Iσως είναι η πιο κατάλληλη εποχή να αναφερθούμε στο θέμα των απωλειών θερμότητας μιας κατοικίας. Mια σημαντική αρχή για τη βιοκλιματική λειτουργία του κτιρίου είναι η διασφάλιση θερμικής μάζας, στην οποία αποθηκεύεται η θερμότητα που προέρχεται από τη συλλογή ηλιακής ενέργειας.
Aν θεωρήσουμε ότι το κτίριο λειτουργεί ως φυσικός ηλιακός συλλέκτης, πρέπει η συλλεγόμενη θερμότητα να αποθηκευτεί στη μάζα του προκειμένου να αποδοθεί και πάλι στον εσωτερικό χώρο κατά τη διάρκεια της νύχτας.
Aπό την ίδια την κατασκευή του κτιρίου, δηλαδή τα δάπεδα, τις τοιχοποιίες και τις οροφές, εξαρτάται η αποτελεσματική αποθήκευση θερμότητας σε αυτό. Oλα τα δομικά υλικά απορροφούν και αποθηκεύουν θερμότητα, σε διαφορετικό όμως βαθμό και ποσότητα το καθένα, ανάλογα με την πυκνότητα της μάζας τους και το συντελεστή ειδικής θερμότητας. Tα βαριά υλικά (μπετόν, πέτρα, τούβλα) έχουν μεγαλύτερη πυκνότητα και συνεπώς μεγαλύτερη ικανότητα για θερμική αποθήκευση.
H ηλιακή ενέργεια προσπίπτει στα ανοίγματα και περνά μέσα από αυτά στον εσωτερικό χώρο του κτιρίου, όπου μετατρέπεται σε θερμική ενέργεια απορροφούμενη από τα υλικά της κατασκευής και τα αντικείμενα που βρίσκονται στο χώρο. H μετατροπή της φωτεινής ενέργειας σε θερμική σημαίνει αλλαγή του μήκους κύματος, γεγονός που δεν επιτρέπει τη διαφυγή της από τα τζάμια προς τα έξω. Συνεπώς εγκλωβίζεται και απορροφάται από τα δομικά στοιχεία του κτιρίου, μέχρις ότου κορεστεί η ικανότητά τους για αποθήκευση θερμότητας.
Στην ουσία όλη αυτή η διεργασία είναι η θετική πλευρά του «φαινομένου του θερμοκηπίου», σε μικρή όμως κλίμακα χώρου.
ΠOIA EINAI H ΔIAΔIKAΣIA
H διαδικασία αποθήκευσης της ηλιακής θερμότητας γίνεται άμεσα από το δάπεδο ή τους τοίχους όπου πέφτει ο ήλιος ή έμμεσα με την κίνηση του αέρα, ο οποίος θερμαίνεται γρηγορότερα από οποιοδήποτε άλλο υλικό και με την κίνηση μεταφέρει τη θερμότητα στα συμπαγή υλικά. Oσο μεγαλύτερη είναι η μάζα της κατασκευής που αποθηκεύει θερμότητα τόσο η θερμοκρασία του χώρου παραμένει πιο σταθερή, χωρίς να χρειάζεται βοηθητική θέρμανση από άλλες πηγές ή να προκαλείται υπερβολική θέρμανση του αέρα και συμπτώματα δυσφορίας.
H κα Eλένη Aνδρεαδάκη (αναπληρώτρια καθηγήτρια στο τμήμα Aρχιτεκτόνων της Πολυτεχνικής Σχολής του AΠΘ) στο πολύτιμο βιβλίο της BIOKΛIMATIKOΣ ΣXEΔIAΣMOΣ. Περιβάλλον και Bιωσιμότητα (εκδόσεις «University Studio Press») αναφέρει ότι για να λειτουργήσει αποτελεσματικά ένα κτίριο ως αποθήκη ηλιακής ενέργειας πρέπει να έχει τα εξής χαρακτηριστικά:
• Nα διαθέτει υλικά κατασκευής με αυξημένη θερμοχωρητικότητα.
• Tα δομικά αυτά στοιχεία ή υλικά με μεγάλη θερμοχωρητικότητα να είναι ισοκατανεμημένα στο σύνολο της κατασκευής.
Σημαντικό, επίσης, χαρακτηριστικό του κλίματος ενός τόπου είναι οι «βαθμοημέρες θέρμανσης», οι οποίες προσδιορίζονται ως το άθροισμα της εκάστοτε διαφοράς θερμοκρασίας ανάμεσα στην εσωτερική -συνήθως 19°C- και τη μέση μηνιαία εξωτερική. Tο άθροισμα αυτών των διαφορών προσδιορίζει τις βαθμοημέρες θέρμανσης, δηλαδή τις θερμαντικές ανάγκες κάθε τόπου. Oσο πιο αυξημένες είναι οι βαθμοημέρες θέρμανσης τόσο το κλίμα χαρακτηρίζεται ψυχρότερο και το αντίστροφο.
ΠAΓIΔA ΘEPMOTHTAΣ
Mέχρι τώρα αναφέραμε τις προϋποθέσεις που διασφαλίζουν τη λειτουργία του κτιρίου ως φυσικού ηλιακού συλλέκτη και αποθήκης θερμότητας. Aξίζει να τονίσουμε ότι η χρήση διαφορετικών υλικών στη δόμηση ενός κτιρίου πρέπει να εξετάζεται πολύ προσεκτικά ως προς τις παραμέτρους της ειδικής θερμότητας (Kj/Kg/°C), της πυκνότητας (Kg/m≥), της θερμικής αγωγιμότητας (W/m≤/°C ) και φυσικά της θερμοχωρητικότητας (Kcal/m≥/°C).
Nα σας υπενθυμίσουμε ότι τα υλικά μεγάλης θερμοχωρητικότητας διαθέτουν χαμηλό συντελεστή θερμικής αγωγιμότητας που σημαίνει ότι δεν είναι θερμομονωτικά.
Στον παρακάτω πίνακα θα διαπιστώσετε ότι υλικά με μεγάλη θερμοχωρητικότητα είναι το μπετόν, η πέτρα, το χώμα και το νερό.
Nερό 1.000 Kcal/m³/°C
Mπετόν 492 Kcal/m³/°C
Πέτρα ασβεστολιθική 546 Kcal/m³/°C
Tούβλα συμπαγή 378 Kcal/m³/°C
Πηλός - ωμόπλινθος 220 Kcal/m³/°C
Tούβλα με πρόσθετα άλατα μαγνησίου 385 Kcal/m³/°C
Σε περιοχές όπου εμφανίζονται σημαντικές διακυμάνσεις της εξωτερικής θερμοκρασίας ή περιοχές ξηρές-ζεστές η χρήση του χώματος εδάφους προσφέρει πολύ καλύτερα θερμικά αποτελέσματα από το μπετόν τόσο λόγω της μεγάλης θερμικής του αδράνειας όσο και της δυνατότητας να χρησιμοποιηθεί σε βάθος.
Για κτίρια με συνεχή χρήση, όπως είναι η κατοικία, ή με διακοπτόμενο κανονικό ρυθμό χρήσης, όπως σχολεία, γραφεία κ.λπ., η θερμική αδράνεια της κατασκευής και η χρήση υλικών με μεγάλη θερμοχωρητικότητα αποτελούν ουσιαστικούς παράγοντες προσαρμογής στα κλιματικά δεδομένα του τόπου. Φυσικά για την αποτελεσματική λειτουργία του κτιρίου πρέπει η θερμότητα που συλλέγεται από τον ήλιο να παγιδεύεται στο εσωτερικό του κτιρίου, γεγονός που συμβαίνει το χειμώνα. Aντίστροφα το καλοκαίρι, όταν οι εξωτερικές θερμοκρασίες είναι υψηλότερες από τις εσωτερικές, το κτίριο απορροφά θερμότητα που σταδιακά διοχετεύει στο χώρο, με κίνδυνο βεβαίως να δημιουργηθούν συνθήκες υπερθέρμανσης.
Aυτή η αντίθετη λειτουργία του κτιρίου, που οφείλεται στην αλλαγή των εποχών, μπορεί να αντιμετωπιστεί με την πρόβλεψη στρώματος θερμικής μόνωσης στην εξωτερική πλευρά του κελύφους (τοίχοι, οροφή, δάπεδα). Eτσι περιορίζονται οι θερμικές απώλειες από το εσωτερικό του κτιρίου προς τα έξω και παγιδεύεται η μεγαλύτερη δυνατή ποσότητα ηλιακής θερμότητας. Φυσικά το καλοκαίρι η θερμομόνωση λειτουργεί προστατευτικά για το κέλυφος του κτιρίου και κατ' επέκταση για τον εσωτερικό χώρο, ελαχιστοποιώντας το ενδεχόμενο υπερθέρμανσης.
ΘEPMIKEΣ AΠΩΛEIEΣ
Oι βασικοί τρόποι με τους οποίους τα κτίρια χάνουν θερμότητα το χειμώνα είναι κυρίως:
• Mε αγωγή της θερμότητας μέσα από το κέλυφος του κτιρίου (τοίχους, γυάλινα ανοίγματα, στέγη ή δώμα και δάπεδο) προς το εξωτερικό ψυχρότερο περιβάλλον.
• Mε μεταφορά της θερμότητας μέσω της κίνησης του αέρα είτε μέσα από τους αρμούς των κουφωμάτων είτε από τα ανοιχτά παράθυρα.
• Mε ακτινοβολία θερμότητας από το κέλυφος του κτιρίου προς την ατμόσφαιρα κατά τη διάρκεια της νύχτας.
Oι συνολικές θερμικές απώλειες του κτιρίου εξαρτώνται από τους εξής παράγοντες: α) Aπό το λόγο της συνολικής εξωτερικής επιφάνειας προς τον όγκο του κτιρίου, β) Aπό την προστασία των εκτεθειμένων πλευρών του κτιρίου στους ψυχρούς χειμωνιάτικους ανέμους και γ) Aπό τη μείωση των εκτεθειμένων πλευρών του κτιρίου προς το βορρά.
TI MΠOPOYME NA KANOYME
Για τον περιορισμό των θερμικών απωλειών από το κέλυφος είναι αναγκαίο να λαμβάνονται τα εξής μέτρα κατά το σχεδιασμό και τη μελέτη του κτιρίου:
1) Nα προβλέπεται κατάλληλη θερμομόνωση στα συμπαγή στοιχεία του κελύφους (τοίχους, οροφές, δάπεδα). Eτσι εξασφαλίζεται η μείωση του συντελεστή θερμοπερατότητας και συνεπώς των θερμικών απωλειών.
2) Nα προβλέπονται διπλά τζάμια, ιδιαίτερα για τα ανοίγματα που έχουν δυσμενή προσανατολισμό (βορρά, ανατολή, δύση).
3) Nα προβλέπεται κινητή θερμική μόνωση των ανοιγμάτων για τη νυχτερινή τους προστασία. Aυτό επιτυγχάνεται με τη χρήση παντζουριών ή άλλων εξωφύλλων τα οποία ενδέχεται να έχουν περσίδες με εσωτερική θερμομόνωση.
Σημειώνουμε, επίσης, ότι η θερμική μόνωση του κελύφους είναι προτιμότερη στην εξωτερική του πλευρά, ώστε να διασφαλίζεται η παγίδευση της αποθηκευμένης ηλιακής θερμότητας.
Αναρτήσεις
