Στην πολυσύνθετη διαδικασία παραγωγής του χώρου , η προτεραιότητα που δίνεται στην ορθή ενεργειακή συμπεριφορά του κτίσματος δεν είναι πλέον προαιρετική, αλλά θεσμικά απαραίτητη.
Η Ευρωπαϊκή Ένωση έχει εκδώσει πλήθος Οδηγιών για την εξοικονόμηση ενέργειας στα κτίρια. Βάσει της Οδηγίας 89/106/ΕΟΚ, η οποία έχει ως κύριο στόχο την ομαλή και ελεύθερη διακίνηση και εμπορία δομικών προϊόντων μεταξύ των κρατών-μελών της Ευρωπαϊκής Κοινότητας με την κατάργηση των τεχνικών εμποδίων που υπήρχαν μέχρι σήμερα, καθορίσθηκαν έξι βασικές απαιτήσεις που πρέπει να πληρούν τα δομικά έργα και τα προϊόντα που τα αποτελούν. Μία εκ των οποίων είναι η «εξοικονόμηση ενέργειας και συγκράτηση θερμότητας». Τα δομικά προϊόντα οφείλουν πλέον να έχουν καλή ενεργειακή συμπεριφορά έτσι ώστε να διακινούνται στην Ευρωπαϊκή αγορά.
Η δε Κοινοτική Οδηγία 2002/91/ΕΚ για την ενεργειακή απόδοση των κτιρίων θέτει απαιτήσεις ενεργειακής κατανάλωσης για τη θέρμανση, ψύξη, φωτισμό και ηλεκτρική χρήση στα κτίρια, καθώς και απαιτήσεις ενεργειακής πιστοποίησής τους. Η πιστοποίηση υλικών και προϊόντων αποτελεί πλέον βασικό παράγοντα στην κτιριακή αγορά όλων των Ευρωπαϊκών χωρών. Γίνεται άμεσα φανερό πόσο σημαντικό ρόλο αποκτά η εξοικονόμηση ενέργειας σε μια δομική κατασκευή.
ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑ ΚΤΙΡΙΩΝ
Η σωστή ενεργειακή συμπεριφορά των σύγχρονων κτιρίων δεν αφορά μόνον το περιβάλλον και την προστασία του, αλλά είναι και ζήτημα ποιότητας ζωής και μείωσης του κόστους της λειτουργίας τους. Ουσιαστικά ένα κτίριο με σωστή ενεργειακή συμπεριφορά, σημαίνει πως έχει και χαμηλό ενεργειακό αποτύπωμα στο λογαριασμό της ΑΗΚ στο τέλος κάθε μήνα.
Ένας από τους πολλούς παράγοντες που εξασφαλίζουν αυτή τη σωστή ενεργειακή συμπεριφορά σε ένα κτίριο, είναι τα δομικά υλικά τα οποία έχουν χρησιμοποιηθεί για την κατασκευή του.
Δύο σημαντικά μεγέθη θερμοδυναμικής (μελέτη της μετατροπής ενέργειας από μηχανική ενέργεια σε θερμότητα και αντίστροφα) που επηρεάζουν αυτή την ενεργειακή συμπεριφορά των δομικών υλικών, είναι η Θερμοπερατότητα και η Θερμοχωρητικότητα.
Θερμοχωρητικότητα
Η Θερμοχωρητικότητα είναι όρος της Φυσικής, που σε απλή απόδοση πρόκειται για την ενέργεια που χρειάζεται για να θερμανθεί ή να ψυχθεί ένα σώμα.
Θερμοπερατότητα
Όταν μιλάμε για θερμοπερατότητα (U) ενός δομικού στοιχείου (π.χ. εξωτερικού τοίχου) εννοούμε – όπως άλλωστε προδίδει η λέξη – το πόσο εύκολα περνάει η θερμότητα μέσα από το στοιχείο αυτό.
Προφανώς όσο πιο μικρό είναι το U (θερμοπερατότητα) του δομικού αυτού στοιχείου, τόσο καλύτερα είμαστε από πλευράς θερμομόνωσης.
Η πολιτεία λοιπόν έχει θεσπίσει μέγιστους επιτρεπόμενους συντελεστές θερμοπερατότητας (U) για όλα τα δομικά στοιχεία, έτσι ώστε να υπάρχει μια μίνιμουμ εγγυημένη θερμομόνωση για κατοικίες/κτίρια. Αυτοί οι συντελεστές ποικίλλουν ανάλογα με την κλιματική ζώνη στην οποία βρισκόμαστε.
Ένα δομικό στοιχείο – όπως π.χ. ένας εξωτερικός τοίχος – αποτελείται από επάλληλες στρώσεις. Για παράδειγμα, εσωτερικό κι εξωτερικό επίχρισμα, δύο στρώσεις από τούβλα (περίπτωση διπλής τοιχοποιίας) και το θερμομονωτικό υλικό που στην περίπτωση αυτή καταλαμβάνει τον κενό χώρο ανάμεσα στις δύο στρώσεις τούβλων. Για κάθε μία από αυτές τις στρώσεις μπορούμε να υπολογίσουμε τη θερμική της αντίσταση (R), το πόσο καλά δηλαδή αντιστέκεται στη διέλευση της θερμότητας μέσα από αυτήν. Η θερμική αυτή αντίσταση είναι προφανώς ανάλογη με το πάχος της στρώσης (όσο πιο παχιά η στρώση τόσο καλύτερα ανθίσταται στη διαφυγή της θερμότητας) και αντιστρόφως ανάλογη με τον περίφημο συντελεστή θερμικής αγωγιμότητας (λ) που χαρακτηρίζει κάθε υλικό. Όσο μικραίνει ο συντελεστής θερμικής αγωγιμότητας, τόσο μεγαλώνει η θερμική αντίσταση της στρώσης του υλικού.
Προφανώς τα θερμομονωτικά υλικά έχουν χαμηλούς συντελεστές θερμικής αγωγιμότητας κι έτσι μπορούν να μας βοηθήσουν – ρυθμίζοντας το πάχος τους – να πιάσουμε τα όρια των συντελεστών θερμοπερατότητας.
ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑ ΔΟΜΙΚΩΝ ΥΛΙΚΩΝ
Τα υλικά διαμορφώνουν σε μεγάλο βαθμό την ποιότητα του εσωτερικού αέρα των κτιρίων και μπορεί να έχουν σημαντική επίδραση στην υγεία των χρηστών. Παράλληλα τα υλικά καθορίζουν σε μεγάλο βαθμό τη θερμική και οπτική συμπεριφορά των κτιρίων και επηρεάζουν το εξωτερικό περιβάλλον. Η διαδικασία παραγωγής των υλικών, ο κύκλος ζωής τους και η τελική τους διάθεση (απόρριψη) έχει σημαντικές επιπτώσεις στο γενικότερο περιβάλλον.
Τα υλικά που χρησιμοποιούνται στους χώρους, καθώς και στην κατασκευή του κτιριακού κελύφους, πρέπει να μην δημιουργούν ρύπανση στο εσωτερικό περιβάλλον, ενώ παράλληλα να ικανοποιούν τις εξής απαιτήσεις:
- Αναφορικά με τα υλικά που χρησιμοποιούνται στους εσωτερικούς χώρους, αυτά θα πρέπει να συνεισφέρουν στην επίτευξη θερμικής άνεσης στο κτίριο και στην ελαχιστοποίηση της ενεργειακής κατανάλωσης τόσο κατά τη θερινή, όσο και κατά τη χειμερινή περίοδο. Θα πρέπει επίσης κατά την ψυχρή περίοδο, να συντείνουν στην ελαχιστοποίηση των θερμικών απωλειών και την μεγιστοποίηση των θερμικών και ηλιακών κερδών. Ακόμα, κατά τη θερινή περίοδο, τα ίδια υλικά απαιτείται να εξασφαλίζουν την μέγιστη δυνατή εκπομπή υπέρυθρης ακτινοβολίας προς το περιβάλλον. Να συνεισφέρουν στη δημιουργία βέλτιστης οπτικής άνεσης εντός των χώρων (ροή φωτός, αποφυγή θάμβωσης, οπτική επαφή με το εξωτερικό περιβάλλον).
- Αναφορικά με τα υλικά που χρησιμοποιούνται στους εξωτερικούς χώρους, αυτά θα πρέπει να συντελούν στη δημιουργία βέλτιστου θερμικού κλίματος στην περιοχή χρήσης τους (για μεσογειακές χώρες ενδείκνυται η χρήση ψυχρών υλικών, δηλαδή υλικών που παρουσιάζουν μεγάλη ανάκλαση στην ηλιακή ακτινοβολία, καθώς και μεγάλο συντελεστή εκπομπής). Επίσης να μην υποβαθμίζουν το οπτικό περιβάλλον και να μην δημιουργούν θάμβωση και υπερφωτισμό σε γειτονικά κτίρια, όπως τα γυάλινα κτίρια.
ΘΕΡΜΙΚΗ ΜΑΖΑ
Τα υλικά που έχουν την ιδιότητα να αποθηκεύουν θερμική ενέργεια για μεγάλες περιόδους, έχουν και μεγάλη θερμική μάζα. Αυτή απορροφά κατά τη διάρκεια της ημέρας θερμική ενέργεια, αποδίδοντας θερμότητα κατά τη διάρκεια της νύχτας. Παραδοσιακοί τύποι τέτοιων υλικών είναι το νερό, οι φυσικοί λίθοι, το χώμα, το τούβλο, το σκυρόδεμα, το ύφασμα και τα κεραμικά.
Στα σημερινά κτίρια η θερμική μάζα αποτελείται από στοιχεία που χρησιμοποιούνται για την πλήρωση του κελύφους, όπως τα τούβλα, οι τσιμεντόλιθοι και το σκυρόδεμα. Όπου αυτό είναι δυνατό, συνιστάται η χρήση της πέτρας. Αντίθετα η χρήση υλικών όπως το ξύλο, δεν ευνοούν την αποθήκευση θερμότητας.
Για να γίνει δυνατή η εκμετάλλευση της θερμικής μάζας του κτιρίου, πρέπει η μόνωση να τοποθετείται στην εξωτερική πλευρά του κτιρίου, διαφορετικά δεν είναι δυνατή η αποθήκευση πλεονάζουσας θερμότητας και η απόδοσή της στο εσωτερικό σε μεταγενέστερο χρόνο. Η βέλτιστη λειτουργία της θερμικής μάζας προκύπτει από το συνδυασμό εξωτερικής θερμομόνωσης και μεγάλης θερμικής μάζας.
Η θερμική μάζα εξαρτάται κυρίως από τις ιδιότητες του υλικού σε σχέση πάντα με την επαφή του με τον εσωτερικό αέρα του κελύφους, και εκφράζεται από το γινόμενο της θερμοχωρητικότητας τους υλικού επί τη θερμική του αγωγιμότητα. Η θερμοχωρητικότητα ενός υλικού είναι ανάλογη προς τον όγκο και την πυκνότητα του υλικού. Από τα συνήθη υλικά, μεγαλύτερη πυκνότητα έχει ο φυσικός λίθος, ενώ ακολουθούν τα τούβλα και το σκυρόδεμα.
Η θερμοχωρητικότητα όλων των υλικών δεν αυξάνεται από ένα ορισμένο πάχος του υλικού και πέρα, καθιστώντας περιττή την κάθε πρόσθετη αύξηση πάχους για την επίτευξη της θερμικής μάζας.
Μια τυπική σχεδιαστική αξιοποίηση της θερμικής μάζας είναι ο τοίχος Trombe ο οποίος κατασκευάζεται από υλικό με μεγάλη θερμοχωρητικότητα. Εξωτερικά του τοίχου κατασκευάζεται γυάλινο πέτασμα το οποίο εγκλωβίζει τη θερμική ενέργεια στον τοίχο, ενώ υπάρχει κίνηση αέρα, η οποία βοηθάει την απορρόφηση ενέργειας μέσα στο κτίριο.
ΝΕΑ ΥΛΙΚΑ
Σήμερα αναπτύσσεται πλήθος νέων υλικών με ιδιαίτερα ενδιαφέρουσες ιδιότητες. Τα υλικά αυτά συμβάλλουν με διαφορετικό τρόπο στις λειτουργίες του κτιρίου.
Σαν παράδειγμα αναφέρονται:
Νέο είδος επιχρίσματος τοιχοποιίας που λειτουργεί ως «κλιματιστικό» σύστημα. Το επίχρισμα περιέχει πλαστικά σφαιρίδια γεμάτα με μίγμα ρητίνης παραφίνης. Οι ρητίνες αυτές λιώνουν όταν η θερμοκρασία ξεπεράσει τους 24 βαθμούς Κελσίου έτσι ώστε η μετάβαση από τη στερεά στην υγρή κατάσταση να απορροφά θερμότητα και να ψύχει με αυτό τον τρόπο τον εσωτερικό αέρα του κτιρίου.
Νέες βαφές αναπτύσσονται για τα εξωτερικά κελύφη των κτιρίων. Οι νέες βαφές απορροφούν τα καυσαέρια, λειτουργώντας κατασταλτικά στην ανάπτυξη νέφους και ρύπανσης της ατμόσφαιρας. Οι βαφές αυτές περιέχουν πολυμερές πυριτίου, σφαιρικά νανοσωματίδια διοξειδίου του τιτανίου, καθώς και ανθρακικό ασβέστιο με διάμετρο 30 νανόμετρα.
Υπάρχουν πολλές παράμετροι για να ελεγχθεί ένα νέο υλικό και να πιστοποιηθεί η οικολογική συμπεριφορά του. Στα υλικά που αναφέρθηκαν διαπιστώθηκαν ιδιότητες που συμβάλλουν στην οικολογική συμπεριφορά της κατασκευής, όμως οι έρευνες δεν αναφέρονται σε άλλες ιδιότητες όπως η τοξικότητά τους, ο χρόνος ζωής τους, ή η ικανότητα βιοδιάσπασής τους κλπ.
Πηγή: “Δομικά Υλικά και Οικολογία”, Αιμ. Γ. Κορωναίος, Καθηγητής ΕΜΠ.
