινοβολίας. Επομένως, κατά τη διάρκεια της ημέρας χρησιμοποιούνται σκίαστρα στους δημόσιους χώρους για την αποφυγή της ηλιακής ακτινοβολίας, τα οποία, κατά τη διάρκεια της νύχτας, ανοίγουν για να επιτευχθεί φυσικός δροσισμός [εικόνα 5.30]. Οι ειδικά σχεδιασμένες προσόψεις των κτιρίων αποτρέπουν την

5.28 Διάγραμμα χρήσεων, [πηγή εικόνας: Masdar city - One day all cities will be built like this]

ηλιακή ακτινοβολία και τη θερμότητα από το να εισέλθει στο εσωτερικό τους, αλλά επιτρέπουν το φυσικό φωτισμό και την οπτική επαφή με το εξωτερικό περιβάλλον, μειώνοντας τόσο την ανάγκη για ψύξη όσο και για τεχνητό φωτισμό [εικόνα 5.31, 93

ΕΝΟΤΗΤΑ 5

5.31 Οι όψεις των κτιρίων έχουν επιρροές από στοιχεία της παραδοσιακής αρχιτεκτονικής, αποτρέποντας την ηλιακή ακτινοβολία να εισέλθει στο εσωτερικό τους, αλλά επιτρέποντας το φυσικό φωτισμό και την οπτική επαφή με το εξωτερικό περιβάλλον, [πηγή εικόνας: www.flickr.com]

5.30 Το κέντρο της πόλης τόσο κατά τη διάρκεια της ημέρας όσο και κατά τη διάρκεια της νύχτας όποτε τα σκίαστρα κλείνουν για να επέλθει ο φυσικός αερισμός. Οι οροφές των κτιρίων είναι καλημένες με φωτοβολταϊκούς συλλέκτες που συμβάλλουν στην παραγωγή ενέργειας, [πηγή εικόνας: static.worldarchitecturenews.com]

5.32]. Στα κτίρια γίνεται προσπάθεια μείωσης της θερμικής τους μάζας, με τη χρήση κατάλληλων υλικών στο κέλυφος, έτσι ώστε να περιορίζεται η θερμότητα που αποθηκεύουν και να μειώνονται οι ενεργειακές τους απαιτήσεις. Παράλληλα, χρησιμοποιείται ενεργειακά αποδοτικός εξοπλισμός και φωτισμός, ενώ γίνεται και χρήση των παραδοσιακών πύργων, που σκοπεύουν στη διοχέτευση των δροσερών ανέμων στο εσωτερικό των κτιρίων, ενώ συμβάλλουν και στο φυσικό δροσισμό και αερισμό τους [εικόνα 5.33, 5.34].Ο βέλτιστος σχεδιασμός της πόλης και η χρήση σύγχρονων αποδοτικών τεχνολογιών, σε συνδυασμό με την εκτεταμένη χρήση νερού στο επίπεδο του εδάφους, συντελούν στην αύξηση της θερμικής άνεσης και τη μείωση της τοπικής θερμοκρασίας ως και 20οC σε σχέση με τη θερμοκρασία του περιβάλλοντος [εικόνα 5.35]. Παράλληλα, επιτυγχάνεται και σημαντική μείωση στην κατανάλωση ενέργειας, η οποία είναι 75% χαμηλότερη σε σχέση με μία πόλη

5.32 Εικόνα εσωτερικού χώρου κατοικίας, [πηγή εικόνας: Masdar city - One day all cities will be built like this] 94

αντίστοιχου μεγέθους και προέρχεται αποκλειστικά από ανανεώσιμες μορφές. Το 77% της απαιτούμενης ενέργειας θα προέρχεται από την εκμετάλλευση της ηλιακής

ΚΟΙΝΟΤΗΤΕΣ

5.33 Διάγραμμα θερμότητας όπου φαίνεται ο ρόλος και η χρησιμότητα των πύργων αερισμού, σε ένα τόσο θερμό περιβάλλον, [πηγή εικόνας: www.carboun.com]

5.34 Τομή πύργου αερισμού, [πηγή εικόνας: Masdar city - One day all cities will be built like this]

5.35 Επίπεδο εδάφους, όπου φαίνεται η εκτεταμένη χρήση νερού και πρασίνου στου δημόσιους χώρους, [πηγή Catalogue Fosters+Partners] 95

ΕΝΟΤΗΤΑ 5 • η πόλη καταλαμβάνει συνολική έκταση 6 τετραγωνικών χιλιομέτρων • το σύστημα μετακινήσεων θα περιλαμβάνει 2.500 οχήματα, τα οποία θα πραγματοποιούν 150.000 διαδρομές κάθε ημέρα για τις μετακινήσεις των ανθρώπων και 5.000 διαδρομές για τη συγκομιδή των απορριμμάτων • η μέγιστη απόσταση από τους σταθμούς του δικτύου μεταφοράς θα είναι 150 μέτρα • το Εμιράτο του Abu Dhabi, με τη σημερινή ένταση εξόρυξης πετρελαίου έχει αποθέματα για 100 χρόνια ακόμα περίπου • η ποσότητα ενέργειας που θα παράγεται από ανανεώσιμες πηγές κάθε χρόνο θα ξεπερνά τα 200 MW • η εγκατάσταση φωτοβολταϊκών ηλιακών συλλεκτών θα παράγει πάνω από 170 MW ενέργειας κάθε χρόνο, δηλαδή 2,5 φορές περισσότερη από τη μεγαλύτερη εγκατάσταση που υπάρχει αυτή τη στιγμή • η κατανάλωση ενέργειας ανά άτομο θα ανέρχεται σε λιγότερο από 30 kWh ημερησίως, σχεδόν 10 φορές μικρότερη από το μέσο κάτοικο των Ηνωμένων Πολιτειών

ακτινοβολίας10. Συλλέκτες κενού σωλήνα που θα χρησιμοποιούνται κυρίως για την παραγωγή ζεστού νερού θα συνεισφέρουν κατά 15% στη συνολική κατανάλωση ενέργειας, ενώ το 8% θα προέρχεται από την εκμετάλλευση των απορριμμάτων. Ενδέχεται, ωστόσο, να χρησιμοποιηθεί και η γεωθερμική ενέργεια για την παραγωγή ζεστού νερού, καθώς και για την ψύξη των εσωτερικών χώρων. Η ηλεκτρική ενέργεια που θα παράγεται από ανανεώσιμες πηγές θα χρησιμοποιείται σε όλους τους τομείς, όπως για την ψύξη και αφύγρανση των εσωτερικών χώρων, τις μεταφορές και τον ηλεκτρομηχανολογικό εξοπλισμό, ενώ η επιπλέον παραγόμενη ενέργεια θα διοχετεύονται στο δίκτυο. Συστήματα μέτρησης της ενεργειακής κατανάλωσης παρέχουν δεδομένα για περαιτέρω βελτιώσεις καθώς και για έρευνα. Βέβαια, σε ένα έργο τέτοιου μεγέθους, δεν αρκεί μόνο το τελικό αποτέλεσμα να είναι αειφορικό, αλλά δίνεται έμφαση ώστε η κατασκευή να εμπεριέχει όσο το δυνατόν λιγότερη ενέργεια, χρησιμοποιώντας τους ελάχιστους φυσικούς πόρους και επιτυγχάνοντας τα ελάχιστα απορρίμματα. Η Masdar [εικόνα 5.36] αναμένεται να επιτύχει μηδενικό ετήσιο ισοζύγιο εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα11. Αυτό επιτυγχάνεται με καινοτομίες σε πολλούς τομείς. Ο κατάλληλος σχεδιασμός και η ενεργειακή αποδοτικότητα των κτιρίων θα επιφέρει μείωση 56% στις εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα, η παραγωγή ενέργειας από ανανεώσιμες πηγές 24%, η χρήση μέσων μαζικής μεταφορά που κινούνται με ηλεκτρισμό και ηλιακή ενέργεια 7%, η ανακύκλωση και η επανάχρηση υλικών 12%, ενώ το υπόλοιπο 1% του διοξειδίου του άνθρακα θα επαναχρησιμοποιείται. Όσον αφορά τη διαχείριση των υδάτων, δόθηκε ιδιαίτερη έμφαση, καθώς η γεωγραφία της περιοχής καθιστά το νερό μια από τις πιο πολύτιμες πηγές των Ηνωμένων Αραβικών

10 το 42% της ενέργειας που τροφοδοτεί τη Masdar παράγεται από τη χρήση φωτοβολταϊκών πάνελ, ενώ το 35% από χρήση συγκεντρωτικής ηλιακής ενέργειας 11 μια πόλη αντίστοιχου μεγέθους θα είχε 1,1 εκατομμύριο τόνους ετήσιες εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα

96

Εμιράτων, απαιτώντας μεγάλα ποσά ενέργειας για τα θεωρηθεί κατάλληλο για χρήση και πόση. Στόχος είναι, επομένως, η μείωση της μέσης κατανάλωσης νερού από τα 500 λίτρα την ημέρα ανά κάτοικο που είναι αυτή τη στιγμή, στα 100 λίτρα. Για το λόγο αυτό η πόλη έχει σχεδιαστεί ώστε να ελαχιστοποιεί την κατανάλωση νερού

ΚΟΙΝΟΤΗΤΕΣ

5.37 Τομή της πόλης, [πηγή εικόνας: www.carboun.com] 5.36 Τρισδιάστατη πανοραμική απεικόνιση της πόλης, [πηγή εικόνας: www.bustler.net]

και να μεγιστοποιεί την απόδοση των τεχνικών παραγωγής του. Αυτό επιτυγχάνεται με την επαναχρησιμοποίηση των ‘γκρι’ και ‘μαύρων’ νερών, καθώς και του νερού της βροχής, το οποίο συλλέγεται, φιλτράρεται και τροφοδοτεί στη συνέχεια δευτερεύουσες λειτουργίες. Η χρήση τοπικών φυτών που δεν απαιτούν μεγάλες ποσότητες νερού και η χρήση θαλασσινού νερού στις καλλιέργειες, συντελούν στον ίδιο σκοπό. Στα κτίρια, τέλος, προωθείται η χρήση τουαλετών χαμηλής ροής νερού και αποδοτικού εξοπλισμού. Με τη συνδρομή όλων των παραπάνω, η Masdar [εικόνα 5.37] χρειάζεται περίπου 50% λιγότερο νερό σε σχέση με μία συμβατική πόλη αντίστοιχου μεγέθους, μια μείωση που μεταφράζεται σε 12 εκατομμύρια λίτρα την ημέρα. Κάτι τέτοιο επιτυγχάνεται με την επαναχρησιμοποίηση του 80% των υδάτων, ενώ και η ενέργεια που απαιτείται για τη διαδικασία της αφαλάτωσης θα 97

ΕΝΟΤΗΤΑ 5 προέρχεται από ανανεώσιμες μορφές. Καινοτόμες τεχνικές εφαρμόζονται και για τη διαχείριση και τον έλεγχο των απορριμμάτων, ένα τομέα που αποτελεί μια πρόκληση παγκοσμίως, καθώς τεράστιες ποσότητες καταλήγουν σε χώρους υγειονομικής ταφής. Η στρατηγική που εφαρμόζεται περιλαμβάνει τη συγκομιδή και διαχείριση των απορριμμάτων, καθώς και την ενθάρρυνση τρόπων ζωής που προωθούν τη μείωση της κατανάλωσης, και, κατά συνέπεια, των απορριμμάτων που αυτή επιφέρει. Εφόσον διασφαλιστεί ότι η κατασκευαστική, βιομηχανική και εμπορική διαδικασία εισάγει στο σύστημα όσο το δυνατό λιγότερα απορρίμματα, στη συνέχεια είναι προγραμματισμένη η συλλογή 5.38 Οχήματα που θα εξυπηρετούν τις μετακινήσεις εντός της πόλης, [πηγή εικόνας: www.seriouswheels.com]

και η ταξινόμηση τους σε ανακυκλώσιμα [50% περίπου], μη ανακυκλώσιμα [33%] και σε βιοπροϊόντα [17%]. Τα μη ανακυκλώσιμα βιομηχανικά απορρίμματα χρησιμοποιούνται είτε για τη δημιουργία ενέργειας είτε επαναχρησιμοποιούνται, ενώ τα γεωργικά υποπροϊόντα κομποστοποιούνται. Ανάμεσα στα υλικά που επαναχρησιμοποιούνται είναι το ατσάλι, τα μεταλλικά και ξύλινα προϊόντα και τα μπάζα σκυροδέματος. Η μείωση της κατανάλωσης και η ενίσχυση της επανάχρησης και της ανακύκλωσης των υλικών θα έχει ως αποτέλεσμα μέχρι το 2020 μόλις το 2% των απορριμμάτων να εξακολουθούν να καταλήγουν σε χώρους υγειονομικής ταφής, και με σκοπό αυτό το ποσοστό να μηδενιστεί στη συνέχεια. Τέλος, στη Masdar δε θα κυκλοφορούν οχήματα που κινούνται με ορυκτά καύσιμα, ούσα σχεδιασμένη με τέτοιο τρόπο ώστε να μην καθιστά απαραίτητα τα αυτοκίνητα ιδιωτικής χρήσεως. Θα παρέχει ένα δίκτυο μέσων μαζικής μεταφοράς μηδενικών εκπομπών ρύπων για τη μετακίνηση των κατοίκων εντός της πόλης, ενώ θα παρέχει και συνδέσεις με τις γύρω πόλεις. Η μετακίνηση εντός της πόλης θα βασίζεται κυρίως σε ένα σύστημα γρήγορης προσωπικής μετακίνησης, με οχήματα λίγων θέσεων, που θα κινούνται σε καθορισμένους άξονες και πορείες, μεταφέροντας ανθρώπους και εμπορεύματα και συλλέγοντας τα στερεά απορρίμματα, ενώ θα κινούνται και καθ’ ύψος [εικόνα 5.38].

98

ΚΟΙΝΟΤΗΤΕΣ 5.7 ARTISAN VILLAGE [ΗΝΩΜΕΝΟ ΒΑΣΙΛΕΙΟ]

Ο οικισμός Artisan [εικόνα 5.39, 5.40] είναι το αποτέλεσμα μίας εκ των τελευταίων ιδεών που ανέπτυξε η σχεδιαστική ομάδα ZEDfactory, βασιζόμενο σε ένα σύστημα σωλήνων τοποθετημένων μέσα στο έδαφος. Η τοποθέτηση γίνεται με τρόπο που επιτρέπει την κατασκευή πολυώροφων κτιρίων υψηλής ενεργειακής απόδοσης, με πολύ καλή θερμομόνωση και χαμηλό κόστος. Η εφαρμογή της συγκεκριμένης τεχνικής παρέχει τη δυνατότητα να στεγαστούν ξενοδοχεία, φοιτητικές και οικογενειακές κατοικίες, χώροι εργασίας, αλλά και μικτές δημόσιες χρήσεις ή εκπαιδευτικοί χώροι χωρητικότητας ως 500 ατόμων. Είναι κατάλληλη σε περιπτώσεις που υπάρχει επιθυμία για χώρους πρασίνου πάνω από το κτίριο, καθώς και σε περιπτώσεις που ολόκληρα έργα ή κάποιο μέρος τους χρειάζονται να τοποθετηθούν μέσα στο έδαφος, με σκοπό να δημιουργηθούν προσβάσιμα δώματα.

5.39 Άποψη του οικισμού, όπου φαίνονται οι σωλήνες που αποτελούν εσωτερικούς χώρους και οι φωτοβολταϊκοί συλλέκτες στα στέγαστρα, [πηγή εικόνας: Zero carbon Artisan village Concept document]

5.40 Φυτεμένα δώματα περιβάλλουν τους σωλήνες κατοίκησης, ενώ φωτοβολταϊκοί συλλέκτες παρέχουν την απαιτούμενη ενέργεια για τη λειτουργία του οικισμού, [πηγή εικόνας: Zero carbon Artisan village - Concept document]

99

ΕΝΟΤΗΤΑ 5 Οι εσωτερικοί χώροι διαμορφώνονται με την τοποθέτηση κυλίνδρων. Μπορούν, με αυτό τον τρόπο, να κατασκευαστούν σειρές κτιρίων, παράλληλες μεταξύ τους, συμβάλλοντας στη ανάπτυξη ολόκληρων οικισμών. Ανάμεσα στις σειρές των κτιρίων είναι τοποθετημένοι ηλιακοί συλλέκτες, οι οποίοι, εκτός από την ενεργειακή τροφοδότηση της κοινότητας, συμβάλλουν και στη δημιουργία στεγασμένων χώρων για την κίνηση των πεζών και των ποδηλάτων [εικόνα 5.41, 5.42]. Η κίνησή τους διευκολύνεται ακόμη περισσότερο με την ελαχιστοποίηση των αποστάσεων μεταξύ των υπηρεσιών εντός της κοινότητας και με την απουσία χρήσης ιδιωτικών αυτοκινήτων εντός του οικισμού.

5.41 Επαναλαμβανόμενοι κύλινδροι διαμορφώνουν τους εσωτερικούς χώρους των κατοικιών, ενώ οι φωτοβολταϊκοί ηλιακοί συλλέκτες εκτός από την παραγωγή ενέργειας συντελούν στον σκιασμό των δημόσιων χώρων, [πηγή εικόνας: Zero carbon Artisan village - Concept document]

5.42 Οι φωτοβολταϊκοί συλλέκτες δημιουργούν στεγασμένους χώρους για την κίνηση των πεζών και των ποδηλάτων, ενώ η κίνηση επιτρέπεται και στα φυτεμένα δώματα, [πηγή εικόνας: Zero carbon Artisan village - Concept document]

Η συγκεκριμένη ιδέα στοχεύει στην ελαχιστοποίηση της χρήσης ορυκτών καυσίμων, τη μείωση του διοξειδίου του άνθρακα που εμπεριέχεται στην κατασκευή και στην ενεργειακή αυτονομία. Η αύξηση της διάρκειας ζωής και της αποδοτικότητας των συστημάτων, αποτελεί, επίσης, ένα θεμελιώδες ζήτημα, καθώς η εκμετάλλευση των ανανεώσιμων μορφών ενέργειας είναι ακόμα αρκετά δαπανηρή. Για το λόγο αυτό, 100

ΚΟΙΝΟΤΗΤΕΣ

5.43 Υπάρχει η δυνατότητα τοποθέτησης κυλίνδρων διαφορετικών διαστάσεων, διατομών και χρήσεων, [πηγή εικόνας: Zero carbon Artisan village - Concept document]

σκοπός του έργου είναι η επίτευξη ελάχιστης κατανάλωσης για τη μέγιστη χρονική διάρκεια, ώστε να μειωθούν όσο είναι δυνατόν οι ενεργειακές απαιτήσεις και, στη συνέχεια, η κάλυψη τους με την εκμετάλλευση της ηλιακής, κυρίως, ενέργειας. Κάτι τέτοιο θα επιτευχθεί μέσω του κατάλληλου παθητικού σχεδιασμού. Η κατασκευή αποτελείται από τσιμεντένιους κυλινδρικούς σωλήνες διαφόρων διαστάσεων [εικόνα 5.43], ανάλογα με τη λειτουργία που θα έχει το εσωτερικό τους και πάχους 4-8 χιλιοστών, τοποθετημένους μέσα σε χώμα ή άμμο, με προβλεπόμενη διάρκεια ζωής 75-125 χρόνια. Όλα τα υλικά και τα στοιχεία που χρησιμοποιούνται μπορούν να αποσυναρμολογηθούν και να ανακυκλωθούν. Η ιδέα βασίζεται στη χρήση μίας απλής και τυποποιημένης μεθόδου, η οποία καθιστά εφικτή την κατασκευή κατοικιών μηδενικού ισοζυγίου άνθρακα και απορριμμάτων, σε χρονικό διάστημα λίγων εβδομάδων, καλύπτοντας, παράλληλα, όλες τις ανάγκες και τις επιθυμίες των χρηστών [εικόνα 5.44]. Οι διαφορετικές εκδοχές στο μέγεθος και την εσωτερική διαρρύθμιση των κυλίνδρων μπορούν να προσαρμοστούν κάθε φορά στις απαιτήσεις των κατοίκων. Έχει, επομένως, τη δυνατότητα να καλύψει τις ανάγκες της αγοράς κατοικίας, παρέχοντας υψηλή θερμική και ηχητική μόνωση και πυρασφάλεια. Τέλος, ο οικισμός θα εφαρμόζει τεχνικές για τη συλλογή και τη χρήση των νερών της βροχής, την κομποστοποίηση των στερεών αποβλήτων, ενώ

5.44 Παράδειγμα φοιτητική κατοικίας, με ένα και δύο κρεβάτια, ανάλογα με τις εκάστοτε ανάγκες, [πηγή εικόνας: Zero carbon Artisan village - Concept document]

θα χρησιμοποιεί λέβητες που θα λειτουργούν με την καύση βιομάζας.

101

ΕΝΟΤΗΤΑ 5 5.8 VICTORIA [ΚΑΝΑΔΑΣ]

Η Victoria είναι μια πόλη 80.000 περίπου κατοίκων στη δυτική ακτή του Καναδά. Στην παραθαλάσσια περιοχή Dockside Green [εικόνα 5.45] με πρώην βιομηχανικές εγκαταστάσεις, έκτασης 6 εκταρίων, σχεδιάζεται ένας οικισμός από την αρχιτεκτονική ομάδα Busby Perkins+Will, μηδενικών εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα. Το 2015 που θα ολοκληρωθεί, θα έχει τη δυνατότητα να φιλοξενήσει 2.500 κατοίκους. Το έργο περιλαμβάνει 860 κατοικίες, 8.000 τ.μ. χώρων γραφείων, 7.000 τ.μ. εμπορικών χρήσεων και 7.000 τ.μ. βιομηχανικών χρήσεων. Αποτελείται από τέσσερις περιοχές ξεχωριστού χαρακτήρα, οι οποίες είναι τοποθετημένες γύρω από τον κεντρικό άξονα, στον οποίο πραγματοποιείται η κίνηση των πεζών και των ποδηλάτων [εικόνα 5.46]. Ανάμεσα στους βασικούς στόχους του έργου, εκτός από την επίτευξη μηδενικών εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα, βρίσκεται και η επίτευξη πλατινένιας πιστοποίησης LEED12 και για τα 26 κτίρια [εικόνα 5.47] του οικισμού. Η επίτευξη πλατινένιας πιστοποίησης, αποτελεί το μέγιστο βαθμό του LEED, απαιτώντας το 80% των συνολικών πόντων. Για να επιτευχθεί κάτι τέτοιο σημαίνει ότι έχουν

5.46 Ιδιαίτερη έμφαση δίνεται στην κίνηση των πεζών και των ποδηλάτων εντός του οικισμού, κάτι στο οπόιο βοηθάει σημαντικά η ύπαρξη στεγασμένων διαδρόμων, [πηγή εικόνας: BACnet for Net-Zero]

12

Συμβούλιο πράσινων κτιρίων Ηνωμένων Πολιτειών

102

5.45 Σχέδιο μελέτης της παραθαλάσσιας περιοχής Dockside Green, [πηγή εικόνας: BACnet for Net-Zero]

ΚΟΙΝΟΤΗΤΕΣ ληφθεί υπόψη και λυθεί προβλήματα που αφορούν την τοποθεσία των κτιρίων, την ενεργειακή τους απόδοση, την κατανάλωση νερού, τα υλικά που χρησιμοποιούνται και την ποιότητα του εσωτερικού τους περιβάλλοντος. Η βελτίωση της ενεργειακής απόδοσης των κτιρίων επιτυγχάνεται μέσω του κατάλληλου παθητικού σχεδιασμού καθώς και του βέλτιστου προσανατολισμού τους, ο οποίος εκμεταλλεύεται την ηλιακή ακτινοβολία για τη θέρμανση και το φωτισμό των εσωτερικών χώρων. Παρόλα αυτά, για τη μείωση της κατανάλωσης ενέργειας κατά 50-52%, συγκριτικά με τα αντίστοιχα κτίρια στον Καναδά, που προβλέπεται ότι θα επιτευχθεί, δεν αρκεί μόνο ο παθητικός σχεδιασμός, αλλά και η χρήση ποικίλων τεχνικών. Τέτοιου είδους τεχνικές είναι η χρήση διπλών υαλοπινάκων χαμηλής εκπομπής, οι οποίοι συντελούν στη μείωση των θερμικών απωλειών καθώς και στον εγκλωβισμό της ηλιακής θερμότητας στο εσωτερικό του κτιρίου τη χειμερινή περίοδο. Τη θερινή περίοδο, θα αποφεύγεται κάτι αντίστοιχο με την τοποθέτηση περσίδων στις όψεις

5.47 Κτίρια κατοικιών και γραφείων της περιοχής Dockside Green, [πηγή εικόνας: U. S. Department of Energy]

των κτιρίων με νότιο, ανατολικό και δυτικό προσανατολισμό, παρέχοντας τον απαιτούμενο σκιασμό για την αποφυγή της υπερθέρμανσης των εσωτερικών τους χώρων. Επιπλέον, η μονάδα συμπαραγωγής ενέργειας που τροφοδοτεί τον οικισμό, λειτουργεί με την καύση βιομάζας, χρησιμοποιώντας απορρίμματα ξύλου για την παραγωγή θερμότητας και ζεστού νερού. Με αυτόν τον τρόπο, μειώνονται περίπου κατά 3.500 τόνους οι ετήσιες εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα. Για τη θέρμανση και την ψύξη των εσωτερικών χώρων χρησιμοποιούνται μονάδες fan coil, που έχουν χαμηλές απαιτήσεις για ενέργεια, ενώ ο οικιακός εξοπλισμός είναι χαμηλής ενεργειακής κατανάλωσης και υψηλής αποδοτικότητας. Για το φωτισμό των εσωτερικών χώρων χρησιμοποιούνται λαμπτήρες φθορισμού ή led, ενώ υπάρχει εκμετάλλευση της θερμότητας που παράγουν κατά τη διάρκεια της λειτουργίας τους. Παράλληλα, θα υπάρχουν αισθητήρες κίνησης, ώστε να είναι βέβαιο ότι ο τεχνητός φωτισμός σε χώρους, όπως μπάνια, αποθήκες και διαδρόμους, θα λειτουργεί μόνο εφόσον υπάρχει χρήση τους. Επιπλέον, θα χρησιμοποιείται σύστημα ανάκτησης θερμότητας στον αερισμό του κτιρίου, κατά το οποίο ο αέρας θα προθερμαίνεται ή θα προψύχεται προτού εισέλθει στο εσωτερικό του, μειώνοντας έτσι την ενέργεια

One Planet Living Η Παγκόσμια Ομοσπονδία για την προστασία της άγριας ζωής [WWF] και Βρετανοί ειδικοί στα θέματα βιωσιμότητας [BioRegional] δημιούργησαν ένα πρόγραμμα αειφορικής ανάπτυξης, το οποίο προσαρμόζει τις ανάγκες του και εκμεταλλεύεται τα αγαθά που έχει τη δυνατότητα να προσφέρει ένας πλανήτης. Η ιδέα βασίζεται στο γεγονός ότι κάθε χρόνο χρησιμοποιούνται περίπου 30% περισσότεροι πόροι από όσους μπορούν να παραχθούν, δηλαδή χρειάζονται περίπου 1,3 πλανήτες για να υποστηριχθεί ο τρόπος ζωής και οι ανάγκες του μέσου ανθρώπου. Βέβαια, ο αριθμός αυτός δεν είναι μοιρασμένος ισόποσα για όλες τις περιοχές και τις χώρες του πλανήτη, καθώς υπάρχουν κράτη που το μέσο οικολογικό τους αποτύπωμα είναι κατά πολύ μεγαλύτερο και άλλα που είναι αρκετά μικρότερο.

103

ΕΝΟΤΗΤΑ 5 Αναφέρουμε χαρακτηριστικά ότι το οικολογικό αποτύπωμα του μέσου Αμερικανού πολίτη είναι σχεδόν 10 εκτάρια, του μέσου Έλληνα περίπου 5, ενώ τον κατοίκων κρατών όπως του Μπανγκλαντές και του Πακιστάν είναι λιγότερο από 0,3. Εάν,δηλαδή, ο καθένας ζούσε όπως ο μέσος ευρωπαίος πολίτης, θα χρειάζονταν οι πόροι τριών πλανητών σαν τη γη για να καλύψουν τις απαιτούμενες ανάγκες, ενώ εάν ο καθένας κατανάλωνε την ενέργεια και εξέπεμπε στην ατμόσφαιρα διοξείδιο του άνθρακα αντίστοιχο με του μέσου βορειοαμερικάνου, θα χρειάζονταν 5 πλανήτες. Αν, τέλος, όλοι έιχαν αντίστοιχο τρόπο ζωής με τους κατοίκους των Ηνωμένων Αραβικών Εμιράτων θα χρειάζονταν πάνω από 6 πλανήτες. Θεμελιώδεις στόχοι του συγκεκριμένου προγράμματος είναι η επίτευξη μηδενικού ισοζυγίου διοξειδίου του άνθρακα και απορριμμάτων, η χρήση αειφορικών μέσων μαζικής μεταφοράς, η χρήση τοπικών και αειφορικών υλικών, τροφίμων και υδάτων, η προστασία της χλωρίδας και της πανίδας, η διατήρηση της πολιτισμικής κληρονομιάς, η ύπαρξη υγείας, ευτυχίας, δικαιοσύνης και θεμιτού εμπορίου. Αρκετές κοινότητες κάνουν πράξη αυτές τις αρχές, η πιο γνωστή από τις οποίες είναι το BedZED, η μεγαλύτερη αειφορική κοινότητα μικτής χρήσης του Ηνωμένου Βασιλείου. Η πόλη Masdar στο Abu Dhabi φιλοδοξεί το 2016 να γίνει η πρώτη πόλη που καλύπτει τις παραπάνω αρχές, ενώ το Sonoma Mountain Village είναι η πρώτη κοινότητα τέτοιου είδους στη βόρεια Αμερική.

που απαιτείται να καταναλωθεί για να έλθει στη επιθυμητή θερμοκρασία. Τέλος, καταγράφεται η κατανάλωση ενέργειας, ηλεκτρικού ρεύματος και νερού για κάθε κατοικία, δίνοντας τη δυνατότητα στους χρήστες να την παρακολουθούν συστηματικά, συμβάλλοντας στην αλλαγή του τρόπου ζωής και αντίληψής τους, και συνεισφέροντας σε 20% επιπλέον μείωση της ενεργειακής κατανάλωσης. Από την άλλη πλευρά, εκτός από την κατανάλωση ενέργειας, δίνεται ιδιαίτερη έμφαση και στην κατανάλωση νερού. Η χρήση αποδοτικού οικιακού εξοπλισμού συμβάλει σημαντικά στη μείωση της κατανάλωσης πόσιμου νερού, η οποία προβλέπεται να είναι μεγαλύτερη από 65%. Ηλεκτρικές συσκευές, όπως πλυντήρια πιάτων και ρούχων, βρύσες χαμηλής ροής και καζανάκια τουαλετών διπλής ροής, αναμένεται να συμβάλλουν στη μείωση της κατανάλωσης νερού κατά 180 εκατομμύρια λίτρα ετησίως. Επιπλέον, τα δένδρα που επιλέγονται να φυτευτούν έχουν ανάγκη για μικρές ποσότητες νερού. Παράλληλα, προβλέπεται η συλλογή των νερών της βροχής και η επαναχρησιμοποίηση τους, τροφοδοτώντας δευτερεύουσες χρήσεις, όπως τα

5.48 Πανοραμική άποψη της περιοχής Dockside Green, [πηγή εικόνας: media.cnbc.com] 104

ΚΟΙΝΟΤΗΤΕΣ καζανάκια των τουαλετών, ενώ αξιοποιείται και για την άρδευση. Η επανάχρηση νερού για τις συγκεκριμένες λειτουργίες, θα εξοικονομεί τουλάχιστον 140 εκατομμυρία λίτρα νερού κάθε χρόνο. Έτσι, ο οικισμός [εικόνα 5.48] θα χρειάζεται ετησίως 320 εκατομμύρια λίτρα νερού λιγότερα, συγκριτικά με έναν συμβατικό οικισμό αντίστοιχου μεγέθους. Για τις μετακινήσεις των κατοίκων χρησιμοποιούνται δημοτικά λεωφορεία, θαλάσσια ταξί, ενώ υπάρχει και πρόγραμμα κοινόχρηστων αυτοκινήτων, τα οποία είναι είτε ηλεκτροκίνητα είτε χαμηλών εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα. Υπολογίζεται ότι κάθε κοινόχρηστο όχημα μπορεί να αντικαταστήσει ως και 6 ιδιωτικά οχήματα, συμβάλλοντας στη μείωση των εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα, της κυκλοφοριακής συμφόρησης, καθώς και της ανάγκης ύπαρξης χώρων στάθμευσης. Ιδιαίτερη έμφαση δίνεται στην κίνηση των πεζών και των ποδηλάτων, η οποία ενισχύεται με τη ύπαρξη σκιασμένων διαδρομών καθώς και με την ύπαρξη χώρων ασφαλούς αποθήκευσης ποδηλάτων. Για την προώθηση των συγκεκριμένων τρόπων μετακίνησης εντός της πόλης, ακόμα και σε περιόδους με αυξημένες περιβαλλοντικές θερμοκρασίες, δημιουργούνται χώροι για ντους στα κτίρια γραφείων και εμπορίου. Τα απορρίμματα, τελος, που θα προκύψουν κατά τη διάρκεια της κατασκευής, αναμένεται να ανακυκλωθούν ή να επαναχρησιμοποιηθούν τουλάχιστον κατά 90%, ενώ τα υλικά που θα χρησιμοποιηθούν θα είναι φιλικά προς το περιβάλλον και ανακυκλωμένα. Τα χρώματα δεν θα εκπέμπουν πτητικές οργανικές ουσίες [VOCs], ενώ αυτά που χρησιμοποιούνται στις εξωτερικές επιφάνειες έχουν υψηλό δείκτη ηλιακής ανάκλασης [SRI], συντελώντας στη μείωση της θερμότητας που απορροφά το κέλυφος του κτιρίου και, κατά επέκταση, στην εξασθένιση του φαινομένου της θερμικής αστικής νησίδας. Τα έπιπλα και τα δάπεδα είναι κατασκευασμένα από ανακυκλωμένη ξυλεία και μπαμπού, ενώ, όπου είναι απαραίτητο, χρησιμοποιείται και φελλός. Η εκτεταμένη χρήση χώρων πρασίνου καθώς και φυτεμένων δωμάτων [εικόνα 5.49], συντελούν στη δημιουργία ενός ευχάριστου περιβάλλοντος αλλά και στην καλύτερη διαχείριση των όμβριων υδάτων.

5.49 Η ύπαρξη χώρων νερού και πρασίνου στους δημόσιους χώρους, εκτός από τη δημιουργία ενός ευχάριστου περιβάλλοντος διαβίωσης, συμβάλλει και στο φυσικό δροσισμό τους την περίοδο του καλοκαιριού καθώς και στη διαχείριση των όμβριων υδάτων, [πηγή εικόνας: Zero Emission Neighbourhoods] 105

ΕΝΟΤΗΤΑ 5 5.9 Z-SQUARED [ΗΝΩΜΕΝΟ ΒΑΣΙΛΕΙΟ]

Το Z-Squared [εικόνα 5.50] είναι μία κοινότητα που προβλέπεται να υλοποιηθεί στην περιοχή Thames Gateway, ανατολικά της πόλης του Λονδίνου, σχεδιασμένη από την αρχιτεκτονική ομάδα ‘Foster+Partners’. Η επιλεγμένη τοποθεσία φιλοξένησε για μεγάλο χρονικό διάστημα στο παρελθόν βιομηχανικές εγκαταστάσεις, αλλά σταδιακά έχει αρχίσει να μετατρέπεται, μέσα από προγράμματα αναπλάσεων, σε μία περιοχή κατοικιών. Στόχος του έργου είναι η δημιουργία ενός οικιστικού προτύπου μικτών χρήσεων με μηδενικές εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα και μηδενικά απορρίμματα. Με την ολοκλήρωσή του θα περιλαμβάνει 2.000 κατοικίες, στεγάζοντας 5.000 άτομα περίπου. Αναμένεται να προσφέρει υψηλή ποιότητα διαβίωσης, χωρίς την αλόγιστη σπατάλη φυσικών πόρων, δημιουργώντας ένα αστικό περιβάλλον που καλύπτει τις προδιαγραφές του προγράμματος της BioRegional και της WWf

‘One Planet Living’. Η μείωση της κατανάλωσης ενέργειας τίθεται ως

πρωταρχικός στόχος του έργου, για την επίτευξη μηδενικών εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα. Όλα τα κτίρια θα κατασκευασθούν με βάση το βρετανικό ενεργειακό σύστημα αξιολόγησης BREEAM, ελαχιστοποιώντας την κατανάλωση ενέργειας κατά τη λειτουργία τους. Για να επιτευχθεί αυτό, θα ληφθούν όλα τα απαραίτητα μέτρα κατά τη διάρκεια του σχεδιασμού και της κατασκευής τους. Ο προσανατολισμός και ο κατάλληλος σκιασμός των κτιρίων παίζουν σημαντικό ρόλο καθώς περιορίζουν την υπερθέρμανση των εσωτερικών χώρων τη θερινή περίοδο, ενώ μπορούν να ελαχιστοποιήσουν την ανάγκη για τεχνητό φωτισμό, μέσω της εκμετάλλευσης της 5.50 Σκίτσο του οικισμού όπου διακρίνονται οι ανεμογεννήτριες μικρού μεγέθους που έχουν ενταχθεί στον αστικό σχεδιασμό για την παραγωγή ενέργειας, [πηγή εικόνας: www.flickr. com]

ηλιακής ακτινοβολίας για την παροχή φυσικού φωτός [εικόνα 5.51]. Η αποφυγή των διαρροών θερμότητας θα συμβάλλει στην μείωση των θερμικών απωλειών κατά τη διάρκεια του χειμώνα και,συνεπώς, στη μείωση της ανάγκης για λειτουργία των κλιματιστικών μονάδων. Αντίστοιχα αποτελέσματα θα επιφέρει και η δυνατότητα για παθητικό δροσισμό και αερισμό των εσωτερικών χώρων του κτιρίου κατά τη θερινή περίοδο. Τέλος, ο οικιακός εξοπλισμός και ο τεχνητός φωτισμός που θα

106

ΚΟΙΝΟΤΗΤΕΣ χρησιμοποιείται θα είναι υψηλής ενεργειακής απόδοσης. Για τη θέρμανση των εσωτερικών χώρων θα χρησιμοποιείται η μέθοδος της τηλεθέρμανσης, η οποία τροφοδοτείται από μία μονάδα συμπαραγωγής ενέργειας που λειτουργεί με φυσικό αέριο. Το φυσικό αέριο θα προέρχεται από την αξιοποίηση των απορριμμάτων του οικισμού, συμβάλλοντας στην μείωση κατά 70% των εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα σε σχέση με ένα συμβατικό οικισμό αντίστοιχου μεγέθους. Επιπλέον, η θερμότητα που θα παράγεται κατά τη λειτουργία της μονάδας συμπαραγωγής δε θα χάνεται, αλλά θα χρησιμοποιείται για την παραγωγή ζεστού νερού. Για την επίτευξη ενεργειακής αυτονομίας, θα αξιοποιούνται οι ανανεώσιμες μορφές ενέργειας και κυρίως η αιολική. Ανεμογεννήτριες μεγάλου μεγέθους προβλέπεται να εγκατασταθούν εκτός του οικισμού, στις εκβολές του Τάμεση, ενώ μικρότερες θα ενταχθούν στον αστικό σχεδιασμό και θα τοποθετηθούν εντός του οικισμού. Θα υπάρχει, επομένως, επί τόπου παραγωγή ενέργειας που θα τροφοδοτεί τον οικισμό με ηλεκτρικό ρεύμα. Αξίζει, ωστόσο, να σημειωθεί ότι επιλέχτηκε να μη γίνει εκτεταμένη χρήση φωτοβολταϊκών ηλιακών συλλεκτών ως η κύρια πηγή παραγωγής ενέργειας, καθώς οικονομικά κοστίζουν περισσότερο συγκριτικά με τις υπόλοιπες ανανεώσιμες μορφές που χρησιμοποιούνται. Θα πραγματοποιηθεί,

5.51 Σκίτσο εσωτερικόυ χώρου, όπου γίνεται προσπάθεια για τη μέγιστη εκμετάλλευση του φυσικού φωτος, [πηγή εικόνας: www.flickr.com]

βέβαια, επιλεκτική εφαρμογή τους σε ορισμένα, όμως, κτίρια. Τέλος, η κατανάλωση των κτιρίων θα καταγράφεται, παρέχοντας στους χρήστες όλες τις απαιτούμενες πληροφορίες για περεταίρω βελτιώσεις στην ενεργειακή αποδοτικότητα των κατοικιών τους. Παράλληλα, η κοινότητα Z-Squared, στοχεύει εκτός από την επίτευξη μηδενικών εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα και στη επίτευξη μηδενικών απορριμμάτων13. Προγραμματίζεται, επομένως, η διαχείριση των απορριμμάτων εντός του οικισμού, περιλαμβάνοντας τη συλλογή τους και την κατηγοριοποίησή τους ανάλογα με το είδος τους. Στη συνέχεια, θα πραγματοποιείται η ανακύκλωση, η επαναχρησιμοποίηση ή η κομποστοποίηση τους. Τα οργανικά απορρίμματα θα μετατρέπονται σε

Η διαχείριση των απορριμμάτων αποτελεί ένα σοβαρό πρόβλημα που αντιμετωπίζει η πόλη του Λονδίνου. Προβλέπεται ότι μέχρι το 2015 οι διαθέσιμοι χώροι υγειονομικής ταφής θα έχουν γεμίσει 13

107

ΕΝΟΤΗΤΑ 5 μεθάνιο, συμβάλλοντας στην παραγωγή ενέργειας που θα τροφοδοτεί τη μονάδα συμπαραγωγής. Το πρόγραμμα ανακύκλωσης δε θα περιλαμβάνει μόνο τα συνηθισμένα υλικά, αλλά θα είναι εκτεταμένο, αξιοποιώντας ποικιλία υλικών, με σκοπό το μηδενισμό της ποσότητας των απορριμμάτων που καταλήγει σε χώρους υγειονομικής ταφής. Στοχεύεται, επιπλέον, η ελαχιστοποίηση της δημιουργίας απορριμμάτων κατά τη διάρκεια της κατασκευής, αυξάνοντας όσο είναι δυνατό την τυποποίηση και την προκατασκευή τμημάτων του έργου εκτός του οικισμού. Η οργάνωση του οικισμού θα προωθεί την κίνηση με τα πόδια ή το ποδήλατο, περιορίζοντας ταυτόχρονα την κίνηση των ιδιωτικών οχημάτων. Για την ενίσχυση της συγκεκριμένης προσέγγισης, δε θα επιτρέπεται η κυκλοφορία οχημάτων στον πυρήνα του οικισμού, ενώ πεζόδρομοι, ποδηλατόδρομοι και μονοπάτια θα δίνουν προτεραιότητα στην κίνηση των πεζών και των ποδηλατών. Η δημιουργία ενός αξιόπιστου δικτύου μέσων μαζικής μεταφοράς σε μικρή απόσταση από τις κατοικίες, θα καθιστά περιττή την ανάγκη για χρήση ιδιωτικών οχημάτων. Η ανάγκη για αγορά ιδιόκτητου οχήματος θα ελαχιστοποιείται, εξαιτίας ύπαρξης προγράμματος κοινόχρηστων αυτοκινήτων, το οποίο μπορεί να καλύψει τις ανάγκες μέχρι και 20 ατόμων. Παράλληλα, μειώνονται τόσο οι απαραίτητοι χώροι στάθμευσης, όσο και η κυκλοφοριακή συμφόρηση στους δρόμους. Επιπλέον, θα παρέχονται ασφαλείς χώροι αποθήκευσης των ποδηλάτων, ενώ όλες οι βασικές υπηρεσίες θα βρίσκονται σε κοντινές αποστάσεις μεταξύ τους14. Τέλος, θα παρέχονται οι απαραίτητες παροχές για οχήματα που κινούνται με εναλλακτικές μορφές καυσίμων, ενώ η παρουσία κατοικίας και εργασίας στον ίδιο χώρο θα συμβάλλει σημαντικά στη μείωση της ενέργειας για τις μεταφορές. Για τη μείωση της ενέργειας που απαιτείται για τη μεταφορά των υλικών στην επιλεγμένη τοποθεσία, το μεγαλύτερο μέρος των υλικών θα προέρχεται από απόσταση Αποστάσεις μέχρι 500 μέτρα θεωρούνται ανεκτές για μετακίνηση με τα πόδια 14

108

μικρότερη των 50 χιλιομέτρων. Τα υλικά επιλέγονται με βάση την αποδοτικότητα τους, τις χαμηλές περιβαλλοντικές επιπτώσεις τους και την ελάχιστη εμπεριεχόμενη

ΚΟΙΝΟΤΗΤΕΣ ενέργειά τους, ενώ, όπου είναι δυνατό, θα χρησιμοποιούνται ανακυκλωμένα υλικά. Αντίστοιχη λογική ακολουθείται και στον τομέα των τροφίμων. Ο οικισμός προωθεί την κατανάλωση τροφίμων που παράγονται επί τόπου από τους κατοίκους του, είτε προέρχονται από κοντινές αποστάσεις, μειώνοντας με αυτόν τον τρόπο την κατανάλωση ενέργειας για τη μεταφορά τους. Η προγραμματισμένη καλλιέργεια τροφίμων εντός του οικισμού θα παρέχει στους κατοίκους τη δυνατότητα να αποκτούν τα δικά τους φρούτα και λαχανικά. Για να επιτευχθεί κάτι τέτοιο, εφαρμόζονται στρατηγικές κατά τη διάρκεια του σχεδιασμού, όπως η δημιουργία μικρών καλλιεργήσιμων χώρων στους κήπους, τις βεράντες και τις οροφές των κτιρίων, καθώς και η λειτουργία τοπικών καφετεριών και καταστημάτων γεωργικών προϊόντων βιολογικής καλλιέργειας. Τέλος, γίνεται προσπάθεια διατήρηση της βιοποικιλότητας της περιοχής με τη διατήρηση των χώρων πρασίνου, τη δημιουργία νέων και τη φύτευση των οροφών των κτιρίων.

109

ΕΝΟΤΗΤΑ 5 5.10 ZIRA ISLAND [ΑΖΕΡΜΠΑΪΤΖΑΝ]

To νησί Zira έχει έκταση ένα τετραγωνικό χιλιόμετρο περίπου και χωροθετείται στην Κασπία Θάλασσα, 8 χιλιόμετρα από την πρωτεύουσα του Αζερμπαϊτζάν, Μπακού. Η αρχιτεκτονική ομάδα ‘BIG’ προτείνει τη δημιουργία ενός οικισμού μηδενικών εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα, ο οποίος δε θα βασίζεται σε εξωτερικές πηγές, αλλά θα είναι ενεργειακά αυτόνομος, παρέχοντας κατάλληλες συνθήκες διαβίωσης με τις ελάχιστες ενεργειακές απαιτήσεις [εικόνα 5.52]. Το νησί θα συνδέεται με την ηπειρωτική χώρα μέσω αέρος και θαλάσσης, ενώ στο δίκτυο του νησιού θα κυκλοφορούν, σε περιορισμένο αριθμό, ηλεκτρικά αυτοκίνητα και ταξί. Για να επιτευχθεί μηδενικό αποτύπωμα άνθρακα, απαιτείται η παραγωγή ενέργειας από ανανεώσιμες πηγές [εικόνα 5.53]. Για την εκμετάλλευση των ανέμων της περιοχής δημιουργείται ένα αιολικό πάρκο μέσα στη θάλασσα, μετατρέποντας τις υπάρχουσες πλατφόρμες πετρελαίου σε ανεμογεννήτριες, που θα τροφοδοτούν με ενέργεια ολόκληρο τον οικισμό. Η θέρμανση και η ψύξη των κτιρίων πραγματοποιείται με αντλίες θερμότητας, οι οποίες χρησιμοποιούν τη θερμότητα που προέρχεται από τη λίμνη. Παράλληλα, φωτοβολταϊκοί ηλιακοί συλλέκτες τοποθετημένοι στις οροφές και τις όψεις των κτιρίων, χρησιμοποιούνται για την παραγωγή ηλεκτρικού ρεύματος, ενώ ηλιακοί συλλέκτες θερμότητας εκμεταλλεύονται την ηλιακή ακτινοβολία και παρέχουν ζεστό νερό. Προβλέπεται, επίσης, η διαχείριση των νερών της βροχής, 5.53 Διάγραμμα εκμετάλλευσης και διαχείρισης των ανανεώσιμων μορφών ενέργειας στον οικισμό, καθώς και των όμβριων υδάτων, [πηγή εικόνας: ZIRAISLAND - Central Asia’s first carbon neutral master plan in Baku]

5.52 Τρισδιάστατη πανοραμική άποψη του προτεινόμενου οικισμού στη νήσο Zira στο Αζερμπαϊτζάν, [πηγή εικόνας: ZIRAISLAND - Central Asia’s first carbon neutral master plan in Baku] 110

τα οποία συλλέγονται και οδηγούνται σε μια μονάδα επεξεργασίας, κατά την οποία φιλτράρονται και επαναχρησιμοποιούνται στην άρδευση. Τέλος, τα στερεά μέρη των αποβλήτων συλλέγονται και κομποστοποιούνται, τροφοδοτώντας τις γεωργικές εκτάσεις του νησιού.

ΚΟΙΝΟΤΗΤΕΣ 5.11 ONE BRIGHTON [ΗΝΩΜΕΝΟ ΒΑΣΙΛΕΙΟ]

Η συγκεκριμένη ανάπτυξη πραγματοποιείται στην πόλη Brighton της νότιας Αγγλίας [εικόνες 5.54, 5.55]. Σε μια έκταση 4.000 τ.μ., στο κέντρο της πόλης, όπου στο παρελθόν χρησιμοποιήθηκε κυρίως ως χώρος στάθμευσης αυτοκινήτων, δημιουργούνται 172 διαμερίσματα, 1.200 τ.μ. εμπορικών και γραφειακών χρήσεων και 1.000 τ.μ. δημόσιων χώρων. Αναμένεται να είναι μία κοινότητα σχεδόν μηδενικών εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα15 και απορριμμάτων, καλύπτοντας παράλληλα της αρχές του προγράμματος ‘One Planet Living’. Στόχος του έργου είναι η επίτευξη συνθηκών διαβίωσης υψηλής ποιότητας, παράλληλα με την τη λογική χρήση των φυσικών πόρων. Έλαβε την πλατινένια πιστοποίηση του LEED για την ενεργειακή της αποδοτικότητα, η οποία οφείλεται στον κατάλληλο αρχικό σχεδιασμό και στην εφαρμογή διαφόρων τεχνικών κατά τη διάρκεια της κατασκευής. Η χρήση σκυροδέματος συντελεί στην επίτευξη της κατάλληλης θερμικής μάζας της κατασκευής, ενώ οι γυάλινες επιφάνειες χρησιμοποιούνται με μέτρο, αποτελώντας το 15% της επιφάνειας του πατώματος. Ο οικιακός εξοπλισμός και ο φωτισμός που χρησιμοποιείται είναι υψηλής αποδοτικότητας και χαμηλής ενεργειακής κατανάλωσης, συμβάλλοντας στη μείωση της ενεργειακής, σε λιγότερο από 45 kWh/τ.μ. ετησίως. Η κατασκευή του κτιρίου γίνεται με τρόπο ώστε να αποτρέπονται

5.54 Οψοτομή τμήματος κτιρίων της κοινότητας, [πηγή εικόνας: www.flickr.com]

οι διαρροές αέρα και θερμότητας, ενώ τα υλικά που χρησιμοποιούνται έχουν το ελάχιστο περιβαλλοντικό αποτύπωμα. Ταυτόχρονα, η κοινότητα τροφοδοτείται με ενέργεια που προέρχεται αποκλειστικά από ανανεώσιμες πηγές. Το 50% προέρχεται από την επιτόπια παραγωγή ενέργειας με τη χρήση φωτοβολταϊκών ηλιακών συλλεκτών και τη χρήση λέβητα βιομάζας, ενώ το υπόλοιπο 50% προέρχεται από ανεμογεννήτριες, εγκαταστημένες εκτός της πόλης. Η εκμετάλλευση της ηλιακής ακτινοβολίας παράγει 7.600 kWh ηλεκτρικής ενέργειας ετησίως, ενώ η καύση βιομάζας παρέχει στην κοινότητα την απαιτούμενη ενέργεια για θέρμανση και ζεστό νερό.

5.55 Οψοτομή τμήματος κτιρίων της κοινότητας, [πηγή εικόνας: www.flickr.com] Οι εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα θα περιορίζονται σε λιγότερο από 25 κιλά/τ.μ. ετησίως

15

111

ΕΝΟΤΗΤΑ 5 Τα κτίρια είναι εφοδιασμένα με υψηλά επίπεδα θερμομόνωσης. Οι εξωτερικοί τοίχοι έχουν συντελεστή θερμοπερατότητας u-value=0,21W/m²K, ενώ οι οροφές και τα δάπεδα με τη χρήση διογκωμένης πολυστερίνης πετυχαίνουν u-value=0,19W/m²K. Στα ανοίγματα χρησιμοποιούνται τριπλοί υαλοπίνακες χαμηλής εκπομπής με uvalue=1,40W/m²K. Η ύπαρξη ενός καλά θερμομονωμένου κελύφους σε συνδυασμό με την κατάλληλη θερμική μάζα της κατασκευής συμβάλλει στο να

διατηρεί τις

ενεργειακές απαιτήσεις για τη θέρμανση σε λιγότερο από 30 kWh/τ.μ. ετησίως. Επιπλέον, λαμβάνονται μέτρα για τη μείωση της χρήσης των ιδιωτικών οχημάτων. Υπάρχει πρόγραμμα κοινόχρηστων οχημάτων που περιλαμβάνει 5 οχήματα, τα οποία χρησιμοποιούνται από άτομα με κοινούς προορισμούς. Η απουσία χώρων στάθμευσης, παρά μόνο για οχήματα ατόμων με αναπηρία, συμβάλλει με τη σειρά της στη μείωση της χρήσης τους. Ταυτόχρονα, η χωροθέτηση της κοινότητας πολύ κοντά στο σιδηροδρομικό σταθμό, ευνοεί τη χρήση των μέσων μαζικής μεταφοράς, ενώ η δημιουργία ποδηλατοδρόμων σε συνδυασμό με την ύπαρξη κλειστού χώρου ασφαλής αποθήκευσής τους, ευνοεί τη χρήση τους [εικόνα 5.56]. Παράλληλα, 5.56 Άποψη της κοινότητας και του δικτύου ποδηλατόδρομων και πεζόδρομων, [πηγή εικόνας: www.flickr.com]

λαμβάνεται υπόψη και η ελαχιστοποίηση της εμπεριεχόμενης ενέργειας των υλικών που χρησιμοποιούνται κατά την κατασκευή, το 57%16 των οποίων προέρχονται από ανακυκλωμένες πηγές. Το σκυρόδεμα περιλαμβάνει ανακυκλωμένο αμμοχάλικο και 50% αντικαταστάτη σκυροδέματος, μειώνοντας με αυτό τον τρόπο τουλάχιστον κατά 35% τις εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα που απαιτούνται για την παραγωγή του. Όσον αφορά τα απορρίμματα, στοχεύεται μέχρι το 2020 το 98% των απορριμμάτων να μην καταλήγει σε χώρους υγειονομικής ταφής. Κάτι τέτοιο θα επιτευχθεί με την κομποστοποίηση των απορριμμάτων που προέρχονται από τα τρόφιμα και την αξιοποίησή τους, στη συνέχεια, ως λίπασμα στους κήπους της κοινότητας. Μείωση στην κατανάλωση νερού θα επιτευχθεί με τη χρήση αποδοτικών συστημάτων και εξοπλισμού που ελαχιστοποιεί τη χρήση νερού, καθώς και με τη διαδικασία συλλογής και διαχείρισης των νερών της βροχής, τα οποία χρησιμοποιούνται στην άρδευση και στην τροφοδοσία των καζανακίων στις τουαλέτες. Τέλος, στους κήπους που βρίσκονται στις οροφές των κτιρίων, οι χρήστες θα έχουν τη δυνατότητα να καλλιεργούν τα δικά τους φρούτα και λαχανικά, ενώ θα υπάρχει και υπηρεσία

16

Αφορά το βάρος τους

112

αποστολής βιολογικών εποχιακών τροφίμων στους χρήστες.

ΚΟΙΝΟΤΗΤΕΣ 5.12 GRAYLINGWELL [ΗΝΩΜΕΝΟ ΒΑΣΙΛΕΙΟ]

Στην περιοχή Graylingwell [εικόνα 5.57], όπου στεγάζονταν μέχρι πρόσφατα νοσοκομειακές μονάδες, πρόκειται να αναπτυχθεί μια κοινότητα μηδενικών εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα. Η έκταση των 36 εκταρίων αναμένεται να μετατραπεί σε μία περιοχή κατοικιών περιλαμβάνοντας περισσότερα από 800 νέα διαμερίσματα. Αρχικός στόχος ήταν η μείωση των εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα πάνω από 40% σε σχέση με τις συμβατικές κατοικίες, εξαιτίας του κατάλληλου αρχικού σχεδιασμού και της ανάλυσης του μικροκλίματος της περιοχής. Για το λόγο αυτό, δίνεται ιδιαίτερη έμφαση στη θερμομόνωση του κελύφους και στην ελαχιστοποίηση των διαρροών αέρα. Στα ανοίγματα τοποθετούνται τριπλοί υαλοπίνακες, οι οποίοι παρέχουν τη μέγιστη θερμομόνωση επιτρέποντας την ηλιακή ακτινοβολία να εισέλθει στο εσωτερικό. Επιπλέον, ο κατάλληλος προσανατολισμός των κτιρίων και η δημιουργία ηλιακών θερμοκηπίων στις νότιες όψεις τους, συνεισφέρουν στη μεγιστοποίηση των ηλιακών κερδών κατά τη χειμερινή περίοδο. Με τον τρόπο αυτό, μειώνεται σημαντικά η ανάγκη για θέρμανση, καθώς και για τεχνητό φωτισμό, ενώ η ύπαρξη του απαραίτητου σκιασμού αποτρέπει την υπερθέρμανση των εσωτερικών χώρων κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού. Στη δημιουργία εσωτερικού περιβάλλοντος υψηλής ποιότητας, συντελεί ο αερισμός των εσωτερικών χώρων, ο οποίος πραγματοποιείται με φυσικό τρόπο την καλοκαιρινή περίοδο και με μηχανολογική υποστήριξη τον υπόλοιπο χρόνο. Παράλληλα, πραγματοποιείται παραγωγή ενέργειας, μέσω της εκμετάλλευσης της ηλιακής ακτινοβολίας για την επίτευξη μηδενικού ετήσιου ισοζυγίου εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα. Φωτοβολταϊκοί ηλιακοί συλλέκτες τοποθετημένοι στις οροφές των κτιρίων με νότιο προσανατολισμό παράγουν ενέργεια, συνεισφέροντας κατά 70% στη μείωση των εκπομπών, ενώ ηλιακοί συλλέκτες χρησιμοποιούνται για ζεστό νερό χρήσης [εικόνα 5.58]. Η συνολική εγκατάσταση καταλαμβάνει έκταση 15.000 τ.μ., ούσα μία από τις μεγαλύτερες στη Μεγάλη Βρετανία17. Το υπόλοιπο 30% προέρχεται από τη μονάδα

5.57 Πανοραμική άποψη του οικισμού Graylingwell, [πηγή εικόνας: Graylingwell - Net Zero-Carbon Development] 113

ΕΝΟΤΗΤΑ 5 συμπαραγωγής ενέργειας που παρέχει τη θέρμανση της κοινότητας. Οι συνηθισμένες μονάδες συμπαραγωγής χάνουν το 70% της εισερχόμενης ενέργειας με τη μορφή θερμότητας. Στη συγκεκριμένη μονάδα δε συμβαίνει κάτι τέτοιο, καθώς χάνεται μόλις το 15% της ενέργειας, με την υπόλοιπη να διοχετεύεται στην κοινότητα, ενώ η ηλεκτρική ενέργεια που απαιτείται για τη λειτουργία της προέρχεται από την εγκατάσταση των φωτοβολταϊκών συλλεκτών. Επιπλέον, πραγματοποιήθηκε μελέτη και για τη μείωση της κατανάλωσης νερού, η οποία φθάνει ως και το 50%. Για να επιτευχθεί κάτι τέτοιο, συλλέγονται κι επαναχρησιμοποιούνται τα ‘γκρι’ νερά18 και τα νερά της βροχής σε δευτερεύουσες 5.58 Κατοικία της περιοχής, όπου διακρίνονται οι αιολικές καμινάδες και οι φωτοβολταϊκοί συλλέκτες στην οροφή της, [πηγή εικόνας: www.rudi.net]

λειτουργίες,

ενώ

παράλληλα

εγκαθίσταται

αποδοτικός

εξοπλισμός

χαμηλής

κατανάλωσης νερού. Με αυτόν τον τρόπο, θα εξοικονομούνται περισσότερα από 100 λίτρα νερού ανά άτομο ημερησίως. Όσον αφορά τις μετακινήσεις, για τη μείωση της χρήσης ιδιωτικών οχημάτων, προβλέπεται η ανάπτυξη ενός δικτύου αειφορικών μέσων μαζικής μεταφοράς, ενώ προωθούνται οι μετακινήσεις με τα πόδια ή το ποδήλατο. Ταυτόχρονα, γίνεται προσπάθεια για τη χρήση υλικών, κατά τη διάρκεια της κατασκευής, χαμηλής εμπεριεχόμενης ενέργειας. Τα υλικά που θα χρησιμοποιηθούν στην κατασκευή των κτιρίων θα έχουν 50% λιγότερη εμπεριεχόμενη ενέργεια και εμπεριεχόμενο διοξείδιο του άνθρακα σε σχέση με αυτά που χρησιμοποιούνται σε ένα τυπικό κτίριο. Παράλληλα, στοχεύεται το 30% των απαραίτητων υλικών να προέρχεται από επαναχρησιμοποίηση, το 80% των ξύλινων

23 τετραγωνικά μέτρα φωτοβολταϊκών συλλεκτών αντιστοιχούν για κάθε κατοικία του οικισμού 18 Ως ‘γκρι’ νερά [graywater] χαρακτηρίζονται τα ύδατα που προέρχονται από οικιακές δραστηριότητες όπως το πλύσιμο ρούχων, πιάτων και το μπάνιο. Τα νερά αυτά, ύστερα από μικρή επεξεργασία μπορούν να τροφοδοτήσουν δευτερεύουσες δραστηριότητες, όπως τα καζανάκια των τουαλετών και η άρδευση. Τα ‘μαύρα’ νερά [blackwater] διαφέρουν από τα ‘γκρι’ νερά, διότι περιέχουν ανθρώπινα απόβλητα και για το λόγο αυτό δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν 17

114

προϊόντων να προέρχονται από πιστοποιημένη ανακυκλωμένη ξυλεία [FSC] και το 40% των υλικών να προέρχεται από απόσταση μικρότερη των 50 χιλιομέτρων. Τέλος, υπάρχει σχέδιο για τη διαχείριση και ανακύκλωση των αποβλήτων, καλύπτοντας τις απαιτήσεις που έχει θέσει η κυβέρνηση για τουλάχιστον 30% μείωση τους. Για να επιτευχθεί κάτι τέτοιο απαιτείται η ευαισθητοποίηση των πολιτών για τα περιβαλλοντικά θέματα και η ύπαρξη χώρου σε κάθε κατοικία για την αποθήκευση των απορριμμάτων που μπορούν να ανακυκλωθούν.

Το πάρκο φωτοβολταϊκών ηλιακών συλλεκτών στην περιοχή Finsterwalde στην Ανατολική Γερμανία, ολοκληρώθηκε το 2010, έχοντας συνολική εγκατεστημένη ισχύς 80 MW. Αποτελεί την τέταρτη μεγαλύτερη εγκατάσταση φωτοβολταϊκών στην Ευρώπη και την έκτη παγκοσμίως, [πηγή εικόνας: www.leoni.com]

Τρισδιάστατη αναπαράσταση κτιρίου μελέτης

ΜΕΛΕΤΗ ΚΤΙΡΙΟΥ 6.1 ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΕΣ ΣΧΕΤΙΚΑ ΜΕ ΤΟ ΚΤΙΡΙΟ

Η ακόλουθη μελέτη και εφαρμογή βασίζεται σε κτίριο πέντε ορόφων που χωροθετείται στην πόλη του Βόλου του νομού Μαγνησίας, στη διασταύρωση των οδών Κ.Καρτάλη και Τ.Οικονομάκη, καταλαμβάνοντας έκταση περίπου 265 τ.μ. [εικόνες 6.1, 6.2, 6.3]. Η επιλογή του συγκεκριμένου κτιρίου είναι τυχαία, όσον αφορά την τοποθεσία, και έγινε με μόνο γνώμονα τη στήριξη της μελέτης σε μία υπάρχουσα κατασκευή σε πυκνοδομημένο αστικό περιβάλλον.

6.2 Τρισδιάστατη αναπαράσταση του κτιρίου μελέτης

6.1 Τοπογραφικό σχέδιο κτιρίου μελέτης 117

ΕΝΟΤΗΤΑ 6 Η αρχιτεκτονική και η δομή του κτιρίου, όπως και του γύρου περιβάλλοντος, δε βασίζονται αποκλειστικά στην πραγματικότητα, καθώς γίνονται ορισμένες παραδοχές σε κάποιες περιπτώσεις. Στο ισόγειο του κτιρίου, πέρα από τον κοινόχρηστο χώρο του κλιμακοστασίου, υπάρχουν τέσσερις χώροι που λειτουργούν ως καταστήματαγραφεία, μέσης έκτασης 70 τ.μ. περίπου. Κάθε όροφος του κτιρίου περιλαμβάνει δύο διαμερίσματα, έκτασης περίπου 110 τ.μ. το καθένα. Έτσι, υπάρχουν συνολικά 10 διαμερίσματα, καθένα από τα οποία έχει τρία υπνοδωμάτια, δύο μπάνια, καθιστικό και κουζίνα. Το άθροισμα των εμβαδών των εσωτερικών χώρων της κατασκευής καταλαμβάνει έκταση 1.380 τ.μ. περίπου, στα οποία δεν περιλαμβάνεται ο κοινόχρηστος και μη θερμαινόμενος χώρος του κλιμακοστασίου. Επίσης, τόσο το κτίριο μελέτης όσο και τα γύρω κτίρια εκμεταλλεύονται πλήρως το μέγιστο επιτρεπτό ύψος δόμησης της συγκεκριμένης περιοχής που είναι τα 22 μέτρα. Τέλος, 6.3 Άποψη του κτιρίου μελέτης, με τους ηλιακούς φωτοβολταϊκούς συλλέκτες να διακρίνονται στις όψεις και το δώμα του

θεωρείται ότι το συγκεκριμένο κτίριο είναι κατασκευασμένο τη δεκαετία του 1970, με σκελετό από οπλισμένο σκυρόδεμα, χωρίς μόνωση, η εξωτερική τοιχοποιία αποτελείται από διπλό τούβλο, ενώ τα ανοίγματα έχουν μεταλλικά κουφώματα και μονούς υαλοπίνακες.

118

ΜΕΛΕΤΗ ΚΤΙΡΙΟΥ 6.2

ΔΕΔΟΜΕΝΑ ΒΑΣΙΚΟΥ ΣΕΝΑΡΙΟΥ

Το ‘ΒΑΣΙΚΟ ΣΕΝΑΡΙΟ’ που εφαρμόζεται, με βάση το οποίο θα γίνουν στη συνέχεια οι συγκρίσεις, αποσκοπεί σε σημαντική βελτίωση της ενεργειακής απόδοσης του κτιρίου. Έτσι, πραγματοποιούνται εξ αρχής ορισμένες βασικές αλλαγές στο κέλυφος της κατασκευής, που αφορούν τη μόνωση της εξωτερικής τοιχοποιίας και του δώματος, καθώς και την αντικατάσταση των κουφωμάτων και των υαλοπινάκων. Για τα ανοίγματα επιλέγονται ξύλινα κουφώματα και διπλοί υαλοπίνακες με χαμηλό συντελεστή εκπομπής, 16 χιλιοστά διάκενο και αέριο argon, επιτυγχάνοντας uvalue=1,5 W/m²K. Στους εξωτερικούς τοίχους τοποθετείται εξωτερικά μόνωση εξηλασμένης πολυστερίνης 5 εκατοστών, με αποτέλεσμα να πετυχαίνουν πλέον u-value=0,5 W/m²K [εικόνα 6.4]. Tέλος, μονώνεται το δώμα με 10 εκατοστά διογκωμένης

πολυστερίνης,

επιτυγχάνοντας

u-value=0,32

W/m²K

6.4 Εξωτερική τοιχοποιία με u-value=0,5 W/m²K

[εικόνα

6.5]. Για τη διαμόρφωση των απαιτούμενων συνθηκών θερμικής άνεσης στους εσωτερικούς χώρους της κατασκευής, καθώς και την επίτευξη των κατάλληλων επιπέδων θέρμανσης, ψύξης και φωτισμού, λήφθηκαν υπόψη οι τεχνικές οδηγίες του Τεχνικού Επιμελητηρίου Ελλάδας για την ενεργειακή απόδοση των κτιρίων και την έκδοση πιστοποιητικού ενεργειακής απόδοσης και αφορούν τη δημιουργία συγκεκριμένων συνθηκών στους εσωτερικούς χώρους του κτιρίου. Αυτές οι προδιαγραφές εξαρτώνται σε σημαντικό βαθμό από τη λειτουργία και τη χρήση του κάθε χώρου. Η ετήσια ενεργειακή κατανάλωση της κατασκευής για την επίτευξη συνθηκών θερμικής άνεσης υπολογίστηκε με τη χρήση του λογισμικού Autodesk Ecotect Analysis 2011.

6.5 Πλάκα δώματος με u-value=0,32 W/m²K

6.2.1 ΔΙΑΜΟΡΦΩΣΗ ΕΣΩΤΕΡΙΚΩΝ ΣΥΝΘΗΚΩΝ

Οι τεχνικές οδηγίες, για τη διαμόρφωση των εσωτερικών συνθηκών, που χρησιμοποιήθηκαν στο υπολογισμό είναι οι ακόλουθες [εικόνα 6.6]: 119

ΕΝΟΤΗΤΑ 6 για τις ΚΑΤΟΙΚΙΕΣ: - ωράριο λειτουργίας: 18 ώρες ημερησίως, καθημερινά - ελάχιστη-μέγιστη εσωτερική θερμοκρασία: 20-26˚C - πυκνότητα: 20 τ.μ. ανά άτομο - ποσότητα φρέσκου αέρα κάθε ώρα: 15 κ.μ. ανά άτομο - ποσότητα φρέσκου αέρα κάθε ώρα: 0,75 κ.μ. για κάθε τ.μ. της κατοικίας - φωτισμός: 200 lux - κατανάλωση ηλεκτρικού ρεύματος για φωτισμό: 2 W/τ.μ. για τα ΚΑΤΑΣΤΗΜΑΤΑ: - ωράριο λειτουργίας: 9 ώρες την ημέρα, 6 ημέρες κάθε εβδομάδα - ελάχιστη-μεγιστη εσωτερική θερμοκρασία: 20-26˚C - πυκνότητα: 8 τ.μ. ανά άτομο 6.6 Οι διαφορετικές θερμικές ζώνες του κτιρίου μελέτης

- ποσότητα φρέσκου αέρα κάθε ώρα: 22 κ.μ. ανά άτομο - ποσότητα φρέσκου αέρα κάθε ώρα: 3,08 κ.μ. για κάθε τ.μ. της κατοικίας - φωτισμός: 500 lux - κατανάλωση ηλεκτρικού ρεύματος για φωτισμό: 15 W/τ.μ. Λαμβάνοντας υπόψην τα παραπάνω δεδομένα θα υπολογιστούν οι ετήσιες ανάγκες του κτιρίου για τη θέρμανση, την ψύξη και τη λειτουργία του εξοπλισμού του, καθώς και η δυνατότητά του να παράγει ενέργεια με την εγκατάσταση φωτοβολταϊκών ηλιακών συλλεκτών στο δώμα και τις όψεις του. Στη συνέχεια, με βάση τις ανάγκες που θα προκύψουν και την ποσότητα της παραγόμενης ενέργειας, θα υπολογιστεί το ετήσιο ισοζύγιο της κατασκευής όσον αφορά την κατανάλωση ενέργειας, την κατανάλωση πρωτογενούς ενέργειας, καθώς και τις εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα. Για το ‘ΒΑΣΙΚΟ ΣΕΝΑΡΙΟ’ υπολογίστηκε ότι απαιτούμενη ηλεκτρική ενέργεια για τη λειτουργία του εξοπλισμού των καταστημάτων ανέρχεται σε 59,6 kWh/τ.μ. ετησίως, δηλαδή 4.173 kWh για κάθε κατάστημα των 70 τ.μ. [εικόνα

120

ΜΕΛΕΤΗ ΚΤΙΡΙΟΥ 6.7]. Άρα, σε σύνολο τεσσάρων καταστημάτων, η συνολική κατανάλωση είναι 16.692 kWh. Ο υπολογισμός της κατανάλωσης έγκειται στη χρήση συγκεκριμένων ηλεκτρικών συσκευών, οι οποίες λειτουργούν, κατά προσέγγιση, συγκεκριμένες ώρες ημερησίως, με όποιες αποκλίσεις αυτό συνεπάγεται.

6.7 Αναλυτική κατανάλωση ετήσιας ηλεκτρικής ενέργειας για τη λειτουργία του εξοπλισμού κάθε καταστήματος

Η ηλεκτρική ενέργεια που απαιτείται για τη λειτουργία του οικιακού εξοπλισμού ανέρχεται σε 46,5 kWh/τ.μ. ετησίως, δηλαδή 5.440,7 kWh για κάθε κατοικία των 110 τ.μ. [εικόνα 6.8]. Επομένως, σε σύνολο δέκα κατοικιών του κτιρίου η ετήσια κατανάλωση ανέρχεται σε 54.407 kWh. Συνεπώς, η αναγκαία ηλεκτρική ενέργεια για τη λειτουργία του εξοπλισμού ολόκληρου του κτιρίου για ένα χρόνο είναι 71.099 kWh στο συγκεκριμένο σενάριο. Στη συνέχεια, με τη χρήση λογισμικού, υπολογίστηκε ότι οι ανάγκες του κτιρίου για τη θέρμανση και την ψύξη των 121

ΕΝΟΤΗΤΑ 6

6.8 Αναλυτική κατανάλωση ετήσιας ηλεκτρικής ενέργειας για τη λειτουργία του εξοπλισμού κάθε κατοικίας

122

ΜΕΛΕΤΗ ΚΤΙΡΙΟΥ εσωτερικών του χώρων ανέρχονται σε 50,0 kWh/τ.μ. ετησίως, το οποίο στο σύνολο του κτιρίου μεταφράζεται σε 69.235 kWh. Πιο συγκεκριμένα, για τη θέρμανση απαιτούνται ετησίως 48.207 kWh, ενώ για την ψύξη 21.028 kWh [εικόνα 6.9].

6.9 Υπολογισμός ετήσιας κατανάλωσης ενέργειας για τη θέρμανση και την ψύξη του κτιρίου 123

ΕΝΟΤΗΤΑ 6 6.3

ΔΙΑΦΟΡΟΠΟΙΗΣΕΙΣ ΥΠΟΛΟΙΠΩΝ ΣΕΝΑΡΙΩΝ

Στη συνέχεια, με σκοπό την περαιτέρω αναβάθμιση της ενεργειακής απόδοσης της κατασκευής, θα υπολογιστούν εκ νέου οι ενεργειακές απαιτήσεις της για θέρμανση, ψύξη και λειτουργία εξοπλισμού σε τέσσερα διαφορετικά σενάρια. Στα τρία από αυτά τα σενάρια θα πραγματοποιηθούν αλλαγές προς διαφορετική κατεύθυνση, ενώ το τέταρτο αποτελεί το ‘ΙΔΑΝΙΚΟ ΣΕΝΑΡΙΟ’, κατά το οποίο εφαρμόζονται ταυτόχρονα οι αλλαγές και των τριών προηγούμενων σεναρίων. Με αυτό τον τρόπο, γίνεται εύκολα αντιληπτή η επηρροή που έχει στην ενεργειακή κατανάλωση της κατασκευής, η εισαγωγή κάθε φορά διαφορετικών δεδομένων και παραμέτρων, καθώς επίσης και σε τι βαθμό τη διαμορφώνουν και τη μεταβάλλουν οι αλλαγές που πραγματοποιούνται κάθε φορά.

6.3.1 Α’ ΣΕΝΑΡΙΟ [οι αλλαγές και διαφοροποιήσεις γίνονται με βάση το ‘ΒΑΣΙΚΟ ΣΕΝΑΡΙΟ’]

Θέλοντας να μειωθεί ακόμα περισσότερο η ενεργειακή κατανάλωση της κατασκευής, άρα και οι εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα, εφαρμόζονται ορισμένες ακόμα βελτιώσεις. Στο Α’ ΣΕΝΑΡΙΟ βελτιώνεται η μόνωση της εξωτερικής τοιχοποιίας, αντικαθιστώντας τα 5 εκατοστά εξηλασμένης πολυστερίνης με 10 εκατοστά εξηλασμένης πολυστερίνης. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα το u-value της εξωτερικής τοιχοποιίας να γίνει πλέον 0,29 W/m²K [εικόνα 6.10]. Με τη χρήση του κατάλληλου λογισμικού, υπολογίστηκε ότι οι ανάγκες του κτιρίου για τη θέρμανση και την ψύξη των εσωτερικών του χώρων σε αυτή την περίπτωση ανέρχονται σε 48,0 kWh/ τ.μ. ετησίως. Έτσι, η συνολική κατανάλωση του κτιρίου για θέρμανση και ψύξη μειώνεται ελαφρώς, από 69.235 kWh σε 66.521 kWh, από τις οποίες οι 45.606 kWh είναι για τη θέρμανση και οι 20.915 kWh για την ψύξη [εικόνα 6.11]. Παρατηρείται, επομένως, μια μικρή μείωση στην ανάγκη για θέρμανση, ενώ η ανάγκη για ψύξη 6.10 Εξωτερική τοιχοποιία με u-value=0,29 W/m²K 124

διατηρείται περίπου στα ίδια επίπεδα. Η κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας για τη λειτουργία του εξοπλισμού δε μεταβάλλεται, απαιτώντας 71.099 kWh.

ΜΕΛΕΤΗ ΚΤΙΡΙΟΥ

6.11 Υπολογισμός ετήσιας κατανάλωσης ενέργειας για τη θέρμανση και την ψύξη του κτιρίου με u-value=0,29 W/m²K στην εξωτερική τοιχοποιία 6.3.2 Β’ ΣΕΝΑΡΙΟ [οι αλλαγές και διαφοροποιήσεις γίνονται με βάση το ‘ΒΑΣΙΚΟ ΣΕΝΑΡΙΟ’]

Στο συγκεκριμένο σενάριο, για να μειωθεί η κατανάλωση ενέργειας της κατασκευής, προβαίνουμε σε αλλαγές που αφορούν το σύστημα ψύξης του κτιρίου. Καταργούμε, 125

ΕΝΟΤΗΤΑ 6 επομένως, την ψύξη στα μπάνια της κατασκευής και παράλληλα αυξάνουμε τη μέγιστη επιθυμητή θερμοκρασία στους υπόλοιπους χώρους των κατοικιών κατά 2οC, δηλαδή από 26οC σε 28οC. Η θερμοκρασίες στα καταστήματα διατηρούνται σταθερές. Έτσι, η κατανάλωση ενέργειας που απαιτείται για τη θέρμανση και την ψύξη των εσωτερικών χώρων μειώνεται σημαντικά και ανέρχεται πλέον σε 42,2 kWh/τ.μ.

6.12 Υπολογισμός ετήσιας κατανάλωσης ενέργειας για τη θέρμανση και την ψύξη του κτιρίου με κατάργηση της ψύξης στα μπάνια και αύξηση της επιθυμητής θερμοκρασίας στους υπόλοιπους χώρους των κατοικιών κατά 2οC, δηλαδή από 26οC σε 28οC 126

ΜΕΛΕΤΗ ΚΤΙΡΙΟΥ Παρατηρείται, επομένως, μία σημαντική μείωση στην ετήσια κατανάλωση ενέργειας από 69.235 kWh σε 58.375 kWh, που οφείλεται αποκλειστικά στη μειωμένη χρήση των κλιματιστικών μονάδων για την ψύξη των εσωτερικών χώρων. Η κατανάλωση για τη θέρμανση της κατασκευής παραμένει σταθερή σε 48.207 kWh ετησίως σε σχέση με το ‘ΒΑΣΙΚΟ ΣΕΝΑΡΙΟ’, ενώ η κατανάλωση για τη ψύξη της μειώνεται σε 10.168 kWh ετησίως [εικόνα 6.12]. Σταθερή παραμένει στο συγκεκριμένο και η κατανάλωση ενέργειας για τη λειτουργία του εξοπλισμού του κτιρίου σε 71.099 kWh ετησίως.

6.3.3 Γ’

ΣΕΝΑΡΙΟ [οι αλλαγές και διαφοροποιήσεις γίνονται με βάση το ‘ΒΑΣΙΚΟ ΣΕΝΑΡΙΟ’]

Το συγκεκριμένο σενάριο είναι περισσότερο υποθετικό και στηρίζεται κυρίως στην ευαισθητοποίηση και την ενεργή συμμετοχή των χρηστών στην προσπάθεια μείωσης της ηλεκτρικής κατανάλωσης του εξοπλισμού του κτιρίου, καθώς και στην χρήση ενεργειακά αποδοτικού εξοπλισμού. Πραγματοποιείται, συνεπώς, κατάργηση ή μείωση χρήσης ορισμένων συσκευών που οι λειτουργίες τους έχουν τη δυνατότητα να αντικατασταθούν με τρόπους που δεν απαιτούν τη κατανάλωση τόσο μεγάλων ποσοτήτων ενέργειας. Στις κατοικίες, καταργείται το στεγνωτήριο ρούχων, το οποίο είναι μια ενεργοβόρα συσκευή και συνάμα περιττή τη μεγαλύτερη διάρκεια του έτους με βάση το κλίμα της περιοχής. Αντίστοιχα, καταργείται και το πλυντήριο πιάτων καθώς εξυπηρετεί μία διαδικασία που μπορεί να γίνει εύκολα και χωρίς τη χρήση του. Το ίδιο ισχύει και για την ηλεκτρική σκούπα, της οποίας μειώνεται η χρήση κατά 50%, εφόσον είναι δυνατόν, διότι η ίδια διαδικασία έχει τη δυνατότητα να επιτευχθεί και χωρίς την κατανάλωση ενέργειας σε πολλές περιπτώσεις. Επιπλέον, γίνεται αντικατάσταση των σταθερών ηλεκτρονικών υπολογιστών με φορητούς, οι οποίοι έχουν σχεδόν την ίδια απόδοση με σημαντικά μικρότερη κατανάλωση ενέργειας, ενώ καταργείται το ραδιόφωνο, μιας και η ακρόαση μπορεί να πραγματοποιηθεί μέσα από τη χρήση του ηλεκτρονικού υπολογιστή.

127

ΕΝΟΤΗΤΑ 6 Τέλος, επιδιώκεται, συσκευές όπως οι τηλεοράσεις και τα ραδιόφωνα, όταν δεν χρησιμοποιούνται, να απενεργοποιούνται πλήρως, καθώς ακόμα και σε κατάσταση αναμονής καταναλώνουν μια μικρή ποσότητα ηλεκτρικής ενέργειας, η οποία κατά τη διάρκεια ενός έτους λειτουργεί αθροιστικά και μπορεί να ξεπεράσει τις 40 kWh για ένα νοικοκυριό. Οι αλλαγές αυτές έχουν ως αποτέλεσμα τη μείωση της ενεργειακής κατανάλωσης των κατοικιών για τη λειτουργία του εξοπλισμού τους σε 36 kWh/τ.μ. ετησίως. Αυτό σημαίνει ότι η κάθε κατοικία των 110 τ.μ. χρειάζεται 3.954,8 kWh

6.13 Αναλυτική κατανάλωση ετήσιας ηλεκτρικής ενέργειας για τον εξοπλισμό κάθε κατοικίας 128

ΜΕΛΕΤΗ ΚΤΙΡΙΟΥ κάθε χρόνο για να καλύψει τις ανάγκες του οικιακού της εξοπλισμού για ηλεκτρική ενέργεια [εικόνα 6.13]. Επομένως, σε σύνολο 10 κατοικιών απαιτούνται 39.548 kWh ετησίως. Αυτό συνεπάγεται μείωση κατά 14.859 kWh στην κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας των κατοικιών κάθε χρόνο και προϋποθέτει την ενεργή συμμετοχή των κατοίκων του. Από την άλλη πλευρά, στα καταστήματα, οι αλλαγές που μπορούν να εφαρμοστούν είναι

σαφώς

λιγότερες,

καθώς

ο

εξοπλισμός

που

χρησιμοποιείται

είναι

περιορισμένος. Αρχικά, αντικαθίσταται ο σταθερός ηλεκτρονικός υπολογιστής με φορητό, ο οποίος προσφέρει παραπλήσιες δυνατότητες με σημαντικά χαμηλότερη κατανάλωση ενέργειας, καθώς και το ραδιόφωνο, ούσα μια λειτουργία που μπορεί να πραγματοποιηθεί μέσω του υπολογιστή. Επιπλέον, επιδιώκεται η πλήρης απενεργοποίηση ηλεκτρικών συσκευών, όπως ραδιόφωνα και τηλεοράσεις, όταν δεν χρησιμοποιούνται, διότι καταναλώνουν ενέργεια ακόμα και σε κατάσταση αναμονής. Τέλος, μειώνεται, όσο είναι δυνατό, η χρήση της ηλεκτρικής σκούπας, καθώς εξυπηρετεί μία διαδικασία που μπορεί να πραγματοποιηθεί εύκολα και χωρίς τη χρήση της. Οι παραπάνω αλλαγές έχουν ως αποτέλεσμα τη μείωση της ενεργειακής κατανάλωσης των καταστημάτων για τη λειτουργία του εξοπλισμού

6.14 Αναλυτική κατανάλωση ετήσιας ηλεκτρικής ενέργειας για τον εξοπλισμό κάθε καταστήματος-γραφείου 129

ΕΝΟΤΗΤΑ 6 τους σε 39,0 kWh/τ.μ. ετησίως.

Άρα, το κάθε κατάστημα 70 τ.μ. χρειάζεται

2.727,6 kWh ηλεκτρικής ενέργειας για να καλύψει τις απαιτήσεις του εξοπλισμού του [εικόνα 6.14]. Συνεπώς, τα τέσσερα καταστήματα χρειάζονται 10.910,4 kWh ηλεκτρικής ενέργειας κάθε χρόνο, κατά 5.781,6 kWh την ενέργεια που απαιτούν για τη λειτουργία του εξοπλισμού τους. Επομένως, η συνολική κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας του κτιρίου για τη λειτουργία του εξοπλισμού του, ύστερα από τις αλλαγές που έγκεινται κατά κύριο λόγο στη διαφορετική και πιο ορθολογική αντιμετώπιση των χρηστών του, μειώνεται σε μεγάλο βαθμό και ανέρχεται στο συγκεκριμένο σενάριο σε 50.458,4 kWh ετησίως. Η ενέργεια που καταναλώνεται για τη θέρμανση και την ψύξη των εσωτερικών χώρων της κατασκευής δεν διαφοροποιείται σε σύγκριση με το ‘ΒΑΣΙΚΟ ΣΕΝΑΡΙΟ’, απαιτώντας 48.207 kWh ετησίως για τη θέρμανση και 21.028 kWh για την ψύξη της.

6.3.4

ΙΔΑΝΙΚΟ ΣΕΝΑΡΙΟ

Στο συγκεκριμένο σενάριο, εφαρμόζονται ταυτόχρονα όλες οι αλλαγές που έχουν εφαρμοστεί στα σενάρια Α, Β και Γ, έχοντας με αυτό τον τρόπο ένα συνδυασμό παραγόντων και καταλήγοντας σε ένα ιδανικό σενάριο. Πραγματοποιείται, επομένως, βελτίωση στη μόνωση της εξωτερικής τοιχοποιίας με μείωση του συντελεστή μεταφορά θερμότητας [u-value] από 0,5 σε 0,29, κατάργηση της ψύξης στα μπάνια της κατασκευής με παράλληλη αύξηση της επιτρεπτής θερμοκρασίας σε 28˚C [από 26˚C] στους υπόλοιπους χώρους των κατοικιών, βελτίωση της αποδοτικότητας μέρος του εξοπλισμού, και, τέλος, προϋποθέτει την ενημέρωση, την ευαισθητοποίηση και την ενεργή συμμετοχή των χρηστών. Σε αυτό το σενάριο η κατανάλωση ενέργειας για τη θέρμανση και την ψύξη της κατασκευής ανέρχεται σε 40,4 kWh/τ.μ., δηλαδή 55.986 kWh ετησίως για το σύνολο του κτιρίου. Πιο συγκεκριμένα, για τη θέρμανση καταναλώνονται 45.958 kWh ετησίως, για την ψύξη 10.028 kWh ετησίως, ενώ για τη λειτουργία του εξοπλισμού του κτιρίου 50.458,4 kWh ετησίως [εικόνα 6.15]. Η ενέργεια που καταναλώνεται για τη θέρμανση και την ψύξη του κτιρίου διαφέρει από τις ελάχιστες τιμές που είχε λάβει στα ΣΕΝΑΡΙΑ 130

ΜΕΛΕΤΗ ΚΤΙΡΙΟΥ Α’ και Β’, καθώς η ταυτόχρονη πραγματοποίηση των αλλαγών και των δύο αυτών σεναρίων επηρεάζει διαφορετικά τις απαιτήσεις της κατασκευής.Στη συνέχεια θα υπολογιστεί το ετήσιο ισοζύγιο του κτιρίου όσο αφορά την κατανάλωση ενέργειας, την κατανάλωση πρωτογενούς ενέργειας και τις εκπομπές του σε διοξείδιο του άνθρακα για κάθε μία από τις παραπάνω περιπτώσεις.

6.15 Υπολογισμός ετήσιας κατανάλωσης ενέργειας για τη θέρμανση και την ψύξη του κτιρίου στο ‘ΙΔΑΝΙΚΟ ΣΕΝΑΡΙΟ’ με u-value=0,29 W/m²K στην εξωτερική τοιχοποιία και ταυτόχρονη μείωση των αναγκών ψύξης 131

ΕΝΟΤΗΤΑ 6 6.4 ΕΚΜΕΤΑΛΛΕΥΣΗ ΗΛΙΑΚΗΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ

Παράλληλα με τον υπολογισμό των ενεργειακών απαιτήσεων του κτιρίου κατά τη διάρκεια ενός έτους, γίνεται και προσπάθεια κάλυψης μέρους αυτών των αναγκών μέσα από την εκμετάλλευση ανανεώσιμων μορφών ενέργειας. Στη συγκεκριμένη περίπτωση, προωθείται η εκμετάλλευση της ηλιακής ακτινοβολίας που προσπίπτει στο κέλυφος του κτιρίου, με την εγκατάσταση συστήματος φωτοβολταϊκών ηλιακών συλλεκτών σε επιλεγμένα σημεία του δώματος καθώς και των όψεων του. Τα σημεία επιλέγονται με βάση τη συνολική ηλιακή ακτινοβολία που λαμβάνουν ανά τετραγωνικό μέτρο, καθ’ όλη τη διάρκεια ενός έτους, με σκοπό την αύξηση της αποδοτικότητας του συστήματος. Επιπλέον, επιδιώκεται, η τοποθέτησή τους να γίνεται σε συγκεκριμένα σημεία, ώστε να μην επηρεάζει σε μεγάλο βαθμό τη δομή και την αρχιτεκτονική του κτιρίου.

6.4.1 ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΟΙ ΗΛΙΑΚΟΙ ΣΥΛΛΕΚΤΕΣ ΔΩΜΑΤΟΣ

Στο μεγαλύτερο μέρος της επιφάνειας του δώματος του κτιρίου, τοποθετούνται φωτοβολταϊκοί ηλιακοί συλλέκτες [εικόνα 6.16, 6.17]. Η συνολική έκταση που καταλαμβάνουν ανέρχεται σε 266,9 τ.μ. Στην έκταση αυτή τοποθετούνται σε οριζόντια διάταξη και σε ύψος 0,8 μέτρα από το επίπεδο της πλάκας του τελευταίου ορόφου 157 συλλέκτες, επιφάνειας 1,7 τ.μ. ο καθένας [1,7*1,0 μέτρα οι διαστάσεις του] και ονομαστικής ισχύος 240 Watt. Η συνολική εγκατεστημένη ισχύς ανέρχεται, επομένως, στα 37,68 kW [εικόνα 6.18]. Δεν λαμβάνουν, όμως, όλοι οι συλλέκτες την ίδια ποσότητα ηλιακής ενέργειας κατά τη διάρκεια του έτους, καθώς η ίδια επηρεάζεται από τη γεωμετρία και τη θέση τόσο του ίδιου του κτιρίου όσο και των γειτονικών, όπως επίσης και από τον προσανατολισμό τους.

6.16 Φωτοβολταϊκοί ηλιακοί συλλέκτες δώματος 132

ΜΕΛΕΤΗ ΚΤΙΡΙΟΥ

6.17 Επιλεγμένα σημεία του δώματος του κτιρίου, τοποθετούνται φωτοβολταϊκοί ηλιακοί συλλέκτες

όπου

6.18 Υπολογισμός προσπίπτουσας ηλιακής ακτινοβολίας στο δώμα του κτιρίου

133

ΕΝΟΤΗΤΑ 6 Οπότε, υπάρχουν: - 148 συλλέκτες που λαμβάνουν 1.300 kWh/τ.μ. ετησίως, άρα 327.080 kWh [1.300*148*1,7] - 8 συλλέκτες που λαμβάνουν 1.220 kWh/τ.μ. ετησίως, άρα 16.592 kWh [1.220*8*1,7] και - 1 συλλέκτης που λαμβάνει 1.140 kWh/τ.μ. ετησίως, άρα 1.938 kWh [1.140*1*1,7] Επομένως, η συνολική προσπίπτουσα ακτινοβολία που λαμβάνει το δώμα του κτιρίου ετησίως είναι 345.610 kWh. Οι μονοκρυσταλλικοί φωτοβολταϊκοί ηλιακοί συλλέκτες που χρησιμοποιούνται μετατρέπουν περίπου το 15% της ηλιακής ενέργειας που λαμβάνουν σε ηλεκτρική. Ωστόσο, έχουν και ορισμένες επιπλέον απώλειες στην απόδοσή τους, που έγκεινται στις απώλειες των καλωδίων και των μετατροπέων, στην υπερθέρμανση του συστήματος καθώς και στην επίδραση της ηλιακής ανάκλασης υπό γωνία. Συνεπώς, η συνολική απόδοση του συστήματος ανέρχεται σε 12% περίπου, κάτι που σημαίνει ότι μετατρέπει μόλις το 12% της συνολικής ενέργειας [ηλιακή ενέργεια] που δέχεται κατά τη διάρκεια ενός έτους σε ηλεκτρική. Άρα, η ποσότητα της ηλεκτρικής ενέργειας που παράγεται ετησίως από την εγκατάσταση του συγκεκριμένου συστήματος είναι 41.473,2 kWh [345.610*0,12].

6.4.2 ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΟΙ ΣΥΛΛΕΚΤΕΣ ΣΤΗΝ ΟΨΗ ΤΗΣ ΟΔΟΥ Κ.ΚΑΡΤΑΛΗ

Θέλοντας να εκμεταλλευτούμε και την ηλιακή ακτινοβολία που προσπίπτει στις όψεις του κτιρίου τοποθετούνται σε αυτές φωτοβολταϊκοί ηλιακοί συλλέκτες σε κατακόρυφη διάταξη [εικόνα 6.19, 6.20]. Η συνολική έκταση που καταλαμβάνουν 6.19 Φωτοβολταϊκοί ηλιακοί συλλέκτες στην όψη της οδού Κ. Καρτάλη 134

στην όψη της οδού Κ.Καρτάλη ανέρχεται σε 108,8 τ.μ. Σε επιλεγμένα σημεία με ετήσια προσπίπτουσα ηλιακή ακτινοβολία μεγαλύτερη από 660 kWh/τ.μ. τοποθετούνται 64 φωτοβολταϊκοί συλλέκτες, επιφάνειας 1,7 τ.μ. ο καθένας [διαστάσεων 1,7*1,0

ΜΕΛΕΤΗ ΚΤΙΡΙΟΥ μέτρα] και ονομαστικής ισχύος 240 Watt. Η συνολική εγκαταστημένη ισχύς ανέρχεται επομένως σε 15,36 kW [εικόνα 6.21]. Ωστόσο, κατά τη διάρκεια του έτους, δε λαμβάνουν όλοι οι συλλέκτες την ίδια ποσότητα ηλιακής ακτινοβολίας, καθώς αυτή επηρεάζεται από τον προσανατολισμό του κτιρίου, τη γεωμετρία και τη

6.20 Επιλεγμένα σημεία στην όψη της οδού Κ. Καρτάλη, όπου τοποθετούνται φωτοβολταϊκοί ηλιακοί συλλέκτες

6.21 Υπολογισμός προσπίπτουσας ηλιακής ακτινοβολίας στην όψη της οδού Κ. Καρτάλη 135

ΕΝΟΤΗΤΑ 6 θέση τόσο του ίδιου του κτιρίου, όσο και των γειτονικών, καθώς και από τα στοιχεία του περιβάλλοντος χώρου. Έτσι, σε σημεία της συγκεκριμένη όψης του κτιρίου είναι τοποθετημένοι: - 2 συλλέκτες που λαμβάνουν 1.220 kWh/τ.μ. ετησίως, άρα 4.148 KWh [1.220*2*1.7] - 6 συλλέκτες που λαμβάνουν 1.140 kWh/τ.μ. ετησίως, άρα 11.628 KWh [1.140*6*1.7] - 5 συλλέκτες που λαμβάνουν 1.060 kWh/τ.μ. ετησίως, άρα 9.010 kWh [1.060*5*1.7] - 9 συλλέκτες που λαμβάνουν 980 kWh/τ.μ. ετησίως, άρα 14.994 kWh [980*9*1.7] - 13 συλλέκτες που λαμβάνουν 900 kWh/τ.μ. ετησίως, άρα 19.890 kWh [900*13*1.7] - 9 συλλέκτες που λαμβάνουν 820 kWh/τ.μ. ετησίως, άρα 12.546 kWh [820*9*1.7] - 13 συλλέκτες που λαμβάνουν 740 kWh/τ.μ. ετησίως, άρα 16.354 kWh [740*13*1.7] και - 7 συλλέκτες που λαμβάνουν 660 kWh/τ.μ. ετησίως, άρα 7.854 kWh [660*7*1.7] Επομένως, η συνολική προσπίπτουσα ηλιακή ακτινοβολία που λαμβάνουν τα επιλεγμένα σημεία της συγκεκριμένης όψης του κτιρίου κατά τη διάρκεια ενός ολόκληρου έτους, ανέρχεται σε 96.124 kWh [εικόνα 6.22]. Οι μονοκρυσταλλικοί φωτοβολταϊκοί ηλιακοί συλλέκτες που χρησιμοποιούνται μετατρέπουν περίπου το 15% της ηλιακής ακτινοβολίας που δέχονται σε ηλεκτρική ενέργεια. Ωστόσο, έχουν και ορισμένες επιπλέον απώλειες που οφείλονται στις απώλειες των καλωδίων [περίπου 5%] και των μετατροπέων [περίπου 5%], στην υπερθέρμανση του συστήματος, καθώς και στην επίδραση της ηλιακής ανάκλασης υπό γωνία. Συνεπώς, η συνολική απόδοση του συστήματος δεν ξεπερνά το 12% περίπου.

6.22 Φωτοβολταϊκοί ηλιακοί συλλέκτες στην όψη της οδού Κ. Καρτάλη 136

Άρα, η ηλεκτρική ενέργεια που παράγεται ετησίως από την εγκατάσταση του συγκεκριμένου συστήματος στην όψη της οδού Κ.Καρτάλη ανέρχεται σε 11.534,9 kWh [96.124*0,12].

ΜΕΛΕΤΗ ΚΤΙΡΙΟΥ 6.4.3 ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΟΙ ΣΥΛΛΕΚΤΕΣ ΣΤΗΝ ΟΨΗ ΤΗΣ ΟΔΟΥ Τ.ΟΙΚΟΝΟΜΑΚΗ

Θέλοντας να εκμεταλλευτούμε την ηλιακή ακτινοβολία που προσπίπτει στις όψεις του κτιρίου, τοποθετούνται σε αυτές φωτοβολταϊκοί ηλιακοί συλλέκτες σε κατακόρυφη διάταξη [εικόνα 6.23, 6.24]. Η συνολική έκταση που καταλαμβάνουν στην όψη της οδού Τ.Οικονομάκη ανέρχεται σε 108,8 τ.μ. Σε επιλεγμένα σημεία με ετήσια προσπίπτουσα ηλιακή ακτινοβολία μεγαλύτερη από 580 kWh/τ.μ. τοποθετούνται 64 φωτοβολταϊκοί συλλέκτες, επιφάνειας 1,7 τ.μ. ο καθένας [με διαστάσεις 1,7*1,0 μέτρα] και ονομαστικής ισχύος 240 Watt. Η συνολική εγκαταστημένη ισχύς ανέρχεται επομένως σε 15,36 kW [εικόνα 6.25]. Ωστόσο, δε δέχονται όλοι οι συλλέκτες την ίδια ποσότητα ηλιακής ακτινοβολίας κατά τη διάρκεια ενός έτους, καθώς η ίδια επηρεάζεται από τον προσανατολισμό του κτιρίου, τη γεωμετρία και τη θέση τόσο του ίδιου του κτιρίου όσο και των γειτονικών, καθώς και από τα υπόλοιπα στοιχεία του γύρω περιβάλλοντος. Οπότε, σε επιλεγμένα σημεία της συγκεκριμένης όψης του κτιρίου έχουν εγκατασταθεί: - 1 συλλέκτης που λαμβάνει 1.140 kWh/τ.μ. ετησίως, άρα 1.938 kWh [1.140*1*1,7] - 3 συλλέκτες που λαμβάνουν 1.060 kWh/τ.μ. ετησίως, άρα 5.406 kWh [1.060*3*1,7] - 4 συλλέκτες που λαμβάνουν 980 kWh/τ.μ. ετησίως, άρα 6.664 kWh [980*4*1,7] - 6 συλλέκτες που λαμβάνουν 900 kWh/τ.μ. ετησίως, άρα 9.180 kWh [900*6*1,7] - 14 συλλέκτες που λαμβάνουν 820 kWh/τ.μ. ετησίως, άρα 19.516 kWh [820*14*1,7] - 17 συλλέκτες που λαμβάνουν 740 kWh/τ.μ. ετησίως, άρα 21.386 kWh [740*1*1,7] - 12 συλλέκτες που λαμβάνουν 660 kWh/τ.μ. ετησίως, άρα 13.464 kWh [660*12*1,7] και τέλος, - 7 συλλέκτες που λαμβάνουν 580 kWh/τ.μ. ετησίως, άρα 6.902 kWh [580*7*1,7]

6.23 Φωτοβολταϊκοί ηλιακοί συλλέκτες στην όψη της οδού Τ. Οικονομάκη 137

ΕΝΟΤΗΤΑ 6 Επομένως, η συνολική προσπίπτουσα ηλιακή ακτινοβολία που λαμβάνουν τα επιλεγμένα σημεία της συγκεκριμένης όψης του κτιρίου κατά τη διάρκεια ενός ολόκληρου έτους ανέρχεται σε 84.456 kWh. Οι μονοκρυσταλλικοί φωτοβολταϊκοί ηλιακοί συλλέκτες που χρησιμοποιούνται μετατρέπουν περίπου το 15% της ηλιακής

6.24 Επιλεγμένα σημεία στην όψη της οδού Τ. Οικοναμάκη, όπου τοποθετούνται φωτοβολταϊκοί ηλιακοί συλλέκτες

6.25 Υπολογισμός προσπίπτουσας ηλιακής ακτινοβολίας στην όψη της οδού Τ.Οικοναμάκη 138

ΜΕΛΕΤΗ ΚΤΙΡΙΟΥ ακτινοβολίας που δέχονται σε ηλεκτρική ενέργεια. Ωστόσο, η εγκατάσταση ενός τέτοιου συστήματος έχει και επιπλέον απώλειες, όπως αναφέρθηκαν και παραπάνω, με συνέπεια η συνολική απόδοση του συστήματος να ανέρχεται στο 12% περίπου. Άρα, η ηλεκτρική ενέργεια που παράγεται ετησίως από την εγκατάσταση του συγκεκριμένου συστήματος είναι 10.134,7 kWh [84.456*0,12]. Συνεπώς, η ενέργεια που παράγεται από το σύνολο των φωτοβολταϊκών ηλιακών συλλεκτών που έχουν εγκατασταθεί σε ολόκληρο το κτίριο ανέρχεται σε 63.142,8 kWh ετησίως.

6.4.4 ΤΟΠΟΘΕΤΗΣΗ ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΩΝ ΗΛΙΑΚΩΝ ΣΥΛΛΕΚΤΩΝ ΣΤΟ ΔΩΜΑ

ΤΟΥ ΚΤΙΡΙΟΥ ΥΠΟ ΚΛΙΣΗ Για τη μεγιστοποίηση της απόδοσης των φωτοβολταϊκών ηλιακών του δώματος της κατασκευής, τοποθετούνται με τη βέλτιστη δυνατή κλίση και προσανατολισμό. Με τη συγκεκριμένη διάταξη μπορούν να τοποθετηθούν στο δώμα του κτιρίου 85 συλλέκτες με νότιο προσανατολισμό και με κλίση 30o σε σχέση με το οριζόντιο επίπεδο. Η απόσταση μεταξύ των συστοιχιών είναι 0,6 μέτρα [εικόνα 6.26, 6.27].

6.26 Επιλεγμένα σημεία του δώματος του κτιρίου, όπου τοποθετούνται φωτοβολταϊκοί ηλιακοί συλλέκτες σε κλίση και με νότιο προσανατολισμό 6.27 Διάταξη φωτοβολταϊκών ηλιακών συλλεκτών σε τομή 139

ΕΝΟΤΗΤΑ 6 Ο κάθε συλλέκτης καταλαμβάνει επιφάνεια 1,7 τ.μ. [1,7*1,0 μέτρα οι διαστάσεις του] και έχει ονομαστική ισχύ 240 Watt. Η εγκατεστημένη ισχύς του συγκεκριμένου συστήματος ανέρχεται σε 20,4 kW. Χρησιμοποιώντας το λογισμικό PVGIS, [εικόνα 6.28] υπολογίζεται ότι η συνολική ενέργεια που παράγεται ετησίως ανέρχεται περίπου στις 24.500 kWh. Επομένως, η τοποθέτηση των συλλεκτών με το συγκεκριμένο τρόπο είναι πιο αποδοτική για κάθε μονάδα. Ωστόσο, η συνολική ενέργεια που παράγεται κατά τη διάρκεια ενός έτους είναι πολύ μικρότερη συγκριτικά με αυτήν που παράγεται με την οριζόντια τοποθέτηση των ηλιακών φωτοβολταϊκών συλλεκτών στο δώμα της κατασκευής. Αυτό συμβαίνει διότι η οριζόντια τοποθέτηση εκμεταλλεύεται αποτελεσματικότερα την υπάρχουσα επιφάνεια, παρέχοντας τη δυνατότητα εγκατάστασης περισσότερων μονάδων, άρα και συστήματος μεγαλύτερης ισχύος. Συνεπώς, στη συγκεκριμένη περίπτωση προτιμάται η τοποθέτηση φωτοβολταϊκών ηλιακών συλλεκτών στο δώμα του κτιρίου σε οριζόντια διάταξη.

6.28 Υπολογισμός ετήσιας παραγωγής ενέργειας του εγκαταστημένου συστήματος φωτοβολταϊκών συλλεκτών

140

ΜΕΛΕΤΗ ΚΤΙΡΙΟΥ 6.5 ΕΤΗΣΙΟ ΙΣΟΖΥΓΙΟ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗΣ ΚΑΤΑΝΑΛΩΣΗΣ

Με το ετήσιο ισοζύγιο ενεργειακής κατανάλωσης, υπολογίζεται το ποσοστό των ενεργειακών αναγκών της κατασκευής που μπορεί να καλυφθεί από την εκμετάλλευση ανανεώσιμων μορφών ενέργειας κατά τη διάρκεια ενός έτους. Άρα, αφορά και την ποσότητα ενέργειας που υπολείπεται ώστε το ισοζύγιο να γίνει μηδενικό, καθώς και το πλεόνασμα ενέργειας, εφόσον υπάρχει. Έτσι, η συνολική κατανάλωση του κτιρίου αποτελεί το άθροισμα των επιμέρους καταναλώσεων για θέρμανση, ψύξη και λειτουργία του εξοπλισμού, ενώ η παραγωγή ενέργειας, αυτή που προσφέρει το σύστημα φωτοβολταϊκών ηλιακών συλλεκτών που έχει εγκατασταθεί. Στον πίνακα που ακολουθεί [εικόνα 6.29], παρουσιάζονται οι επιμέρους καταναλώσεις ενέργειας, καθώς και το ετήσιο ισοζύγιο για όλα τα σενάρια που μελετήθηκαν, ενώ στη συνέχεια ακολουθεί αναλυτική περιγραφή για καθένα από τα σενάρια ξεχωριστά.

6.5.1 ΒΑΣΙΚΟ ΣΕΝΑΡΙΟ

6.29 Πίνακας ενεργειακής κατανάλωσης διαφορετικών σεναρίων

και

ισοζυγίου

των

Για τον υπολογισμό του ισοζυγίου ενεργειακής κατανάλωσης της κατασκευής είναι απαραίτητη η ενέργεια που καταναλώνει η κατασκευή για την κάλυψη των ενεργειακών της αναγκών σε χρονική περίοδο ενός έτους, καθώς και την ενέργεια 141

ΕΝΟΤΗΤΑ 6 που είναι σε θέση να παράξει την αντίστοιχη περίοδο. Γνωρίζουμε ήδη ότι το κτίριο στο ‘ΒΑΣΙΚΟ ΣΕΝΑΡΙΟ’ απαιτεί: - για τη θέρμανση του 48.207 kWh, - για την ψύξη του 21.028 kWh και - για τη λειτουργία του εξοπλισμού του 71.099 kWh. Δηλαδή, σε χρονικό διάστημα ενός έτους το σύνολο του συγκεκριμένου κτιρίου έχει ανάγκη 140.334 kWh ενέργειας. Ταυτόχρονα, όπως έχει υπολογιστεί, από την εκμετάλλευση της ηλιακής ακτινοβολίας έχει τη δυνατότητα να παράξει 63.142,8 kWh ενέργειας το ίδιο διάστημα. Συνεπώς, μπορεί να καλύψει το 45% της συνολικής ενεργειακής του κατανάλωσης.

6.5.2 Α’ ΣΕΝΑΡΙΟ

Η ενεργειακή κατανάλωση του κτιρίου στο ‘Α’ ΣΕΝΑΡΙΟ’, όπως έχει διαμορφωθεί ύστερα από τις αλλαγές που εφαρμόστηκαν στο κέλυφός του [αύξηση της μόνωσης εξηλασμένης πολυστερίνης στην εξωτερική τοιχοποιία από 5 σε 10 εκατοστά και μείωση του συντελεστή θερμοπερατότητας σε 0,29 W/m²K] διαφέρει σε σχέση με το ΒΑΣΙΚΟ ΣΕΝΑΡΙΟ’ και είναι η ακόλουθη: - για τη θέρμανση απαιτούνται 45.606 kWh ετησίως, - για την ψύξη 20.915 kWh, ενώ, - για τη λειτουργία του εξοπλισμού του 71.099 kWh. Συνεπώς, σε διάστημα ενός έτους, οι συνολικές ενεργειακές απαιτήσεις του κτιρίου ανέρχονται σε 137.620 kWh, ενώ η εγκατάσταση φωτοβολταϊκών ηλιακών συλλεκτών προσφέρει 63.142,8 kWh ενέργειας ετησίως, καλύπτοντας το 45,9% των συγκεκριμένων αναγκών.

142

ΜΕΛΕΤΗ ΚΤΙΡΙΟΥ 6.5.3 Β’ ΣΕΝΑΡΙΟ

Οι ενεργειακές απαιτήσεις του κτιρίου στο ‘Β’ ΣΕΝΑΡΙΟ’, όπως αυτές έχουν διαμορφωθεί, ύστερα από τη μείωση της ψύξης σε όλους του χώρους των κατοικιών και στην κατάργησή της στα μπάνια του κτιρίου είναι οι εξής: - για τη θέρμανση του απαιτούνται 48.207 kWh ετησίως, - για την ψύξη του 10.168 kWh, ενώ, - για τη λειτουργία του εξοπλισμού 71.099 kWh. Έτσι, κατά τη διάρκεια ενός έτους το κτίριο χρειάζεται 129.474 kWh ενέργειας για τη λειτουργία του, ενώ, έχει τη δυνατότητα να παράξει 63.142,8 kWh από την τοποθέτηση φωτοβολταϊκών ηλιακών συλλεκτών στο κέλυφός του. Συνεπώς, έχει τη δυνατότητα να καλύψει το 48,8% των αναγκών του συγκεκριμένου σεναρίου.

6.5.4 Γ’ ΣΕΝΑΡΙΟ

Η ενεργειακή κατανάλωση του κτιρίου στο ‘Γ’ ΣΕΝΑΡΙΟ’, το οποίο βασίζεται στην ευαισθητοποίηση των χρηστών και στη ενεργή συμμετοχή τους για τη μείωση της κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας είναι η ακόλουθη: - η θέρμανση καταναλώνει 48.207 kWh ετησίως, - η ψύξη 21.028 kWh και - ο εξοπλισμός του κτιρίου 50.458,4 kWh. Επομένως, σε διάστημα ενός έτους, το κτίριο χρειάζεται 119.693,4 kWh για την κάλυψη του συνόλου των ενεργειακών του αναγκών, ενώ την ίδια χρονική περίοδο μπορεί να παράξει 63.142,8 kWh ενέργειας από την εκμετάλλευση των ανανεώσιμων μορφών ενέργειας και συγκεκριμένα της ηλιακής, συμβάλλοντας κατά συνέπεια στο 52,8% της κατανάλωσής του.

143

ΕΝΟΤΗΤΑ 6 6.5.5 ΙΔΑΝΙΚΟ ΣΕΝΑΡΙΟ

Η απαιτήσεις του κτιρίου για ενέργεια στο ‘ΙΔΑΝΙΚΟ ΣΕΝΑΡΙΟ’, κατά το οποίο έχουν εφαρμοστεί ταυτόχρονα οι αλλαγές, βελτιώσεις και παραδοχές των σεναρίων Α’, Β’ και Γ’ έχουν διαμορφωθεί όπως παρουσιάζονται παρακάτω: - η θέρμανση απαιτεί 45.958 kWh, - η ψύξη 10.028 kWh και - η λειτουργία του εξοπλισμού του 50.458,4 kWh. Επομένως, το κτίριο χρειάζεται 106.444,4 kWh ετησίως για να καλύψει εξ’ ολοκλήρου τις ανάγκες του. Το αντίστοιχο διάστημα έχει τη δυνατότητα να παράξει 63.142,8 kWh ενέργειας από τους φωτοβολταϊκούς ηλιακούς συλλέκτες που τοποθετήθηκαν στο δώμα και στις όψεις του. Κατά συνέπεια, έχει τη δυνατότητα να συνεισφέρει κατά 59,3% στην κάλυψη αυτών των αναγκών.

144

ΜΕΛΕΤΗ ΚΤΙΡΙΟΥ 6.6 ΕΤΗΣΙΟ ΙΣΟΖΥΓΙΟ ΚΑΤΑΝΑΛΩΣΗΣ ΠΡΩΤΟΓΕΝΟΥΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ

Εφόσον έχει ήδη υπολογιστεί τόσο η κατανάλωση όσο και η παραγωγή ενέργειας της κατασκευής, στη συνέχεια, είναι εύκολο να μετατραπεί σε πρωτογενή. Η εύρεση του ετήσιου ισοζυγίου πρωτογενούς ενέργειας μίας κατασκευής αποτελεί ένα αξιόπιστο και αποτελεσματικό τρόπο εντοπισμού της επιρροής του κτιρίου στο ενεργειακό σύστημα. Παρόλα αυτά, δε λαμβάνεται υπόψην η διαθεσιμότητα της κάθε μορφής ενέργειας καθώς και η μόλυνση που προκαλεί. Για τον υπολογισμό της πρωτογενούς ενέργειας που δαπανάται για τη λειτουργία του κτιρίου κατά τη διάρκεια ενός έτους, απαιτείται η χρήση του συντελεστή μετατροπής της καταναλισκόμενης ενέργειας σε πρωτογενή, καθώς και του συντελεστή απόδοσης της κάθε μορφής ενέργειας. Στο

6.30 Συντελεστής μετατροπής διαφορετικών μορφών ενέργειας σε πρωτογενή, [πηγή εικόνας: Τεχνική οδηγία ΤΕΕ]

συγκεκριμένο παράδειγμα, οι συντελεστές που θα χρειαστούν είναι του φυσικού αερίου και της ηλεκτρικής ενέργειας. Ο συντελεστής μετατροπής του φυσικού αερίου σε πρωτογενή ενέργεια είναι 1,05, ενώ της ηλεκτρικής ενέργειας 2,9 [εικόνα 6.30]. Από την άλλη πλευρά, η απόδοση του λέβητα φυσικού αερίου που χρησιμοποιείται είναι 0,9 ενώ των κλιματιστικών μονάδων είναι 5 [COP]. Η ηλεκτρική ενέργεια, ωστόσο, που χρησιμοποιείται για τη λειτουργία του εξοπλισμού της κατασκευής, όπως και αυτή που παράγεται τελικώς από το σύστημα ανανεώσιμων πηγών δεν επηρεάζεται από κάποιο συντελεστή απόδοσης. Στη συνέχεια, γνωρίζοντας την ποσότητα ενέργειας που είναι σε θέση να παράξει το κτίριο το αντίστοιχο χρονικό διάστημα, μπορεί να υπολογιστεί το ετήσιο ισοζύγιο του, που στην προκειμένη περίπτωση θα αναφέρεται στην πρωτογενή ενέργεια. Συνεπώς, η πρωτογενής ενέργεια που καταναλώνεται διαμορφώνεται από τον παρακάτω τύπο: πρωτογενής ενέργεια = (ενεργειακή κατανάλωση)/(απόδοση συστήματος) * συντελεστής μετατροπής σε πρωτογενή ενέργεια Η κατανάλωση πρωτογενούς ενέργειας για την κάλυψη των αναγκών του κτιρίου, 145

ΕΝΟΤΗΤΑ 6 καθώς επίσης και η συνεισφορά της παραγόμενης ηλεκτρικής ενέργειας στο ετήσιο ισοζύγιο παρουσιάζεται στον πίνακα που ακολουθεί [εικόνα 6.31], ενώ στη συνέχεια περιγράφεται αναλυτικά για καθένα από τα διαφορετικά σενάρια που μελετήθηκαν.

6.31 Πίνακας ισοζυγίου και κατανάλωσης πρωτογενούς ενέργειας των διαφορετικών σεναρίων

6.6.1 ΒΑΣΙΚΟ ΣΕΝΑΡΙΟ

Για τον υπολογισμό του ετήσιου ισοζυγίου πρωτογενούς ενέργειας του συγκεκριμένου σεναρίου, η κατανάλωση ενέργειας για κάθε μία από τις διαφορετικές λειτουργίας του κτιρίου θα μετατραπεί σε πρωτογενή ενέργεια. Έτσι, έχουμε: - για θέρμανση = 48.207/0,9 * 1,05 = 56.241,5 kWh πρωτογενούς ενέργειας κάθε χρόνο, - για ψύξη = 21.028/5 * 2,9 = 12.196,2 kWh και - για λειτουργία του εξοπλισμού = 71.099 * 2,9 = 206.187,1 kWh. Συνεπώς, οι ετήσιες ενεργειακές απαιτήσεις του κτιρίου για πρωτογενή ενέργεια στο ‘ΒΑΣΙΚΟ ΣΕΝΑΡΙΟ’ είναι 274.624,8 kWh. Η παραγωγή ενέργειας του κτιρίου από την εγκατάσταση φωτοβολταϊκών ηλιακών συλλεκτών ανέρχεται σε 63.142,8kWh ετησίως, όπως υπολογίστηκε παραπάνω, η οποία μεταφράζεται σε ηλεκτρική ενέργεια. Αυτό, έχει ως αποτέλεσμα τη μείωση, κατά 183.114,1 kWh [63.142,8*2,9], της κατανάλωσης πρωτογενούς ενέργειας κάθε χρόνο. Επομένως, η μέγιστη μείωση πρωτογενούς ενέργειας που μπορεί να επιτευχθεί στο συγκεκριμένο σενάριο φθάνει το 66,7%.

146

ΜΕΛΕΤΗ ΚΤΙΡΙΟΥ 6.6.2 Α’ ΣΕΝΑΡΙΟ

Ύστερα από τις αλλαγές που πραγματοποιήθηκαν σε σχέση με το ‘ΒΑΣΙΚΟ ΣΕΝΑΡΙΟ’ η ετήσια κατανάλωση πρωτογενούς ενέργειας στη συγκεκριμένη περίπτωση διαμορφώνεται ως εξής: - για τη θέρμανση = 45.606/0,9 * 1,05 = 53.207,0 kWh, - για την ψύξη = 20.918/5 * 2,9 = 12.132,4 kWh και - για τη λειτουργία του εξοπλισμού = 71.099 * 2,9 = 206.187,1 kWh. Συνεπώς, οι ετήσιες ενεργειακές απαιτήσεις του κτιρίου σε πρωτογενή ενέργεια ανέρχονται 271.526,5 kWh. Η παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας του κτιρίου από την εγκατάσταση φωτοβολταϊκών ηλιακών συλλεκτών ανέρχεται σε 63.142,8 kWh ετησίως, η οποία αντιστοιχεί σε 183.114,1 kWh [63.142,8*2,9] πρωτογενούς ενέργειας. Επομένως, η μέγιστη μείωση πρωτογενούς ενέργειας που μπορεί να επιτευχθεί στο συγκεκριμένο σενάριο φθάνει το 67,4%.

6.6.3 Β’ ΣΕΝΑΡΙΟ

Οι αλλαγές που πραγματοποιούνται στο κτίριο στο συγκεκριμένο σενάριο, επιφέρουν μεταβολές στην ποσότητα της ενέργειας που καταναλώνει, καθώς επίσης και στην ποσότητα της πρωτογενούς ενέργειας που απαιτεί, οι οποίες είναι οι παρακάτω: - για τη θέρμανση = 48.207/0,9 * 1,05 = 56.241,5 kWh, - για την ψύξη = 10.168/5 * 2,9 = 5.897,5 kWh και - για τον εξοπλισμό = 71.099 * 2,9 = 206.187,1. Κατά συνέπεια, οι ετήσιες ενεργειακές απαιτήσεις του κτιρίου για πρωτογενή ενέργεια ανέρχονται σε 268.326,1 kWh, ενώ έχει τη δυνατότητα να παράξει 183.114,1 kWh [63.142,8*2,9], από την εγκατάσταση συστήματος εκμετάλλευσης ανανεώσιμων μορφών ενέργειας. Επομένως, δεν είναι σε θέση να συνεισφέρει παραπάνω από 68,3% στην ετήσια κατανάλωση πρωτογενούς ενέργειας του συγκεκριμένου σεναρίου.

147

ΕΝΟΤΗΤΑ 6 6.6.4 Γ’ ΣΕΝΑΡΙΟ

Η πρωτογενής ενέργεια που καταναλώνεται για την κάλυψη των αναγκών του συγκεκριμένου σεναρίου, για κάθε μία από τις λειτουργίες του, υπολογίζεται ως εξής: - για τη θέρμανση = 48.207/0,9 * 1,05 = 56.241,5 kWh, - για την ψύξη 21.028/5 * 2,9 = 12.196,2 kWh και - για τον εξοπλισμό = 50.458,4 * 2,9 = 146.329,4 kWh. Συνεπώς, η ετήσια κατανάλωση του κτιρίου σε πρωτογενή ενέργεια για το σύνολο των αναγκών του ανέρχεται σε 214.767,1 kWh, ενώ η ηλεκτρική ενέργεια που παράγει ανέρχεται σε 183.114,1 kWh [63.142,8*2,9]. Επομένως, η μέγιστη μείωση πρωτογενούς ενέργειας που έχει τη δυνατότητα να πραγματοποιηθεί στο συγκεκριμένο σενάριο είναι 85,3%.

6.6.5 ΙΔΑΝΙΚΟ ΣΕΝΑΡΙΟ

Στο ‘ΙΔΑΝΙΚΟ ΣΕΝΑΡΙΟ’, όπου εφαρμόζονται ταυτόχρονα οι αλλαγές τριών σεναρίων, η κατανάλωση πρωτογενούς ενέργειας του κτιρίου διαμορφώνεται ως εξής: - για τη θέρμανση = 45.958/0,9 * 1,05 = 53.617,7 kWh, - για την ψύξη = 10.028/5 * 2,9 = 5.816,2 kWh και - για τον εξοπλισμό = 50.458,4 * 2,9 = 146.329,4 kWh. Επομένως, η πρωτογενής ενέργεια που καταναλώνει το κτίριο για την κάλυψη των ετήσιων αναγκών του είναι 205.763,3 kWh. Αντίθετα, η μείωση της κατανάλωσης πρωτογενούς ενέργειας, που πραγματοποιείται από την εγκατάσταση φωτοβολταϊκών ηλιακών συλλεκτών στο κέλυφός του, ανέρχεται σε 183.114,1 kWh [63.142,8*2,9]. Επομένως, ακόμα και κατά το ΊΔΑΝΙΚΟ ΣΕΝΑΡΙΟ’ το κτίριο δεν έχει τη δυνατότητα να καλύψει τις ανάγκες του για πρωτογενή ενέργεια παραπάνω από 89%.

148

ΜΕΛΕΤΗ ΚΤΙΡΙΟΥ 6.7 ΕΤΗΣΙΟ ΙΣΟΖΥΓΙΟ ΕΚΠΟΜΠΩΝ ΔΙΟΞΕΙΔΙΟΥ ΤΟΥ ΑΝΘΡΑΚΑ

Το ετήσιου ισοζυγίου εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα μιας κατασκευής αποτελεί το αποτελεσματικότερο μοντέλο για πράσινη ανάπτυξη, καθώς εστιάζει στα αέρια του θερμοκηπίου που εκπέμπει στην ατμόσφαιρα και, συνεπώς, τη μόλυνση που προκαλεί. Για τον υπολογισμό των εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα της κατασκευής στη διάρκεια ενός έτους, απαιτείται αρχικά ο υπολογισμός της ενεργειακής κατανάλωσης το αντίστοιχο χρονικό διάστημα, ο οποίος έχει ήδη πραγματοποιηθεί. Επιπλέον, είναι απαραίτητη η χρήση του συντελεστή απόδοσης της κάθε μορφής ενέργειας καθώς και της ποσότητας εκλυόμενων ρύπων ανά μονάδα ενέργειας [kgCO2/kWh]. Το σύστημα φυσικού αερίου έχει απόδοση 0,9

6.32 Εκλυόμενοι ρύποι διοξειδίου του άνθρακα διαφορετικών μορφών ενέργειας, [πηγή εικόνας: Τεχνική οδηγία ΤΕΕ]

και εκπομπές 0,196 κιλά διοξειδίου του άνθρακα ανά κιλοβατώρα [εικόνα 6.32], ενώ το σύστημα κλιματισμού έχει απόδοση [COP] 5 και εκπομπές 0,989 kgCO2/ kWh, διότι χρησιμοποιεί ηλεκτρική ενέργεια. Επίσης, η ηλεκτρική ενέργεια που απαιτείται για τη λειτουργία του εξοπλισμού του όπως και αυτή που παράγεται από την εκμετάλλευση της ηλιακής ακτινοβολίας δεν επηρεάζονται από την απόδοση του συστήματος και επιβαρύνουν ή συνεισφέρουν αντίστοιχα κατά 0,989 κιλά διοξειδίου του άνθρακα ανά κιλοβατώρα στις εκπομπές. Συνεπώς, οι εκπομπές του διοξειδίου του άνθρακα υπολογίζονται από τον τύπο: εκπομπές

διοξειδίου

του

άνθρακα

=

(ενεργειακή

κατανάλωση)/(απόδοση

συστήματος) * εκλυόμενοι ρύποι ανά μονάδα ενέργειας Στον πίνακα που ακολουθεί [εικόνα 6.33] παρουσιάζονται συνοπτικά οι εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα κάθε λειτουργίας του κτιρίου για ένα έτος, καθώς και η συμβολή της εκμετάλλευσης ανανεώσιμων μορφών ενέργειας στη μείωση τους, το αντίστοιχο χρονικό διάστημα, ενώ στη συνέχεια παρουσιάζονται αναλυτικά για καθένα από τα διαφορετικά σενάρια.

149

ΕΝΟΤΗΤΑ 6

6.33 Πίνακας ισοζυγίου και ετήσιων εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα

6.7.1 ΒΑΣΙΚΟ ΣΕΝΑΡΙΟ

Στο ‘ΒΑΣΙΚΟ ΣΕΝΑΡΙΟ’ οι ετήσιες εκπομπές διοξειδίου άνθρακα καθώς και το ισοζύγιο τους το αντίστοιχο χρονικό διάστημα υπολογίζονται ως εξής: - για τη θέρμανση = 48.207/0,9 * 0,196 = 10.498,4 kgCO2, - για την ψύξη = 21.028/5 * 0,989 = 4.159,3 kgCO2 και - για τον εξοπλισμό = 71.099 * 0,989 = 70.316,9 kgCO2. Επομένως, οι συνολικές εκπομπές του κτιρίου σε διοξείδιο του άνθρακα ανέρχονται σε 84.974,6 κιλά ετησίως. Από την άλλη πλευρά, η εγκατάσταση φωτοβολταϊκών ηλιακών συλλεκτών στο κέλυφος του κτιρίου για την παραγωγή ενέργειας, έχει τη δυνατότητα να συνεισφέρει κατά 62.448,2 κιλά ετησίως [63.142,8*0,989] στη μείωση των εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα. Συνεπώς, η εγκατάσταση του συγκεκριμένου συστήματος παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας συμβάλλει στο ετήσιο ισοζύγιο εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα της συγκεκριμένης κατασκευής κατά 73,5%.

6.7.2 Α’ ΣΕΝΑΡΙΟ

Ύστερα από τις αλλαγές που πραγματοποιήθηκαν σε σχέση με το ‘ΒΑΣΙΚΟ ΣΕΝΑΡΙΟ’ και αφορούν τη βελτίωση της θερμομονωτικής ικανότητας της εξωτερικής τοιχοποιίας 150

ΜΕΛΕΤΗ ΚΤΙΡΙΟΥ οι εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα διαμορφώνονται ως εξής σε διάστημα ενός έτους: - για θέρμανση = 45.606/0,9 * 0,196 = 9.932,0 kgCO2, - για ψύξη = 20.915/5 * 0,989 = 4.137,0 kgCO2 και - για λειτουργία του εξοπλισμού = 71.099 * 0,989 = 70.316,9 kgCO2. Συνεπώς, οι συνολικές εκπομπές του κτιρίου σε διοξείδιο του άνθρακα στη συγκεκριμένη περίπτωση ανέρχονται σε 84.385,9 κιλά ετησίως. Οι εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα που αποτρέπονται εξαιτίας της εγκατάστασης φωτοβολταϊκών ηλιακών συλλεκτών, ισούνται με 62.448,2 κιλά ετησίως [63.142,8*0,989]. Συνεπώς, η εγκατάσταση του συγκεκριμένου συστήματος εκμετάλλευσης ηλιακής ενέργειας μπορεί να συμβάλλει, με βάση τις υποθέσεις του συγκεκριμένου σεναρίου, στη μείωση των εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα της κατασκευής κατά 74%.

6.7.3 Β’ ΣΕΝΑΡΙΟ

Στο συγκεκριμένο σενάριο, οι αλλαγές που πραγματοποιούνται και αφορούν το σύστημα ψύξης, επηρεάζουν τις ετήσιες εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα της κατασκευές όπως παρουσιάζεται στη συνέχεια: - για τη θέρμανση = 48.207/0,9 * 0,196 = 10.498,4 kgCO2, - για την ψύξη = 10.168/5 * 0,989 = 2.011,2 kgCO2 και - για τη τροφοδοσία του εξοπλισμού = 71.099 * 0,989 = 70.316,9 kgCO2. Επομένως, οι συνολικές εκπομπές του κτιρίου σε διοξείδιο του άνθρακα στο συγκεκριμένο σενάριο ανέρχονται σε 82.826,5 κιλά ετησίως. Οι εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα που αποτρέπονται με την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργεια από την εγκατάσταση φωτοβολταϊκών ηλιακών συλλεκτών, όπως ήδη έχει υπολογιστεί, ισούνται με 62.448,2 κιλά ετησίως [63.142,8*0,989], με αποτέλεσμα να συμβάλλουν κατά 75,4% στο ετήσιο ισοζύγιο εκπομπών της κατασκευής.

151

ΕΝΟΤΗΤΑ 6 6.7.4 Γ’ ΣΕΝΑΡΙΟ

Οι εκπομπές που προκύπτουν σε αυτό το σενάριο διαφοροποιούνται σημαντικά εξαιτίας της δραστικής συμμετοχής των χρηστών για μείωση της ενεργειακής κατανάλωσης του εξοπλισμού και διαμορφώνονται ως εξής: - για τη θέρμανση = 48.207/0,9 * 0,196 = 10.498,4 kgCO2, - για την ψύξη 21.028/5 * 0,989 = 4.159,3 kgCO2 και - για τον εξοπλισμό = 50.458,4 * 0,989 = 49.903,4 kgCO2. Επομένως, οι συνολικές εκπομπές του κτιρίου σε διοξείδιο του άνθρακα στη συγκεκριμένη εκδοχή ανέρχονται σε 64.561,1 κιλά ετησίως, ενώ οι εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα που αποτρέπονται, όπως έχει ήδη υπολογιστεί, ισούνται με 62.448,2 κιλά ετησίως [63.142,8*0,989], εξαιτίας της εγκατάστασης συστήματος εκμετάλλευσης της ηλιακής ενέργειας. Συνεπώς, η μείωση των εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα που μπορεί να επιτευχθεί στη προκειμένη περίπτωση φθάνει το 96,7%.

6.7.5 ΙΔΑΝΙΚΟ ΣΕΝΑΡΙΟ

Στο ΊΔΑΝΙΚΟ ΣΕΝΑΡΙΟ’ πραγματοποιείται η ελαχιστοποίηση των εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου, σε συνδυασμό με την ελαχιστοποίηση της καταναλισκόμενης ενέργειας, καθώς εφαρμόζονται ταυτόχρονα οι βελτιστοποιήσεις και οι αλλαγές των τριών παραπάνω σεναρίων, όντας οι ακόλουθες: - για τη θέρμανση = 45.958/0,9 * 0,196 = 10.008,6 kgCO2 - για την ψύξη = 10.028/5 * 0,989 = 1.983,5 kgCO2 - για τον εξοπλισμό = 50.458,4 * 0,989 = 49.903,4 kgCO2. Συνεπώς,

οι συνολικές εκπομπές του κτιρίου σε διοξείδιο του άνθρακα στη

συγκεκριμένη περίπτωση ανέρχονται σε 61.895,5 κιλά ετησίως. Από την άλλη πλευρά, οι εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα που αποφεύγονται εξαιτίας της παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας από την εκτεταμένη εγκατάσταση φωτοβολταϊκών ηλιακών συλλεκτών, ισούνται με 62.448,2 κιλά ετησίως [63.142,8*0,989]. Αυτό έχει τη δυνατότητα να συμβάλλει στη μείωση των εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα της κατασκευής μέχρι 100,9%.

152

ΜΕΛΕΤΗ ΚΤΙΡΙΟΥ 6.8 ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ ΜΕΛΕΤΗΣ

Καταλήγοντας, παρατηρείται ότι στο μοναδικό σενάριο που επιτεύχθηκε μηδενικό ετήσιο ισοζύγιο, ήταν ισοζύγιο εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα και μόνο στην περίπτωση του ΊΔΑΝΙΚΟΥ ΣΕΝΑΡΙΟΥ’. Σε καμία από τις υπόλοιπες δύο προσεγγίσεις [ενεργειακή κατανάλωση, κατανάλωση πρωτογενούς ενέργειας] ή σε κάποιο άλλο σενάριο δεν επιτεύχθηκε κάτι αντίστοιχο. Στον υπολογισμό του ισοζυγίου ενεργειακής κατανάλωσης, η βέλτιστη επίδοση πέτυχε 59,3% κάλυψη, ενώ στην περίπτωση της πρωτογενούς κατανάλωσης ενέργειας το μέγιστο ποσοστό ανήλθε στο 89%. Παρόλα αυτά, εφόσον σκοπός της κατασκευής και της μελέτης είναι η μείωση της περιβαλλοντικής μόλυνσης, η προσέγγιση που αφορά τις εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα αποτελεί την πιο αποτελεσματική μέθοδο σύγκρισης, θέτοντας το ισοζύγιο εκπομπών το βασικό στόχο υλοποίησης. Με την επίτευξη ετήσιου ισοζυγίου μηδενικών εκπομπών μίας υπάρχουσας κατασκευής σε ένα πυκνοδομημένο περιβάλλον γίνεται κατανοητό ότι ο συγκεκριμένος στόχος θεωρείται εφικτός ακόμα και σε κατασκευές στον αστικό ιστό. Σε μία νέα κατασκευή, όπου θα ληφθούν όλα τα απαραίτητα μέτρα, από τη διάρκεια του αρχιτεκτονικού σχεδιασμού, οι πιθανότητες επίτευξης μηδενικού ή ακόμη και θετικού ισοζυγίου είναι ακόμα περισσότερες, ίσως και για κάποια άλλη προσέγγιση. Με τον κατάλληλο σχεδιασμό του κτιρίου και την χρήση τεχνικών, που έχουν ήδη αναλυθεί, υπάρχει η δυνατότητα μείωσης των αναγκών για θέρμανση, ψύξη, τεχνητό φωτισμό. Τέτοιου είδους τεχνικές είναι η επίτευξη φυσικού φωτισμού και δροσισμού, η χρήση ηλιακών θερμοκηπίων και αιολικών καμινάδων και εκμετάλλευση επιπλέον ανανεώσιμων μορφών ενέργειας, όπου είναι δυνατό, όπως η γεωθερμική και η αιολική. Επιπλέον, οι πιθανότητες επίτευξης μηδενικού ισοζυγίου μπορούν να αυξηθούν ακόμη περισσότερο αν η θέρμανση πραγματοποιείται όχι με την καύση 153

ΕΝΟΤΗΤΑ 6 ορυκτών καυσίμων, όπως το φυσικό αέριο, αλλά με την καύση ανανεώσιμων μορφών ενέργειας, όπως η βιομάζα, η οποία δεν επιβαρύνει την ατμόσφαιρα με επιπλέον διοξείδιο του άνθρακα. Επίσης, ανάλογα με τον προσανατολισμό του κτιρίου, το γεωγραφικό του πλάτος καθώς και τα στοιχεία που το περιβάλλουν, οι φωτοβολταϊκοί ηλιακοί συλλέκτες μπορούν να είναι ακόμα πιο αποδοτικοί, συγκριτικά με το συγκεκριμένο παράδειγμα. Παράλληλα, μέσα από τις αλλαγές που πραγματοποιήθηκαν στα διαφορετικά σενάρια και τα αποτελέσματα που είχαν στην εκάστοτε προσέγγιση, γίνεται αντιληπτό ποιές είναι αυτές που διαδραματίζουν σημαντικότερο ρόλο και επηρεάζουν σε μεγαλύτερο βαθμό το ετήσιο ισοζύγιο του κτιρίου. Παρατηρείται, συνεπώς, ότι σε ένα παράδειγμα υπάρχουσας κατασκευής, τον πιο καθοριστικό και συνάμα τον πιο εύκολα μεταβαλλόμενο ρόλο παίζουν οι χρήστες της, εφόσον είναι διατεθειμένοι να αλλάξουν τον τρόπο ζωής τους και ορισμένες από τις καθημερινές του συνήθειες. Από την άλλη πλευρά, το μειονέκτημα της εγκατάσταση ενός τέτοιου συστήματος είναι το αρκετά μεγάλο κόστος του. Η συνολική έκταση που καταλαμβάνει η εγκατάσταση ηλιακών φωτοβολταϊκών συλλεκτών στο δώμα και τις όψεις του κτιρίου μελέτης ανέρχεται σε 484,5 τ.μ., ενώ η συνολική ισχύ τα 68,4 kW. Το κόστος εγκατάστασης ενός τέτοιου συστήματος είναι περίπου 200.000 ευρώ. Το κτίριο περιλαμβάνει 14 ιδιοκτησίες από τις οποίες 10 είναι κατοικίες και 4 καταστήματα, οι οποίες καταλαμβάνουν συνολικά έκταση 1.385 τ.μ. περίπου. Συνεπώς, το κόστος/ τ.μ. του συστήματος υπολογίζεται σε 144 ευρώ. Άρα, αντιστοιχούν 15.840 ευρώ σε κάθε κατοικία και 10.080 ευρώ σε κάθε κατάστημα. Η συγκεκριμένη επένδυση θα συμβάλλει κατά 59,3% στο ετήσιο ισοζύγιο ενεργειακής κατανάλωσης, κατά 89% στο ισοζύγιο κατανάλωσης πρωτογενούς ενέργειας και κατά 100,9% στο ισοζύγιο εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα. Ωστόσο, το συνολικό κόστος μπορεί να μειωθεί σημαντικά, εφόσον εγκατασταθούν φωτοβολταϊκοί ηλιακοί συλλέκτες μόνο στο 154

ΜΕΛΕΤΗ ΚΤΙΡΙΟΥ δώμα της κατασκευής, όπου είναι πλήρως αποδοτικοί. Σε αυτή την περίπτωση το σύστημα θα καταλαμβάνει έκταση 266,9 τ.μ., ενώ η εγκατεστημένη ισχύς θα είναι 37,68 kW, έχοντας περίπου το μισό κόστος δηλαδή 100.000 ευρώ. Το συγκεκριμένο σύστημα έχει τη δυνατότητα να παράγει 41.473,2 kWh ενέργειας ετησίως. Σε σχέση με τις 63.142,8 kWh ενέργειας που παράγει το εκτεταμένο σύστημα, παρατηρείται ότι με το μισό περίπου χρηματικό κόστος, η ενέργεια που παράγεται αντιστοιχεί στο 65% περίπου της αρχικής. Αυτό συμβαίνει, διότι, οι συλλέκτες του δώματος σε οριζόντια διάταξη λαμβάνουν αρκετά μεγαλύτερη ποσότητα ηλιακής ακτινοβολίας, σε σύγκριση με αυτούς που βρίσκονται στις όψεις. Συνεπώς, υπολογίζεται ότι αυτό το συγκεκριμένο σύστημα μπορεί να συμβάλλει στο ‘ΙΔΑΝΙΚΟ ΣΕΝΑΡΙΟ’ κατά 39% στο ετήσιο ισοζύγιο ενεργειακής κατανάλωσης, κατά 58,5% στο ισοζύγιο κατανάλωσης πρωτογενούς ενέργειας και κατά 63,2% στο ετήσιο ισοζύγιο εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα. Στη συνέχεια αναφέρονται συνοπτικά τα δεδομένα που διαφοροποιούνται σε σχέση με το ‘ΒΑΣΙΚΟ ΣΕΝΑΡΙΟ’ σε καθένα από τα υπόλοιπα σενάρια, τα οποία έχουν περιγραφεί αναλυτικότερα παραπάνω, και έχουν ως συνέπεια τις μεταβολές των ενεργειακών αναγκών του κτιρίου.

- Α’ ΣΕΝΑΡΙΟ: μείωση u-value εξωτερικής τοιχοποιίας σε 0,29 W/m²K. - Β’ ΣΕΝΑΡΙΟ: κατάργηση ψύξης σε όλα τα μπάνια της κατασκευής και αύξηση της μέγιστης επιθυμητής θερμοκρασίας στους υπόλοιπους εσωτερικούς χώρους των κατοικιών κατά 2οC, δηλαδή από 26οC σε 28οC. - Γ’ ΣΕΝΑΡΙΟ: ενεργή συμμετοχή και ευαισθητοποίηση των χρηστών στη μείωση της κατανάλωσης του ηλεκτρικού εξοπλισμού.

- ΙΔΑΝΙΚΟ ΣΕΝΑΡΙΟ: ταυτόχρονη εφαρμογή των αλλαγών των προηγούμενων τριών σεναρίων.

155

ΕΝΟΤΗΤΑ 6 6.9 ΠΙΝΑΚΕΣ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ ΜΕΛΕΤΗΣ

Στους πίνακες που ακολουθούν [εικόνες 6.34, 6.35, 6.36] παρουσιάζονται ξεχωριστά για καθένα από τα πέντε σενάρια-εκδοχές που πραγματοποιήθηκαν [ΒΑΣΙΚΟ, Α’, Β’, Γ’, ΙΔΑΝΙΚΟ], η ετήσια ενεργειακή κατανάλωση του κτιρίου, η κατανάλωση πρωτογενούς ενέργειας και οι εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα για τη θέρμανση, την ψύξη, τη λειτουργία εξοπλισμού, τόσο συνολικά, όσο και για κάθε τετραγωνικό μέτρο. Ταυτόχρονα, φαίνεται η σημασία της εγκατάστασης συστήματος εκμετάλλευσης ανανεώσιμων μορφών ενέργειας, τόσο ποσοτικά, όσο και ποσοστιαία, υπολογίζοντας τη συνεισφορά τους στο ετήσιο ισοζύγιο της κατασκευής για κάθε προσέγγιση. Σε κάθε μία από τις τρεις περιπτώσεις, η ‘ΠΑΡΑΓΩΓΗ’ αφορά την ποσότητα που συνεισφέρει η εγκατάσταση του συστήματος εκμετάλλευσης ανανεώσιμων μορφών ενέργειας στην εκάστοτε προσέγγιση ισοζυγίου, μεταφρασμένο ανάλογα με την περίπτωση, σε κατανάλωση ενέργειας, κατανάλωση πρωτογενούς ενέργειας και εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα Με τον τρόπο αυτό γίνεται ευκολότερα αντιληπτή η επίδραση των αλλαγών που πραγματοποιήθηκαν κάθε φορά, σε διάστημα ενός έτους, για κάθε μία από τις τρείς διαφορετικές προσεγγίσεις.

156

ΜΕΛΕΤΗ ΚΤΙΡΙΟΥ

6.34 Ενεργειακή κατανάλωση

6.35 Κατανάλωση πρωτογενούς ενέργειας

6.36 Εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα 157

Τρισδιάστατη απεικόνιση κτιρίου μελέτης

ΠΗΓΕΣ A. Βιβλία | Books 1. Baker Nick, [2009], The Handbook of Sustainable Refurbishment - Nondomestic Buildings, London: Earthscan 2. Chiras Dan, [2006], The Homeowner’s Guide to Reneable Energy Achieving Energy Independence through Solar, Wind, Biomass and Hydropower, Gabriola Island: New Society Publishers 3. Dunster Bill and Simmons Craig and Gilbert Bobby, [2008], The ZEDbook - Solutions for a Shrinking World, New York: Taylor & Francis 4. Farr Douglas, [2008], Sustainable Urbanism – Urban Design with Nature, New Jersey: Wiley& Sons 5. Foster and Partners, [2008], Catalogue, London: Preste; 6. Gevorkian Peter, [2010], Alternative Energy Systems in Building Design, United States: McGraw-Hill 7. Guzowski Mary, [2010], Towards Zero-energy Architecture - New Solar Design, London: Laurence King 8. Hewitt Mischa and Telfer Kevin, [2007], Earthships - Building a Zero Carbon Future for Homes, Berkshire: BRE Pressa 9. Hyde Richard, [2008], Bioclimatic Housing - Innovative Designs for Warm Climates, London: Earthscan 10. Jenks Mike and Dempsey Nicola, [2005], Future Forms and Design for Sustainable Cities, Oxford: Elsevier 11. Johnston David and Gibson Scott, [2010], Toward a Aero Energy Home - A Complete Guide to Energy Sulf-sufficiency at Home, Newtown: The Taunton Press 12. Krygiel Eddy and Nies Bradley, [2008], Green BIM - Successful Sustainable Design with Building Information Modeling, Indianapolis: Wiley Publishing 13. Mackay David, [2009], Sustainable Energy – Without the Hot Air, Cambridge 14. Richie Adam and Randall Thomas, [2009], Sustainable Urban Design – 159

An Environmental Approach, New York: Taylor & Francis 15. Roaf Sue and Fuentes Manuel and Thomas Stefanie, [2009], Εcoδομείν

- Βιοκλιματικός Σχεδιασμός Κτιρίων & Εφαρμογές Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας, Αθήνα: Εκδόσεις Ψύχαλου 16. Sartre Bry, [2010], Sustainable Infrastructure - The Guide to Green Engineering and Design, New Jersey: Wiley& Sons 17. Smith Peter, [2007], Sustainability at the Cutting Edge - Emerging Technologies for Low Energy Buildings, Oxford: Elsevier 18. Smith Peter, [2010], Building for a Changing Climate - The Challenge for Construction, Planning and Energy, London: Earthscan 19. Szokolay Steven, [2004], Introduction to Architectural Science – The Basis of Sustainable Design, Oxford: Elsevier 20. Thomas Randall and Fordham Max and Partners, [2001], Photovoltaics and Architecture, London: Spon Press 21. Woodrow Clark, [2010], Sustainable Communities Design Handbook Green Engineering, Architecture, and Technology, Oxford: Elsevier 22. Yudelson Jerry, [2007], Green Building A to Z – Understanding the Language of Green Building, Gabriola Island: New Society Publishers 23. Zaretsky Michael, [2010], Precedents in Zero-energy Design - Architecture and Passive Design in the 2007 Solar Decathlon, New York: Routledge 24. Ανδρεαδάκη Ελένη, [2006], Βιοκλιματικός Σχεδιασμός - Περιβάλλον και Βιωσιμότητα, Θεσσαλονίκη: University Studio Press 25. Συλλογικό Έργο, Κοσμόπουλος Πάνος [επιμέλεια], [2008], Κτίρια, Ενέργεια και Περιβάλλον, Θεσσαλονίκη: University Studio Press 26. Τσίγκας Ερωτόκριτος [επιμέλεια], [1996], Ενέργεια στην Αρχιτεκτονική - Το Ευρωπαϊκό Εγχειρίδιο για τα Παθητικά Ηλιακά Κτίρια, Θεσσαλονίκη: Μαλλιάρης - Παιδεία 27. Φύτικας Μιχάλης και Ανδρίτσος Νικόλαος, [2004], Γεωθερμία Γεωθερμικοί πόροι, Γεωθερμικά ρευστά, Εφαρμογές, Περιβάλλον, Αθήνα: Τζιόλα

160

ΠΗΓΕΣ Β. Άρθρα | Articles 1. Bourrelleb J., Heiselberga P., Marszala A., Musallc E., [2010], Napolitano A., Sartori I., Vossc K., Zero Energy Building – A review of definitions and calculation methodologies, Energy and Buildings, Oxford: Elsevier 2. Brahamb W., Campbell D., Curcija C., Srinivasan R., [2011], Re(De)fining Net Zero Energy - Renewable Energy Balance in environmental building design, Building and Environment, Oxford: Elsevier 3. Dutil Y., Rousse D., Quesada G., [2011], Sustainable Buildings - An Ever Evolving Target, Technologies of Energy and Energy Efficiency, École de Technologie Supérieure, Καναδάς 4. Reddy Venkatarama B.V. and Jagadish K.S, [2001], Embodied Energy of Common and Alternative Building Materials and Technologies, Energy and Buildings, Bangalore: Elsevier 5. Rodenhiser Robert, [2008], BACnet for Net Zero, ASHRAE Journal 6. Twin Chris, [2003], BedZED, The Arup Journal 7. Ευθυμιάδης Απόστολος, [2010], Εξοικονόμηση Ενέργειας στα Κτίρια και Βιώσιμη Ανάπτυξη, ECOΔΟΜΕΙΝ, Τεύχος 1, 44-53, Αθήνα: Trade Advertising 8. Κανελλοπούλου Κλέλια, [2011], Πράσινες Σκεπές - Μια Παραμετρική Προσέγγιση, ECOΔΟΜΕΙΝ, Τεύχος 2, 34-40, Αθήνα: Trade Advertising 9. Μεσσίνας Ηλίας, [2010], Τα Απόβλητα της Οικοδομής - Προβλήματα και Λύσεις, ECOΔΟΜΕΙΝ, Τεύχος 1, 34-41, Αθήνα: Trade Advertising 10. Ξενάκης Μενέλαος, [2010], Βιοκλιματική Αρχιτεκτονική και Παθητικά Ηλιακά Συστήματα Εξοικονόμησης Ενέργειας, ECOΔΟΜΕΙΝ, Τεύχος 1, 5660, Αθήνα: Trade Advertising 11. Σκλήνος Γρηγόρης, [2011], Περιβαλλοντικές Επιπτώσεις από την Ανεξέλεγκτη Χρήση ΑΠΕ, ECOΔΟΜΕΙΝ, Τεύχος 2, 74-82, Αθήνα: Trade Advertising 161

Γ. Τεχνικές Αναφορές | Technical Reports 1. Avrositi Holding, ZIRAISLAND - Central Asia’s First Carbon Neutral Master Plan in Baku, Azerbaijan 2. BioRegional Quintain LLP, [2010], One Brighton - A Sustainable Community development by Crest Nicholson, One Planet Communities, BioRegional 3. BioRegional Quintain LLP, Sonoma Mountain Village, One Planet Communities, BioRegional 4. City of Malmö, Västra Hamnen, The Bo01-area - A City for People and the Environment 5. Desai Pooran and Durney Jane, [2004], Z-Squared, Enabling One Planet Living in the Thames Gateway, BioRegional 6. ESRI, [2009], Masdar City - The World’s First Carbon-neutral City 7. Hegner Simone, [2007], Embodied Energy for Energy Efficiency Measures, Diploma Thesis Department of Environmental Science ETH Zurich 8. Masdar - Abu Dhabi Future Energy Company, Masdar city - One Day All Cities Will be Built Like This 9. Masdar - Abu Dhabi Future Energy Company, [2009], Masdar City - Project Development Overview 10. Masdar - Abu Dhabi Future Energy Company, Today’s Source for Tomorrow’s Energy 11. Milne Geoff, Embodied Energy, Material Use 12. Nicholson Crest, Sustainable construction at One Brighton 13. Pless Shanti, Torcellini Paul, [2010], Net-Zero Energy Buildings - A Classification System Based on Renewable Energy Supply Options, National Renewable Energy Laboratory 14. Sustainability Victoria, BedZED, UK, The UK’s Largest Carbon-neutral Eco-community, Zero Energy Neighborhoods 15. Sustainability Victoria, Dockside Green, Victoria, Canada, A Harbourfront Community Designed for True Environmental Sustainability, Zero 162

ΠΗΓΕΣ Emission Neighborhoods 16. Sustainability Victoria, Dongtan, China, An Eco-city Showcasing Sustainable Urban Development, Zero Energy Neighborhoods 17. Sustainability Victoria, Masdar City, Abu Dhabi, United Arab Emirates, A Zero-Carbon, Zero-waste and Car-free City, Zero Energy Neighborhoods 18. Sustainability Victoria, One Brighton, UK Development, Best Practice Sustainability at a Mainstream Cost, Zero Energy Neighborhoods 19. The Masdar Initiative, [2007], Future Energy 20. The World Bank, [2009], Climate Resilient Cities - A Primer on Reducing Vulnerabilities to Disasters, Dongtan, China, The World Bank 21. The Zed Factory ltd, Zero Carbon Artisan Village, Concept Document 22. Thomson John and Partners, [2008], Graylingwell - Executive Summary, Part 3: Energy Strategy 23. Zero Carbon HUB, [2009]], One Brighton - LZ Carbon Profile

Δ. Συνέδρια | Conferences 1. Crawley D., Deru M., Pless Shanti, Torcellini Paul, Zero Energy Buildings: A Critical Look at the Definition, National Renewable Energy Laboratory, ACEEE Summer Study Pacific Grove, California, Ηνωμένες Πολιτείες Αμερικής, 14-18 Αυγούστου 2006 2. Masdar - Abu Dhabi Future Energy Company, Building the Infrastructure for Masdar Zero Carbon City, BEX, Valencia, 23-24 Ιουνίου 2008 3. Rathje Peter, ZEROcarbon ROADMAP - Masterplan for ZEROcarbon Sondenborg, ProjectZero - Fostering Sustainable Communities [Focused on Energy], TA3 Symposium, Asheville, NC, 26-27 Απριλίου 2010 4. U.S Department of Energy, [2009], The Architecture of Sustainability, AIA/COTE Top Ten Green Projects Awards, Solar Decathlon 2009 5. Wood Roger, Arup, Dongtan Eco-city, Sanghai, National Congress, Perth, Αυστραλία, 4 Μάιου 2007 163

Ε. Διαδίκτυο | Internet 1. BioRegional, Solutions for Sustainability - BedZED, [http://www.bioregional.com/what-we-do/our-work/bedzed/] - One Planet Living, [http://www.bioregional.com/oneplanetliving/oneplanet-living-case-studies/] 2. E-Architect, Architecture News - Buildings from Around the Globe - Zira Island, [http://www.e-architect.co.uk/azerbaijan/zira_zero_island. htm] 3. Greek Architects - Solar Decathlon Ευρώπη, [http://www.greekarchitects.gr/gr/%CE%B4% CE%B9%CE%B1%CE%B3%CF%89%CE%BD%CE%B9%CF%83%CE%BC %CE%BF%CE%B9/solar-decathlon-%CE%B5%CF%85%CF%81%CF%8E %CF%80%CE%B7-id3219] 4. GreenSpec - Embodied energy, [http://www.greenspec.co.uk/embodied-energy.php] 5. Passipedia - The Passive House - Historical Review, [http://passipedia.passiv.de/passipedia_en/basics/the_passive_house_-_historical_review] 6. The Engineering ToolBox - Thermal Conductivity, [http://www.engineeringtoolbox.com/thermalconductivity-d_429.html] 7. The Zed Factory ltd - Pipedream, [http://www.zedfactory.com/projects_product_pipedream. html] - BedZED, [http://www.zedfactory.com/projects_mixeduse_bedzed.html] - Philosophy, [http://www.zedfactory.com/philosophy.html] 8. U.S. Department of Energy - Solar Decathlon - About Solar Decathlon, [http://www.solardecathlon.gov/about.html] - Solar Decathlon China, [http://www.solardecathlon.gov/sd_china.html] 164

ΠΗΓΕΣ - Solar Decathlon Contests, [http://www.solardecathlon.gov/contests. html] - Solar Decathlon Europe, [http://www.solardecathlon.gov/sd_europe. html] - Solar Decathlon History, [http://www.solardecathlon.gov/history.html] - Solar Decathlon Rules, [http://www.solardecathlon.gov/rules.html] 9. Wikipedia, The Free Encyclopedia: - Bahrain World Trade Center, [http://en.wikipedia.org/wiki/Bahrain_ World_Trade_Center] - BedZed, [http://en.wikipedia.org/wiki/BedZED] - Deepwater Horizon oil spill, [http://en.wikipedia.org/wiki/Deepwater_ Horizon_oil_spill] - Embodied Energy, [http://en.wikipedia.org/wiki/Embodied_energy] - List of photovoltaic power stations, [http://en.wikipedia.org/wiki/List_of_ photovoltaic_power_stations] - Malmö, [http://en.wikipedia.org/wiki/Malm%C3%B6] - Masdar City, [http://en.wikipedia.org/wiki/Masdar_City] - Off-the-Grid, [http://en.wikipedia.org/wiki/Off-the-grid] - Solar Decathlon, [http://en.wikipedia.org/wiki/Solar_Decathlon] - Sondenborg, [http://en.wikipedia.org/wiki/Sonderborg] - Sonoma Mountain Village Rohnert Park, [http://en.wikipedia.org/wiki/ Sonoma_Mountain_Village] - Turning Torso, [http://en.wikipedia.org/wiki/Turning_torso] - Victoria - British Columbia, [http://en.wikipedia.org/wiki/Victoria_canada] - Zero-energy building, [http://en.wikipedia.org/wiki/Zero_energy_building] 10. WSP, Environment and Energy - Graylingwell: Net Zero-Carbon Development, UK - Masdar City, UAE Project Case Study 165