Performance comparison between light pipes and roof openings (in greek)

ΠΙΝΑΚΑΣ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΩΝ 1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ 2 Η ΒΙΟΦΙΛΙΑ ΚΑΙ Η ΣΗΜΑΣΙΑ ΤΟΥ ΗΛΙΟΥ ΓΙΑ ΤΟΝ ΑΝΘΡΩΠΟ 3 ΤΑ ΟΦΕΛΗ ΤΟΥ ΦΥΣΙΚΟΥ ΦΩΤΙΣΜΟΥ ΣΕ ΣΧΕΣΗ ΜΕ ΤΟΝ ΤΕΧΝΗΤΟ

3.1 ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΑ ΟΦΕΛΗ ΤΟΥ ΦΥΣΙΚΟΥ ΦΩΤΙΣΜΟΥ

3.2 ΟΦΕΛΗ ΤΟΥ ΦΥΣΙΚΟΥ ΦΩΤΙΜΟΥ ΣΤΟΝ ΑΝΘΡΩΠΟ 4 ΜΕΙΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ ΤΟΥ ΦΥΣΙΚΟΥ ΦΩΤΙΣΜΟΥ 5 ΤΙ ΙΣΧΥΕΙ ΓΙΑ ΤΟΝ ΦΥΣΙΚΟ ΦΩΤΙΣΜΟ ΣΗΜΕΡΑ 6 ΦΥΣΙΚΟΣ ΦΩΤΙΣΜΟΣ ΣΤΑ ΚΤΙΡΙΑ 7 ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΦΥΣΙΚΟΥ ΦΩΤΙΣΜΟΥ

7.1 ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΦΥΣΙΚΟΥ ΦΩΤΙΣΜΟΥ ΜΕ ΣΚΙΑΣΗ

7.1.1 ΑΝΑΚΛΑΣΤΙΚΟ ΡΑΦΙ ΦΥΣΙΚΟΥ ΦΩΤΙΣΜΟΥ

7.1.2 ΠΕΡΣΙΔΕΣ

7.2 ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΦΥΣΙΚΟΥ ΦΩΤΙΣΜΟΥ ΧΩΡΙΣ ΣΚΙΑΣΗ

7.2.1 ΑΝΕΙΔΩΛΙΚΗ ΟΡΟΦΗ 8 ΤΥΠΟΙ ΣΩΛΗΝΩΤΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΣΥΛΛΟΓΗΣ ΤΟΥ ΗΛΙΑΚΟΥ ΦΩΤΟΣ

8.1 ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΟΡΟΦΗΣ ΜΕ ΕΝΕΡΓΗΤΙΚΗ ΣΥΛΛΟΓΗ

8.1.1 ΗΛΙΟΣΤΑΤΕΣ

8.1.2 ΠΡΩΤΟΤΥΠΟ ΣΥΣΤΗΜΑΦΥΣΙΚΟΥ ΦΩΤΙΣΜΟΥ ΑΠΟ ΤΟΝ WHITEHEAD (2006)

8.1.3 PARANS SYSTEM

8.2 ΠΑΘΗΤΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΟΡΟΦΗΣ 9 ΙΣΤΟΡΙΚΗ ΑΝΑΔΡΟΜΗ ΦΩΤΟΣΩΛΗΝΩΝ 10 ΓΕΝΙΚΗ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΦΩΤΟΣΩΛΗΝΩΝ 11 ΕΜΠΟΡΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ 12 ΤΡΟΠΟΙ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΗΣ 13 ΚΡΙΤΗΡΙΑ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΗΣ 14 ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΠΟΥ ΕΠΗΡΕΑΖΟΥΝ ΤΗΝ ΑΠΟΔΟΣΗ ΤΩΝ ΦΩΤΟΣΩΛΗΝΩΝ 15 ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΒΕΛΤΙΩΣΗΣ ΤΗΣ ΑΠOΔΟΣΗ ΤΩΝ ΦΩΤΟΣΩΛΗΝΩΝ 16 ΣΥΝΤΗΡΗΣΗ 17 ΠΛΕΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ ΦΩΤΟΣΩΛΗΝΩΝ 18 ΦΩΤΟΣΩΛΗΝΕΣ ΚΑΙ ΦΥΣΙΚΟΣ ΑΕΡΙΣΜΟΣ 19 ΠΡΑΚΤΙΚΕΣ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ

19.1 Supermarket στο Dartmouth στην Αγγλία

19.2 Αποθήκες ΒDF στον Γέρακα

3 4 5 6 7 9 10 12 13 13 13 13 15 15 16 16 16 17 17 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 30 30

19.3 Regent street, Apple store

19.4 Solar pipe in Washington, D.C.

19.5 Potsdamer platz, Βερολίνο, σταθμός τραίνου 20 ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ ΔΙΑΔΙΚΤΥΑΚΕΣ ΠΗΓΕΣ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ ΕΙΚΟΝΩΝ

32 33 34 35 40 41 42

1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ Το φως της ημέρας είναι μια αστείρευτη πηγή, άμεσα διαθέσιμη που πάντα επηρέαζε και συνεχίζει να επηρεάζει την ζωή των ανθρώπων σε πολλούς τομείς. Ένας από αυτούς, για τον οποίο κατέχει καθοριστικό ρόλο, είναι η αρχιτεκτονική. Από την περίοδο της αρχαιότητας, στις κατασκευές των κτιρίων, δεν υπήρχαν μόνο ανοίγματα που ξεκινούσαν από το πάτωμα, δηλαδή πόρτες, για να διευκολύνουν την είσοδο-έξοδο των ανθρώπων, αλλά και ανοίγματα, που ξεκινούσαν σε ένα άλλο συγκεκριμένο ύψος, με τη μορφή παραθύρου, για να εκμεταλλεύονται τις εξωτερικές συνθήκες του περιβάλλοντος, όπως φως και αέρα. Οι αναλογίες των παραθύρων ορίζονταν από την λεγόμενη χρυσή τομή ( 1) και συνήθως καλύπτονταν από πανιά και χαρτιά. Στην συνέχεια τα υλικά αυτά αντικαταστάθηκαν από το τζάμι, ενώ το πλαίσιο του παραθύρου ήταν ξύλινο μέχρι και τις αρχές του 20ου αιώνα οπότε τη θέση του πήρε το αλουμινένιο και αργότερα το πλαστικό. ( 2) Με την ανακάλυψη του τεχνητού φωτισμού, είτε με τη μορφή καντηλιών, είτε με τη μορφή του ηλεκτρικού φωτισμού, οι εκμεταλλεύσιμες ώρες τις ημέρας από τον άνθρωπο αυξήθηκαν, όπως επίσης και οι κατοικήσιμοι χώροι. Πλέον μπορούν να χρησιμοποιηθούν διάφορα είδη χώρων καθ’ όλη τη διάρκεια της ημέρας, ακόμη και υπόγεια ή δωμάτια εσωτερικά χωρίς κανένα άνοιγμα. Παρ’ όλα αυτά όμως, το φυσικό φως δεν χάνει την αξία του και παραμένει αναντικατάστατο. Είναι γνωστή η σημασία του για τον άνθρωπο και ιδιαίτερα για την υγεία του, σωματική αλλά και ψυχική. Για αυτό το λόγο γίνονταν και συνεχίζουν να γίνονται μελέτες ( 3) ώστε να εισέλθει το φως ακόμα και σε χώρους πολύ απομακρυσμένους από το εξωτερικό κέλυφος ενός κτιρίου. Μερικές από τις κατασκευές που δημιουργήθηκαν για αυτό το σκοπό είναι οι πρισματικές περσίδες, τα ράφια φωτισμού και οι ηλιακοί σωλήνες κ.ά.

3

2 Η ΒΙΟΦΙΛΙΑ ΚΑΙ Η ΣΗΜΑΣΙΑ ΤΟΥ ΗΛΙΟΥ ΓΙΑ ΤΟΝ ΑΝΘΡΩΠΟ Ο άνθρωπος ζει στη γη εδώ και χιλιάδες χρόνια. Μεγάλο τμήμα, από αυτήν την πορεία του, το έζησε μέσα στη φύση και εκτεθειμένος στον ήλιο. Σύμφωνα και με τη θεωρία του δρ. Erich Fromm ( 4), η επιθυμία του ανθρώπου να βρίσκεται σε επαφή με το φυσικό περιβάλλον εξηγείται μέσω της γονιδιακής του εξέλιξης και ονομάζεται βιοφιλία. Είναι ζωντανό όν και έχει ανάγκη τον φυσικό κόσμο. Επιπρόσθετα, είναι και κοινωνικό ον και ευημερεί στις πόλεις, χειριζόμενος την τεχνολογία και εξελίσσοντας την. Σε καμία περίπτωση όμως δεν μπορούν να αντικατασταθούν, η φύση και ο ήλιος, η σχέση τους με τον άνθρωπο και οι επιδράσεις που έχουν πάνω σε αυτόν. Παρατηρείται λοιπόν, στις πόλεις, μια στροφή προς τη βιοφιλία. Κομμάτια πρασίνου εντάσσονται στο αστικό περιβάλλον με τη μορφή πάρκων και πλατεών, με τη μορφή «πράσινων κατοικιών» κ.ά. Ζωντανά συστήματα εισάγονται στον σχεδιασμό ολόκληρων πόλεων, αλλά και μεμονωμένων κτιρίων, εξωτερικά και εσωτερικά. Προσπάθεια γίνεται και στην κατεύθυνση του φυσικού φωτισμού, ως προς την εκμετάλλευση του και την καλύτερη διαχείριση του προς όφελος του ανθρώπου. Επιδιώκεται η εισαγωγή του στο εσωτερικό των περισσότερων κτιρίων, με τρόπο ελεγχόμενο βέβαια, καθώς τα οφέλη είναι πολλά, και για τον ίδιο τον άνθρωπο, αλλά και ενεργειακά. Επιβεβαιώνοντας την θεωρία της βιοφιλίας, η επαφή του ανθρώπου με το φυσικό περιβάλλον και τον ήλιο, συμβάλλει και στην σωματική του και στην ψυχική του υγεία . Ο ήλιος συνδέεται και επηρεάζει την καρδιά, τον εγκέφαλο, την σπονδυλική στήλη, τα μάτια και πολλά ακόμα όργανα ζωτικής σημασίας για τον άνθρωπο. Και όσον αφορά τους χώρους μέσα στους οποίους δρα ο άνθρωπος, το φυσικό φως έχει ένα πολύ ιδιαίτερο χαρακτηριστικό να τους μετατρέπει από κοινότυπους χώρους σε μια ψυχολογικά ευχάριστη εμπειρία. ( 5) Η ικανότητα του και να φωτίζει μία περιοχή και να την κάνει πιο ενδιαφέρουσα, είναι το στοιχείο του φωτός που θέλουν και προσπαθούν να εκμεταλλεύονται οι αρχιτέκτονες κατά την σχεδίαση κτισμάτων. Ακόμα πιο συγκεκριμένα, το φως της ημέρας κατέχει πολύ σημαντικό ρόλο σε χώρους εργασίας. Έχει παρατηρηθεί ότι βελτιώνει την διάθεση των εργαζόμενων και την παραγωγικότητα τους. ( 3) Δεν έχει σημασία όμως μόνο η μεταφορά συνθηκών φυσικού περιβάλλοντος στον χώρο δράσης των ατόμων, αλλά και η οπτική τους επαφή με το εξωτερικό περιβάλλον. Τα οφέλη του φυσικού φωτός είναι πολλά και σημαντικά, δεν μπορούν όμως να αντικαταστήσουν πλήρως την οπτική επαφή του ανθρώπου με το φυσικό περιβάλλον. Δεν αρκεί μόνο οι ακτίνες του ηλίου να εισέρχονται στον χώρο, αν έχει αποκοπεί η θέα.

4

3 ΤΑ ΟΦΕΛΗ ΤΟΥ ΦΥΣΙΚΟΥ ΦΩΤΙΣΜΟΥ ΣΕ ΣΧΕΣΗ ΜΕ ΤΟΝ ΤΕΧΝΗΤΟ Ο φυσικός φωτισμός στα κτίρια είναι πολύ εύκολα αποδεκτός, μέχρι και επιθυμητός από τους χρήστες και αναντικατάστατος αφού προσφέρει όλες τις απαραίτητες συνθήκες για καλή όραση. Η ποιότητα του είναι η καλύτερη δυνατή που μπορεί να υπάρξει και η φωτεινότητα του δεν μπορεί να προσομοιωθεί από κανένα σύστημα τεχνητού φωτισμού. Επιπροσθέτως, το φυσικό φως επιτρέπει άριστη αντίληψη των χρωμάτων. Η σημασία του όμως είναι πολύ μεγαλύτερη από το να ενεργοποιεί και να διευκολύνει την όραση καθώς επηρεάζει πολλές βιολογικές διαδικασίες του ανθρώπινου οργανισμού. ( 6) Ένα από τα μεγαλύτερα πλεονεκτήματα του είναι η επίδραση στον κιρκαδιανό ρυθμό. Το φως της ημέρας ποικίλει στην ένταση του και την ποιότητα του κατά τη διάρκεια της μέρας και ακριβώς αυτή του η ιδιαιτερότητα είναι που το καθιστά μοναδικό. Ο πιο απλός τρόπος εισόδου του ηλίου σε έναν χώρο είναι το παράθυρο. Μέσα από αυτό, ο χρήστης δέχεται να ερεθίσματα του περιβάλλοντος και έχει θέα στον εξωτερικό περιβάλλον, δημιουργώντας του καλύτερη διάθεση και καλύτερη ατμόσφαιρα στο χώρο. Όσον αφορά το φωτισμό του χώρου, το φυσικό φως διαχέεται πολύ ομοιόμορφα, με αποτέλεσμα να φωτίζει όχι μόνο το επίπεδο εργασίας, αλλά και τον γύρω χώρο, αποδίδοντας και πάλι πιο ευχάριστο εσωτερικό περιβάλλον. Πιο συγκεντρωτικά τα οφέλη του φυσικού φωτισμού είναι τα εξής: • Ποιότητα φωτισμού και εύρος φάσματος • Υψηλά επίπεδα φωτεινότητας που παρέχουν τις κατάλληλες συνθήκες για καλή όραση και άριστη χρωματική αντίληψη • Καλός φωτισμός και στην επιφάνεια εργασίας, αλλά και στο υπόβαθρο γύρο χώρο • Αποτροπή αρνητικών επιδράσεων στην υγεία του ατόμου, που μπορεί να προκαλέσει

παρατεταμένη χρήση του τεχνητού φωτισμού • Μείωση του εργασιακού άγχους και συμβολή στην αίσθηση άνεσης • Θέα στον εξωτερικό χώρο

5

3.1 ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΑ ΟΦΕΛΗ ΦΥΣΙΚΟΥ ΦΩΤΙΣΜΟΥ Τις τελευταίες δεκαετίες τα περιβαλλοντικά προβλήματα απασχολούν όλο και περισσότερους ανθρώπους, από επιστήμονες μέχρι απλούς πολίτες. Ο τρόπος ζωής μας, κάθε άλλο παρά φιλικός είναι προς το περιβάλλον που ζούμε και τα αρνητικά αποτελέσματα γίνονται συνεχώς και πιο εμφανή. Μερικά από αυτά είναι η υπερθέρμανση του πλανήτη και η μόλυνση του αέρα. Το διοξείδιο του άνθρακα(CO2) όπως και άλλα αέρια του θερμοκηπίου, που εκλύονται από την καύση ορυκτών καυσίμων, είναι η κύρια αιτία που ο μέσος όρος θερμοκρασίας του πλανήτη αυξάνεται με την πάροδο των χρόνων. Η προτεινόμενη λύση δεν πρέπει να είναι μόνο η χρήση εναλλακτικών ανανεώσιμων πηγών ενέργειας( π.χ. αιολική, ηλιακή, υδροηλεκτρική, κ.ά.), αλλά η γενικότερη μείωση της χρησιμοποιούμενης ενέργειας. Έχουν γίνει βήματα προς την κατεύθυνση της περιβαλλοντικής ευαισθητοποίησης των πολιτών. Η ταυτόχρονη έκκληση για εξοικονόμηση ενέργειας, ειδικά μετά την ενεργειακή κρίση της δεκαετίας του ’70, σε συνδυασμό με την ανάγκη για την δημιουργία καλύτερων συνθηκών στον χώρο εργασίας και κατοικίας, θέτουν απαραίτητη την χρήση του φυσικού φωτός ημέρας ως βασική πηγή φωτός στα κτίρια. Ένα επιπλέον ενεργειακό όφελος που συνδέεται με τον φυσικό φωτισμό είναι η μείωση του ψυκτικού φορτίου σε ένα κτίριο. Με τη χρήση του φυσικού φωτισμού όχι μόνο εξοικονομείται η ενέργεια που θα κατανάλωνε το τεχνητό σύστημα, αλλά αποδίδονται στον χώρο και θερμικά κέρδη τα οποία μειώνουν τα ψυκτικά φορτία και κατ’ επέκταση τη ζήτηση για συστήματα κλιματισμού κατά τους χειμερινούς μήνες. Κατά τους θερινούς μήνες όμως επειδή τα θερμικά φορτία του φυσικού φωτισμού αυξάνονται κατακόρυφα, θα πρέπει να προβλεφθεί κάποιο σύστημα σκίασης ή η χρήση υλικών που εμποδίζουν την θερμική ενέργεια από το να εισέλθει στον χώρο.

6

3.2 ΟΦΕΛΗ ΦΥΣΙΚΟΥ ΦΩΤΙΣΜΟΥ ΣΤΗΝ ΥΓΕΙΑ ΤΟΥ ΑΝΘΡΩΠΟΥ Ο φυσικός φωτισμός όπως αναφέρθηκε ήδη επιτρέπει στον άνθρωπο να βλέπει καλά και να αισθάνεται κάποια σύνδεση με το φυσικό περιβάλλον γεγονός που συμβάλλει στην καλή διάθεση. Επίσης, άρρηκτα συνδεδεμένο με το φως της ημέρας είναι το εσωτερικό κιρκαδιανό σύστημα ή κοινώς το βιολογικό ρολόι του ανθρώπινου οργανισμού. Ο κιρκαδιανός ρυθμός ( 7) είναι ο κατά προσέγγιση 24ωρος κύκλος που παρουσιάζει η δραστηριότητα όλων των ζωντανών οργανισμών και ο οποίος συμβαδίζει, εξαρτάται και επηρεάζεται από την κίνηση του ηλίου και τις μεταβολές του φυσικού φωτός κατά τη διάρκεια της ημέρας. Μέσα από διάφορα βιολογικά συστήματα και ειδικού υποδοχείς οι οργανισμοί είναι ευαίσθητοι δέκτες διάφορων μεταβολών στο περιβάλλον, όπως των μεταβολών του φωτός, της ακτινοβολίας, της βαρομετρικής πίεσης κ.ά. Έτσι λοιπόν οι αυξομειώσεις της έντασης αλλά και η χρωματικές τροποποιήσεις του φυσικού φωτός( dynamic lighting) επηρεάζουν το ορμονικό σύστημα του ανθρώπινου οργανισμού και κατ’ επέκταση την κατάσταση στην οποία βρίσκεται κάθε στιγμή. Αυτό το γεγονός έχει άμεσο αντίκτυπο στις δραστηριότητες που πραγματοποιεί ο άνθρωπος κατά τη διάρκεια της ημέρας. ( 8)

Εικόνα 1. Biological clock human

Σημασία δεν έχει μόνο η ένταση του φωτός, αλλά και η θερμοκρασία του. Αυτές οι διακυμάνσεις είναι υπεύθυνες για τον τρόπο που λειτουργεί ο οργανισμός, αφού τις προσλαμβάνουν οι νευρικές ίνες του σώματος από τα κύτταρα του αμφιβληστροειδούς χιτώνα του ματιού και φτάνουν να διεγείρουν τον 7

υποθάλαμο. Με αυτόν τον τρόπο υπάρχει καλύτερη αντίληψη του χρόνου και η ατμόσφαιρα στο εσωτερικό των χώρων μεταβάλλεται φυσικά. Ένα ακραίο παράδειγμα που επιβεβαιώνει τις παραπάνω ιδιότητες του φυσικού φωτός, είναι το καζίνο. Ο χώρος του καζίνο κατά κανόνα δεν έχει παράθυρα. Ο φωτισμός του επιτυγχάνεται μόνο με τη χρήση τεχνητών μέσων. Ο λόγος που ο εσωτερικός χώρος αποκόπτεται από τον εξωτερικό, και από τη θέα του αλλά και από τις συνθήκες του, είναι κερδοσκοπικός. Ο στόχος του συγκεκριμένου σχεδιασμού είναι να εμποδίζει τον άνθρωπο να έχει απόλυτη αίσθηση του χρόνου, ώστε να παραμένει για μεγαλύτερο χρονικό διάστημα εκεί. Η επαφή με τον έξω κόσμο χάνεται και η ώρα που περνάει δεν γίνεται αντιληπτή. Ολοκληρώνοντας, η έλλειψη φυσικού φωτός είναι αποδεδειγμένο ότι ευθύνεται για προβλήματα ψυχικής υγείας. Το Σύνδρομο Εποχικής Συναισθηματικής Διαταραχής(SAD) είναι μια διαταραχή της διάθεσης που ξεκινά από τα χαμηλά επίπεδα φωτεινότητας κατά τους χειμερινούς μήνες. ( 3)

8

4 ΜΕΙΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ ΤΟΥ ΦΥΣΙΚΟΥ ΦΩΤΙΣΜΟΥ Ο φυσικός φωτισμός δεν βοηθάει πάντα την όραση του ανθρώπου. Το φως της ημέρας μπορεί να προκαλέσει δυσφορία, ειδικά όταν η ένταση του είναι πολύ μεγάλη και δεν υπάρχει κάποιο μέσο διαχείρισης του. Η ενόχληση από το φυσικό φως προκαλείται είτε λόγω της ηλιακής θάμβωσης είτε λόγω των υπερβολικά μεγάλων ανακλάσεων σε επιφάνειες και των σκιών που δημιουργεί και μειώνει την οπτική απόδοση του ματιού. ( 3)

9

5 ΤΙ ΙΣΧΥΕΙ ΓΙΑ ΤΟΝ ΦΥΣΙΚΟ ΦΩΤΙΣΜΟ ΣΗΜΕΡΑ Το φυσικό φως ποικίλει σε ένταση και ποιότητα κάθε στιγμή που περνάει. Κατά πόσο αυτές οι διαφοροποιήσεις είναι επιθυμητές και μπορούν να ελεγχθούν έχει να κάνει με το είδος του χώρου για τον οποίο γίνεται λόγος. Σε συγκεκριμένες χρήσεις όπως για παράδειγμα τα μουσεία, οι απαιτήσεις σε φως είναι πολύ συγκεκριμένες και αυστηρά ορισμένες. Υπάρχουν όμως άλλες εφαρμογές που είναι αποδεκτή μεγαλύτερη ευελιξία. ( 5) Τρεις είναι η παράγοντες για να παρέχουμε «καλό» φυσικό φωτισμό: • Η ποσότητα • Η ποιότητα • Η κατανομή Πιο συγκεκριμένα, το φως που εισέρχεται σε έναν χώρο χαρακτηρίζεται κατακόρυφο ή οριζόντιο, ανάλογα με την προέλευση του. Το μεν κατακόρυφο εισέρχεται από τυχόν ανοίγματα οροφής ή φεγγίτες, το δε οριζόντιο από ανοίγματα στους πλευρικούς τοίχους. Και τα δύο έχουν θετικά και αρνητικά στοιχεία. Για παράδειγμα, ο κατακόρυφος φωτισμός δεν προκαλεί θάμβωση και είναι καταλληλότερος για εργασία που πραγματοποιείται σε οριζόντιο άξονα, αλλά είναι διαθέσιμος μόνο στους τελευταίους ορόφους ενός κτιρίου. Αντίθετα, ο οριζόντιος φωτισμός μπορεί να εφαρμοστεί σε όλους τους ορόφους, αλλά αποδεικνύεται λιγότερο αποδοτικός και μπορεί να προκαλέσει υπερθέρμανση εξαιτίας της διείσδυσης της άμεσης ηλιακής ακτινοβολίας. ( 9) Όσον αφορά τα τυπικά παράθυρα, η κατανομή των παραγόντων φυσικού φωτισμού( daylight factors) δεν μειώνεται γραμμικά. Το φως που διαχέουν στο χώρο μειώνεται εκθετικά όσο απομακρυνόμαστε από το εν λόγω άνοιγμα. Τα επίπεδα φωτισμού που αποδίδονται στον χώρο θεωρούνται ικανοποιητικά μέχρι τα 4,5-5m μακριά από το άνοιγμα. Το μήκος αυτό θεωρητικά ονομάζεται daylight penetration και η συνολική περιοχή που δέχεται φως από το άνοιγμα, περιμετρική ζώνη. Το βάθος της υπολογίζεται με βάση τον τύπο: ύψος πρεκιού παραθύρουύψος επιφάνειας εργασίας* 2,5 ενώ στην άλλη διάσταση επεκτείνεται δεξιά και αριστερά του ανοίγματος κατά 1/4 της παραπάνω τιμής. ( 9) 10

Εξαιτίας αυτής της ιδιότητας του φυσικού φωτός έχουν διεξαχθεί πολλές έρευνες με στόχο τους να μεταφέρουν το φως όσο το δυνατόν πιο « βαθιά» στο χώρο. Μερικές τεχνικές που βελτιώνουν τα επίπεδα φυσικού φωτισμού σε ένα δωμάτιο είναι το ράφι φωτισμού, οι φεγγίτες, η καμπύλωση του ταβανιού όσο πιο πολύ απομακρυνόμαστε από το άνοιγμα του τοίχου, οι οριζόντιοι φωτοσωλήνες κ.ά.

11

6 ΦΥΣΙΚΟΣ ΦΩΤΙΣΜΟΣ ΣΤΑ ΚΤΙΡΙΑ Ο φυσικός φωτισμός πρέπει να λαμβάνεται υπόψη από την αρχή του σχεδιασμού ενός κτιρίου. Τα είδη των κτιρίων είναι πολλά και το καθένα έχει διαφορετικές απαιτήσεις σε φωτισμό, για αυτό και απαιτείται η μελέτη του φυσικού φωτισμού. Οι ανάγκες των σχολείων είναι διαφορετικές από εκείνες των νοσοκομείων, των οικιακών κτιρίων και των κτιρίων γραφείων. Συνήθως όμως προτιμάται ο φυσικός φωτισμός από τον τεχνητό, ειδικά όταν είναι και ελεγχόμενος. Οι τεχνικές φυσικού φωτισμού στηρίζονται στην διαθεσιμότητα του φωτός, η οποία όμως εξαρτάται από στοιχεία της τοποθεσίας του κτιρίου. Μερικά από αυτά τα στοιχεία είναι το γεωγραφικό πλάτος, τα γύρω κτίρια που υπάρχουν, το μικροκλίμα και οι εποχιακές αλλαγές του καιρού. Έχοντας ,λοιπόν, ως στόχο την μεγαλύτερη δυνατή εκμετάλλευση του ήλιου και την ελεγχόμενη εισαγωγή του στο εσωτερικό των κτιρίων, έχουν εφευρεθεί τα συστήματα φυσικού φωτισμού. Μερικά από αυτά είναι πολύ απλά στη δομή τους και βρίσκουν εφαρμογή στις οικοδομές πάρα πολλά χρόνια. Άλλα όμως αποτελούν πιο περίτεχνες κατασκευές, με ειδικά υλικά και είναι προϊόντα μακροχρόνιων μελετών και υψηλών προϋπολογισμών. Τα παράθυρα είναι η πιο απλή ανακάλυψη για την εκμετάλλευση του ήλιου στο εσωτερικό ενός χώρου. Τοποθετούνται σε κατακόρυφους τοίχους και ως εκ τούτου έχουν συγκεκριμένο προσανατολισμό. Αυτό σημαίνει ότι δέχονται τις ηλιακές ακτίνες περιορισμένες ώρες της μέρας, και παρατηρείται πολύ έντονη αυξομείωση στα ηλιακά κέρδη κατά τη διάρκεια του έτους. Ένα από τα στοιχεία που επηρεάζουν την απόδοση τους είναι ο προσανατολισμός με τον οποίο τοποθετούνται. Κάθε κτίσμα έχει διαφορετικά χαρακτηριστικά, όσον αφορά την τοποθεσία του και το σχήμα του και τα παράθυρα πρέπει να τοποθετούνται σύμφωνα με αυτά για να αποδίδουν το βέλτιστο. Σημαντικό ρόλο στην απόδοση των παραθύρων έχουν και τα υλικά από τα οποία είναι κατασκευασμένα και ειδικά το τζάμι. Υπάρχουν πολλές ποικιλίες κρυστάλλων, με διαφορετικά χαρακτηριστικά η καθεμία που προσφέρουν διαφορετικά αποτελέσματα στο εσωτερικό σε αναλογία φυσικά και με το κόστος τους.

12

7 ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΦΥΣΙΚΟΥ ΦΩΤΙΣΜΟΥ ( 5) 7.1 ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΦΥΣΙΚΟΥ ΦΩΤΙΣΜΟΥ ΜΕ ΣΚΙΑΣΗ Υπάρχουν δύο είδη συστημάτων φυσικού φωτισμού με σκίαση. Τα πρώτα έχουν ως στόχο την διάχυση του φωτός του ουρανού και την απόρριψη της άμεσης ηλιακής ακτινοβολίας και τα δεύτερα χρησιμοποιούν το απευθείας φως και το «στέλνουν» στο ταβάνι ή σε κάποιο άλλο σημείο, πάνω από το ύψος του ματιού για να αποφεύγεται η θάμβωση.

7.1.1 ΑΝΑΚΛΑΣΤΙΚΟ ΡΑΦΙ ΦΥΣΙΚΟΥ ΦΩΤΙΣΜΟΥ Το ράφι φωτισμού αποτελεί κλασικό σύστημα φυσικού φωτισμού, γνωστό από την Αρχαία Αίγυπτο. Είναι σχεδιασμένο να σκιάζει το τυπικό άνοιγμα παραθύρου και ταυτόχρονα να ανακλά τις ακτίνες που προσπίπτουν στην επιφάνεια του στο εσωτερικό του χώρου. Τοποθετείται σχεδόν οριζόντιο εσωτερικά ή εξωτερικά του παραθύρου και πάνω από το ύψος του ματιού. Βέβαια, όσο μεγαλύτερη Εικόνα 2. Σχηματική απεικόνιση ανακλαστικού ραφιού είναι η απόσταση μεταξύ του ραφιού και του ταβανιού, τόσο καλύτερη είναι η απόδοση του. Τα ράφια που βρίσκονται στο εσωτερικό μειώνουν τα επίπεδα φωτισμού, αλλά προσφέρουν καλύτερη διανομή, τα εξωτερικά αντίθετα αυξάνουν τα επίπεδα φωτισμού αφού εκμεταλλεύονται και ακτίνες που προσπίπτουν πιο κατακόρυφα.

7.1.2 ΠΕΡΣΙΔΕΣ

Εικόνα 3. Σχηματική απεικόνιση περσίδων

Οι περσίδες εφαρμόζονται κυρίως για λόγους σκίασης και προστατεύουν από τη θάμβωση και το άμεσο φως. Τοποθετούνται στο εσωτερικό ή στο εξωτερικό του παραθύρου ή ακόμα και ανάμεσα στα τζάμια του κουφώματος. Ανάλογα με το σχήμα τους και την κλίση που έχουν, μπορούν να εμποδίζουν τελείως την είσοδο του φωτός στο χώρο ή να αφήνουν μικρό ποσοστό να εισέλθει και να επιτρέπουν ή όχι την οπτική επαφή με το 13

εξωτερικό περιβάλλον. Κυρίως εμποδίζουν τις άμεσες ηλιακές ακτίνες να εισέλθουν και διαχέουν καλύτερα το φως στο εσωτερικό. Υπάρχουν ειδικά σχεδιασμένες περσίδες, με κατάλληλο σχήμα και υλικό, οι οποίες εμποδίζουν το άμεσο φως αλλά ταυτόχρονα το ανακλούν στο ταβάνι του χώρου, αυξάνοντας και τα επίπεδα φωτισμού και την ποιότητα τους.

14

7.2 ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΦΥΣΙΚΟΥ ΦΩΤΙΣΜΟΥ ΧΩΡΙΣ ΣΚΙΑΣΗ Τα συγκεκριμένα συστήματα είναι σχεδιασμένα να ανακατευθύνουν το άμεσο φως σε περιοχές μακριά από το άνοιγμα και χωρίζονται σε τέσσερις κατηγορίες.

• Diffuse light-guiding systems, τα οποία ανακατευθύνουν το φως της ημέρας από συγκεκριμένη περιοχή του ουρανού στο εσωτερικό του κτιρίου • Direct light-guiding systems, τα οποία στέλνουν το άμεσο φως στο εσωτερικό του κτιρίου, χωρίς τα φαινόμενα της θάμβωσης και την υπερθέρμανσης του χώρου • Light-scattering or diffusing systems, τα οποία χρησιμοποιούνται σε ανοίγματα οροφής και βοηθούν στη διάχυση του φωτός • Light transport systems, τα οποία συλλέγουν και μεταφέρουν το φως για μεγάλες διαδρομές στον πυρήνα του κτιρίου μέσω οπτικών ινών ή ηλιοσωλήνων.

7.2.1 ΑΝΕΙΔΩΛΙΚΗ ΟΡΟΦΗ Το πιο ευρέως γνωστό από τα παραπάνω είναι η ανειδωλική οροφή. Το σύστημα της εκμεταλλεύεται τις ιδιότητες των σύνθετων παραβολικών συλλεκτών για να δεσμεύουν το διάχυτο φως στον ουρανό. Ο συλλέκτης βρίσκεται σε συνδυασμό με κατοπτρικό αγωγό φωτός στο ταβάνι, μέσω του οποίου μεταφέρεται το φως στο πίσω μέρος του χώρου. Εικόνα 4. Σχηματική απεικόνιση ανειδωλικής οροφής

15

8 ΤΥΠΟΙ ΣΩΛΗΝΩΤΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΣΥΛΛΟΓΗΣ ΤΟΥ ΗΛΙΑΚΟΥ ΦΩΤΟΣ ( 10) Οι ηλιακοί συλλέκτες μπορούν να τοποθετηθούν είτε στην οροφή ενός κτίσματος, δεσμεύοντας τις ηλιακές ακτίνες που προσπίπτουν κάθετα, είτε στην πρόσοψη αυτού. Τα συστήματα που εγκαθίστανται στην οροφή, με τη σειρά τους, διαχωρίζονται σε μηχανικές συσκευές που ενεργά συγκεντρώνουν το φως και το κατευθύνουν στο εσωτερικό του κτιρίου, και σε παθητικές συσκευές οι οποίες δέχονται το φως της ημέρας με συγκεκριμένη κατεύθυνση από το ημισφαίριο του ουρανού.

8.1 ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΟΡΟΦΗΣ ΜΕ ΕΝΕΡΓΗΤΙΚΗ ΣΥΛΛΟΓΗ 8.1.1 ΗΛΙΟΣΤΑΤΕΣ Οι ηλιοστάτες ακολουθούν το φως του ηλίου, δεσμεύουν και συγκεντρώνουν τις ηλιακές ακτίνες. Ένας καθρέπτης παρακολούθησης, όπως αναφέρεται, ή φακός Fresnel, τοποθετημένος στην οροφή του κτιρίου χρησιμοποιεί συστήματα εντοπισμού του φωτός. Ένας δεύτερος καθρέπτης ή φακός κατευθύνει μία συγκεντρωμένη δέσμη φωτός στο εσωτερικό ενός συστήματος μετάδοσης, το οποίο μπορεί να είναι ένας σωλήνας, ένας φεγγίτης, ένα παράθυρο οροφής κ.ά. Το μέγεθος των καθρεπτών παρακολούθησης είναι απαραίτητο να είναι μεγάλο και φυσικά αυτό αυξάνει το κόστος της επένδυσης.

Εικόνα 5. Solux System

16

Ένα σύστημα φυσικού φωτισμού που κάνει την χρήση ηλιοστάτη είναι το Solux system το οποίο κατασκευάστηκε από την ομάδα Bomin Solar Research και δοκιμάστηκε το 2002. Πρόκειται για ένα σύστημα ηλιοστάτη στο οποίο το φως δεσμεύεται από φακό Fresnel και μεταφέρεται στο εσωτερικό του κτιρίου μέσω μιας οπτικής ίνας. Στο τέλος της ίνας υπάρχει ένα επίπεδο φύλλο από υλικό Perspex με πάττερν λευκών τελειών τυπωμένο πάνω του, που έχει τον ρόλο διαχύτη. ( 11)

8.1.2 ΠΡΩΤΟΤΥΠΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΦΥΣΙΚΟΥ ΦΩΤΙΣΜΟΥ ΑΠΟ ΤΟΝ WHITEHEAD (2006) Κατά τη διάρκεια ερευνητικού προγράμματος με υπεύθυνο τον Lorne Whitehead στο University of British Columbia, Canada αναπτύχθηκε ένα σύστημα φυσικού φωτισμού που είναι συμβατό με τις πρότυπες τεχνικές κατασκευής κτιρίων και συμβάλλει στην ευρεία υιοθέτηση της τεχνολογίας. Το σύστημα αποτελείται από πλήθος μικρών καθρεφτών ικανών να κινούνται, ώστε να εντοπίζουν το φως και να το ανακατευθύνουν σε έναν ηλιοσωλήνα. ( 11)

Εικόνα 6. Πρωτότυπο σύστημα από

τον Whitehead( 2006)

8.1.3 PARANS SYSTEM

Εικόνα 7. Απεικονίσεις του συστήματος

Το σύστημα Parans SP3 αποτελείται από έναν δέκτη και ένα καλώδιο οπτικής ίνας. Ο δέκτης με ειδικά σχεδιασμένους φακούς εντοπίζει τον ήλιο, δεσμεύει και συγκεντρώνει την βέλτιστη ποσότητα φωτός στο καλώδιο Parans για άμεση μεταφορά στο εσωτερικό του κτιρίου. Μόνο το ορατό φάσμα του φωτός 17

μεταφέρεται εσωτερικά, η ακτινοβολίες IR και UV φιλτράρονται. Αυτό σημαίνει ότι η θερμική ακτινοβολία του φωτός εμποδίζεται από το εισέλθει στο σύστημα και το φως που αποδίδεται στο εσωτερικό δεν επηρεάζει την απόδοση των χρωμάτων και δεν βλάπτει υλικά. ( 12)

18

8.2 ΠΑΘΗΤΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΟΡΟΦΗΣ Όταν το φως «πέφτει» σε μια ελεύθερη οριζόντια επιφάνεια στην οροφή του κτιρίου από όλο το ημισφαίριο του ουρανού, από όλες τις κατευθύνσεις, θα συναντήσει μία επιφάνεια συλλογής, σε ποσοστό ανάλογο με το εμβαδόν της. Ο βαθμός συγκέντρωσης του φωτός εξαρτάται και από το ποσοστό του ουρανού που είναι ορατό από την λεγόμενη επιφάνεια. Εξαρτάται δηλαδή από τον κώνο μέσα στον οποίο η συσκευή δέχεται τις προσπίπτουσες ακτίνες και την κατεύθυνση αυτού. Τα παθητικά συστήματα μετάδοσης του φωτός μέσα από σωλήνα αποτελούνται από ένα κύριο κατακόρυφο στέλεχος, μια συσκευή Εικόνα 8, Ρεαλιστική απεικόνιση στο πάνω μέρος η οποία δεσμεύει το φυσικό φως και ταυτόχρονα

φωτοσωλήνα προστατεύει από τον αέρα και τη βροχή, και στο κάτω μέρος ένα μέσο διανομής του φωτός στο εσωτερικό του χώρου. Το επάνω μέρος του οδηγού μπορεί να αποκλίνει από το κύριο στέλεχος μέχρι και 90ο και αποτελείται συνήθως από έναν διάφανο πολυκαρβονικό θόλο, μέσα στον οποίο μπορεί να περιλαμβάνει ένα διαθλαστικό εξάρτημα με σκοπό να εισέρχονται οι ακτίνες του φωτός με μικρότερη γωνία στον σωλήνα και να είναι λιγότερες οι ανακλάσεις που υφίστανται. Επιπλέον αλλαγές μπορεί να είναι ανακλαστικές επιφάνειες κομμένες με laser για να ανακατευθύνουν το φως και ανακλαστήρες γνωστοί ως «light scoops», τοποθετημένοι εξωτερικά και εσωτερικά του συλλέκτη για να δεσμεύει κάθετες ηλιακές ακτίνες. Το κύριο μέσο μετάδοσης είναι ο σωλήνας που μπορεί αν είναι άκαμπτος ή ευέλικτος, κατοπτρικός ή πρισματικός. Στους άκαμπτους σωλήνες μπορούν να χρησιμοποιηθούν κυρτώσεις ‘η σύνδεσμοι. Τα πρισματικά υλικά δεν χρησιμοποιούνται ευρέως σε παθητικά συστήματα επειδή δέχονται ακτίνες φωτός μόνο μέσα σε ένα συγκεκριμένο, περιορισμένο κώνο. Το φως προσπίπτει με συγκεκριμένες γωνίες και μάλιστα περιορισμένες σε αριθμό με αποτέλεσμα η αποδοτικότητα του συστήματος να μειώνεται και να μην είναι ικανοποιητικά τα αποτελέσματα του καθ’ όλη τη διάρκεια της μέρας και του χρόνου.

19

9 ΙΣΤΟΡΙΚΗ ΑΝΑΔΡΟΜΗ ΦΩΤΟΣΩΛΗΝΩΝ Από τα μέσα της δεκαετίας του ’90 η τεχνολογία των φωτοσωλήνων άρχισε όλο και περισσότερο να «κερδίζει έδαφος» στον εμπορικό τομέα. Από τότε, μέχρι και σήμερα πολλές είναι οι έρευνες που προσπαθούν να βελτιώσουν την απόδοση τους. Μία από αυτές είναι η εγκατάσταση πανέλων, κομμένα σε laser cut μηχάνημα, στον συλλέκτη-θόλο, το 1995. Αυτή η κατασκευή κατευθύνει το φως που εισέρχεται πιο βαθιά στον σωλήνα ώστε να μειωθούν οι ανακλάσεις του πραγματοποιούνται μέχρι να φτάσει στον διαχύτη και τελικά να εξέλθει. Ουσιαστικά, μικραίνει την γωνία πρόσπτωσης των ακτινών του ηλίου ώστε να εισέρχονται πιο κάθετα στον ηλιοσωλήνα και να ανακλώνται λιγότερες φορές μέχρι την έξοδο τους. Βέβαια, η απόδοση των ηλιοσωλήνων εξαρτάται και από το μέρος που εγκαθίστανται, το γεωμετρικό μήκος και πλάτος της περιοχής, καθώς η πορεία του ηλίου αλλάζει. Έρευνες έχουν διεξαχθεί επίσης για το εσωτερικό ανακλαστικό υλικό του σωλήνα. Το 1995 οι Swift και Smith έκαναν πειράματα με διαφορετικά υλικά στο εσωτερικό. Συγκεκριμένα χρησιμοποίησαν τον άργυρο και το αλουμίνιο, υλικά τα οποία αναμένονταν να αποδίδουν φως πιο ερυθρό και πιο μπλε αντίστοιχα. Επίσης σχετικά με την ανακλαστικότητα του κάθε υλικού, για να έχει ικανοποιητική απόδοση ο φωτοσωλήνας, έχει βρεθεί ότι πρέπει να είναι πάνω από 85%. Τέλος σύμφωνα με υπολογισμούς, ακόμα και απόκλιση της τάξης του 0,1% επιφέρει σημαντική διαφορά στην απόδοση τους. Τα επόμενα χρόνια έχουν πραγματοποιηθεί και άλλες μελέτες σχετικά με το γεωμετρικό μοντέλο των σωλήνων( μήκος, διάμετρος) με σκοπό να είναι πιο αποδοτικοί.

20

10 ΓΕΝΙΚΗ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΦΩΤΟΣΩΛΗΝΩΝ Οι ηλιακοί σωλήνες είναι γραμμικές κατασκευές που δεσμεύουν και κατευθύνουν το φως της ημέρας στο εσωτερικό των κτηρίων. Η αρχική ιδέα προέρχεται από τους αρχαίους Αιγύπτιους, ενώ την τελική τους μορφή πήραν στο τέλος της δεκαετίας του ’80. Το πρώτο εμπορικό σύστημα καθρεφτών δημιουργήθηκε το 1850 από τον Paul Emile Chappuis στο Λονδίνο. ( 13) Σήμερα, η βασική του μορφή περιλαμβάνει έναν σωλήνα, άκαμπτο ή ευλύγιστο, του οποίου το εσωτερικό είναι υπενδεδυμένο με ειδικό υλικό μεγάλης ανακλαστικότητας ώστε να μεταφέρει μέσω των ανακλάσεων την δέσμη του φωτός στο εσωτερικό του χώρου που έχει τοποθετηθεί. Το τμήμα του ηλιοσωλήνα που βρίσκεται εκτός του κτιρίου αποτελείται από έναν συλλέκτη με μορφή διαφανούς θόλου, του οποίου το υλικό και το σχήμα διαφέρει ανάλογα με το είδος και την εταιρεία της εκάστοτε κατασκευής. Αυτό το τμήμα δεσμεύει τις ακτίνες του ηλίου και τις στέλνει στο κύριο κομμάτι του, τον σωλήνα που προαναφέρθηκε, ενώ ταυτόχρονα προστατεύει από τις εξωτερικές συνθήκες( άνεμος, βροχή). Οι δέσμες του φωτός μετά από ανακλάσεις φτάνουν στο κάτω μέρος του σωλήνα όπου υπάρχει ένας διαχύτης, συνήθως πρισματικής μορφής, για την καλύτερη απόδοση της ποσότητας του φωτός που έχει εισέλθει και τη δημιουργία όσο το δυνατό πιο ευχάριστης ατμόσφαιρας στο εσωτερικό του κτιρίου. Οι συλλέκτες μπορεί να είναι μηχανικές συσκευές που εντοπίζουν και κατευθύνουν το φως, ή παθητικές συσκευές οι οποίες δέχονται ποσότητα φωτός από ολόκληρο ή κομμάτι του ημισφαιρίου του ουρανού. Το στοιχείο μεταφοράς είναι συνήθως ένας σωλήνας από ανακλαστικό ή πρισματικό ή μπορεί να περιέχει φακούς ή άλλες συσκευές για να ανακατευθύνουν τις ακτίνες φωτός. Για τον υπολογισμό της απόδοσης φωτισμού των φωτοσωλήνων έχει ορισθεί ο παράγοντας light pipe daylight penetration factor (DPF) ( 14) Ορίζεται ως η αναλογία του εσωτερικού φωτισμού ενός συγκεκριμένου σημείου στο χώρο προς τον εξωτερικό διάχυτο φωτισμό την ίδια στιγμή και συνήθως εκφράζεται ως ποσοστό. Για δεδομένο σημείο στο χώρο P(x,y,z) όπου ο ηλιοσωλήνας είναι η μόνη πηγή φωτός ισχύει ο τύπος Ε internal( x,y,z) = E external x DPF( x,y,z) Όπου Ε internal( x,y,z) είναι ο εσωτερικός φωτισμός στο σημείο P, E external είναι ο συνολικός εξωτερικός φωτισμός και DPF( x,y,z) ο παράγοντας διείσδυσης φωτός για δεδομένο σημείο P.

21

11 ΕΜΠΟΡΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ Θόλος •

•

•

•

Ηλιοσωλήνας τύπου DIAMOND o 230mm o 300mm o 450mm o 530mm Άθραυστο πολυκαρμπονικό υλικό με προστασία έναντι της υπεριώδους ακτινοβολίας πάχους 2,5mm. Θόλο από κρύσταλλο Βοημίας, υψηλής ποιότητας (Tempered Bohemian Crystal) High Transitivity Sodium-Potassium Glass και Low Reflection Surface 4mm UV stabilized polycarbonate o 230mm o 300mm o 450mm Θόλος Raybender® 3000 με σύστημα φακών τύπου Fresnel

Σωλήνας • Reflectalite 600 ΤΜ πάχους 0,5 mm, αλουμινένιος φωτοσωλήνας με φινίρισμα κατόπτρου και

επένδυση PVD με ανακλαστικότητα 96% • Σωλήνας μηχανικής επεξεργασίας πολλαπλών στρώσεων με την τεχνολογία Physical Vapo Depo

sition Process, με ποσοστό ανάκλασης 99,8% και διάχυση ανάκλασης >4% • Αλουμίνιο με ανακλαστική επεξεργασία, 25cm ή 35mm • Super Silver mirror finish Aluminium Διαχύτης • Διαφανής διαχύτης από πολυανθρακικό υλικό με ανάγλυφο φινίρισμα πάχους 2,5mm ή 3mm

οπαλίου • Crystal Prismatic Diffuser

22

12 ΤΡΟΠΟΙ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΗΣ Η εγκατάσταση των φωτοσωλήνων είναι αρκετά εύκολη. Όταν η εγκατάσταση γίνεται σε υπάρχοντα δομικά στοιχεία δεν απαιτούνται σημαντικές επεμβάσεις ή εξειδικευμένες εργασίες. Οι περιπτώσεις που οι φωτοσωλήνες εγκαθίστανται κατά τη δόμηση του κτίσματος, είναι ακόμα πιο απλές. Και στις δύο περιπτώσεις όμως πρέπει να δοθεί ιδιαίτερη προσοχή στην στεγανοποίηση. Μπορούν να τοποθετηθούν σε οριζόντια ή κεκλιμένη στέγη, αλλά και σε οριζόντια θέση.

Εικόνα 9. Κατασκευαστικές λεπτομέρειες

εγκατάστασης

23

13 ΚΡΙΤΗΡΙΑ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΗΣ Κάθε κτίσμα έχει διαφορετικά χαρακτηριστικά, για αυτό και δεν υπάρχουν κανόνες να ορίζουν το πλήθος και το που θα τοποθετηθεί ο εκάστοτε σωλήνας από μια ομάδα. Οι εταιρίες που παράγουν φωτοσωλήνες είναι αρκετές και η κάθε μια από αυτές παρέχει κάποιους κανόνες τοποθέτησης των προϊόντων της. Απαραίτητο στοιχείο επίσης, για να πραγματοποιηθεί μελέτη φωτισμού είναι το είδος του κτιρίου. Τα απαιτούμενα επίπεδα φωτισμού διαμορφώνονται ανάλογα με το αν το κτίριο λειτουργεί ως αποθήκη, ως κτίριο γραφείων, ως οικιακός χώρος κ.ά. Επίσης στοιχεία που επηρεάζουν τον τρόπο τοποθέτησης τους είναι το ύψος του κτιρίου και πιθανές διαμορφώσεις στην οροφή του(π. χ. δοκάρια). Λαμβάνοντας λοιπόν υπόψη όλους τους Εικόνα 10. Σχηματική απεικόνιση των κριτηρίων παράγοντες και μετά από δοκιμές, προκύπτει ένα μοντέλο εγκατάστασης τοποθέτησης. Συνήθως ακολουθείται ένα επαναληπτικό μοτίβο, δημιουργούν δηλαδή έναν κάνναβο. Στόχος πάντα είναι τα ικανοποιητικά επίπεδα φωτισμού και μια ανεκτική ομοιομορφία του φωτός στο χώρο, για να είναι ευχάριστη η ατμόσφαιρα για τον χρήστη. Υπάρχουν διαθέσιμα λογισμικά που παρέχουν τα απαραίτητα αποτελέσματα για μια μελέτη φωτισμού. Ένας άλλος τρόπος υπολογισμού είναι η μέθοδος της μακέτας, κατά την οποία «στήνεται» όλος ο χώρος και με κατάλληλα μηχανήματα γίνονται μετρήσεις και λήψεις της ατμόσφαιρας στο εσωτερικό.

24

14 ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΠΟΥ ΕΠΗΡΕΑΖΟΥΝ ΤΗΝ ΑΠΟΔΟΣΗ ΤΩΝ ΦΩΤΟΣΩΛΗΝΩΝ Η ποσότητα του φωτός που μεταδίδεται μέσω ενός παθητικού ηλιοσωλήνα εξαρτάται από τα επίπεδα του εξωτερικού φωτισμού και τη μορφολογία του σωλήνα. Η ποσότητα του φωτός που εισέρχεται στον σωλήνα εξαρτάται από την γωνία πρόσπτωσης των δεσμών του φωτός στον συλλέκτη και αυτή μειώνεται κάθε φορά που ανακλάται κατά το πέρασμα της από τα ίσια τμήματα του σωλήνα, τις γωνίες του και τον διαχύτη. Αναλύσεις δείχνουν ότι ο παράγοντας διείσδυσης του φωτός ενός ηλιοσωλήνα εξαρτάται από τον δείκτη καθαρότητας του ουρανού( sky clearness index), το υψόμετρο( solar altitude) και τους γεωμετρικούς παράγοντες( geometric factors). Επίσης οι γεωμετρικοί παράγοντες του ηλιοσωλήνα που επηρεάζουν την απόδοση του είναι το μήκος και η διάμετρος του, το ύψος του θόλου-συλλέκτη, light pipe’s sky view factor και η απόσταση μεταξύ του διαχύτη του σωλήνα και του δεδομένου σημείου στο χώρου για το οποίο γίνονται οι μετρήσεις( 14).

25

15 ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΒΕΛΤΙΩΣΗΣ ΤΗΣ ΑΠOΔΟΣΗ ΤΩΝ ΦΩΤΟΣΩΛΗΝΩΝ Η μέγιστη απόδοση ενός φωτοσωλήνα εξαρτάται από την θέση του και τον προσανατολισμό του, όπως επίσης και από την κλίση με την οποία έχει τοποθετηθεί. Ζητούμενο είναι όσο το δυνατόν λιγότερες ανακλάσεις των ακτινών στο εσωτερικό του σωλήνα. Φυσικά, η απόδοση του είναι αλληλένδετη και με τα υλικά από τα οποία είναι κατασκευασμένος. Η ποιότητα τους και τα χαρακτηριστικά τους, όπως για παράδειγμα η ανακλαστικότητα του υλικού του σωλήνα, επηρεάζουν στο μέγιστο βαθμό τα επίπεδα του φωτός που θα αποδοθούν στον χώρο. Αύξηση της απόδοσης ενός ηλιοσωλήνα μπορεί να επιτευχθεί και χρησιμοποιώντας συσκευές εντοπισμού του φωτός οι οποίες ανακατευθύνουν τις ακτίνες του ηλίου με την σωστή γωνία πρόσπτωσης μέσα στον ανακλαστικό σωλήνα. ( 11) Επιπρόσθετα, κάποια άλλα μέσα βελτίωσης της απόδοσης έχουν διερευνηθεί συμπεριλαμβανομένου καινούργιων κώνων συγκέντρωσης των ακτινών, laser cut πανέλα και καινοτόμα ανακλαστικά φιλμ υψηλής απόδοσης. Ειδικά οι συλλέκτες και τα φιλμ έχει αποδειχθεί ότι αυξάνουν σημαντικά τα αποδιδόμενα επίπεδα φωτισμού σε σχέση με τον απλό φωτοσωλήνα, εξοικονομώντας ακόμα περισσότερη ενέργεια και ωφελώντας ακόμα περισσότερο τον χρήστη. ( 15)

26

16 ΣΥΝΤΗΡΗΣΗ Όλες οι εγκαταστάσεις φυσικού φωτισμού αντιμετωπίζουν μείωση απόδοσης με την πάροδο του καιρού. Αυτό μπορεί να οφείλεται σε σκόνη που έχει σταθεί πάνω στο σύστημα, ή σε αλλαγές των επιφανειών του. Για να επιτευχθεί η μέγιστη απόδοση και εξοικονόμηση ενέργειας του συστήματος θα πρέπει να συντηρείται σωστά. Στο στάδιο του σχεδιασμού, οι απώλειες λόγο βρωμιάς υπολογίζονται από τον « maintenance factor», o οποίος ορίζεται λαμβάνοντας υπόψη το περιβάλλον στο οποίο βρίσκεται το κτίσμα και την χρήση του. Αυτός με τη σειρά του επηρεάζει τον αριθμό των συστημάτων που απαιτούνται και κατ’ επέκταση το συνολικό κόστος. ( 10)

27

17 ΠΛΕΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ ΦΩΤΟΣΩΛΗΝΩΝ Με την χρήση φωτοσωλήνων μπορεί να επιτευχθεί μέχρι και 100% εξοικονόμηση ενέργειας καθ’ όλη την διάρκεια της ημέρας. Καλύπτουν τις ανάγκες για φωτισμό απόλυτα , καθώς αποδίδουν και σε δυσμενείς καιρικές συνθήκες. Ειδικά σε μία χώρα όπως η Ελλάδα που χαρακτηρίζεται από καθαρό ουρανό τις περισσότερες ημέρες το χρόνο η απόδοση τους είναι πολύ καλή και η απόσβεση τους γίνεται σε σύντομο χρονικό διάστημα. Η εγκατάσταση 3000 φωτοσωλήνων μπορεί να αποφέρει μείωση των εκπομπών του διοξειδίου του άνθρακα κατά 3000 τόνους/χρόνο στην Ελλάδα. Άρα κάνοντας αυτήν την επένδυση, με μηδενικό κόστος λειτουργίας, επιτυγχάνεται αφενός η προστασία του περιβάλλοντος και αφετέρου, στο εσωτερικό των χώρων, υγιεινή ατμόσφαιρα, αίσθημα άνεσης και ευεξίας στους χρήστες τους, λόγω του φυσικού φωτός που παρέχεται ελεγμένα και ομοιόμορφα. Ακόμα και κατά τη διάρκεια της νύχτας, αποδεικνύονται πολύ οικονομικοί καθώς διατίθεται για όλους τους τύπους των φωτοσωλήνων ειδικό σύστημα χρήσης ηλεκτρικού λαμπτήρα χαμηλής κατανάλωσης ή τύπου Led, το οποίο εγκαθίσταται στο εσωτερικό του. Σε αυτή την περίπτωση βέβαια, υπάρχει πιθανότητα μείωσης της απόδοσης του ηλιοσωλήνα καθώς ο λαμπτήρας λειτουργεί σαν εμπόδιο, η εξοικονόμηση όμως είναι στο γεγονός ότι δεν χρειάζεται εγκατάσταση ξεχωριστού συστήματος τεχνητού φωτισμού. Επίσης, τα συστήματα φωτοσωλήνων ελαχιστοποιούν τη μεταφορά θερμότητας. Ο σφραγισμένος αέρας στο εσωτερικό του φωτοσωλήνα λειτουργεί ως μονωτικό εμποδίζοντας την απώλεια θερμότητας το χειμώνα ή την απορροφητικότητα κατά τους καλοκαιρινούς μήνες. Επίσης η διαπερατότητα της υπέρυθρης ακτινοβολίας είναι του ίδιου μεγέθους με αυτήν της ορατής ακτινοβολίας, με αποτέλεσμα να εισέρχονται και οι δύο στο εσωτερικό του χώρου. Αντιθέτως η πλειοψηφία της υπεριώδους ακτινοβολίας φιλτράρεται στον συλλέκτη από διάφορες ειδικές επιστρώσεις φίλτρων και εμποδίζεται η είσοδος της και κατ’ επέκταση η υπερθέρμανση του χώρου. Έτσι επιλύονται προβλήματα θερμοκρασίας που προκύπτουν με τη χρήση άλλων μεθόδων φυσικού φωτισμού όπως μεγάλα παράθυρα, ανοίγματα οροφής, διαφανή πλαστικά panel, φεγγίτες κ.ά. Τέλος, όσον αφορά την κατασκευή και την εγκατάσταση τους, εγγυώνται μακρόχρονη και απροβλημάτιστη λειτουργία και πάνω από όλα είναι φιλική προς το περιβάλλον. Σε ειδικές περιπτώσεις εξασφαλίζει και 2 ώρες πυραντοχής και ηχομόνωση έως 37dB. Ένα από τα αρνητικά τους, μπορεί να θεωρηθεί το γεγονός ότι απαιτεί πολύ καλής ποιότητας υγρομόνωση αλλά και θερμομόνωση στο σημείο που εγκαθίστανται. Θέλει πολύ προσοχή για να αποφευχθούν τυχόν διαρροές από βροχή, αλλά για να έχει καλύτερη απομόνωση από τις εξωτερικές καιρικές συνθήκες. Ένα ακόμη αρνητικό στοιχείο, για το οποίο έχουν ήδη γίνει κινήσεις ώστε να βελτιωθεί, είναι το γεγονός ότι δεν μπορεί να « κλείσει» ο ηλιοσωλήνας. Μεταφέρει συνεχώς φως στο εσωτερικό του χώρου όπου έχει τοποθετηθεί και δεν είναι εύκολο να καλυφθεί και να σταματήσει να λειτουργεί ως πηγή φωτός.

28

18 ΦΩΤΟΣΩΛΗΝΕΣ ΚΑΙ ΦΥΣΙΚΟΣ ΑΕΡΙΣΜΟΣ Ως αποτέλεσμα του αυξημένου ενδιαφέροντος για συστήματα ανανεώσιμης ενέργειας, έχει δοθεί μεγάλο βάρος στην έρευνα για την εκμετάλλευση του φυσικού φωτισμού, αλλά και του φυσικού αερισμού. Μέχρι τώρα αυτές οι δύο τεχνολογίες αναπτύσσονταν χωριστά. Με τον συνδυασμό αυτών των δύο θεωριών, σε μία κατασκευή, επιτυγχάνεται όχι μόνο εξοικονόμηση ενέργειας, αλλά και πολύ πιο υγιεινές συνθήκες για τους χρήστες του χώρου με την εν λόγω εγκατάσταση. Εικόνα 11. Τομές φωτοσωλήνα με σύστημα φυσικού αερισμού Οι φωτοσωλήνες αποτελούν ένα από τα πιο πετυχημένα συστήματα στις μέρες μας εκμετάλλευσης του φωτός του ηλίου. Στόχος λοιπόν ήταν η ενσωμάτωση ενός συστήματος φυσικού αερισμού σε αυτούς. Η κεντρική ιδέα είναι να εισάγεις το φυσικό φως μέσα στο κτίριο και να εξάγεις τον αέρα από αυτό. Το μέρος του φωτοσωλήνα δεν αλλάζει καθόλου και λειτουργεί όπως έχει ήδη περιγραφεί. Ένας δεύτερος σωλήνας, μεγαλύτερης διαμέτρου, εγκαθίσταται εξωτερικά του ηλιοσωλήνα, έχοντας καπέλο θυέλλης στην απόληξη του για να ενισχύσει την εξαγωγή του αέρα. ( 16)

29

19 ΠΡΑΚΤΙΚΕΣ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ 19.1 Supermarket στο Dartmouth στην Αγγλία

Εικόνα 13. Το μοντέλο του supermarket στο πρόγραμμα Relux Εικόνα 12. Εσωτερική οπτική του

supermarket

Οι ανάγκες για φωτισμό ενός supermarket αποτελούν το 30-50% της συνολικής κατανάλωσης ενέργειας του κτιρίου. Μπορεί να επιτευχθεί όμως μείωση κατά 40-80% με την εγκατάσταση πιο αποτελεσματικού και ελεγχόμενου συστήματος φωτισμού και την αξιοποίηση του φυσικού φωτός ημέρας. Τα παράθυρα δεν ενδείκνυνται ως πηγή για φυσικό φως εξαιτίας του μεγάλου βάθους του κτίσματος, και την θέση τους παίρνουν οι ηλιοσωλήνες. Εγκαταστάθηκαν 144 φωτοσωλήνες, διαμέτρου 750mm και πλέον το συγκεκριμένο supermarket αποτελεί ναυαρχίδα των « πράσινων μαγαζιών» καθώς είναι το πρώτο που προχώρησε σε τέτοιου είδους πράξεις. Το λογισμικό που χρησιμοποιήθηκε για την μελέτη είναι το RELUX σε συνδυασμό με το CAD για τα σχέδια του κτιρίου. ( 17)

19.2 Αποθήκες ΒDF στον Γέρακα Η BDF είναι μία πολυεθνική, παραφαρμακευτική εταιρία που εδρεύει στο Αμβούργο. Η αντιπροσωπεία και οι αποθήκες της βρίσκονται στον Γέρακα Αττικής. Το συγκρότημα της επιχείρησης αποτελείται από πέντε κτίρια, σε ένα βρίσκονται τα διοικητικά γραφεία και τα υπόλοιπα τέσσερα είναι αποθήκες. Και οι τέσσερις έχουν εγκατεστημένους φωτοσωλήνες, στις τρεις από αυτές έγινε η προσθήκη μετά την οικοδόμηση τους και την Εικόνα 14. Εξωτερική οπτική της στέγης με τους εγκατάσταση συστήματος τεχνητού φωτισμού με λαμπτήρες των 210 watt, ενώ στην τελευταία η μελέτη φωτισμού έγινε εξαρχής φωτοσωλήνες 30

με τους φωτοσωλήνες και εγκατεστημένο μέσα σε αυτούς, σύστημα ηλεκτρικού φωτισμού με λαμπτήρες εξοικονόμησης ενέργειας των 110 watt. Οι αποθήκες έχουν 12m ύψος, με εξαίρεση την μία που φτάνει τα 16m. Ο κάνναβος στον οποίο έχουν τοποθετηθεί έχει ορισθεί με βάση την μεταλλική κατασκευή των κτιρίων και είναι ανά 4,5-5m. Σύμφωνα με υπολογισμούς του μηχανικού τμήματος της επιχείρησης, η απόσβεση των φωτοσωλήνων σε μία τυπική αποθήκη γίνεται σε δύο χρόνια. Τέλος, η προσωπική τους εκτίμηση για το συγκεκριμένο σύστημα φωτισμού είναι πολύ θετική, αφού και βοηθάει στην εξοικονόμηση ρεύματος, όσον αφορά τον φωτισμό, αλλά και αποδίδει στον χώρο « ψυχρό» φως, γεγονός πολύ σημαντικό αφού πρόκειται για χώρο φύλαξης παραφαρμακευτικών προϊόντων και η διατήρηση της θερμοκρασίας σε σχετικά χαμηλά επίπεδα είναι απαραίτητη.

Εικόνα 15 και Εικόνα 16. Εσωτερικές οπτικές της αποθήκης 31

19.3 Regent street, Apple store

Εικόνες 17 και Εικόνα 18. Ηλεκτρονική τρισδιάστατη απεικόνιση του εσωτερικού

Το κατάστημα της Apple στο κέντρο της Αγγλίας βρίσκεται στην Regent Street. Στο ίδιο κτίριο στεγάζονται και τα κεντρικά γραφεία της για το Ηνωμένο Βασίλειο. Σε αυτό το πενταώροφο κτίριο υπάρχει ένα αίθριο που διαπερνάει όλους τους ορόφους και μέσα σε αυτό τοποθετημένος ένα φωτοσωλήνας διαμέτρου 1,8μ. και ύψους 15μ. Σκοπός του ήταν να τοποθετηθεί αυτός ο ηλιοσωλήνας ώστε να δεσμεύει και να Εικόνα 19. Τομές και κατόψεις του κτιρίου ανακλά το φως της ημέρας στο αίθριο, διαχέοντας το στους ενδιάμεσους ορόφους και τελικά να εστιάζει στο ισόγειο επίπεδο του κτιρίου.

32

19.4 Solar pipe in Washington, D.C.

Εικόνα 20 και Εικόνα 21. Οπτικές από το εσωτερικό του κτιρίου

Τα κεντρικά γραφεία της διεθνούς δικηγόρου γραφείου Morgan Lewis διακρίνονται λόγω ενός ιδιαίτερου διακοσμητικού χαρακτηριστικού, έναν φωτοσωλήνα όπως θα μπορούσε να ονομαστεί. Το αρχικό κτίριο ήταν 12 ορόφων , και αυξήθηκε το ύψος του κατά 2 ορόφους επιπλέον, ενώ αυξήθηκε και ο όγκος του από τη μία μεριά, δημιουργώντας μία αυλή πλάτους 2,5 μ. και βάθους 50μ. Για να εξασφαλιστούν τα απαραίτητα επίπεδα φωτισμού στα γραφεία και την βιβλιοθήκη που βρίσκονται κάτω από αυτόν τον κενό χώρο σχεδιάστηκε από τους James Carpenter και Davidson Norris μία φωτεινή στήλη 36μ. η οποία εξέχει του συνολικού ύψους του κτιρίου κατά 4,5μ. Κατασκευαστικά ο ηλιοσωλήνας αποτελείται από δύο επιφάνειες, την εξωτερική που είναι φτιαγμένη από ίνες συνθετικού υφάσματος και την εσωτερική από πρίσματα γυαλιού που προσαρτώνται σε πλαίσια από χάλυβα. Τέλος, η κατασκευή στηρίζεται χάρη στην ύπαρξη καλωδίων περιμετρικά της.

33

19.5 Potsdamer platz, Βερολίνο, σταθμός τραίνου Από το καλοκαίρι του 2000 η πλατεία Potsadamer Platz στο Βερολίνο απέκτησε τρεις ηλιοσωλήνες με τον πιο ψηλό να φτάνει στα 10μ. ύψος έξω από το επίπεδο της γης. Τα μήκη τους ανέρχονται στα 14, 17 και 21μ. ενώ η διάμετρος τους φτάνει το 1μ. Επίσης όλοι τους διαθέτουν στην κορυφή τους έναν ηλιοστάτη ο οποίος ακολουθεί την πορεία του ηλίου και βοηθάει στην καλύτερη εκμετάλλευση του φωτός. Αποτελούν στοιχείο αναφοράς, μετά την ανάπλαση της πλατείας και λειτουργούν ως σύνδεσμος μεταξύ της επιφάνειας της Εικόνα 22 και Εικόνα 23. Εξωτερικές οπτικές της πλατέιας γης και του υπόγειου σταθμού τραίνου, ενώ ταυτόχρονα μεταφέρουν φως στο εσωτερικό του κατά τη διάρκεια της μέρας. Προσφέρουν μία ιδιαίτερη ατμόσφαιρα στον χώρο και συμβάλλουν στην αντίληψη των καιρικών φαινομένων και των επιπέδων του ηλιακού φωτός ακόμα και σε ένα επίπεδο κάτω από τη γη. Τέλος, τις ώρες της νύκτας φωτίζονται από τεχνητό σύστημα φωτισμού που είναι τοποθετημένο στο εσωτερικό τους και «παίρνουν» και πάλι την θέση τους ως αρχιτεκτονικά στοιχεία της περιοχής.

Εικόνα 24, 25 και Εικόνα 26. Διάφορες οπτικές μέρας και νύκτας της πλατείας

34

20 ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ Σε αυτό το σημείο της εργασίας θα συγκρίνουμε την απόδοση ενός φωτοσωλήνα με αυτή ενός ανοίγματος οροφής. Σε δεδομένο χώρο διαστάσεων 10x10μ. τοποθετούμε στο κέντρο του, φωτοσωλήνα και άνοιγμα οροφής ίδιας επιφάνειας. Οι περιμετρικοί τοίχοι είναι χρώματος μαύρου ώστε να μην υπάρχουν ανακλάσεις εσωτερικά του χώρου. Τα αποτελέσματα άρα αφορούν αποκλειστικά και μόνο την απόδοση των συστημάτων. Οι μετρήσεις που έγιναν αφορούν το 24ωρο της 21ης Ιουνίου, της 21ης Δεκεμβρίου και της 21ης Μαρτίου, πραγματοποιήθηκαν με τη χρήση του προγράμματος Energy Plus και τα αποτελέσματα αναφέρονται στη μονάδα μέτρησης lux. Μεταβάλλοντας τα γεωμετρικά χαρακτηριστικά των δύο συστημάτων φυσικού φωτισμού θα προσπαθήσουμε να αξιολογήσουμε ποια από όλες τις περιπτώσεις αποδίδει στον χώρο υψηλότερα αλλά και ποιοτικότερα επίπεδα φωτισμού. Τα συστήματα που τέθηκαν υπό μέτρηση απόδοσης είναι τα εξής: 1. Ηλιοσωλήνας με μήκος 1μ. , διάμετρο 0,25μ.

2. Ηλιοσωλήνας με μήκος 1μ. , διάμετρο 0,50μ.

3. Ηλιοσωλήνας με μήκος 2μ. , διάμετρο 0,25μ.

4. Ηλιοσωλήνας με μήκος 2μ. , διάμετρο 0,50μ.

5. Ηλιοσωλήνας με μήκος 3,5μ. , διάμετρο 0,25μ.

6. Ηλιοσωλήνας με μήκος 3,5μ. , διάμετρο 0,50μ.

7. Άνοιγμα οροφής διαμέτρου 0,25μ.

8. Άνοιγμα οροφής διαμέτρου 0,50μ. Οι μετρήσεις έγιναν στο επίπεδο της επιφάνειας εργασίας, στο 0,80μ. για ύψη χώρου 6μ. και 3,5μ. Ορίσαμε κυκλικές περιοχές με ακτίνα 1,25μ. , 2,5μ. και 3,75μ. με το κέντρο τους να βρίσκεται στο κέντρο του δεδομένου χώρου και υπολογίσαμε την μέση τιμή των επίπεδων φωτισμού για πιο έγκυρα αποτελέσματα.

35

Τρισδιάστατο μοντέλο του χώρου μελέτης με ύψος 6 μέτρα

Τρισδιάστατο μοντέλο του χώρου μελέτης με ύψος 3,5 μέτρα 36

ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ-ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ • Όσον αφορά την σύγκριση της απόδοσης των διαφόρων γεωμετριών των φωτοσωλήνων, ο διπλασιασμός της διαμέτρου του φωτοσωλήνα, αποδίδει υπερτετραπλάσια επίπεδα φωτισμού. Ακολουθεί σχετικά γράφημα

Σχήμα 1: 24ωρη απόδοση φωτοσωλήνων ενός μέτρου, διαμέτρου 0,25μ.

και 0,50μ. για χώρο ύψους 6μ. την 21η Μαρτίου

• Δοκιμάζοντας διάφορα μήκη φωτοσωλήνων προκύπτει ότι όσο μεγαλύτερο είναι το μήκος του, τόσο μειώνεται η απόδοση του. Αυτό το αποτέλεσμα μπορεί να δικαιολογηθεί λόγω των περισσότερων ανακλάσεων που απαιτούνται μέχρι οι ακτίνες του ηλίου να εξέλθουν από το σύστημα. Σε κάθε ανάκλαση το φως «χάνει» την ένταση του και επομένως μειώνεται η φωτεινή ροή που εκπέμπεται από την έξοδο του.

• Όπως είναι αναμενόμενο, τα επίπεδα φωτισμού αυξάνονται όσο μειώνεται η απόσταση μεταξύ της επιφάνειας υπολογισμού και του φωτοσωλήνα. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα που προέκυψαν από την μελέτη η απόδοση ενός φωτοσωλήνα για απόσταση υποδιπλάσια της αρχικής μπορεί να είναι και 3 φορές υψηλότερα.

• Όσον αφορά τη σύγκριση των επιπέδων φωτισμού στο επίπεδο εργασίας των φωτοσωλήνων και των ανοιγμάτων οροφής, οι πρώτοι, οποιασδήποτε γεωμετρίας, είναι πολύ πιο αποδοτικοί από τα απλά ανοίγματα.

37

• Κατά τη διάρκεια της ημέρας, ο ήλιος ακολουθεί την τροχιά του και ως αποτέλεσμα οι ακτίνες του, φτάνουν στη γη με συνεχώς διαφορετική διεύθυνση. Επομένως ο προσανατολισμός των κτιρίων, αλλά και των ανοιγμάτων τους είναι πολύ σημαντικό να μελετηθούν για να διαχειρίζονται όσο το δυνατόν καλύτερα το φυσικό φωτισμό. Από την έρευνα προέκυψε ότι το άνοιγμα οροφής επηρεάζεται απόλυτα από την μετακίνηση του ηλίου, ενώ ο ηλιοσωλήνας ελάχιστα. Πιο αναλυτικά, το άνοιγμα οροφής φτάνει σε μια μέγιστη απόδοση αρκετά απότομα, σχετικά νωρίς το μεσημέρι και μετέπειτα τα νούμερα αρχίζουν να μειώνονται με πιο αργό ρυθμό. Αντιθέτως, ο φωτοσωλήνας αποδίδει πιο συμμετρική αυξομείωση πριν και μετά την μέγιστης απόδοση του, η οποία εντοπίζεται κάποιες ώρες αργότερα από αυτήν του απλού ανοίγματος. Όπως φαίνεται και στο παρακάτω σχήμα, οι 3 πρώτες γραμμές αναφέρονται στον φωτοσωλήνα και είναι αρκετά ομοιόμορφες, ενώ οι 3 κάτω, του ανοίγματος, έχουν πιο ακαθόριστο σχήμα.

Σχήμα 2: 24ωρη απόδοση φωτοσωλήνα και ανοίγματος οροφής ίδιου

εμβαδού την 21η Μαρτίου

38

Σχήμα 3: 24ωρη απόδοση φωτοσωλήνα και ανοίγματος οροφής ίδιου

εμβαδού την 21η Ιουνίου

Σχήμα 4: 24ωρη απόδοση φωτοσωλήνα και ανοίγματος οροφής ίδιου

εμβαδού την 21η Δεκεμβρίου.

Άρα καταλήγουμε στο ότι ο ηλιοσωλήνας επηρεάζεται και αυτός από την τροχιά του ήλιου, αλλά κατά κάποιον τρόπο εξομαλύνει τις μεταβολές των εξωτερικών συνθηκών του περιβάλλοντος, γεγονός που μπορεί να χαρακτηρισθεί και ως θετικό, αλλά και ως αρνητικό.

39

ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 3. Boyce, P., Hunter, C., & Howlett, O. (2003). The Benefits of Daylight through Windows. Rensselaer Palytechnic Institute, Lighting Research Center, New York.

5. Johnsen, K., & Watkins, R. (2010). ECBCS Annex 29 / SHC Task 21 Project Summary Report;. (N. Ruck, D. Oppenheim, G. Roy, M. Klinger, A. d. Herde, M. Bodart, et al., Eds.) Daylight in Builidings;Energy Conservation in Buildings and Community Systems+Solar Heating and Cooling .

6. CELMA. (2011, September). Biological Efficient Illumination, Socio-Economic Benefits by Application of Scientific Evidence in Lighting.

9. Kunjaranaayudhya, I. (2005). The Design of Daylight-Transporting Systems For Deep Space Illumination. Virginia Polytechnic Institute, Architecture, Blacksburg, Virginia.

10. CIE176. (2006). Tubular Daylight Guidance Systems. (J.Aizenberg, G.Bracale, S.Bottiglioni, J.Callow, D.Carter, I.Edmonds, et al., Eds.) 11. Tsangrassoulis, A. (2008). A Review of Innovative Daylighting Systems. Advances in building energy research (Volume 2), pp. 33-56.

14. X.Zhang, & T.Muneer. (2000). Mathematical model for the performance og light pipes. Lighting Research and Technology (32), 141-143.

15. Callow, J. (2003). Daylighting Using Tubular Light Guide Systems. University of Nottingham.

16. L.Shao, & S.B.Riffat. (2000). Daylighting using light pipes and its integration with solar heating and natural ventilation. Lighting Research and Technology (32), p. 133;134.

17. Su, Y., Yu, X., Zhang, L., Karagianni, M., & Khan, N. (2012). Energy saving potential of Monodraught sunpipes installed in a supermarket. Energy Procedia (14), 587-583.

Carter, D. (2002). The measured and predicted performance of passive solar light pipe systems. Lighting Research and Technology .

CENT/TC 169 N 0618 (2006-07). PrEN 15193: Energy performance of builidings-Energy requirements for lighting Αναγωστόπουλος Δημήτρης( 2009). Συστήματα φυσικού φωτισμού και στρατηγικές βέλτιστων ενεργειακά λύσεων με τη χ΄ρηση φωτοσωλήνων. Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας

40

ΔΙΑΔΙΚΤΥΑΚΕΣ ΠΗΓΕΣ (1) http://el.wikipedia.org/wiki/%CE%A7%CF%81%CF%85%CF%83%CE%AE_%CF%84%CE%BF%CE%BC

%CE%AE (2) http://el.wikipedia.org/wiki/%CE%A0%CE%B1%CF%81%CE%AC%CE%B8%CF%85%CF%81%CE%BF (4) http://en.wikipedia.org/wiki/Biophilia_hypothesis

http://en.wikipedia.org/wiki/Erich_Fromm (7) http://en.wikipedia.org/wiki/Circadian_rhythm (8) http://ygeia.tanea.gr/default.asp?pid=8&ct=257&articleID=6548&la=1

http://www.lighting.philips.com/main/lightcommunity/trends/dynamic_lighting/ (12) http://www.parans.com/eng/sp3/index.cfm (13) http://en.wikipedia.org/wiki/Sunpipe http://www.mipeco.gr/content/view/147/682/

http://www.solarlight.gr/ http://www.lophellas.gr/cms/index.php?option=com_content&task=view&id =21&Itemid=33 http://www.sunpipe.com/ http://www.solatube.com/ http://www.fotosolines.com/ http://www.monodraught.com/ http://www.velux.co.uk/Private/Products/Sun_Tunnel

41

ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ ΕΙΚΟΝΩΝ Εικόνα 1: http://en.wikipedia.org/wiki/File:Biological_clock_human.svg Εικόνες 2,3 & 4: http://www.sesg.strath.ac.uk/Reasure/Info_pack/selection_tool/PassiveSelectionTable.htm Εικόνα 5: Universal Fibre OpticsProject http://www.learn.londonmet.ac.uk/portofolio/1999-2001/ufo.shtml Εικόνα 6: Structured Surface Physics Laboratory, University of British Columbia http://www.phas.ubc.ca/ssp/ sola_canopy.htm Εικόνα 7: http://www.naturalbuildingblog.com/sun-tube-skylights/ Εικόνα 8: http://www.parans.com/eng/sp3/ Εικόνα 9: http://www.foursevenfive.com/index.php?main_page=index&cPath=70_71_129 Εικόνα 10: http://www.solatube.com/commercial/technical-resources/oldtrsections/solatube-daylighting-systems-spacing-criteria.php Εικόνες 17,18 & 19: http://www.carpenterlowings.com/01_webpages/project_regent%20street_solar%20light%20pipe.htm Εικόνες 20 & 2: http://detail-online.com/inspiration/solar-light-pipe-in-washington-dc-103869.html Εικόνες 22,23, 24 & 26: http://www.oobject.com/light-pipe-architecture/berlin-subway-lightpipes/4909/ Εικόνα 25: http://www.flickr.com/photos/jukkalauronen/5471158452/sizes/m/in/photostream/

42