Casele bioclimatice sunt case autonome energetic, care au costuri de întreținere reduse, deoarece utilizează mediul natural (soare-aer-subsol-materiale noi). Astfel, în această casă au loc diferite funcții, cum ar fi încălzirea, răcirea, ventilația, răcirea, iluminatul (etc.), fără sarcini financiare suplimentare.
Datele Ministerului Dezvoltării raportează că casele bioclimatice au beneficii energetice de până la 80%, în comparație cu clădirile vechi și / sau convenționale. Aceste case se bazează pe un design bioclimatic, un design interior și exterior, bazat pe scară redusă a fiecărei zone, care urmărește să ofere confort termic și vizual prin exploatarea fenomenelor naturale de mediu.
Arhitectura bioclimatică este unul dintre cei mai importanți factori în construcția ecologică, care este orientat către controlul și gestionarea parametrilor de mediu la nivelul unităților de construcție, realizând studii bazate pe următoarele direcții:
- Efectuarea unui studiu asupra mediului construit și a problemelor care apar din proiectarea clădirilor.
- Investigarea și selecția finală a acelor materiale de construcție, subliniind atât proprietățile termice și vizuale ale acestora, cât și gradul de risc al activității lor.
În Grecia, sectorul construcțiilor este responsabil pentru 40% din consumul final de energie (termic, electric), ceea ce datorită costului ridicat are ca rezultat atât încărcarea utilizatorului, cât și poluarea aerului, în principal cu dioxid de carbon ( CO2). Cu toate acestea, aplicațiile practice ale proiectării bioclimatice cresc din ce în ce mai mult atât la nivel național, cât și internațional. De fapt, mai multe state au adoptat și au pus în aplicaţie legislație relevantă pentru proiectarea și dezvoltarea complexelor rezidențiale și a clădirilor individuale.
Mai exact, în statul grec, o casă bioclimatică poate economisi până la 30% din energie, comparativ cu o clădire convențională. Este de remarcat faptul că economiile pot ajunge până la 80% în comparație cu o clădire izolată mai veche. Acest lucru economisește bani nu numai pentru costurile anuale de energie, ci și pentru reducerea dimensiunii instalațiilor electromecanice.
În plus, există avantaje sociale și de mediu, deoarece emisiile sunt reduse și calitatea vieții este îmbunătățită. Mai precis, avantajele sunt numeroase și se referă la protecția termică a clădirilor pe tot parcursul anului, prin aplicarea tehnicilor adecvate pe carcasa clădirii (izolație termică, etanșeitatea deschiderilor, umbrire). În același timp, o componentă cheie a proiectării bioclimatice este utilizarea energiei solare, nu numai pentru încălzirea interioară, ci și pentru lumina naturală pe tot parcursul anului.
Sisteme pasive-active
Exploatarea energiei solare pentru încălzirea și răcirea clădirilor se face cu ajutorul a două sisteme tehnologice, pasive și active. În consecinţă, în ultimii ani sistemul hibrid câștigă teren.
Mai precis, sistemele pasive au legătură cu exploatarea radiațiilor solare fără utilizarea mijloacelor de înaltă tehnologie și mecanice. Aplicarea acestor sisteme se bazează pe fluxul natural de energie termică, profitând de toate proprietățile fizice ale materialelor de construcție și folosind blocurile de construcție (pereți, podele, tavane, acoperiș) pentru colectarea energiei solare și depozitarea căldurii. . Sistemele pasive pot fi împărțite în trei mari categorii, în funcție de scopul utilizării și aplicării lor:
- Sisteme de încălzire solare pasive
- Sisteme pasive și tehnici naturale de răcire
- Sisteme și tehnici de iluminat natural
Sistemele active necesită utilizarea mijloacelor mecanice, de la unul simplu la înaltă tehnologie (pompe, schimbătoare de căldură, ventilatoare etc.). În același timp, utilizarea lor presupune un set de mecanisme complexe de colectare, transport și stocare a căldurii, produs al radiațiilor solare. În orice caz, pentru ca beneficiile preconizate să apară pe tot parcursul anului, aceste sisteme trebuie combinate în funcționarea lor (Axarli, 2009).
Tehnici de bază de Proiectare Bioclimatică
Cele mai cunoscute și acceptate tehnici aplicate de proiectare bioclimatică se disting în următoarele categorii:
Orientare. Cea mai corectă formă pentru o clădire, în ceea ce privește energia, este cea în care sunt detectate pierderi de căldură mici pe timpul iernii, în timp ce beneficiile solare sunt cele mai mici posibil în timpul verii. De remarcat, de asemenea, faptul că microclimatul de pe fiecare parte a clădirii joacă un rol important.
Mai exact, este obișnuit ca partea de nord să fie cea mai rece, deoarece nu primește lumina directă a soarelui, în același timp vânturile de iarnă sunt orientate în direcția nordică. Fronturile estice și vestice primesc aceeași cantitate de radiații solare, partea vestică rămânând mai caldă, datorită radiației solare datorată temperaturilor ridicate ale aerului meridional. Latura de sud este atât cea mai luminoasă cât și cea mai caldă, primind lumina soarelui pe tot parcursul zilei.
Cu toate acestea, zonele cu cerințe mai scăzute pentru confortul temperaturii ar trebui să fie situate la nord, acționând astfel ca o barieră pentru pierderea de căldură, reglând astfel interacțiunea dintre spațiile încălzite și mediul extern. Cea mai corectă orientare pentru dispunerea deschiderilor dintr-o clădire este sudul. Concentrându-se pe spaţiul elen, forma optimă pentru exploatarea maximă-posibilă a radiațiilor solare este alungită de-a lungul axei Est-Vest, cu toate acestea, orice posibilă deviere mică de aproximativ 20o, nu funcționează ca un catalizator în performanțele finale ale deschiderilor orientate spre sud( Papamanolis, 2015. ).
Umbrire. Umbrirea joacă, de asemenea, un rol important în proiectarea unei clădiri. Scopul umbririi este de a asigura controlul asupra cantității de radiații solare primite din orificii. Contribuția umbririi este mare, deoarece economisește o cantitate semnificativă de energie pentru încălzirea și răcirea clădirii, creând condiții de confort termic, reglând în același timp intensitatea și calitatea luminii naturale, reducând șansele de strălucire. Tipul și dimensiunile sistemului sunt furnizate de anumiți factori, inclusiv orientarea, locația deschiderilor, dar și alți factori, cum ar fi:
- asigurarea funcționării deschiderilor (comunicare vizuală, ventilație naturală, iluminare naturală),
- a tuturor efectelor adverse ale sistemului asupra deschiderii și a zonei protejate de soare,
- stabilitatea, ciclul de viață și capacitatea de manipulare și
- costul inițial al costurilor de construcție și întreținere
Sistemele de protecție solară sunt împărțite în două categorii, mobile și fixe. Pe de o parte, umbririle fixe au forma unei prelungiri a plăcii, proeminențe verticale și orizontale, dar și o turnare orizontală din beton și / sau ceva metal la înălțimea ferestrei. Pe de altă parte, copertele mobile iau forma unor dispozitive suplimentare de protecție solară, realizate din materiale ușoare (metal, aluminiu, plastic, lemn), care, de fapt, pot fi rotite manual sau automat pe orbita soarelui. În plus, spațiile verzi, cu ajutorul umbririi directe care pot fi obținute de copaci, precum și cu vegetația inferioară, care, datorită culorii verzi predominante, reduce semnificativ procentul de radiații solare care cade la sol, îmbunătățind în același timp condițiile de ventilație naturală.
În acest fel, spațiile exterioare contribuie la furnizarea unei clădiri protejate de soare (Iliakis, 2015).
Ventilaţia. Un sistem de ventilație adecvat este de o importanță majoră pentru crearea unui mediu sănătos. Sistemul de ventilație contribuie semnificativ la introducerea aerului proaspăt, prin îndepărtarea poluanților gazoși și a umidității din interior. În același timp, un sistem de ventilație adecvat și eficient contribuie, de asemenea, la economii de energie, deoarece este asociat în mod obișnuit cu încălzirea și aerul condiționat dintr-o clădire.
Ventilația naturală se realizează cu următoarele tehnici:
- Ventilație naturală translucidă, care se realizează prin proiectarea cea mai corectă a deschiderilor în carcasă și în zidărie interioară. Ușile, amplasate în părțile superioare și inferioare ale pereților despărțitori interioari, permit aerului să treacă și să se miște în interior, precum și să elimine energia termică acumulată.
- Șeminee (sau turn de ventilație), a căror funcționare se bazează pe utilizarea fenomenului de atracție naturală, deoarece aerul cald are o mișcare ascendentă și, prin urmare, se creează curent în interiorul spațiului, transferând căldura în interiorul clădirii.
- Ventilație hibridă (sau ventilatoare de tavan), care este preferată în cazurile în care nu există curent de aer puternic în jurul fiecărei clădiri.
- Șemineu solar, care funcționează pe baza efectului Venturi și este utilizat pentru a ventila și a elimina umiditatea din interior. Rezultatul final al coșului solar se datorează temperaturii ridicate a aerului din interiorul coșului, unde fenomenul de atracție naturală este îmbunătățit semnificativ și, ca urmare, aerul din spații este reînnoit. Pe baza mecanismului de mai sus, unitatea solară asigură reînnoirea constantă a aerului interior, motiv pentru care este potrivit pentru zonele cu umiditate relativ ridicată pe timpul verii.
- Înveliș ventilat, care se referă la procesul de realizare a unei cochilii duble pe acoperiș sau pe pereții exteriori ai fiecărei clădiri, unde aerul aerului exterior se mișcă (Papamanolis, 2015).
Lumina naturala. Iluminatul natural contribuie semnificativ la asigurarea confortului vizual în fiecare clădire, precum și la economisirea energiei electrice. Cu toate acestea, iluminarea naturală contribuie în mod semnificativ la îmbunătățirea mai largă a condițiilor de viață în spații, unde permite combinarea de lumină, vedere, ventilație, utilizare și reglare a energiei solare primite. Pentru a asigura confortul vizual, o condiție prealabilă este utilizarea luminii naturale folosind cele mai adecvate sisteme și tehnici, care asigură o cantitate suficientă (nivel de iluminare), dar și o distribuție lină, evitând diferențe semnificative de nivel. Aceste diferențe pot duce la manifestarea fenomenului de „amețire” cu referire la activitatea desfășurată în acele spații. Eficienţa și distribuția iluminatului sunt produse ale elementelor geometrice ale spațiului și deschiderilor, dar și ale caracteristicilor fotometrice ale suprafețelor opace, din punct de vedere al culorii, texturii și sticlei, în ceea ce privește fotoconductivitatea și reflectivitatea (Kosmopoulos, 2008) .
Surse de Energie Regenerabilă. În proiectarea bioclimatică, sunt preferate cele mai multe surse de energie regenerabilă, inclusiv energia solară și eoliană, energia geotermală și biomasa. Sursele de energie regenerabilă furnizează clădirii energie electrică, apă caldă și încălzire / răcire eficient (Res Disemination, 2001).
Acoperiş plantat. Acoperișul plantat este una dintre cele mai vechi tehnici preferate în proiectarea bioclimatică. Mai exact, un acoperiș plantat este format dintr-un strat de vegetație, pe un acoperiș plat. Acest acoperiș poate contribui la efectul de răcire atât în jurul clădirii, cât și în interiorul clădirii, oferind protecție termică în timpul verii, dar și în timpul iernii, deoarece este un mijloc de izolare termică. De fapt, în marile orașe urbane, în timpul verii, când atmosfera poate fi descrisă ca sufocantă, acoperișurile verzi afectează microclimatul, ceea ce duce la reducerea procentului de poluanți toxici din atmosferă, precum și la rata consumului de energie pentru răcire, un procent care se ridică până la 30% (Papamanolis, 2015).
Izolatie-Inertie termica. Izolația și inerția termică contribuie la captarea de căldură în interiorul fiecărei clădiri și, prin urmare, contribuie la reducerea pierderilor de căldură în timpul iernii și la reducerea căldurii solare în timpul verii. De asemenea, în acest fel, sunt observate niveluri crescute de inerție termică, adică se observă o apărare specială a clădirii în schimbările exterioare de temperatură. Exemple sunt pereți de masă, pereți de depozitare termică și pereți Trombe. Cu toate acestea, construirea unei clădiri bioclimatice este puțin mai scumpă decât o clădire veche sau convențională. În orice caz, economiile de energie aduc profituri multiple din costul inițial al construirii unei clădiri bioclimatice pe termen lung. Cu toate acestea, beneficiile sunt energetice, financiare și de mediu. Cu toate acestea, pentru a realiza toate cele de mai sus, o condiție necesară este studierea atentă și proiectarea adecvată, ale cărei principii trebuie aplicate pe toată durata construcției fără abateri (Papamanolis, 2015).
Mașina timpului
Casele bioclimatice nu sunt o descoperire a secolului XX. Casele bioclimatice par să dateze din perioada 450-479 î.Hr., în Grecia antică. Un exemplu tipic este „Casa solară” a filozofului Socrate. Prin urmare, este clar că din cele mai vechi timpuri a existat un mare interes pentru arhitectura bioclimatică, pentru a asigura protecția clădirii împotriva frigului în timpul iernii, dar și răcirea naturală în timpul verii. Mai exact, grecii antici au avut grijă să construiască peretele nordic al clădirii cu o grosime mai mare decât celelalte ziduri, preferând în același timp intrările dinspre est sau sud. În cele din urmă, constructorii antici au acordat o importanță deosebită plantării copacilor și plantelor, pentru a asigura umbrirea necesară.
„…..pentru că viitorul va fi fie verde, fie nimic…..”
Bob Brown