Δυο αειφόρες ισόγειες κατοικίες στο Πανόραμα Θεσσαλονίκης

H αρχιτεκτονική σύνθεση είναι ολιστική, με γνώμονα τον αειφόρο σχεδιασμό. Τα κτίρια εντάσσονται μεν στην ενεργειακή κατηγορία Α+ σύμφωνα με τον ΚΕΝΑΚ, λειτουργούν όμως στο μεγαλύτερο ποσοστό με παθητικό, βιοκλιματικό σχεδιασμό. Η μελέτη έχει ως στόχο την εισαγωγή της φύσης στην κατασκευή ως "δομικό" στοιχείο, ώστε να επιτευχθεί το βίωμα της αρμονίας, η ευεξία και η υγεία των ενοίκων. Έτσι επιλέχθηκε συνειδητά η ισόγεια δόμηση σε επαφή με τη γη και μια γλώσσα αρχιτεκτονικής, που δεν καθυποβάλλει, με την κλίμακα των κτιρίων να εντάσσεται αρμονικά στο περιβάλλον.
Το αγροτεμάχιο, χωρίς καμία φύτευση, επιφάνειας 6.596 m², έχει ήπια κλίση προς τα νοτιοδυτικά. Ο υπαίθριος χώρος διαμορφώνεται με δενδροφυτεύσεις, φυτεύσεις θάμνων, δρόμο προσπέλασης με φυσικά υλικά, υπαίθριες θέσεις στάθμευσης, φωτοβολταϊκά στηριζόμενα σε πέργολες, υπαίθριους σκιασμένους χώρους με ξύλινες κατασκευές, πισίνα και γήπεδο τένις.
Το στενόμακρο σχήμα του οικοπέδου, με τη θέα και το νότιο προσανατολισμό στη στενή διάσταση, ήταν καθοριστικό για τη διάταξη και το σχήμα των σπιτιών, σε συνδυασμό με το στόχο για επίτευξη μέγιστων παθητικών ενεργειακών κερδών. Η τοποθέτηση των όγκων στο οικόπεδο έγινε έτσι ώστε τα σπίτια να αποτελούν αισθητικά και οργανικά ένα ενιαίο αρχιτεκτονικό σύνολο, που "αναμιγνύεται" με το δημιουργημένο φυσικό περιβάλλον, με οργανικά σχήματα και καμπύλες.
Τα κτίρια, στραμμένα όλα στο νότο με όγκους μικρού βάθους για επίτευξη φυσικού φωτισμού, έχουν κάλυψη 100% φυσικού δροσισμού το καλοκαίρι και 70% - 80% παθητική θέρμανση το χειμώνα. Οι κατοικίες, παρόλη τη στροφή τους στο νότο, έχουν ανεμπόδιστη δυτική θέα προς τον Όλυμπο και το Θερμαϊκό κόλπο.
Η κατοικία Α, με 163 m² στο ισόγειο, είναι προσπελάσιμη από τη δύση. Ανάμεσα στους χώρους διημέρευσης και στους χώρους ύπνου δημιουργείται μία εσοχή - άρθρωση, στην οποία τοποθετείται η είσοδος με ένα μεγάλο κρεμαστό στέγαστρο. Στο υπόγειο υπάρχει χαμάμ και τζακούζι.
Η κατοικία Β είναι μικρότερη, με 85 m². Οι χρήσεις απλώνονται γραμμικά η μία δίπλα στην άλλη.
Εφαρμόζεται ένας ολοκληρωμένος συνδυασμός παθητικών συστημάτων δροσισμού και θέρμανσης. Η αρχιτεκτονική αξιοποιεί ό,τι είναι δυνατόν από το νότιο προσανατολισμό και τις κλιματολογικές συνθήκες, χωρίς να αυξήσει το κόστος κατασκευής. Το καλοκαίρι οι μεγάλες νότιες όψεις με τις βεράντες σκιάζονται με πέργολες και η νότιοι υπαίθριοι με φυλλοβόλα δένδρα. Στο βορρά τα ανοίγματα είναι μικρά, ώστε να αποφεύγονται θερμικές απώλειες. Η βορινή όψη είναι μικρή, ένα τμήμα της είναι βυθισμένο στο χώμα, ώστε να υπάρχει προστασία από τους ψυχρούς ανέμους. Στη ΒΔ και ΝΑ όψη τα ανοίγματα είναι επίσης μικρά για προστασία από τον δύσκολο πλάγιο ήλιο του καλοκαιριού.
Έχοντας φροντίσει να γίνει μια καλή θερμομόνωση και έχοντας επαρκή θερμική μάζα, εξασφαλίζεται θερμική άνεση. Ο χειμερινός πλάγιος ήλιος των 26,5° προσπίπτει στις μεγάλες γυάλινες επιφάνειες, οι οποίες δρουν ως παγίδες θερμικής ακτινοβολίας. Εκτός από τον άμεσο ηλιασμό χρησιμοποιούνται παθητικά συστήματα θέρμανσης, όπως διπλά κελύφη και τοίχοι μάζας στη νότια όψη των κτιρίων.
Στις νότιες πλευρές των χώρων διημέρευσης, έξω από τις μεγάλες τζαμαρίες, προστίθεται διπλό κέλυφος σε απόσταση 70 cm. Πρόκειται για μονούς συρόμενους υαλοπίνακες. Η χειμερινή ηλιακή ακτινοβολία διαπερνά το υαλοστάσιο του διπλού κελύφους, θερμαίνει τον αέρα και τα δομικά στοιχεία στο εσωτερικό και αυτά μεταδίδουν θερμότητα στους παρακείμενους χώρους. Τους θερινούς μήνες, οι συρόμενοι υαλοπίνακες αφαιρούνται και αποθηκεύονται άμεσα στις παρακείμενες, προστατευμένες, μεταλλικές μονωμένες θήκες δεξιά και αριστερά των ανοιγμάτων. Στη διάρκεια της κατασκευής δεν πραγματοποιήθηκαν τα διπλά κελύφη και αντικαταστάθηκαν μερικώς από τοίχους μάζας αμφίπλευρα των μεγάλων υαλοστασίων.
Στο νότιο τμήμα των υπνοδωματίων και των λουτρών, σχεδιάστηκαν θερμικοί τοίχοι μάζας πλάι στα υαλοστάσια άμεσου ηλιακού κέρδους. Η επιλογή αυτών των δύο παθητικών συστημάτων έγινε μετά από πολλές δοκιμές και προσομοιώσεις για το βέλτιστο ενεργειακό κέρδος. Οι τοίχοι μάζας αποτελούνται από θερμοχωρητικά υλικά και σκυρόδεμα και φέρουν εξωτερικά, σε απόσταση 15 cm, υαλοστάσια για τη συλλογή της ηλιακής ακτινοβολίας. Λειτουργούν ως θερμάστρες χαμηλής ενθαλπίας. Τους θερινούς μήνες αερίζονται με φεγγίτες στην κατώτερη και ανώτερη ζώνη τους, ηλιοπροστατεύονται εξωτερικά με οριζόντιες σταθερές περσίδες και με κινητό κάθετο κάλυμμα. Οι προθάλαμοι των εισόδων στις κατοικίες κλείνουν το χειμώνα με πόρτες ανοιγόμενες και μονωμένες, ώστε να αποφεύγονται οι θερμικές απώλειες.
Για τις νεφοσκεπείς ημέρες του χειμώνα υπάρχει επικουρική συμβατική θέρμανση με αντλία θερμότητας, η οποία τροφοδοτείται από γεωθερμία και φωτοβολταïκά. Η θέρμανση είναι σε όλους τους χώρους των ισογείων ενδοδαπέδια.
Για τον επιτυχή σχεδιασμό των σχημάτων και των όγκων των κτιρίων, για τη βέλτιστη διαστασιολόγηση των παραθύρων και των παθητικών συστημάτων, όπως και για τη σκίαση και την επίτευξη ιδανικού μικροκλίματος στον υπαίθριο χώρο, έγιναν προσομοιώσεις σε προγράμματα θερμικής δυναμικής ανάλυσης Energy Plus, IES-VE και ENVI-met 3.1, δοκιμάζοντας πολλά σενάρια. Στο σενάριο με τριπλούς υαλοπίνακες στα βορινά, ανατολικά και δυτικά παράθυρα και διπλούς στα νότια, οι ανάγκες σε θέρμανση στα κτίρια είναι εξαιρετικά χαμηλές, 31,40 kWh/m² το χρόνο, μόνο με παθητικό βιοκλιματικό σχεδιασμό, πριν αξιοποιηθούν τα προτεινόμενα ενεργητικά επικουρικά συστήματα όπως φωτοβολταϊκά και γεωθερμία, ενώ με διπλούς υαλοπίνακες σε όλα τα κουφώματα 35,83 kWh/m. Την πιο κρύα ηλιόλουστη μέρα το χειμώνα η εσωτερική θερμοκρασία κυμαίνεται στους 20-24°C.
Βαρύτητα δόθηκε στο κέλυφος του κτιρίου, ώστε να εξασφαλιστεί η ανάσχεση απωλειών προς τα έξω με τη θερμομόνωση, σε συνδυασμό με θερμοχωρητικότητα στον εσωτερικό χώρο, ώστε να υπάρχει μικρή διακύμανση της θερμοκρασίας. Οι τοίχοι πλήρωσης είναι με ορθομπλόκ 30 cm, επενδυμένοι με πέτρα ή τούβλο 10 εκ. εσωτερικά, για αύξηση της μάζας θερμοσυσσώρευσης του κτιρίου. Τα φέροντα τοιχία από οπλισμένο σκυρόδεμα δρουν επίσης θερμοσυσσωρευτικά. Προστατεύονται εξωτερικά με μόνωση 10 cm oρυκτοβάμβακα από φυσικές ανακυκλώσιμες πρώτες ύλες και συνδέτη με τεχνολογία βιολογικής βάσης χωρίς φορμαλδεΰδη, φαινόλες και ακρυλικά. Συμπαγή μόνωση οικολογικού ορυκτοβάμβακα 15 cm έχουν και οι οροφές.
Τα δομικά στοιχεία έχοντας επαρκή μάζα ψύχονται τη νύχτα και στη διάρκεια της επόμενης μέρας αποδίδουν αργά τη θερμοκρασία τους στο χώρο. Ο φυσικός δροσισμός επιτυγχάνεται με την κατάλληλη σκίαση των εξωτερικών όψεων και με κάθετο και διαμπερή αερισμό μέσα στα κτίρια. Δροσερές αέριες μάζες, που έρχονται από τα υπόγεια των κατοικιών μέσω των εσωτερικών κλιμακοστασίων συμβάλλουν επίσης στο φυσικό δροσισμό. Η ηλιοπροστασία επιτυγχάνεται με οριζόντια στέγαστρα στο νότο, τα οποία φέρουν ξύλινες περσίδες με κλίση 30° προς το νότιο ήλιο. Με περσίδες αραιής διάταξης προστατεύονται και οι τοίχοι μάζας. Η κλίση των 30° επιτρέπει το χειμερινό ήλιο να διεισδύει ευεργετικά, ενώ το καλοκαίρι υπάρχει πλήρης προστασία και οι θερμές αέριες μάζες διαφεύγουν εύκολα. Στις δυτικές και ανατολικές όψεις προβλέπονται κατακόρυφες περσίδες, καθώς και δενδροφύτευση στον υπαίθριο χώρο.
Υπαίθριοι χώροι
Σημαντικό ρόλο για την αποτελεσματική ηλιοπροστασία παίζει ο σκιασμός του εδάφους, ώστε να μην υπερθερμαίνεται και αντανακλά φορτία προς τις όψεις. Στους νότιους προσανατολισμούς φυτεύονται φυλλοβόλα δένδρα. Στα βορινά σημεία φυτεύονται ελαιόδενδρα και άλλα αειθαλή. Περιμετρικά φυτεύονται κυπαρισσοειδή δημιουργώντας ένα είδος φράχτη προς τα γειτονικά οικόπεδα και το δρόμο. Στις ανατολικές και δυτικές όψεις προτείνονται και φυλλοβόλα και αειθαλή δένδρα μικρού ύψους φυτεμένα κοντά στο κτίριο. Όλα τα είδη είναι ενδημικά με ποικιλία ανθοφορίας και καρπών. Στόχος είναι η χαμηλή κατανάλωση νερού και η ελάχιστη συντήρηση.
Οι στέγες είναι φυτευμένες εκτατικού τύπου με ενδημικά είδη, που δεν χρειάζονται περιποίηση. Χρησιμοποιήθηκε το επιφανειακό χώμα των εκσκαφών, ώστε η φύτευση να εναρμονίζεται με το γύρω φυσικό περιβάλλον. Το πάχος των 15 cm χώματος δεν επιτρέπει την ανάπτυξη καθ΄ ύψος και έτσι δεν χρειάζονται φροντίδα. Τα φυτά είναι αντοχής σε ξηροθερμικές συνθήκες, επιπολαιόριζα. Στο χώμα της εκσκαφής, το οποίο χρησιμοποιείται, προστίθενται ποικιλίες φρυγάνων, τα οποία θα φυτευτούν και στον υπαίθριο των ισογείων, ώστε να δοθεί ενιαία εικόνα στο σύνολο του συγκροτήματος. Οι τοίχοι των υπαίθριων κλιμάκων προς τα υπόγεια φυτεύονται με αναρριχόμενα και κρεμασμένα παχύφυτα για επίτευξη καλού δροσισμού το καλοκαίρι.
Υλικά
Μελετήθηκε σύστημα συλλογής βρόχινων υδάτων σε υπόγεια δεξαμενή.
Έγινε επιλογή υλικών φιλικών προς το περιβάλλον, χωρίς τοξικούς ρύπους, ενώ εξασφαλίζεται η άδηλη αναπνοή του κτιριακού κελύφους, ώστε η υγρασία του εσωτερικού αέρα να εκτονώνεται προς τα έξω. Ο τρόπος κατασκευής και η επιλογή των υλικών είχαν ως κριτήριο την ελαχιστοποίηση συντηρήσεων.
Ο φέρων οργανισμός είναι σκελετός οπλισμένου σκυροδέματος, το οποίο είναι εμφανές σε επιλεγμένα σημεία εσωτερικών χώρων. Οι κεκλιμένες στέγες είναι όλες ξύλινες, συγκολλητής ξυλείας δρυός ελληνικής κατασκευής, εμφανείς εσωτερικά. Στους εξωτερικούς χώρους και ως επένδυση όψεων χρησιμοποιείται πέτρα για προστασία της κατασκευής. Για την επικάλυψη του εδάφους χρησιμοποιούνται φυσικά υλικά, όπως πατητό χώμα ή φυτευτές πέτρες. Εσωτερικά για την επίστρωση δαπέδων επιλέγεται μάρμαρο, που έχει θερμική μάζα και είναι ιδανικό για την ενδοδαπέδια θέρμανση. Τα κουφώματα είναι αλουμινίου για λόγους συντήρησης. Τα στέγαστρα ηλιοπροστασίας είναι κατασκευές από μεταλλικό πλαίσιο με ξύλινες περσίδες. Οι κατασκευές στήριξης φωτοβολταϊκών είναι από συγκολλητή ξυλεία και μέταλλο. Η φιλοσοφία όλης της κατασκευής είναι να μένει εμφανής. Σε κάποια σημεία εσωτερικά εφαρμόζεται βυζαντινού τύπου κουρασάνι.