Εξοικονόμηση ενέργειας στα κτίρια, η σημασία των δασικών εκτάσεων στη βιοκλιματική άνεση και ο ρόλος της εκπαίδευσης

Abstract

One of the major problems that humanity has to face today is environmental pollution due to over-consumption of conventional forms of energy, with the building sector leading, resulting in a change in the climate and the nature and threat to the lives of people, animals and plants. In the building sector, the awareness of the need to minimize energy consumption has led to an effort to improve the energy performance of buildings by applying the principles of bioclimatic architecture. The aim is to ensure thermal comfort conditions for building users, exploiting the favorable climatic conditions prevailing in each area. It seeks to exploit renewable and inexhaustible energy sources such as sun and air. The commitment to solar radiation and the protection against cold winds during the winter and the use of cool winds as well as protection from the hot sun rays during the summer. In this PhD dissertation, the principles of bioclimatic architecture and the legislation implemented in recent years at both European and national level are analyzed. Then, with the help of the Olgyay method, a bioclimatic analysis of regions of Greece with different climatic characteristics is carried out, specifically for the climatic zones A, B, C and D. With the help of the required climatic data from the Hellenic National Meteorological Service, quantitative and qualitative bioclimatic charts are designed. The analysis of the bioclimatic charts defines passive heating and cooling strategies, and second and third degree polynomial equations are extracted. These equations serve to quickly calculate the passive thermal and cooling needs for each month and for each climate zone. Results can be used in areas with similar climatic conditions. Therefore, this work can be a guide for building designers. Depending on the climatic zone of each building, they will be aware of the passive heating and cooling strategies they have to implement in order to ensure thermal comfort conditions for the occupants of the buildings. Also, the objectives of this PhD dissertation include the exploration of the importance of forests and vegetation in general for bioclimatic comfort. For this reason, the bioclimatic comfort maps derived from the climatic data collected from meteorological stations in the study area, are compared with the distribution maps of the forest areas within it and the most suitable areas for bioclimatic comfort are identified for the development of activities in nature, which play a vital role in people's lives, especially during the summer. Finally, we explore ways of educating students, building professionals and building users in acquiring environmental conscience and understand the multiple benefits of bioclimatic design for the environment and the economy. Bioclimatic architecture should be a rule and not an exception.

Ένα από τα σημαντικότερα προβλήματα που πρέπει να αντιμετωπίσει σήμερα η ανθρωπότητα είναι η ρύπανση του περιβάλλοντος, λόγω της υπερκατανάλωσης συμβατικών μορφών ενέργειας, με τον κτιριακό τομέα να πρωτοστατεί, με αποτέλεσμα την αλλαγή στο κλίμα και στη φύση και την απειλή στη ζωή ανθρώπων, ζώων και φυτών. Στον κτιριακό τομέα, η συνειδητοποίηση της ανάγκης ελαχιστοποίησης της ενεργειακής κατανάλωσης οδήγησε στην προσπάθεια βελτίωσης της ενεργειακής συμπεριφοράς των κτιρίων με την εφαρμογή των αρχών της βιοκλιματικής αρχιτεκτονικής. Στόχος, είναι η εξασφάλιση συνθηκών θερμικής άνεσης στους χρήστες των κτιρίων, με την αξιοποίηση των ευνοϊκών κλιματικών συνθηκών που επικρατούν στην κάθε περιοχή. Επιδιώκεται, η αξιοποίηση ανανεώσιμων και ανεξάντλητων πηγών ενέργειας, όπως του ήλιου και του αέρα. Η δέσμευση της ηλιακής ακτινοβολίας και η προστασία από τους ψυχρούς ανέμους κατά τη διάρκεια του χειμώνα και η αξιοποίηση των δροσερών ανέμων καθώς και η προστασία από τις καυτές ακτίνες του ήλιου κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού. Στην παρούσα διδακτορική διατριβή, αρχικά αναλύονται οι αρχές της βιοκλιματικής αρχιτεκτονικής καθώς και οι νομοθετικές ρυθμίσεις που εφαρμόστηκαν τα τελευταία χρόνια τόσο σε Ευρωπαϊκό όσο και σε εθνικό επίπεδο. Στη συνέχεια, με τη βοήθεια της μεθόδου Olgyay, πραγματοποιείται βιοκλιματική ανάλυση περιοχών της Ελλάδος με διαφορετικά κλιματικά χαρακτηριστικά και συγκεκριμένα για τις κλιματικές ζώνες Α, Β, Γ και Δ. Με τη βοήθεια των απαιτούμενων κλιματικών δεδομένων που προέρχονται από στοιχεία της Εθνικής Μετεωρολογικής Υπηρεσίας, σχεδιάζονται οι ποσοτικοί και ποιοτικοί βιοκλιματικοί χάρτες. Από την ανάλυση των βιοκλιματικών χαρτών καθορίζονται οι παθητικές στρατηγικές θέρμανσης και δροσισμού και στη συνέχεια εξάγονται πολυωνυμικές εξισώσεις δευτέρου και τρίτου βαθμού. Αυτές οι εξισώσεις χρησιμεύουν στον γρήγορο υπολογισμό των παθητικών θερμικών και ψυκτικών αναγκών για κάθε μήνα και για κάθε κλιματική ζώνη. Τα αποτελέσματα θα μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε περιοχές με παρόμοιες κλιματικές συνθήκες. Επομένως, η εργασία αυτή μπορεί να αποτελέσει έναν οδηγό για τους σχεδιαστές των κτιρίων. Ανάλογα με την κλιματική ζώνη που εντάσσεται το κάθε κτίριο, θα γνωρίζουν τις παθητικές στρατηγικές θέρμανσης και ψύξης που πρέπει να εφαρμόσουν προκειμένου να εξασφαλιστούν συνθήκες θερμικής άνεσης στους ενοίκους των κτιρίων. Επίσης, στους στόχους της παρούσας διδακτορικής διατριβής, συμπεριλαμβάνεται και η διερεύνηση της σημασίας των δασών και γενικά της βλάστησης στη βιοκλιματική άνεση. Για το λόγο αυτό, συγκρίνονται οι χάρτες βιοκλιματικής άνεσης, σύμφωνα με τα κλιματικά δεδομένα που συλλέχθηκαν από μετεωρολογικούς σταθμούς στην περιοχή μελέτης, με τους χάρτες διανομής των δασικών περιοχών εντός αυτής και προσδιορίζονται οι πιο κατάλληλες από άποψη βιοκλιματικής άνεσης περιοχές, για την ανάπτυξη δραστηριοτήτων στη φύση, που διαδραματίζουν ζωτικό ρόλο στη ζωή των ανθρώπων, ιδιαίτερα κατά τη θερινή περίοδο. Τέλος, διερευνώνται τρόποι εκπαίδευσης μαθητών, φοιτητών, επαγγελματιών στον τομέα της δόμησης, καθώς και χρηστών των κτιρίων στην απόκτηση ενεργειακής συνείδησης έτσι ώστε να κατανοήσουν τις πολλαπλές ωφέλειες του βιοκλιματικού σχεδιασμού για το περιβάλλον και την οικονομία. Η βιοκλιματική αρχιτεκτονική, θα πρέπει να αποτελεί κανόνα και όχι εξαίρεση.