Εξοικονόμηση ενέργειας στο δομημένο περιβάλλον με έμφαση στο φυσικό φωτισμό
Authors: Μανδαλάκη Μαρία 
Published: August 2021

Το ζήτημα της ηλιοπρoστασίας του κελύφους των κτιρίων είναι από τα θεμελιώδη που επιλύονται προκειμένου να εξασφαλιστεί ο βασικός παθητικός σχεδιασμός κτιρίων χαμηλής ενεργειακής κατανάλωσης. Ειδικότερα σήμερα που οι απαιτήσεις για χαμηλής ενεργειακής κατανάλωσης κτίρια είναι αυξημένες τα ζητήματα σκιασμού αποκτούν ιδιαίτερη σημασία. Επί πλέον όσον αφορά στην Αρχιτεκτονική Επίλυση του κελύφους σε σχέση με τις εσωτερικές λειτουργίες τα συστήματα σκιασμού έχουν καθοριστικό ρόλο όσον αφορά το τελικό αισθητικό αποτέλεσμα και την ισορροπία μεταξύ της αρχιτεκτονικής ιδέας και της υλοποίηση της. Όπως τονίζει ο Givoni (1969, p. 213), αναφερόμενος στη σημασία προστασίας των διαφανών στοιχείων των όψεων, τα ηλιακά κέρδη από τα διαφανή στοιχεία είναι πολύ αυξημένα σε σχέση με αυτά των αδιαφανών τοίχων. Για αυτό το λόγο και ο κατάλληλος σχεδιασμός των σκιάστρων είναι πολύ κρίσιμος σε σχέση με την ενεργειακή κατανάλωση του κτιρίου για θέρμανση ψύξη και φωτισμό, ειδικότερα για το μεσογειακό κλίμα που οι ανάγκες για ηλιοπροστασία είναι αυξημένες. Γύρω από το πλαίσιο επίλυσης των ενεργειακών ζητημάτων και μείωσης της ενεργειακής κατανάλωσης των κτιρίων, η προσπάθεια ενσωμάτωσης ενεργητικών συστημάτων σε αυτά, έχει ήδη από τη δεκαετία του 50, αποτελέσει εφαρμόσιμη λύση. Ειδικότερα η ενσωμάτωση φωτοβολταϊκών στοιχείων στα συστήματα σκιασμού έχει εφαρμοστεί από τη δεκαετία του 80 στον κτιριακό τομέα ενώ ποικίλες εταιρείες έχουν επικεντρωθεί στην παραγωγή τέτοιων στοιχείων. Το σκεπτικό εξοικονόμησης ενέργειας, πέρα από την σκίαση και άρα μείωση της ενεργειακής κατανάλωσης για ψύξη, βασίζεται και στο γεγονός της χρήσης ενός και μόνο οικοδομικού στοιχείου για την επίλυση δύο λειτουργιών: μείωση ενεργειακής κατανάλωσης και παραγωγή ενεργείας. Η ενσωμάτωση όμως των φωτοβολταϊκών στα συστήματα σκιασμού επιφέρει αλλαγές στην συνολική ενεργειακή συμπεριφορά του σκίαστρου. Πέρα από τη μείωση της συνολικά καταναλισκομένης ενέργειας του κτιρίου, η συνολική συμπεριφορά του σκιάστρου απαιτεί επανεξέταση τόσο όσον αφορά τις ενεργειακές ανάγκες για θέρμανση και ψύξη όσο και τις νέες συνθήκες οπτικές άνεσης που δημιουργούνται. Η έρευνα που θα παρουσιαστεί επικεντρώνεται στα σταθερά συστήματα σκιασμού με ενσωματωμένα φωτοβολταϊκά στοιχεία προσπαθώντας να επιλύσει τις ενεργειακές ανάγκες που δημιουργούν τα σταθερά αυτά συστήματα τη χειμερινή περίοδο, λόγω του ότι μειώνουν τα απαραίτητα για την εποχή άμεσα ηλιακά κέρδη. Δύο είναι η βασικοί στόχοι: 1. Εύρεση σημείων βελτιστοποίησης της ενεργειακής κατανάλωση των σταθερών συστημάτων σκιασμού με ενσωματωμένα φωτοβολταϊκά στοιχεία και των συνθηκών οπτικής άνεσης. 2. και η διερεύνηση των περιορισμών και των δυνατοτήτων των αναλογικών (μετρήσεις σε φυσικά μοντέλα υπό κλίμακα) και των ψηφιακών μεθόδων (προσομοιώσεις σε ψηφιακά μοντέλα) ενεργειακής και ποιοτικής αξιολόγηση τέτοιου είδους συστημάτων, σε σχέση με το στάδιο της εκπονούμενης μελέτης. Για να επιτευχθούν οι παραπάνω στόχοι ακολουθήθηκε η μεθοδολογία όπως παρουσιάζεται στο διάγραμμα της Εικ.0.2.1., ενώ για κάθε ένα από τους τρεις τομείς (φορτία κλιματισμού, τεχνητός φωτισμός – οπτική άνεση, παραγωγή ενέργειας από τα PV) διεξάγεται βιβλιογραφική έρευνα και πειραματισμοί είτε με προσομοιώσεις είτε με φυσικά μοντέλα. […]