Δρ. Αριστοτέλης Αυγελής

Transcript

1 ΤΕΧΝΙΚΟ ΕΠΙΜΕΛΗΤΗΡΙΟ ΕΛΛΑΔΑΣ ΤΜΗΜΑ ΚΕΝΤΡΙΚΗΣ ΜΑΚΕΔΟΝΙΑΣ Σεμινάριο: Τεχνικές Βελτίωσης Ενεργειακής Συμπεριφοράς Υφιστάμενων Κτιρίων Σεπτεμβρίου 2009 Υπολογισμός ψυκτικών φορτίων Μείωση των ψυκτικών φορτίων κατά το σχεδιασμό των κτιρίων Δρ. Αριστοτέλης Αυγελής Εργαστήριο Μετάδοσης και Περιβαλλοντικής Μηχανικής Τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών Πολυτεχνική Σχολή Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης

2 ΤΟ NEO ΘΕΣΜΙΚΟ ΠΛΑΙΣΙΟ Νόμο Μέτρα για τη μείωση της ενεργειακής κατανάλωσης των κτιρίων ΦΕΚ 89/19 Μαΐου 2008, εναρμονίζεται η ελληνική νομοθεσία με την Οδηγία 2002/91/ΕΚ του Ευρωπαϊκού Κοινοβουλίου και του Συμβουλίου της 16ης Δεκεμβρίου 2002 «Για την ενεργειακή απόδοση των κτιρίων» Ο Νόμος 3661 ενσωματώνει όλες τις διατάξεις της Οδηγίας, προβλέπει την έκδοση Κανονισμού Ενεργειακής Απόδοσης των Κτιρίων και διακρίνει πέντε βασικές θεματικές ενότητες, οι οποίες αφορούν : στον καθορισμό των ελάχιστων απαιτήσεων ενεργειακής απόδοσης στη μέθοδο υπολογισμού της ενεργειακής απόδοσης (άρθρο 3) νέων και υφιστάμενων κτιρίων (άρθρα 4 και 5), στην έκδοση πιστοποιητικού ενεργειακής απόδοσης (άρθρο 6), στις επιθεωρήσεις των λεβήτων και των εγκαταστάσεων κλιματισμού (άρθρα 7 και 8) και στην πρόβλεψη ειδικευμένων και διαπιστευμένων ενεργειακών επιθεωρητών (άρθρο 9).

3 Άρθρο 3 ΤΟ NEO ΘΕΣΜΙΚΟ ΠΛΑΙΣΙΟ ΚΕΝΑΚ Μέθοδος υπολογισμού της ενεργειακής απόδοσης των κτιρίων Οι ελάχιστες απαιτήσεις για την ενεργειακή απόδοσή τους Ο τύπος και το περιεχόμενο της μελέτης ενεργειακής απόδοσης των κτιρίων Τα αρμόδια για την εκπόνησή της πρόσωπα Ο τύπος και το περιεχόμενο του πιστοποιητικού ενεργειακής απόδοσης η διαδικασία έκδοσής του, ο έλεγχος αυτής και τα προς τούτο αρμόδια όργανα Η διαδικασία και η συχνότητα διενέργειας ενεργειακών επιθεωρήσεων των κτιρίων, των λεβήτων, των εγκαταστάσεων θέρμανσης/κλιματισμού Το ύψος της δαπάνης έκδοσής του και ο τρόπος υπολογισμού της Πρόβλεψη κινήτρων για την εφαρμογή πρόσθετων μέτρων για τη βελτίωση της ενεργειακής απόδοσης των κτιρίων

4 Άρθρο 3 ΤΟ NEO ΘΕΣΜΙΚΟ ΠΛΑΙΣΙΟ Μέθοδος υπολογισμού της ενεργειακής απόδοσης των κτιρίων τα θερμικά χαρακτηριστικά των στοιχείων του κτιρίου και την αεροστεγανότητα την εγκατάσταση θέρμανσης/τροφοδοσίας θερμού νερού και των μονώσεων την εγκατάσταση κλιματισμού τον εξαερισμό και το φυσικό αερισμό την εγκατάσταση φωτισμού κτιρίων άλλων χρήσεων, πλην της κατοικίας τη θέση προσανατολισμό και τις εξωτερικές κλιματικές συνθήκες τα παθητικά ηλιακά συστήματα και την ηλιακή προστασία τις επικρατούσες εσωτερικές κλιματικές συνθήκες και τις επιδιωκόμενες

5 ΚΕΝΑΚ Μέθοδος υπολογισμού της ενεργειακής απόδοσης των κτιρίων Μέθοδος υπολογισμού της ενεργειακής απόδοσης, για την ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗ ΜΕΛΕΤΗ Ωριαίο βήμα Μέθοδος υπολογισμού της ενεργειακής απόδοσης, για την ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗ ΕΠΙΘΕΩΡΗΣΗ Μηνιαίο βήμα Είναι δυνατή η χρήση άλλου λογισμικού ωριαίου βήματος, το οποίο παρέχει τη δυνατότητα υπολογισμού του φορτίου θέρμανσης ψύξης του κτιρίου, ανά ώρα, και το οποίο να έχει αξιολογηθεί με διαδικασίες του Διεθνούς Οργανισμού Ενέργειας (ΙΕΑ) - Building Energy Simulation Test BESTEST. BLAST SERIPES CLIM SUNCODE DOE TASE ESP-r TRNSYS S3PAS ENERGY+

6 ISO/EN 13790: 2008: Το βασικό πρότυπο για τον υπολογισμό της ενεργειακής απόδοσης των κτιρίων για την ενεργειακή επιθεώρηση και την ενεργειακή μελέτη ISO/EN 13790: 2008 Energy performance of buildings Calculation of energy use for space heating and cooling ISO/DIS 13789:2004 Thermal performance of buildings Transmission and ventilation heat transfer coefficients Calculation method ΕΛΟΤ EN ISO 6946:1996 Κτιριακά τμήματα και κτιριακά στοιχεία Θερμική αντίσταση και θερμική διαπερατότητα Μέθοδος υπολογισμού ISO 13370:2007 Thermal performance of buildings Heat transfer via ground Calculation methods pren 25241: 2006 Ventilation for non-residential buildings Calculation methods for energy losses due to ventilation and infiltration in commercial buildings pren ISO :2002(E) Hygrothermal performance of buildings Calculation and presentation of climatic data Part 1: Monthly and annual meteorological elements pren/iso/fdis :1999 Thermal performance of windows, doors and shutters Calculation of thermal transmittance Part 1: Simplified method TEI Πειραιά, 2006 Προσομοίωση μελέτης ενεργειακής απόδοσης κτιριακών εγκαταστάσεων με εφαρμογή παθητικών ηλιακών συστημάτων και δομικών στοιχείων, οικονομικά αποδεκτών, μεστόχοτηβελτίωση τηςθερμικήςσυμπεριφοράςτωνκτιρίωνστην Ελλάδα ISO/DIS 14683:1998 Thermal bridges in building construction Linear thermal transmittance Simplified methods and default values pren 15193:2006 Energy performance of buildings Energy requirements for lighting

7 ISO/EN 13790: 2008: Το βασικό πρότυπο για τον υπολογισμό της ενεργειακής απόδοσης των κτιρίων για την ενεργειακή επιθεώρηση και την ενεργειακή μελέτη ISO/EN 13790:2008 Energy performance of buildings Calculation of energy use for space heating and cooling Υπολογισμός απόδοσης συστήματος θέρμανσης pren :2006(E) Heating systems in buildings Method for calculation of system energy requirements and system efficiencies Part 1: General pren :2006(E) Heating systems in buildings Method for calculation of system energy requirements and system efficiencies Part 2-1: Space heating emission systems Υπολογισμός απόδοσης συστήματος ψύξης pren :2006(E) Heating systems in buildings Method for calculation of system energy requirements and system efficiencies Part 4-1: Space heating generation systems, combustion systems pren 15243:21006 Ventilation for buildings Calculation of room temperatures and of load and energy for buildings with room conditioning systems pren :2006(E) Heating systems in buildings Method for calculation of system energy requirements and system efficiencies Part 2-3: Space heating distribution systems

8 EN ISO 13790: Energy performance of buildings Calculation of energy use for space heating and cooling Σκοπός: Η παροχή υπολογιστικών μεθόδων για νέα και υφιστάμενα κτίρια: Μετάδοση θερμότητας λόγω αγωγής και αερισμού (κτίριο ή ζώνη κτιρίου) Τη συνεισφορά των εσωτερικών και ηλιακών θερμικών κερδών στο ενεργειακό ισοζύγιο του κτιρίου Την ετήσια απαιτούμενη ενέργεια για τη θέρμανση και ψύξη Την ετήσια ενέργεια χρήσης για τη θέρμανση και ψύξη του κτιρίου, συμπεριλαμβανομένων των βοηθητικών συστημάτων θέρμανσης, ψύξης και αερισμού

9 Θερμικό ισοζύγιο κτιρίου ΚΑΘΑΡΗ ΩΦΕΛΙΜΗ ΘΕΡΜΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΑΠΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΨΥΞΗΣ ΨΥΚΤΙΚΟ ΦΟΡΤΙΟ ΧΩΡΟΥ ΨΥΚΤΙΚΟ ΦΟΡΤΙΟ ΚΕΛΥΦΟΥΣ ΘΕΡΜΙΚΕΣ ΑΠΩΛΕΙΕΣ ΔΙΑΦΥΓΩΝ ΑΕΡΑ ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΑΝΕΜΟΥ ΘΕΡΜΟΣΙΦΩΝΙΚΗ ΚΥΚΛΟΦΟΡΙΑ ΑΣΤΑΘΕΙΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΑΕΡΙΣΜΟΥ ΘΕΡΜΙΚΕΣ ΑΠΩΛΕΙΕΣ ΑΓΩΓΗΣ & ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ ΗΛΙΑΚΑ ΚΕΡΔΗ ΕΣΩΤΕΡΙΚΑ ΚΕΡΔΗ (ΦΩΤΙΣΜΟΣ, ΧΡΗΣΤΕΣ, ΕΞΟΠΛΙΣΜΟΣ)

10 Διάγραμμα ροής των βασικών υπολογιστικών βημάτων

11 Υπολογιστικές μέθοδοι Μέθοδοι ημι-μόνιμης κατάστασης (quasi-steady state) Υπολογισμός του ενεργειακού ισοζυγίου για μεγάλο χρονικό διάστημα (1 μήνας) χωρίς να λαμβάνεται υπόψη η θερμική αποθήκευση/εκπομπή θερμότητας αλλά τα δυναμικά χαρακτηριστικά με εμπειρικό τρόπο (συντελεστής χρήσης για κέρδη/απώλειες) Δυναμικές μέθοδοι Υπολογισμός του ενεργειακού ισοζυγίου για μικρά χρονικά διαστήματα (1 ώρα) λαμβάνοντας υπόψη τη θερμική αποθήκευση/εκπομπή θερμότητας από τη μάζα του κτιρίου Απλή ωριαία δυναμική μέθοδος υπολογισμού Διαδικασίες υπολογισμού για αναλυτικές δυναμικές προσομοιωτικές μεθόδους

12 Προσδιορισμός θερμικών ζωνών Όρια θερμικής ζώνης Περιλαμβάνει όλα τα δομικά στοιχεία που χωρίζουν τη θερμική ζώνη από το εξωτερικό περιβάλλον ή από άλλες όμορες θερμαινόμενες ή μη θερμαινόμενες ζώνες Διαχωρισμός κτιρίου σε θερμικές ζώνες: Μονοζωνικό κτίριο Όλο το κτίριο μοντελοποιείται ως μία θερμική ζώνη Πολυζωνικό κτίριο Το κτίριο χωρίζεται σε διάφορες θερμικές ζώνες χωρίς να λαμβάνεται υπόψη η θερμική σύζευξη μεταξύ των ζωνών Το κτίριο χωρίζεται σε διάφορες θερμικές ζώνες και λαμβάνεται υπόψηηθερμικήσύζευξημεταξύτωνζωνών

13 Κριτήρια επιλογής μονοζωνικού πολυζωνικού κτιρίου Μονοζωνικό κτίριο Το σημείο ρύθμισης της θερμοκρασίας για θέρμανση μεταξύ των ζωνών δεν είναι μεγαλύτερο ποτέ από 4Κ Όλοι οι χώροι δεν διαθέτουν μηχανικό σύστημα ψύξης ή όλοι διαθέτουν και το σημείο ρύθμισης της θερμοκρασίας για ψύξη μεταξύ των ζωνών δεν είναι μεγαλύτερο ποτέ από 4Κ Οι χώροι εξυπηρετούνται από το ίδιο σύστημα θέρμανσης ή ψύξης (αν υπάρχει) Αν υπάρχει σύστημα αερισμού και το 80% τουλάχιστον της επιφάνειας των χώρων εξυπηρετείται από αυτό (οι υπόλοιποι χώροι θεωρείται ότι ότι εξυπηρετούνται από το κύριο σύστημα) Η ποσότητα αερισμού m 3 /h ή m 2 /h των χώρων διαφέρει όχι περισσότερο από 4 στο 80% τουλάχιστον της επιφάνειας των χώρων ή οι θύρες μεταξύ των ζωνών είναι συνήθως ανοιχτές

14 Σημείο ρύθμισης θερμοκρασίας μονοζωνικού κτιρίου θ i, c = s A s fl, s A θ fl, s i, s, c θ i,c θ i, s, c A fl, s Το σημείο ρύθμισης της θερμοκρασίας για θέρμανση του κτιρίου ή της ζώνης Το σημείο ρύθμισης της θερμοκρασίας για θέρμανση της ζώνης s Η ωφέλιμη επιφάνεια της ζώνης Διαφορετικά, πολυζωνικά: α) Αν επιθυμούμε την αποτίμηση της θερμότητας χρήσης για κάθε ζώνη ξεχωριστά β) Αλλιώς, κάθε ζώνη υπολογίζεται ξεχωριστά θεωρώντας αδιαβατικά τα όρια μεταξύ των ζωνών. Το άθροισμα της ενέργειας για κάθε ζώνη είναι η συνολική ενέργεια του κτιρίου γ) Λαμβάνοντας υπόψη τη σύζευξη μεταξύ θερμικών ζωνών το πρόβλημα γίνεται πολύπλοκο και απαιτείται προσεκτική επιλογή των δεδομένων εισόδου

15 Απαιτούμενη ενέργεια για ψύξη Q = Q η * C, n C, gn C, gn Q C, ls Q C, n Απαιτούμενη ενέργεια για ψύξη του κτιρίου Q C, ls Η συνολική μετάδοση θερμότητας για ψύξη Q C, gn η C,gn Τα συνολικά θερμικά κέρδη για ψύξη Συντελεστής χρήσης (αδιάστατος αριθμός)

16 Συντελεστής χρήσης (αδιάστατος αριθμός) Η ποσότητα ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ που πρέπει να ΑΦΑΙΡΕΘΕΙ (ΨΥΚΤΙΚΟ ΦΟΡΤΙΟ) δεν είναι πάντοτε ΙΣΗ με τη ποσότητα ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ που ΠΡΟΣΛΑΜΒΑΝΕΤΑΙ Η διαφορά αυτή οφείλεται στα φαινόμενα ΘΕΡΜΙΚΗΣ ΑΠΟΘΗΚΕΥΣΗΣ και ΧΡΟΝΙΚΗΣ ΥΣΤΕΡΗΣΗΣ Από τη ΣΥΝΟΛΙΚΗ ποσότητα ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ που ΕΙΣΕΡΧΕΤΑΙ στο κτίριο κάθε στιγμή μόνο ένα μέρος της ΘΕΡΜΑΙΝΕΙ τον αέρα άμεσα. Το ΥΠΟΛΟΙΠΟ μέρος (ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ) θερμαίνει τη ΜΑΖΑ του κτιρίου (οροφή, τοίχοι, πατώματα, έπιπλα) Αυτό είναι το φαινόμενο της ΘΕΡΜΙΚΗΣ ΑΠΟΘΗΚΕΥΣΗΣ Μόνο αργότερα αυτή η ΑΠΟΘΗΚΕΥΜΕΝΗ θερμότητα συνεισφέρει στη ΘΕΡΜΑΝΣΗ του αέρα του κτιρίου

17 Συντελεστής χρήσης (αδιάστατος αριθμός) Θερμικά κέρδη Ακτινοβολία Αποθήκευση θερμότητας σε δομικά υλικά και επίπλωση Αγωγή (με χρονική υστέρηση) Ψυκτικό φορτίο Αγωγή

18 Συντελεστής χρήσης (αδιάστατος αριθμός) Κατά το χρόνο της ΗΜΕΡΑΣ που τα ΣΤΙΓΜΙΑΙΑ ΘΕΡΜΙΚΑ ΚΕΡΔΗ είναι ΥΨΗΛΟΤΕΡΑ (το ΜΕΣΗΜΕΡΙ), το ΨΥΚΤΙΚΟ ΦΟΡΤΙΟ είναι ΜΙΚΡΟΤΕΡΟ από το ΣΤΙΓΜΙΑΙΟ θερμικό κέρδος Οφείλεται στο γεγονός ότι μέρος της ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ ΑΠΟΘΗΚΕΥΕΤΑΙ στη ΜΑΖΑ του ΚΤΙΡΙΟΥ και ΟΧΙ στον αέρα ΑΡΓΟΤΕΡΑ κατά τη διάρκεια της ημέρας, η ΑΠΟΘΗΚΕΥΜΕΝΗ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑ και κάποια νέα θερμικά κέρδη ΑΠΕΛΕΥΘΕΡΩΝΟΝΤΑΙ στον αέρα του κτιρίου Επομένως το ΨΥΚΤΙΚΟ ΦΟΡΤΙΟ γίνεται ΜΕΓΑΛΥΤΕΡΟ από το ΣΤΙΓΜΙΑΙΟ ΘΕΡΜΙΚΟ ΚΕΡΔΟΣ

19 Μετάδοση θερμότητας και θερμικά κέρδη Q = Q η * C, n C, gn C, gn Q C, ls Q = Q + l, s tr Q ve Q l, s Q tr Q ve Qgn Q sol Q int Η συνολική μετάδοση θερμότητας Η συνολική μετάδοση θερμότητας λόγω αγωγιμότητας Η συνολική μετάδοση θερμότητας λόγω αερισμού Τα συνολικά θερμικά κέρδη Q = Q + Q gn int sol Το άθροισμα των εσωτερικών θερμικών κερδών για την χρονική περίοδο υπολογισμού Το άθροισμα των ηλιακών θερμικών κερδών για την χρονική περίοδο υπολογισμού

20 Θερμικό ισοζύγιο κτιρίου/ζώνης Μετάδοση θερμότητας διαμέσου των ΕΞΩΤΕΡΙΚΩΝ ΤΟΙΧΩΝ, ΣΤΕΓΗΣ και ΥΑΛΟΠΙΝΑΚΩΝ Μετάδοση θερμότητας διαμέσου των ΕΣΩΤΕΡΙΚΩΝ ΧΩΡΙΣΜΑΤΩΝ, ΟΡΟΦΩΝ και ΠΑΤΩΜΑΤΩΝ ΗΛΙΑΚΗ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ διαμέσου των υαλοπινάκων ΦΩΤΙΣΜΟΣ ΑΝΘΡΩΠΟΙ ΕΞΟΠΛΙΣΜΟΣ ΑΕΡΙΣΜΟΣ

21 Θερμικό ισοζύγιο κτιρίου/ζώνης Είναι βολικός ο χωρισμός των ΘΕΡΜΙΚΩΝ ΚΕΡΔΩΝ σε ΔΥΟ ΟΜΑΔΕΣ: Εκείνων που ΠΡΟΕΡΧΟΝΤΑΙ από ΕΞΩΤΕΡΙΚΕΣ ΠΗΓΕΣ Εκείνων που ΠΡΟΕΡΧΟΝΤΑΙ από το ΕΣΩΤΕΡΙΚΟ Ή εκείνων που επηρεάζουν το: ΑΙΣΘΗΤΟ ΦΟΡΤΙΟ (αύξηση της θερμοκρασίας του αέρα) ΛΑΝΘΑΝΟΝ ΦΟΡΤΙΟ (αύξηση των υδρατμών του αέρα, αύξηση της υγρασίας)

22 Θερμικό ισοζύγιο κτιρίου/ζώνης ΕΙΔΟΣ ΦΟΡΤΙΟΥ ΑΙΣΘΗΤΟ ΛΑΝΘΑΝΟΝ Μετάδοση θερμότητας διαμέσου των ΕΞΩΤΕΡΙΚΩΝ ΤΟΙΧΩΝ, ΣΤΕΓΗΣ και ΥΑΛΟΠΙΝΑΚΩΝ Μετάδοση θερμότητας διαμέσου των ΕΣΩΤΕΡΙΚΩΝ ΧΩΡΙΣΜΑΤΩΝ, ΟΡΟΦΩΝ και ΠΑΤΩΜΑΤΩΝ ΗΛΙΑΚΗ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ διαμέσου των υαλοπινάκων ΦΩΤΙΣΜΟΣ ΑΝΘΡΩΠΟΙ ΕΞΟΠΛΙΣΜΟΣ ΑΕΡΙΣΜΟΣ

23 Μετάδοση θερμότητας λόγω αγωγιμότητας Q tr k { } H ( ) * t = θ θ tr, k * l, C e, k Q tr H tr, k θ l,c θ e,k t Συνολική μετάδοση θερμότητας λόγω αγωγιμότητας Συντελεστής μετάδοσης θερμότητας λόγω αγωγιμότητας του στοιχείου k προς όμορες ζώνες, το εξ. περιβάλλον με θερμοκρασία θ e,k Το σημείο ρύθμισης της θερμοκρασίας για ψύξη Η θερμοκρασία όμορων χώρων και εξ. περιβάλλοντος Η διάρκεια της περιόδου υπολογισμού

24 Απώλειες θερμότητας λόγω αερισμού Q ve k { } f H *( ) * t = θ θ t * ve, k l, C, z s, k Q ve f t Οι συνολικές απώλειες θερμότητας λόγω αερισμού Κλάσμα χρόνου λειτουργίας σε σχέση με την περίοδο υπολογισμού H ve, k Ο συντελεστής μετάδοσης θερμότητας λόγω αερισμού H ve, k = ρ c a a q a θ l,c θ s,k t Σημείο ρύθμισης θερμοκρασίας του κτιρίου ή θερμικής ζώνης για ψύξη Η θερμοκρασία του αέρα που εισέρχεται στο κτίριο ή στη θερμική ζώνη λόγω ακούσιου ή εκούσιου αερισμού Η διάρκεια της περιόδου υπολογισμού

25 Εσωτερικά θερμικά κέρδη Q int mn, k * t + (1 bl ) Φint, mn, u, l * t l = Φ int, k Q int b l Το άθροισμα των εσωτερικών θερμικών κερδών για την υπό μελέτη χρονική περίοδο Συντελεστής μείωσης της όμορης μη κλιματιζόμενης ζώνης με εσωτερική πηγή θερμότητας l Q int, mn, k Η μέση τιμή του ρυθμού θερμότητας από τηv πηγή θερμότητας k Q int, mn, u, l Η μέση τιμή του ρυθμού θερμότητας από τη πηγή θερμότητας l της όμορης κλιματιζόμενης ζώνης

26 Υπολογισμόςεσωτερικώνθερμικώνκερδών Φ int = Φ int, Oc + Φ int, A + Φ int, L + Φ int, WA + Φ int, HVAC + Φ int, Pr oc Φ int Φ int, A Φ int,oc Φ int,l Φ int,wa Φ int,hvac Φ int,pr oc Το άθροισμα του ρυθμού ροής των θερμικών κερδών από εσωτερικές πηγές θερμότητας Ο ρυθμός ροής θερμότητας από τους ανθρώπους Ορυθμόςροήςθερμότηταςαπόσυσκευές Ο ρυθμός ροής θερμότητας από το φωτισμό Ορυθμόςροήςθερμότητας δίκτυο θερμού νερού και κεντρικό δίκτυο νερού Ορυθμόςροήςθερμότηταςαπό τα συστήματα θέρμανσης, ψύξης και αερισμού Ορυθμόςροήςθερμότηταςαπό άλλες διεργασίες

27 Υπολογισμός ηλιακών κερδών Q sol = Φ sol, mn, k t + k l (1 b Φ * l ) sol, mn, u, l * t Q sol Το άθροισμα των ηλιακών θερμικών κερδών για την υπό μελέτη χρονική περίοδο b l Συντελεστής μείωσης της όμορης μη κλιματιζόμενης ζώνης με εσωτερική πηγή θερμότητας l Φ Φ sol, mn, k sol, mn, l, u Η μέση τιμή του ρυθμού ροής θερμότητας από την ηλιακή πηγή θερμότητας k Η μέση τιμή του ρυθμού ροής θερμότητας από την ηλιακή πηγή θερμότητας l της όμορης κλιματιζόμενης ζώνης

28 Υπολογισμός ηλιακών κερδών Φ = F A E F Φ sol, k s, o, k s, k s, k r, k r, k Φ sol,k F s, o, k A s, k E s, k F r, kφ r, k Τα ηλιακά κέρδη μέσω του δομικού στοιχείου k Ο συντελεστής μείωσης λόγω σκίασης από εξωτερικά εμπόδια της ενεργούς επιφάνειας k Η ενεργός επιφάνεια του στοιχείου k με δεδομένο προσανατολισμό και κλίση Η ηλιακή ακτινοβολία. Η συνολική ενέργεια της ηλιακής ακτινοβολίας το χρονικό διάστημα υπολογισμού ανηγμένη σε μονάδα επιφάνειας (m2) για κάθε επιφάνεια του κτιρίου ή της θερμικής ζώνης Εκπομπή θερμότητας από την επιφάνεια προς το περιβάλλον (F r,k = 1 μη σκιασμένη οριζόντια επιφάνεια, F r,k = 0,5 μη σκιασμένη κατακόρυφη επιφάνεια)

29 Συντελεστής χρήσης για ψύξη Ο συντελεστής χρήσης γ C για ψύξη είναι συνάρτηση του λόγου του ενεργειακού ισοζυγίου και μιας παραμέτρου που εξαρτάται από τη θερμική αδράνεια του κτιρίου γ C = Q Q C, gn C, ls γ C = 1 η G, C = ac a + 1 C γ C 1 και γ C > 0 η G, C = 1 γ 1 γ αc Η αc + 1 Η γ C < 0 η L, C = 1

30 Συντελεστής χρήσης για ψύξη τ C a C = a C,0 + τ C, ο

31 Χρονική σταθερά κτιρίου τ = C' m / 3600 H m

32 Συνεχής-Ασυνεχής ψύξη Οι περίοδοι υπολογισμού χωρίζονται σε τυπικές περιόδους ψύξης που εναλλάσσονται με περιόδους χωρίς ψύξη (πχ. νύχτες, Σαββατοκύριακα, διακοπές) Οι τυπικές περίοδοι ψύξης έχουν την ίδια θερμοκρασία Κάθε άλλη περίοδος χαρακτηρίζεται από: Τη διάρκεια Τη συχνότητα Τον τύπο ασυνέχειας (Normal mode, cut-off mode, reduced cooling mode, set-back mode, boost mode) Δεν απαιτείται όταν: Το σημείο θερμοκρασίας μεταξύ τυπικών περιόδων και περιόδων μειωμένης ισχύος < 3Κ Η χρονική σταθερά του κτιρίου < 0,2 της διάρκειας της μικρότερης περιόδου μειωμένης ισχύος Η χρονική σταθερά του κτιρίου > 3 της διάρκειας της μεγαλύτερης περιόδου μειωμένης ισχύος

33 Ετήσια απαιτούμενη ενέργεια για ψύξη για κάθε ζώνη Q C, n, an, QC, n, = j j Q H, n, an Q H, n, i Ετήσια απαιτούμενη ενέργεια για ψύξη της υπό μελέτης θερμικής ζώνης Απαιτούμενη ενέργεια για ψύξη της υπό μελέτης θερμικής ζώνης την περίοδο υπολογισμού Ετήσια απαιτούμενη ενέργεια για θέρμανση και ψύξη για συνδυασμό συστημάτων Q C, n, an, z Q C, n, an, zs C, n, an, z z Ετήσια απαιτούμενη ενέργεια για ψύξη για συνδυασμό συστημάτων όλων των θερμικών ζωνών = Q Q C, n, an, zs Ετήσια απαιτούμενη ενέργεια για ψύξη των θερμικών ζωνών που εξυπηρετούνται από το ίδιο σύστημα

34 Βοηθητικοί πίνακες παραρτημάτων

38 Υπολογισμός ψυκτικών φορτίων Δυναμικές μέθοδοι υπολογισμού Υπολογισμός του ενεργειακού ισοζυγίου για μικρά χρονικά διαστήματα (1 ώρα) λαμβάνοντας υπόψη τη θερμική αποθήκευση/εκπομπή θερμότητας από τη μάζα του κτιρίου Απλή ωριαία δυναμική μέθοδος υπολογισμού Διαδικασίες υπολογισμού για αναλυτικές δυναμικές προσομοιωτικές μεθόδους

39 Η προσομοίωση ως ένα εργαλείο για την ολοκληρωμένη αποτίμηση της απόδοσης ενός κτιρίου Το κτίριο ως ένα ολοκληρωμένο, δυναμικό, θερμικό σύστημα Ένα μεγάλο πλήθος παραγόντων επηρεάζει το εσωτερικό περιβάλλον των κτιρίων μέσω των διεργασιών της ενέργειας και της μεταφοράς μάζας. Κρίσιμο μέγεθος αποτελεί ο χρόνος Οι καιρικές συνθήκες εισάγουν τον παράγοντα του τυχαίου στην ισορροπία των συστημάτων

40 Η προσομοίωση ως ένα εργαλείο για την ολοκληρωμένη αποτίμηση της απόδοσης ενός κτιρίου Για να προβλεφθεί η δυναμική συμπεριφορά ενός κτιρίου είναι απαραίτητη η επίλυση ενός σημαντικού αριθμού αλγόριθμων και μη γραμμικών και διαφορικών εξισώσεων Ανέφικτο με τις κλασικές μεθόδους επίλυσης στατικών εξισώσεων ακόμα και με απλά προγράμματα επίλυσης αλγόριθμων με τη βοήθεια των ηλεκτρονικών υπολογιστών Αντίθετα, η προσομοίωση των κτιρίων δίνει τη δυνατότητα να επιλύονται περίπλοκοι μαθηματικοί υπολογισμοί σε μικρό χρονικό διάστημα Η προσομοίωση, γενικά, είναι η διαδικασία κατά την οποία δημιουργείται ένα απλοποιημένο μοντέλο από ένα πολύπλοκο αρχικό σύστημα με στόχο την ανάλυση και την πρόβλεψη της συμπεριφοράς του αρχικού συστήματος

41 Η προσομοίωση ως ένα εργαλείο για την ολοκληρωμένη αποτίμηση της απόδοσης ενός κτιρίου Εξάγουμε προσεκτικά από το πραγματικό σύστημα όλα τα επιμέρους υποσυστήματα που μας ενδιαφέρουν και, ταυτόχρονα, αγνοούμε όσα έχουν επουσιώδη σημασία Η λεπτομέρεια με την οποία αναλύεται ένα αρχικό σύστημα στα επιμέρους υποσυστήματά του καθορίζει: τηδυσκολίατουόλουεγχειρήματος την ακρίβεια των αποτελεσμάτων και, ως εκ τούτου, την ακρίβεια της πρόβλεψης της συμπεριφοράς του πραγματικού συστήματος. Η αξία της προσομοίωσης έγκειται στο γεγονός ότι τα πραγματικά συστήματα λόγω της πολυπλοκότητάς τους είναι συχνά δύσκολο ή και αδύνατον να αναλυθούν πλήρως, και συνήθως κρίνεται περιττή η εν λόγω ανάλυση.

42 Η προσομοίωση ως ένα εργαλείο για την ολοκληρωμένη αποτίμηση της απόδοσης ενός κτιρίου Στο παρελθόν τα προγράμματα προσομοίωσης της ενεργειακής συμπεριφοράς των κτιρίων είχαν περιορισμένες δυνατότητες Σήμερα μπορούν να υπολογίσουν επαρκώς τις θερμικές συνθήκες, που επικρατούν σε ένα χώρο, και την ενεργειακή κατανάλωση των κτιρίων λαμβάνοντας υπόψη χρονικά εξαρτώμενες παραμέτρους Μερικά μόνο από τα πιο σημαντικά προγράμματα προσομοίωσης των κτιρίων είναι τα εξής: BLAST BSim DOE-2.1E DeST ECOTECT Ener-Win EnergyPlus EnergyExpress Energy-10 equest ESP-r, HAP HEED, HVACSIM+, IDA ICE, IES <VE>, PowerDomus, SPARK, SUNREL, TAS, TRACE TRNSYS

43 Η προσομοίωση ως ένα εργαλείο για την ολοκληρωμένη αποτίμηση της απόδοσης ενός κτιρίου Η εφαρμογή της μέχρι σήμερα δεν είναι η αναμενόμενη (CAD & στατικά μοντέλα) Η πολυπλοκότητα των προσομοιωτικών προγραμμάτων που καθιστά δυσχερή τη χρήση τους αποτελεί το σημαντικότερο εμπόδιο για τη διάδοση και υιοθέτηση της προσομοίωσης από τους σχεδιαστές : ο μεγάλος αριθμός δεδομένων εισόδου ο μεγάλος απαιτούμενος χρόνος και το κόστος η δυσκολία ενσωμάτωσής τους στο αρχικό στάδιο του σχεδιασμού Η βελτίωση των προγραμμάτων προσομοίωσης και εισαγωγή νέων κανονισμών υπολογισμού της απόδοσης των κτιρίων Η υιοθέτηση ενός δυναμικού προσομοιωτικού προγράμματος αποτελεί μία προσέγγιση που μπορεί να αποτυπώσει πολύ καλά τις απαιτήσεις της οδηγίας για την ενεργειακή απόδοση των κτιρίων

44 TRNSYS 16 (TRaNsient SYstem Simulation program) T R N B U I L D Αρχικό παράθυρο

45 TRNSYS 16 T R N B U I L D Παράθυρο ρυθμίσεων

46 TRNSYS 16 T R N B U I L D Αρχικό παράθυρο

47 TRNSYS 16 T R N B U I L D Ιδιότητες

48 TRNSYS 16: T R N B U I L D Δεδομένα εξόδου

49 TRNSYS 16 TRNBUILD Θερμική ζώνη

50 TRNSYS 16 TRNBUILD Βιβλιοθήκη

51 TRNSYS 16 T R N B U I L D Δημιουργία τοίχου

52 TRNSYS 16 T R N B U I L D Υποδαπέδια θέρμανση

53 TRNSYS 16 T R N B U I L D Θερμογέφυρες

54 TRNSYS 16: TRNBUILD: Ανοίγματα

55 TRNSYS 16: TRNBUILD: Ανοίγματα

56 TRNSYS 16: TRNBUILD: Ακούσιος αερισμός

57 TRNSYS 16: TRNBUILD: Εκούσιος αερισμός

58 TRNSYS 16: TRNBUILD: Θέρμανση

59 TRNSYS 16: TRNBUILD: Εσωτερικά φορτία

60 TRNSYS 16: TRNBUILD: Εσωτερικά φορτία

61 TRNSYS 16: Simulation Studio

67 TRNSYS 16: Simulation Studio Φ/Β Α/Γ Συλλέκτης αέρα Διαχωριστής υγρών Πύργος ψύξης Ανεμιστήρας Αερόψυκτος ψύκτης Αντλία μεταβλητών στροφών Ηλιακός συλλέκτης με δεξαμενή Υδρόψυκτος ψύκτης Θερμικό στοιχείο Αντλία θερμότητας Τροχός ανάκτησης ενέργειας