ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑΤΑ ΚΤΗΡΙΩΝ – ΜΟΝΟΚΑΤΟΙΚΙΑ ΣΤΟ ΕΛΑΙΟΡΕΜΑ, ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ

Μελέτες – κατασκευή

Γεωργιάδου Έλλη, Αρχιτέκτων Μηχανικος: Αρχιτεκτονική μελέτη, κατασκευή

Ζήσης Ξενοφών, Μηχανολόγος – Ηλεκτρολόγος Μηχανικός: Θερμικές προσομοιώσεις

Παπαδόπουλος Πανίκος, Πολιτικός Μηχανικός: Στατική μελέτη

Θέση

Η κατοικία βρίσκεται σε οικόπεδο δύο στρεμμάτων, στην εκτός σχεδίου περιοχή Ελαιόρεμα, στο Πανόραμα  Θεσσαλονίκης. Το περιβάλλον της, ιδιαίτερου φυσικού κάλους, χαρακτηρίζεται από πλούσια άγρια πανίδα και βλάστηση δασικών και οπωροφόρων ειδών. Στη βορεινή πλευρά συνορεύει με ρέμα, καλυμμένο με πλατάνια, που τροφοδοτείται καθόλη τη διάρκεια του χρόνου, από τοπικές πηγές με τρεχούμενο νερό.

Κλίμα

Το μικροκλίμα είναι το χειμώνα ψυχρότερο από αυτό της ευρύτερης περιοχής, καθώς δέχεται άμεσα το ψυχρό Βαρδάρη από Β-Δ κατεύθυνση και τα ψυχρά ρεύματα του ορεινού όγκου του Χορτιάτη από την Ανατολή. Το καλοκαίρι είναι θερμό με σχετικά χαμηλές νυχτερινές θερμοκρασίες, εξαιτίας της πλούσιας βλάστησης της ευρύτερης περιοχής.

Στοιχεία κτηρίου

Η κατοικία σχεδιάστηκε και κατασκευάστηκε το 1989 – 1990 και κατοικήθηκε μόνιμα το 2002. Είναι διώροφη, με 116 m² δόμηση και 90 m² υπόγειο.

Η κατασκευή χρηματοδοτήθηκε εν μέρει, το 1989 από το ΠΑΒΕ (Πρόγραμμα Ανάπτυξης Βιομηχανικής Έρευνας) του Υπουργείου Βιομηχανίας, ως ένα από τα πρώτα πειραματικά βιοκλιματικά κτήρια στη Β. Ελλάδα.

Το 2000 διακρίθηκε με ένα από τα επτά ισότιμα βραβεία Αντώνη Τρίτση στον 1^ο Πανελλήνιο Διαγωνισμό εφαρμοσμένης βιοκλιματικής κατοικίας του ΥΠΕΧΩΔΕ και του ΣΑΔΑΣ.

Η κατοικία παρουσιάστηκε επανειλημμένα από τον ημερήσιο και περιοδικό τύπο και από την τηλεόραση, ως αντιπροσωπευτικό δείγμα αποδοτικής βιοκλιματικής κατασκευής στην Ελλάδα.

Προσανατολισμός – δομή

Το κτήριο εκθέτει τη μεγαλύτερη πλευρά του, κατά μήκος και καθ’ ύψος, στο Νότο.

Η βορεινή πλευρά προστατεύεται από το φυσικό ανάγλυφο και επιχωματώσεις και φέρει λίγα και μικρά ανοίγματα, απαραίτητα όμως για τον καλοκαιρινό δροσισμό.

Η ανατολική πλευρά είναι καλυμμένη σε ύψος 1,5 ορόφου από το φυσικό έδαφος. Η στέγη είναι δίριχτη με κορυφογραμμή από Βορρά προς Νότο. Αυξάνεται  έτσι η επιφάνεια της νότιας όψης που εκτίθεται στο νότιο ηλιασμό και μειώνονται οι επιφάνειες της ανατολικής και δυτικής όψης που, ενώ υπερθερμαίνονται το καλοκαίρι, δεν έχουν ικανοποιητικό ηλιασμό το χειμώνα.

Η κατοικία αναπτύσσεται σε 3 επίπεδα (υπόγειο και 2 όροφοι). Στο τελευταίο επίπεδο υπάρχει ένα βορεινό υπνοδωμάτιο. Αυτό υπερυψώθηκε πάνω από τη στέγη του υπόλοιπου κτηρίου ώστε να δέχεται το χειμώνα νότιο ηλιασμό, από το μεγάλο νότιο υαλοστάσιο στην ανώτερη ζώνη του. Το κεντρικό άνοιγμα του υαλοστασίου συμβάλει σημαντικά στο θερινό δροσισμό.

Οι κύριοι χώροι όλων των ορόφων είναι διατεταγμένοι στο Νότο. Στη βορεινή ζώνη  βρίσκονται οι χώροι που παράγουν θερμότητα (κουζίνα, λουτρό) ή βοηθητικοί χώροι (ανεμοφράκτης εισόδου, αποθήκες).

Το εκτεταμένο υπόγειο διατηρεί το καλοκαίρι χαμηλές θερμοκρασίες, πολύτιμες για το δροσισμό του κτηρίου.

Η κύρια είσοδος βρίσκεται στο Βορρά και προστατεύεται από ανεμοφράκτη.

Στη Β-Δ πλευρά βρίσκεται ο καλοκαιρινός υπαίθριος χώρος της κατοικίας. Σκιάζεται στη διάρκεια της μέρας από το κτήριο, τη βλάστηση και την πέργκολα με αναρριχώμενο φυτό, που την καλύπτει.

Κατασκευή

Η κατοικία κατασκευάστηκε με φέροντα οργανισμό οπλισμένου σκυροδέματος και τοιχοποιίες πλήρωσης από διάτρητο οπτόπλινθο.

Το οπλισμένο σκυρόδεμα (δοκοί, υποστυλώματα) είναι μονωμένα εξωτερικά με ξυλόμαλλο πάχους 10 cm. Οι εξωτερικές τοιχοποιίες,  συνολικού πάχους 46 cm, κατασκευασμένες από δύο εμφανή θερμομπλόκ πάχους 22,5 cm, εξασφαλίζουν πλήρη θερμομόνωση, συμβάλλουν στην αύξηση της θερμικής μάζας του κτηρίου και επιτρέπουν τη άδηλη αναπνοή του κελύφους. Στην κατασκευή αποκλείστηκε εντελώς η χρήση πολυστερίνης και πολυουρεθάνης, οποιασδήποτε μορφής.

Οι εσωτερικές τοιχοποιίες, από διάτρητο οπτόπλινθο πάχους 15 cm, συμβάλλουν στην αύξηση της μάζας και της θερμικής αδράνειας του κτηρίου.

Τα κουφώματα είναι ξύλινα και τοποθετημένα στην έξω πλευρά των ανοιγμάτων, ώστε να προστατεύεται από τις θερμικές απώλειες η παρειά του τοίχου που βλέπει προς το άνοιγμα. Οι αρμοί τους σφραγίστηκαν με μαλλί γιούτας, καθαρό φυτικό υλικό, που επιτρέπει τον άδηλο αερισμό. Τα φύλλα των κουφωμάτων δε φέρουν λάστιχα για τον ίδιο λόγο. Τα βερνίκια και τα χρώματα είναι φυτικής προέλευσης με φυτικά διαλυτικά. Αποκλείστηκαν τα προϊόντα που περιέχουν φορμαλδεΰδη.

Η στέγη είναι ξύλινη. Φέρει εξωτερική μόνωση ξυλόμαλλου, πάχους 10 cm, στεγανωτική μεμβράνη με πόρους αναπνοής και αποστραγγιστική μεμβράνη, που εμποδίζει τη διείσδυση του ριζικού συστήματος των φυτών στην κατασκευή.

Στέγη: Τοποθέτηση θερμομόνωσης και στεγάνωσης

Πάνω από το γεωύφασμα της αποστραγγιστικής μεμβράνης τοποθετήθηκε χώμα. Προέρχεται από τον περιβάλλοντα χώρο του κτηρίου και περιέχει τοπικό σπόρο. Η βλάστηση της στέγης εναρμονίζεται έτσι πλήρως με τη φυσική βλάστηση της περιοχής και παρουσιάζει την ίδια συμπεριφορά στο κλίμα και μεγάλη αντοχή, χωρίς συντήρηση.

Στέγη: βλάστηση σε διάφορες εποχές

Χειμερινή θέρμανση

Η κατοικία θερμαίνεται το χειμώνα με μεγάλα νότια ανοίγματα, τοίχους Trombe και τοίχους μάζας.

Οι τοίχοι Trombe καλύπτουν όλη τη νότια όψη του κτηρίου, εκτός των νότιων ανοιγμάτων.

Είναι κατασκευασμένοι από σκυρόδεμα (αυξημένη θερμοχωρητικότητα), πάχους 22 cm. Εξωτερικά καλύπτονται από υαλοστάσιο με διπλό τζάμι, σε απόσταση 15 cm από τον τοίχο. Το υαλοστάσιο τους σκιάζεται πλήρως το καλοκαίρι, από τις οριζόντιες προεξοχές του εξώστη του δεύτερου ορόφου και των στεγών. Φέρει εξωτερικά φεγγίτες στην πάνω και κάτω ζώνη του, που απομακρύνονται κατά τους θερινούς μήνες για να γίνεται πλήρης αερισμός του τοίχου προς τα έξω. Το υπόλοιπο, σταθερό υαλοστάσιο σκιάζεται με λευκό καραβόπανο.

Οι τοίχοι Trombe φέρουν εσωτερικά,στην άνω και κάτω ζώνη τους συρόμενο ξύλινο κάλυμμα των θυρίδων τους.

Στους εσωτερικούς χώρους διατηρείται, στη διάρκεια ολόκληρου του χειμερινού 24ωρου, θερμική άνεση με πολύ μικρές θερμοκρασιακές διακυμάνσεις και έντονη αίσθηση θαλπωρής. Η συμπληρωματική θέρμανση (κεντρική θέρμανση πετρελαίου) λειτουργεί μόνο κατά τις πολύ κρύες νύχτες ή τις νεφοσκεπείς χειμωνιάτικες μέρες. Για τη συμπληρωματική θέρμανση του κτηρίου καταναλώνονται 1,0 – 1,5 t πετρελαίου το χρόνο, ανάλογα με το χειμώνα. Η θερμοκρασία των εσωτερικών χώρων, που χρησιμοποιούνται καθημερινά στο σύνολο τους (210 m²), κυμαίνεται μεταξύ 20 ^οC και 21 ^οC.

Γειτονική κατοικία, συνολικής επιφάνειας 170 m² καταναλώνει για θέρμανση γύρω στους 4,5 t πετρέλαιο το χρόνο.

Θερινή ηλιοπροστασία

Η στέγη δέχεται το καλοκαίρι υψηλότερα θερμικά φορτία από όλες τις άλλες πλευρές του κελύφους. Προστατεύεται πλήρως από τη θερμομόνωσή της, το χώμα της επικάλυψής της και τη βλάστηση χόρτου, που απορροφά την ηλιακή ενέργεια για τη φωτοσύνθεση και δεν την μεταδίδει.

Η νότια όψη σκιάζεται το καλοκαίρι εντελώς από τις κατάλληλα διαστασιολογημένες οριζόντιες προεξοχές του εξώστη και της στέγης.

Στην Ανατολή το κτήριο σκιάζεται από την πέργκολα που καλύπτει όλο το μήκος της ανατολικής όψης και φέρει, τόσο στην κεκλιμένη, όσο και στην κατακόρυφη επιφάνειά της, φυλλοβόλο αναρριχώμενο φυτό. Ηλιοπροστασία στην Ανατολή

Στη Δύση το κτήριο περιβάλλεται από ημιυπαίθριους επιμήκης εξώστες, που καλύπτονται από την προέκταση των θερμομονωμένων στεγών. Στις κατακόρυφες δυτικές εξωτερικές πλευρές των ημιυπαιθρίων, που δέχονται το απόγευμα κάθετα την έντονη οριζόντια ακτινοβολία του ήλιου σύρεται μια μεγάλη κουρτίνα. Σκιάζει τις δυτικές όψεις του κτηρίου και προστατεύει τα δυτικά ανοίγματά του. Δημιουργεί επιπλέον, ανάμεσα στο κτηριακό κέλυφος και τον ήλιο, ένα σκιερό διάδρομο, ο οποίος διοχετεύει τα ρεύματα του ψυχρότερου αέρα, που προέρχεται από το ρέμα της βόρειας πλευράς, κατά μήκος και σε επαφή προς τους εξωτερικούς δυτικούς τοίχους, προς το Νότο. Επιτυγχάνεται έτσι, σε όλη τη δυτική πλευρά του κτηρίου, κατά τις απογευματινές ώρες των υψηλότερων θερμοκρασιών, εξαιρετικά ευνοϊκό εξωτερικό μικροκλίμα.

Φυσικός δροσισμός

Ο φυσικός δροσισμός της κατοικίας είναι εξαιρετικά αποδοτικός. Οφείλεται στη μεγάλη θερμική μάζα που διαθέτει και στην αποτελεσματική νυχτερινή ψύξη αυτής της μάζας  που επιτυγχάνεται με πλήρη νυχτερινό αερισμό των εσωτερικών χώρων της.

Ο νυχτερινός αερισμός ψύχει την εσωτερική μάζα στο μέγιστο δυνατό βαθμό, επειδή επιτυγχάνει τη διαρκή εναλλαγή του συνόλου του όγκου του εσωτερικού αέρα με ψυχρότερο εξωτερικό καθ’ όλη τη διάρκεια της καλοκαιρινής νύχτας. Αυτό είναι αποτέλεσμα της κατάλληλης κατανομής εσωτερικών και εξωτερικών ανοιγμάτων, που επιτρέπουν το συνδυασμό διαμπερούς, οριζόντιου και κατακόρυφου αερισμού σε όλο το κτήριο.

Η διάταξη των εξωτερικών ανοιγμάτων έχει συνυπολογίσει τα τοπικά δροσερά νυχτερινά ρεύματα της περιοχής, την εσωτερική δομή του κτηρίου και τη νυχτερινή ασφάλεια των ενοίκων.

Ο κατακόρυφος αερισμός στηρίζεται στη θερμική διαστρωμάτωση του εσωτερικού αέρα. Επιτυγχάνεται με θυρίδες αερισμού στην ανώτερη ζώνη όλων των χώρων, που καλύπτουν όλο το μήκος της μίας πλευράς τους και ανοίγουν το βράδυ, απάγοντας το θερμό εσωτερικό αέρα προς τα έξω και προκαλώντας ελκυσμό ψυχρότερου εξωτερικού αέρα από τα ανοίγματα της κατώτερης ζώνης των χώρων.

Ο κατακόρυφος αερισμός συμπληρώνεται και ολοκληρώνεται με την απαγωγή του θερμού αέρα από όλο το κτήριο μέσω ενός μεγάλου ανοίγματος, πάνω από το κλιμακοστάσιο και κάτω από την κορυφογραμμή της στέγης. Το άνοιγμα αυτό παραμένει ανοιχτό σε όλη τη διάρκεια του εικοσιτετράωρου. Η διαρκής απαγωγή θερμού αέρα προκαλεί έντονο ελκυσμό στρωμάτων του ψυχρότερου αέρα των χαμηλότερων ορόφων, κυρίως του υπογείου, προς τα πάνω και διανομή του στους υπερκείμενους ορόφους.

Όλα τα εξωτερικά ανοίγματα του κτηρίου παραμένουν σχολαστικά κλειστά, σε όλη τη διάρκεια της ημέρας. Ανοίγουν μόνο την ώρα που η εξωτερική θερμοκρασία έχει πέσει στο επίπεδο της εσωτερικής.

Οι εσωτερικές θερινές θερμοκρασίες που μετρήθηκαν στην κατοικία, κατά τη διάρκεια των επανειλημμένων μεγάλων καυσώνων του 2007, όταν η εξωτερική θερμοκρασία κυμαίνονταν από 42^ο – 44 ^οC, ήταν: στο πρώτο επίπεδο του υπογείου 23 ^οC, στο δεύτερο επίπεδο του καθηστικού  25 – 26 ^οC, και στο τρίτο 27 – 28 ^οC. Η θερμοκρασία ανέβηκε, μόνο την 8^η μέρα του καύσωνα, λίγο πριν τη δύση, στο 3^ο επίπεδο, στους 29 ^οC. Οι τόσο χαμηλές εσωτερικές θερμοκρασίες οφείλονταν και στη μεσολάβηση, μεταξύ των καυσώνων, διαστημάτων με χαμηλότερες θερμοκρασίες, που ευνοούσαν τη θερμική αποφόρτιση του κτηρίου.

Οι υψηλότερες εξωτερικές θερμοκρασίες έφτασαν, το καλοκαίρι του 2012, τους 40 ^οC. Όμως διατηρήθηκαν σε υψηλά επίπεδα σε όλη τη διάρκεια του καλοκαιριού, με ελάχιστες διακοπές. Οι εσωτερικές θερμοκρασίες που μετρήθηκαν στο θερμότερο χώρο του ισογείου, το νοτιοδυτικό καθηστικό, φαίνονται στο σχετικό γράφημα. Δεν ξεπέρασαν τη σχετικά σταθερή ζώνη μεταξύ 27  και 23 ^οC, με λίγες εξαιρέσεις που προσέγγισαν τους 28 ^οC, σχεδόν ανεξάρτητα από τις αυξομειώσεις της εξωτερικής θερμοκρασίας.

Συμπληρωματικές παρατηρήσεις

• Η μέγιστη ετήσια κατανάλωση ενέργειας θέρμανσης, ψύξης και ΖΝΧ της κατοικίας δεν υπερβαίνει τις 57,4 kWh/m. Αυτό σημαίνει ότι το κτήριο κατατάσσεται στα κτήρια χαμηλής κατανάλωσης ενέργειας (40 – 79 kWh/m).
• Η ενεργειακή πιστοποίηση του κτηρίου, σύμφωνα με τον Κ.Εν.Α.Κ., το κατατάσσει στην κατηγορία Ζ (προτελευταία), καθώς δε συνυπολογίζει, τα χειμερινά ηλιακά κέρδη των νότιων ανοιγμάτων και των Π.Η.Σ., τον καλοκαιρινό φυσικό δροσισμό και τη λειτουργία της θερμικής μάζας του κτηρίου.
• Η εξοικονόμηση ενέργειας συνδυάζεται με υψηλές ποιότητες θερμικής άνεσης και υγιεινής , δροσιάς το καλοκαίρι, θαλπωρής του ήλιου το χειμώνα και με έντονο αίσθημα ευεξίας, που οφείλεται στην άδηλη αναπνοή του κτηριακού κελύφους.
• Το νερό της βροχής συγκεντρώνεται από τις στέγες σε υπεδάφια δεξαμενή 35 m, χρησιμοποιείται για το θερινό πότισμα του υπαίθριου χώρου και καλύπτει την ανάγκη πυροπροστασίας του κτηρίου.
• Τα λύματα της κατοικίας συγκεντρώνονται σε στεγανό βόθρο δύο διαμερισμάτων και από εκεί διοχετεύονται σε σκάμμα, όπου καθαρίζονται φυσικά, με τη βοήθεια φίλτρου αδρανών υλικών και ειδικών φυτών. Η πάνω επιφάνεια του σκάμματος είναι καλυμμένη με χώμα και φυτά.
• Το κόστος κατασκευής της κατοικίας δεν είχε υπερβεί το κόστος συμβατικής κατασκευής αντίστοιχης επιφάνειας.