Η υπερδιαστασιολόγηση στη μόνωση των κτιρίων – Τι αλλάζει για κτίρια σχεδόν μηδενικής ενεργειακής κατανάλωσης

μόνωση-κτιρίων
Print Friendly, PDF & Email

Φορτώνουμε τις οικοδομές μας με υλικά τα οποία ενδέχεται να έχουν πολύ μεγαλύτερο ενεργειακό αποτύπωμα από το κέρδος της θερμομόνωσης που προσφέρουν και την ενδεχόμενη εξοικονόμηση στην κατανάλωση ενέργειας για θέρμανση και ψύξη.


Επίσης, μειώνουν τη φυσική διαπνοή των στοιχείων του κτιρίου δημιουργώντας ανθυγιεινές εσωτερικές συνθήκες αν δεν ληφθούν μέτρα αερισμού και τέλος δεν έχουμε μελετήσει επαρκώς τις άμεσες ή έμμεσες επιπτώσεις αυτών των χημικών προϊόντων στην υγεία.

Μέχρι και το 1979 όπου και θεσμοθετήθηκε ο Κανονισμός Θερμομόνωσης Κτιρίων, δεν υπήρχε καμία πρόνοια για την θερμική μόνωση των κτιρίων.

Τα κτίρια αυτής της περιόδου, τα οποία αποτελούν την συντριπτική πλειοψηφία στην επικράτεια, είναι παντελώς απροστάτευτα. Κατόπιν υπήρξε η σταδιακή εφαρμογή του ΚΘΚ με ό,τι προβλήματα αυτή αρχικά, λόγω έλλειψης εμπειρίας, είχε.

Ο Κανονισμός αυτός ο οποίος εφαρμόστηκε μέχρι και το 2010 ο οποίος αντικαταστάθηκε από τον Κανονισμό Ενεργειακής Απόδοσης (ΚΕνΑΚ), υπηρέτησε και συνεχίζει να υπηρετεί «τίμια» τις κατασκευές και τους χρήστες τους.

Ο ΚΘΚ σε γενικές γραμμές απαιτούσε από το κτίριο να ικανοποιεί, ανάλογα βέβαια με την γεωγραφική περιοχή που ανήκει, να ικανοποιεί ένα μέσο συντελεστή θερμοπερατότητας U για ολόκληρο το κτίριο αλλά και ανά μέλος.

Αναφέρουμε εδώ για λόγους σύγκρισης πως ο συντελεστής θερμοπερατότητας που υπολογίζεται σε μπατικό τοίχο χωρίς μόνωση είναι 2,20 W/(m2 ·K) , με τον ΚΘΚ 0,70 W/(m2 ·K) και με τον ΚΕνΑΚ 0,50W/(m2 ·K).

Ο ΚΕνΑΚ εισήγαγε μια νέα φιλοσοφία στην μελέτη της θερμομόνωσης, υπολογίζοντας την ενεργειακή απόδοση του κτιρίου στο σύνολο αλλά και ανά μέλος.

Μέσω πολύπλοκων, ομολογουμένως υπολογισμών, ο μηχανικός καταλήγει στον σχεδιασμό του κτιρίου βάσει της χρήσης, θέσης αλλά και άλλων παραγόντων.

Για πρώτη φορά λαμβάνονται υπόψη και οι ηλεκτρομηχανολογικές εγκαταστάσεις του κτιρίου, όπως η απόδοση και οι αυτοματισμοί του συστήματος θέρμανσης, οι ηλιακοί συλλέκτες και το σύστημα ψύξης.

Οι θερμικές απώλειες δημιουργούνται σε ένα κτίριο λόγω της διαφοράς θερμοκρασίας μεταξύ των εσωτερικών χώρων και του εξωτερικού περιβάλλοντος καθώς και λόγω της εισαγωγής αέρα από το περιβάλλον στο κτίριο.

Έτσι κατά τους χειμερινούς μήνες, η θερμότητα του εσωτερικού χώρου τείνει να διαφύγει προς το περιβάλλον, αυξάνοντας τις απαιτήσεις για θέρμανση, ενώ κατά τους καλοκαιρινούς μήνες, η θερμότητα του περιβάλλοντος τείνει να εισέλθει προς το εσωτερικό του κτιρίου, αυξάνοντας τις απαιτήσεις για ψύξη.

Η Εικόνα 1 παρουσιάζει τις κυριότερες απώλειες θερμότητας από κτίρια κατοικιών.(Πηγή:http://www.cea.org.cy/we_qualify)

Με βάση την μέχρι τώρα εμπειρία εφαρμόζοντας τον ΚΕΝΑΚ προκύπτουν μερικά ενδιαφέροντα στοιχεία. Καταρχάς προκύπτει πως για να ικανοποιούνται οι ελάχιστες απαιτήσεις του κτιρίου αναφοράς, το πάχος της εξωτερικής, κατά κύριο λόγο θερμομόνωσης η οποία είναι αυτή που ελαχιστοποιεί τις απώλειες από θερμογέφυρες, θα πρέπει να έχει πάχος αρκετά σημαντικό της τάξης των 7- 8 εκ. ίσως και παραπάνω.

Αυτό σε πρώτη φάση οδηγεί αφενός σε αύξηση του κόστους αλλά και του βάρους επί της κατασκευής.

Επιπλέον λόγω της απαίτησης για τήρηση μέγιστου συντελεστή θερμοπερατότητας στα κουφώματα, αφενός αυτά πλέον θα πρέπει να είναι κατασκευασμένα με σύστημα θερμοδιακοπής και ενεργειακά κρύσταλλα, αφετέρου περιορίζει και αρχιτεκτονικά τα μεγάλα ανοίγματα.

Λαμβάνοντας δε υπόψη ότι οι διαφυγές από τα κουφώματα είναι περίπου 18% επί του συνόλου, προκύπτει πως οι απαιτήσεις του Κανονισμού είναι εξαιρετικά δυσμενείς και επιβαρύνουν δυσανάλογα το κόστος της οικοδομής.

Όλα τα παραπάνω “δικαιολογούνται” από τον Κανονισμό, με βάση την λογική της Ενεργειακής Εξοικονόμησης.

Με λίγα λόγια και με βάση τους τύπους του Κανονισμού, το αποτέλεσμα είναι πως το αρχικό υψηλό κόστος κατασκευής αποσβένεται εντός εύλογου χρόνου, μέσω της εξοικονόμησης από την ενέργεια που θα καταναλώναμε για την θέρμανση ή ψύξη του κτιρίου.

Είναι όμως τα πράγματα ακριβώς έτσι; Μήπως η λογική του ΚΕΝΑΚ ήταν απαρχαιωμένη από την πρώτη μέρα εφαρμογής του; Μήπως δεν έχουν ληφθεί όλα τα δεδομένα υπόψη; Μήπως τελικά υπερδιαστασιολογούμε τα κτίριά μας θερμομονωτικά;

Είναι γεγονός πως ο Κανονισμός είναι ετεροβαρής, δίνοντας μεγάλη σημασία στα παθητικά συστήματα και τον εξαιρετικά δυσμενή συντελεστή θερμοπερατότητας και όχι στην συνολική εξοικονόμηση ενέργειας η οποία βέβαια θα πρέπει να υπολογίζεται συνολικά-ολιστικά και μάλιστα σε όρους κόστους ωφελειών.

Ποιες παραμέτρους δεν έχει λάβει υπόψη του ο Κανονισμός;

Καταρχάς στην Ελλάδα δεν υπάρχουν μεγάλες θερμοκρασιακές διαφορές εντός και εκτός κτιρίων χειμώνα και καλοκαίρι. Σε μία χώρα όπου τόσο ο χειμώνας όσο και το καλοκαίρι είναι ήπια λόγω του εύκρατου κλίματος και οι βροχοπτώσεις όχι συχνές, τα κουφώματα παραμένουν ανοικτά για ένα μεγάλο μέρος του χρόνου.

Αυτό έχει σαν αποτέλεσμα να μειώνεται στην πράξη η αποτελεσματικότητα της βαριάς θερμομονωτικής θωράκισης του κτιρίου στο σύνολο του έτους.

Επιπλέον δύο βασικά δεδομένα δεν έχουν ληφθεί υπόψη στους υπολογισμούς του Κανονισμού, ο ενεργειακός και ο οικολογικός αντίκτυπος των υλικών.

Ο ενεργειακός αντίκτυπος περιλαμβάνει την περιεχόμενη πρωτογενή ενέργεια, το ενεργειακό κόστος της μεταφοράς του υλικού από το στάδιο παραγωγής στο εργοτάξιο, το ενεργειακό κόστος εγκατάστασης του υλικού και το μελλοντικό απαιτούμενο ενεργειακό κόστος ανακύκλωσης του.

Η περιεχόμενη πρωτογενής ενέργεια αφορά την ενέργεια που απαιτείται για την παραλαβή/εξόρυξη της πρώτης ύλης, την επεξεργασία της και την τελική παραγωγή του θερμομονωτικού υλικού (εκφραζόμενη σε μονάδες kWh/m3 ή kWh/kg). Το ενεργειακό κόστος ανακύκλωσης περιλαμβάνει όλη την απαιτούμενη ενέργεια για την απεγκατάσταση, συλλογή και ανακύκλωση του υλικού μετά το τέλος της διάρκειας ζωής του.

Είναι δυνατόν, ορισμένα υλικά τα οποία προσφέρουν βέλτιστες φυσικές θερμομονωτικές ιδιότητες να είναι ενεργειακά ασύμφορα λόγω του ενεργειακού κόστους παραγωγής τους. Συνήθως το ενεργειακό κόστος είναι αλληλένδετο με το πραγματικό κόστος του υλικού. (πηγή:http://www.cea.org.cy/we_qualify).

Ο οικολογικός αντίκτυπος αναφέρεται στην ολική επιβάρυνση του περιβάλλοντος που προκαλείται κατά την παραγωγή, χρήση και ανακύκλωση των θερμομονωτικών υλικών, πέρα από την ενέργεια που καταναλώνεται στην παραγωγή τους.

Κατά το στάδιο παραγωγής των αφρωδών υλικών χρησιμοποιούνται ποσότητες κυκλικών υδρογονανθράκων ενώ ως διογκωτικό μέσο χρησιμοποιείται συνήθως CO2. (πηγή:http://www.cea.org.cy/we_qualify).

Με λίγα λόγια, φορτώνουμε τις οικοδομές μας με υλικά τα οποία πρώτον ενδέχεται να έχουν πολύ μεγαλύτερο ενεργειακό αποτύπωμα από το κέρδος της θερμομόνωσης που προσφέρουν και την ενδεχόμενη εξοικονόμηση στην κατανάλωση ενέργειας για θέρμανση και ψύξη, δεύτερον μειώνουν τη φυσική διαπνοή των στοιχείων του κτιρίου δημιουργώντας ανθυγιεινές εσωτερικές συνθήκες αν δεν ληφθούν μέτρα αερισμού και τέλος δεν έχουμε μελετήσει επαρκώς τις άμεσες ή έμμεσες επιπτώσεις αυτών των χημικών προϊόντων στην υγεία.

Με πρόχειρους υπολογισμούς και βασιζόμενοι στην περιορισμένη βιβλιογραφία μπορούμε να εκτιμήσουμε εάν η θερμομόνωση, όπως αυτή επιβάλλεται από τον ΚΕΝΑΚ, έχει τελικά θετικό ή αρνητικό ισοζύγιο.

Με μια μέση πυκνότητα 30 kg/m3 και πάχος 10 εκ., για την εξηλασμένη πολυστερίνη, απαιτείται ενέργεια για την παραγωγή της ίση με 85KWh/m2 (πηγήhttps://www.buildinggreen.com/news-article/avoiding-global-warming-impact-insulation) Μία κατοικία 100 μ2 χρειάζεται περίπου 250 μ2 θερμομόνωση, ήτοι 250 m2 x 85 kWh/m2 =21.250 kWh ενέργειας αποκλειστικά για την παραγωγή του θερμομονωτικού υλικού, χωρίς τις μεταφορές στο έργο , τα βοηθητικά υλικά εφαρμογής, το επίχρισμα, το τελικό βάψιμο κλπ, τα κουφώματα κλπ που κατα κανόνα διαθέτουν υψηλότερο ενεργειακό αποτύπωμα από την πολυστερίνη, όλα αυτά διπλασιάζουν την απαιτούμενη συνολική ενέργεια και έτσι για την ενεργειακή αναβάθμιση μιας κατοικίας 100 μ2 «ξοδεύουμε» συνολικά περίπου 45.000 kWh ενέργειας.

Η μέση ετήσια κατανάλωση θερμικής ενέργειας ανέρχεται σε 80 ΚWh/ μ2 η 8.000 ΚWh για κατοικία 100 μ2. Η κατά 50% επιδιωκόμενη εξοικονόμηση σύμφωνα με τα παραπάνω ισοδυναμεί με 40 ΚWh/ μ2 η 4000 ΚWh ανά κατοικία 100 μ2.

Εάν υποθέσουμε πως με αυτή την ενεργειακή αναβάθμιση επιτυγχάνουμε ενεργειακή εξοικονόμηση κατά 50%, η ενέργεια (45.000 kWh ) που ενσωματώνει το έργο ενεργειακής αναβάθμισης (για να επιτευχθεί η κατά 50% επιδιωκόμενη εξοικονόμηση 4000 kWh/έτος ) για να αποσβεστεί θα χρειαστούν 11 χρόνια (45.000 kWh ενσωματωμένη ενέργεια στο έργο ενεργειακής αναβάθμισης διαιρούμενες με 4000 kWh εξοικονόμηση ανά έτος = 11 έτη απόσβεση )

Σε ό, αφορά τις εκπομπές CO2, το ίδιο κτίριο των 100μ2 χωρίς θερμομόνωση επιβαρύνει το περιβάλλον με 147 kg /έτος ενώ με την θερμομόνωση 77kg/έτος.

Η παραγωγή των 250 m2 θερμομόνωσης επιβαρύνει χοντρικά με 450kg CO2 (Carbon footprint of thermal insulation materials in building envelopes R. Kunič University of Ljubljana). Εάν προσεγγιστικά τα υπόλοιπα υλικά όπως κόλλες βύσματα, γωνιόκρανα κλπ πλέον της μεταφοράς προσαυξάνουν κατά 50% τις εκπομπές CO2,προκύπτει πως η επιβάρυνση αποσβένεται σε 450Χ1.50 /(147-77)=10 χρόνια.

Σύμφωνα με τη μελέτη των Fan Hu and Xuejing Zheng (Procedia Engineering 121 ( 2015 ) 1096 – 1102 ) προκύπτει πως σε μικρά πάχη θερμομόνωσης το συνολικό κέρδος σε εκπομπές CO2 (σε όλο τον κύκλο ζωής) είναι σημαντικό, όταν όμως τα πάχη αυξάνονται λόγω απαίτησης περισσότερου υλικού αυξάνεται το ποσοστό εκπομπής κατά την κατασκευή και μειώνεται κατά τη χρήση οπότε και η επιβάρυνση είναι δυσανάλογη.

Αντίστοιχες μελέτες δεν έχουν γίνει για την Ελληνική επικράτεια και αυτό είναι ένα ζήτημα μεγάλης σημασίας, ώστε τελικά να καταλήξουμε ποια είναι η βέλτιστη θερμομόνωση (optimum thickness), σε όρους Life Cycle Analysis και να φύγουμε από τη λογική “όσο πιο πολύ τόσο πιο καλά”.

Λαμβάνοντας υπόψη πως τα ακίνητα αυτά είναι ηλικίας 40-50 ακόμα και 60 ετών, δηλ έχουν ήδη περάσει τον προσδόκιμο χρόνο ζωής τους και σίγουρα θα πρέπει να ενισχυθούν και στατικά για να συνεχίσουν να επιτελούν το σκοπό τους, η επένδυση από άποψη ενεργειακού ισοζυγίου καθίσταται μάλλον απαγορευτική.

Τι πρέπει να αλλάξει;

Η βελτίωση της ενεργειακής απόδοσης των κτιρίων δεν πρέπει να βασίζεται μόνο στα παθητικά συστήματα και ειδικότερα στην θεωρητική απομόνωση του κτιρίου από το περιβάλλον.

Το κτίριο σαν ένα επιμέρους κύτταρο της συνολικής ανθρώπινης δραστηριότητας, η οποία περιλαμβάνει την παραγωγή και κατανάλωση ενέργειας στον κύκλο ζωής, θα πρέπει να αποτελέσει μέρος μια συνολικής ενεργειακής πολιτικής όχι σε όρους δεικτών θερμοπερατότητας αλλά σε όρους cost optimal δηλ. «καθορισμού των βέλτιστων από πλευράς κόστους επιπέδων ελάχιστων απαιτήσεων ενεργειακής απόδοσης κτιρίων και δομικών στοιχείων».

Στον νέο αναθεωρημένο ΚΕΝΑΚ το cost optimal του κτιρίου θα λαμβάνεται υπόψη.

Η πτώση της οικοδομικής δραστηριότητας τα τελευταία χρόνια έχει οδηγήσει στην δραστική μείωση των κτιρίων που θα πρέπει να εφαρμόσουν τον ΚΕΝΑΚ.

Αντίθετα η πλειοψηφία των κτιρίων, όπως αναφέρθηκε στην αρχή, δεν έχουν καθόλου μόνωση λόγω κατασκευής πριν το 1979. Με βάση την απογραφή του 2011 (ΕΛΣΤΑΤ 2014) το 55% των κτιρίων με χρήση κατοικίας της χώρας έχει κατασκευαστεί πριν το 1980, δηλαδή είναι θερμικά απροστάτευτα, ενώ λόγω της οικονομικής ύφεσης, ο αριθμός των κτιρίων που έχει κατασκευαστεί μετά το 2010, με τις ελάχιστες απαιτήσεις του 1 ου ΚΕΝΑΚ (2010) είναι μόλις το 1,5% του συνολικού αποθέματος κανονικών κατοικιών που χρησιμοποιούν τα νοικοκυριά.

Επομένως εδώ τίθεται το θέμα σε τι ποσοστό επί του συνόλου του οικοδομικού αποθέματος θα εφαρμόζονται οι νέοι αυτοί κανονισμοί από εδώ και πέρα και αν αυτό είναι ικανό να μας οδηγήσει στην ενεργειακή ασφάλεια που θέλουμε σαν χώρα.

Από τα παραπάνω προκύπτει πως στην εξίσωση της απαίτησης για κτίρια σχεδόν μηδενικής ενεργειακής κατανάλωσης, στην οποία θα λαμβάνεται υπόψη και η κατανάλωση των ηλεκτρικών συσκευών, θα πρέπει να μπει και η παραγωγή ενέργειας από τα ίδια τα κτίρια.

Το πρώτο βήμα έχει γίνει με τη θεσμοθέτηση των ενεργειακών συνεταιρισμών. Ειδικότερα, ακολουθώντας τα παραδείγματα του εξωτερικού, στο βέλτιστο σενάριο, μικρές ενεργειακές κοινότητες στο επίπεδο κατοικίας-πολυκατοικίας θα έχουν τη δυνατότητα να παράγουν ενέργεια από ΑΠΕ και με αυτόν τον τρόπο να συνεισφέρουν προς τον στόχο του κτιρίου μηδενικής ή σχεδόν μηδενικής ενεργειακής κατανάλωσης.

Αυτό που μας περιορίζει μέχρι και σήμερα τεχνολογικά για να φθάσουμε στο στόχο αυτό, δεν είναι άλλο από την αποθήκευση ενέργειας.

Η χρονική υστέρηση από την παραγωγή στην κατανάλωση, απαιτεί την αποθήκευση της πλεονάζουσας ενέργειας, ώστε να χρησιμοποιηθεί όταν δεν υπάρχει παραγωγή, λόγω έλλειψης ηλιακού φωτός, πτώσης ταχύτητας ανέμων κλπ.

Συνοψίζοντας, τα βασικά στοιχεία που προκύπτουν είναι:

  • Το κτιριακό απόθεμα στη χώρα μας είναι ενεργοβόρο, όχι λόγω της ανεπάρκειας του ΚΘΚ του 1979, αλλά λόγω της πλειονότητας των κτιρίων που κατασκευάστηκαν πριν, δηλ. των κτιρίων χωρίς καθόλου θερμομόνωση και όχι αυτών με ανεπαρκή, κατά ΚΕΝΑΚ, θερμομόνωση.Τα κτίρια που εφαρμόζουν τον ΚΕΝΑΚ φαίνεται να υπερδιαστασιολογούνται σε ό,τι αφορά τα παθητικά συστήματα, πάχος θερμομόνωσης και προδιαγραφές κουφωμάτων μιας και ο έλεγχος γίνεται με βάση ιδιαίτερα αυστηρούς συντελεστές κατά μέλος και χωρίς να λαμβάνεται υπόψη το κλίμα της χώρας. Αυτό οδηγεί σε πολύ υψηλό αρχικό κόστος επένδυσης.
  • Στην ενεργειακή απόδοση των κτιρίων δεν λαμβάνεται υπόψη ούτε ο ενεργειακός ούτε ο οικολογικός αντίκτυπος των υλικών που τοποθετουνται, με αποτέλεσμα το ενεργειακό αποτύπωμα του κτιρίου στο συνολικό κύκλο ζωής, να υποτιμάται.
  • Ο ρυθμός αντικατάστασης παλαιών κτιρίων από νέα τα οποία θα πρέπει να πληρούν τους νέους κανονισμούς, στα χρόνια της κρίσης είναι πρακτικά μηδενικός. Επομένως το βάρος θα πρέπει να δοθεί όχι στις προδιαγραφές των νέων κτιρίων αλλά στα κίνητρα και τα χρηματοδοτικά εργαλεία για την παραγωγή ενέργειας από ΑΠΕ σε επίπεδο κυττάρου, δηλ κατοικίας-πολυκατοικίας για τα υφιστάμενα κτίρια και την έρευνα στην αποθήκευση αυτής της ενέργειας.

Πηγή: michanikos-online.gr

Απάντηση