Εξοικονόμηση ενέργειας στη σχολική αίθουσα μέσω του φυσικού φωτισμού:
Creators: name: Μερέση, Αικατερίνη Κ.
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2010
Subjects: Εξοικονόμηση ενέργειας στα κτίρια
Φυσικός φωτισμός
Σχολικές αίθουσες
Energy savings in buildings
Daylighting
Classrooms

description: Η παρούσα διατριβή ασχολείται με τον τρόπο με τον οποίο ένας κατάλληλος χειρισμός του κτιριακού κελύφους (και ειδικότερα στην περιοχή ενός νότιου υαλοστασίου), μπορεί να συμβάλει στην εξοικονόμηση ενέργειας και στη βελτίωση της οπτικής άνεσης, μέσω της αξιοποίησης του φυσικού φωτισμού, σε μια τυπική σχολική αίθουσα στην Ελλάδα. Με τον όρο «αξιοποίηση του φυσικού φωτισμού» εννοείται η ομοιομορφία της κατανομής του φωτός στον εσωτερικό χώρο, η επαρκής σκίαση της αίθουσας καθ’ όλη τη διάρκεια λειτουργίας της (η οποία, όμως, δεν θα πρέπει να μειώνει υπερβολικά τα επίπεδα φωτισμού), η αποφυγή της θάμβωσης και η χρήση ενός συστήματος σύζευξης φυσικού και τεχνητού φωτισμού. Αρχικά, μέσω βιβλιογραφικής ανασκόπησης αναλύονται και τεκμηριώνονται τα επιμέρους θέματα που σχετίζονται με το φυσικό φως στα κτίρια, ενώ στη συνέχεια η έρευνα εστιάζεται στα σχολεία. Η πειραματική διαδικασία ξεκινά με μία έρευνα πεδίου σε σχολικές αίθουσες στην Ελλάδα, μέσω της οποίας εντοπίζονται τα προβλήματα που σχετίζονται με τη χρήση του φυσικού φωτός. Στη συνέχεια, βάσει των συμπερασμάτων της βιβλιογραφικής αλλά και της επιτόπιας έρευνας, ορίζονται τα γενικά χαρακτηριστικά και οι επιμέρους στόχοι ενός συστήματος που θα αξιοποιήσει πλήρως το φυσικό φως, σύμφωνα με τα κριτήρια που προαναφέρθηκαν. Έτσι, επιλέγεται να μελετηθεί διεξοδικά ένα σύστημα που συνδυάζει ράφι φωτισμού (για μερική σκίαση και φωτοενίσχυση) με κινητές ημιδιαφανείς εξωτερικές περσίδες σκίασης (για επαρκή σκίαση και αποφυγή θάμβωσης) στο υαλοστάσιο μιας τυπικής σχολικής αίθουσας στην Ελλάδα, με νότιο προσανατολισμό. Με βάση όλα τα παραπάνω, ξεκινά η διαδικασία της κύριας πειραματικής μελέτης, η οποία αποτελείται από μελέτη προσομοίωσης φυσικού φωτισμού, μελέτη προσομοίωσης ηλιασμού, μελέτη φυσικού φωτισμού σε Τεχνητό Ουρανό και μελέτη του Δείκτη Θάμβωσης από Φυσικό Φως (DGI). Βάσει των επιμέρους συμπερασμάτων των μελετών αυτών, καθορίζονται τα βέλτιστα ειδικά χαρακτηριστικά του υπό μελέτη συστήματος σκίασης και φωτο-ενίσχυσης, ενώ στη συνέχεια υπολογίζεται η εξοικονόμηση ενέργειας που μπορεί να επιτευχθεί μέσω της χρήσης του, με τη βοήθεια ενός συστήματος σύζευξης φυσικού και τεχνητού φωτισμού. Η διατριβή ολοκληρώνεται με την παρουσίαση αρχιτεκτονικών σχεδίων για δύο ενδεικτικές εφαρμογές του προτεινόμενου συστήματος. Απώτερος στόχος της διατριβής είναι η εξαγωγή χρήσιμων συμπερασμάτων για τους αρχιτέκτονες και τους δημόσιους φορείς που επιθυμούν να εμβαθύνουν στον τομέα αυτό, προσφέροντας τη μέγιστη οπτική άνεση, αλλά και εξοικονόμηση ενέργειας, στα σχολικά κτίρια που καλούνται να σχεδιάσουν και να κατασκευάσουν.
description: The current doctoral thesis tackles the way in which a proper design of the building shell (specifically in the area of the southern glazing) can contribute to energy savings and enhanced visual comfort, by exploiting daylighting, in a typical classroom in Greece. The exploitation of daylighting involves the uniformity of daylight distribution within the space, the sufficient shading of the classroom (that should not minimize daylight levels too much), the avoidance of glare and the use of a proper daylight-responsive control system. Initially, the several aspects of daylighting in buildings are examined through literature review, followed by a focused study on school premises. The experimental process begins with a field-study in several school buildings in Greece, which aims at locating the existing problems regarding the use of daylighting in classrooms. Based on the conclusions drawn from the literature review as well as the field-study, the general characteristics and goals of a system that will exploit the daylight in classrooms are defined. On this basis, the system that is chosen to be thoroughly studied is composed of a light-shelf (for shading and light redirection) and semi-transparent movable external blinds (for sufficient shading and glare avoidance), which are mounted on the glazing of a typical classroom in Greece with south orientation. Given the above, the main experimental study is conducted, which is composed of a daylight simulation study, a sunlight simulation study, a daylight study under an artificial sky and a glare study. The determination of the desirable characteristics and properties of the system under study are based on the conclusions drawn from the main experimental study. The next step is the calculation of energy savings that can be achieved by the use of this shading and light-redirecting device, in combination with a daylight-responsive control system. The thesis is completed by the presentation of two design proposals – indicative examples of how the theoretical conclusions can be implemented in architectural design. The general conclusions drawn from this thesis can be exploited by architects and public services who wish to look more closely to this subject and provide visual comfort and energy savings to the school buildings they design and/or construct.