Αρχιτεκτονική-Δομή-Ενέργεια: ενεργειακή αναβάθμιση ιστορικών κτιρίων, η περίπτωση της Αθηναϊκής πολύ-κατοικίας της περιόδου 1920-1960

Abstract

The climate crisis is now a fact, with its consequences affecting many different aspects of our lives in a daily basis. Being less than 5 years away from 2030, a milestone year for the fight against global warming, many of the targets set years ago are expected to be reviewed and extended. The built environment has an essential role to play in mitigating the effects of the rise in global average temperature. Taking into consideration that residential buildings make up the largest proportion of the world's existing building stock, exploring the potential for such buildings’ energy upgrade, is more urgent than ever before. This PhD thesis investigates the ways in which society can take advantage of the existing building stock, and upgrade its energy performance, taking Athens, Greece, as case - study. At the same time, the challenges are highlighted and the complexity of the approach to be followed in the case of listed buildings is evaluated. In order to achieve the above - mentioned goals, as well as to draw useful conclusions with the possibility of wider application and outside Greece, three different approaches are followed: the bibliographical - theoretical, the qualitative and the quantitative - experimental approach. In the literature - theoretical approach, the existing framework is examined and the basic concepts related to climate crisis are analyzed. As the result of combined literature review and field survey, an initial mapping of 128 buildings is then carried out. From this larger sample, a subsample of 61 buildings was selected, which were initially studied in terms of their general, construction and bioclimatic characteristics (Table_01). Then, 2 additional types of tables were formed: Table_02, in which the building system and the relationship of each building examined with the neighboring buildings is explored and Table_03: in which the bioclimatic strategies applied during construction of the selected buildings are highlighted. Through this first macroscopic analysis, the summary tables and quantitative charts relating to the aforementioned characteristics of the selected buildings were produced, while general conclusions were drawn concerning issues of typology, form, materials used, and construction methods applied. The geometric analysis is followed by the experimental part, which includes the in - depth energy study – analysis of 6 buildings. This is carried out through 2 campaigns. The 1st includes the data collection and the modelling of the selected buildings using the Design Builder Software. The 2nd involves the real-time measurements of internal air temperature and masonry surface temperature in the case of buildings constructed of load-bearing masonry walls, as well as energy simulations and analysis using Design Builder. Finally, the comparison of the results is presented, the synthesis of the data is performed, and the final conclusions are drawn.

Η κλιματική κρίση πλέον είναι γεγονός, με τις συνέπειες της να επηρεάζουν καθημερινά πολλές διαφορετικές πτυχές της ζωής μας. Απέχοντας λιγότερο από 5 έτη από το 2030, έτος ορόσημο στη μάχη ενάντια στην υπερθέρμανση του πλανήτη, πολλοί από τους στόχους που έχουν οριστεί ενδέχεται να πάρουν παράταση. Το δομημένο περιβάλλον καλείται να παίξει ουσιαστικό ρόλο στον μετριασμό των επιπτώσεων της ανόδου της παγκόσμιας μέσης θερμοκρασίας. Δεδομένου ότι τα κτίρια κατοικίας αποτελούν το μεγαλύτερο ποσοστό του παγκόσμιου κτιριακού αποθέματος, η διερεύνηση των δυνατοτήτων της ενεργειακής τους αναβάθμισης είναι πιο επίκαιρη και αναγκαία από ποτέ. Στα πλαίσια της παρούσης διδακτορικής διατριβής διερευνώνται οι τρόποι με τους οποίους η κοινωνία δύναται να αξιοποιήσει το κτιριακό απόθεμα της Αθήνας και να το αναβαθμίσει ενεργειακά. Παράλληλα, επισημαίνονται οι ιδιαιτερότητες – προκλήσεις και αξιολογείται η πολυπλοκότητα της προσέγγισης στην περίπτωση των διατηρητέων κτιρίων. Για την επίτευξη των παραπάνω και με σκοπό την εξαγωγή χρήσιμων συμπερασμάτων με δυνατότητα ευρύτερης εφαρμογής και εκτός ελληνικών συνόρων, ακολουθούνται τρεις διαφορετικές προσεγγίσεις: η βιβλιογραφική - θεωρητική, η ποιοτική και η ποσοτική - πειραματική προσέγγιση .Στα πλαίσια της βιβλιογραφικής – θεωρητικής προσέγγισης, εξετάζεται το υφιστάμενο πλαίσιο και αναλύονται βασικές έννοιες, οι οποίες σχετίζονται με την κλιματική κρίση. Έπειτα πραγματοποιείται μια πρώτη χαρτογράφηση 128 κτιρίων, αποτέλεσμα βιβλιογραφικής και επιτόπιας έρευνας. Από τα αρχικό δείγμα, επιλέχθηκε επιμέρους δείγμα 61 κτιρίων, τα οποία αρχικά μελετήθηκαν ως προς τα γενικά τους στοιχεία και τα κατασκευαστικά και βιοκλιματικά τους χαρακτηριστικά (Καρτέλα_01). Έπειτα, διαμορφώθηκαν 2 επιπλέον τύποι καρτελών: η Καρτέλα_02, στην οποία διερευνάται το σύστημα δόμησης και η σχέση του εκάστοτε κτιρίου με τα γειτονικά κτίρια και η Καρτέλα_03: στην οποία επισημαίνονται οι βιοκλιματικές στρατηγικές που εφαρμόστηκαν κατά την κατασκευή των κτιρίων. Μέσα από αυτή την πρώτη μακροσκοπική ανάλυση, προέκυψαν οι συγκεντρωτικοί πίνακες και τα ποσοτικά διαγράμματα που αφορούν στα προαναφερθέντα στοιχεία και χαρακτηριστικά των επιλεγμένων κτιρίων, ενώ παράλληλα εξήχθησαν γενικά συμπεράσματα που αφορούν σε ζητήματα, τυπολογίας, μορφολογίας, υλικών και μεθόδων κατασκευής. Την παραπάνω γεωμετρική ανάλυση ακολουθεί το πειραματικό μέρος, το οποίο περιλαμβάνει τη σε βάθος ενεργειακή μελέτη 6 κτιρίων (τελικό δείγμα). Αυτή πραγματοποιείται μέσα από 2 εκστρατείες. Η 1η αφορά στη συλλογή στοιχείων για τα επιλεγμένα κτίρια και τη μοντελοποίηση τους με τη χρήση του Λογισμικού Design Builder. Η 2η περιλαμβάνει τις μετρήσεις σε πραγματικό χρόνο της εσωτερικής θερμοκρασίας αέρα και της επιφανειακής θερμοκρασίας τοιχοποιίας στην περίπτωση κτιρίων κατασκευασμένων από φέρουσα λιθοδομή, καθώς και την πραγματοποίηση ενεργειακών αναλύσεων και προσομοιώσεων με τη χρήση του λογισμικού Design Builder. Τέλος, ακολουθεί η σύγκριση των αποτελεσμάτων, η σύνθεση των στοιχείων και η εξαγωγή των τελικών συμπερασμάτων.