Μείωση της θερμικής καταπόνησης μέσω καινοτόμου αεριζόμενης και αεροδιαπερατής μετασκευής της οροφής, που επιτρέπει την παθητική ψύξη στα κτίρια, Emilia-Romagna (Ιταλία)

Σε όλες τις αστικές περιοχές, οι συνδυασμένες επιπτώσεις της κλιματικής αλλαγής και η επιτάχυνση της αστικοποίησης αυξάνουν τη συχνότητα και τη σοβαρότητα των κυμάτων καύσωνα, εντείνοντας τους κινδύνους υπερθέρμανσης για τα κτίρια και το αστικό περιβάλλον. Ο όρος αυτός αντιμετωπίζεται συχνά μέσω της εκτεταμένης χρήσης συστημάτων κλιματισμού, τα οποία αυξάνουν τη ζήτηση ενέργειας και τις εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου, υπογραμμίζοντας την ανάγκη για ισχυρές λύσεις παθητικής ψύξης.

Στο Reggio Emilia, η αύξηση του θερινού κλιματικού στρες και το φαινόμενο της αστικής θερμικής νησίδας αυξάνουν τους κινδύνους υπερθέρμανσης στο δομημένο περιβάλλον. Τα πρόσφατα περιφερειακά κλιματικά αρχεία επιβεβαιώνουν ένα σαφές σήμα αύξησης της θερμοκρασίας στην Εμίλια-Ρομάνια, με το 2024 να χαρακτηρίζεται από την περιφερειακή υπηρεσία προστασίας του περιβάλλοντος (ARPAE) ως το θερμότερο έτος από το 1961· για την αστική περιοχή του Reggio Emilia, οι κλιματικές προβλέψεις βάσει του ARPAE για την περίοδο 2021-2050 δείχνουν αύξηση της μέσης θερινής μέγιστης θερμοκρασίας από 28,3 °C σε 31,0°C, τις θερινές τροπικές νύχτες από 17 σε 39 και τη μέγιστη διάρκεια των θερινών καύσωνα από 3 σε 9 συνεχόμενες ημέρες, σε σύγκριση με την περίοδο αναφοράς (1961-1990).

Στο πλαίσιο αυτό, επιλέχθηκαν δύο κτίρια κοινωνικής στέγασης επίδειξης που κατασκευάστηκαν στις αρχές της δεκαετίας του 1980 για να παράσχουν ένα στιβαρό περιβάλλον για τη δοκιμή ενός παθητικού μέτρου προσαρμογής με βάση την οροφή υπό πραγματικές συνθήκες λειτουργίας. Η επιλογή τους αντικατοπτρίζει επίσης μια ευρύτερη τοπική πρόκληση ανακαίνισης, καθώς το οικιστικό κτιριακό απόθεμα στο Reggio Emilia περιλαμβάνει σημαντικό μερίδιο παλαιότερων κτιρίων με κρίσιμη ενεργειακή απόδοση, γεγονός που μπορεί να απαιτεί μέτρα μετασκευής για την αντιμετώπιση της υπερθέρμανσης και τη βελτίωση της θερινής άνεσης.

Επιπλέον, οι ισχύοντες ενεργειακοί κανονισμοί, οι διαδικασίες σύναψης δημόσιων συμβάσεων και τα συστήματα διαβάθμισης πράσινων κτιρίων επικεντρώνονται κυρίως στις χειμερινές επιδόσεις και τη μόνωση και γενικά δεν διαθέτουν μεθόδους για την αξιολόγηση και την επιβράβευση των οφελών ψύξης των αεριζόμενων στεγών. Τέλος, η εκτεταμένη χρήση κλιματισμού, ιδίως κατά τους θερινούς καύσωνες, υποστηρίζει σθεναρά την ανάγκη προώθησης μέτρων παθητικής ψύξης που μειώνουν το ενεργειακό κόστος και τις εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα. Λόγω αυτών των κενών, η παρακολούθηση σε πραγματικά κτίρια και η σαφής, μεταβιβάσιμη καθοδήγηση είναι ουσιαστικής σημασίας για τη στήριξη της λήψης αποφάσεων και της αναπαραγωγής.

Ο λεπτομερής σχεδιασμός του νέου συστήματος σοφίτας και οροφής έπρεπε να αναπτυχθεί και να τεκμηριωθεί σύμφωνα με τα υφιστάμενα εθνικά και τοπικά κανονιστικά πλαίσια για τα κτίρια. Για τα επιλεγμένα κτίρια επίδειξης, η εκτίμηση κινδύνου του έργου δεν εντόπισε καμία έκτακτη ή ειδική ανά περίπτωση οδό αδειοδότησης. Ωστόσο, οι διοικητικές, πολεοδομικές, διαρθρωτικές, ενεργειακές και περιβαλλοντικές απαιτήσεις αποτελούν πτυχές που πρέπει να ελέγχονται πριν από την εφαρμογή αεριζόμενων στεγών σε άλλους χώρους.

Το μέτρο προσαρμογής που εφαρμόζεται στα δύο κοινωνικά κτίρια συνάδει με τους στόχους της τοπικής πολιτικής για το κλίμα. Το σχέδιο δράσης για τη βιώσιμη ενέργεια και το κλίμα (SECAP) 2030 του Reggio Emilia αποσκοπεί στη μείωση των τοπικών εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου και στην ενεργοποίηση δράσεων για τη μείωση των επιπτώσεων της κλιματικής αλλαγής που επηρεάζει ήδη την περιοχή.

 Σε εθνικό επίπεδο, το LIFE SUPERHERO υποστήριξε την ευρύτερη αναγνώριση αεριζόμενων και διαπερατών λύσεων οροφής μέσω δύο συμπληρωματικών διαδρομών: κριτήρια για τις δημόσιες συμβάσεις και εθελοντικά συστήματα διαβάθμισης κτιρίων. Πρώτον, οι εταίροι του έργου συνέβαλαν στην αναθεώρηση των ιταλικών ελάχιστων περιβαλλοντικών κριτηρίων για τα κτίρια (CAM Edilizia), τα οποία χρησιμοποιούνται στις πράσινες δημόσιες συμβάσεις για την καθοδήγηση του σχεδιασμού και της κατασκευής δημόσιων οικοδομικών έργων με μειωμένες περιβαλλοντικές επιπτώσεις. Στο πλαίσιο αυτό, οι αεριζόμενες στέγες αναγνωρίζονται μεταξύ των πιθανών λύσεων σχεδιασμού για τη μείωση των επιπτώσεων της αστικής θερμικής νησίδας και τη στήριξη της προσαρμογής στην κλιματική αλλαγή σε νέα και ανακαινισμένα κτίρια.

Δεύτερον, το έργο υποστήριξε την αναγνώριση των στρατηγικών παθητικής ψύξης οροφής στο πλαίσιο των συστημάτων περιβαλλοντικής διαβάθμισης της GBC Italia. Η GBC Italia (Green Building Council Italia) παρέχει εθελοντικά συστήματα αξιολόγησης της βιωσιμότητας για τα κτίρια, συμπεριλαμβανομένων των GBC Home και GBC Historic Buildings. Στο πλαίσιο αυτό, αναπτύχθηκε το Pilot Credit GBC CP108 – Passive Roof Cooling για την επιβράβευση λύσεων στέγης που μειώνουν την υπερθέρμανση του καλοκαιριού μέσω παθητικών στρατηγικών. Αυτή η νέα εθελοντική πίστωση ενισχύει την αξιολόγηση των αεριζόμενων και διαπερατών στεγών αναγνωρίζοντας τη συμβολή τους στη μείωση της θερμοκρασίας της επιφάνειας της οροφής, στη βελτίωση της άνεσης των εσωτερικών χώρων και στη μείωση της ζήτησης ενέργειας ψύξης.

Το μέτρο προσαρμογής σχεδιάστηκε για την αντιμετώπιση της θερινής υπερθέρμανσης σε υφιστάμενα οικιστικά κτίρια και για την παροχή αξιόπιστων, πραγματικών στοιχείων σχετικά με λύσεις παθητικής στέγης. Στα πιλοτικά έργα του Reggio Emilia, η περιπτωσιολογική μελέτη είχε ως στόχο να καταδείξει την εφαρμογή μιας μετασκευής οροφής με βάση το HEROTILE σε πραγματικά κτίρια, παρακολουθώντας παράλληλα τις επιδόσεις της οροφής και τις συνθήκες των εσωτερικών χώρων σε όλες τις φάσεις ανακαίνισης και καθιστώντας τα αποτελέσματα προσβάσιμα σε διαφορετικά ακροατήρια.

Πιο συγκεκριμένα, οι στόχοι ήταν οι εξής:

• Βελτιώστε τη θερινή θερμική απόδοση στα πιλοτικά κτίρια μειώνοντας τις θερμοκρασίες κάλυψης της οροφής και περιορίζοντας τα ανεπιθύμητα κέρδη θερμότητας, με συναφή οφέλη όπως η χαμηλότερη χρήση ενέργειας ψύξης και η βελτιωμένη αντίληψη άνεσης στους εσωτερικούς χώρους.
• Επίδειξη της σκοπιμότητας της εφαρμογής του HBR (στέγη με βάση το ΗΡΩΤΙΛΗ) σε πραγματικά κτίρια ως μια εύκολα εφαρμόσιμη και οικονομικά αποδοτική λύση, υποστηρίζοντας την αναπαραγωγή και τη δυνατότητα μεταφοράς πέρα από τα πιλοτικά έργα.
• Δημιουργία μετρήσιμων στοιχείων μέσω της παρακολούθησης πριν και μετά τη μετασκευή, με έμφαση στις θερμικές επιδόσεις της οροφής και στη χρήση ενέργειας, την άνεση και τη συμπεριφορά των ενοίκων.
• Αύξηση της διαφάνειας και της μάθησης με τη μετατροπή των παρακολουθούμενων δεδομένων σε προσβάσιμες πληροφορίες μέσω της HU-BES, της διαδικτυακής πλατφόρμας ανταλλαγής δεδομένων του έργου.
• Στήριξη της ευρύτερης υιοθέτησης με τη βελτίωση της αναγνώρισης και της αξιολόγησης των οφελών ψύξης VPR/HBR σε καθιερωμένα τεχνικά μέσα και μέσα πολιτικής, συμπεριλαμβανομένων των μεθόδων υπολογισμού της ενέργειας των κτιρίων, των ιταλικών κριτηρίων πράσινων δημόσιων συμβάσεων για τα κτίρια και των συστημάτων περιβαλλοντικής διαβάθμισης GBC Italia, ενισχύοντας έτσι τη βάση για ενημερωμένη έγκριση και αναπαραγωγή των μέτρων παθητικής ψύξης στέγης.

Τα πιλοτικά κτίρια στο Ρέτζιο Εμίλια

Το έργο επίδειξης LIFE SUPERHERO, το οποίο υλοποιήθηκε σε συνεργασία με τον Δήμο Reggio Emilia και τον ACER (δημόσιο οργανισμό κοινωνικής στέγασης), υλοποιήθηκε σε δύο πολυώροφα κτίρια κατοικιών που βρίσκονται σε προάστιο του Reggio Emilia (Via G. Maramotti 23 και 25). Τα κτίρια κατασκευάστηκαν μεταξύ 1981 (αριθ. 25) και 1984 (αριθ. 23) χρησιμοποιώντας προκατασκευασμένα πάνελ οπλισμένου σκυροδέματος. Κατά την έναρξη του έργου, βρίσκονταν σε κακή κατάσταση και χαρακτηρίζονταν από πολύ χαμηλή ενεργειακή απόδοση. Σκοπός της παρέμβασης ήταν η εγκατάσταση μιας δίρριχτης στέγης πάνω από τις υπάρχουσες επίπεδες στέγες.

Η παρέμβαση ακολούθησε σταδιακή πορεία ανακαίνισης. Οι εργασίες ενεργειακής απόδοσης (μόνωση πρόσοψης και αντικατάσταση πλαισίου παραθύρων) ολοκληρώθηκαν το 2023, ενώ η μετασκευή της οροφής ξεκίνησε σε μεταγενέστερο στάδιο. Αποτελούνταν από την εγκατάσταση ενός συστήματος δίρριχτης οροφής με ενσωματωμένη οροφή με βάση το HEROTILE (HBR). Το HBR είναι αεριζόμενη και αεροδιαπερατή οροφή: εφαρμόζει την παθητική αρχή της αεριζόμενης οροφής, ενισχύοντας παράλληλα την ανταλλαγή αέρα εντός του στρώματος εξαερισμού μέσω συναρμολογούμενων πήλινων πλακιδίων σχεδιασμένων για συγκεκριμένο σκοπό. Η γεωμετρία τους έχει σχεδιαστεί για να αυξήσει τη ροή του αέρα σε όλη την κάλυψη της οροφής. Επιτρέπει πρόσθετη διαδρομή αέρα μέσω των αρθρώσεων πλακιδίων προς πλακάκια, βελτιώνοντας έτσι την αποτελεσματικότητα του φυσικού αερισμού σε σύγκριση με τις συμβατικές κεραμοσκεπές. Ενώ αυξάνει την ανταλλαγή αέρα κάτω από τα κεραμίδια, ο σχεδιασμός αλληλοσύνδεσης HEROTILE διατηρεί την κύρια λειτουργία των τυποποιημένων πλακιδίων οροφής: η στεγανότητα των όμβριων υδάτων διασφαλίζεται χωρίς να απαιτούνται απαραίτητα πρόσθετες συσκευές για τη διαχείριση της διείσδυσης της βροχής. Στην εκτίμηση κινδύνου του έργου ελήφθησαν επίσης υπόψη πιθανές αλληλεπιδράσεις με άλλες απαιτήσεις στέγης και κτιρίων. Για τα έργα επίδειξης του Reggio Emilia, οι κύριες πτυχές που εντοπίστηκαν αφορούσαν τους δομικούς και σεισμικούς ελέγχους, τους υπολογισμούς των ενεργειακών επιδόσεων, τους διοικητικούς και πολεοδομικούς περιορισμούς, καθώς και την τεχνολογική και γεωμετρική κατάσταση των υφιστάμενων επίπεδων στεγών. Δεν διαπιστώθηκε καμία συγκεκριμένη σύγκρουση με τις απαιτήσεις πυρασφάλειας για τη μετασκευή του χειριστή. Ωστόσο, η αναπαραγωγή σε άλλα κτίρια θα πρέπει πάντα να επαληθεύεται με βάση τους ισχύοντες κανονισμούς πυρασφάλειας, δομικής κατασκευής, ενέργειας και σχεδιασμού.

Καταδείχθηκαν δύο διαμορφώσεις οροφής με βάση το HEROTILE, οι οποίες αντιστοιχούν στις δύο τυπολογίες πλακιδίων αργίλου που διαπερνούν τον αέρα και αναπτύχθηκαν αρχικά στο πλαίσιο του έργου LIFE HEROTILE της ΕΕ: ένα κυρτό πορτογαλικό πλακίδιο στο κτίριο 1 (αριθ. 23) και ένα πλακίδιο Marseillaise επίπεδων προφίλ στο κτίριο 2 (αριθ. 25). Αυτό επέτρεψε στο έργο να αξιολογήσει τη δυνατότητα εφαρμογής της έννοιας του HBR και στους δύο τύπους πλακιδίων και να καταδείξει ότι θα μπορούσαν να επιτευχθούν βελτιωμένες και συγκρίσιμες θερμικές και ενεργειακές επιδόσεις με τις δύο διαμορφώσεις υπό πραγματικές συνθήκες λειτουργίας.

Από την άποψη του σχεδιασμού και της υλοποίησης, η μετασκευή αντιπροσώπευε τις τυπικές συνθήκες των υφιστάμενων επίπεδων στεγών. Αυτά περιλαμβάνουν τα ανυψωμένα στοιχεία στεγών και τα στρώματα υλικού κατασκευής σκεπής φύλλων μετάλλων χαμηλός-κλίσεων που εγκαθίστανται με την πάροδο του χρόνου για να βελτιώσουν τη διαχείριση όμβριων υδάτων. Η πορεία μετασκευής περιλάμβανε ζητήματα σχεδιασμού, στατικού σχεδιασμού, σχεδίων έργων και ανάλυσης κόστους για την υποστήριξη του σχεδιασμού υλοποίησης.

Παρακολούθηση των εφαρμοζόμενων λύσεων

Οι στέγες με βάση το HEROTILE (HBR) αντιπροσωπεύουν μια πιο πρόσφατη, βελτιστοποιημένη εξέλιξη των αεριζόμενων και διαπερατών στεγών (VPR). Αναπτύσσονται για να ενισχύσουν τη διαπερατότητα αέρα στο επίπεδο κεραμιδιών. Ωστόσο, τα στοιχεία σχετικά με τις επιπτώσεις των λύσεων αυτών σε αστική κλίμακα εξακολουθούν να είναι περιορισμένα και η συμπεριφορά τους δεν μοντελοποιείται ρητά σε κοινά εργαλεία αξιολόγησης του κλίματος.

Για την αντιμετώπιση αυτού του σημείου, το έργο επίδειξης συνδύασε τη φυσική μετασκευή της οροφής με μια δομημένη δραστηριότητα παρακολούθησης με στόχο τον εντοπισμό των περιβαλλοντικών συνθηκών εσωτερικού και εξωτερικού χώρου, της συμπεριφοράς των επιβατών και των θερμικών επιδόσεων της οροφής. Αυτό παρείχε συγκρίσιμα αποδεικτικά στοιχεία σε διάφορες καταστάσεις κτιρίων, διαχωρίζοντας τις επιπτώσεις των αναβαθμίσεων κελύφους (μόνωση πρόσοψης και αντικατάσταση πλαισίου παραθύρου) από τη συγκεκριμένη συμβολή της παρέμβασης στην οροφή.

Τα δεδομένα παρακολούθησης οργανώθηκαν σε τρεις διακριτές φάσεις ανακαίνισης, οι οποίες αντιστοιχούσαν σε ειδικές θερινές περιόδους παρακολούθησης: αρχικά κτίρια με μη αεριζόμενες επίπεδες στέγες, κτίρια που ανακαινίστηκαν με εξωτερική μόνωση και νέα παράθυρα, και κτίρια που μετασκευάστηκαν με την εγκατάσταση HBR. Το παρακολουθούμενο σύνολο δεδομένων κάλυπτε επιτόπιες εξωτερικές καιρικές παραμέτρους, οι οποίες παρείχαν τους κλιματικούς παράγοντες της θερινής υπερθέρμανσης, συμπεριλαμβανομένης της θερμοκρασίας και της υγρασίας του αέρα, της ηλιακής ακτινοβολίας, του ανέμου και των βροχοπτώσεων.  Οι παράμετροι ποιότητας περιβάλλοντος εσωτερικού χώρου καλύπτουν τη θερμοκρασία του αέρα εσωτερικού χώρου, τη σχετική υγρασία, τη συγκέντρωση CO₂ και τα επίπεδα φωτισμού.Οι δείκτες λειτουργίας κτιρίου καταγράφουν την κατανάλωση ψύξης-ενέργειας και τα συμβάντα ανοίγματος παραθύρων.

Τα αποτελέσματα της παρακολούθησης δείχνουν σαφή οφέλη μετά την εγκατάσταση της οροφής με βάση το HEROTILE. Σε επιλεγμένη θερινή περίοδο σύγκρισης (τέλη Ιουνίου· 2022 έναντι 2025), λαμβανομένων υπόψη τόσο των κατειλημμένων όσο και των μη κατειλημμένων διαμερισμάτων, η μετασκευή μείωσε τη θερμοκρασία της εξωτερικής επιφάνειας της οροφής κατά 18-23% (μέσος όρος 20 %) και μείωσε τις ανώτατες θερμοκρασίες κατά 2-8 % (με μία εξαίρεση που αναφέρθηκε για ένα μη κατειλημμένο διαμέρισμα στο κτίριο 2). Στην ίδια σύγκριση, η χρήση ενέργειας ψύξης και οι σχετικές εκπομπές CO₂ μειώθηκαν κατά 44-91% (μέσος όρος 67 %). Τα αποτελέσματα αυτά αναφέρονται σε θερινές συνθήκες λειτουργίας, όπου το HBR λειτουργεί ως μέτρο παθητικής ψύξης. Το χειμώνα, η λειτουργία εξαερισμού δεν αντικαθιστά το ρόλο του στρώματος θερμικής μόνωσης: όταν το HBR συνδυάζεται με κατάλληλη μόνωση της οροφής, η χειμερινή θερμική απόδοση δεν αναμένεται να υπονομευθεί, ενώ το στρώμα εξαερισμού μπορεί επίσης να συμβάλει στην απομάκρυνση της υγρασίας και στη μείωση των κινδύνων συμπύκνωσης. Τα στοιχεία συμπεριφοράς υποστηρίζουν περαιτέρω τη βελτίωση της θερμικής ανθεκτικότητας με τη χρήση του δείκτη δυσφορίας Thom, ο οποίος συνδυάζει τη θερμοκρασία του αέρα και την υγρασία για να περιγράψει τη θερινή βιοκλιματική δυσφορία. Οι συνθήκες καύσωνα προσδιορίστηκαν ως περίοδοι με TDI ≥ 25 για τουλάχιστον τρεις συνεχόμενες ημέρες. Η ενεργοποίηση του κλιματισμού το 2022 ήταν ήδη υψηλή πριν από τους καύσωνες (20-30 %) και αυξήθηκε σχεδόν στο 100 % κατά τη διάρκεια ακραίων φαινομένων. Το 2025 (μετά τη μετασκευή του HBR), η βασική χρήση κλιματισμού ήταν αμελητέα και παρέμεινε χαμηλή ακόμη και κατά τη διάρκεια των κυμάτων καύσωνα.

Η πλατφόρμα HU-BES για την παρακολούθηση και τη στήριξη των αποφάσεων

Για την υποστήριξη της μάθησης και της αναπαραγωγής, το LIFE SUPERHERO ανέπτυξε το HU-BES (HUman-BEhaviors monitoring data Sharing), μια διαδικτυακή πλατφόρμα ανταλλαγής δεδομένων ενσωματωμένη στον ιστότοπο του έργου. Το HU-BES παρέχει πρόσβαση σε παρακολουθούμενα δεδομένα σχετικά με την ποιότητα του περιβάλλοντος εσωτερικών χώρων, τη λειτουργία των κτιρίων και τις επιδόσεις της οροφής. Επιτρέπει στους χρήστες να συγκρίνουν τα αποτελέσματα και στις τρεις φάσεις ανακαίνισης μέσω φίλτρων όπως το κτίριο, το διαμέρισμα και το χρονικό διάστημα.

Η πλατφόρμα είναι οργανωμένη σε δύο κύριους τομείς («Δεδομένα» και «Επιδόσεις στέγης») και περιλαμβάνει ειδικές υποενότητες για τη διερεύνηση τάσεων και συνθετικών δεικτών. Ειδικότερα, η HU-BES περιλαμβάνει δείκτες «Οφέλη HBR» (π.χ. ποσοστιαία μείωση της μέγιστης θερμοκρασίας επιφάνειας οροφής, της μέγιστης θερμοκρασίας οροφής και της χρήσης ενέργειας ψύξης και των σχετικών εκπομπών CO₂) για την υποστήριξη μιας τεκμηριωμένης ερμηνείας των παρακολουθούμενων αποτελεσμάτων.

Η συμμετοχή των ενδιαφερόμενων μερών ενσωματώθηκε στα πιλοτικά έργα του LIFE SUPERHERO μέσω των συμπληρωματικών ρόλων των εταίρων του έργου και του περιβάλλοντος επίδειξης πραγματικής οικοδόμησης. Η μετασκευή των δύο πιλοτικών κτιρίων στο Reggio Emilia συντονίστηκε από τον ACER, τον τοπικό δημόσιο φορέα στέγασης, διασφαλίζοντας την πρόσβαση στα κτίρια και την πρακτική εφαρμογή. Οι ερευνητικοί εταίροι (Università Politecnica delle Marche, Centro Ceramico, Ιταλία) συνέβαλαν στον καθορισμό της προσέγγισης παρακολούθησης και στην τεχνική ερμηνεία των επιδόσεων των κτιρίων. Οι τεχνικοί και βιομηχανικοί εταίροι υποστήριξαν τη σκοπιμότητα της λύσης στέγης που αποδείχθηκε στα κτίρια.

Τα αποτελέσματα των έργων κοινοποιήθηκαν επίσης σε επαγγελματικά και τομεακά ακροατήρια για τη στήριξη της μεταφοράς γνώσεων πέραν της πιλοτικής περίπτωσης. Οι δραστηριότητες διάδοσης στόχευαν σχεδιαστές, αρχιτέκτονες, μηχανικούς, εργολάβους, κατασκευαστικές εταιρείες, επαγγελματικές ενώσεις και δημόσιους ενδιαφερόμενους φορείς. Παραδείγματα είναι το δημόσιο εργαστήριο στο SAIE στη Μπολόνια, το εργαστήριο που διοργάνωσε η HISPALYT στη Μαδρίτη και η παρουσίαση του LIFE SUPERHERO στο συνέδριο Tiles & Bricks Europe Congress, όπου τα αποτελέσματα κοινοποιήθηκαν σε ευρωπαϊκές ενώσεις κεραμικών και τεχνικές ομάδες εργασίας.

Η HU-BES συμπλήρωσε τις δραστηριότητες αυτές μεταφράζοντας τα παρακολουθούμενα δεδομένα σε προσβάσιμες πληροφορίες για διάφορες ομάδες χρηστών. Οι ειδικοί χρήστες, όπως μηχανικοί, διαχειριστές εγκαταστάσεων, υπεύθυνοι χάραξης πολιτικής, εταιρείες και ερευνητές, μπορούν να έχουν πρόσβαση σε λεπτομερείς τάσεις και οπτικοποιήσεις συγκεντρωτικών δεδομένων, ενώ στους μη ειδικούς χρήστες, συμπεριλαμβανομένων των ενοικιαστών και των εξωτερικών ενδιαφερόμενων μερών, παρέχονται απλουστευμένες πληροφορίες. Αυτό στηρίζει τη διαφάνεια, τη μάθηση και την αναπαραγωγή για τους φορείς που συμμετέχουν στην ανακαίνιση κτιρίων και στον σχεδιασμό της προσαρμογής στην κλιματική αλλαγή.

Παράγοντες επιτυχίας

Διάφοροι παράγοντες στήριξαν την επιτυχή υλοποίηση του πιλοτικού έργου μετασκευής και ενίσχυσαν την αξία του για αναπαραγωγή. Πρώτον, η διαθεσιμότητα τεχνικής τεκμηρίωσης και επιτόπιας πρόσβασης επέτρεψε τη διενέργεια ερευνών και επιθεωρήσεων για την επαλήθευση της πραγματικής συσσώρευσης στέγης πριν από την ολοκλήρωση του σχεδιασμού. Αυτό αποδείχθηκε σημαντικό επειδή οι υπάρχουσες επίπεδες στέγες μπορούν να περιλαμβάνουν υπερυψωμένα στοιχεία και πρόσθετα στρώματα που εισάγονται με την πάροδο του χρόνου (π.χ. στέγες από μεταλλικά φύλλα χαμηλής κλίσης). Αυτά τα στοιχεία επηρεάζουν τις λεπτομέρειες και τη σκοπιμότητα κατά την εγκατάσταση μιας νέας στέγης πάνω από την υπάρχουσα διαμόρφωση.

Ένας δεύτερος παράγοντας διευκόλυνσης ήταν η σταδιακή πορεία ανακαίνισης που υιοθετήθηκε στους χώρους επίδειξης, όπου τα μέτρα αποδοτικότητας του κελύφους (μόνωση πρόσοψης και αντικατάσταση πλαισίου παραθύρου) προηγήθηκαν της μετασκευής της οροφής. Παράλληλα, η στρατηγική παρακολούθησης και οι συναφείς δραστηριότητες του έργου διαρθρώθηκαν κατά τρόπο ώστε να παρέχουν συγκρίσιμα αποδεικτικά στοιχεία σε διάφορα οικοδομικά κράτη (πριν και μετά τις παρεμβάσεις). Αυτή η προσέγγιση έγκαιρης παρακολούθησης στήριξε την ερμηνεία των αποτελεσμάτων και διευκόλυνε τη συνολική μαθησιακή αξία των πιλοτικών έργων.

Ο ACER (δημόσιος φορέας για την κοινωνική στέγαση στο Reggio Emilia) και ο δήμος του Reggio Emilia θα υποστηρίξουν τη διάδοση των βέλτιστων πρακτικών του HBR πέραν της πιλοτικής περίπτωσης. Μολονότι η HU-BES επικεντρώνεται σε παρακολουθούμενους φυσικούς και ενεργειακούς δείκτες και όχι σε δεδομένα τιμολόγησης σε επίπεδο ενοικιαστή, οι δείκτες μείωσης της ενέργειας ψύξης μπορούν να υποστηρίξουν μεταγενέστερες εκτιμήσεις της δυνητικής εξοικονόμησης ενεργειακού κόστους. Για παράδειγμα, το συμπληρωματικό εργαλείο λογισμικού SUPERHERO παρουσιάζει τα τιμολόγια ενέργειας και τις οικονομικές παραδοχές.

Το δυναμικό αναπαραγωγής υποστηρίζεται τόσο από τη διαθεσιμότητα στην αγορά όσο και από τη βιομηχανική σκοπιμότητα. Μεταξύ των δύο διαμορφώσεων που παρουσιάστηκαν στο Reggio Emilia, το πορτογαλικό HEROTILE είναι ήδη εμπορικά διαθέσιμο, ενώ η τυπολογία Marseillaise παραμένει στο πιλοτικό στάδιο / στάδιο επίδειξης. Γενικότερα, η καθοδήγηση του έργου δείχνει ότι η έννοια του HBR μπορεί να μεταφερθεί σε αλληλένδετα αργιλικά κεραμίδια μέσω γεωμετρικών προσαρμογών καλουπιών και εργαλείων, χωρίς αλλαγή πρώτων υλών, κύκλων πυροδότησης ή γραμμών παραγωγής. Συνδυάζοντας την επίδειξη σε πραγματικές συνθήκες, τα παρακολουθούμενα αποδεικτικά στοιχεία και τη δομημένη επικοινωνία μέσω του HU-BES, τα πιλοτικά έργα παρέχουν μια επαναχρησιμοποιήσιμη βάση γνώσεων που υποστηρίζει την αναπαραγωγή και μειώνει την αβεβαιότητα για τους μελλοντικούς υιοθετούντες. Στην περίπτωση αυτή, οι δαπάνες καλύφθηκαν από το έργο. Ωστόσο, στο πλαίσιο εμπορικής εφαρμογής, οι δαπάνες θα μπορούσαν να μεταβιβαστούν στους ενοικιαστές εάν δεν υποστηρίζονται από δημόσιες επιδοτήσεις.

Περιοριστικοί παράγοντες

Ορισμένοι περιοριστικοί παράγοντες και διδάγματα που αντλήθηκαν είναι σημαντικά για την αναπαραγωγή. Τα υπάρχοντα κτίρια μπορούν να παρουσιάσουν υψηλή μεταβλητότητα στις διαμορφώσεις στεγών και στα πρόσθετα στρώματα. Αυτό μπορεί να επηρεάσει τον χρόνο σχεδιασμού και τον σχεδιασμό της κατασκευής και καθιστά κρίσιμες τις πρώιμες έρευνες και τις προσαρμοστικές λεπτομέρειες. Επιπλέον, η αναπαραγωγή σε άλλα περιβάλλοντα στέγασης ενδέχεται να αντιμετωπίζει περιορισμούς που δεν παρατηρούνται ή δεν κυριαρχούν σε αυτά τα έργα επίδειξης, όπως διοικητικές απαιτήσεις και απαιτήσεις αδειοδότησης, περιορισμούς που σχετίζονται με την κληρονομιά και πρόσθετους διαρθρωτικούς και κανονιστικούς ελέγχους (συμπεριλαμβανομένων σεισμικών παραμέτρων). Η τελευταία μπορεί να απαιτεί κατά περίπτωση αξιολόγηση και σχεδιασμό έκτακτης ανάγκης.

Κόστος

Η πιλοτική μετασκευή χρηματοδοτήθηκε στο πλαίσιο του συγχρηματοδοτούμενου από την ΕΕ έργου LIFE SUPERHERO και υλοποιήθηκε μέσω ενός τυπικού πακέτου εργασιών ανακαίνισης στέγης. Ο προϋπολογισμός του έργου ανέφερε συνολικό κόστος υποδομής ύψους 157 005 EUR για τα δύο έργα επίδειξης του Reggio Emilia. Η σωρευτική αξία για την κατασκευή των νέων στεγών ήταν 143 260 EUR, διαιρούμενη σε 61 923 EUR για το κτίριο 1 και 81 337 EUR για το κτίριο 2. Μια λεπτομερέστερη ανάλυση κόστους που διενεργήθηκε για τους φορείς επίδειξης εκτίμησε την παρέμβαση σε 320,38 EUR/m², εξαιρουμένων των υλικών που παρασχέθηκαν από τους εταίρους του έργου, και σε 356,33 EUR/m², συμπεριλαμβανομένων των εν λόγω υλικών, δηλαδή των φύλλων στεγανοποίησης, των ταινιών, των δικτύων εξαερισμού και των κατασκευαστικών στοιχείων HEROTILE. Τα κύρια στοιχεία κόστους συνδέθηκαν με την προετοιμασία του χώρου και τα μέτρα ασφαλείας, τις κατασκευαστικές εργασίες, την ελαφριά δομή ξυλείας, την τοποθέτηση πλακιδίων, την υδρορροή, τους φεγγίτες και τα συστήματα σωσίβιας γραμμής. Οι πρόσθετες συμπληρωματικές δαπάνες για άδειες, φορολογικές επιβαρύνσεις και διάφορες επιβαρύνσεις εκτιμήθηκαν σε περίπου 50 EUR/m², ενώ οι τεχνικές δαπάνες που δεν πραγματοποιήθηκαν για τα κτίρια επίδειξης εκτιμήθηκαν σε περίπου 40 EUR/m² για συνήθεις περιπτώσεις αναπαραγωγής. Κατά την πιλοτική εφαρμογή, οι δαπάνες μετασκευής καλύφθηκαν στο πλαίσιο του έργου και δεν χρεώθηκαν απευθείας στους ενοικιαστές. 

Οφέλη

Τα αναμενόμενα οφέλη αφορούν κυρίως τις θερινές επιδόσεις: το διάλυμα HBR έχει σχεδιαστεί για να μειώνει τις θερμοκρασίες κάλυψης της οροφής και να περιορίζει τα ανεπιθύμητα κέρδη θερμότητας. Τα αποτελέσματα αυτά βελτιώνουν τις συνθήκες στους εσωτερικούς χώρους και μειώνουν την κατανάλωση ενέργειας ψύξης όταν χρησιμοποιείται κλιματισμός. Τα αποτελέσματα αυτά τεκμηριώθηκαν μέσω των δραστηριοτήτων παρακολούθησης που υλοποιήθηκαν στο πλαίσιο της ειδικής στρατηγικής παρακολούθησης στα πιλοτικά έργα.  Οι αναφερόμενες επιπτώσεις κατέστησαν προσβάσιμες μέσω της HU-BES, η οποία παρέχει δεδομένα για δείκτες όπως ποσοστιαίες μειώσεις της μέγιστης θερμοκρασίας της επιφάνειας της οροφής, της μέγιστης θερμοκρασίας της οροφής και της χρήσης ενέργειας ψύξης και των σχετικών εκπομπών CO₂.

Ένα περαιτέρω όφελος που σχετίζεται με τον σχεδιασμό αφορά την επιλογή χρωμάτων οροφής σε έργα που προσανατολίζονται στις θερινές επιδόσεις. Όταν οι απαιτήσεις του δείκτη ηλιακής ανάκλασης (SRI) αξιολογούνται με τη χρήση του υπολογισμού ισοδύναμης ανάκλασης, οι στέγες HBR μπορούν να υποστηρίξουν τη συμμόρφωση ακόμη και με σκουρόχρωμα κεραμίδια. Σε αυτή την περίπτωση, η υψηλή διαπερατότητα αέρα του καλύμματος οροφής βελτιώνει τον εξαερισμό και βοηθά στη μείωση των θερμοκρασιών της επιφάνειας της οροφής. Τα αποτελέσματα αυτά αντισταθμίζουν τη χαμηλότερη εγγενή ανάκλαση των σκουρόχρωμων χρωμάτων. Αυτή η προσέγγιση ενισχύει τη δυναμική θερινή θερμική συμπεριφορά της αεριζόμενης οροφής, προσφέροντας μεγαλύτερη ελευθερία στην επιλογή χρωμάτων οροφής. Αυτό επιτρέπει τη συμμόρφωση με πιθανές ειδικές απαιτήσεις που είναι απαραίτητες για τη διατήρηση της ιστορικής αρχιτεκτονικής.

Ένα πρόσθετο όφελος αφορά την ανθεκτικότητα και τη σταθερή απόδοση με την πάροδο του χρόνου. Στο πλαίσιο του έργου, οι λύσεις VPR/HBR παρουσιάζονται ως ανθεκτικά και εύκολα εφαρμόσιμα μέτρα παθητικής ψύξης με βάση την οροφή. Αντιθέτως, άλλες επιλογές αστικού μετριασμού της θερμότητας, όπως οι δροσερές στέγες και οι πράσινες στέγες, ενδέχεται να απαιτούν περιοδικό καθαρισμό ή συντήρηση για τη διατήρηση της λειτουργικότητάς τους: για παράδειγμα, οι δροσερές στέγες μπορεί να χάσουν την αποτελεσματικότητά τους όταν η βρωμιά μειώνει την ανάκλαση, ενώ οι πράσινες στέγες απαιτούν συντήρηση της βλάστησης και ενδέχεται να περιορίζονται από τοπικούς κλιματικούς, αρχιτεκτονικούς, αισθητικούς ή τοπιακούς περιορισμούς.

Το έργο LIFE SUPERHERO ξεκίνησε την 1η Ιουλίου 2020. Η πιλοτική εφαρμογή ακολούθησε μια σταδιακή πορεία, συνδυάζοντας εργασίες ανακαίνισης και θερινές περιόδους παρακολούθησης. Οι εργασίες ενεργειακής απόδοσης του φακέλου, συμπεριλαμβανομένης της εξωτερικής μόνωσης και της αντικατάστασης παραθύρων, πραγματοποιήθηκαν πριν από τη μετασκευή της οροφής: ξεκίνησαν το 2022 και ολοκληρώθηκαν το 2023. Η εγκατάσταση HBR ολοκληρώθηκε το 2024, επιτρέποντας την παρακολούθηση μετά τη μετασκευή κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού του 2025.

Για να τεκμηριωθεί η απόδοση υπό πραγματικές συνθήκες λειτουργίας, η παρακολούθηση ευθυγραμμίστηκε με τρεις βασικές καταστάσεις κτιρίων: αρχικά κτίρια με μη αεριζόμενες επίπεδες στέγες (καλοκαίρι 2022), κτίρια που ανακαινίστηκαν με εξωτερική μόνωση και νέα παράθυρα (καλοκαίρι 2023) και κτίρια που ανακαινίστηκαν με εγκατάσταση HBR (καλοκαίρι 2025).

Παράλληλα, αναπτύχθηκε το HU-BES για την υποστήριξη της διάδοσης και της άντλησης διδαγμάτων από τα πιλοτικά έργα. Η πλατφόρμα λειτουργεί πλήρως από την 1η Ιουνίου 2025 και θα παραμείνει ενεργή και μετά το κλείσιμο των έργων, διασφαλίζοντας τη συνεχή πρόσβαση στο παρακολουθούμενο σύνολο δεδομένων και στους δείκτες από τα κτίρια επίδειξης. Οι προγραμματισμένες εκστρατείες παρακολούθησης έχουν ολοκληρωθεί. Ως εκ τούτου, η συνέχεια μετά το έργο αφορά την κοινοχρησία δεδομένων, την κοινοποίηση των αποτελεσμάτων και την πιθανή μελλοντική αναφόρτωση δεδομένων από περαιτέρω κτίρια με τη χρήση της έννοιας του HBR.  . Η αναπαραγωγή υποστηρίζεται περαιτέρω μέσω δραστηριοτήτων διάδοσης και κατάρτισης που απευθύνονται σε ενδιαφερόμενους φορείς κατασκευής, σχεδιαστές, δημόσιες διοικήσεις και, σε βιομηχανικό επίπεδο, στα δίκτυα TBE και CERAME-UNIE που εκπροσωπούν τους Ευρωπαίους παραγωγούς πλακιδίων και τούβλων. Στο παρόν στάδιο, δεν έχει καθοριστεί συγκεκριμένο χρονοδιάγραμμα για πρόσθετες μετασκευές HBR, αν και ενδέχεται να προγραμματιστούν μελλοντικές εφαρμογές, καθώς προκύπτουν ευκαιρίες αναπαραγωγής.

Η μετασκευή της στέγης που εφαρμόζεται στα πιλοτικά κτίρια έχει σχεδιαστεί ως μακροπρόθεσμο μέτρο προσαρμογής. Πράγματι, η λύση οροφής με βάση το HEROTILE βασίζεται στην παθητική ψύξη μέσω εξαερισμού / διαπερατότητας οροφής. Βασίζεται σε πήλινα κεραμίδια στέγης, τα οποία χαρακτηρίζονται από υψηλή ανθεκτικότητα και σταθερή απόδοση με την πάροδο του χρόνου. Κατά την αξιολόγηση της ανθεκτικότητας του έργου, η διάρκεια ζωής του σχεδιασμού του συγκροτήματος οροφής HBR ορίστηκε στα 50 έτη.  Τα κεραμίδια στεγών αργίλου υπό τους τυποποιημένους όρους μπορούν να έχουν μια ζωή υπηρεσιών αναφοράς περίπου 100 ετών. Μπορούν να αποσυναρμολογηθούν και να επαναχρησιμοποιηθούν εάν τα υποκείμενα στρώματα απαιτούν αντικατάσταση, γεγονός που καθιστά αυτή τη λύση δυνητικά κυκλική. Στη διαμόρφωση του έργου, αυτή η μακρά διάρκεια ζωής με χαμηλή συντήρηση αποτελεί βασικό πλεονέκτημα σε σύγκριση με άλλες επιλογές μετριασμού της θερμότητας με βάση την οροφή, όπως οι δροσερές και πράσινες στέγες. Η αποτελεσματικότητά τους εξαρτάται από τη διατήρηση της λειτουργικότητας μέσω περιοδικών παρεμβάσεων συντήρησης ή καθαρισμού. Η στρατηγική συνέχισης του έργου προβλέπει ότι η πλατφόρμα παρακολούθησης HU-BES θα παραμείνει ενεργή μετά το κλείσιμο του έργου, με δυνατότητα αναφόρτωσης πρόσθετων δεδομένων από κτίρια που χρησιμοποιούν την έννοια του HBR.

Name   Elisa Franzoni
Position           Project Coordinator
Affiliation         Centro Ceramico - CC
e-mail elisa.franzoni@unibo.it

Name   Alfonsina Di Fusco
Position           Dissemination Manager
Affiliation         Confindustria Ceramica - CONFCER
e-mail adifusco@confindustriaceramica.it

Παραδοτέο του έργου Δ7 (Δράση Γ.2) — Βιοκλιματικά χαρακτηριστικά και ανθεκτικότητα στην κλιματική αλλαγή των περιπτωσιολογικών μελετών κτιρίων

Παραδοτέο έργου D6 (Δράση C.2) - Υλοποίηση στεγών με βάση το HEROTILE: κατάλογος κινδύνων και μέτρων μετριασμού

Παραδοτέο έργου D10 (Δράση Γ.2) - Πραγματικά κτίρια που έχουν εξοπλιστεί εκ των υστέρων με στέγες HBR

Παραδοτέο έργου D33 (Δράση C.2.3) - Πλατφόρμα κοινοχρησίας δεδομένων HU-BES που λειτουργεί και συνδέεται με τον ιστότοπο του έργου και με την Climate-ADAPT

Παραδοτέο του έργου Δ15 (Δράση Γ.2) - Πρωτόκολλο βέλτιστων πρακτικών για την HBR ως λύση προσαρμογής στην κλιματική αλλαγή