Προστασία ΚτιρίωνΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ Δ.Π.Θ.ΤΜΗΜΑ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝΜΑΘΗΜΑ : ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ IIΠροστασία Κτιρίων
Διδάσκοντες Ρίκα Δεληγιαννίδου
Νίκος Κ. Μπάρκας e-mail : nbarkas@arch.duth.gr
Οι σημειώσεις βρίσκονται αναρτημένες στην ιστοσελίδα :
http : // eclass.duth.gr ΤΜD100
2. ΒΙΟΚΛΙΜΑΤΙΚΕΣ ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΙθερμική και οπτική άνεση
ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΟΣ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ εισαγωγή για Αρχιτέκτονες
μετάφραση Ερωτόκριτου Τσίγκα,
εκδόσεις Μαλλιάρης – παιδεία για την Ευρωπαϊκή Επιτροπή
ENERGY CONSCIUS DESIGN a primer for architects
J.R Goulding, J.O. Lewis, T.C. Stemmers
Architecture et Climat, Centre de Recherches en Architecture,
Universite Catholique de Louvin, Belgique
Energy Research Group, School of Architecture
University College Dublin IRL
ΕΥΡΩΠΑΙΚΗ ΕΠΙΤΡΟΠΗ
Directorate general XII for science, research and development
ΣΗΜΕΙΩΣΗ : οι εικόνες και τα σύμβολα των διαφανειώνΣΗΜΕΙΩΣΗ : οι εικόνες και τα σύμβολα των διαφανειών
προέρχονται από το συνιστώμενο διδακτικό σύγγραμμαπροέρχονται από το συνιστώμενο διδακτικό σύγγραμμα
ΒΙΟΚΛΙΜΑΤΙΚΗ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ
ΣΤΟΧΟΙ : ανάλογα με το κλίμα και την εποχή
(ανεξαρτήτως καιρού)(ανεξαρτήτως καιρού)
ΣΤΡΑΤΗΓΙΚΕΣ ΦΥΣΙΚΟΥ ΦΩΤΙΣΜΟΥΣΤΡΑΤΗΓΙΚΕΣ ΦΥΣΙΚΟΥ ΦΩΤΙΣΜΟΥ
οπτική άνεση, αποφυγή θάμβωσηςοπτική άνεση, αποφυγή θάμβωσης
(ψυχρός καιρός)(ψυχρός καιρός)
ΣΤΡΑΤΗΓΙΚΕΣ ΗΛΙΑΣΜΟΥ ΣΤΡΑΤΗΓΙΚΕΣ ΗΛΙΑΣΜΟΥ
μεγιστοποίηση κερδών ηλιακής ακτινοβολίας μεγιστοποίηση κερδών ηλιακής ακτινοβολίας
(ζεστός καιρός)(ζεστός καιρός)
ΣΤΡΑΤΗΓΙΚΕΣ ΦΥΣΙΚΗΣ ΨΥΞΗΣΣΤΡΑΤΗΓΙΚΕΣ ΦΥΣΙΚΗΣ ΨΥΞΗΣ
ελαχιστοποίηση κερδών ηλιακής ακτινοβολίαςελαχιστοποίηση κερδών ηλιακής ακτινοβολίας
ΘΕΡΜΙΚΗ ΑΝΕΣΗ
Η εσωτερική θερμοκρασία του ανθρώπου διατηρείται σταθερή
Το ανθρώπινο σώμα δεν έχει δυνατότητα να αποθηκεύει θερμότητα
(κάθε πρόσθετη θερμική ενέργεια που αναπτύσσεται πρέπει να διαδοθεί)
Το αίσθημα της θερμικής άνεσης (η ευεξία κάθε ατόμου) εξασφαλίζεται όταν
η παραγωγή εσωτ. θερμ. ενέργειας εξισώνεται με τις θερμ. απώλειες του σώματος.
Η διαδικασία αυτής της ισορροπίας εξαρτάται από 7 παράγοντες οι οποίοι
καθορίζουν τις κατάλληλες συνθήκες του δομημένου περιβάλλοντος (αυτές πουταιριάζουν σε κάθε άτομο και ικανοποιούν κατά 75% το σύνολο των περιπτώσεων)και προσδιορίζουν την αλληλεπίδραση ατόμου - περιβάλλοντος
ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΙ ΘΕΡΜΙΚΗΣ ΑΝΕΣΗΣ (1)
Τρεις (3) παράμετροι σχετίζονται με τη φυσιολογία του ατόμου :
1. Ο Μεταβολισμός : το σύνολο των χημικών και βιολογικών αντιδράσεων
που καταλήγουν στη διατήρηση μιας σταθερής εσωτ. θερμοκρασίας 36,7οC
ανάπαυση - κατάκλιση0,8
ανάπαυση – κάθισμα1,0
εργασία γραφείου1,2
δουλειά νοικοκυριού2,0
άθληση τένις5,0
άθληση σκουός7,0
σε μονάδες met (μονάδες μεταβολισμού, 1met = 58 /m2)
(εμβαδόν επιφάνειας ανθρώπινου σώματος 1,8m2)
ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΙ ΘΕΡΜΙΚΗΣ ΑΝΕΣΗΣ (2)
2. Θερμοκρασία του Δέρματος :
συνάρτηση του μεταβολισμού, της ένδυσης, της θερμοκρασίας χώρου κλπ
(δεν διατηρείται σταθερή, όπως η εσωτερική θερμοκρασία του σώματος)
3. H Ένδυση: η θερμική αντίσταση στην ανταλλαγή θερμότητας
μεταξύ επιδερμίδας και περιβάλλοντος
γυμνό σώμα0
εσώρουχα0,1
θερινή ενδυμασία0,5
χειμερινή ενδυμασία σπιτιού1,0
χειμερινή ενδυμασία υπαίθρου1,5
σε μονάδες clo (μονάδα θερμικής αντίστασης, 1clo = 0,155m2 K / W)
ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΙ ΘΕΡΜΙΚΗΣ ΑΝΕΣΗΣ (3)
Τέσσερις (4) παράμετροι σχετίζονται με τον χώρο
4. Η Θερμοκρασία Εσωτερικού Περιβάλλοντος (χώρου) :
ανάλογα με τη θερμοκρασία του χώρου διατηρείται ή ενισχύεται
η αποβολή εσωτερικής θερμότητας του ανθρώπινου σώματος
5. Η Σχετική Υγρασία : η αναλογία της πραγματικής υγρασίας του αέρα σε σχέση με
την υγρασία του κορεσμένου αέρα στην ίδια θερμοκρασία και πίεση
παράδειγμα :
για να διατηρηθεί η θερμική άνεση σε μια εύκρατη περιοχή,
η αύξηση της σχετικής υγρασίας από 20 σε 60%
επιβάλλει μείωση της θερμοκρασίας περιβάλλοντος κατά 1 οC
ΣΥΝΗΘΩΣ η σχετική υγρασία
θεωρείται σταθερή στο ποσοστό 50%
ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΙ ΘΕΡΜΙΚΗΣ ΑΝΕΣΗΣ (4)
6. Η Επιφανειακή Θερμοκρασία του Εσωτερικού Κελύφους
(μέση ακτινοβολούμενη θερμοκρασία) : συνάρτηση της θερμότητας που αποβάλλεται
από το ανθρώπινο σώμα προς τον εσωτερικό χώρο
Σε περιπτώσεις καλής θερμομόνωσης, η ανταλλαγή θερμότητας χώρου – σώματος
καθορίζεται από τα εσωτερικά ρεύματα αέρα
7. Η Ταχύτητα του Αέρα : η ταχύτητα ροής για ανταλλαγή ενέργειας
μεταξύ σώματος και χώρου
Γενικά μέσα στα κτίρια οι ταχύτητες αέρα είναι < 0,2 m/s.
Η σχετική ταχύτητα του αέρα οφείλεται στις ανθρώπινες δραστηριότητες
ανάπαυση (κατάκλιση / κάθισμα) 0
εργασία γραφείο 0,0 - 0,1
δουλειά νοικοκυριού0,2 - 1,2
άθληση τένις0,5 - 2,0
άθληση σκουός0,5 - 2,0
ΘΕΡΜΙΚΕΣ ΕΝΔΕΙΞΕΙΣ (1)
Η ισορροπία μεταξύ θερμικής άνεσης και συνθηκών χώρου
προσδιορίζεται από έξι (6) θερμικές ενδείξεις
που αξιολογούν το αίσθημα θερμικής άνεσης του ενοίκου
1. Βέλτιστη θερμοκρασία λειτουργίας
η θεωρητικά ομοιόμορφη θερμοκρασία ενός κλειστού δωματίου
με ισορροπία ακτινοβολίας και μεταφοράς θερμότητας στον αέρα
για ταχύτητα αέρα 0,2m/s, θερμοκρασία άνεσης 20 οC,
με θερμοκρασία ακτινοβολίας 19 οC και θερμοκρασία χώρου 21 οC.
2. Ζώνες άνεσης
γενικά είναι επιθυμητό το ανθρώπινο σώμα να βιώνει μικρές μεταβολές θερμικής άνεσης
Αναμενόμενη μέση τιμή αίσθησης (Predicted mean vote, PMV)
είναι η κλίμακα της (υποκειμενικά μέσης) θερμικής άνεσης
για μηδενική τιμή ιδανικές συνθήκες
για θετικές τιμές θερμοκρασίες χώρου σχετικά ψηλότερες
(ήπια ζέστη +1, ζέστη +2, καύσωνας +3)
για αρνητικές τιμέςθερμοκρασίες χώρου σχετικά χαμηλότερες
(δροσιά -1,κρύο -2,ψύχος -3)
4. Ποσοστό δυσαρέσκειας (Predicted percentage of dissatisfied PPD)
είναι η ένδειξη του ποσοστού των ατόμων που δυσανασχετούν
λόγω ζέστης ή ψύχους σε δεδομένο θερμικό περιβάλλον
για μεταβολές PMV από -1 σε +1ποσοστό PPD25%
για μεταβολές PMV από -0,5 σε +0,5ποσοστό PPD10%
ΘΕΡΜΙΚΕΣ ΕΝΔΕΙΞΕΙΣ (2)
ΔΙΑΓΡΑΜΜΑΤΑ ΑΝΕΣΗΣ :
γραφική μέθοδος συσχέτισης των παραμέτρων θερμικής άνεσης
(διαγράμματα Markus-Morris)πχ σε ένα γραφείο για δεδομένη ένδυση, ταχύτητα αέρα, δραστηριότητα
είναι η συνάρτηση της θερμοκρασίας - της πίεσης και της σχετικής υγρασίας
Γραφικές μέθοδοι συσχέτισης της θερμικής άνεσης με την θερμική αδράνεια του κελύφους,
τις ανθρώπινες δραστηριότητες, τη σχετική υγρασία και τον αερισμό του χώρου
(διαγράμματα Givoni)
Στόχος η ελαχιστοποίηση της επίδρασης των κλιματικών αλλαγών στο εσώκλιμα του χώρου.
ΟΠΤΙΚΗ ΑΝΕΣΗΟΡΑΣΗ ΚΑΙ ΦΥΣΙΚΟ ΦΩΣ
ΟΡΑΤΟ ΦΩΣ
Το ορατό φως είναι ηλιακή ακτινοβολία και αποτελείται από μήκηκύματος της τάξης 380 ως 760 nm (νανόμετρα 10-7 m)
Το φως αποτελείται από άμεση και διαχυτή ακτινοβολία
Λόγω απόστασης η φωτεινή ακτινοβολία θεωρείται δέσμη παράλληλωνακτίνων προερχόμενων από τον ήλιο`
H Ανθρώπινη Όραση
Μέγιστη ευαισθησία (διακριτότητα) του ανθρώπινου οφθαλμού
στην κίτρινη ακτινοβολία (555nm)
Δύο τρόποι της ανθρώπινης όρασης :
Φωτοπική (στο φως) με κονία : λεπτομέρειες, χρώματα, υφή
Σκοτοπική (στο σκοτάδι) με ραβδία : όγκοι, βάθος
Διάρθρωση της όρασης :
Κεντρικός κώνος : απόλυτη προσοχή
Κοντινό περιβάλλον : διοπτρική όραση
Μακρινό περιβάλλον : περιφερειακή αντίληψη
Προσαρμοστικότητα ανθρώπινου φακού
1 : 200 (άμεσα) 1 : 1000 (σταδιακά)
Ανεκτές διαφορές φωτεινότητας μέσα - έξω
αρχικά 0,5%, σταδιακά 0.1%
Οπτική Άνεση
Οπτική άνεση είναι η δυνατότητα
αναγνώρισης εύκολης, απρόσκοπτης και ουσιαστικής αναγνώρισης
των αντικειμένων του χώρου
επιτέλεσης των προβλεπόμενων δραστηριοτήτων
Η οπτική άνεση σε έναν χώρο εξαρτάται
από τις ποσότητα,
την ποιότητα και
τη διανομή της φωτεινής ενέργειας
(επαρκής ένταση, μικρές διαφορές φωτεινών – σκιασμένων περιοχών)
Η ένταση του φωτισμού είναι σημαντικός παράγοντας οπτικής επάρκειας,
αλλά δεν πρέπει να προκαλεί κόπωση (θάμβωση)
Βασικός στόχος είναι η πρόβλεψη ανοιγμάτων και τεχνητών φωτιστικών πηγών
ώστε (ανάλογα με τη λειτουργία) να μεγιστοποιηθεί η ποσότητα, να βελτιστοποιηθεί
η ποιότητα και να αποτραπεί η θάμβωση
Θάμβωση είναι η εισαγωγή έντονης φωτεινής πηγής ή δέσμης στο οπτικό πεδίο,
με άμεσο αποτέλεσμα την ελαφρά περίσπαση ή πρόσκαιρη τύφλωση του ατόμου
και μακροπρόθεσμο αποτέλεσμα τη δυσφορία ή/ και την κόπωση
Η θάμβωση προκαλείται άμεσα (από πηγή, είσοδος δέσμης από άνοιγμα)
ή έμμεσα από αντανάκλαση
Ελάχιστες ανεκτές διαφορές του φυσικού φωτισμού εσωτερικά – εξωτερικά
(μέσω των ανοιγμάτων, σε μονάδες DF daylight factor)
εκκλησίες, νοσοκομεία1%
γραφεία, αίθουσες διδασκαλίας2%
εργοστάσια5%
Συνιστώμενες ανακλάσεις
Δάπεδα0.15 – 0.3
Τοίχοι κοντά σε ανοίγματα ή πηγές0.6 – 0.7
Υπόλοιποι τοίχοι0.4 – 0.5
Οροφές0.7 – 0.85
Κατάλληλες στάθμες έντασης φωτισμού (σε lux)
Χώροι δραστηριοτήτων
Αποθήκες150
Μηχανουργεία300
Γραφεία500
Σχεδιαστήρια750
Συναρμολόγηση1000
Ειδικές εργασίες (χειρουργεία) 1500
Οικιακές δραστηριότητες
Προθάλαμοι, διάδρομοι 50 - 100
Τραπεζαρίες, σαλόνια100 - 200
Καθιστικά, κουζίνα200 – 300
Γραφεία 300 – 500
Οι επικαλύψεις των εσωτερικών χώρων επιλέγονται με βάση την ανακλαστικότητά τους,
ώστε να εξομαλύνουν την διανομή του φωτός και να αποτρέπουν τη θάμβωση.
Γενικά :
Σε μεγάλες επιφάνειες απαλά χρώματα
Σε μικρές επιφάνειες και αντικείμενα έντονα χρώματα
Χώρος - χρήση - δραστηριότητα
lux
Προθάλαμοι, διάδρομοι κατοικίας
50 - 100
Θάλαμος νοσηλείας
100
Διάδρομοι κυκλοφορίας κοινού, αποθήκες
100 - 150
Σκάλα
150
Τραπεζαρία, σαλόνι κατοικίας
150 - 200
Καθιστικό, κουζίνα κατοικίας
200 - 300
Θεατρικές αίθουσες για διάλλειμα
150 - 300
Αίθουσα διδασκαλίας, Ιατρείο, Μηχανουργείο
Χώρος άθλησης, Χώρος πωλήσεων
300
Γραφειακοί χώροι, Αίθουσες συνεδριάσεων – διαλέξεων
300 - 500
Αίθουσα διδασκαλίας ενηλίκων, Ταμείο
500
Σχεδιαστήρια
500 - 750
Εργασίες συναρμολόγησης, Θάλαμοι επεμβάσεων
1000
Ειδικές εργασίες
1000 - 1500
Παράγοντες φυσικού φωτισμού
Οπτική άνεση
Είδος / διεύθυνση φωτός
Ποσότητα ανάλογα με τη λειτουργία
Θάμβωση
Αδυναμία συγκέντρωσης
Συσκότιση
Αδυναμία εργασίας
Κόστος τεχνητού φωτισμού
Υπερθέρμανση
ΦΩΤΙΣΜΟΣ - ΔΙΑΝΟΜΗ
Θέση ανοιγμάτων
Μέγεθος
Σχήμα
Κλίση
Πρόσθετα στοιχεία
Σκίαστρα, Ανακλαστήρες
Συνδυασμοί
Εσωτερικά αίθρια, Πολυώροφα κτίρια
ΦΩΤΙΣΜΟΣ - ΔΙΑΝΟΜΗ
Σκίαστρα
Οριζόντια ή κατακόρυφα ή κεκλιμένα
Σχήμα
Κλίση
Μέγεθος
Συμπαγή ή διάτρητα
Αναλογίες
Στόχος
Θάμβωση, φωτισμός, συσκότιση
