ΕΥΦΥΉΣ ΦΛΟΙΟΣ: Η ΚΤΙΡΙΑΚΗ ΕΠΙΔΕΡΜΙΔΑ ΩΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΟΣ ΡΥΘΜΙΣΤΗΣ

Η συµπεριφορά αυτή όµως, κυρίως λόγω του εµπειρικού σχεδιασµού και της παρατήρησης των κλιµατικών συνθηκών συνέβαλε  προς µία πρώιµη εγγενή εξοικονόµηση ενέργειας, η οποία ήταν άµεσα συνυφασµένη µε την άνεση στο εσωτερικό του κτιρίου.
Η ανάπτυξη της κτιριακής τεχνολογίας όµως σε συνδυασµό µε την εφεύρεση νέων µεθόδων, νέων υλικών και εργαλείων για τον αρχιτεκτονικό σχεδιασµό δηµιούργησαν ιστορικές τοµές - επαναστάσεις θα µπορούσαµε να πούµε – που επηρέασαν τον τρόπο που σχεδιάζουµε και αντιλαµβανόµαστε την αρχιτεκτονική. Όπως συνέβη και µε άλλες µεγάλες εφευρέσεις, όπως της υάλου, του σκυροδέµατος, του ηλεκτρισµού, των ανελκυστήρων, των αυτοκινήτων και άλλων, έτσι και η ραγδαία ανάπτυξη της τεχνολογίας είχε άµεση επίδραση στο σχεδιασµό των κτιρίων.
Με την εισαγωγή της κτιριακής ευφυΐας οι στατικές αυτές µορφές κτιρίων εξελίχθηκαν σε δυναµικές, τα συστήµατα των οποίων είναι ικανά να προβλέπουν και να ανταποκρίνονται σε φαινόµενα, τα οποία επηρεάζουν τις επιδόσεις του κτιρίου και των ενοίκων του, είτε αυτά είναι εσωτερικά ή εξωτερικά.
Αρχικά, ο όρος ευφυές κτίριο θεωρήθηκε ότι αναφέρεται σε µία δυναµική οντότητα, η οποία περιέχει την τελευταία λέξη της τεχνητής νοηµοσύνης, ένα περιβάλλον, στο οποίο οι αλλαγές στη χρήση του κτιρίου, σε συνάρτηση µε το εξωτερικό πάντα περιβάλλον, είναι αναπροσαρµοζόµενες και τα διάφορα συστήµατα προσφέρουν τη µέγιστη άνεση µε τη µικρότερη ενεργειακή κατανάλωση.
Η αλήθεια είναι ότι η πιο εκλεπτυσµένη λύση για τη δηµιουργία ενός ευφυούς κτιρίου βρίσκεται στο σχεδιασµό του και συγκεκριµένα στην παθητική µηχανική, η οποία χρησιµοποιεί τη χωροθέτηση και τα «στατικά» τµήµατα του κτιρίου για τη βελτιστοποίηση του εσωτερικού περιβάλλοντος. Συγκεκριµένα, η παθητική µηχανική επιτάσσει την προσεκτική επιλογή του προσανατολισµού, του σχεδιασµού των ανοιγµάτων, της σκίασης και των υλικών, τα οποία έχουν σηµαντική επίδραση στις ανάλογες επιδόσεις του κτιρίου. Παραδείγµατα τέτοιων µορφών σχεδίασης βρίσκουµε συνήθως σε παραδοσιακά κτίρια και οικισµούς, καθώς και σε κτίρια τα οποία έχουν σχεδιασθεί σύµφωνα µε τις αρχές της βιώσιµης ανάπτυξης. Παρατηρώντας π.χ. κανείς παραδοσιακούς οικισµούς, όπως αυτούς των Κυκλάδων, ανακαλύπτει ότι το πάχος των τοίχων, τα µικρά ανοίγµατα, το άσπρο χρώµα και η τοποθέτηση του κάθε κτίσµατος στον οικισµό, συµβάλλουν στην µόνωση, την εξοικονόµηση ενέργειας, καθώς και στην προστασία από τον ήλιο και τους ανέµους. Και όλα αυτά τα χαρακτηριστικά προσδίδονται χωρίς τη χρήση τεχνολογικών λύσεων. Από αυτά προκύπτει ότι ακόµη και απλές σχεδιαστικές λύσεις µπορούν να προσδώσουν ευφυΐα σε ένα κτίριο.
Έτσι, µπορούµε να υποστηρίξουµε, αντίθετα µε τις περισσότερες αρχικές απόψεις περί κτιριακής ευφυΐας, ότι τα περισσότερα κτίρια κατέχουν µία µορφή ευφυΐας ήδη από τη φάση του σχεδιασµού τους.
Με την εισαγωγή όµως και δυναµικών τεχνολογικών συστηµάτων µπορεί κανείς να αυξήσει θεωρητικά την ευφυΐα ενός κτιρίου. Εποµένως, η ευφυΐα ενός κτιρίου αξιολογείται αφ’ ενός από τη σχεδίασή του, η οποία
προσδιορίζει την εγγενή ευφυΐα του και αφ’ ετέρου από την αποτελεσµατικότητα των τεχνολογικών λύσεων που προσδιορίζουν τη «δυναµική» ευφυΐα του. Το κτίριο, µέσω της δυναµικής ευφυΐας του, µπορεί να ελαχιστοποιήσει τις ατέλειες της σχεδίασής του και συγχρόνως να βελτιστοποιήσει την απόδοσή του σε όλους τους τοµείς.
 

Ο ευφυής φλοιός
Ο κτιριακός φλοιός αποτελεί εκ φύσεως το όριο µεταξύ του εσωτερικού και του εξωτερικού του κτιρίου και εποµένως αποτελεί τον σηµαντικότερο αποδέκτη για το σχεδιασµό και την τοποθέτηση ευφυών συστηµάτων. Ο όρος ευφυής φλοιός κτιρίου έχει χρησιµοποιηθεί αρκετές φορές και µε πολλές παραλλαγές. Σύµφωνα µε τους Wigginton και Harris υπάρχουν πάνω από τριάντα διαφορετικές ονοµασίες γι’ αυτό που ονοµάζουµε ευφυής φλοιός (intelligent skin). Σήµερα µε τον όρο αυτό περιγράφουµε µία ζώνη µεταξύ του εσωτερικού και του εξωτερικού περιβάλλοντος ενός κτιρίου, η οποία είναι σχεδιασµένη µε τέτοιον τρόπο έτσι ώστε να µπορεί να ελέγχει τη διάδραση αρκετών παραµέτρων που επηρεάζουν την συνολική ενεργειακή κατανάλωση ενός κτιρίου.
Η ιδέα του φλοιού πλέον ως χώρου, σε αντίθεση µε την παλαιότερη αντιµετώπισή του ως επιπέδου, που ορίζει είτε µε τη διαφάνεια την ένωση, είτε µε την πληρότητα την αποκοπή του από το εξωτερικό περιβάλλον, δε µεταβάλλει την ευρύτερη έννοιά του ως φίλτρο. Αυτό που µεταβάλλεται όµως είναι η αντιµετώπισή του, η οποία πλέον δεν αφορά σε ένα στατικό στοιχείο, αλλά σε έναν δυναµικά µεταβαλλόµενο παράγοντα, ο οποίος θεωρεί το κτίριο ζωντανό οργανισµό. Κατ’ αυτόν τον τρόπο ενώ η µοντέρνα αρχιτεκτονική εµφάνιζε την αισθητική και τον φονκτιοναλισµό µέσω της τυπικής σχέσης µεταξύ του κενού και του πλήρους και της αντίστασής τους στο χρόνο, η νέα αντίληψη του ευφυούς φλοιού δίνει προτεραιότητα στον περιβαλλοντικό και ενεργειακό έλεγχο, αλλά και στη σκόπιµη µεταβολή του κενού και του πλήρους µε την πάροδο του χρόνου.
Η µεταβολή αυτή προέρχεται συνήθως από αυτόµατα συστήµατα, τα οποία τοποθετούνται στη ζώνη που σχηµατίζει ο φλοιός και ελέγχουν µεταξύ άλλων παραµέτρους που είναι άρρηκτα συνδεδεµένες µε την ενεργειακή κατανάλωση όπως είναι ο φυσικός φωτισµός, ο φυσικός εξαερισµός, η θερµική µόνωση και η ποιότητα του εσωτερικού αέρα. Τα συστήµατα  αυτά εκτός των ηλεκτρονικών µονάδων ελέγχου (αισθητήρες, µικροηλεκτρονικοί ελεγκτές κλπ.) περιλαµβάνουν και µηχανικά στοιχεία, τα οποία δηµιουργούν εν τέλει και την αισθητική της όψης του κτιρίου. Τέτοια στοιχεία αποτελούν συνήθως δυναµικά µεταβαλλόµενα σκιάδια από διάφορα υλικά, τα οποία προσδιορίζουν την τελική διαφάνεια του κτιρίου. Επίσης, σηµαντικό ρόλο παίζει και η τοποθέτησή τους διότι επηρεάζει και την τελική µορφή του κτιρίου, αλλά και την ενεργειακή του απόδοση. Η ιδανική τοποθέτηση σε κλίµατα όπως της χώρας µας είναι εξωτερικώς, η δηµιουργία δηλαδή ενός δεύτερου φλοιού που προσβλέπει στη συνολική σκίαση του κτιρίου. Αν αναλογιστούµε δε ότι στην Ελλάδα χρησιµοποιείται περισσότερη ενέργεια για την ψύξη των κτιρίων παρά για τη θέρµανσή τους, η τοποθέτηση αυτή αποτελεί και τη λογικότερη λύση.
Επίσης, πολύ σηµαντικός είναι και ο σχεδιασµός του φλοιού για την παροχή φυσικού εξαερισµού σε όλο το κτίριο. ∆ηµιουργώντας ένα αεριζόµενο κενό µεταξύ του εξωτερικού και του εσωτερικού τµήµατος του  φλοιού, είναι δυνατόν να χρησιµοποιηθεί η διαφορά ατµοσφαιρικής πίεσης από το κατώτερο επίπεδο του κτιρίου στο ανώτερο, έτσι ώστε να δηµιουργείται φυσική ροή αέρα µέσα στην κοιλότητα. Έπειτα, ο αέρας αυτός µπορεί είτε να θερµαίνεται παθητικά από τον ήλιο το χειµώνα, είτε να απάγεται φυσικά το καλοκαίρι και να διανέµεται σε όλους τους χώρους του κτηρίου ελαχιστοποιώντας την ανάγκη για θέρµανση και ψύξη.

Ενεργειακός «Καταλύτης»
Είναι πλέον σαφές ότι ο ευφυής φλοιός αποτελεί έναν ενεργειακό «καταλύτη», αφού είναι η πρώτη ασπίδα προστασίας του κτιρίου από τις εξωτερικές περιβαλλοντικές συνθήκες, ενώ ταυτόχρονα έχει τη δυνατότητα τοποθέτησης συστηµάτων ελέγχου της ηλιακής ακτινοβολίας, του φυσικού φωτισµού και του φυσικού εξαερισµού. Σύµφωνα µε πρόσφατη έρευνα η µείωση της ενεργειακής κατανάλωσης ενός κτιρίου το οποίο έχει στοιχεία ευφυΐας στο φλοιό του µπορεί να φτάσει και το 42% σε σχέση µε έναν συµβατικό φλοιό µε ποιοτικά υλικά κατασκευής, ιδιαίτερα δε σε θερµά κλίµατα. Αντίστοιχα, στις κλιµατικές συνθήκες της χώρας µας το ποσοστό αυτό φτάνει και το 30%.
Υπάρχουν πάρα πολλά παραδείγµατα κτιρίων πλέον, τα οποία είναι σχεδιασµένα µε αυτή τη λογική.
Αρχιτέκτονες όπως ο Norman Foster, ο Renzo Piano, ο Richard Rogers, o Stefan Behnisch και άλλοι, χρησιµοποιούν τη λογική του φλοιού ως ενεργειακού «καταλύτη» για βασικό στόχο της αρχιτεκτονικής σύνθεσης. Για παράδειγµα το κτίριο του Norman Foster που σχεδίασε για την εταιρία Swiss RE στο Λονδίνο, χρησιµοποιεί ακριβώς αυτή τη λογική ως εφαλτήριο για τη σχεδίαση ολόκληρου του κτιρίου, ενώ ταυτόχρονα του προσδίδει µορφή που έχει αρκετά άλλα πλεονεκτήµατα, όπως την εξασφάλιση περισσότερου υπαίθριου χώρου και λιγότερων καταπονήσεων από τον άνεµο.
Το κτίριο αυτό χρησιµοποιεί µεθόδους εξοικονόµησης ενέργειας που του επιτρέπουν να χρησιµοποιεί τη µισή ενέργεια από ότι θα κατανάλωνε ένα αντίστοιχο ψηλό κτίριο. Η µέθοδος που έχει εφαρµοστεί αφορά σε κενά τοποθετηµένα σε κάθε όροφο του κτιρίου που επικοινωνούν µεταξύ τους, σχηµατίζοντας έξι «φρεάτια», τα οποία χρησιµεύουν για τον απρόσκοπτο φυσικό εξαερισµό όλων των εσωτερικών χώρων λόγω του φαινοµένου της «καµινάδας». Η εισαγωγή του αέρα επιτυγχάνεται µέσω αυτόµατα ανοιγόµενων κουφωµάτων που ελέγχονται από το κεντρικό σύστηµα διαχείρισης του κτιρίου. Τα φρεάτια αυτά δηµιουργούν έναν γιγαντιαίο διπλό υαλοπίνακα, στον οποίο ο ενδιάµεσος αέρας ουσιαστικά µονώνει τους χώρους γραφείων. Κατά τους θερινούς µήνες τα φρεάτια αυτά αποσύρουν το θερµό αέρα χρησιµοποιώντας το φαινόµενο της «καµινάδας», ενώ κατά τους χειµερινούς µήνες θερµαίνονται χρησιµοποιώντας παθητική ηλιακή θέρµανση. Επίσης, τα φρεάτια αυτά αφήνουν το φως να διεισδύσει ακόµη και σε περιοχές κοντά στον πυρήνα του κτιρίου, κάνοντας πιο ευχάριστους τους χώρους εργασίας, ενώ παράλληλα εξοικονοµώντας ενέργεια για τεχνητό φωτισµό.
Ένα άλλο σηµαντικό χαρακτηριστικό που προκύπτει από τη µορφή του κτιρίου και βοηθά στην ενεργειακή κατανάλωση είναι τα κυκλικά επίπεδα. Συγκεκριµένα, ο κτιριακός φλοιός αποτελείται από δύο διακριτές στρώσεις υαλοπινάκων µε απόσταση µεταξύ τους και το κενό που δηµιουργείται ανάµεσα χρησιµεύει για τη διακίνηση φρέσκου αέρα µέσα στους εσωτερικούς χώρους. Το κυκλικό όµως σχήµα των επιπέδων υποβοηθά τον φυσικό εξαερισµό σχηµατίζοντας µία διακριτή ζώνη υποπίεσης στην υπήνεµη πλευρά του κτιρίου, τραβώντας περισσότερο αέρα από την προσήνεµη πλευρά. Έτσι παρά το γεγονός ότι το κτήριο θερµαίνεται και ψύχεται µε µηχανικά µέσα, η στρατηγική του φυσικού εξαερισµού αφήνει τα συστήµατα αυτά αδρανή για αρκετές ώρες της ηµέρας.
Πιθανές Εξελίξεις στο Φλοιό των Κτιρίων Αν και η εξέλιξη κτιρίων όπως ο πύργος του Foster για τη Swiss RE έγιναν κυρίως για την προώθηση του περιβαλλοντικού πορτραίτου των εταιριών, όπως παραδέχεται και η ίδια η εταιρία, δεν παύουν να αποτελούν σηµαντικά παραδείγµατα για το πως µπορεί κανείς να εκµεταλλευτεί το χώρο που καταλαµβάνει ο κτιριακός φλοιός και να τον χρησιµοποιήσουν προς όφελος όλων. Ας µην ξεχνάµε ότι µετά τη λειτουργία του κτιρίου τους για µερικά χρόνια, οι εταιρίες συνήθως αναφέρουν ότι η κίνησή τους προς ένα περισσότερο περιβαλλοντικό προφίλ δεν άφησε κανέναν χαµένο, αφού δηµιούργησε ανθρώπινους εσωτερικούς χώρους, που σέβονται τους ενοίκους του και το περιβάλλον, ενώ παράλληλα οι εργαζόµενοι βρίσκονται σε ένα περισσότερο υγιές εσωτερικό περιβάλλον. Είναι βέβαιο πως η περιβαλλοντική αφύπνιση που επέβαλε πρόσφατα η κλιµατική αλλαγή και η ανάγκη απεξάρτησης από τα ορυκτά καύσιµα προδιαγράφουν ότι οι προσπάθειες εξοικονόµησης ενέργειας θα διογκωθούν στις προσεχείς δεκαετίες.
Στο σηµείο αυτό όµως τίθεται ένα σοβαρό θέµα, το οποίο µπορεί να επηρεάσει πάλι το σχεδιασµό τέτοιων φλοιών. Η ραγδαία ανάπτυξη της τεχνολογίας και της µικροηλεκτρονικής ανοίγει νέους ορίζοντες στο σχεδιασµό ευφυών φλοιών. Έννοιες όπως η κατανοµή της υπολογιστικής ισχύος, ο καταµερισµός δηλαδή εργασιών σε επιµέρους ηλεκτρονικά συστήµατα, καθώς και η προώθηση νέων τεχνολογιών όπως οι ηλεκτροχρωµικοί υαλοπίνακες και η δηµιουργία δυναµικών υλικών που µεταβάλλουν τη µοριακή δοµή τους θα επηρεάσουν στο άµεσο µέλλον τον τρόπο που σκεφτόµαστε για την αρχιτεκτονική και ιδιαίτερα το σχεδιασµό του «φίλτρου» που ονοµάζουµε φλοιό. Ας µην ξεχνάµε θεωρητικές εργασίες όπως αυτή του Mike Davies µε την περιγραφή του πολυσθενή (polyvalent) τοίχου, ο οποίος πέρα από τη µόνωση και τις συνήθεις πλέον δυναµικές µεταβολές της διαφάνειας, παράγει ενέργεια και ενσωµατώνει τις µονάδες ελέγχου της συµπεριφοράς του σε ελάχιστο χώρο. Όλες αυτές οι εξελίξεις µπορεί να µας οδηγήσουν στον περιορισµό πάλι του χώρου που καταλαµβάνει ο κτιριακός φλοιός και την αντιµετώπισή του ξανά ως ενός λεπτού ορίου µεταξύ του εσωτερικού και του εξωτερικού περιβάλλοντος.