Ο ρόλος των διπλών κελυφών στη βελτίωση της ενεργειακής απόδοσης και της θερμικής άνεσης
25 Απριλίου 2025
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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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/
