Η συμβολή της βιοκλιματικής αρχιτεκτονικής και των ΑΠΕ στα Zero Energy Buildings – ZEB
The contribution of bioclimatic architecture and renewables on Zero Energy Buildings – ZEB
Θεματική επικεφαλίδα
TPSH::Αρχιτεκτονική - Πολεοδομία::Βιοκλιματική Αρχιτεκτονική::Ηλιακά κτίριαΛέξεις κλειδιά
Βιοκλιματική αρχιτεκτονική ; Βιοκλιματικός σχεδιασμός ; Ανανεώσιμες πηγές ενέργειας ; Εξοικονόμηση ενέργειαςΠερίληψη
Στα πλαίσια της ανάγκης για τη μείωση της ενεργειακής κατανάλωσης στο μερίδιο που αφορά τον κτηριακό τομέα, προέκυψε η ιδέα της δημιουργίας κτηρίων υψηλής ενεργειακής κλάσης με μηδενική κατανάλωση ενέργειας από συμβατικά καύσιμα, δηλαδή τα ZEB ή τα nZEB. Η ενεργειακή πολιτική της Ελλάδος, ως Μέλος της Ευρωπαϊκής Ένωσης - ΕΕ που ακολουθεί τις Ευρωπαϊκές Οδηγίες, εστιάζεται σε δυο παράλληλους <δρόμους>. Ο πρώτος παράλληλος, αφορά την εξεύρεση, την εξασφάλιση και τη διαχείριση των ενεργειακών Tους πόρων, έτσι ώστε να διασφαλίζεται η αξιόπιστη και οικονομικά συμφέρουσα, από κάθε πλευρά, κάλυψη των ενεργειακών Τους αναγκών, ανεξαρτήτως των πιθανών ενεργειακών κρίσεων. Ο δεύτερος παράλληλος, και σημαντικότερος, την προστασία του περιβάλλοντος. Η ΕΕ επενδύει σημαντικά ποσά πάνω στην εξοικονόμηση της ενέργειας και της ορθής χρήσης της, διότι ο στόχος για την προστασία του περιβάλλοντος αποτελεί στόχο ζωής για ολόκληρο τον Πλανήτη!
Για την υποστήριξη της ιδέας και της υλοποίησης των ZEB απαιτείται συνεχή έρευνα, μέσω της οποίας θα παραχθεί το καινοτόμο, σχετικά με τα παρακάτω τεχνολογικά σημεία: Την παραγωγή και την διαχείριση της ηλεκτρικής ενέργειας με έμφαση στις ΑΠΕ και τα έξυπνα δίκτυα (smart grid). Την εξοικονόμηση ενέργειας μέσω ενεργειακά αναβαθμισμένων τεχνολογιών και της ορθολογικής χρήσης της. Τις επιπτώσεις από την κλιματική αλλαγή και την με μέτρο εξόρυξη των ορυκτών πόρων, παράλληλα με τη δημόσια υγεία. Τα Οικονομικά της Ενέργειας. Την αξιοποίηση της έρευνας στην τεχνολογία των υλικών. Τη χωροταξία και την αστική ανάπτυξη με έμφαση στην αποκέντρωση του πληθυσμού.
Ο κτηριακός τομέας χωρίζεται σε δύο μεγάλες κατηγορίες, τον οικιακό και τον επαγγελματικό. Από στατιστικά στοιχεία γνωρίζουμε ότι τα κτήρια απορροφούν περίπου το 40% της παραγομένης ενέργειας, 22% οι κατοικίες και 18% τα επαγγελματικά κτήρια. Ο κτηριακός τομέας είναι ο μεγαλύτερος τομέας κατανάλωσης ενέργειας, η μεγαλύτερη αιτία εκπομπών CO2, ενώ ακολουθούν ο τομέας των μεταφορών με 27% και η βιομηχανία με 33%. Η ευκαιρία για την προστασία του Πλανήτη έρχεται από το γεγονός ότι παρά των δυσμενών εκπομπών ρύπων και της μεγάλης κατανάλωσης ενέργειας, ο κτηριακός τομέας (κατοικίες και επαγγελματικά κτήρια) προσφέρει δυνατότητες περιορισμού αυτών, αξιοποιώντας νέα υλικά και νέες τεχνολογίες.
Όπως έχει αναφερθεί, για την υλοποίηση nZEB, ZEB ή γενικότερα των παθητικών κτηρίων, είναι απαραίτητη η εφαρμογή της βιοκλιματικής αρχιτεκτονικής για την ελαχιστοποίηση των ενεργειακών τους αναγκών και την προσαρμογή τους στις περιβαλλοντικές απαιτήσεις. Με την έννοια του βιοκλιματικού σχεδιασμού ορίζεται ο αρχιτεκτονικός σχεδιασμός που λαμβάνει μεταξύ άλλων υπόψη του την τοπογραφία και τον προσανατολισμό του οικοπέδου, το μικροκλίμα της περιοχής, κατά τέτοιο τρόπο, που αφενός να περιορίζει τις επιπτώσεις από την επίδρασή τους στο κέλυφος του κτηρίου και αφετέρου να τα αξιοποιεί στην επίτευξη των συνθηκών της θερμικής άνεσης και της υγιεινής διαβίωσης των ανθρώπων στο εσωτερικό του και στον περιβάλλοντα χώρο του. Αφού επιτευχθεί η μέγιστη δυνατή εξοικονόμηση ενέργειας, με τον βιοκλιματικό σχεδιασμό του κτηρίου μέσω των παθητικών τεχνολογιών αλλά και της χρήσης συσκευών υψηλής ενεργειακής κλάσης, οι υπόλοιπες ενεργειακές απαιτήσεις καλύπτονται από ΑΠΕ. Τότε μόνο αποκτά ουσιαστικό νόημα η εγκατάσταση συστημάτων αξιοποίησης των ΑΠΕ και το κτήριο έχει πραγματικά μηδενικό ή σχεδόν μηδενικό οικολογικό αποτύπωμα.
Αξιοσημείωτο, επίσης, είναι το γεγονός ότι μια αποτυχημένη αρχιτεκτονική κατασκευή όχι μόνο δεν ευνοεί την ψυχική ισορροπία του ατόμου αλλά προκαλεί πολλές ασθένειες και δυσλειτουργίες στον οργανισμό. Η καλή αρχιτεκτονική είναι απαραίτητα και βιοκλιματική.
Η έννοια ενός κτηρίου μηδενικής κατανάλωσης ενέργειας ή μηδενικών εκπομπών ρύπων δεν είναι καινούρια. Χρησιμοποιείται ήδη από το 1970, ωστόσο όμως, μετά το 2000 το παγκόσμιο ενδιαφέρον στράφηκε στα ZEB ως μια ακόμη ελπίδα για την αποφυγή της καταστροφής του Πλανήτη Γη, καθώς αποτελεί έναν εφικτό παράγοντα για τη μείωση των εκπομπών του CO2 κατά τη διάρκεια της ζωής των λόγω της μείωσης των ενεργειακών απαιτήσεων τους, και για την υποστήριξη αυτής της ιδέας αναπτύχθηκαν πολλά εθνικά και διεθνή προγράμματα για τη μελέτη και την υλοποίησή τους . Τα ΖΕΒ πιθανώς να αποτελέσουν την μελλοντική κατευθυντήρια γραμμή για τα κτήρια.
Διατάξεις ενεργητικής & παθητικής τεχνολογίας για την υποστήριξη των ZEB, nZEB. Στο state of the art των τεχνολογιών, που χρησιμοποιούνται για την παραγωγή, την συλλογή και την αποθήκευση της ενέργειας, είναι το energy harvesting. Σε αυτή την τεχνολογία, συμβάλουν η μικροηλεκτρονική και η νανοτεχνολογία με τα Micro Electro Mechanical Systems (MEMS) και τα Nano Electro Mechanical Systems (NEMS). Ο διακαής πόθος της υλοποίησης του στόχου για το <καθαρό μηδέν>, όσον αφορά το ισοζύγιο της ενέργειας, ο οποίος είναι άρρηκτα συνδεδεμένος με τα ZEB και απαιτεί πάντα την αξιοποίηση του state of the art της τεχνολογίας.
Πλεονεκτήματα μειονεκτήματα και προβληματισμοί σχετικά με τα ZEB, nZEB: Το σημαντικότερο όλων, ότι θα δοθεί παράταση στη διάρκεια ζωής του Πλανήτη Γη. Πλήθος κατοικιών που έχουν κατασκευαστεί μέχρι σήμερα. Τα κτήρια υψηλής απόδοσης και χαμηλής / μηδενικής κατανάλωσης ενέργειας απαιτούν ολοκληρωμένη διαδικασία σχεδιασμού και παράδοσης κτιρίων. Ο ολοκληρωμένος σχεδιασμός κτηρίων απαιτεί μια νέα προσέγγιση με επίκεντρο την επικοινωνία και την τεκμηρίωση. Τα προηγμένα ολοκληρωμένα εργαλεία σχεδίασης κτιρίων είναι διαθέσιμα και είναι σύγχρονα. Ο ολοκληρωμένος σχεδιασμός κτηρίων έχει τη δυνατότητα για βελτιστοποιημένα κτήρια όσον αφορά την κατανάλωση ενέργειας, την άνεση, τη λειτουργικότητα και το κόστος.
Περίληψη
In the context of the need to reduce energy consumption in the share of the building sector, the idea of building high energy class buildings with zero energy consumption of conventional fuels, i.e. ZEB or nZEB, emerged. The energy policy of Greece, as a member of the European Union EU following the European directives, it focuses on two parallel: The first parallel concerns the finding, securing and management of energy resources, in order to ensure the reliable and economically advantageous coverage of their energy needs, irrespective of the possible energy crises. The second parallel, and most important, the protection of the environment. The EU invests significant amounts of On energy savings and fair use, because the objective of protecting the environment is a life goal for the whole planet!
In support of the idea and the implementation of ZEB, continuous research is required, through which the innovative, on the following technological points will be produced: The production and management of electricity with emphasis on RES and smart grids (smart grid). Energy savings through energy-enhanced technologies and the rational use of: The impacts of climate change and the measure mining of fossil resources alongside public health. Energy Economics. The exploitation of research in materials technology. Spatial planning and urban development with an emphasis on decentralising the population.
The building sector is divided into two major categories, the home and the professional. From statistics we know that buildings absorb about 40% of electrical energy, 22% dwellings and 18% professional buildings.The building sector is the largest energy consumption sector, the biggest cause of CO2 emissions, followed by the transport sector with 27% and industry with 33%. The opportunity to protect the planet comes from the fact that despite adverse emissions and high energy consumption, the building sector (residential and commercial buildings) offers possibilities to limit these, utilizing new materials and new technologies.
As has been mentioned, for the implementation of nZEB, ZEB or more generally of passive buildings, it is necessary to apply the bioclimatic architecture to minimize their energy needs and adapt them to environmental requirements.
The concept of bioclimatic design is defined as architectural design which takes into account, in particular, the topography and orientation of the plot, the microclimate of the region, in such a way that it restricts the effects of Their impact on the shell of the building and on the other hand to utilize them in the achievement of the conditions of thermal comfort and the healthy living of the people inside and in the surrounding area.
After the maximum possible energy saving is achieved, with the bioclimatic design of the building through passive technologies and the use of high energy class appliances, the remaining energy requirements are covered by RES. Only then does the installation of systems for the utilization of RES and the building have a real zero or almost zero ecological footprint.
Noteworthy, too, is the fact that a failed architectural construction not only does not favor the mental balance of the individual but causes many illnesses and malfunctions in the body. Good architecture is essential and bioclimatic.
The concept of a zero-energy or zero-emission building is not new. It has been in use since 1970, however, after 2000 the global interest turned to ZEB as another hope for avoiding the destruction of the planet Earth, as it is a feasible factor in reducing CO2 emissions during the life of Due to the reduction of their energy requirements, and in support of this idea, many national and international programmes were developed for their study and implementation. ZEΒ are likely to be the future guideline for buildings.
Active and passive technology provisions to support ZEB, nZEB. In state of the art technologies, used for the production, collection and storage of energy (images 1.3), is the energy harvesting (energy harvest). In this technology, microelectronics and nanotechnology contribute to Micro Electro Mechanical Systems (MEMS) and Nano Electro Mechanical Systems (NEMS).
The ardent desire of the realization of the goal for the Pure zero, in terms of energy balance, which is inextricably linked to the ZEB and always requires the utilization of state of the art technology.
Pros cons and concerns about ZEB, nZEB: Most importantly, that an extension will be given to the life of the planet Earth. Number of residences built to date. High performance buildings and low/zero energy consumption require a complete process of building planning and delivery. Integrated building design requires a new approach focusing on communication and documentation. Advanced integrated building design tools are available and modern. Integrated building design has the potential for optimized buildings-in terms of energy consumption, comfort, functionality and cost.