ΠΑΘΗΤΙΚΟΣ ΔΡΟΣΙΣΜΟΣ ΚΤΙΡΙΩΝ

Αυτές οι ιδέες αναπτύχθηκαν κατά τη διάρκεια χιλιάδων ετών ως αναπόσπαστο τµήµα όλων των µελετών. Σήµερα αυτό καλείται «παθητικός δροσισµός  και, παραδόξως, θεωρείται «εναλλακτική τεχνολογία», ως µη δοκιµασµένη έναντι της αξιόπιστης και ισχυρής µηχανικής ψύξης που απαιτεί τα περίπλοκα συστήµατα ψύξης. Με την υιοθέτηση των παθητικών τεχνικών ψύξης στα σύγχρονα κτήρια εντούτοις, είναι πολλές φορές δυνατόν να εξαλειφθεί η ανάγκη για µηχανική ψύξη ή τουλάχιστον σηµαντικά να µειωθεί το µέγεθος και το κόστος του εξοπλισµού.

Κύριοι στόχοι
Οι δύο κύριοι στόχοι σε οποιοδήποτε παθητικό σχέδιο ψύξης είναι να αποκλειστούν τα ανεπιθύµητα κέρδη θερµότητας όσο το δυνατόν περισσότερο και να παραχθεί η δυνατότητα ψύξης οπουδήποτε είναι δυνατόν.
Αποκλείοντας τα κέρδη θερµότητας
Υπάρχουν τρεις κύριες πηγές κέρδους θερµότητας το καλοκαίρι που πρέπει να εξετάζονται. Αυτά είναι άµεση ηλιακή ακτινοβολία, οι υψηλές εξωτερικές θερµοκρασίες του αέρα και εσωτερικά κέρδη από την κατόχους των κτηρίων , το φωτισµό και τον εξοπλισµό. Εξέταση της ηλιακής ακτινοβολίας
Η ανεπιθύµητη θερµότητα από την ηλιακή ακτινοβολία µπορεί να εισέλθει σε έναν χώρο είτε άµεσα, µέσω των παραθύρων είτε έµµεσα µέσω των αδιαφανών στοιχείων του περιβλήµατος του κτηρίου, τα οποία θερµαίνουν την εξωτερική επιφάνεια  και αυξάνουν τη ροή θερµότητας από τη διεξαγωγή. Ο καλύτερος τρόπος για να αντιµετωπιστούν τα παραπάνω είναι να αποτραπεί η απευθείας ηλιακή ακτινοβολία και να προστατευθούν οι εξωτερικές επιφάνειες του κτηρίου. Εντούτοις µπορούν να εφαρµοστούν διάφορες τεχνικές, όπως:

•  Συστήµατα σκίασης
Συστήµατα όπως οι ευρείες προεξοχές στεγών, η πυκνή βλάστηση ή τα εξωτερικά παραθυρόφυλλα µπορούν να χρησιµοποιηθούν έτσι ώστε να προστατευθούν  τα παράθυρα και οι εξωτερικές επιφάνειες των τοίχων.
Είναι επίσης συχνά δυνατό να διαµορφώνεται το σχήµα του κτηρίου έτσι ώστε µερικά µέρη του να λειτουργούν ως στοιχεία του κτηρίου και να βοηθούν στη σκίαση αυτού.

•  ?ιπλά συστήµατα στεγών
Ένα διπλό σύστηµα στέγης χρησιµοποιεί ένα κενό αέρα αερισµού µεταξύ µιας εκτεθειµένης ανώτερης στέγης και µιας χαµηλότερης προστατευµένης στέγης. Ένα µεγάλο µέρος του ηλιακού κέρδους από το ανώτερο φύλλο φεύγει µέσω του αέρα πριν περάσει στο χαµηλότερο φύλλο.

•  Χρωµατισµός επιφάνειας
Εάν τα αδιαφανή στοιχεία του κτηρίου που εκτίθενται στην ηλιακή ακτινοβολία είναι χρωµατισµένα λευκά ή µε πολύ ελαφριά χρώµατα, ένα µεγάλο µέρος της ακτινοβολίας ανακλάται µακριά από την επιφάνεια.

•  Μόνωση
Οποιαδήποτε επιφάνεια που εκτίθεται στα υψηλά επίπεδα της ηλιακής ακτινοβολίας το καλοκαίρι πρέπει να είναι καλά µονωµένη για να µειώσει τη µεταφορά της θερµότητας.  Η καλύτερη θέση για αυτή η µόνωση είναι στην επιφάνεια εξωτερικών όψεων, ωστόσο αυτό µπορεί να είναι µην είναι πάντα πρακτικό. Στα κλίµατα µε υψηλό ηµερήσιο εύρος θερµοκρασιών το καλοκαίρι (θερµές ηµέρες και κρύες νύχτες), µπορεί να είναι προτιµότερο να αποθηκευτεί η πρωινή θερµότητα για να απελευθερωθεί αργότερα τη νύχτα όταν η θερµοκρασία πέφτει. Σε αυτήν την περίπτωση, οι εκτεθειµένες επιφάνειες πρέπει περιλαµβάνουν ένα παχύ στρώµα υλικών µε υψηλή θερµική χωρητικότητα και µια θερµική επιβράδυνση περίπου 8-10 ωρών.

•  Θερµική µάζα
Αυτό ισχύει επίσης µόνο για τα κλίµατα µε υψηλό ηµερήσια εύρος θερµοκρασιών. Σε αυτήν την περίπτωση, τα µέρη της θερµικής µάζας χρησιµοποιούνται στο εσωτερικό του κτηρίου.. Για να είναι αποτελεσµατικός όταν χρησιµοποιείται κατά αυτόν τον τρόπο, η µάζα πρέπει να είναι εκτεθειµένη εσωτερικά και να µην καλύπτεται από τάπητες, ντουλάπια ή διάφορες άλλες επενδύσεις. Υπάρχει κάποια ευελιξία στο συγκεκριµένο σχεδιασµό εδώ, ανάλογα µε τις συνθήκες κατά τη διάρκεια της νύχτας, όπου κάποια κέρδη µετάδοσης µπορεί να είναι επιθυµητά αλλά και όχι. Σε αυτή την περίπτωση, η µορφή του κτηρίου µπορεί να σχεδιαστεί έτσι ώστε η έκθεσή του να περιορίζεται σε ορισµένες επιφάνειες στις συγκεκριµένους ώρες προκειµένου να  ελέγχεται η συλλογή και η απελευθέρωση της θερµότητας που διεξάγεται. Εάν όχι, τότε συστήµατα σκίασης, ελαφριά χρώµατα και µόνωση πρέπει να χρησιµοποιηθούν στις επιφάνειες των εξωτερικών όψεων για να αποτραπούν τα ηλιακά κέρδη. Μπορεί επίσης να είναι επιθυµητό να χρησιµοποιηθεί ένα σύστηµα αερισµού κατά τη διάρκεια της νύχτας για να ψύχεται η θερµική µάζα στο τέλος κάθε ηµέρας.

•  Ηλιακό γυαλί Εάν η εξωτερική σκίαση παραθύρων δεν είναι πρακτική (γεγονός σπάνιο), τοτε µπορεί να χρησιµοποιηθεί γυαλί µε ιδιαίτερη αντανακλαστικότητα. Αυτό ίσως να µην είναι τόσο αποτελεσµατικό και µπορεί ακόµη και να είναι ενάντια στους τοπικούς πολεοδοµικούς κανονισµούς όπως σε περιοχές όπου οι ηλιακές αντανακλάσεις αποτελούν κίνδυνο. Έτσι λοιπόν η χρήση τα υαλοπετασµάτων που απορροφούν θερµότητα και τα εσωτερικά σκίαστρα είναι λιγότερο αποτελεσµατικές µέθοδοι δεδοµένου ότι επιτρέπουν την ακτινοβολία να εισέλθει στο χώρο (είτε άµεσα είτε ως µακροχρόνια ακτινοβολία από το θερµαινόµενο γυαλί) πρίν σκιάσει τον κάτοχο ενός κτιρίου.

Η πρόσοψη ενός κτιρίου που βλέπει προς τον ισηµερινό είναι η ευκολότερη ώστε να ρυθµίζει την ηλιακή ακτινοβολία, δεδοµένου ότι η θέση του ήλιου στον ουρανό καθ' όλη τη διάρκεια του έτους είναι ευνοϊκή στη χρήση των απλών οριζόντιων σκιών. Οι προσόψεις ανατολής και δύσης είναι δυσκολότερο να σκιαστούν λόγω της µεγάλης έντασης και χαµηλού επιπέδου ήλιου τα πρωινά και αργά το απόγευµα. Υπάρχει κάποιο φάσµα για να εκµεταλλευτούµε τις µεταβαλλόµενες θέσεις ανατολής / ηλιοβασιλέµατος µεταξύ του καλοκαιριού και του χειµώνα χρησιµοποιώντας τις υπό γωνία κάθετες σκιές, ωστόσο τέτοια συστήµατα πρέπει να σχεδιαστούν µε µεγάλη προσοχή. Οι προσόψεις ανατολής και δύσης µπορούν να προστατευθούν χρησιµοποιώντας φυλλοβόλα δέντρα ή ένα σύστηµα πέργκολας µε αµπελόκληµα, εντούτοις οι κάθετες σκιές είναι η συνηθισµένη επιλογή.

Η κύρια διέλευση για την ενέργεια θερµότητας από τον εξωτερικό αέρα για να εισέλθει σε ένα κτήριο είναι µέσω της διήθησης: αέρας που κινείται µέσω των ρωγµών, των ανοιγµάτων ακόµη και των πορωδών στοιχείων του περιβλήµατος του κτίσµατος.
Ακόµη και τα καλοχτισµένα, σχετικά αεροστεγή κτήρια έχουν σηµαντικές εναλλαγές αέρα ανά ώρα.
Εάν η θερµοκρασία του εξωτερικού αέρα είναι 36°C, αυτό µπορεί να είναι ένα σηµαντικό κέρδος θερµότητας.
Το γεγονός αυτό µπορεί να ελαχιστοποιηθεί από:

•  Αεροστεγής κατασκευή
η οποία απαιτεί χρήση παραθύρων και θυρών µε ανεµοφράκτες καλής ποιότητας καθώς επίσης και χρήση ενισχυµένων ελασµάτων ,σφράγιση των ρωγµών και των χασµάτων γύρω από αυτά.

•  Μη πορώδη υλικά
Χρησιµοποιώντας  τα λιγότερο πορώδη υλικά στο περίβληµα ενός κτηρίου µπορεί να αποτραπεί µερικώς η διείσδυση της θερµότητας, ωστόσο πρέπει να εξεταστεί προσεκτικά η δυνατότητα για τη ενδιάµεση υγροποίηση κατά τη χρησιµοποίηση υλικών µε υψηλή ανθεκτικότητα.

Ο δεύτερος σηµαντικός τρόπος διέλευσης της θερµικής ενέργειας για να εισέλθει σε ένα κτήριο είναι µέσω της µετάδοσης θερµότητας από του περίβληµα του κτιρίου. Η διαφορά θερµοκρασίας µεταξύ της εσωτερικής και εξωτερικής επιφάνειας ενός υλικού είναι η κύρια κατευθυντήρια δύναµη πίσω από την αγώγιµη ροή θερµότητας. Ενώ δεν είναι πραγµατικά δυνατό να επηρεαστεί το µέγεθος αυτής της διαφοράς θερµοκρασίας χωρίς να έχει επιπτώσεις στην εσωτερική άνεση, υπάρχουν τρόποι για να ελαχιστοποιηθεί  η ροή µε τους παρακάτω τρόπους:

•  Μόνωση
Τα ίδια ζητήµατα όσων αφορά τη χρήση της µόνωσης και της ηλιακής ακτινοβολίας είναι σχετικά εδώ. Η αλληλεπίδραση µεταξύ της µόνωσης και της θερµικής µάζας εξαρτάται εξ ολοκλήρου από το ηµερήσιο εύρος θερµοκρασίας και τις συνθήκες που επικρατούν κτα τη διάρκεια της νύχτας.

•  Ελαχιστοποίηση ανοιγµάτων
Το γυαλί όπως είναι γνωστό είναι ένας πολύ καλός θερµικός αγωγός. Όσο µεγαλύτερη επιφάνεια γυαλιού υπάρχει σε µια πρόσοψη, τόσο περισσότερη θερµότητα θα ρεύσει στο εσωτερικό από τη εξωτερική όψη ανεξάρτητα από τη σκίαση. Επιπλέον, οι µεγάλες περιοχές του θερµού γυαλιού µπορούν να δηµιουργήσουν εκ µεταφοράς βρόχους µέσα στους χώρους, γρήγορα και αποτελεσµατικά θερµαίνοντας τον αέρα εσωτερικά. Η εκ µεταφοράς επίδραση µπορεί αποτρέπεται µε την χρήση των κουρτινών, εντούτοις έτσι µόνο ελαφρώς µειώνεται η ροή διεξαγωγής.

Εξέταση των εσωτερικών κερδών

Ο απλούστερος τρόπος να εξεταστούν τα εσωτερικά φορτία είναι να αφαιρεθούν από ένα χώρο. ?στόσο, τις περισσότερες φορές δεν είναι δυνατό να µειωθούν χωρίς να υπάρχει αντίκτυπο στην άνεση του χώρου. Ένας  χώρος γραφείου θα έχει αρκετούς υπολογιστές υπολογιστών, ένα εργαστήριο αγγειοπλαστικής θα έχει έναν φούρνο, κ.λπ. Ακόµη και στα σχετικά κρύα κλίµατα, τα περισσότερα γραφεία δεν θα χρειαστούν τη βοηθητική θέρµανση δεδοµένου ότι τα υψηλά εσωτερικά κέρδη είναι συνήθως ένα πρόβληµα καθ’ όλη τη διάρκεια του χρόνου. Υπάρχουν εντούτοις τρόποι να ελαχιστοποιηθούν αυτά τα φορτία:

•  Μέγιστη χρήση φυσικού φωτισµού
Όσων αφορά τον αριθµό µονάδων φωτισµού ανά Watt της θερµικής ενέργειας, το φως της ηµέρας είναι ο αποδοτικότερος τρόπος προκειµένου να φωτιστεί ένας χώρος. Ιδιαίτερη έµφαση πρέπει να δίνεται στη δηµιουργία ανοιγµάτων που µεγιστοποιεί το φως της ηµέρας (ενώ αποκλείοντας το άµεσο φως του ήλιου) είναι δυνατόν όχι µόνο να εξοικονοµηθεί ηλεκτρική ενέργεια αλλά και να µειωθούν τα εσωτερικά κέρδη.

•  Ενεργειακές λάµπες
Οι εγκαταστάσεις φωτισµού µπορούν να είναι ένα σηµαντικό φορτίο σε πολλά κτίρια, ειδικά σε γραφεία open plan όπου συνήθως  εφαρµόζεται ένα οµοιόµορφο σύστηµα φωτισµού για ολόκληρη την περιοχή. Η χρήση των αποδοτικότερων λαµπτήρων συσκευών φωτισµού, οι αισθητήρες, η ρύθµιση του φωτός της ηµέρας µπορούν σηµαντικά να µειώσουν το γενικό φορτίο φωτισµού.

•  ?ιαχωρισµός ζωνών
Ο προσεκτικός σχεδιασµός και ο διαχωρισµός  του χώρου µπορούν να χρησιµοποιηθούν για να χωρίσουν διαστήµατα υψηλού κέρδους από αυτά το χαµηλού κέρδους, έτσι ώστε ο αερισµός και άλλες στρατηγικές µπορούν να εφαρµοστούν σε έναν διαφορετικό βαθµό προκειµένου να αφαιρεθεί  η θερµότητα που παράγεται από εσωτερικό κέρδη.

Παραγωγή της δυνατότητας ψύξης

Μόλις εξεταστούν όλα τα ανεπιθύµητα κέρδη, είναι συχνά απαραίτητο να πρόσθετη ψύξη στους θερµότερους µήνες µερικών κλιµάτων. Υπάρχουν µόνο τρεις πραγµατικά πηγές παθητικής ενέργειας που µπορούν να χρησιµοποιηθούν για την ψύξη: ηλιακή ακτινοβολία, κίνηση αέρα και γεωθερµική µάζα. Ακόµα και τότε, οι κλιµατολογικές συνθήκες πρέπει να είναι σωστές για οποιουσδήποτε από αυτούς για να είναι αποτελεσµατικοί. Παραδείγµατος χάριν, στα θερµά και υγρά κλίµατα οι ουρανοί είναι συχνά συννεφιασµένοι κατά τη διάρκεια της ηµέρας (γεγονός που µειώνει την άµεση ηλιακή ακτινοβολία), ο αέρας είναι συχνά πολύ υγρός (ακυρώνοντας την επίδραση της κίνησης αέρα) και η υψηλή καθ' όλη τη διάρκεια του χρόνου µέση θερµοκρασία αέρα σηµαίνει ότι οι επίγειες θερµοκρασίες µπορούν να είναι επάνω από τα επίπεδα άνεσης. Αυτή η κατάσταση µπορεί να κάνει τη δυνατότητα παραγωγής ψύξης κατά κάποιο τρόπο πρόβληµα για τον σχεδιαστή.