Μέρος 1ο: Θερμομόνωση, υδατοστεγανότητα, σκίαση και αεροστεγανότητα
Η κατοικία κάθε ανθρώπου είναι το ιδιωτικό του καταφύγιο και το μέρος όπου αισθάνεται ασφαλής. Αποτελεί, με πιο τεχνικούς όρους, το οικοδόμημα, το κατασκευαστικό όριο που διαχωρίζει φυσικά τον προσωπικό του χώρο διαβίωσης από το εξωτερικό περιβάλλον.
Στόχος κατά την οικοδόμηση μιας κατοικίας οφείλει να αποτελεί η ελαχιστοποίηση της επίδρασης των εξωτερικών συνθηκών στη διαμόρφωση του εσωτερικού περιβάλλοντος. Αλλά και αντίστροφα. Στόχος κατά την οικοδόμηση και λειτουργία μιας κατοικίας οφείλει να αποτελεί η ελαχιστοποίηση του αποτυπώματος της στο περιβάλλον. Οι δύο αυτοί στόχοι οφείλουν να αποτελούν, αδιάκοπα, τους όρους μιας εξίσωσης ισορροπίας.
Το κέλυφος ενός κτιρίου αποτελεί το ανάχωμα, σε επίκαιρο, δυστυχώς, όρο πολέμου, στις μετεωρολογικές συνθήκες. Η θερμοκρασία, η υγρασία, η ηλιοφάνεια και η θέση του ήλιου, καθώς και η ταχύτητα και κατεύθυνση των ανέμων είναι οι βασικές παράμετροι που καθορίζουν τις μετεωρολογικές συνθήκες. Οι παράμετροι αυτές είναι ιδιαίτερα ευμετάβλητες, σε αντίθεση με τις επιθυμητές εσωτερικές συνθήκες μιας κατοικίας, οι οποίες κυμαίνονται εντός ενός μικρού εύρους. Προκειμένου ο εσωτερικός χώρος διαβίωσης να καταστεί σχεδόν ανεξάρτητος από τη μεταβολή τους, πρέπει να ικανοποιηθούν ορισμένες σχεδιαστικές και κατασκευαστικές αρχές.
Τα δομικά στοιχεία που απαρτίζουν το κέλυφος ενός κτιρίου διαχωρίζονται στις αδιαφανείς επιφάνειες, δηλαδή τους τοίχους, το δάπεδο και την οροφή, και τις διαφανείς επιφάνειες, δηλαδή τους υαλοπίνακες. Τα υλικά κατασκευής τους καθορίζουν, σε ενεργειακό επίπεδο, τις θερμικές τους ιδιότητες. Μια βασική θερμική ιδιότητα είναι η θερμική αγωγιμότητα (U-value), ή αντιστρόφως ανάλογα, θερμική αντίσταση. Η ιδιότητα αυτή καθορίζει τον ρυθμό αγωγής της θερμότητας δια μέσω των δομικών στοιχείων του κτιρίου. Για παράδειγμα, αν το κέλυφος χαρακτηρίζεται από χαμηλή θερμική αγωγιμότητα, τότε μια ζεστή καλοκαιρινή ημέρα, η θερμότητα του εξωτερικού περιβάλλοντος θα καθυστερήσει να εισέλθει στον εσωτερικό χώρο, με αποτέλεσμα να καθυστερήσει επίσης και η άνοδος της εσωτερικής θερμοκρασίας. Η χαμηλή τιμή θερμικής αγωγιμότητας του κελύφους μπορεί να επιτευχθεί με τη χρήση θερμομονωτικών υλικών.
Μια επιπλέον ιδιότητα που προσδίδουν τα θερμομονωτικά υλικά στο κτιριακό κέλυφος είναι η υψηλή τιμή θερμοχωρητικότητας. Ως θερμοχωρητικότητα ορίζεται, η ενέργεια που απαιτείται να απορροφηθεί από ένα υλικό προκειμένου να αυξηθεί η θερμοκρασία του κατά έναν βαθμό. Τα θερμομονωτικά υλικά, είναι υλικά πολύ χαμηλής πυκνότητας στα οποία έχει εγκλωβιστεί μεγάλος όγκος αέρα. Αποτελούνται στην πραγματικότητα από ακίνητο, ξηρό αέρα. Οποιαδήποτε μεταβολή στη δομή του θερμομονωτικού υλικού συνεπάγεται τη μεταβολή των θερμικών του ιδιοτήτων. Αν σε ένα κτιριακό κέλυφος δεν έχει προβλεφθεί η δημιουργία επιπέδου υδατοστεγανότητας , τότε τα δομικά στοιχεία του κτιρίου είναι ευάλωτα στην εισχώρηση νερού βροχής ή υγρασίας του περιβάλλοντος στο εσωτερικό τους. Το γεγονός αυτό, αυτομάτως, καταργεί την λειτουργικότητα του θερμομονωτικού υλικού, διότι αυξάνεται εκθετικά η θερμική του αγωγιμότητα. Το κτίριο καθίσταται ευαίσθητο σε κάθε θερμοκρασιακή μεταβολή και η αρχή της θερμομόνωσης καταργείται.
Ο στόχος της καλής ενεργειακής συμπεριφοράς δεν είναι αποκλειστικότητα των αδιαφανών δομικών στοιχείων του κελύφους, αλλά οφείλει να επεκτείνεται και στα αδιαφανή του στοιχεία. Τα ανοίγματα σε ένα κτίριο αποτελούν κατασκευαστική ασυνέχεια στη δομή του κτιριακού κελύφους και είναι υπεύθυνα για το μεγαλύτερο ποσοστό θερμικών απωλειών αλλά και θερμικών κερδών του κτιρίου. Επιτρέπουν την οπτική επαφή με το εξωτερικό περιβάλλον και τον φυσικό φωτισμό του εσωτερικού του κτιρίου, συνδράμοντας στην ενίσχυση της καλής διάθεσης και ψυχικής υγείας των χρηστών του.
Τα βασικά χαρακτηριστικά που περιγράφουν τη θερμική συμπεριφορά των κουφωμάτων και σχετίζονται με τις θερμικές απώλειες, είναι η U-value των υαλοπινάκων και του πλαισίου στήριξής τους και ο τρόπος συναρμογής του στο υπόλοιπο κέλυφος. Τα ηλιακά κέρδη επηρεάζονται από τον συντελεστή g-value των υαλοπινάκων, μια ιδιότητα που καθορίζει το είδος και το λόγο της διερχόμενης προς την προσπίπτουσα σε αυτούς ηλιακή ακτινοβολία. Οι υαλοπίνακες είναι κύριοι υπεύθυνοι για τη μεταφορά θερμότητας μέσω ακτινοβολίας. Κατά την περίοδο του χειμώνα, τα ηλιακά θερμικά κέρδη είναι ευπρόσδεκτα, καθώς συμβάλλουν στην θέρμανση του εσωτερικού αέρα του κτιρίου και συνεπώς στη μείωση της απαίτησης θέρμανσής του. Κατά την περίοδο του καλοκαιριού ωστόσο, είναι σημαντικό τα ηλιακά θερμικά κέρδη να ελαχιστοποιούνται, διευκολύνοντας έτσι τη διατήρηση της απαίτησης ψύξης σε χαμηλά επίπεδα. Ο τρόπος με τον οποίο μπορεί να επιτευχθεί αυτό είναι μέσω των συστημάτων εξωτερικής σκίασης. Τα βασικότερα συστήματα εξωτερικής σκίασης είναι οι τέντες και τα παντζούρια και σε αντίθεση με τα εσωτερικά συστήματα σκίασης (κουρτίνες), αποτρέπουν την είσοδο ολόκληρου του φάσματος της ηλιακής ακτινοβολίας στο κτίριο και άρα την θέρμανση του εσωτερικού χώρου.
Την πιο ανύποπτη μορφή θερμικών απωλειών αποτελεί ο ανεξέλεγκτος αερισμός εξαιτίας κατασκευαστικών παρεμβάσεων που εξυπηρετούν την εύρυθμη λειτουργία του κτιρίου και την επικοινωνία του με το εξωτερικό περιβάλλον. Με τον όρο αυτό εννοείται η ανεπιθύμητη εναλλαγή αέρα μεταξύ εσωτερικού και εξωτερικού περιβάλλοντος εξαιτίας διατρήσεων στο κέλυφος του κτιρίου. Πέρα από τα ανοίγματα, το κτίριο πρέπει να επικοινωνεί με το δίκτυο ύδρευσης, αποχέτευσης και ηλεκτρισμού. Παρά την κατασκευαστική ασυνέχεια που επιφέρει η διέλευση αγωγών και η εγκατάσταση κουφωμάτων, το επίπεδο αεροστεγανότητας είναι σημαντικό να διατηρείται ανέπαφο, προκειμένου η απαίτηση θέρμανσης και ψύξης του κτιρίου να είναι μειωμένη. Μια διακοπή στο επίπεδο αεροστεγανότητας, είναι εύκολα ανιχνεύσιμη κατά τη διάρκεια μιας ημέρας με ισχυρούς ανέμους, εξαιτίας του θορύβου που αναπτύσσει ο εισερχόμενος στο κτίριο αέρα. Αν δε η μέρα αυτή είναι μια κρύα ημέρα του χειμώνα, η απουσία αεροστεγανότητας μπορεί να ανιχνευθεί και εξαιτίας της χαμηλής θερμοκρασίας του εισερχόμενου αέρα.
Συνοψίζοντας, ο σχεδιασμός και η κατασκευή ενός κτιρίου αποτελεί μια σύνθετη και πολυπαραγοντική διαδικασία. Στόχο της οφείλει να αποτελεί η εξασφάλιση υγιών και άνετων συνθηκών διαβίωσης με γνώμονα την ελάχιστη κατανάλωση ενέργειας. Η λύση για την πραγματοποίηση αυτού του στόχου περιγράφεται μέσω απλών νόμων φυσικής κτιρίου. Μέσω της εφαρμογής των αρχών θερμομόνωσης και σκίασης αλλά και της δημιουργίας επιπέδων υδατοστεγανότητας και αεροστεγανότητας, μπορεί να επιτευχθεί το πρώτο βήμα για την κατασκευή ενός ενεργειακά αυτόνομου, αποδοτικού και χαμηλών ενεργειακών απαιτήσεων κτιρίου.
Σε επόμενα άρθρα, θα εξεταστούν οι αρχές του μηχανικού αερισμού και της εξάλειψης θερμογεφυρών, αλλά και των παθητικών συστημάτων δροσισμού, με τις οποίες ολοκληρώνεται η φαρέτρα των νόμων της φυσικής του κτιρίου.
Komentáře