Βιοκλιματική Αρχιτεκτονική

Στόχος του άρθρου είναι να επισημάνει τα βασικά σημεία της Βιοκλιματικής Αρχιτεκτονικής καθώς και να αναφέρει τεχνικές προσέγγισής τους, να εντοπίσει πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα και να φωτίσει αρκετά από τα σκοτεινά σημεία που υπάρχουν, σχετικά με το θέμα.
Ως Βιοκλιματική Αρχιτεκτονική ορίζεται ο σχεδιασμός των κτιρίων (και γενικότερα των χώρων) που λαμβάνει υπόψη τις παραμέτρους του κλίματος μιας περιοχής, με στόχο την θερμική, οπτική και ακουστική άνεση των χρηστών, αξιοποιώντας ενέργεια και φαινόμενα του τοπικού περιβάλλοντος. Βασικά στοιχεία του βιοκλιματικού σχεδιασμού είναι τα παθητικά συστήματα που ενσωματώνονται στο κτίριο με στόχο την αξιοποίηση των περιβαλλοντικών πηγών.

Τι είναι όμως τα παθητικά συστήματα;
Ο όρος παθητικό υπογραμμίζει τη σημαντική διαφορά που διακρίνει δύο ξεχωριστές προσεγγίσεις. Τα ηλιακά συστήματα που λειτουργούν με τη βοήθεια ανεμιστήρων και μηχανικών αντλιών χαρακτηρίζονται «ενεργητικά». Ο όρος παθητικό υποδηλώνει τεχνολογία απλή και εκμετάλλευση της ενέργειας που ενυπάρχει στον συγκεκριμένο τόπο, σε συνεργασία με αρχιτεκτονικές συνιστώσες.

Αρχές Βιοκλιματικής Αρχιτεκτονικής
1.    Αξιοποίηση της ηλιακής ενέργειας
2.    Θερμική προστασία κτιρίων
3.    Προστασία μέσω σκίασης
4.    Συστήματα και τεχνικές παθητικού δροσισμού
5.    Βελτίωση – ρύθμιση των περιβαλλοντικών συνθηκών
6.    Φυσικός φωτισμός
7.    Βελτίωση ή ακόμα και δημιουργία μικροκλίματος

Ας εξετάσουμε πιο αναλυτικά την κάθε μία από τις προηγούμενες αρχές.

Αξιοποίηση της ηλιακής ενέργειας
Αυτό επιτυγχάνεται με τον προσανατολισμό των χώρων και ιδιαίτερα των ανοιγμάτων (ο νότιος προσανατολισμός είναι ο καταλληλότερος) και την διαρρύθμιση των εσωτερικών χώρων ανάλογα με τις θερμικές τους ανάγκες και με τα παθητικά ηλιακά συστήματα που συλλέγουν την ηλιακή ακτινοβολία και αποτελούν «φυσικά» συστήματα θέρμανσης.
 

Εικόνα 1

Ο ορθός σχεδιασμός της τοποθεσίας και του κτιρίου επιτρέπει την αξιοποίηση της ηλιακής ακτινοβολίας κατά την ψυχρή περίοδο και προστατεύει το κτίριο από την υπερθέρμανση από τον ήλιο κατά τη θερμή περίοδο.

Εικόνα 2

Εικόνα 3

Θερμική προστασία των κτιρίων
Με τη χρήση κατάλληλων τεχνικών που εφαρμόζονται στο εξωτερικό κέλυφος των κτιρίων, ιδιαίτερα με την κατάλληλη θερμομόνωση και αεροστεγάνωση του κτιρίου και των ανοιγμάτων του, αλλά και με τον σχεδιασμό και την τοποθέτηση των κατασκευών στο χώρο μπορούμε να προστατέψουμε τα κτίρια από τις θερμοκρασιακές και θερμικές μεταβολές τόσο τον χειμώνα όσο και το καλοκαίρι.

 
Εικόνα 4

Προστασία μέσω σκίασης
Προστατεύουμε τα κτίρια κυρίως από τον καλοκαιρινό ήλιο μέσω φυσικής και τεχνητής σκίασης αλλά και μέσω του κατάλληλου σχεδιασμού και της κατασκευής του κελύφους. Η εξέλιξη της τεχνολογίας και της επιστήμης μας δίνει καθημερινά νέες εφαρμογές για την σκίαση, όπως για παράδειγμα η διαφανής σκίαση που αναμένεται ότι θα έχει αποτελεσματικότητα στην βιοκλιματική αρχιτεκτονική.
Η σκίαση είναι απαραίτητη το καλοκαίρι και δεν θα πρέπει να βασίζεται αποκλειστικά στα δέντρα και τη βλάστηση. Θα πρέπει να προβλέπεται εγκατάσταση εξώφυλλων, αλλά ακόμη και τότε, ένα ποσοστό 10 έως 20% θα εισχωρεί στο κτίριο.

 
Εικόνα 5

Συστήματα και τεχνικές παθητικού δροσισμού
Απομάκρυνση της θερμότητας που το καλοκαίρι συσσωρεύεται μέσα στο κτίριο με φυσικό τρόπο προς το εξωτερικό περιβάλλον με συστήματα και τεχνικές παθητικού δροσισμού, όπως ο φυσικός αερισμός, κυρίως με τον φυσικό αερισμό τις νυχτερινές ώρες.
Τα παράθυρα και τα ανοίγματα των κτιρίων που χρησιμοποιούνται για το άμεσο κέρδος από την ηλιακή ακτινοβολία ευνοούν και τον άρτιο εξαερισμό.

Εικόνα 6


Εικόνα 7

Βελτίωση – ρύθμιση των περιβαλλοντικών συνθηκών
Με στόχο την άνεση των ανθρώπων που μένουν σ’ ένα χώρο θα πρέπει να ρυθμίζονται οι περιβαλλοντικές συνθήκες (τουλάχιστον αυτές που γίνονται άμεσα αισθητές, θερμοκρασία – υγρασία). Στο διάγραμμα της εικόνας 8 φαίνεται μια περιοχή μέσα στην οποία ο άνθρωπος μπορεί να νιώσει άνετα και ευχάριστα.

Εικόνα 8

Φυσικός φωτισμός
Σημαντική παράμετρος για την άνεση και την λειτουργικότητα ενός χώρου είναι και ο φωτισμός, ο οποίος κατά κύριο λόγο πρέπει να προέρχεται από τον ηλιασμό και τον έλεγχο της ηλιακής (φυσικός φωτισμός) καθώς και να εξασφαλίζεται επάρκεια και ομαλή κατανομή του φωτός μέσα στους χώρους , σε όλες τις εποχές του έτους.

Ακουστική προστασία
Ο σχεδιασμός και η τοποθέτηση του κτιρίου μπορεί να γίνει με τέτοιον τρόπο ώστε να προστατεύεται από την ηχορύπανση (υπάρχουσα ή τυχαία). Οι ανεμοφράκτες μπορούν να λειτουργήσουν και σαν εμπόδια ήχου ή ηχοπαγίδες.
Βελτίωση ή ακόμα και δημιουργία μικροκλίματος
Με τον βιοκλιματικό σχεδιασμό των χώρων γύρω και έξω από τα κτίρια μπορούμε να βελτιώσουμε ή ακόμα και να δημιουργήσουμε ένα μικροκλίμα στο περιβάλλον του κτιρίου.

Σε μια προσπάθεια διεύρυνσης του όρου βιοκλιματική αρχιτεκτονική, ώστε να υπάρξει μια ολιστική αντιμετώπιση και μια πιο ολοκληρωμένη διαχείριση των περιβαλλοντικών παραμέτρων της κάθε περιοχής, θα πρέπει να συμπεριλάβουμε κι άλλους παράγοντες στη λίστα των προηγούμενων που μπορούν να συντελέσουν στη θερμική, οπτική και ακουστική άνεση των κτιρίων.
Μία τέτοια παράμετρος, που σχετίζεται με την θερμική άνεση, είναι και η γεωθερμία του εδάφους. Η εκμετάλλευση της γεωθερμίας είναι μια εναλλακτική πρόταση για θέρμανση και ψύξη των κτιρίων. Επομένως, όσο η τεχνολογία εξελίσσεται και μας δίνει τη δυνατότητα να χρησιμοποιήσουμε όλο και περισσότερους περιβαλλοντικούς παράγοντες, τόσο ο όρος της βιοκλιματικής αρχιτεκτονικής θα διευρύνεται.

Για ποιο λόγο, όμως, θα πρέπει να εξετάσω το ενδεχόμενο να φτιάξω ένα βιοκλιματικό σπίτι;
•    Τα βιοκλιματικά και γενικότερα τα χαμηλής ενεργειακής κατανάλωσης κτίρια     βελτιώνουν την ποιότητα ζωής των ανθρώπων μέσα αλλά κι έξω από αυτά (η κατανάλωση ενέργειας έχει σαν συνέπεια την υποβάθμιση του περιβάλλοντος και  την ελάττωση των ενεργειακών πόρων, κάτι που επηρεάζει και τις επόμενες γενιές).
•    Αν το κτίριο σχεδιαστεί σύμφωνα με τις αρχές τις βιοκλιματικής αρχιτεκτονικής και λειτουργήσει ορθολογικά τότε σε κάποιο χρονικό διάστημα (είναι  ανάλογο της  επένδυσης που έχει γίνει), εξοικονομώντας ενέργεια θα «αποδίδει χρήματα» σε σχέση με τα συμβατικά κτίρια. Προκειμένου να γίνει ευκολονόητος ο προηγούμενος ισχυρισμός θα αναφερθούμε σ’ ένα παράδειγμα από ένα κείμενο του Κ. Σ. Τσίπηρα:
    «Σε συγκρότημα δύο εφαπτόμενων μεζονετών, μονωμένων σύμφωνα με τον ελληνικό κανονισμό θερμομόνωσης, συνολικής έκτασης 400 m² σε περιοχή της Αττικής, υπολογίστηκε ότι η μέγιστη αναγκαία ισχύς θέρμανσης είναι 22Kw, ενώ ψύξης 24kW, η δε ετησίως απαιτούμενη ενέργεια θέρμανσης είναι 44.000kWh και ψύξης 25.000kWh. Το κόστος ενός συμβατικού συστήματος θέρμανσης – ψύξης (καλοριφέρ και κλιματιστικά) ανέρχεται σε 16.060 ευρώ ενώ το κόστος ενός    συστήματος με γεωθερμική αντλία θερμότητας, με οριζόντιο γεωθερμικόεναλλάκτη κλειστού κυκλώματος και ενδοδαπέδια θέρμανση ανήλθε στις 23.344 ευρώ. Το κόστος λειτουργίας του συμβατικού συστήματος με τιμή πετρελαίου   0,33ευρώ/λίτρο και σύμφωνα με τα τιμολόγια της ΔΕΗ θα ανερχόταν σε 3.236 ευρώ το χρόνο, ενώ με τη γεωθερμική αντλία θερμότητας το λειτουργικό κόστος είναι 1.424 ευρώ. Έτσι η επιπλέον οικονομική επιβάρυνση της επένδυσης αποσβένεται
    σε οκτώ έτη». Μπορεί ο καθένας μας να ανάγει τα ποσά σε σημερινά δεδομένα (το πετρέλαιο τον χειμώνα της περιόδου 2007-2008 κόστιζε περίπου 0,65ευρώ/λίτρο κατά μέσο όροκαι τον Ιανουάριο του 2009 κόστιζε περίπου 0,50 ευρώ/λίτρο) και να κάνει νέους υπολογισμούς, η οποίοι δεν είναι απαραίτητο να περιορίζονται μόνο στη γεωθερμία.
•    Κατασκευάζοντας ένα κτίριο, σύμφωνα με τις βιοκλιματικές αρχές, το θωρακίζουμε     προστατεύοντας έτσι από το κρύο και τη ζέστη.
•    Συντελούμε στη μείωση των εκπομπών CO2 που ευθύνεται για το φαινόμενο του     θερμοκηπίου.
•    Μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε τις περιβαλλοντικές πηγές μειώνοντας παράλληλα  τα εσωτερικά φορτία.
•    Η κατασκευή και διαμονή μας σ’ ένα βιοκλιματικό κτίριο μας προσφέρει εκτός από την άνεση και ηθική ικανοποίηση για την επίτευξη όλων των προηγουμένων και  άλλων μικρότερης σημασίας
Στους ανασταλτικούς παράγοντες της βιοκλιματικής αρχιτεκτονικής ανήκουν ο φόβος της επιπλέον οικονομικής επένδυσης καθώς και η λανθασμένη αντίληψη των περιορισμένων αρχιτεκτονικών μορφών που μπορεί να έχει ένα τέτοιο κτίριο. Άλλες λεπτομέρειες όπως για παράδειγμα η θάμβωση αντιμετωπίζονται με τη χρήση κατάλληλων υλικών και σχεδιασμού και είναι προβλήματα όπως εκείνα που συναντάμε καθημερινά και στις συμβατικές κατασκευές.

Ας βιώσουμε σ’ ένα καλύτερο κλίμα!

Πηγές:
1.    Κοσμόπουλος Π., (2000) Περιβαλλοντική Αρχιτεκτονική
2.    Κοσμόπουλος Π., (2000) Περιβαλλοντική Κοινωνική Ψυχολογία
3.    Ευρωπαϊκή Επιτροπή, Παθητική Ηλιακή Αρχιτεκτονική για την περιοχή της Μεσογέιου
4.    Ιστοσελίδα Κέντρου Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας (Κ.Α.Π.Ε.)
5.    Τσίπηρας Κ., Βιοκλιματικός Σχεδιασμός Κτιρίων

Τριαντάφυλλος Δ. Βαΐτσης
Μηχανικός Περιβάλλοντος