Νέες και πειστικές μελέτες για την παρακολούθηση του κλιματικού συστήματος της Γης παρέχουν ισχυρές ενδείξεις αύξησης της κλιματικής αλλαγής που προκαλείται από τον άνθρωπο με δαπανηρές και ανεπιθύμητες συνέπειες για τις κοινωνίες σε παγκόσμιο επίπεδο. Αυτό εξηγεί γιατί η βιωσιμότητα θεωρείται τώρα ως ηθική ευθύνη. Οι τιμές ενέργειας αυξάνονται σταθερά, αλλά το δομημένο περιβάλλον εξακολουθεί να καίει τα δύο πέμπτα της πρωτογενούς ενέργειας και εκπέμπει το 36% του συνόλου του διοξειδίου του άνθρακα στην Ευρωπαϊκή Ένωση. Επομένως, δεν αποτελεί έκπληξη το γεγονός ότι υπάρχει έντονη έκκληση για καλύτερη ενεργειακή απόδοση στα κτίρια. Προκειμένου να αποφθεχθεί η διαδικασία του επανασχεδιασμού και της ανακατασκευής των κτιρίων, κυρίως λόγω οικονομικής δυσχερής, παραθέτεται η επιτακτική ανάγκη του μετασχηματισμού των κτιρίων με την λύση της προσθήκης παθητικών ηλιοπροστατευτικών συστημάτων.

Η παρούσα έρευνα βασίζεται στην μελέτη της ενεργειακής και οπτικής συμπεριφοράς των κτιρίων, και συγκεκριμένα αυτών, που ανήκουν στην κατηγορία των κτιρίων - γραφείων για την προσθήκη ηλιακών συστημάτων σκίασης. Αναπτύσσεται μια μέθοδος βελτιστοποίησης ενός απλοποιημένου τύπου ηλιοπροστατευτικής διάταξης με οριζόντιες περσίδες. Στόχος είναι η εύρεση της βέλτιστης τοποθέτησης του συστήματος σκίασης στο άνοιγμα του κτιρίου - γραφείου. Υπολογίζεται το πλάτος του ανοίγματος και η κλίση των περσίδων, ώστε να ελαχιστοποιηθεί η ενεργειακή ζήτηση του γραφείου και να αυξηθεί το ποσοστό της απόδοσης του φωτισμού της ημέρας.

Η μεθοδολογία αποτελείται από πέντε στάδια, την μοντελοποίηση του κτιρίου, την προσομοίωση της ενεργειακής του κατανάλωσης και της οπτικής του συμπεριφοράς, την διαδικασία της βελτιστοποίησης του συστήματος ηλιοπροστασίας με την βοήθεια των γενετικών αλγορίθμων, και τέλος την σύγκριση των αποτελεσμάτων. Όλα τα βήματα πραγματοποιούνται στο υπολογιστικό περιβάλλον του γραφικού επεξεργαστή Grasshopper μαζί με τα αρθρωτά του προγράμματα Ladybug και Honeybee. Οι μετρήσεις του φωτός της ημέρας πραγματοποιούνται με την χρήση του κινητήρα Radiance/Daysim. Για την ενεργειακή προσομοίωση χρησιμοποιείται η μηχανή EnergyPlus και για την βελτιστοποίηση το εργαλείο Galapagos.

Η μελέτη εφαρμόστηκε σε ένα μονώροφο κτίριο 50 τ.μ. με καθαρό ύψος 3μ. Το άνοιγμα που εξετάζεται είναι τοποθετημένο στην νοτιά πρόσοψη του κτιρίου και διατηρεί σταθερό ύψος στα 2μ. Η παραμετρική ανάλυση μέσω βελτιστοποίησης πραγματοποιείται εξετάζοντας τέσσερις περιοχές, την Αθήνα, την Θεσσαλονίκη, την Καστόρια και το Ηράκλειο, που αντιπροσωπεύουν τις τέσσερις κλιματικές ζώνες. Από τα αποτελέσματα της εφαρμογής πρόεκυψε ότι η ηλιακή σκίαση μπορεί να συμβάλει σημαντικά στην αυξανόμενη παγκόσμια προσπάθεια για κτίρια σχεδόν μηδενικής κατανάλωσης ενέργειας και ως εκ τούτου στην πρόκληση της δραματικής μείωσης της κατανάλωσης ενέργειας και της εκπομπής αερίων θερμοκηπίου που αποδίδονται στο κτίριο μας.