Φυτεμένα δώματα : μελέτη ενεργειακής & περιβαλλοντικής εφαρμογής μιας εντατικής πράσινης στέγης

• Κύριος συγγραφέας: Περιβολιώτης, Δημήτριος
• Άλλοι συγγραφείς: Perivoliotis, Dimitrios
• Γλώσσα: Greek
• Έκδοση: 2022
• Θέματα: Φυτεμένα δώματα; Πράσινη στέγη; Συντελεστής θερμοπερατότητας; Αστική θερμική νησίδα; Θερμομόνωση; Green roofs; Thermal transmittance coefficient; Urban heat island effect; Planted roofs; Thermal insulation; U-value

Η συνεχής εξέλιξη της παραγωγής και της κοινωνίας, δημιουργούν διευρυμένες ενεργειακές ανάγκες. Σημαντική κατανάλωση ενέργειας απαιτείται για τη κτηριακή θέρμανση και ψύξη, ιδιαιτέρως στον αστικό ιστό που εμφανίζεται το φαινόμενο της αστικής θερμικής νησίδας. Το φαινόμενο αυτό, δηλαδή η διαφορά της θερμοκρασίας του αέρα σε σχέση με την αντίστοιχη γειτονική ημιαστική ή ημιαγροτική περιοχή, δημιουργείται εξαιτίας της έλλειψης πρασίνου, των ιδιοτήτων των δομικών υλικών, της γεωμετρίας των αστικών περιοχών, της ανθρωπογενούς θερμότητας (θέρμανση - ψύξη, λειτουργία συσκευών, μεταφορές κ.α), της ατμοσφαιρικής ρύπανσης και της κυκλοφορίας και ταχύτητας του αέρα. Υπάρχουν διάφοροι τρόποι που μπορεί να αντιμετωπιστεί το φαινόμενο αυτό όπως είναι η χρήση Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας (ΑΠΕ), η χρήση ψυχρών υλικών, ενεργειακός σχεδιασμός κτηρίων και η αύξηση του πρασίνου. Στην παρούσα μελέτη θα εστιάσουμε στην αντιμετώπιση του φαινομένου μέσω της τοποθέτησης φύτευσης στην οροφή κτηρίου εξετάζοντας τα ενεργειακά και περιβαλλοντικά οφέλη της. Παρότι πρόκειται για μια τεχνική που πρωτοεμφανίζεται στην αρχαιότητα, θεωρείται ως μία σύγχρονη και διαρκώς αναπτυσσόμενη εφαρμογή. Έχει αναπτυχθεί ένας αριθμός μοντέλων που είτε βασίζονται στην βελτίωση του συντελεστή θερμοπερατότητας, είτε βασίζονται στην περιγραφή και υπολογισμό του ενεργειακού ισοζυγίου στις επί μέρους επιφάνειες του φυτεμένου δώματος, είτε βασίζονται στη πρόβλεψη της θερμικής συμπεριφοράς μέσω της τεχνητής νοημοσύνης (data -driven). Το φυτεμένο δώμα ή αλλιώς πράσινη οροφή, χωρίζεται σε τρεις τύπους ανάλογα με την κατάσταση της βλάστησης και του υποστρώματος: στην εκτατική, την ημιεντατική και την εντατική κατάσταση. Για την κατασκευή του χρειάζονται πρώτα να μελετηθούν η στατική αντοχή του κτηρίου, η κλίση και οι ρύσεις του δώματος, η χρήση και η χρηστικότητα του για τους ανθρώπους, τα κατασκευαστικά στοιχεία και η ασφάλεια της πράσινης οροφής. Στην παρούσα διπλωματική εργασία αρχικά πραγματοποιήθηκε μια εκτεταμένη ανασκόπηση της διεθνούς βιβλιογραφίας αναφορικά με: Α) την μοντελοποιήση του συστήματος του φυτεμένου δώματος Β) τα κυριότερα ενεργειακά και περιβαλλοντικά οφέλη του συστήματος και αφορούν στην βελτίωση του αστικού μικροκλίματος, στην μείωση της ενεργειακής κατανάλωσης κυρίως για δροσισμό, καθώς και στον περιορισμό του φαινομένου της αστικής θερμικής νησίδας. Στο υπολογιστικό μέρος της παρούσας διατριβής σχεδιάστηκαν και περιγράφηκαν αναλυτικά οχτώ διαφορετικά σενάρια οροφών με ή χωρίς θερμομόνωση και με ή χωρίς χρήση ημιεντατικών και εντατικών φυτεμένων δωμάτων διαφορετικού υποστρώματος και βλάστησης. Για κάθε σενάριο υπολογίστηκε ο συντελεστής θερμοπερατότητας (η ποσότητα θερμότητας που υπό ορισμένες συνθήκες περνά μέσω ενός δομικού υλικού), του κάθε συστήματος πράσινης οροφής και συγκρίθηκε με τα αντίστοιχα υπολογιστικά (μέσω TRNSYS) και θεωρητικά αποτελέσματα υπάρχουσας διδακτορικής διατριβής. Συμπερασματικά, οι τιμές του συντελεστή θερμοπερατότητας που υπολογίστηκαν στην παρούσα διατριβή συμφωνούν με τις θεωρητικές τιμές, εκτιμώντας και ποσοτικά ότι είναι σημαντικά μεγαλύτερη η συνεισφορά των φυτεμένων δωμάτων στις αμόνωτες οροφές απ’ ότι στις οροφές με θερμομόνωση. Τέλος, η ενεργειακή απόδοση ενός κτηρίου κατοικίας χωρίς θερμομόνωση υπολογίστηκε χρησιμοποιώντας το λογισμικό ΤΕΕ ΚΕΝΑΚ και στη συνέχεια εφαρμόστηκε στην οροφή ένα σύστημα φυτεμένου δώματος και υπολογίστηκαν οι αντίστοιχες ενεργειακές καταναλώσεις πριν και μετά την εφαρμογή του συστήματος.