Ολοκληρωμένη Περιβαλλοντική Αξιολόγηση Φυτεμένων Δωμάτων στις Ελληνικές Κλιματικές Συνθήκες
Creators: name: Κοροξενίδης, Ευάγγελος Αμανάτιου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2020
Subjects: Φυτεμένα δώματα
Περιβαλλοντική αξιολόγηση
Ελληνικές κλιματικές συνθήκες
Green roof
Environmental evaluation
Greek climate conditions

description: Στα πλαίσια της αναζήτησης λύσεων για την αντιμετώπιση των επιπτώσεων της κλιματικής αλλαγής, αλλά και γενικότερα για την ενίσχυση της προστασίας του περιβάλλοντος και της ανθεκτικότητας και βιωσιμότητας των πόλεων, έχει αναπτυχθεί τις τελευταίες δεκαετίες η τεχνολογία και ο κλάδος μελετών που αφορά τα φυτεμένα δώματα. Η παρούσα εργασία επιχειρεί, στηριζόμενη σε δεδομένα της σχετικής βιβλιογραφίας αλλά και στα αποτελέσματα ενεργειακών προσομοιώσεων που διενεργήθηκαν στα πλαίσιά της, να εκτιμήσει τη δυνατότητα των φυτεμένων δωμάτων, εντός των ελληνικών κλιματικών συνθηκών, να συμβάλλουν προς αυτή την κατεύθυνση. Εξετάστηκε για τον λόγο αυτό, η επίδοση των κύριων τύπων των φυτεμένων δωμάτων (εκτατικά, ημι – εντατικά και εντατικά), σε σύγκριση με αυτή ενός συμβατικού, σε μεγέθη – δείκτες όπως η ενεργειακή κατανάλωση, τα επίπεδα εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου, η κατανάλωση νερού αλλά και η παραγωγή αποβλήτων, που προκύπτουν από ολόκληρο τον Κύκλο Ζωής τους. Ο κάθε τύπος φυτεμένου δώματος εξετάστηκε για δύο διαφορετικές περιπτώσεις σύνθεσης της αποστραγγιστικής – αποθηκευτικής του στρώσης (από χύδην ή συνθετικό υλικό). Ο Κύκλος Ζωής του κάθε δώματος μελετήθηκε σε τρεις διακριτές φάσεις (παραγωγής των υλικών, λειτουργίας ή χρήσης και συντήρησης, τελικής διάθεσης) και τα δεδομένα των μεγεθών που ορίστηκαν ως δείκτες της περιβαλλοντικής επίδρασής τους, υπολογίστηκαν για κάθε μία από αυτές ξεχωριστά. Παράλληλα, επιχειρήθηκε να εκτιμηθεί και οικονομικά η επιλογή της εγκατάστασης ενός φυτεμένου δώματος έναντι ενός συμβατικού. Τα πορίσματα αφορούν τον ιδιώτη και το κοινωνικό σύνολο ξεχωριστά, αλλά και την περίπτωση στην οποία τα κοινωνικά οφέλη εσωτερικοποιούνται μέσω επιδότησης στον πρώτο. Προέκυψαν με χρήση της μεθόδου της Καθαρής Παρούσας Αξίας για επίπεδα επιτοκίων προ της κρίσης αλλά και τρέχοντα. Για τον προσδιορισμό των ενεργειακών απαιτήσεων στη φάση λειτουργίας, διενεργήθηκαν δύο προσομοιώσεις χρησιμοποιώντας το λογισμικό Energy Plus σε συνδυασμό με κλιματικά αρχεία για τις τέσσερις ελληνικές κλιματικές ζώνες, σε όροφο μελέτης που σχεδιάστηκε με χρήση του λογισμικού Sketchup. Η διαστασιολόγηση και διαστρωμάτωση των δομικών του στοιχείων, έγινε έτσι ώστε αρχικά να επιτυγχάνεται εναρμόνιση με τα όρια του Κ.Εν.Α.Κ (2017) για τον συντελεστή θερμοπερατότητας (U) στη Γ΄ κλιματική ζώνη. Στη δεύτερη προσομοίωση, μελετήθηκε επιπλέον ο ρόλος της θερμομόνωσης στην ενεργειακή συμπεριφορά των δωμάτων, εξετάζοντας τρία διακριτά σενάρια ύψους της (1, 5, 10 cm). Ελέγχθηκε επίσης η δυνατότητα υποκατάστασής της από τα φυτεμένα δώματα, αλλά και η επίδραση του κλίματος, του τύπου του δώματος και του είδους αποστραγγιστικής στρώσης, στη διαμόρφωση των λειτουργικών ενεργειακών απαιτήσεων του ορόφου. Με βάση τις απαιτήσεις αυτές υπολογίστηκαν και οι εμπεριεχόμενες στη φάση λειτουργίας εκπομπές αερίων θερμοκηπίου. Τα δεδομένα των υπόλοιπων φάσεων και περιβαλλοντικών μεγεθών στηρίχθηκαν στη διαθέσιμη σχετική βιβλιογραφία. Τα βασικά συμπεράσματα που προκύπτουν είναι ότι τα φυτεμένα δώματα αποδίδουν καλύτερα από το συμβατικό σε όλους τους περιβαλλοντικούς δείκτες εκτός από αυτόν της κατανάλωσης νερού. Παράγουν πρόσθετα οφέλη για την κοινωνία, αποτελούν ωστόσο χειρότερη οικονομικά επιλογή για τον ιδιώτη, εξαιρουμένων των εκτατικών με βάση τρέχοντα επιτόκια ή με εσωτερικοποίηση του κοινωνικού οφέλους που παράγουν (και στις δύο περιπτώσεις επιτοκίων). Η ενίσχυση της θερμομόνωσης μειώνει σημαντικά την ενεργειακή τους αποδοτικότητα και μπορούν μόνο μερικώς να υποκαταστήσουν τη στρώση αυτή. Το κλίμα, ο τύπος και το είδος της αποστραγγιστικής στρώσης είναι επίσης παράμετροι με σημαντική επίδραση στην ενεργειακή συμπεριφορά των φυτεμένων δωμάτων.
description: The quest for solutions regarding the mitigation of climate change impacts, or in general the enhancement of environmental protection, urban sustainability and resilience, saw in the last few decades the rise of green roofs technology and research fields. Based on relevant literature sources and the results of two energy simulations conducted within its context, the present dissertation aims to evaluate the green roof potential of contributing in this direction, under greek climate conditions. To this end, the performance of the three main green roof types (extensive, semi – intensive and intensive) regarding indexes such as total Life Cycle energy and water consumption, greenhouse gas emission levels and waste production, was examined in comparison to the one of a conventional roof. Every green roof type was studied using two different drainage – storage layer compositions (granular or synthetic - polymer). All roofs’ Life Cycle was divided in three stages (material production, use – maintenance, end of life – disposal stage) and all index data were calculated separately for each stage. An economic evaluation of the choice of installing a green roof instead of a conventional one was also carried out. Its results concern the private owner and the community separately, but a scenario where the community benefits were internalized for the private owner through state subsidy was additionally examined. The Net Present Value Method was the method of choice, using both current and prior to the 2009 crisis discount rate levels. Two energy simulations using the Energy Plus software and climate data files for all four greek climate zones were conducted, applied to a one – storey case study unit, designed in the Sketchup software environment. The sizing and layering of all building components were initially carried out to be in accordance with the greek Building Energy Performance Regulation regarding their U – value limits for the 3rd greek climate Zone. The impact of insulation on the roofs’ energy performance was specifically studied in the second simulation, by examining three separate insulation layer cases (1, 5, 10 cm), along with the green roof potential to substitute it. Moreover, the impacts of climate, green roof type and drainage layer composition were examined. The use stage greenhouse gas emission levels were also calculated based on the second simulation’s results, while all other index or stage data were produced using available relevant literature. The results of the study conclude that green roofs perform better than the conventional in all environmental indexes, except for the one regarding water consumption. They produce additional community benefits but they are generally economically inferior choices for the private owner, with the exception of the extensive types for current discount rate levels, or for both current and prior to the crisis levels in the community benefit internalization scenario. The insulation layer enhancement reduces their energy efficiency substantially and they can only partially substitute this layer. Climate, green roof type and drainage – storage layer composition are also parameters that significantly affect green roof energy performance.