Η ραγδαία αστικοποίηση αποτελεί ένα παγκόσμιο φαινόμενο που ασκεί αυξανόμενη πίεση στις υποδομές των αναπτυσσόμενων μητροπόλεων. Οι προκλήσεις που προκύπτουν περιλαμβάνουν την υπερφόρτωση των υφιστάμενων συστημάτων μεταφορών, της έλλειψης στέγης, τα προβλήματα ύδρευσης και αποχέτευσης, τις αυξημένες ενεργειακές απαιτήσεις και τη διαχείριση των αποβλήτων. Η αντιμετώπιση αυτών των προκλήσεων απαιτεί σημαντικές επενδύσεις σε νέες και αναβαθμισμένες υποδομές στους τομείς των μεταφορών, της ενέργειας, της ύδρευσης και της αποχέτευσης, καθώς και των επικοινωνιών. Η ανάπτυξη βέβαια νέων υποδομών,  έχει άμεσο αντίκτυπο στην ποιότητα ζωής των κατοίκων, επηρεάζοντας την οικονομική ισότητα, τη δημόσια υγεία, την περιβαλλοντική υποβάθμιση και την ασφάλεια.

Η ταχύτητα της αστικοποίησης, ιδιαίτερα στις αναπτυσσόμενες χώρες, ξεπερνά ενίοτε την ικανότητα των πόλεων να προσαρμόσουν τις υποδομές τους, δημιουργώντας ένα σημαντικό έλλειμμα. Αυτό υποδηλώνει την ανάγκη για προληπτικό και μακροπρόθεσμο σχεδιασμό αντί για αντιδραστικά μέτρα, απαιτώντας ταυτόχρονες προσπάθειες επέκτασης και εκσυγχρονισμού.

 Συγκεκριμένες Προκλήσεις Υποδομής

• Κυκλοφοριακά Εμφράγματα: Η κυκλοφοριακή συμφόρηση, η πίεση στα μέσα μαζικής μεταφοράς, η ατμοσφαιρική ρύπανση από τα οχήματα και τα προβλήματα συνδεσιμότητας αποτελούν σημαντικές προκλήσεις.
• Ελλείψεις Στέγης και Υποβαθμισμένοι Οικισμοί: Η έλλειψη οικονομικά προσιτής στέγης οδηγεί στην εμφάνιση άτυπων οικισμών, στον υπερπληθυσμό και στην ανεπαρκή υγιεινή.
• Υποδομές Ύδρευσης και Αποχέτευσης: Η παλαιότητα των δικτυών,  λειψυδρία, η κακή διαχείριση των λυμάτων και η απόρριψη ακατέργαστων λυμάτων προκαλούν σοβαρά προβλήματα.
• Ενέργεια και Εφοδιασμός Ηλεκτρικής Ενέργειας: Η αναξιόπιστη παροχή, η εξάρτηση από ορυκτά καύσιμα και οι αυξανόμενες ενεργειακές απαιτήσεις αποτελούν κρίσιμα ζητήματα.
• Διαχείριση Αποβλήτων: Οι υπερχειλισμένοι χώροι υγειονομικής ταφής, οι κίνδυνοι για την υγεία και η ανάγκη για καλύτερη διαλογή και ανακύκλωση των αποβλήτων είναι επιτακτικές.

Οι προκλήσεις αυτές είναι αλληλένδετες. Για παράδειγμα, η ανεπαρκής χρήση των μέσων μαζικής μεταφοράς συμβάλλει στην κυκλοφοριακή συμφόρηση και την ατμοσφαιρική ρύπανση, ενώ οι ελλείψεις στέγης επιδεινώνουν τα προβλήματα υγιεινής στους άτυπους οικισμούς. Απαιτείται μια ολιστική προσέγγιση για την αντιμετώπιση αυτών των αλληλοσυνδεόμενων ζητημάτων.

Μετριασμός των Περιβαλλοντικών Επιπτώσεων των Έργων Υποδομής

Η αστική ανάπτυξη έχει αρνητικές περιβαλλοντικές επιπτώσεις, όπως αποδάσωση, απώλεια οικοτόπων, ρύπανση και αυξημένες εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου. Οι συγκεκριμένες επιπτώσεις περιλαμβάνουν την υποβάθμιση της ποιότητας του αέρα και του νερού, την απώλεια βιοποικιλότητας και την επιδείνωση της κλιματικής αλλαγής. Η ανάπτυξη υποδομών, αν και απαραίτητη, ενέχει σημαντικούς περιβαλλοντικούς κινδύνους που πρέπει να διαχειριστούν και να μετριαστούν προσεκτικά για να διασφαλιστεί η μακροπρόθεσμη βιωσιμότητα της μητρόπολης και του πλανήτη.

Υπάρχουν στρατηγικές για τον μετριασμό των αρνητικών επιπτώσεων της ανάπτυξης υποδομών, όπως πρακτικές πράσινων κτιρίων, υποδομές χαμηλών εκπομπών άνθρακα, ενσωμάτωση ανανεώσιμων πηγών ενέργειας και διαχείριση αποβλήτων κατά τη διάρκεια της κατασκευής. Οι Μελέτες Περιβαλλοντικών Επιπτώσεων (ΜΠΕ) διαδραματίζουν ρόλο στον εντοπισμό και τη διαχείριση των περιβαλλοντικών κινδύνων. Είναι σημαντική η χρήση βιώσιμων υλικών στα έργα υποδομής. Η έννοια των πράσινων υποδομών και των λύσεων που βασίζονται στη φύση είναι επίσης κρίσιμη. Η δέσμευση για βιώσιμες πρακτικές, συμπεριλαμβανομένης της χρήσης πράσινων υλικών, λύσεων που βασίζονται στη φύση και διεξοδικών περιβαλλοντικών αξιολογήσεων, είναι απαραίτητη για την ελαχιστοποίηση του οικολογικού αποτυπώματος των αστικών υποδομών.

Μείωση όχλησης κατά το στάδιο κατασκευής

Η επιτυχής μείωση της όχλησης απαιτεί μια ολιστική προσέγγιση, συνεχή επαγρύπνηση και προσαρμοστικότητα κατά τη διάρκεια υλοποίησης του έργου. Η προτεραιότητα στην ευημερία των πολιτών και η διαφανής επικοινωνία είναι καθοριστικοί παράγοντες για την αποδοχή και την επιτυχή ολοκλήρωση του έργου.

Κατά το στάδιο κατασκευής  κάθε νέου έργου ή επέκτασης και επέμβασης σε υφιστάμενο,  στρατηγικές που η εφαρμογή τους θα βοηθούσε στην αποτελεσματική μείωση της όχλησης είναι:

1. Προσεκτικός Σχεδιασμός και Προετοιμασία:

• Λεπτομερής Μελέτη Επιπτώσεων: Πριν την έναρξη των εργασιών, είναι απαραίτητη μια ολοκληρωμένη μελέτη περιβαλλοντικών και κοινωνικών επιπτώσεων, η οποία θα αναγνωρίζει πιθανές πηγές όχλησης (θόρυβος, σκόνη, κυκλοφοριακές διαταραχές κ.λπ.) και θα προτείνει μέτρα για την αντιμετώπισή τους.
• Εναλλακτικά Χρονοδιαγράμματα Εργασιών: Εξέταση της δυνατότητας εκτέλεσης θορυβωδών εργασιών κατά τις ώρες μειωμένης κυκλοφορίας (π.χ., νωρίς το πρωί, αργά το απόγευμα ή το βράδυ) ή κατά τη διάρκεια του Σαββατοκύριακου, όπου είναι εφικτό και δεν προκαλεί υπερβολική όχληση στους κατοίκους.
• Φασική Υλοποίηση: Κατάτμηση του έργου σε μικρότερες φάσεις, επιτρέποντας την ολοκλήρωση και αποκατάσταση τμημάτων πριν την έναρξη εργασιών σε άλλα. Αυτό μειώνει τη συνολική διάρκεια της όχλησης σε μια συγκεκριμένη περιοχή.
• Επιλογή Κατάλληλου Εξοπλισμού και Τεχνικών: Χρήση σύγχρονου και αθόρυβου εξοπλισμού, όπου είναι διαθέσιμο. Εφαρμογή εναλλακτικών τεχνικών κατασκευής που παράγουν λιγότερο θόρυβο και σκόνη.
• Σχεδιασμός Εναλλακτικών Κυκλοφοριακών Ροών: Σε περίπτωση κυκλοφοριακών διαταραχών, σχεδιάζονται και υλοποιούνται εναλλακτικές διαδρομές για οχήματα και πεζούς.

2. Διαχείριση του Εργοταξίου:

• Περίφραξη και Προστασία: Περίφραξη του χώρου του εργοταξίου για να περιορίζεται η διασπορά σκόνης και θορύβου, καθώς και για λόγους ασφαλείας. Χρήση προστατευτικών καλυμμάτων και διχτυών.
• Μέτρα Καταστολής Σκόνης: Συχνό ψεκασμό νερού, ειδικά κατά τη διάρκεια ξηρών περιόδων και εργασιών που παράγουν σκόνη (π.χ., εκσκαφές, κοπή υλικών). Χρήση σαρώθρων και οχημάτων καθαρισμού.
• Μείωση Θορύβου: Τοποθέτηση ηχομονωτικών φραγμάτων γύρω από τις πιο θορυβώδεις εργασίες. Τακτική συντήρηση των μηχανημάτων έργου.
• Οργάνωση και Καθαριότητα: Διατήρηση του εργοτάξιο καθαρό και οργανωμένο εργοτάξιο και άμεση απομάκρυνση των αποβλήτων και των υλικών που δεν χρησιμοποιούνται.
• Διαχείριση Κίνησης Οχημάτων Εργοταξίου: προσεκτικός σχεδιασμός των οχημάτων του εργοταξίου για να ελαχιστοποιηθεί η κυκλοφοριακή επιβάρυνση. Ορισμός συγκεκριμένων ωρών εισόδου και εξόδου, αν είναι δυνατόν.

3. Επικοινωνία και Συνεργασία:

• Έγκαιρη και Διαφανής Ενημέρωση: Ενημέρωση των κατοίκων, των επιχειρήσεων και τους φορέων της πόλης για το έργο, το χρονοδιάγραμμα, τις πιθανές διαταραχές και τα μέτρα που λαμβάνονται για τη μείωση της όχλησης. Χρησιμοποιώντας διάφορους τρόπους επικοινωνίας (π.χ., ενημερωτικά φυλλάδια, ιστοσελίδα του έργου, τοπικά μέσα ενημέρωσης).
• Δημιουργία Καναλιού Επικοινωνίας: Ορισμός ενός σημείου επαφής για τους πολίτες όπου μπορούν να απευθύνονται για ερωτήσεις, παράπονα ή προτάσεις.
• Συνεργασία με τις Τοπικές Αρχές: Συνεργασία με τον δήμο και τις αρμόδιες υπηρεσίες για τον συντονισμό των εργασιών και την αντιμετώπιση τυχόν προβλημάτων που ανακύπτουν.
• Διαμεσολάβηση και Επίλυση Διαφορών: προετοιμασία για την αντιμετώπιση τυχόν διαφωνιών ή παραπόνων και επιδίωξη εξεύρεσης κοινά αποδεκτών λύσεων.

4. Παρακολούθηση και Αναπροσαρμογή:

• Συνεχής Παρακολούθηση: συστηματική παρακολούθηση των επιπέδων θορύβου, σκόνης και κυκλοφοριακής συμφόρησης στην περιοχή του έργου.
• Αξιολόγηση της Αποτελεσματικότητας των Μέτρων: Αξιολόγηση της αποτελεσματικότητας των μέτρων που έχουν ληφθεί για τη μείωση της όχλησης και αναπροσαρμογή  ανάλογα με τις ανάγκες και τα αποτελέσματα.
• Λήψη Ανατροφοδότησης: Λήψη ανατροφοδότησης από τους πολίτες και τις τοπικές αρχές για την περαιτέρω βελτίωση των πρακτικών.

Τα στελέχη της «Delta Engineering – Σύμβουλοι Μηχανικοί», μέλους του Ομίλου «ΣΑΜΑΡΑΣ & ΣΥΝΕΡΓΑΤΕΣ», παρακολουθώντας στενά τις αναπτυξιακές εξελίξεις και έχοντας σημαντική εμπειρία ως σύμβουλοι και μελετητές ποικίλων project, είναι στη διάθεσή σας για οποιαδήποτε πληροφορία και διευκρίνιση για το παραπάνω θέμα καθώς και για ότι άλλο άπτεται και αφορά οποιαδήποτε ολοκληρωμένη τεχνική και συμβουλευτική υπηρεσία στον ιδιωτικό ή τον δημόσιο τομέα.

Συντάκτρια: Στεργιανή Γ. Γάκη / Διπλ. Πολιτικός Μηχανικός, Α.Π.Θ. / Τομέας Διαχείρισης και Επίβλεψης Τεχνικών Έργων

Photo: geotechnicaldesigngroup.it

Ιστορική αναδρομή, τεχνολογική εξέλιξη και σύγχρονες εφαρμογές

Οι διπλές προσόψεις αποτελούν μία από τις σημαντικότερες αρχιτεκτονικές στρατηγικές στο πλαίσιο του βιοκλιματικού σχεδιασμού, προσφέροντας δυνατότητες ουσιαστικής βελτίωσης τόσο της ενεργειακής απόδοσης όσο και της θερμικής άνεσης των κτιρίων. Η σύνθεση ενός επιτυχημένου διπλού κελύφους δύναται να συνδυάζει λειτουργικά, αισθητικά και περιβαλλοντικά κριτήρια, καθιστώντας την εφαρμογή του ένα πολυδιάστατο εργαλείο αρχιτεκτονικής και τεχνολογικής καινοτομίας.

1. Ιστορική εξέλιξη και τεχνολογική πρόοδος

Παραδοσιακές εφαρμογές και πρώιμα παραδείγματα

Η χρήση διπλών κελυφών ή αντίστοιχων συστημάτων ανάγεται ήδη στην αρχαιότητα, όταν η παράθεση επάλληλων αρχιτεκτονικών στοιχείων χρησίμευε για τον έλεγχο της ηλιακής ακτινοβολίας και την προώθηση του φυσικού αερισμού. Από τη διπλή κιονοστοιχία των αγορών έως τις περιτοιχίσεις και τις φυτεύσεις της παραδοσιακής αρχιτεκτονικής, αναγνωρίζεται η πρόθεση δημιουργίας μεταβατικών ζωνών ανάμεσα στον εξωτερικό και τον εσωτερικό χώρο. Χαρακτηριστικό παράδειγμα πρώιμης εφαρμογής αυτών των αρχών αποτελεί το mashrabiya, ένα ξύλινο διάτρητο πλέγμα που ενσωματώνει λειτουργίες σκίασης και ιδιωτικότητας, ιδιαίτερα διαδεδομένο στην ισλαμική αρχιτεκτονική (Abdullah Bagasi et al., 2021).

Τεχνολογικά ορόσημα (1960–1980)

Η ανάγκη για ενεργειακά αποδοτικότερα κτίρια αναδείχθηκε κυρίως μετά την ενεργειακή κρίση της δεκαετίας του 1970. Παρότι η έννοια της βιωσιμότητας δεν είχε ακόμη καθολική εφαρμογή, εμφανίστηκαν τα πρώτα παραδείγματα σύγχρονων διπλών προσόψεων. Το κτίριο της IBM στις Βρυξέλλες (1978) εισήγαγε ένα στοιχειώδες σύστημα διπλής πρόσοψης με σκοπό την ενίσχυση της θερμομόνωσης, ενώ το Centre Pompidou (1971–1977) πειραματίστηκε με τη χρήση των μηχανολογικών συστημάτων ως εξωτερικό κέλυφος. Παράλληλα, το κτίριο Willis Faber & Dumas (1970–1975) αξιοποίησε διπλό υαλοπίνακα σε όλη την πρόσοψη.

Δεκαετία του 1990: Βελτιστοποίηση υλικών και αυτοματισμών

Κατά τη δεκαετία του 1990, η εστίαση μετατοπίζεται στη βελτιστοποίηση των υλικών της όψης και στην ενσωμάτωση αυτοματισμών. Η έδρα της Debis στο Βερολίνο (1997) ενσωματώνει λειτουργικά παράθυρα και αυτοματοποιημένα πετάσματα, σηματοδοτώντας την έναρξη της “έξυπνης” προσέγγισης στη διαχείριση του περιβλήματος.

2000–2020: Εστίαση στην αειφορία

Η περίοδος αυτή χαρακτηρίζεται από εντατική έρευνα και εφαρμογή λύσεων με περιβαλλοντικό αποτύπωμα ως βασικό κριτήριο σχεδιασμού. Το One Angel Square (2013) στο Μάντσεστερ συνδυάζει βιώσιμα υλικά, ανανεώσιμες πηγές ενέργειας και προηγμένες προσομοιώσεις, αναδεικνύοντας την εξέλιξη των διπλών κελυφών σε πλήρως ενοποιημένα ενεργειακά και αισθητικά συστήματα.

2. Παθητικά και ενεργητικά συστήματα – Λειτουργικός διαχωρισμός

Τα διπλά κελύφη λειτουργούν είτε μέσω παθητικών είτε μέσω ενεργητικών μεθόδων, ή συχνά με έναν συνδυασμό αυτών. Τα παθητικά συστήματα αξιοποιούν φυσικά φαινόμενα, όπως ηλιακή ακτινοβολία και ροές αέρα, για την επίτευξη άνεσης χωρίς την προσθήκη μηχανικής ενέργειας. Αντίθετα, τα ενεργητικά συστήματα περιλαμβάνουν αυτοματισμούς και μηχανολογικές επεμβάσεις (π.χ. αισθητήρες, κινητά σκίαστρα, BMS) που επεμβαίνουν στο μικροκλίμα με υψηλότερη ακρίβεια αλλά και αυξημένο κόστος εγκατάστασης και λειτουργίας.

Η συμπληρωματικότητα των δύο αυτών προσεγγίσεων επιτρέπει την ανάπτυξη υβριδικών μοντέλων, που συνδυάζουν τον οικολογικό χαρακτήρα των παθητικών λύσεων με την ακρίβεια και την απόδοση των ενεργητικών.

3. Μέθοδοι ελέγχου περιβαλλοντικών παραμέτρων

Α. Ηλιακή προστασία

Η σκίαση επιτυγχάνεται είτε μέσω στατικών είτε μέσω δυναμικών συστημάτων. Οι στατικές λύσεις (louvers, περσίδες) είναι χαμηλού κόστους και ενεργειακής απαίτησης, ενώ οι δυναμικές (ηλεκτροχρωμικά γυαλιά, φωτοχρωμικά υλικά) προσαρμόζονται ενεργά στις περιβαλλοντικές συνθήκες. Επιπλέον, η χρήση νανοτεχνολογικών επικαλύψεων και γυαλιών Low-E προσφέρει στοχευμένο έλεγχο της ηλιακής ακτινοβολίας με ελάχιστη απώλεια φυσικού φωτός.

Β. Φυσικός αερισμός

Η αξιοποίηση του διακένου στα διπλά κελύφη συμβάλλει στην παθητική ψύξη και τον φυσικό αερισμό, είτε μέσω του φαινομένου στοίβας (stack effect) είτε μέσω διασταυρούμενου αερισμού. Η σωστή χωρική και κλιματική προσαρμογή των ανοιγμάτων ενισχύει τη ροή του αέρα, ενώ η ζωνοποίηση θερμοκρασιών στο διάκενο προσφέρει δυναμική ρύθμιση θερμικών φορτίων ανά εποχή.

4. Υλικά: από τα παραδοσιακά στα έξυπνα

Η επιλογή υλικών αποτελεί κρίσιμη παράμετρο στη συνολική απόδοση ενός διπλού κελύφους. Τα υλικά διακρίνονται σε:

• Σύγχρονα υψηλής απόδοσης (διπλά/τριπλά τζάμια, Low-E επιστρώσεις),
• Ευφυή υλικά (ηλεκτροχρωμικά, φωτοχρωμικά),
• Νανοϋλικά και aerogel, που προσφέρουν εξαιρετικές θερμικές επιδόσεις,
• BIPV (Building Integrated Photovoltaics), που προσθέτουν δυνατότητα παραγωγής ενέργειας.

Ωστόσο, σημαντικό ρόλο διατηρούν και τα παραδοσιακά υλικά, όπως μεταλλικά διάτρητα πάνελ, κεραμικά κλωστρά η κλωστρά σκυροδέματος, τα οποία προσφέρουν φυσική σκίαση, αερισμό και υψηλή αισθητική ευελιξία με χαμηλό ενεργειακό αποτύπωμα.

5. Η συμβολή των κλωστρά στη σύγχρονη αρχιτεκτονική προσέγγιση

Τα κλωστρά αποτελούν χαρακτηριστικό παράδειγμα επιτυχούς επανένταξης ενός παραδοσιακού στοιχείου στο σύγχρονο βιοκλιματικό σχεδιασμό. Κατασκευασμένα από τερακότα, σκυρόδεμα ή ξύλο, συνδυάζουν αποτελεσματικά τη σκίαση με την αισθητική και λειτουργική προσφορά αερισμού, καθιστώντας τα αναπόσπαστο μέρος των σύγχρονων διπλών κελυφών.

Η συνεχής έρευνα και εξέλιξη των υλικών, τεχνολογιών και μεθόδων διαχείρισης των περιβαλλοντικών παραμέτρων αναδεικνύει τις διπλές προσόψεις ως τον πιο σύγχρονο και αποδοτικό τρόπο βελτίωσης της ενεργειακής αποδοτικότητας και της θερμικής άνεσης. Μέσω της ισχυρής σύνδεσης παραδοσιακών και σύγχρονων τεχνικών, η αρχιτεκτονική αυτή εξελίσσεται για να ανταποκριθεί στις σύγχρονες απαιτήσεις της βιωσιμότητας, με όραμα για ένα πιο αποτελεσματικό και αειφόρο μέλλον στον τομέα των κτιρίων.

Τα στελέχη της «Delta Engineering – Σύμβουλοι Μηχανικοί», μέλους του Ομίλου «ΣΑΜΑΡΑΣ & ΣΥΝΕΡΓΑΤΕΣ», με σημαντική δραστηριότητα ως σύμβουλοι και μελετητές ποικίλων project,  παραμένουν ενήμεροι για τις νέες τεχνολογίες και αναπτυξιακές εξελίξεις και είναι πάντα στη διάθεσή σας για οποιαδήποτε τεχνική υποστήριξη, πληροφορία, συμβουλή ή διευκρίνιση.

Σύνταξη: Λάουρα Μουρελάτου / Διπλ. Αρχιτέκτων Μηχανικός / Τομέας Μελετών Εφαρμογής Τεχνικών Έργων

Πηγές:

Συγγράμματα

• Ahmed, M.M.S., Abel-Rahman, A.K., Ali, A.H.H. and Suzuki, M. (2015). Double Skin Façade: The State of Art on Building Energy Efficiency. Journal of Clean Energy Technologies, 4(1), pp.84–89.
• Bagasi, A.A. and Calautit, J.K. (2020). Experimental field study of the integration of passive and evaporative cooling techniques with Mashrabiya in hot climates. Energy and Buildings, 225.
• Cruz, P.J.S., Figueiredo, B., Carvalho, J. and Campos, T. (2020). Additive Manufacturing of Ceramic Components for Façade Construction. Journal of Facade Design and Engineering, [online] 8(1), pp.1–20.
• Frans van Vuure, Lodi, F., Kristesiashvili, R., Marks, N. and Miller, H. (2023). Glazed Terracotta-Based Ceramic Façades. Technology, Architecture + Design, 7(1), pp.46–50.
• İkter, S. (2018). Exploring Design Principles of Bioclimatic Architecture and Double Skin Facades as A Convincing Tool for Energy Saving. Contemporary Urban Affairs, 2(3), pp.60–66.
• Pagliaro, M., Ciriminna, R. and Palmisano, G. (2009). BIPV: merging the photovoltaic with the construction industry. Progress in Photovoltaics: Research and Applications, 18(1), pp.61–72.
• Penić, M., Vatin, N. and Murgul, V. (2014). Double Skin Facades in Energy Efficient Design. Applied Mechanics and Materials, [online] 680, pp.534–538.
• Zapico, A., Egiluz, Z., García Frómeta, Y. and Cuadrado, J. (2022). Mechanical characterization of double-skin perforated-sheet façades. Journal of Building Engineering, 56, p.104750.

Ιστοσελίδες

https://noma-manchester.com/buildings/one-angel-square/

https://illustrarch.com/articles/architectural-sustainability/25250-sustainable-facade-design-in-architecture.html

Photo: https://www.archdaily.com/337430/1-angel-square-3d-reid/512e547db3fc4b0fe9000272-1-angel-square-3d-reid-photo?next_project=no