Transcript

1 ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΩΝ & ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΩΝ ΕΡΕΥΝΩΝ TEI ΣΤΕΡΕΑΣ ΕΛΛΑ ΑΣ (Ψύξης, Κλιµατισµού και Εναλλακτικών Μορφών Ενέργειας) ρ. ΜαρίαΚ. Κούκου Μιχάλης Μέντζος Χρήστος Ζιούτης Νίκος Τάχος Prof. Μ. Gr. Vrachopoulos 1

2 Ενεργειακή Επιθεώρηση Κτηρίων 5ηενότητα: Επεµβάσεις για τη βελτίωση της ενεργειακής συµπεριφοράς του κτηρίου HM Τµήµα Μηχανολόγων Μηχανικών ΤΕ ΕργαστήριοΕνεργειακώνκαι Περιβαλλοντικών Ερευνών (Ψυκτικών ιατάξεων Κλιµατισµού & Εναλλακτικών Μορφών Ενέργειας) ιευθυντής: Καθ. ΜιχάληςΓρ. Βραχόπουλος Συν-Συγραφείς: δρμαρ. Κούκου, υδρχρ. Ζιούτης, υδρμιχ. Μέντζος Συνδιοργανωτές: KEKAPEL 2

3 Περιεχόµενα Η/Μ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΕΙΣ 3

4 Η/Μηχανολογικές Εγκαταστάσεις - συστήµατα. Τα ηλεκτροµηχανολογικά (Η/Μ) συµβατικά συστήµατα που εγκαθίστανται σε κτήριο, πρέπει να καλύπτουν όλες τις ενεργειακές ανάγκες του. Τα Η/Μ συστήµατα που συνήθως είναι απαραίτητα είναι τα εξής: Συστήµατα θέρµανσης ή και ψύξης ή και αερισµού χώρων, Συστήµατα παραγωγής ζεστού νερού χρήσης (Ζ.Ν.Χ.) στο κτήριο. Συστήµατα τεχνητού φωτισµού ή/και αξιοποίησης του φυσικού φωτισµού, Συστήµατα παραγωγής ηλεκτρικής ή και θερµικής ενέργειας, Συµβατικά Ηλεκτρολο- µηχανολογικά Συστήµατα 4

5 Ο µελετητής οφείλει να σχεδιάζει αυτές τις εγκαταστάσεις µε βασικό στόχο τη βέλτιστη λειτουργία τους και τον περιορισµό των καταναλώσεων ενέργειας στο ελάχιστο, λαµβάνοντας υπόψη: τη χρήση του κτηρίου: κατοικία, γραφείο, εµπορικό κατάστηµα κ.ά., το προφίλ λειτουργίας: ωράριο, χρήστες, εσωτερικές συνθήκες κ.ά., τους χώρους του κτηρίου µε διαφορετικές εσωτερικές συνθήκες, προφίλ λειτουργίας και απαιτήσεις για θέρµανση, ψύξη και αερισµό (θερµικές ζώνες), τη θέση του κτηρίου: κλιµατικά δεδοµένα, προσανατολισµός, ηλιασµός, τη δυνατότητα αξιοποίησης ανανεώσιµων πηγών ενέργειας σε παράλληλη λειτουργία και στήριξη των συµβατικών συστηµάτων, τη δυνατότητα αξιοποίησης του φυσικού φωτισµού, τα διαθέσιµα συστήµατα µε υψηλό βαθµό ενεργειακής απόδοσης, τις διαθέσιµες διατάξεις αυτοµάτου ελέγχου για τη ενεργειακά ορθολογική χρήση των Η/Μ συστηµάτων, την κατανάλωση πρωτογενούς ενέργειας κάθε συστήµατος. Γενικές Αρχές για Θέρµανση, Ψύξη, Κλιµατισµό, Αερισµό των Κτηρίων 5

6 Η/Μηχανολογικές Εγκαταστάσεις - συστήµατα. Οι άνθρωποι περνούν σήµερα σηµαντικό µέρος του χρόνου τους µέσα στα κτήρια, ποσοστό που ανέρχεται µέχρι και στο 90% για τους κατοίκους. Ο χρόνος αυτός κατανέµεται κυρίως µεταξύ των χώρων κατοικίας και εργασίας. Οι παράγοντες που προσδιορίζουν το «εσώκλιµα» του κτηρίου είναι: (α) η θερµοκρασία του αέρα και των επιφανειών του, (β) η σχετική υγρασία, (γ) η ταχύτητα του αέρα, (δ) η συγκέντρωση σωµατιδίων και ρύπων στον αέρα, (ε) το επίπεδο φωτισµού, και (στ) το επίπεδο θορύβου. Η ρύθµιση των τεσσάρων πρώτων παραγόντων είναι αντικείµενο των συστηµάτων θέρµανσης, ψύξης, αερισµού και κλιµατισµού των κτηρίων ενώ των τελευταίων δύο των συστηµάτων φωτισµού και ηχοµόνωσης- ηχοπροστασίας αντίστοιχα. Γενικές Αρχές για Θέρµανση, Ψύξη, Κλιµατισµό, Αερισµό των Κτηρίων 6

7 Η/Μηχανολογικές Εγκαταστάσεις - συστήµατα. Σηµαντικό στοιχείο είναι και η οµοιόµορφη κατανοµή της θερµοκρασίας σε ένα χώρο. Γενικά δεν επιτρέπεται να εµφανίζονται θερµοκρασιακές διαφορές µεγαλύτερες από 4 C, ανάµεσα στα διάφορα σηµεία του χώρου, και θερµοκρασιακές διαφορές µεγαλύτερες από 3 C ανάµεσα στο δάπεδο και σε ύψος 1,8m από το δάπεδο (ζώνη κατοίκησης). Γενικές Αρχές για Θέρµανση, Ψύξη, Κλιµατισµό, Αερισµό των Κτηρίων Είναι σηµαντικό να αποφεύγονται καταστάσεις που εµποδίζουν την εξάτµιση από το ανθρώπινο σώµα, δηλαδή υψηλές θερµοκρασίες σε συνδυασµό µε υψηλήυγρασία, διότιτότεπροκαλείταιδυσφορίακαιπνιγηρότητα. Ότανη θερµοκρασίατουαέρα είναι 20 C το κατώτερο όριο σχετικής υγρασίας είναι 30% (σχηµατισµός σκόνης, δηµιουργία στατικού ηλεκτρισµού, ξήρανση των βλεννογόνων) και το ανώτερο 70% (συµπύκνωση υδρατµών, σχηµατισµός µούχλας, δηµιουργία δυσάρεστων οσµών). Γενικά τα συνιστώµενα επίπεδα σχετικής υγρασίας σε χώρους παραµονής και εργασίας είναι 40-60% κατά το θέρος και 30-50% το χειµώνα. 7

8 Η/Μηχανολογικές Εγκαταστάσεις - συστήµατα. Η επιτρεπτή ταχύτητα του αέρα για θερµοκρασίες C και για καθιστική εργασία είναι περίπου 0,15 έως 0,25 m/s. Σε χώρους µε µεγάλη πυκνότητα όπου οι άνθρωποι κινούνται συνεχώς (π.χ. εµπορικά καταστήµατα) επιτρέπεται µεγαλύτερη ταχύτητα τουαέρα. Υπερβολικά χαµηλές ταχύτητες του αέρα, µικρότερες από 0,08 m/s, πρέπει να αποφεύγονται, διότι προκαλούν την αίσθηση στάσιµου αέρα που είναι το ίδιο ενοχλητική. Η ιδανική ταχύτητα του αέρα για την άνεση των ανθρώπων είναι περίπου 0,13 m/s, Η λειτουργία κάθε συστήµατος αλλά και η επίτευξη του επιθυµητού αποτελέσµατος βασίζεται σε µία σειρά διεργασιών που είναι: Η θέρµανση και ύγρανση Η ψύξη και αφύγρανση. Ο αερισµός - Ο εξαερισµός. Ο καθαρισµός. 8

9 9

10 Επεµβάσεις αναβάθµισης Η/Μ εγκαταστάσεων 10

11 Λέβητας.. στάσιο 11

12 Επεµβάσεις στις εγκαταστάσεις θέρµανσης, ψύξης, αερισµού Αντικατάσταση του παλαιού λέβητα Τακτική συντήρηση και έλεγχος των µονάδων κεντρικής θέρµανσης. Αντικατάσταση παλαιών ή προβληµατικών συστηµάτων ψύξης. Εφαρµογή συστηµάτων εξοικονόµησης ενέργειας! Χρήση συστηµάτων αξιοποίησης Α.Π.Ε.: λ.χ. γεωθερµίας όπου υπάρχει διαθέσιµη επιφάνεια εδάφους ή Κανονικής γεωθερµίας µέσω ανοικτών ή κλειστών συστηµάτων. υνατότηταεφαρµογήςκατακόρυφουήοριζόντιουεναλλάκτη) ή/και των υπόγειων υδάτινων ρευµάτων νερού και υφάλµυρου νερού ή/και θαλασσινού νερού. Τακτική συντήρηση και έλεγχος µονάδων ψύξης. Τακτική συντήρηση και αναβάθµιση δικτύου διανοµής. Ηµεροµηνία Τοποθέτηση διεξαγωγής σεµιναρίου ή αναβάθµιση ΤΕΙ των ΣΤΕΡΕΑΣ διατάξεων ΕΛΛΑ ΑΣ Σεµινάρια αυτόµατου Ενεργειακών Επιθεωρητών ελέγχου 12 Κτηρίων

13 Αντικατάσταση του παλαιού λέβητα Αντικατάσταση του παλαιού λέβητα µε νέο υψηλότερης ενεργειακής απόδοσης (πετρελαίου ή φυσικού αερίου µε πιστοποίηση), µονοβάθµιο ή πολυβάθµιο για την αποδοτική λειτουργία σε µερικά ή/και ολικά φορτία. Τι γίνεται αν το κτήριο ανακαινίζεται? Απαιτείται επαναδιαστασιολόγηση του συστήµατος θέρµανσης. Η εξοικονόµηση που επιτυγχάνεται εξαρτάται από: την κατάσταση του υφιστάµενου λέβητα και τη βελτίωση του βαθµού απόδοσης, ανάλογα µε την τεχνολογία του νέου λέβητα καιµπορείναείναιτηςτάξηςτου 5-15%, καιπλέον. 13

14 Αποδόσεις Λεβήτων 14

15 Σύγκριση αποδόσεων 15

16 Εγκαταστάσεις θέρµανσης- Σώµατα Τερµατικές µονάδες Αποστολή των συστηµάτων θέρµανσης είναι να προσφέρουν τις απαιτούµενες ποσότητες θερµικής ενέργειας οι οποίες θα καλύψουν αντίστοιχα τις θερµικές ανάγκες των κτηρίων και θα εξασφαλίσουν τις επιθυµητές συνθήκες «θερµικήςάνεσης». Τα συστήµατα θέρµανσης του κτηρίου διακρίνονται σε δύο κατηγορίες (α) τα τοπικά και (β) τακεντρικά. Τα κυριότερα συστήµατα τοπικής θέρµανσης αποτελούν οι ποικίλου τύπου θερµάστρες (σόµπες), πετρελαίου, υγραερίου, φυσικού αερίου, και βιοµάζας, οι ανοικτές εστίες καύσης (τζάκια), τα ηλεκτρικά συστήµατα θερµοσυσσώρευσης, οι ηλεκτρικοί θερµοποµποί και τα ηλεκτρικά αερόθερµα. Η χρήση των συστηµάτων τοπικής θέρµανσης περιορίζεται σήµερα κυρίως σε αγροτικές περιοχές της χώρας καθώς τις τελευταίες δεκαετίες εκτοπίστηκαν από τα κεντρικά εξαιτίας του υψηλότερου βαθµού απόδοσης, της ευκολίας και της καθαρότητας που παρουσιάζουν. 16

17 Υποσυστήµατα Εκποµπής (τερµατικές µονάδες) Το υποσύστηµα εκποµπής σε µία εγκατάσταση θέρµανσης/ψύξης περιλαµβάνει τις τερµατικές συσκευές (µονάδες) οι οποίες αποδίδουν στους χώρους των κτηρίων µε κατάλληλο τρόπο τα απαιτούµενα ποσά. Η λειτουργία των τερµατικών µονάδων βασίζεται στους µηχανισµούς µετάδοσης της θερµότητας και ειδικότερα στο φαινόµενο της συναγωγής και της ακτινοβολίας. Οι δύο αυτοί µηχανισµοί συνυπάρχουν σε όλους τους τύπους τερµατικών µονάδων και ανάλογα µε το ποσοστό συνεισφοράς τους στο συνολικό φαινόµενο οι τερµατικές µονάδες κατατάσσονταισε: (α) µονάδεςσυναγωγής (convectors) και (β) µονάδεςακτινοβολίας (radiators). Χαρακτηριστικό των µονάδων συναγωγής είναι η κατάλληλη διαµόρφωση της επιφάνειας συναλλαγής της θερµότητας, η ύπαρξη οδηγητικών ελασµάτων ή πτερυγίων, καθώς και η ύπαρξη ανεµιστήρα όπως πχ. στις µονάδες ανεµιστήρα-στοιχείου (fan-coil). 17

18 Υποσυστήµατα Εκποµπής (τερµατικές µονάδες) Οιτερµατικέςµονάδεςθέρµανσης κατασκευάζονταικυρίωςαπό χάλυβα. Υπάρχουν όµως και µονάδες κατασκευασµένες από χυτοσίδηρο ή από κράµαταχαλκούκαιαλουµινίου. Ανάλογα µε την τελική διαµόρφωση οι τερµατικές µονάδες διακρίνονται σε: χυτοσιδηρές µονάδες στοιχείων. χαλύβδινες µονάδες στοιχείων. επίπεδες µονάδες τύπου Panel. σωληνωτές µονάδες λουτρού. άβακες ή επίπεδες µονάδες. µονάδες τύπου Runtal. µονάδες ανεµιστήρα-στοιχείου (fan-coil). ενδοδαπέδια, ενδοτοίχιασυστήµατα. συστήµατα ψυχόµενης οροφής. 18

19 Υποσυστήµατα Εκποµπής (τερµατικές µονάδες)

20 Υποσυστήµατα Εκποµπής (τερµατικές µονάδες)

21 Συστήµατα διανοµής Στις εγκαταστάσεις θέρµανσης όπου χρησιµοποιείται ως φορέας µετάδοσης θερµότητας ο αέρας, το ψυκτικό ρευστό, το θερµό νερό, ή ο ατµός, τα δίκτυα διανοµής από πλευράς κατασκευής περιλαµβάνουν δυο ανεξάρτητους κλάδους, τον κλάδο προσαγωγής του φορέα θερµότητας στους θερµαινόµενουςχώρους και αντίστοιχα τον κλάδο απαγωγής. Τέσσερις διαφορετικές κατασκευαστικές διαµορφώσεις συνήθως χρησιµοποιούνται: το µονοσωλήνιο σύστηµα. το δισωλήνιο σύστηµα. το τρισωλήνιο σύστηµα. το τετρασωλήνιο σύστηµα. 21

22 Υποσυστήµατα ιανοµής Σε ειδικές εφαρµογές του τριτογενή τοµέα που αφορούν κυρίως βιοµηχανικές εγκαταστάσεις καθώς και εκτεταµένα κτηριακά συγκροτήµατα µε κεντρικό σύστηµα παραγωγής θερµότητας όπως νοσοκοµεία, ερευνητικά και εκπαιδευτικά κέντρα, κ.α., δύναται να χρησιµοποιηθούν ως φορείς θερµότητας το υπέρθερµο νερό και ο ατµός (από λέβητες, συστήµατα Σ.Η.Θ. κ.ά.). Η τυπική διάταξη ενός δικτύου διανοµής περιλαµβάνει: 1.Οριζόντιο τµήµα εντός του µηχανοστασίου, το οποίο ξεκινά από το σύστηµα παραγωγής θερµότητας/ψύχους (συσκευή ή το κεντρικό δοχείο αποθήκευσης του φορέα θερµότητας/ψύξης), 2.Κατακόρυφο τµήµα που έπεται του οριζοντίου και εκτείνεται από το µηχανοστάσιο µέχρι το επίπεδο διανοµής της θερµότητας/ψύχους, και 3.Οριζόντιο τµήµα που οδηγεί το φορέα θερµότητας από το κατακόρυφο τµήµα στις τερµατικές µονάδες.

23 23

24 Κατακόρυφο διάγραµµα ισωλήνιου συστήµατος Κ1 Κ2 Κ3 Κ4 Κ5 Κ6 Κ7 Κ8 Κ9 3 ος όροφος 2 ος όροφος 1 ος όροφος Ισόγειο Επιστροφή Υπόγειο Συλλέκτης Παροχής Καυστήρας οχείο διαστολής Λέβητας Κυκλοφορητής 24

25 Αξονοµετρικό δισωλήνιου συστήµατος 25

26 Υποσυστήµατα ιανοµής Τουλικόκατασκευήςτωνδικτύωνδιανοµήςεπιλέγεταιµεβάσητοφορέαθερµότητας. 1.Για δίκτυα θερµού/ψυχρού νερού χρησιµοποιούνται χαλυβδοσωλήνες, σκληροί ή εύκαµπτοι σωλήνες χαλκού και πλαστικοί σωλήνες απόπολυπροπυλένιο (ΡΡ) απόπολυαιθυλένιο (ΡΕ). 2.Οι κεντρικές γραµµές αυτών των δικτύων κατασκευάζονται από ευθυγράµµους χαλυβδοσωλήνες ή σωλήνες χαλκού µεγάλων διαµέτρων ή σωλήνες πολυπροπυλενίου (PP), 3. Στις µικρότερες διαµέτρους των τερµατικών δικτύωνσυνηθίζεταικαιηχρήσηεύκαµπτωνσωλήνων.

27 Υποσυστήµατα ιανοµής 1. Στα δίκτυα υπέρθερµου νερού και ατµού κατασκευάζονται αποκλειστικά από χαλυβδοσωλήνες. 2. Τα δίκτυα διανοµής θερµού/ψυχρού αέρα, δίκτυα αεραγωγών, κατασκευάζονται κυρίως από γαλβανισµένο χαλυβδόφυλλο (λαµαρίνα), κυκλικοί ή ορθογωνικοί. 3. Για µικρές διατοµές σε τερµατικές µονάδες χρησιµοποιούνται και εύκαµπτοι αγωγοί αλουµινίου. 4. Τέλος, στα ψυκτικά δίκτυα χρησιµοποιείται σχεδόν αποκλειστικά ο χαλκός.

28 Τακτική συντήρηση και έλεγχος των µονάδων κεντρικής θέρµανσης Καθαρισµός καυστήρα, λέβητα, καµινάδας, δεξαµενής καυσίµου Ρύθµιση καύσης, ανάλυση καυσαερίων Μόνωση καπναγωγού και καπνοδόχου Έλεγχος και ρύθµιση λειτουργίας συστήµατος, κ.ά. Η εξοικονόµηση ενέργειας που επιτυγχάνεται είναι της τάξης του 3-10%, ανάλογα µε την παλαιότητα του λέβητα και τις εργασίες αναβάθµισης. Μονάδες µεγάλης θερµικής ισχύος: κάθε 6 µήνες Μονάδες µικρής θερµικής ισχύος, καθώς και σ' αυτές που λειτουργούν µόνο κατά τη χειµερινή περίοδο: µία φορά το χρόνο 28

29 Μονώσεις Εγκατάστασης 29

30 Υδραυλική Εξισορρόπηση

31 Υδραυλική Εξισορρόπηση

32 Τοποθέτηση ή αναβάθµιση των διατάξεων αυτόµατου ελέγχου Χρονοδιακόπτες Θερµοστάτες Θερµοστατικοί ιακόπτες 32

33 Τοποθέτηση ή αναβάθµιση των διατάξεων αυτόµατου ελέγχου Θερµοστάτες Θερµοστατικοί ιακόπτες Οι θερµοστάτες είναι διακόπτες οι οποίοι ενεργοποιούνται από αισθητήριο θερµοκρασίας και µε βάση τη λειτουργία τους είναι µηχανικοί-ηλεκτροµηχανικοί ή ηλεκτρονικοί (ή αλλιώς ψηφιακοί). Οι µηχανικοί θερµοστάτες λειτουργούν µε τη διαστολή που υφίσταται ένα διµεταλλικό έλασµα ήέναυγρό, µετηναύξησητηςθερµοκρασίαςτουκαιηακρίβειατουςείναιτηςτάξηςτου 1 ο C. Οι ηλεκτρονικοί θερµοστάτες παρουσιάζουν µεγαλύτερη ακρίβεια από τους µηχανικούς αφού βασίζουν τη λειτουργία τους στη µεταβολή της ηλεκτρικής αντίστασης κάποιον υλικών (thermistors) ανάλογα µε τη θερµοκρασία τους, και µε τον τρόπο αυτό επιτυγχάνεται ακρίβεια τηςτάξηςτου 0,1 0,3 ο C. 33

34 Συστήµατα αντιστάθµισης εξωτερικής θερµοκρασίας Η θερµοκρασία του νερού ρυθµίζεται ανάλογα µε τη θερµοκρασία περιβάλλοντος χρησιµοποιώντας σύστηµα ανάµιξης µε επίδραση στη θερµοκρασία λειτουργίας του θερµοστάτη του καυστήρα. Το σύστηµα ανάµιξης επιτρέπει την λειτουργία του λέβητα χωρίς κίνδυνο διάβρωσης (από υγροποίηση ατµών θειικού οξέως) πρέπει όµως να είναι τέτοιο ώστε να µην προκαλεί συχνές διακοπές της λειτουργίας του καυστήρα και επανεκκινήσεις. 34

35 Συστήµατα αντιστάθµισης µε έλεγχο κυκλώµατος µέσω τρίοδης και θερµό νερό χρήσης 35

36 Συνδυασµένα συστήµατα - εξαµενή αδράνειας Πρόκειται για δεξαµενή µε µεγάλη χωρητικότητα και πολύ καλή θερµοµόνωση, η οποία αποθηκεύει θερµότητα κατά την διάρκεια λειτουργίας του καυστήρα Μπορεί να χρησιµοποιηθεί σε συνδυασµό µε κάποια ΑΠΕ (ηλιακοί συλλέκτες, γεωθερµία ) 36

37 Αντικατάσταση των παλαιών ή προβληµατικών συστηµάτων ψύξης (θερινού κλιµατισµού) Αντικατάσταση µε νέα υψηλότερης ενεργειακής απόδοσης συστήµατα, µονοβάθµια ή πολυβάθµια για την αποδοτική λειτουργία σε µερικά ή/και ολικά φορτία. Οι κεντρικές µονάδες ψύξης µπορούν να σχεδιαστούν έτσι, ώστε να λειτουργούν µε ταυτόχρονη αξιοποίηση της θερµικής ενέργειας του συµπυκνωτή για την παραγωγή ζεστού νερού χρήσης. Τι γίνεται αν το κτήριο ανακαινίζεται? Απαιτείται επαναδιαστασιολόγηση του συστήµατος ψύξης. Η εξοικονόµηση µπορεί να υπερβεί και το 75%, ανάλογα µε την παλαιότητα των µονάδων. 37

38 Ψύξη Θερινός Κλιµατισµός Αντλία Θερµότητας Αρχή 38

39 Αντικατάσταση των παλαιών ή προβληµατικών συστηµάτων ψύξης Τοπικές αντλίες θερµότητας: προτείνεται η χρήση συστηµάτων µε δείκτη ενεργειακής απόδοσης eer > 3 (ενεργειακήςκλάσηςα). Τα συστήµατα µε ενσωµατωµένο ρυθµιστή στροφών (inverter), προτείνονται µόνο σε περιπτώσεις συνεχούς λειτουργίας των συστηµάτων γιαψύξηκαι όχι για συστήµατα που λειτουργούν περιστασιακά, όπως στις κατοικίες σε περιπτώσεις καύσωνα 39

40 Αντλία Θερµότητας - Ψυκτης 40

41 Κεντρικό δίκτυο 41

42 Αεραγωγοί Εξοικονόµηση 42

43 Κλιµατιστικές Μονάδες Εξοικονόµηση 43

44 Τακτική συντήρηση και έλεγχος του συστήµατος παραγωγής ψύξης Έλεγχος της πίεσης και θερµοκρασίας ψυκτικού µέσου Καθαρισµός των µονάδων και ιδιαίτερα των πύργων ψύξης Απολύµανση συστηµάτων Ρύθµιση και έλεγχος της λειτουργίας τους, κ.τ.λ. 44

45 45

46 Τακτική συντήρηση και αναβάθµιση του δικτύου διανοµής και των τερµατικών µονάδων Αντικατάσταση θερµοµόνωσης σωλήνων Περιορισµός των διαρροών δικτύου διανοµής Εξαέρωση δικτύου Έλεγχος και ρύθµιση λειτουργίας αντλιών ή κυκλοφορητών Έλεγχος διαρροών και θερµικής απόδοσης σωµάτων καλοριφέρ Έλεγχος διαρροών και απόδοσης άλλων τερµατικών µονάδων θέρµανσης / ψύξης (µονάδες ανεµιστήρα στοιχείου, ενδοδαπέδιο σύστηµα, κ.τ.λ.) Ρύθµιση λειτουργίας κεντρικών κλιµατιστικών µονάδων (µονάδες διαχείρισηςνωπούαέρα), κ.τ.λ. γιατονπεριορισµότωνθερµικών / ψυκτικών απωλειών κατά τη διανοµή και απόδοση (εκποµπή) του θερµικού / ψυκτικού φορτίου στους χώρους. 46

47 Μονάδες 47

48 Τοποθέτηση ή αναβάθµιση των διατάξεων αυτόµατου ελέγχου Η θέση των θερµοστατών πρέπει να επιλέγεται προσεκτικά και να είναι µακριά από τερµατικές µονάδες απόδοσης θερµότητας, π.χ. σώµατα καλοριφέρ ή στόµια προσαγωγής κλιµατιζόµενουαέρα. Επιλογή κατάλληλης θερµοκρασίας θέρµανση / ψύξης χώρων. 48

49 Ανάκτηση θερµότητας µέσω εναλλακτών Ιδιαίτερα αποδοτική για µεγάλα κτηριακά συγκροτήµατα και για κτήρια µεγάλης επιφάνειας για την παραγωγή ΖΝΧ. Η αξιοποίηση εξαρτάται από: τη διαθέσιµη παροχή και τη διαφορά θερµοκρασίας µεταξύ του απορριπτόµενου µέσου και της επιθυµητής τιµής του Ζ.Ν.Χ. 49

50 Χρήση ΣΗΘ Κυρίως στα κτήρια του τριτογενούς τοµέα µε µεγάλα θερµικά φορτία. Συνήθως η χρήση συστηµάτων συµπαραγωγής απαιτεί την ύπαρξη διπλάσιων φορτίων θέρµανσης σε σχέση µε τα ηλεκτρικά φορτία. Ο κινητήρας της Σ.Η.Θ. παράγει ηλεκτρική ενέργεια, ενώ η παραγόµενη θερµική ενέργεια από το σύστηµα ψύξης και τα απορριπτόµενα καυσαέρια, ανακτάται µέσω διατάξεων εναλλακτών και αξιοποιείται για την παραγωγή ζεστού νερού χρήσης, τη θέρµανση χώρων ή την παραγωγή ψύξης µέσω συστηµάτων απορρόφησης ή προσρόφησης (κατά κάποιους τριπαραγωγή). 50

51 Χρήση Φυσικού Αερίου Ηχρήσηφυσικούαερίου, ωςπηγήςθερµότητας, ανκαιδεν συγκαταλέγεται στις ανανεώσιµες πηγές, µπορεί να συµβάλειστηµείωσητωνεκποµπών CO 2 τηςεγκατάστασης θέρµανσης. Ειδικά ο επιτοίχιος λέβητας συµπυκνώσεως προφέρει, πέρα από τον αποκεντρωµένο έλεγχο (αυτονοµία σε κάθε διαµέρισµα πολυκατοικίας), έως και 35% µείωση στις εκποµπές CO 2 σεσχέσηµετολέβηταπετρελαίου. 51

52 Παραγωγή Ζ.Ν.Χ. 52

53 Βασικοί τρόποι εξοικονόµησης στην παραγωγή Ζ.Ν.Χ. Κάλυψη των φορτίων για ζεστό νερό χρήσης (Ζ.Ν.Χ.) από µονάδα λέβητα - καυστήρα (π.χ. πετρελαίου, φυσικού αερίου, κ.ά.). Κατά τη θερινή περίοδο, προτείνεται οι µονάδες να είναι ξεχωριστές από τις µονάδες θέρµανσης χώρων, ώστε να µη χρησιµοποιείται µια µονάδας µεγάλης θερµικής ισχύος για την κάλυψη µικρού θερµικού φορτίου. Εναλλακτικά, µπορούν να χρησιµοποιηθούν κοινοί λέβητες πολυβάθµιοι. Ο θερµαντήρας συνίσταται να εγκαθίσταται σε εσωτερικούς χώρους θερµαινόµενους ή µη θερµαινόµενους και να δίνεται ιδιαίτερη προσοχή στην κατάσταση της µόνωσής του. 53

54 Βασικοί τρόποι εξοικονόµησης στην παραγωγή Ζ.Ν.Χ. Χρήση ταχυθερµαντήρα (αντί θερµάντηρα) Επιλογή χαµηλών θερµοκρασιών αποθήκευσης του Ζ.Ν.Χ. Μονώσεις των σωληνώσεων διανοµής Z.N.X. Εγκατάσταση ηλιακών συλλεκτών για την παραγωγή Ζ.Ν.Χ. Η απαιτούµενη επιφάνεια ηλιακών συλλεκτών για την παραγωγή Ζ.Ν.Χ. σε κτήρια κατοικιών, είναι περίπου 1 m 2 ανά άτοµο. Σε κτήρια πολυκατοικιών, προτείνεται η χρήση κεντρικής κοινόχρηστηςπαροχήςζ.ν.χ. απότουςηλιακούςσυλλέκτες, για καλύτερη αξιοποίηση της διαθέσιµης ηλιακής ενέργειας λόγω του ετεροχρονισµού χρήσης. 54

55 Βασικοί τρόποι εξοικονόµησης στην παραγωγή Ζ.Ν.Χ. Ηλιακός θερµοσίφωνας σε συνδυασµό µε ταχυθερµαντήρα. Ο ταχυθερµαντήρας λειτουργεί τότε ως µεταθερµαντής του ζεστού νερού από τον ηλιακό θερµοσίφωνα. Απαραίτητη η χρήση θερµοστατικής βαλβίδας, η οποία δεν επιτρέπει τηνείσοδοπολύζεστούνερού (π.χ. άνωτων 50 C) µέσα από τον λέβητα / ταχυθερµαντήρα. Χρήση αντλίας θερµότητας για την παραγωγή Ζ.Ν.Χ. Η χρήση αντλίας θερµότητας (αντλία νερού) για την παραγωγή του Ζ.Ν.Χ. µπορεί να είναι έως και 4 φορές οικονοµικότερη και λιγότερο επιβαρυντική για το περιβάλλον σε σχέση µε τον απλό ηλεκτρικό θερµοσίφωνα Χρήση γεωθερµικής αντλίας θερµότητας για την παραγωγή Ζ.Ν.Χ. Π.χ χρήση της απορριπτόµενης θερµότητας από τον ψυκτικό κύκλο για τη θέρµανση του Ζ.Ν.Χ. 55

56 Θερµικά ηλιακά 56

57 Εγκατάσταση συστηµάτων Α.Π.Ε. 57

58 Ηλιακή ενέργεια - Ηλιακοί συλλέκτες Εγκατάσταση ηλιακών συλλεκτών για την παραγωγή Ζ.Ν.Χ., τη θέρµανση χώρων ή την ψύξη χώρων, εφόσον υπάρχει διαθέσιµος χώρος µε δυνατότητα ηλιασµού (στο δώµα, τη στέγη ή στον περιβάλλοντα χώρο του κτηρίου). Ιδιαίτερα αποδοτική σε κτήρια του τριτογενούς τοµέα µε υψηλές απαιτήσεις σε ζεστό νερό χρήσης, όπως ξενοδοχεία και νοσοκοµεία, καθώς και σε κτήρια κατοικιών. Στην περίπτωση εγκατάστασης παραγωγής θερµικής ενέργειας για τη θέρµανση χώρων, η απαιτούµενη επιφάνεια ηλιακών συλλεκτών είναι περίπου 1 m 2 ανά 550 έως 650 kcal/h θερµικήςισχύος, προκειµένου να καλυφθεί µέρος του θερµικού φορτίου και να είναι βιώσιµη. Στην περίπτωση εγκατάστασης ηλιακών συλλεκτών για τη θέρµανση χώρων, θα πρέπει να προβλέπεται και ο συνδυασµός µε κάποιο σύστηµα ηλιακής ψύξης, προκειµένου να αξιοποιείται η ηλιακή ενέργεια κατά τους θερινούς µήνες. 58

59 ηλιακή ψύξη ή/και θέρµανση Πολύ αποδοτική µε τη χρήση αντλιών θερµότητας απορρόφησης / προσρόφησης Το βασικό µειονέκτηµα τους είναι ο «χαµηλός» βαθµός απόδοσης (eer = 0,6 έως 0,8 και 1,1 σε διβάθµιες). Απαίτηση για εγκατάσταση µεγάλης επιφάνειας ηλιακών συλλεκτών, κάτι που προϋποθέτει και µεγάλης έκτασης διαθέσιµο περιβάλλοντα χώρο. Η απαιτούµενη επιφάνεια ηλιακών συλλεκτών εκτιµάται περίπου 4 έως 5 m 2 /kwc ανά εγκατεστηµένη ψυκτική ισχύ, ανάλογα µε τη χρήση του κτηρίου. Το κόστος ανά εγκατεστηµένη ψυκτική ισχύ kwc διαφοροποιείται σηµαντικά, ανάλογα µε τη συνολική ψυκτική ισχύ και τις µονάδες εφεδρείας και εκτιµάται περίπου στα 130 /kwc για ψυκτική ισχύ µεγαλύτερη των 500 kwc, ενώ για µικρή ψυκτική ισχύ, περίπου 50 ή 100 kwc, ανέρχεται στα 500 ή 900 /kwc αντίστοιχα. 59

60 Ηλιακή ενέργεια - Ηλιακοί συλλέκτες Κεντρικό σύστηµα Τοπικές Μονάδες ΘΝΧ 60

61 εγκατάσταση φωτοβολταϊκών Συνιστάται κυρίως σε κτήρια που είναι αποµακρυσµένα και µη διασυνδεδεµένα µε το ηλεκτρικό δίκτυο. Για την εγκατάσταση απαιτείται να υπάρχει αρκετά διαθέσιµος ελεύθερος χώρος µε δυνατότητα ηλιασµού Για ετήσια χρήση και σταθερή κλίση Φ/Β και βαθµό απόδοσης 11%- 17%, στην Ελλάδα η ετήσια παραγόµενη ηλεκτρική ενέργεια ανά µονάδα επιφάνειας ανέρχεται στις 140 έως 270 kwh/m 2 /έτος αντίστοιχα, ή ανά µονάδα ισχύος των ανέρχεται στις 1200 έως 1500 kwh/kw/έτος αντίστοιχα. Για ετήσια χρήση των Φ/Β η βέλτιστη κλίση είναι ο γεωγραφικά πλάτη από 35,0 ο έως 41,0 ο. για Η ενέργεια που παράγεται από Φ/Β συστήµατα προς πώληση δεν λαµβάνεται υπόψη στην τελική ενεργειακή απόδοση του κτηρίου. 61

62 Ηλιακή ενέργεια - Φωτοβολταϊκά Τι απαιτείται για µία µέση κατοικία? Μιαµέσηκατοικία που δεν είναι διασυνδεδεµένη µε το ηλεκτρικό δίκτυο, για να καλύψει τις βασικές ανάγκες της για φωτισµό, ψυγεία, ηλεκτρικές συσκευές µικρής ισχύος, όπως τηλεόραση, ή µεγάλης ισχύος, όπως πλυντήρια, απαιτεί εγκατάσταση Φ/Β συνολικής ηλεκτρικής ισχύος τουλάχιστον 4 kw. Τα θερµικά φορτία για την παραγωγή Ζ.Ν.Χ. και µαγειρέµατος θα καλύπτονται από άλλη πηγή (π.χ. υγραέριο). Η παραγόµενη ηλεκτρική ενέργεια εκτιµάται περίπου στις kwhετησίως. 62

63 Φ/Β εγκαταστάσεις σε κτήρια 63

64 Χρήση συστηµάτων αξιοποίησης της γεωθερµίας Προτείνεται όταν : Υπάρχει γεωθερµικό πεδίο µε διαθέσιµη θερµότητα και κανονικής γεωθερµίας: υπάρχει διαθέσιµη επιφάνεια εδάφους ή δυνατότητα εφαρµογής κατακόρυφου ή οριζόντιου εναλλάκτη) ή/και των υπόγειων υδάτινων ρευµάτων νερού και υφάλµυρου νερού ή/και θαλασσινού νερού Η αξιοποίηση υδάτινων ρευµάτων µπορεί να συνδυαστεί µε συστήµατα ύδρευσης και άρδευσης ή/και συστήµατα αφαλάτωσης. 64

65 γεωθερµικά συστήµατα. Η διαθεσιµότητα της γεωθερµικής ενέργειας (γεωθερµικές πηγές χαµηλής και µέσης ενθαλπίας) σε κοντινή απόσταση από τις κτηριακές εγκαταστάσεις αποτελεί επίσης µια ιδανική πηγή θερµότητας για την παραγωγή θερµού νερού. Η εκµετάλλευσή της εξαρτάται κυρίως από το θερµοκρασιακό επίπεδο του γεωθερµικού προϊόντος (ρευστού) και την ποσότητά του. 65

66 γεωθερµικές αντλίες θερµότητας. Οι Γεωθερµικές αντλίες θερµότητας αντλούν θερµότητα µέσω ανοικτών ή κλειστών δικτύων (κατακόρυφων ή οριζόντιων εναλλακτών) και παράγουν θερµό/ψυχρό νερό/αέρα. Καλύπτουν τις ανάγκες θέρµανσης και κλιµατισµού ψύξης του κτηρίου Ο δείκτης ενεργειακής απόδοσης eer και ο συντελεστής επίδοσης cop στα συστήµατα κανονικής γεωθερµίας υπερβαίνει το 4,5. Για γεωθερµικά ρευστά θερµοκρασίας µικρότερης από την επιθυµητή θερµοκρασία του θερµού νερού η αξιοποίησή τους επιτυγχάνεται έµµεσα µε τη χρήση αντλιών θερµότητας, ενώ στην αντίθετη περίπτωση το γεωθερµικό προϊόν θερµαίνει απευθείας το νερό µε τη βοήθεια εναλλάκτη. 66

67 Εγκατάσταση 1 ου Γεωθερµικού Εναλλάκτη στην Ελλάδα - Κατοικία στο Κορωπί, 1991 Εισαγωγή εναλλάκτη στη γεώτρηση Ομάδα εργασίας: Ιωαν. Παπαγεωργάκης, Ομ. Καθ ΕΜΠ Μιχ Γρ Βραχόπουλος, Καθ ΤΕΙ Χαλκίδας Κάµψη σωλήνων για τοποθέτησή τους στην τάφρο 67

68 Κανονική Γεωθερµική ενέργεια Η εξοικονόµηση ενέργειας από τη χρήση γεωθερµικών αντλιών θερµότητας σε σχέση µε τις αντλίες θερµότητας αέρα -νερούήαέρα - αέρα, µπορεί να είναι της τάξης του 45% έως 90% γιατηνπερίοδοθέρµανσης, ενώγια τη περίοδο ψύξης εκτιµάται στο 30% έως και 55%. 68

69 Εγκατάσταση Γεωθερµικού Εναλλάκτη και συστήµατος T o (t) h o Fan Coil Unit q o (t) I(t ) T o ( t) T in, water(t) L T out, water(t) Heat Pump Boiler Vertical Earth Heat Exchanger (VEHΕ) q geo 69

70 βιοµάζα Εφαρµόζεται κυρίως σε κτήρια κατοικιών αγροτικών περιοχών, στις οποίες η βιοµάζα είναι πιο εύκολα διαθέσιµη. Μπορούν να χρησιµοποιηθούν λέβητες στερεάς βιοµάζας που χρησιµοποιούν ως καύσιµο τυποποιηµένη (επεξεργασµένη) βιοµάζα (συσσωµατώµατα και θρύµµατα), µε πολύ υψηλή απόδοση θερµικής ενέργειας. Το µειονέκτηµα µια τέτοιας εγκατάστασης είναι η απαίτηση µεγάλου χώρου αποθήκευσης της βιοµάζας. 70

71 λέβητες στερεάς βιοµάζας 71

72 βιοµάζα Η εγκατάσταση ανοικτών εστιών καύσης, ενεργειακών ή µη, προκειµένου να καλυφθούν τα θερµικά φορτία για τη θέρµανση χώρων το χειµώνα, είναι ο πιο πρόσφορος τρόπος αξιοποίησης της διαθέσιµης βιοµάζας. Η χρήση εναλλακτών θερµότητας µέσα σε µια εστία καύσης προκειµένου να µεταφερθεί θερµό νερό στις τερµατικές µονάδες (π.χ. σώµατα καλοριφέρ) µπορεί να καλύψει τις ανάγκες θέρµανσης όλων των χώρων µια κατοικίας. 72

73 Εγκαταστάσεις φωτισµού 73

74 Επεµβάσεις Αξιοποίηση του φυσικού φωτισµού είναι αποτελεσµατική ιδιαίτερα στους χώρους εργασίας, στους οποίους τα απαιτούµενα επίπεδα φωτισµού είναι πολύ υψηλά Αντικατάσταση των υφιστάµενων φωτιστικών µε νέα υψηλής απόδοσης και µείωση του αρχικού αριθµού τους. Αντικατάσταση των παλαιών λαµπτήρων πυρακτώσεως µε λαµπτήρες υψηλής φωτιστικής ικανότητας (απόδοσης) και χαµηλής ισχύος, όπως λαµπτήρες φθορισµού. Εγκατάσταση φωτιστικών µε ανακλαστικές επιφάνειες που ενισχύουν τη φωτιστική ικανότητα (απόδοση) των λαµπτήρων. 74

75 Οροφής 75

76 Επεµβάσεις Χρήση διατάξεων αυτόµατου ελέγχου (π.χ. λουξόµετρων) για τον έλεγχο των επιπέδων φωτισµού και της λειτουργίας του τεχνητού φωτισµού ενός χώρου. Τι γίνεται στη ριζική ανακαίνιση? Η επιλογή του συστήµατος φωτισµού θα πρέπει να γίνεταιέτσι, ώστε: ο φωτισµός να χρησιµοποιείται µόνον όταν είναι απαραίτητος (µέσω διατάξεων ελέγχου) η φωτιστική απόδοση των λαµπτήρων (και των φωτιστικών) να είναι υψηλή και ο αριθµός των λαµπτήρων να µην είναι µεγαλύτερο από τον απαιτούµενο, ανάλογα µε τα απαιτούµενα επίπεδα φωτισµού 76

77 BMS 77

78 78

79 αξιοποίηση του φυσικού φωτισµού πρέπει να εξασφαλίζεται επαρκής ποσότητα φωτισµού, να αποφεύγεται η πρόκληση θάµβωσης. Η κατανοµή είναι σηµαντικό πρόβληµα στην περίπτωση του φυσικού φωτισµού λόγω των εξαιρετικά αυξηµένων επιπέδων φωτισµού κοντά στα εξωτερικά ανοίγµατα και της µη γραµµικής µείωσης των επιπέδων φωτισµού µε το βάθος του χώρου. Ο τεχνητός φωτισµός στους µεγάλους χώρους (αίθουσες) πρέπει να γίνεται κατά ζώνες, ανάλογα µε τη γεωµετρία και τα επίπεδα φυσικού φωτισµού κάθε χώρου. Οι εσωτερικές περσίδες ή κουρτίνες θα πρέπει να είναι ανοιχτού χρώµατος για την αποφυγή περιορισµού του φυσικού φωτισµού. Η αλλαγή υαλοπινάκων θα πρέπει να γίνεται έτσι, ώστε να συµβάλλει στην αύξηση του φυσικού φωτισµού. 79

80 Αναβάθµιση του συστήµατος φωτισµού. Η χρήση απαρχαιωµένης και συµβατικής τεχνολογίας λαµπτήρων οδηγεί σε υψηλή κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας για το σύστηµα φωτισµού. Το πρόβληµα αυτό εντείνεται µε το φαινόµενο της υπερδιαστασιολόγησης του συστήµατος φωτισµού που οφείλεται σε ανεπαρκείς µελέτες ή ακόµη και στην παντελή έλλειψη αυτών. Προτείνεται η αντικατάσταση των παλαιών λαµπτήρων πυρακτώσεως µε λαµπτήρες υψηλής φωτιστικής ικανότητας (απόδοσης) και χαµηλής ισχύος, όπως λαµπτήρες φθορισµού. Αυτοί οι λαµπτήρες ενδείκνυνται ιδιαίτερα σε χώρους µε συνεχή φωτισµό, όπως σε εξωτερικούς χώρους, σε χώρους γραφείων κ.α. Τα ηλεκτρονικά στραγγαλιστικά πηνία (χαµηλή απορρόφηση ηλεκτρικής ενέργειας) είναι ενεργειακά αποδοτικότερα από τα µαγνητικά (υψηλή απορρόφηση ηλεκτρικής ενέργειας λόγω αντίστασης). Η εγκατάσταση φωτιστικών µε ανακλαστικές επιφάνειες που ενισχύουν τη φωτιστική ικανότητα (απόδοση) των λαµπτήρων, συµβάλλει στον περιορισµό της απαιτούµενης ηλεκτρικής ισχύος για φωτισµό και κατά συνέπεια στην εξοικονόµηση ενέργειας 80

81 χρήση διατάξεων αυτόµατου ελέγχου Ο έλεγχος των επιπέδων φωτισµού και της λειτουργίας του τεχνητού φωτισµού ενός χώρου συµβάλλει στην εξοικονόµηση ενέργειας. Οι αισθητήρες παρουσίας περιορίζουν επίσης σηµαντικά τη χρήση των συστηµάτων φωτισµού. Η χρήση αυτόνοµων αισθητήρων φωτισµού, οι οποίοι τοποθετούνται ξεχωριστά σε κάθε φωτιστικό σώµα, ελαχιστοποιούν το κόστος αυτοµατισµών και την παρέµβαση στο συνολικό σύστηµα φωτισµού σε υφιστάµενα κτήρια. Η θέση εγκατάστασης των αισθητήρων ελέγχου πρέπει να επιλέγεται µε προσοχή και κυρίως από τις θέσεις εργασίας ανά χώρο. 81

82 82

83 Βιβλιογραφία 1. Τ.Ο.Τ.Ε.Ε / Τ.Ο.Τ.Ε.Ε / Τ.Ο.Τ.Ε.Ε / Τ.Ο.Τ.Ε.Ε / Αρχιτεκτονική κτηρίων 6. Θερµική Συµπεριφορά κτηρίων, Σηµειώσεις ΕΜΠ, Χ. Τζιβανίδης 7. Ειδική προσέγγιση στις κεντρικές Θερµάσνεις, Μιχ. Γρ. Βραχόπουλος, 2003, Εκδ. Σταµούλη 8. Κλιµατισµός Αερισµός Θέρµανση- Σχεδιασµός και Ανάλυση, Parcker, McQuiston (Επιµ. Μιχ. Γρ Βραχόπουλος), 2002, Εκδ ΙΩΝ 83