Ψυχρή άσφαλτος "ανάσα" στην πόλη

Ψυχρή άσφαλτος, κυβόλιθοι και πλάκες πεζοδρομίων, αεραγωγοί, πράσινο και νερό αποτελούν κάποιες από τις λύσεις που έχουν δοκιμαστεί με επιτυχία σε ανοιχτούς χώρους με σκοπό να "ανακουφίσουν" τις πόλεις που "βράζουν".

Στα 4.500 τετραγωνικά μέτρα στο πάρκο του Φλοίσβου, στο Παλαιό Φάληρο, αντικαταστάθηκαν η άσφαλτος, το τσιμέντο και οι κοινές πλάκες με ψυχρή άσφαλτο και πλάκες, που δεν απορροφούν τη ζέστη, δημιουργήθηκαν εστίες σκίασης και φυτεύτηκαν δέντρα.

Το έργο αποτελεί μια από τις μεγαλύτερες εφαρμογές δροσερών πεζοδρομίων στον κόσμο και πραγματοποιήθηκε από την ομάδα μελετών Κτιριακού Περιβάλλοντος του Τμήματος Φυσικής του Πανεπιστημίου Αθηνών[1] με επικεφαλής τον καθηγητή Μάνθο Σανταμούρη, ο οποίος είναι και πρόεδρος του ΚΑΠΕ (Κέντρο Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας).

«Η μέγιστη θερμοκρασία μια πολύ ζεστή μέρα του καλοκαιριού μειώθηκε κατά 1,9 βαθμούς Κελσίου, ενώ η θερμοκρασία εδάφους κατά 12 βαθμούς»

----------

*[1]Ψυχρά υλικά στον αστικό ιστό για εξοικονόμηση ενέργειας
και βελτίωση του μικροκλίματος της πόλης (της Θεώνης Καρλέση - φυσικός και μέλος της ομάδας μελετών κτηριακού περιβάλλοντος του Πανεπιστημίου Αθηνών του Τμήματος Φυσικής)

Μια μικρή εισαγωγή για να δούμε ποιο είναι το θερμικό καθεστώς στα αστικά κέντρα και ποιες ανάγκες βελτίωσης δημιουργεί αυτό. Στις δυνατότητες βελτίωσης που υπάρχουν θα δούμε ποιος είναι ο ρόλος των υλικών. Θα κάνουμε, επίσης, και μία αναφορά σε όσα στοιχεία υπάρχουν, τα οποία, δυστυχώς, στην Ελλάδα δεν είναι πάρα πολλά, σχετικά με την πιστοποίηση των υλικών για την εφαρμογή τους στην οικολογική δόμηση. 

Σχετικά με το θερμικό καθεστώς στα αστικά κέντρα έχει διαπιστωθεί, σε τουλάχιστον 30 πόλεις στην Ευρώπη και σε περισσότερες από 120 σε όλο τον κόσμο, η ύπαρξη του φαινομένου της αστικής θερμικής νησίδας. Πολύ συνοπτικά, πρόκειται για το φαινόμενο σύμφωνα με το οποίο στα αστικά κέντρα παρατηρούνται αρκετά υψηλότερες θερμοκρασίες συγκριτικά με τις αγροτικές και τις περιαστικές περιοχές (Εικ.1).

Εικ.1 Αστική θερμική νησίδα

Οι παράγοντες οι οποίοι επηρεάζουν το μικροκλίμα της πόλης είναι η πυκνή δόμηση, η χρήση υλικών τα οποία έχουν ακατάλληλες οπτικές και θερμικές ιδιότητες, η παραγωγή ανθρωπογενούς θερμότητας από τα μέσα μαζικής μεταφοράς, η έλλειψη πρασίνου, η ατμοσφαιρική ρύπανση και η μειωμένη ταχύτητα του ανέμου, λόγω ακριβώς αυτής της πυκνής δόμησης (Εικ.2,3)

Εικ.2 Κέντρο Αθηνών - Εικ.3 Κλιματιστικά

Στον χάρτη της Αθήνας που βλέπουμε (Εικ.4), δίπλα στον οποίο υπάρχει και ο αντίστοιχος χάρτης θερμοκρασιών (Εικ.5), παρατηρούμε ότι στην περιοχή του κέντρου της πόλης η ένταση του φαινομένου της αστικής θερμικής νησίδας κυμαίνεται από 6 έως 12 βαθμούς. Αυτό σημαίνει ότι στις περιοχές της πόλης, με όλα τα προβλήματα τα οποία αναφέραμε προηγουμένως, παρατηρούνται θερμοκρασίες έως και 40^οC, ενώ στις περιαστικές περιοχές που δεν έχουν την πυκνή δόμηση της πόλης, οι θερμοκρασίες είναι πολύ χαμηλότερες με ελάχιστη εως 27^οC.

Εικ.4 Περιοχή Αθηνών, σταθμοί μετρήσεων
Εικ.5 Χάρτης θερμοκρασιών περιοχής Αθηνών

Όλα αυτά, βέβαια, έχουν άμεση επίπτωση στον ενεργειακό τομέα και κατ' επέκταση και στον περιβαλλοντικό, με αποτέλεσμα τους θερινούς μήνες το φορτίο ψύξης να διπλασιάζεται στο κέντρο της πόλης, ενώ το φορτίο αιχμής για τον κλιματισμό να τριπλασιάζεται. Λέγοντας φορτίο αιχμής εννοούμε το φορτίο, αυτές τις λίγες ώρες, αλλά τις πολύ σημαντικές και καθοριστικές για την κατανάλωση ενέργειας, τις μεσημεριανές δηλαδή, τους καλοκαιρινούς μήνες, όπου εμφανίζονται πολύ συχνά και τα black-out, λόγω αυτής της υπερφόρτωσης του δικτύου και της υπερκατανάλωσης ενέργειας.

Σημαντική δυνατότητα βελτίωσης μπορούν να προσφέρουν τα ψυχρά υλικά ή αλλιώς cool materials, όπως είναι γνωστά διεθνώς. Πρόκειται για υλικά τα οποία παρουσιάζουν υψηλή ανακλαστικότητα στην ηλιακή ακτινοβολία και υψηλό συντελεστή εκπομπής στο υπέρυθρο (Εικ.6).

Υψηλή ανακλαστικότητα στην ηλιακή ακτινοβολία σημαίνει ότι έχουμε μικρότερη απορρόφηση της ηλιακής ενέργειας και αποβολή ευκολότερα της θερμότητας όταν υπάρχει υψηλός συντελεστής εκπομπής. Αυτοί οι δύο παράγοντες, δηλαδή υψηλός συντελεστής ανακλαστικότητας και υψηλός συντελεστής εκπομπής, συμβάλλουν στο να εμφανίζονται μικρότερες επιφανειακές θερμοκρασίες. Αυτό σημαίνει ότι, σε επίπεδο κτηρίου, λιγότερη θερμότητα εισέρχεται στο κτήριο, με αποτέλεσμα να χρειάζεται λιγότερη ενέργεια και να έχουμε μικρότερη κατανάλωση ενέργειας για δροσισμό, και σε επίπεδο πόλης σημαίνει ότι λιγότερη θερμότητα μεταδίδεται στον υπερκείμενο αέρα, συνεπώς αντιμετωπίζεται με αυτόν τον τρόπο το φαινόμενο της αστικής θερμικής νησίδας.

Εικ.6 Χαρακτηριστικά ψυχρών υλικών

Τα ψυχρά υλικά μπορούν να ταξινομηθούν σε δυο κατηγορίες (Εικ.7). Η μια αφορά την ανάπτυξη υλικών που αφορούν το κέλυφος του κτηρίου, τα οποία είναι είτε επικαλύψεις, ψυχρές επικαλύψεις, δηλαδή, για το εξωτερικό των κτηρίων, μεμβράνες, κεραμίδια, μεταλλικές στέγες ή ασφαλτικά κεραμίδια ή υλικά τα οποία αφορούν στις επιφάνειες εξωτερικών χώρων, δηλαδή τσιμέντοπλακες, μάρμαρο, μωσαϊκό, πέτρα, άσφαλτος στους δρόμους κ.λπ.

Εικ.7 Ταξινόμηση ψυχρών υλικών

Δυο λόγια σχετικά με τον πρώτο τομέα εφαρμογής των ψυχρών υλικών, που αφορά το κέλυφος του κτηρίου. Βλέπουμε στην Εικ.8 δύο τσιμεντόπλακες οι οποίες έχουν επικαλυφθεί με γαλάζιο χρώμα, που φαινομενικά δείχνει ότι είναι ίδιο και στις δυο πλάκες. Το επάνω χρώμα, όμως, είναι κοινό χρώμα που κυκλοφορεί στην αγορά, ενώ το κάτω είναι ψυχρή επικάλυψη. Δίπλα φαίνεται η θερμική απεικόνιση σύμφωνα με την οποία οι κυανές αποχρώσεις αντιστοιχούν σε χαμηλότερες θερμοκρασίες ενώ οι κίτρινες σε υψηλότερες. Βλέπουμε ότι ένα κοινό χρώμα εμφανίζει αρκετά υψηλότερη θερμοκρασία από ένα ψυχρό χρώμα της ίδιας απόχρωσης. Αυτό είναι πολύ σημαντικό, αν σκεφθούμε ότι μέχρι στιγμής ως ψυχρά υλικά θεωρούντο μόνο τα λευκά. Για τον λόγο αυτό και όλα τα σπίτια στα νησιά είναι βαμμένα με λευκό χρώμα. Επειδή όμως οι πολυ ανοιχτόχρωμες αποχρώσεις δημιουργούν το φαινόμενο της οπτικής θάμβωσης είναι πολύ σημαντικό ότι έχουν αναπτυχθεί υλικά έγχρωμα τα οποία διατηρούν τις ίδιες οπτικές ιδιότητες με τα κοινά, παρ' όλα αυτά οι θερμικές τους ιδιότητες ειναι πολύ καλύτερες από των κοινών χρωμάτων.

Επίσης, βλέπουμε στην Εικ.9 δείγματα μαύρου χρώματος, το οποίο είναι ένα χρώμα που αναπτύσσει πολύ υψηλές θερμοκρασίες. Όμως, έχει αναπτυχθεί και σ' αυτήν την περίπτωση αντίστοιχη ψυχρή επικάλυψη η οποία είναι σημαντικά ψυχρότερη.

Εικ.8 Κοινή (πάνω), ψυχρή (κάτω) μπλέ επικάλυψη
Εικ.9 Κοινή (πάνω), ψυχρή (κάτω) μαύρη επικάλυψη

Στην Εικ.10 μπορούμε να δούμε την οροφή ενός κτηρίου. Στην επάνω φωτογραφία η οροφή έχει επικαλυφθεί με ένα συμβατικό υλικό (ασφαλτόπανο) το οποίο, όπως φαίνεται στη διπλανή θερμοφωτογραφία, έχει αναπτύξει πολύ υψηλότερη θερμοκρασία σχετικά με ένα ψυχρό υλικό, δηλαδή με μια επικάλυψη λευκού χρώματος στην οροφή.

Εικ.10 Οροφή με ασφαλτόπανο (πάνω) και με ψυχρή επικάλυψη (κάτω)

Η Εικ.11 παρουσιάζει, σε διάφορες πόλεις της Ελλάδας και του εξωτερικού, τη μεταβολή στα ενεργειακά φορτία θέρμανσης με κόκκινο χρώμα και δροσισμού με μπλε χρώμα, η οποία προκαλείται από τη μεταβολή της ανακλαστικότητας των υλικών που χρησιμοποιούνται. Δηλαδή μια μεταβολή της τάξης του 0,65. Αυτό σημαίνει ότι αν υπάρχει ένα υλικό συμβατικό το οποίο έχει ανακλαστικότητα 0,2, ας πούμε, και χρησιμοποιηθεί αντί αυτού ένα ψυχρό υλικό το οποίο έχει ανακλαστικότητα 0,8, βλέπουμε την πολύ σημαντική μείωση στο ενεργειακό φορτίο. Συγκεκριμένα, βλέπουμε για την Αθήνα ότι αυτή η μεταβολή φθάνει γύρω στις 25 κιλοβατώρες ανά τετραγωνικό μέτρο το χρόνο.

Εικ.11 Μεταβολή στα ενεργειακά φορτία θέρμανσης και δροσισμού

Όσον αφορά τις επιφάνειες του αστικού περιβάλλοντος, θα δείξω μια έρευνα που έχουμε πραγματοποιήσει σχετική με χρήση μαρμάρου. Στη μελέτη της περιοχής του Δημαρχείου Αθηνών (Εικ.12), βλέπουμε αριστερά τις εικόνες στο ορατό, δεξιά τις εικόνες με θερμοκάμερα, με θερμοφωτογραφία δηλαδή, όπου έχουμε και την θερμοκρασιακή απεικόνιση. Η θερμοκρασία του λευκού μαρμάρου είναι 30^οC, ενώ της ασφάλτου η διπλάσια, δηλαδή 60^οC. Η μελέτη αυτή έχει γίνει μία θερμή μέρα ενός θερινού μήνα. Βλέπουμε τη θερμοκρασία του κόκκινου κυβόλιθου η οποία είναι στους 61^οC και του γκρι κυβόλιθου στους 60^οC, οπότε αντιλαμβανόμαστε την όχι απλά πολύ σημαντική, αλλά τη δραματική διαφορά από τη χρήση κατάλληλων υλικών, όπως το μάρμαρο.

Εικ.12 Περιοχή Δημαρχείου Αθηνών

Στην Εικ.13, αριστερά έχουμε μια τσιμεντόπλακα γκρι, δεξιά έχουμε μάρμαρο. Βλέπουμε και πάλι τη θερμοκρασιακή διαφορά, όπως και στην επόμενη εικόνα όπου έχουμε τσιμεντόπλακα μπεζ χρώματος. Οι τσιμεντόπλακες παρουσιάζουν αρκετά υψηλότερη θερμοκρασία από το λευκό μάρμαρο.

Εικ.13 Γκρι τσιμεντόπλακα, μάρμαρο, τσιμεντόπλακα μπεζ

Εικ.14 Από αριστερά: Μάρμαρο, άσφαλτος, κυβόλιθος κόκκινος, τσιμεντόπλακα λευκή και κυβόλιθος γκρι

Βλέπουμε (Εικ.14) μερικά υλικά τα οποία χρησιμοποιούνται κοινώς, όπως μάρμαρο, άσφαλτος, κυβόλιθος κόκκινος, τσιμεντόπλακα λευκή και κυβόλιθος γκρι. Και εδώ, αντίστοιχα, σε συμφωνία μάλλον με τις τιμές της θερμοκρασίας, βλέπουμε ότι η τιμή της ανακλαστικότητας του μαρμάρου είναι πάρα πολύ μεγαλύτερη (0,77) από των υπολοίπων υλικών, ακόμη και από τη λευκή τσιμεντόπλακα (0,60), όπου φαινομενικά δείχνουν να έχουν την ίδια απόχρωση, παρ' όλα αυτά από τις έρευνες που έχουμε πραγματοποιήσει, συμπεραίνουμε ότι η απόχρωση δεν είναι ο μοναδικός παράγοντας ο οποίος επηρεάζει την ανακλαστικότητα και τις θερμικές ιδιότητες των υλικών.

Στο κτήριο, τώρα, του Δημαρχείου βρέθηκε ότι οι επιφανειακές θερμοκρασίες κυμάνθηκαν από 33 ως 38 βαθμούς Κελσίου. Μιλάμε για περιοχή του κέντρου της πόλης και για μήνα Αύγουστο, οπότε αντιλαμβάνεστε όλοι τις θερμοκρασίες που αναπτύσσονται. Οι θερμοκρασίες αυτές στο κτήριο του Δημαρχείου είναι πολύ χαμηλότερες, λόγω της εκτεταμένης χρήσης μαρμάρου στο κτήριο. Ενώ σε ένα γειτονικό κτήριο, γυάλινο με εξωτερική επένδυση αλουμινίου, με όσα προβλήματα αυτό δημιουργεί, τα οποία είναι τεράστια, η επιφανειακή θερμοκρασία μετρήθηκε στους 44 βαθμούς, δηλαδή 10 βαθμούς Κελσίου υψηλότερη, και αυτό σκεφθείτε το σε μια πιο ευρεία κλίμακα γιατί μιλάμε αυτή τη στιγμή για κάποια κτήρια μεμονωμένα. Μιλώντας αθροιστικά σε επίπεδο πόλης αντιλαμβανόμαστε όλοι πόσο σημαντική μπορεί να είναι η διαφορά στο μικροκλίμα.

Όσον αφορά την πιστοποίηση των υλικών για την εφαρμογή στην οικολογική δόμηση, υπάρχει μια Κοινή Υπουργική Απόφαση του 2008 η οποία αφορά μέτρα για τη βελτίωση της ενεργειακής απόδοσης και για την εξοικονόμηση της ενέργειας στον δημόσιο και ευρύτερο δημόσιο τομέα, όπου μέσα σ' αυτά τα πρόσθετα μέτρα βλέπουμε, μεταξύ άλλων, ότι όχι μόνο προτείνεται, αλλά στην ουσία απαιτείται η εφαρμογή ψυχρών μορφών μεγάλης ανακλαστικότητας στην ηλιακή ακτινοβολία. Επίσης, όπου απαιτούνται εξωτερικοί χρωματισμοί των κατακόρυφων τμημάτων των κτηρίων, πρέπει να πραγματοποιούνται με χρήση cool υλικών, ψυχρών, δηλαδή, έγχρωμων ή λευκών υλικών. Φυσικά, αναφέρεται ότι αυτές οι βαφές πρέπει να είναι πιστοποιημένες, ως προς τα οπτικά και τα θερμικά τους χαρακτηριστικά, από εγκεκριμένα εργαστήρια.

Τι αναφέρεται στο άρθρο 8 της ΚΥΑ 1122-12/6/2008, Μέτρα για τη βελτίωση της ενεργειακής απόδοσης και την εξοικονόμηση ενέργειας στο δημόσιο και ευρύτερο δημόσιο τομέα:

Το Πανεπιστήμιο Αθηνών συμμετέχει στην προσπάθεια να υπάρξει κάτι πιο συγκεκριμένο όσον αφορά την πιστοποίηση των υλικών και των εργαστηρίων, μέσω ένος Ευρωπαϊκού προγράμματος στο οποίο συμμετέχει η Ομάδα Μελετών Κτηριακού Περιβάλλοντος του Πανεπιστημίου, το οποίο ονομάζεται «COOL ROOFS». Ο στόχος αυτού του project είναι η πραγματοποίηση ενός σχεδίου δράσης για την ενημέρωση, κατ' αρχήν, και την προώθηση στην αγορά της τεχνολογίας των ψυχρών υλικών στην Ευρωπαϊκή Ένωση και μέσα στα πλαίσια αυτού του προγράμματος η δημιουργία προτύπων για τα ψυχρά υλικά. Σε αυτό βρισκόμαστε σε αρκετά προχωρημένο στάδιο. Επίσης, στα άμεσα σχέδια είναι η πιστοποίηση των υλικών και η πιστοποίηση των εργαστηρίων. Πάνω σε αυτό χρειάζεται αρκετή δουλειά και συντονισμός και είναι πάρα πολύ σημαντικό που υπάρχει ένα πρόγραμμα και που υπάρχουν αρκετοί συνεργαζόμενοι φορείς στο πρόγραμμα αυτό που ασχολούνται μ' αυτό. Για περισσότερες πληροφορίες αν θέλετε υπάρχει το site του προγράμματος που μπορείτε να ενημερωθείτε.

Cool Roofs project web site: www.coolroofs-eu.eu
EU Cool Roofs Council web site: coolroofs-eu-crc.eu

marmaronet.com