ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΕΣ

Συμμετοχες 2013

186.13 Ενεργειακή και αρχιτεκτονική αναβάθμιση κτιρίου γραφείων στο CERN

15 Ιούνιος, 2014

186.13 Ενεργειακή και αρχιτεκτονική αναβάθμιση κτιρίου γραφείων στο CERN

Στη διπλωματική εργασία μελετήθηκε ένα τυπικό κτίριο γραφείων στον Ευρωπαϊκό Οργανισμό Πυρηνικών Ερευνών (CERN).

English version

Φοιτητής: Χαραλαμπίδης Ιωάννης
Επιβλέπων καθηγητής: Τζεκάκης Εμμανουήλ
Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης, Τμήμα Αρχιτεκτόνων Μηχανικών
Ημερομηνία παρουσίασης: 13/02/2013

Στη διπλωματική εργασία σχεδιασμού με τίτλο «Ενεργειακή και αρχιτεκτονική αναβάθμιση κτιρίου γραφείων στο CERN», μελετήθηκε ένα τυπικό κτίριο γραφείων στον Ευρωπαϊκό Οργανισμό Πυρηνικών Ερευνών (CERN). Εντοπίστηκαν λειτουργικά και ενεργειακά προβλήματα και προτάθηκαν λύσεις για την ενεργειακή και αρχιτεκτονική βελτίωσή του, ελαχιστοποιώντας τις επεμβάσεις στον υπάρχοντα σκελετό.


Το κτίριο μελετήθηκε από κοντά κατά τη διάρκεια της παραμονής του συγγραφέα στο CERN, έχοντας έτσι τη δυνατότητα να έρθει σε επαφή τόσο με τους χρήστες του κτιρίου, όσο και με τις τεχνικές υπηρεσίες και τους υπευθύνους λειτουργίας του κτιρίου. Από αυτή την επαφή αντλήθηκαν πολλές πληροφορίες για την ιστορία και τα προβλήματα του κτιρίου.

 

 

Το κτίριο 31
Επιλέχθηκε το κτίριο 31 γιατι ανήκει στην τυπολογία των κτιρίων με τη μεγαλύτερη διάδοση στο CERN, η οποία χαρακτηρίζεται από καθαρά λειτουργικό σχεδιασμό και προκατασκευασμένα στοιχεία. Στεγάζει μια από τις ζωτικότερες δραστηριότητες του οργανισμού (κεντρικά γραφεία του τμήματος πληροφοριακών συστημάτων), χωρίς να αντικατοπτρίζει αυτή τη σημασία. Τέλος, βρίσκεται δίπλα στο Κέντρο Υπολογιστών του CERN -ένα από τα μεγαλύτερα της Ευρώπης- στο οποίο εντοπίστηκε μεγάλη απόρριψη θερμότητας και από το οποίο προτείνεται να γίνει ανάκτησή της και χρήση της στο κτίριο.

 

 

Στο κτίριο 31 εντοπίζονται πολλά προβλήματα. Ενδεικτικά αναφέρεται οτι λόγω προσανατολισμού η Νότιο-Ανατολική πλευρά έχει συχνά προβλήματα θάμβωσης. Ακόμη, λόγω πιέσεων για στέγαση περισσότερων ατόμων, αναγκάστηκαν να μετατρέψουν φωταγωγούς σε γραφεία, μειώνοντας τις δυνατότητες διαμπερούς αερισμού του κτιρίου. Έτσι, τους καλοκαιρινούς μήνες, ακόμα και αν η θερμοκρασία του περιβάλλοντος δεν είναι πολύ υψηλή, μέσα στο κτίριο υπάρχει έντονη δυσφορία.

Χρήσιμο είναι να αναφερθεί οτι στο CERN χρησιμοποιείται θέρμανση με νερό πολύ υψηλής θερμοκρασίας (80-90°C) και μικρά σώματα καλοριφέρ, ενώ σχεδόν όλες οι σωληνώσεις στο εσωτερικό του κτιρίου είναι εκτεθειμένες. Σε συνδυασμό με το γεγονός οτι πολλά από τα κτίρια αυτής της τυπολογίας χτίστηκαν πριν το 70 και φέρουν πολύ βασική θερμομόνωση, αντιλαμβάνεται κανείς οτι οι θερμικές απώλειες είναι μεγάλες.

Τέλος, αναφέρεται βρίσκεται πάνω στην πορεία ξενάγησης εξωτερικών επισκεπτών στο CERN, οι οποίοι επισκέπτονται το κέντρο υπολογιστών και έπειτα τον επιβραδυντή αντί-πρωτονίων (Antiproton Decelerator - AD) που βρίσκεται σε απόσταση 200 μέτρων από το κτίριο.

 

 

Για την μεθοδική τους επίλυση, τα προβλήματα χωρίστηκαν σε τέσσερεις κατηγορίες:

1. Προβλήματα ψύξης και αερισμού του κτιρίου
2. Προβλήματα θέρμανσης και θερμομόνωσης
3. Προβλήματα θάμβωσης
4. Πρόβλημα μειωμένης σημασίας του κτιρίου στον χώρο

Ενεργειακός Τοίχος - Αερισμός & Ψύξη
Παρατηρήθηκε ότι για την ψύξη του κτιρίου ήταν αρκετό να ενισχυθεί ο φυσικός αερισμός, μιας και ο μέσος όρος της θερμοκρασίας του περιβάλλοντος δε ξεπερνούσε τους 25°C υπό σκιά. Έτσι, προτείνεται η δημιουργία ενός «ενεργειακού τοίχου» στο κεντρικό κλιμακοστάσιο ο οποίος θα αντλεί αέρα από το εσωτερικό του κτιρίου, εξαναγκάζοντας φρέσκο αέρα να εισέλθει.

 

 

Η αρχή λειτουργίας του τοίχου είναι παρόμοια με αυτή της ηλιακής καμινάδας: Ο τοίχος είναι συνεχής και διατρέχει όλο το κτίριο καθ' ύψος. Στην μια πλευρά βρίσκονται σωληνώσεις στις οποίες ρέει ζεστό νερό που ανακτήθηκε από το κέντρο υπολογιστών και οι οποίες είναι κλεισμένες σε ένα γυάλινο τοίχο πάχους 40 εκ και μήκους 11 μ. Η διαφορά θερμοκρασίας εξαναγκάζει τον αέρα εντός του τοίχου σε μια κατακόρυφη ροή, αντλώντας αέρα από το υπόγειο και παρασέρνοντας ζεστό αέρα από την κορυφή του κλιμακοστασίου κατά την έξοδο. Προτείνεται επίσης η αντικατάσταση της πλάκας του κλιμακοστασίου του κάθε ορόφου με μεταλλική σχάρα, επιτρέποντας έτσι την λειτουργία της καμινάδας σε όλο το κτίριο. Υπολογίστηκε ότι η καμινάδα είναι ικανή να αντλήσει περίπου 2 φορές τον όγκο του αέρα του κτιρίου ανά ώρα.
Αντικατάσταση κελύφους - Θερμομόνωση & Έξυπνη Θέρμανση

Για τη βελτίωση της θέρμανσης και θερμομόνωσης του κτιρίου προτείνεται η αφαίρεση των ελαφρών κατασκευών (υαλοπίνακες και στηθαίο με θερμομόνωση) από ο κέλυφος του κτιρίου και η προσθήκη μιας ενιαίας κατασκευής η οποία θα περικλείει το κτίριο και η οποία θα αποτελείται από διπλούς υαλοπίνακες, μονωτικά πάνελ και θα περιέχει ενσωματωμένα συστήματα κλιματισμού του εισερχόμενου αέρα.

 

 

Με αυτό τον τρόπο βελτιώνεται η θερμομόνωση του κτιρίου, ενθαρρύνεται ο φυσικός αερισμός, αυξάνεται ο ελεύθερος χώρος μέσα στα γραφεία και δίνει τη δυνατότητα να χρησιμοποιηθούν χαμηλότερες θερμοκρασίες για θέρμανση. Και εδώ, προτείνεται να χρησιμοποιηθεί ανακτημένη θερμότητα από το κέντρο υπολογιστών.

Αυτή η επέμβαση έγινε και με σκοπό να παραμείνει το σχήμα του υπάρχοντος κτιρίου ανέπαφο και εξ' ίσου αδιάφορο, ώστε να τονιστεί αντιθετικά η πρόταση του εξω-κελύφους που θα αναπτυχθεί παρακάτω.
Εξωκέλυφος σκιασμού - Αποφυγή θάμβωσης

Για το πρόβλημα της θάμβωσης, που εμφανίζεται στους χρήστες Ηλεκτρονικών Υπολογιστών στην Νότιο-Ανατολική πλευρά, προτείνεται η τοποθέτηση κατακόρυφων σκιαδιών, όχι όμως σε επαφή με το κτίριο αλλά σε απόσταση. Δημιουργείται έτσι ένα νέο εξω-κέλυφος, το οποίο έχει ένα ιδιαίτερο σχήμα και το οποίο προσδίδει στο κτίριο τη σημασία που το έλειπε.

 

 

Το κέλυφος αυτό αποτελείται οριζόντιες περσίδες, με κλίσεις ειδικά υπολογισμένες, έτσι ώστε όλο τον χρόνο να παρέχουν φωτισμό από διάχυση, χωρίς να εμποδίζεται η οπτική διαφυγή των χρηστών του κτιρίου. Για τον υπολογισμό τους αναπτύχθηκε ειδικός αλγόριθμος στα πλαίσια της εργασίας. Χρησιμοποιήθηκε το πρόγραμμα Ecotect, το οποίο συνδέθηκε μέσω του αλγορίθμου μου με το Grasshopper και το Rhino για τον υπολογισμό και σχεδιασμό τις κάθε μίας από τις περίπου 5,000 περσίδες ξεχωριστά.

Εκθεσιακός χώρος - Σύνδεση κτιρίου
Στον χώρο μεταξύ του εξω-κελύφους και του κτιρίου προτείνεται η δημιουργία ενός εκθεσιακού χώρου, ο οποίος θα λειτουργεί και ως μεταβατικός χώρος για τους επισκέπτες, από το κέντρο υπολογιστών προς τον επιβραδυντή αντί-πρωτονίων (AD).

 

 

Αυτός ο χώρος επιστέφεται με ένα χωροδικτύωμα, πάνω στο οποίο με την βοήθεια φωτισμού LED απεικονίζεται αφαιρετικά η δραστηριότητα του παγκόσμιου δικτύου υπέρ-υπολογιστών του CERN (WLCG GRID), ενός από τα σημαντικότερα συστήματα στον οργανισμό. Έτσι, πέραν από τους καινούριους χώρους που προστίθενται στο κτίριο, του προσδίδεται πλέον η σημασία του αρμόζει, μετατρέποντάς το σε ένα νέο τοπόσημο.

 

 

Διπλωματικές & Ερευνητικές Εργασίες - Το greekarchitects.gr, προτείνει μια  θεματική ενότητα, στην οποία παρουσιάζονται πτυχιακές ή ερευνητικές εργασίες φοιτητών από σχολές πολυτεχνείων της Ελλάδας και του εξωτερικού. Οι ενδιαφερόμενοι /νες μπορούν να μας στείλουν την διπλωματική τους εργασία.

Share |
 

GreekArchitects Athens

Copyright © 2002 - 2024. Οροι Χρήσης. Privacy Policy.

Powered by Intrigue Digital