Εργ. Περιβαλλοντικών Ερευνών Ψυκτικών ιατάξεων Κλιµατισµού & Εναλλακτικών Μορφών Ενέργειας

Transcript

1 Τεχνολογικό Εκπ. Ίδρυµα Χαλκίδας Chalkida institute of Technology ΕΡΕΥΝΗΤΙΚΗ ΟΜΑ Α - ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ Εργ. Περιβαλλοντικών Ερευνών Ψυκτικών ιατάξεων Κλιµατισµού & Εναλλακτικών Μορφών Ενέργειας Μιχάλης Γρ. Βραχόπουλος, Καθηγητής 1

2 Επιστηµονικό Τριήµερο & Έκθεση Υλικών ΚΤΗΡΙΟ & Ενέργεια Λάρισα, Οκτωβρίου

3 Ενέργεια στον Κτηριακό Τοµέα... Η συνειδητοποίηση της ενεργειακής κρίσης είχε ως αποτέλεσµα την στροφή του ανθρώπου σε πιο ορθολογιστική χρήση των συµβατικών καυσίµων αλλά και στην αναζήτηση άλλων πηγών ενέργειας. Έτσι η έρευνα και ο προβληµατισµός έφεραν στο προσκήνιο µια πολύ απλή αλλά και βασική πηγή ενέργειας: την εξοικονόµηση της ίδιας της ενέργειας 3

4 4

5 Εννοιολογικά διακρίνονται δύο είδη εξοικονόµησης ενέργειας: 1) εξοικονόµηση συµπεριφοράς και 2) τεχνολογική εξοικονόµηση. 5

6 Η εξοικονόµηση συµπεριφοράς 6

7 Η τεχνολογική εξοικονόµηση 7

8 Η συµπεριφορά του χρήστη: Σηµαντικός παράγων, σε κάθε προσπάθεια να εξοικονοµηθεί ενέργεια σ ένα κτήριο, είναι η συµπεριφορά των χρηστών. Η οικολογική, κοινωνική ή οικονοµική συµπεριφορά κάθε χρήστη, πρέπει να βασίζεται στη γνώση και τη συνειδητή του συµµετοχή σε µία προσπάθεια που έχει σαν στόχο να µειώσει την κατανάλωση ενέργειας. 8

9 µερικές περιπτώσεις όπου η συµπεριφορά οδηγεί σε εξοικονόµηση «συµπεριφοράς»: α. Η εύρυθµη λειτουργία βασίζεται σε ρυθµίσεις, προληπτική συντήρηση άµεση επισκευή των φθαρµένων τµηµάτων της εγκατ. β. Βασικές αρχές εξοικονόµησης ενέργειας. Π.Χ. η νοικοκυρά να γνωρίζει ότι ο αερισµός της κλιµατιζόµενης οικίας το θέρος, γίνεται νωρίς το πρωί ή αργά τη νύχτα και όχι το µεσηµέρι µε τις µέγιστες εξωτερικές θερµοκρασίες. γ. Το πνεύµα της σπατάλης που χαρακτηρίζει πολλούς τους οδηγεί στη θέρµανση και ψύξη του χώρου που δεν είναι σύµφωνος µε τις συνθήκες άνεσης (χειµώνας ο C και θέρος ο C). δ. Τα προστατευτικά πετάσµατα ή παραθυρόφυλλα των ανοιγµάτων, είναι εργαλεία ρύθµισης του ηλιασµού και εν µέρει της αντίδρασης του ανέµου στους χώρους. 9

10 Τεχνικές παρεµβάσεις για τη µείωση της κατανάλωσης ενέργειας στα κτήρια Το πρόβληµα της κατανάλωσης ενέργειας για την εξυπηρέτηση κτηρίων είναι σήµερα τόσο επίκαιρο, ίσως πολύ περισσότερο από τη δεκαετία του '70. Η εισαγωγή της θερµοµόνωσης είχε σηµαντική επίδραση στην ενεργειακή συµπεριφορά των κτηρίων που κατασκευάστηκαν την τελευταία εικοσαετία. εν κατοχυρώνει όµως σήµερα χωρίς ενίσχυση το ενεργειακό ισοζύγιο. 10

11 Εξετάζοντας, το εθνικό ενεργειακό ισοζύγιο και τη διαχρονική µεταβολή του, διαπιστώνει κανείς σχετικά εύκολα, ότι η κατανάλωση ενέργειας για την εξυπηρέτηση κτηρίων αυξάνεται µε έντονο ρυθµό. Το 1980 τα κτήρια απορροφούσαν το 22% της συνολικής ενεργειακής κατανάλωσης, ποσοστό που ως το 1994 είχε αυξηθεί στο 30,9%. Σήµερα τα κτήρια καταναλώνουν το 37% περίπου της ενέργειας. 11

12 Κατανοµή Ενέργειας στην Ελλάδα 12

13 Η σηµερινή κατάσταση των κτηρίων Το 89% της ενέργειας καταναλώνεται για θέρµανση και κλιµατισµό των κτηρίων, το 7% για το φωτισµό και όλες οι υπόλοιπες ανάγκες απορροφούν συνολικά 4%. Η ανισόρροπη αυτή κατανοµή οφείλεται κυρίως στους παρακάτω λόγους: την έλλειψη θερµικής προστασίας των κτηρίων οδηγεί σε δυσανάλογα µεγάλη κατανάλωση ενέργειας, και στο χαµηλό επίπεδο εξοπλισµού 13

14 Οι προοπτικές εξέλιξης και η αναγκαιότητα λήψης µέτρων Στην περίπτωση που δε ληφθούν έγκαιρα τα απαιτούµενα µέτρα εξορθολογισµού της χρήσης ενέργειας, η αύξηση της κατανάλωσης θα είναι σηµαντική και εκτιµάται ότι θα ξεπεράσει τα όρια, φτάνοντας συνολικά τις 250kWh/m 2 και έτος, τιµή υπερβολικά υψηλή και µε δυσβάσταχτες οικονοµικές και περιβαλλοντικές συνέπειες. 14

15 υνατότητες παρέµβασης Στο τεχνικό επίπεδο, µε παρεµβάσεις στο κτήριο, Στο διοικητικό επίπεδο, µε την καθιέρωση του ενεργειακού διαχειριστή του κτηρίου, Στο θεσµικό επίπεδο, µε την αναθεώρηση της ισχύουσας νοµοθεσίας για την κατανοµή των δαπανών συντήρησης και ανάπλασης των κτηρίων ανάµεσα σε ιδιοκτήτη και χρήστη. 15

16 Εξοικονόµηση ενέργειας σε υφιστάµενα κτήρια Η πρόβλεψη είναι πάντοτε ο καλύτερος και λιγότερο δαπανηρός τρόπος για να αντιµετωπιστούν τα τεχνικά προβλήµατα. υστυχώς συχνά δίνεται µικρή προσοχή στην οικονοµική λειτουργία των κτηρίων κατά την φάση του σχεδιασµού ή της κατασκευής και τα προβλήµατα ανακύπτουν µετά την ολοκλήρωση. 16

17 Κέλυφος Το κέλυφος του κτηρίου αποτελεί τον σηµαντικότερο ίσως παράγοντα (µετά τη χρήση) στην ανάπτυξη των φορτίων κλιµατισµού χειµώνα και θέρους Ειδικά σε κτήρια µικρής πυκνότητας πληθυσµού και συνεχούς χρήσης 17

18 Επεµβάσεις στο κέλυφος του κτηρίου Το περίβληµα του κτηρίου αποτελούν: οι εξωτερικοί τοίχοι, το δάπεδο που εδράζεται στο έδαφος ή πάνω από την piloti, η στέγη, τα κουφώµατα των ανοιγµάτων και τα ανοίγµατα. Σε κάθε ένα από αυτά µπορούν να γίνουν επεµβάσεις, περισσότερο ή λιγότερο αποτελεσµατικές. Μπορούν να ληφθούν επίσης µέτρα στον περιβάλλοντα χώρο που επηρεάζουν τη θερµική συµπεριφορά του κελύφους του κτηρίου. 18

19 Επεµβάσεις στο κέλυφος του κτηρίου Το περίβληµα του κτηρίου αποτελούν: οι εξωτερικοί τοίχοι, το δάπεδο που εδράζεται στο έδαφος ή πάνω από την piloti, η στέγη, τα κουφώµατα των ανοιγµάτων και τα ανοίγµατα. Σε κάθε ένα από αυτά µπορούν να γίνουν επεµβάσεις, περισσότερο ή λιγότερο αποτελεσµατικές. Μπορούν να ληφθούν επίσης µέτρα στον περιβάλλοντα χώρο που επηρεάζουν τη θερµική συµπεριφορά του κελύφους του κτηρίου. 19

20 Επεµβάσεις στους εξωτερικούς τοίχους Θερµοµόνωση -Τα θερµοµονωτικά υλικά είναι υλικά µε πολύ µικρό παράγοντα θερµικής Αγωγής (k) - Χρησιµοποιούνται για την µείωση των θερµικών απωλειών σε κτήρια που βρίσκονται σε ψυχρά κλίµατα και για την αποφυγή της υπερθέρµανσης σε κτήρια που βρίσκονται σε θερµά κλίµατα µεταβάλλοντας τον παράγοντα θερµοπερατότητας (U) 20

21 Θερµοµόνωση µείωση θερµικών απωλειών αποφυγή υπερθέρµανσης 21

22 Επεµβάσεις στους εξωτερικούς τοίχους Στις περιπτώσεις αυτές γίνεται εξωτερική ενίσχυση ή προσθήκη θερµοµόνωσης. Η θερµοµόνωση των τοίχων επιτυγχάνεται µε τους εξής τρόπους : Με ειδικό εξωτερικό θερµοµονωτικό επίστρωµα Με ειδικό εσωτερικό θερµοµονωτικό επίστρωµα Με θερµοµονωτική στρώση στον πυρήνα του τοίχου (δικέλυφη κατασκευή) Με θερµοµονωτικά υλικά που είναι εµποτισµένα µε µονωτικό υλικό. Με θερµική δυναµική µόνωση 22

23 Εξωτερική θερµική προστασία Η λύση αυτή προτιµάται σε κτήρια συνεχούς χρήσης (κατοικίες, νοσοκοµεία, ξενοδοχεία), όπου είναι επιθυµητή η σταθερή θερµοκρασία και ενδιαφέρει περισσότερο η διατήρηση της θερµότητας µετά τη διακοπή της λειτουργίας της κλιµατιστικής εγκατάστασης και όχι η άµεση απόδοση του συστήµατος. Εντός του κτηρίου διατηρείται η θερµική µάζα δηλαδή το κτήριο παρουσιάζει την µέγιστη δυνατή θερµοχωρητικότητα (C). 23

24 ιάφορες εγκαταστάσεις Κεντρικές θερµάνσεις Εγκαταστάσεις κλιµατισµού 24

25 Κατάταξη Κεντρικών Θερµάνσεων Ανάλογα µε τον ενδιάµεσο φορέα θερµότητας 1) Ατµό 2) Αέρα 3) Θερµό νερό Ανάλογα µε τη ροή του νερού 1) Φυσικής κυκλοφορίας 2) Βεβιασµένης κυκλοφορίας Ανάλογα µε τη διάταξη των σωληνώσεων 1) ισωλήνιο 2) Μονοσωλήνιο 3) Μεγάλων επιφανειών, Ενδοτοίχιο, Ενδοδαπέδιο, οροφής κ.α. σύγχρονα συστήµατα 25

26 Κατακόρυφο διάγραµµα ισωλήνιου συστήµατος Κ1 Κ2 Κ3 Κ4 Κ5 Κ6 Κ7 Κ8 Κ9 3 ο ς όροφος 2 ο ς όροφος 1 ο ς όροφος Ι σόγε ιο Επιστροφή Υπόγε ιο Σ υλλέκτης Παροχής Καυσ τήρας οχε ίο διαστολής Λέ βητας Κυκλ οφορητής 26

27 Κατακόρυφο διάγραµµα Μονοσωλήνιου συστήµατος 3 ο ς όροφος 2 ο ς όροφος 1 ο ς όροφος Ισ όγειο Επισ τροφή Υπ όγε ιο Καυσ τήρας Λέ βητας Κυκλ οφ ορητής οχείο διασ τολ ής 27

28 Σύγκριση παραδοσιακών συστηµάτων? ισωλήνιο Τρόποι Σύνδεσης ΘΣ Μονοσωλήνιο 28

29 Κεντρικό (Σ) θέρµανσης υγρού µε ηλιακούς συλλέκτες fan coils Κεντρικό (Σ) θέρµανσης υγρού µε ηλιακούς συλλέκτες ενδοδαπέδιο 29

30 Εντός απέδου σύστηµα 30

31 Εντοιχισµένο σύστηµα 31

32 Συνδυασµένο Ηλιοθερµικό & Κανονικής Γεωθερµίας σύστηµα 32

33 Κεντρικός κλιµατισµός Ανάλογα µε τον ενδιάµεσο φορέα 1) Νερό 2) Αέρα 3) Ψυκτικό µέσο Ανάλογα µε τη διάταξη 1) Σωληνώσεων 2) Αεραγωγών 3) Ενδοτοίχιο, οροφής κ.α. 33

34 Τυπική Λειτουργία Κεντρικής Κλιµατιστικής Μονάδας κατά το Θέρος, χωρίς Εναλλάκτη Αέρα / Αέρα. 34

35 Τυπική Λειτουργία Κεντρικής Κλιµατιστικής Μονάδας κατά το Χειµώνα, χωρίς Εναλλάκτη Αέρα / Αέρα. 35

36 Θερινός Κλιµατισµός µε Ανακυκλοφορία Αέρα Fresh air "O" ( ) m 0 Mixing Box ( m p ) ( ) m R Cooling Reheater Unit Recirculating air Fan 4 Airconditioned Room Q &,Q&, S R l Reject air RH,t ADP Η Εγκατάσταση αυτή περιλαµβάνει: α). Κιβώτιο αναµίξεως του φρέσκου αέρα και του αέρα ανακυκλοφορίας b). Την ψυκτική µονάδα. (Εδώ ψύχεται το µίγµα του αέρα ανακυκλοφορίας και του φρέσκου αέρα που εξέρχεται από το κιβώτιο αναµίξεως, συνήθως εδώ γίνεται και αφύγρανση του αέρα). c). Αναθερµαντικό στοιχείο. (Εδώ προσδίδεται αισθητή θερµότητα στον ψυχρό αέρα για να φθάσει στις επιθυµητές συνθήκες πριν την εισαγωγή του στον κλιµατιζόµενου χώρου). d).ανεµιστήρας. ( ηµιουργεί την κατάλληλη αλλά και απαραίτητη κυκλοφορία του αέρα. Η θέση του ανεµιστήρα δεν είναι πάντοτε αυτή που φαίνεται στο σχήµα). 36

37 Ενεργητικές Παρεµβάσεις (στις Η/Μ εγκαταστάσεις του κτηρίου) 37

38 ΣΥΣΤΗΜΑ ΚΛΙΜΑΤΙΣΜΟΥ ΘΕΡΜΑΝΣΗΣ ΑΕΡΙΣΜΟΥ 1. Τοποθέτηση λεβήτων καυστήρων υψηλού βαθµού απόδοσης 2. Χρήση Φυσικού Αερίου ως καυσίµου. 3. Επιλογή περισσότερων λεβήτων αντί ενός µεγαλύτερου. 4. Μόνωση σωληνώσεων διανοµής. 5. Χρήση υδρόψυκτων ψυκτικών συγκροτηµάτων 38

39 6. Χρήση Γεωθερµικής ή θαλάσσιας ενέργειας ή πιθανή εναλλαγή θερµότητας στα υπάρχοντα συστήµατα (τεχνητών λιµνών ή πισινών)

40 Κανονική Γεωθερµία 40

41 Κανονική Γεωθερµία, επιφάνεια µετά 41

42 Κανονική Γεωθερµία, τρόπος τοποθέτησης 42

43 Κανονική Γεωθερµία, µηχανοστάσιο 43

44 7. Τοποθέτηση Εναλλακτών αέρα αέρα στα συστήµατα αερισµού - κλιµατισµού Εναλλάκτης Αέρα / Αέρα διασταυρούµενης ροής 44

45 Τυπική Λειτουργία Κεντρικής Κλιµατιστικής Μονάδας κατά το Θέρος, µε Εναλλάκτη Αέρα / Αέρα. 45

46 Θερινός Κλιµατισµός µε Εναλλάκτη Fresh air "O" Heat Exchanger O' mixing Box Cooling Reheater Fan Unit Reject air Recirculating air Airconditioned Room Q & R,Q&, S RH,t l ADP 46

47 8. Μόνωση αεραγωγών - Σωληνώσεων. 9. Χρήση Free Cooling. 10. Χρήση ζωνών κλιµατισµού. Και άλλες «κοινές» παρεµβάσεις 11. Νυχτερινός δροσισµός αερισµός το θέρος. 12. Εγκατάσταση συστήµατος VRV σε χώρους χωρίς σταθερό πρόγραµµα λειτουργίας. 13. Τοποθέτηση ψυκτικής µηχανής απορρόφησης. 47

48 Ψυκτική Μηχανή Απορρόφηση LiBr-H 2 O 48

49 Ευχαριστώ για την προσοχή σας ΕΞΟΙΚΟΝΟΜΗΣΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΣΤΟΝ ΚΤΗΡΙΑΚΟ ΤΟΜΕΑ Εσωτερικές εγκαταστάσεις θέρµανσης & κλιµατισµού Residential Energy Saving Air conditioning installations 49