Τα βήματα στον βιοκλιματικό σχεδιασμό

Είναι γενικά γνωστό ότι κατά τη διαδικασία σχεδιασμού των κτιρίων, ο μελετητής - αρχιτέκτονας συνήθως - παίρνει υπόψη του μία σειρά παραμέτρους και καθορίζει κριτήρια και προτεραιότητες που επηρεάζουν καθοριστικά την "ιδέα" του κτιρίου. Έτσι, ξεκινώντας από το θεσμικό πλαίσιο (κανονισμούς και νόμους), το κτιριολογικό πρόγραμμα, τις ιδιαίτερες απαιτήσεις του φορέα, το διαθέσιμο οικόπεδο, την έκταση του κτιρίου, προχωρά και παίρνει υπόψη του τα χαρακτηριστικά του μικροπεριβάλλοντος (δομημένο περιβάλλον, μορφολογία εδάφους, θέα), τα οικονομικά δεδομένα κ.α.

Με τη συλλογή των παραπάνω πληροφοριών ο μελετητής διαμορφώνει την "κεντρική ιδέα του κτιρίου" μεταφέροντας παράλληλα και τις πρώτες σκέψεις του στο χαρτί. Με τη διαδικασία αυτή αρχίζει το κτίριο να αναπτύσσεται σε τρεις διαστάσεις (κατόψεις, όψεις, τομές) να εντάσσεται στο περιβάλλον του και να αποκτά μορφή. Τα τελευταία βέβαια χρόνια στο γενικότερο προβληματισμό για την αρχιτεκτονική σύνθεση μπήκε δυναμικά και ο ενεργειακός σχεδιασμός των κτιρίων. Πολύ λιγότερο ενδιέφερε να δειχθεί η αρμονική συνύπαρξη του ενεργειακού με τον αρχιτεκτονικό σχεδιασμό, στοχεύοντας στη δημιουργία ενός λειτουργικά και μορφολογικά άρτιου κτιρίου.

O ενεργειακός σχεδιασμός κτιρίων ή αν θέλετε ο βιοκλιματικός σχεδιασμός, ή η ορθολογική χρήση της ενέργειας, έννοιες σχεδόν ταυτόσημες, έχουν ένα και μοναδικό στόχο.

Να διασφαλίσουν αποδεκτές εσωκλιματικές συνθήκες με τη σωστή θερμική συμπεριφορά του κτιρίου - χειμώνα καλοκαίρι - και συνεπώς να περιορίσουν την κατανάλωση ενέργειας, με όλα τα οφέλη που αυτό συνεπάγεται, οικονομικά, περιβαλλοντικά με τη μείωση των εκπομπών CO2, ποιότητα ζωής κ.λπ.

O παραπάνω στόχος στην περίπτωση της βιοκλιματικής αρχιτεκτονικής επιτυγχάνεται με καθαρά σχεδιαστικούς χειρισμούς, ή με διάφορες τεχνικές στην κατασκευή του κτιρίου, περιορίζοντας μ' αυτόν τον τρόπο την εξάρτηση από το μηχανολογικό εξοπλισμό για τη θέρμανση ή ψύξη των κτιρίων.

Για να επιτύχει κανείς τη μείωση της κατανάλωσης ενέργειας τη χειμερινή περίοδο, είναι αυτονόητο ότι θα πρέπει από τη μία πλευρά να περιορίσει τις θερμικές απώλειες του κτιρίου, (απώλειες με αγωγιμότητα και απώλειες αερισμού) και από την άλλη πλευρά να μεγιστοποιήσει κυρίως τα θερμικά ηλιακά κέρδη. Τη θερινή φυσικά περίοδο θα πρέπει να επιδιώκεται ο φυσικός δροσισμός του κτιρίου με την ελαχιστοποίηση των θερμικών κερδών και τη θερμική αποφόρτιση του κτιρίου μέσω του αερισμού και άλλων σχετικών μέτρων.
Oι παραπάνω δύο ομάδες θερμικών ροών από και προς το κτίριο, (θερμικές απώλειες - θερμικά κέρδη) συνθέτουν στην πραγματικότητα και το θερμικό τους ισοζύγιο.

Στην περίπτωση που οι θερμικές πρόσοδοι τη χειμερινή περίοδο δεν επαρκούν για να καλύψουν τις θερμικές απώλειες και αυτό συμβαίνει σε πολύ μεγάλο βαθμό στα μη θερμομονωμένα συμβατικά κυρίως κτίρια, προσάγεται στους εσωτερικούς χώρους θερμότητα μέσω της εγκατάστασης θέρμανσης, έτσι ώστε να καλυφθεί η διαφορά στο ισοζύγιο. Συνεπώς το ζητούμενο σε αυτή την περίπτωση είναι να σχεδιαστεί και να κατασκευαστεί ένα κτίριο στο οποίο η παραπάνω διαφορά να είναι κατά το δυνατό μικρότερη.

Αρχές βιοκλιματικού – οικολογικού σχεδιασμού

Είναι γεγονός ότι η γνώση της επίδρασης των κλιματικών συνθηκών (ηλιακή ακτινοβολία, άνεμοι, θερμοκρασίες, ποιότητα ατμοσφαιρικού αέρα, κλπ.) στο κτίριο και κατά συνέπεια στις πόλεις και η παρατήρηση των φυσικών φαινομένων (κίνηση του ήλιου κατά τη διάρκεια του χρόνου) μπορούν να καθοδηγήσουν στη βέλτιστη επιλογή του κτιριακού όγκου, του σχήματος, του μεγέθους και κυρίως του κατάλληλου προσανατολισμού, ώστε να ελαχιστοποιήσουμε τις ενεργειακές ανάγκες των κτιρίων, διατηρώντας παράλληλα βέλτιστες συνθήκες θερμικής και οπτικής άνεσης.

Η ηλιακή ακτινοβολία αποτελεί την κυριότερη φυσική πηγή ενέργειας, ενώ ο ουρανός το κυριότερο στοιχείο απορρόφησης ενέργειας. Αρκεί να σκεφτούμε ότι η γη δέχεται από τον ήλιο, σε μια μέρα, περισσότερη ενέργεια από αυτήν που καταναλώνουμε εμείς σε ένα έτος.
Αυτή η εντυπωσιακή ποσότητα θερμότητας αποβάλλεται προς τον ουρανό κυρίως μέσω της νυχτερινής επανακτινοβολίας.

Η συνδυασμένη εκμετάλλευση πηγών φυσικής ενέργειας και στοιχείων απορρόφησης ενέργειας επιτρέπει την επίτευξη μιας πολύ ικανοποιητικής στάθμης άνεσης μέσα στα κτίρια, με περιορισμένη χρήση συμβατικών πηγών ενέργειας. Βασικές φυσικές πηγές ενέργειας είναι η ηλιακή ακτινοβολία, ο εξωτερικός αέρας (θερμοκρασίας άνω των 24ο C), τα εσωτερικά κέρδη, η συμβατική θέρμανση και ο τεχνητός φωτισμός. Τα βασικά στοιχεία απορρόφησης ενέργειας είναι ο ουρανός, ο εξωτερικός αέρας (θερμοκρασίας κάτω των 24ο C), οι υγρές επιφάνειες και η βλάστηση.

Το πρώτο ζητούμενο στο σχεδιασμό των κτιρίων είναι η εξασφάλιση θερμικής άνεσης, που επιτυγχάνεται με τον βιοκλιματικό σχεδιασμό που βασίζεται στον τρόπο σχεδιασμού, την τοποθέτηση, τον προσανατολισμό, τη μορφή, τη χρησιμοποίηση παθητικών ηλιακών συστημάτων τα οποία συγκεντρώνουν, αποθηκεύουν, μεταδίδουν και διαχέουν θερμότητα και αποτελούν αναπόσπαστα μέρη των αρχιτεκτονικών στοιχείων, καθώς και στη χρήση ενεργητικών ηλιακών συστημάτων παραγωγής ζεστού νερού και θέρμανσης.

Η Βιοκλιματική Αρχιτεκτονική προσαρμόζεται στο τοπίο, αξιοποιεί τις φυσικές δυνάμεις, εξοικονομεί πόρους, εξασφαλίζει υγεία, θερμική άνεση όλο το χρόνο, άριστη ποιότητα εσωτερικού αέρα και δημιουργεί ευνοϊκό μικροκλίμα. Υπακούει στην οικολογική αντίληψη της συνολικής προσέγγισης, μέσα από τη διαπλοκή και τη σύζευξη διακριτών, μεταξύ τους, τομέων. Η διερεύνηση και κατανόηση των φυσικών και κλιματικών παραμέτρων που σχετίζονται με το κτίριο, της συμπεριφοράς του κτιρίου στο χώρο του, τις ιδιότητες των οικοδομικών υλικών, των κατασκευαστικών μεθόδων, των αρχιτεκτονικών προτύπων οδηγεί σε άριστες σχεδιαστικές λύσεις.

Η εξοικονόμηση ενέργειας που επιτυγχάνεται από τον βιοκλιματικό σχεδιασμό και τη χρήση συστημάτων ηλιακής ενέργειας μπορεί να φτάσει σε υψηλά ποσοστά – έως και 80% - ενώ εφόσον γενικευτεί στα κτίρια η εφαρμογή μέτρων ενεργειακής απόδοσης μπορούμε να πετύχουμε εξοικονόμηση ενέργειας μέχρι και 35%.