NEWSLETTER  

Αρχιτεκτονική

Το κτηριακό κέλυφος ως «επιδερμίδα»: Ευφυή υλικά και διατάξεις | “αρχιτέκτονες”

γράφει η Κλειώ Αξαρλή

Η σύγχρονη αρχιτεκτονική πρακτική που στοχεύει στη βιώσιμη ανάπτυξη του δομημένου περιβάλλοντος θέτει το πλαίσιο για το σχεδιασμό λειτουργικών χώρων που ανταποκρίνονται και εκμεταλλεύονται το κλίμα και τη μορφολογία της περιοχής, ώστε να μειώνεται η κατανάλωση ενέργειας για θέρμανση, δροσισμό και φωτισμό, και συγχρόνως να δημιουργούνται συνθήκες θερμικής και οπτικής άνεσης για τους χρήστες.

Η εκτεταμένη χρήση του μηχανολογικού εξοπλισμού και η ευκολία με την οποία αυτά τα συστήματα μπορούν να προσφέρουν συνθήκες ικανοποιητικής διαβίωσης σε ένα χώρο οδήγησε, κατά τον 20ό αιώνα κυρίως, στην απομόνωση του εσωτερικού από το εξωτερικό, καθιστώντας υποδεέστερο το ρόλο του κτηριακού κελύφους ως «διαμεσολαβητή» μεταξύ του εσωτερικού χρηστικού χώρου και του εξωτερικού περιβάλλοντος, μετατρέποντάς το σε «όριο».

Επειδή η ανάγκη για εξοικονόμηση ενέργειας επανατοποθετεί τις «τοπικές κλιματικές συνθήκες», που επηρεάζουν τις ενεργειακές απαιτήσεις για τη λειτουργία του κτηρίου, σε σημαντική παράμετρο σχεδιασμού, τίθεται ως κυρίαρχος πλέον στόχος της αρχιτεκτονικής σύνθεσης το κτηριακό κέλυφος να εκμεταλλεύεται τα «ευμενή» στοιχεία του κλίματος και να «αποφεύγει/αποτρέπει» τα δυσμενή.

Το κέλυφος ξαναγίνεται «επιδερμίδα» του κτηρίου, η οποία προστατεύει τον εσωτερικό χώρο, αντιδρά στα εξωτερικά ερεθίσματα, ανταποκρίνεται σε μια ποικιλία κλιματικών συνθηκών, που περιλαμβάνουν ακραίες τιμές θερμοκρασίας, ηλιακής ακτινοβολίας, μετεωρολογικών φαινομένων και ανέμου, προσδίδει το χρώμα και την υφή, προσαρμόζεται και μεταλλάσσεται, όπως λειτουργεί και η επιδερμίδα των ζωντανών οργανισμών.

Και επειδή το κλίμα μεταβάλλεται σε εποχιακή και ημερήσια βάση, πρέπει η επιδερμίδα του κτηρίου να ανταποκρίνεται στις συνεχείς κλιματικές μεταβολές. Το περίβλημα πρέπει σε διάφορες περιόδους να δρα, ανάλογα με τα εξωτερικά ερεθίσματα αλλά και τις επιθυμίες–απαιτήσεις των χρηστών, ως στοιχείο ανάσχεσης, ως φίλτρο ή ως συλλέκτης.

Η ανάπτυξη της κτηριακής τεχνολογίας σε συνδυασμό με την εφεύρεση νέων μεθόδων, υλικών και εργαλείων για τον αρχιτεκτονικό σχεδιασμό οδήγησαν στην εφαρμογή ευφυών διατάξεων στο κτηριακό κέλυφος, που μπορούν να ανταποκριθούν με έξυπνο τρόπο στο περιβάλλον τους, και δημιούργησαν ιστορικές τομές –επαναστάσεις, θα μπορούσαμε να πούμε– που επηρέασαν τον τρόπο που σχεδιάζουμε και αντιλαμβανόμαστε την αρχιτεκτονική.

Η «ευφυΐα» των διατάξεων βοηθά το κέλυφος-επιδερμίδα του κτηρίου να αντιλαμβάνεται ό,τι συμβαίνει στο περιβάλλον, ώστε να αντιδρά με τον σωστό και γρήγορο τρόπο προς όφελος των εσωκλιματικών συνθηκών του κτηρίου και της θερμικής και οπτικής άνεσης των χρηστών. Μπορεί να αναπροσαρμόζεται σε σχήμα, χρώμα, μορφή, βαθμό διαφάνειας, γεωμετρία ή σύσταση, ως αποτέλεσμα αλλαγών των εξωτερικών συνθηκών, ελέγχοντας την επίδραση αρκετών παραμέτρων που επηρεάζουν τη συνολική ενεργειακή κατανάλωση ενός κτηρίου και τις συνθήκες θερμικής και οπτικής άνεσης.

Eικ. 2: Κτήριο γραφείων Helicon στο Λονδίνο.  Αρχιτεκτονική μελέτη: Sheppard Robson, πηγή: www.sheppardrobson.com
Eικ. 2: Κτήριο γραφείων Helicon στο Λονδίνο.
Αρχιτεκτονική μελέτη: Sheppard Robson, πηγή: www.sheppardrobson.com

Συστήματα ηλιοπροστασίας, συστήματα που ρυθμίζουν τον φυσικό αερισμό, υλικά που αποθηκεύουν πλεονάζουσα θερμότητα, εμποδίζουν τη ροή θερμότητας, ή υαλοπίνακες που μεταβάλλουν την ένταση του φωτισμού που δέχεται ο χώρος είναι μερικά από τα «ευφυή παραδείγματα» που ενσωματώνονται στο κτηριακό κέλυφος και το μετατρέπουν σε ευφυή επιδερμίδα. Η ικανότητα των συστημάτων να ανταποκρίνονται στο εξωτερικό περιβάλλον προέρχεται συνήθως από μηχανισμούς οι οποίοι τοποθετούνται στην επιδερμίδα του κτηρίου. Τα συστήματα αυτά, εκτός από τις ηλεκτρονικές μονάδες ελέγχου των περιβαλλοντικών αλλαγών (αισθητήρες, μικροηλεκτρονικοί ελεγκτές κ.λπ. για τον έλεγχο της θερμοκρασίας ή της έντασης της ηλιακής ακτινοβολίας ή του φωτισμού), περιλαμβάνουν και μηχανικά στοιχεία που ενεργοποιούνται με την παροχή ηλεκτρισμού ή με την ενεργοποίηση χημικών αντιδράσεων, τα οποία δημιουργούν εντέλει και την αισθητική της όψης του κτηρίου. Η διαδικασία του συνεχούς μετασχηματισμού που αναγκάζει τα στοιχεία τα οποία αποτελούν την επιδερμίδα του κτηρίου να αλλάζουν βασίζεται σε έναν συνεχή και διαρκή διάλογο με το περιβάλλον.

Συχνά ο ηλεκτρισμός που χρειάζεται για την κίνηση προέρχεται από ανανεώσιμες πηγές ενέργειας: φωτοβολταϊκά, ηλιακούς συλλέκτες ή μικροσκοπικές ανεμογεννήτριες ενσωματωμένες στο κέλυφος του κτηρίου.

Η νότια όψη του Institut du Monde Arabe (Eικ. 1) στο Παρίσι, σχεδιασμένη το 1989, είναι από τα πρώτα παραδείγματα συνεχούς προσαρμογής (με μηχανικό τρόπο) του κελύφους του κτηρίου στις περιβαλλοντικές συνθήκες, με στόχο την ηλιοπροστασία και την εξασφάλιση οπτικής άνεσης και εξοικονόμηση ενέργειας, λόγω της μεγιστοποίησης της χρήσης του φυσικού φωτισμού και της μείωσης της υπερθέρμανσης. Ένα σύστημα επηρεασμένο από τα μοτίβα της αραβικής τέχνης στο οποίο ενσωματώθηκαν ειδικοί μηχανισμοί που ενεργοποιούνται με αισθητήρες οι οποίοι αντιλαμβάνονται την ένταση της ηλιακής ακτινοβολίας ενσωματώθηκε στην όψη. Με τη λογική ενός διαφράγματος φωτογραφικής μηχανής, 30.000 μηχανοκίνητα μεταλλικά κλείστρα ανοιγοκλείνουν με τη χρήση ρομποτικών συστημάτων, με στόχο να ρυθμίσουν την κατάλληλη ένταση φωτός που διαπερνά την όψη, ώστε να εξασφαλίζουν συνθήκες θερμικής και οπτικής άνεσης στο εσωτερικό του κτηρίου.

Στο διπλό γυάλινο κέλυφος του κτηρίου γραφείων Helicon στο Λονδίνο (Eικ. 2) –και η κατασκευή του ολοκληρώθηκε το 1996– τοποθετούνται εξωτερικά μεταλλικές περσίδες για ηλιοπροστασία. Οι περσίδες είναι διάτρητες, έτσι ώστε να αφήνουν μέρος του φωτός να περάσει, ενώ λόγω του υλικού κατασκευής τους αντανακλούν το φως που πέφτει επάνω τους. Το σύστημα των περσίδων, με τη βοήθεια αισθητήρων που μετρούν την ένταση της ηλιακής ακτινοβολίας, συνεχώς προσαρμόζεται, ενώ παράλληλα συνδυάζει και την πληροφορία που παρέχεται από φωτοκύτταρα τα οποία μετρούν το εσωτερικό επίπεδο φωτισμού.

Επίσης αισθητήρες θερμοκρασίας τοποθετημένοι μέσα στο διπλό κέλυφος δίνουν εντολή ώστε να λειτουργήσουν τα απαραίτητα ανοίγματα, διευκολύνοντας τον φυσικό αερισμό στους χώρους και απομακρύνοντας τα ανεπιθύμητα θερμικά κέρδη.

Με τους χειρισμούς αυτούς επιτυγχάνεται μειωμένο κόστος για θέρμανση και ψύξη, και επομένως και εξοικονόμηση ενέργειας σε μεγάλα ποσοστά.

Οι πύργοι Al Bahr στο Άμπου Ντάμπι (Eικ. 3α, 3β), διαθέτοντας σύστημα ηλιοπροστασίας που συγχρόνως ελέγχει και το επίπεδο της θάμβωσης, μια σύγχρονη εκδοχή του παραδοσιακού μασραμπίγια, έχουν αποσπάσει βραβεία καινοτομίας πριν την ολοκλήρωση της κατασκευής τους, τον Ιούνιο του 2012. Πρόκειται για μια ελεγχόμενη με ηλεκτρονικά μέσα πρόσοψη κατασκευασμένη από 2.000 διάφανες μονάδες που λειτουργούν όπως οι ομπρέλες που ανοίγουν και κλείνουν καθώς ο ήλιος προσπίπτει στην επιφάνεια του κτηρίου. Ηλεκτρική ενέργεια που παράγεται από φωτοβολταϊκά στοιχεία κινεί την ηλιοπροστατευτική διάταξη.

Eικ. 3α και 3β: Πύργοι Al Bahr στο Άμπου Ντάμπι. Γενική άποψη και λεπτομέρεια ηλιοπροστατευτικού συστήματος. Αρχιτεκτονική μελέτη: Aedas Architects Ltd  πηγή: www.aedas.com
Eικ. 3α και 3β: Πύργοι Al Bahr στο Άμπου Ντάμπι. Γενική άποψη και λεπτομέρεια ηλιοπροστατευτικού συστήματος. Αρχιτεκτονική μελέτη: Aedas Architects Ltd πηγή: www.aedas.com

Επίλογος

Χωρίς αμφιβολία, πολλά είναι αυτά που αλλάζουν στη σχέση χρήστη – κτηρίου υπό το πρίσμα της εξοικονόμησης ενέργειας. Πιο σημαντικό απ’ όλα είναι ότι πολλές από τις συνήθειες του χρήστη μεταβάλλονται, αφού τώρα δεν είναι πλέον υπεύθυνος αυτός για τους χειρισμούς που θα αποδώσουν τις συνθήκες άνεσης σε ένα χώρο, όπως για παράδειγμα το άνοιγμα ή το κλείσιμο των παραθύρων, αλλά το ίδιο το κέλυφος του κτηρίου αναλαμβάνει στον μεγαλύτερο βαθμό την ευθύνη για τις ενέργειες που θα επιφέρουν την άνεση, προσδιορίζοντας συγχρόνως και το «επιθυμητό» επίπεδό της.

Παρ’ όλα αυτά, το ερώτημα που προκύπτει με τον όλο και αυξανόμενο ρόλο της τεχνολογίας είναι αν η συνεργασία των χρηστών και του κτηρίου είναι δυνατή και εύκολη ή αν αντίθετα όλα αυτά κάνουν τη σύζευξη πολύπλοκη και αναποτελεσματική. Και αν η τεχνολογία θα βοηθήσει τελικά, ώστε το κέλυφος να ξαναγίνει «επιδερμίδα» με «ανθρώπινη διάσταση».


Το άρθρο δημοσιεύθηκε στην  Περιοδική έκδοση “αρχιτέκτονες”, τεύχος 07, Νοέμβριος 2013

Share on Facebook14Tweet about this on TwitterShare on LinkedIn0Share on Google+0Share on StumbleUpon0Print this pageEmail this to someone