Αντισεισμική Προστασία και «Νέο Εξοικονομώ»: Ένα Πρωτοποριακό Σύστημα Εξωτερικής Θερμομόνωσης με Εξηλασμένη Πολυστερίνη

Η εξοικονόμηση ενέργειας είναι μια σημαντική παράμετρος που ενδιαφέρει την πολιτεία και επιδοτεί την ενεργειακή αναβάθμιση των κτηρίων μέσω προγραμμάτων όπως το «Νέο Εξοικονομώ», πλην όμως η χώρα μας παρουσιάζει μια έντονη σεισμογενή δραστηριότητα, συνεπώς οι όποιες επεμβάσεις πρέπει να λαμβάνουν υπόψη τους και τη σεισμική ασφάλεια. Ήδη η Ευρωπαϊκή Ένωση διενεργεί ένα εκτεταμένο ερευνητικό πρόγραμμα ώστε από το 2022 τα επιδοτούμενα προγράμματα τύπου «Νέο Εξοικονομώ» των κρατών μελών να έχουν ένα διττό χαρακτήρα αυτόν της παράλληλης ενεργειακής αναβάθμισης και της επίτευξης υψηλής αντισεισμικής προστασίας. Ήδη από το 2017 στην Ιταλία έχουν θεσμοθετηθεί αντίστοιχα προγράμματα ενεργειακής και αντισεισμικής αναβάθμισης, με την επωνυμία ΄΄EcoBonus΄΄ & ΄΄SismaBonus’’, στην βάση ανάπτυξης ενός πιστοποιητικού, που εκτός από την ενεργειακή απόδοση, αξιολογεί και την σεισμική τρωτότητα της κτιριακής κατασκευής (Εικόνα 1).

Το ΥΠΑΝ ακολουθώντας αυτήν τη νέα Ευρωπαϊκή οπτική με σχετική εγκύκλιο εφαρμογής του ΚΕνΑΚ (Κανονισμός Ενεργειακής Απόδοσης Κτηρίων) ζητά ήδη από τους μελετητές, στα ριζικώς ανακαινιζόμενα κτήρια να πραγματοποιείται αξιολόγηση των κινδύνων που πιθανά επηρεάζουν τη στατική επάρκειά τους και να συμπεριλαμβάνουν προτάσεις αποκατάστασης στη Μελέτη Ενεργειακής Απόδοσης.

Στο πλαίσιο αυτό πρόσφατα ολοκληρώθηκε ένα μέρος ενός σημαντικού ερευνητικού έργου που συντελέστηκε στο Εργαστήριο Πειραματικής Αντοχής Υλικών & Κατασκευών, Πολιτικών Μηχανικών, του Αριστοτελείου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης και αφορά την συμπεριφορά των συστημάτων εξωτερικής θερμομόνωσης σε σεισμικού τύπου φορτίσεις. Η ιδέα ήταν πρωτότυπη, και όσο και αν αυτό κάνει εντύπωση, δεν είχε μέχρι τώρα εξεταστεί παγκοσμίως. Το βασικό ερευνητικό ερώτημα που τέθηκε ήταν: «Θα μπορούσαμε μέσα από ένα σύστημα το οποίο το γνωρίζουμε, και το εφαρμόζουμε, όπως είναι το σύστημα εξωτερικής θερμομόνωσης και το οποίο είναι καταξιωμένο ως προς την ενεργειακή του απόδοση, παράλληλα να πετύχουμε και μια αντισεισμική αναβάθμιση ή σε κάθε περίπτωση ποια η συμπεριφορά του κάτω από σεισμικού χαρακτήρα δράσεις»; Για τους σκοπούς της έρευνας εξετάστηκαν 3 πιστοποιημένα συστήματα θερμοπρόσοψης τα οποία διέφεραν αποκλειστικά και μόνο στον τύπο του θερμομονωτικού υλικού, καθώς χρησιμοποιήθηκε Εξηλασμένη Πολυστερίνη, Γραφιτούχα Διογκωμένη Πολυστερίνη και Πετροβάμβακας, διατηρώντας κοινά όλα τα άλλα υλικά (κόλλησης, μηχανικής στερέωσης, επίχρισης) και εφαρμόζοντας κοινή μεθοδολογία κατά την κατασκευή ακλουθώντας τις γενικές Ευρωπαϊκές Οδηγίες, (ETAG-EAD). Εξετάστηκαν δε, συστήματα πάχους 5cm και 10cm για να καλύπτονται όλες οι απαιτήσεις του ΚΕνΑΚ σε επίπεδο Κλιματικών Ζωνών. Τα παραπάνω συστήματα κατασκευάστηκαν ακριβώς με τον κλασικό τρόπο που εφαρμόζονται σε μια τυπική οικοδομή, και στην συνέχεια αυτά υποβλήθηκαν σε σεισμικού τύπου φορτίσεις, θεωρούμενα ως προσαρτήματα σε οπτιπλονθοδομή πλήρωσης.

Αυτή η ερευνητική κατεύθυνση καθορίστηκε από το γεγονός ότι εξετάζοντας ιστορικά μια σειρά σεισμών στον Ελλαδικό αλλά και στον παγκόσμιο χώρο, πρόσφατα το είδαμε και στον σεισμό της Κρήτης, διαπιστώνεται ότι ένα από τα σημαντικότερα προβλήματα που εμφανίζονται είναι η αποκόλληση της τοιχοποιίας πλήρωσης και η πτώση αυτής εσωτερικά ή εξωτερικά του κτιρίου προκαλώντας σημαντικές υλικές καταστροφές στους παρακείμενους ακάλυπτους και κοινόχρηστους χώρους και οδούς, καθώς και πιθανές απώλειες σε ζωές (Εικόνα 2).

 

Ταυτόχρονα, οι οικονομικές συνέπειες που προκαλούνται από την ανάγκη επισκευής της τοιχοποιίας και τη διακοπή λειτουργίας του κτηρίου, είναι δυσβάστακτες ειδικά σε συνθήκες μετασεισμικής κρίσης. Χαρακτηρίστηκα, το 1999 ο σεισμός της Αθήνας, στοίχησε στους Έλληνες πολίτες περί τα 3 δις $, με το μεγαλύτερο ποσοστό των βλαβών, 96%, να προέρχεται από τις τοιχοποιίες πλήρωσης (ΤΕΕ 2006).

Τα ευρήματα λοιπόν της έρευνας έδειξαν κάτι το εξαιρετικά ενδιαφέρον και συνάμα χρήσιμο:

Η τοποθέτηση ενός πιστοποιημένου συστήματος θερμοπρόσοψης από πλάκες εξηλασμένης πολυστερίνης, ΧPS, (FIBRANxps ETICS GF), επέφερε μια μεσοσταθμική αύξηση της φέρουσας ικανότητας της τοιχοποιίας η οποία είναι της τάξης του 40%, συγκριτικά με τα υπόλοιπα θερμομονωτικά υλικά να έχουν περιορισμένες δυνατότητες.

Τα αποτελέσματα είναι πολύ σημαντικά καθώς γνωρίζουμε πλέον πως η εφαρμογή ενός συστήματος εξωτερικής θερμομόνωσης με εξηλασμένη πολυστερίνη (Εικόνα 3) είναι σε θέσει να προσφέρει παράλληλα με την ενεργειακή απόδοση και υψηλή σεισμική προστασία. Αν αναλογιστεί κανείς πως το 30% του κτηριακού αποθέματος στην Ελλάδα είναι κατασκευασμένο χωρίς αντισεισμικό κανονισμό και το 45% έχει κατασκευαστεί με τον αντισεισμικό κανονισμό του 1959 (ΕΛΣΤΑ 2011), η αυξημένη ικανότητα που προσφέρει ένα σύστημα θερμοπρόσοψης με εξηλασμένη πολυστερίνη έναντι της πτώσης της τοιχοποιίας, αν και είναι σημαντική για όλα τα κτήρια, παλαιά και νέα, είναι ιδιαιτέρως ευεργετική για τα παλαιότερα (της περιόδους 1950-1985) καθώς η διατήρηση της τοιχοποιίας στη θέση της έχει σημαντική συνεισφορά και στην συνολική δυσκαμψία και αντοχή του φορέα.  

Αν δούμε τον χάρτη Σεισμικής Επικινδυνότητας (Εικόνα 4) που δίνει ο Ελληνικός Αντισεισμικός Κανονισμός διαπιστώνουμε πως στην Ελλάδα δεν υπάρχει ασεισμική περιοχή, συνεπώς η χρήση της εξηλασμένης πολυστερίνης στη θερμοπρόσοψη είναι μια πρόσφορη επιλογή για το επιδοτούμενο πρόγραμμα «Νέο Εξοικονομώ». Η εξηλασμένη πολυστερίνη μπορεί να λειτουργήσει προς την κατεύθυνση μιας συνολικά βιώσιμης λύσης, παράλληλης ενεργειακής αναβάθμισης και αντισεισμικής προστασίας σε όλη την επικράτεια, κάτι που ο μελετητής καλείτε πλέον να λάβει υπόψη του σύμφωνα και με τις νέες κατευθυντήριες οδηγίες του ΥΠΑΝ στην εφαρμογή του ΚΕνΑΚ.

Επιπλέον, στο πλαίσιο του παραπάνω σχεδιασμού μια σημαντική παράμετρος που πρέπει να ληφθεί υπόψη είναι και το πάχος της μόνωσης. Έτσι από την σύγκριση του χάρτη Σεισμικής Επικινδυνότητας (Εικόνα 4) με τον χάρτη  των Κλιματικών Ζωνών του ΚΕνΑΚ (Εικόνα 5), που καθορίζει τα ελάχιστα πάχη μόνωσης ανά την επικράτεια, εξάγεται ακόμη μια ενδιαφέρουσα παρατήρηση. Περιοχές που έχουν μικρές ενεργειακές απαιτήσεις και συνεπώς χρησιμοποιούνται μικρά πάχη μόνωσης (Κλιματική Ζώνη Α), όπως η Κρήτη, νησιά του Ν. Αιγαίου, η Νότια Πελοπόννησος και νησιά του Ιουνίου, παρουσιάζουν εντονότερη σεισμική δραστηριότητα (Ζώνες ΙΙ και ΙΙΙ) από τις ως επί το πλείστων βορειότερες περιοχές (Ζώνη Ι) και στις οποίες χρησιμοποιούνται μεγαλύτερα πάχη μόνωσης. Με βάση τα παραπάνω δεδομένα, εν γένει όσο αυξάνουμε το πάχος της εξηλασμένης πολυστερίνης δεν αυξάνουμε μόνο τη θερμική αντίσταση και την ενεργειακή απόδοση του κτηρίου αλλά και την δυναμική ακαμψία του συστήματος. Συνεπώς, καθίσταται φανερό πως στα κτήρια των περιοχών που βρίσκονται σε περιοχές υψηλής (Ζώνη ΙΙ) και πολύ υψηλής (Ζώνη ΙΙΙ) σεισμικής δραστηριότητας θα ήταν εξαιρετικά ωφέλιμο να μονωθούν με μεγαλύτερα πάχη εξηλασμένης πολυστερίνης από αυτά που ορίζει ο ΚΕνΑΚ. Σε μία τέτοια περίπτωση τα οφέλη θα είναι διπλά καθώς επιτυγχάνεται υψηλή ενεργειακή απόδοση και σεισμική ασφάλεια.

Αν δούμε τον χάρτη Σεισμικής Επικινδυνότητας (Εικόνα 4) που δίνει ο Ελληνικός Αντισεισμικός Κανονισμός διαπιστώνουμε πως στην Ελλάδα δεν υπάρχει ασεισμική περιοχή, συνεπώς η χρήση της εξηλασμένης πολυστερίνης στη θερμοπρόσοψη είναι μια πρόσφορη επιλογή για το επιδοτούμενο πρόγραμμα «Νέο Εξοικονομώ». Η εξηλασμένη πολυστερίνη μπορεί να λειτουργήσει προς την κατεύθυνση μιας συνολικά βιώσιμης λύσης, παράλληλης ενεργειακής αναβάθμισης και αντισεισμικής προστασίας σε όλη την επικράτεια, κάτι που ο μελετητής καλείτε πλέον να λάβει υπόψη του σύμφωνα και με τις νέες κατευθυντήριες οδηγίες του ΥΠΑΝ στην εφαρμογή του ΚΕνΑΚ.

Επιπλέον, στο πλαίσιο του παραπάνω σχεδιασμού μια σημαντική παράμετρος που πρέπει να ληφθεί υπόψη είναι και το πάχος της μόνωσης. Έτσι από την σύγκριση του χάρτη Σεισμικής Επικινδυνότητας (Εικόνα 4) με τον χάρτη  των Κλιματικών Ζωνών του ΚΕνΑΚ (Εικόνα 5), που καθορίζει τα ελάχιστα πάχη μόνωσης ανά την επικράτεια, εξάγεται ακόμη μια ενδιαφέρουσα παρατήρηση. Περιοχές που έχουν μικρές ενεργειακές απαιτήσεις και συνεπώς χρησιμοποιούνται μικρά πάχη μόνωσης (Κλιματική Ζώνη Α), όπως η Κρήτη, νησιά του Ν. Αιγαίου, η Νότια Πελοπόννησος και νησιά του Ιουνίου, παρουσιάζουν εντονότερη σεισμική δραστηριότητα (Ζώνες ΙΙ και ΙΙΙ) από τις ως επί το πλείστων βορειότερες περιοχές (Ζώνη Ι) και στις οποίες χρησιμοποιούνται μεγαλύτερα πάχη μόνωσης. Με βάση τα παραπάνω δεδομένα, εν γένει όσο αυξάνουμε το πάχος της εξηλασμένης πολυστερίνης δεν αυξάνουμε μόνο τη θερμική αντίσταση και την ενεργειακή απόδοση του κτηρίου αλλά και την δυναμική ακαμψία του συστήματος. Συνεπώς, καθίσταται φανερό πως στα κτήρια των περιοχών που βρίσκονται σε περιοχές υψηλής (Ζώνη ΙΙ) και πολύ υψηλής (Ζώνη ΙΙΙ) σεισμικής δραστηριότητας θα ήταν εξαιρετικά ωφέλιμο να μονωθούν με μεγαλύτερα πάχη εξηλασμένης πολυστερίνης από αυτά που ορίζει ο ΚΕνΑΚ. Σε μία τέτοια περίπτωση τα οφέλη θα είναι διπλά καθώς επιτυγχάνεται υψηλή ενεργειακή απόδοση και σεισμική ασφάλεια.

 

Συνοψίζοντας και λαμβάνοντας υπόψη τις νέες τάσεις και προκλήσεις που θέτει η πραγματικότητα για την επίτευξη του διττού στόχου ενεργειακής και αντισεισμικής προστασίας του κατασκευών μας, διαπιστώνεται πως η επιστημονική έρευνα προσφέρει πλέον στον σύγχρονο μελετητή νέα σημαντικά εργαλεία. Τα συστήματα εξωτερικής θερμομόνωσης με εξηλασμένη πολυστερίνη είναι ένα από αυτά. Συνεισφέρουν σε μεγάλο βαθμό στη συνδυαστική επίλυση του προβλήματος της ενεργειακής και αντισεισμικής αναβάθμισης, λειτουργώντας ως ενεργειακό και δομοστατικό κέλυφος προστασίας της τοιχοπλήρωσης κτιρίων οπλισμένου σκυροδέματος. Επειδή είναι στην ανθρώπινη φύση να ξεχνούμε γρήγορα τις δυσάρεστες στιγμές που δημιουργεί ένας σεισμός, ενώ συχνά οι κάτοικοι πιο μακρινών περιοχών από το επίκεντρο του σεισμού θεωρούν εσφαλμένα πως το θέμα δεν τους αφορά, είναι ευθύνη όλων, Πολιτείας και Μελετητών, να δείξουν την δέουσα ευαισθησία ως προς αυτό το σοβαρό ζήτημα προστασίας της ανθρώπινης ζωής, της δημόσιας και ιδιωτικής περιουσίας και συνολικά του δημοσίου συμφέροντος.

 

Άνθιμος Σ. Αναστασιάδης, Δρ. Πολιτικός Μηχανικός, ΑS Aναστασιάδης & Συνεργάτες

Χρήστος Μ. Χατζηάστρου, Χημικός MSc., Δ/ντης Τεχνικής Υποστήριξης FIBRAN ΑΕ