ΕΚΤΙΜΗΣΗ ΤΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗΣ ΑΠΟΔΟΣΗΣ ΚΤΙΡΙΩΝ ΜΕ ΧΡΗΣΗ ΔΥΝΑΜΙΚΩΝ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΤΙΚΩΝ ΕΡΓΑΛΕΙΩΝ ΚΑΙ ΤΗΣ ΗΜΙΣΤΑΘΕΡΗΣ ΜΗΝΙΑΙΑΣ ΜΕΘΟΔΟΥ

Transcript

1 ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΜΗΜΑ ΠΟΛΙΤΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ ΕΙΔΙΚΕΥΣΗΣ ΠΡΟΣΤΑΣΙΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΚΑΙ ΒΙΩΣΙΜΗ ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΕΚΤΙΜΗΣΗ ΤΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗΣ ΑΠΟΔΟΣΗΣ ΚΤΙΡΙΩΝ ΜΕ ΧΡΗΣΗ ΔΥΝΑΜΙΚΩΝ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΤΙΚΩΝ ΕΡΓΑΛΕΙΩΝ ΚΑΙ ΤΗΣ ΗΜΙΣΤΑΘΕΡΗΣ ΜΗΝΙΑΙΑΣ ΜΕΘΟΔΟΥ ΕΚΠΟΝΗΣΗ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ ΑΘΑΝΑΣΙΟΣ - ΝΙΚΙΑΣ ΦΟΝΤΑΡΑΣ ΕΠΙΒΛΕΠΟΥΣΑ ΚΑΘΗΓΗΤΡΙΑ ΚΑΤΕΡΙΝΑ ΤΣΙΚΑΛΟΥΔΑΚΗ Θεσσαλονίκη, Οκτώβριος 2010

2 Περίληψη Αντικείμενο της παρούσης διπλωματικής μελέτης είναι η σύγκριση των αποτελεσμάτων που προκύπτουν κατά την εκτίμηση της ενεργειακής απόδοσης ενός κτιρίου, με την ημισταθερή μηνιαία μέθοδο που προτείνει ο Κ.ΕΝ.Α.Κ., με τη δυναμική μέθοδο. Στο πρώτο κεφάλαιο γίνεται μια σύντομη αναφορά στον Κ.ΕΝ.Α.Κ., στις συνθήκες κάτω από τις οποίες καλείται να εφαρμοστεί και στις ανάγκες που πρόκειται να εξυπηρετήσει η εφαρμογή του. Στο δεύτερο κεφάλαιο περιγράφονται τα αρχιτεκτονικά και οικοδομικά χαρακτηριστικά του κτιρίου που θα μελετηθεί και παρουσιάζεται η ενεργειακή μελέτη σύμφωνα με τις τεχνικές οδηγίες του Τεχνικού Επιμελητηρίου Ελλάδας που εναρμονίζονται με τον Κ.ΕΝ.Α.Κ.. Στο τρίτο κεφάλαιο γίνεται μια περιγραφή για τον τρόπο προσομοίωσης του κτιρίου στο EPLUS και στο EPA_NR και παρουσιάζεται ο τρόπος λειτουργίας των δύο προγραμμάτων (απαιτούμενες είσοδοι, υπολογιστική διαδικασία, αποτελέσματα). Στο τέταρτο κεφάλαιο αναλύονται και σχολιάζονται τα αποτελέσματα από την ενεργειακή επίλυση του κτιρίου που αφορούν στις ροές θερμότητας του κτιρίου λόγω αερισμού και λόγω μεταφοράς, στα ηλιακά κέρδη, στα εσωτερικά θερμικά κέρδη από τη λειτουργία ηλεκτρικών συσκευών και στις ενεργειακές απαιτήσεις για θέρμανση και ψύξη. Στο πέμπτο κεφάλαιο παρουσιάζονται τα συμπεράσματα από την ενεργειακή επίλυση με τις δύο μεθόδους καθώς και κάποιες προτάσεις για μελλοντικές μελέτες. Συγκεκριμένα προέκυψε το συμπέρασμα ότι η μηνιαία μέθοδος αποτελεί ένα καλό αρχικό μέσο για την ενεργειακή κατηγοριοποίηση κτιρίων μέσα από τη σύγκριση τους με το κτίριο αναφοράς, αλλά σίγουρα στο μέλλον που οι απαιτήσεις και η πολυπλοκότητα των κατασκευών θα είναι μεγαλύτερη, η χρήση της δυναμικής μεθόδου είναι αναπόφευκτη. i

3 ABSTRACT Subject of the present work is to compare the results obtained when assessing the energy efficiency of a building with the use of monthly quasi-steady-state method, which is proposed by the Greek Ministry Of Environment Energy & Climate Change, and by using the dynamic method. The first chapter includes a short report regarding E.P.B.D. (Energy Performance of Buildings Directive 2002/91/EC), the conditions in which it s about to be applied and the needs that it s about to cover. The second chapter presents the architectural and constructional characteristics and the energy efficiency analysis of the building that is used as case-study, according to the instructions of the technical chamber of Greece that are in accordance with E.P.B.D.. The third chapter describes the simulation of the building with the use of EPLUS and EPA_NR and the working method of the two programmes is presented. The fourth chapter analyses and comments on the results with respect to the solution of the energy requirements of the building that relate to heat transfer due to ventilation and transmission, solar gains, internal heat gains from electrical equipment and energy requirements for heating and cooling, The fifth chapter presents the conclusions from the buildings energy solution arising from the two methods and suggestions are made for the future studies. It was concluded that the monthly method is a good starting tool for energy classification of buildings through a comparison with the reference building, but definitely in the future where the requirements and the complexity of construction will be greater, the use of dynamic method is inevitable. ii

4 Πρόλογος Το παρόν τεύχος πέραν του ότι σηματοδοτεί το τέλος των μεταπτυχιακών μου σπουδών, πιθανόν σηματοδοτεί και το τέλος μιας πολύ έντονης και ενδιαφέρουσας περιόδου στη ζωή μου, αυτής του φοιτητή. Είναι λογικό ο καθένας να κουβαλάει ποικίλες αναμνήσεις είτε θετικές είτε αρνητικές όταν φεύγει από το χώρο του πανεπιστημίου. Το πιο σημαντικό βίωμα, το οποίο είχα την τύχη να νιώσω ακόμα πιο έντονα ως μεταπτυχιακός φοιτητής του Π.Π.Β.Α., ήταν αυτό της συνεργασίας και της αίσθησης του ομαδικού πνεύματος. Είναι πολύ σημαντικό γιατί τέτοιες εμπειρίες σου δίνουν ελπίδα πως μπορεί να αλλάξει αυτή η κοινωνία προς το καλύτερο, ειδικά σε μια δύσκολη περίοδο για όλους εμάς που θα κληθούμε αύριο να αγωνιστούμε για την επιβίωση. Για το λόγο αυτό θα ήθελα να ευχαριστήσω όλους τους συμφοιτητές και τους καθηγητές μου από το μεταπτυχιακό πρόγραμμα του Π.Π.Β.Α. για την όμορφη αυτή ανάμνηση. Ελπίζω να συνεχίσετε έτσι και μετά από εδώ. Θα ήθελα να ευχαριστήσω ειδικά το Στέφανο που ήταν συνεργάτης και προπάντων φίλος καθόλη τη διάρκεια της χρονιάς που πέρασε (δεν ξεχνάμε τις μπύρες και τα λίγα και καλά), την Όλγα Α. για τις άπειρες ώρες ανταλλαγής απόψεων, πληροφοριών πάνω στον Κ.ΕΝ.Α.Κ. και της ψυχολογικής στήριξης μέσω του msn (πως θα τελείωνε αλλιώς η διπλωματική), το Νίκο Φ., την Όλγα Κ. (για το ενδιαφέρον της κατά την εισαγωγή μου), τη γιαγιά που τροφοδοτούσε με λιχουδιές (γιατί χωρίς ενέργεια δε λειτουργεί το μυαλό και το σώμα), τους γονείς Αναστασία και Σπύρο (γιατί χωρίς σπόνσορα δε γίνεται τίποτα... και αγάπη φυσικά), τον αδερφό μου Γιώργο (ουδέν σχόλιο, απλώς θα είχα χάσει τον ύπνο μου χωρίς τη βοήθειά του), τη Ροδούλα (ξέρει γιατί), την Τατιάνα, (για τα βράδια από Νοέμβρη μέχρι Φλεβάρη και όχι μόνο), την Ελένη και την Κατερίνα (για καλλιτεχνικούς λόγους), τον Νικηφόρο και τον Λου (για τη φιλία τους), τον Δημήτρη Αραβαντινό (γιατί δεν του το έγραψα ποτέ πιο πριν και νιώθω φοβερές τύψεις, ευχαριστώ πολύ), και τέλος την Κατερίνα Τσικαλουδάκη για την άψογη συνεργασία που είχαμε (κατά τη γνώμη μου πάντα), κατά τη διάρκεια της εκπόνησης της παρούσας διπλωματικής εργασίας. Η εργασία αφιερώνεται σε όλους αυτούς που κυνήγησαν τις ευκαιρίες τους μακριά από αυτόν τον τόπο. Θεσσαλονίκη, Οκτώβριος 2010 Νικίας iii

5 Περιεχόμενα ΠΡΟΛΟΓΟΣ... III 1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΤΟ ΠΡΟΣ ΜΕΛΕΤΗ ΚΤΙΡΙΟ ΚΑΙ ΤΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΟΥ ΤΟ ΚΤΙΡΙΟ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΟΥ ΚΤΙΡΙΟΥ Το ισόγειο Ο όροφος Νότια όψη Ανατολική όψη Δυτική όψη Βόρεια όψη ΟΙΚΟΔΟΜΙΚΗ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΟΥ ΚΤΙΡΙΟΥ Ο φέρων οργανισμός Ο οργανισμός πλήρωσης Η υγρομόνωση Η θερμομόνωση Κατακόρυφα στοιχεία φέροντα οργανισμού Κατακόρυφα στοιχεία πλήρωσης Οριζόντια στοιχεία φέροντα οργανισμού Κουφώματα ΜΕΛΕΤΗ ΘΕΡΜΟΜΟΝΩΤΙΚΗΣ ΕΠΑΡΚΕΙΑΣ ΤΟΥ ΚΤΙΡΙΟΥ Υπολογισμός Uw διαφανών επιφανειών Υπολογισμός U αδιαφανών επιφανειών Υπολογισμός Um του κτιρίου ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ ΤΟΥ ΚΤΙΡΙΟΥ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗ ΕΠΙΛΥΣΗ ΤΟΥ ΚΤΙΡΙΟΥ ΛΟΓΙΣΜΙΚΟ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗΣ ENERGY PLUS H δομή του προγράμματος Η οργάνωση της προσομοίωσης Η περιγραφή των κτιρίων ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ ΛΟΓΙΣΜΙΚΟ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗΣ EPA_NR Δομή του προγράμματος Προσέγγιση προσομοίωσης Περιγραφή κτιρίων ΤΟ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΤΙΚΟ ΜΟΝΤΕΛΟ ΤΟΥ ΚΤΙΡΙΟΥ iv

6 3.4.1 Κατανομή σε ζώνες Διαφυγές αέρα ζώνης Φυσικός αερισμός ζώνης Εσωτερικά κέρδη ζώνης Θέρμανση και ψύξη της ζώνης Αδιαφανή δομικά στοιχεία Διαφανή δομικά στοιχεία Κλιματικά δεδομένα ΕΞΑΓΩΓΗ ΚΑΙ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΤΩΝ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΙ ΠΡΟΣ ΕΞΕΤΑΣΗ Ροή θερμότητας λόγω αερισμού Ηλιακά κέρδη Εσωτερικά θερμικά κέρδη Ροή θερμότητας λόγω μεταφοράς Ενεργειακές απαιτήσεις για θέρμανση Ενεργειακές απαιτήσεις για ψύξη Συγκεντρωτικά αποτελέσματα ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΠΡΟΤΑΣΕΙΣ ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΠΡΟΤΑΣΕΙΣ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ v

7 1 Εισαγωγή Από τον Οκτώβριο του 2010 πρόκειται εφαρμόζεται στην Ελλάδα σύμφωνα με υπουργική απόφαση του Υ.Π.Ε.Κ.Α. (Υπουργείου Περιβάλλοντος Ενέργειας & Κλιματικής Αλλαγής), ο Κανονισμός Ενεργειακής Απόδοσης Κτιρίων (Κ.ΕΝ.Α.Κ.), ο οποίος αντικαθιστά τον παλιό κανονισμό θερμομόνωσης που εφαρμοζόταν στη χώρα από τη δεκαετία του 80. Με τον κανονισμό αυτό καλείται η χώρα να συμμορφωθεί με τις κοινοτικές οδηγίες της Ε.Ε. για δημιουργία κτιρίων που συνάδουν ως ένα βαθμό με τις αρχές της βιώσιμης ανάπτυξης, οι οποίες έπρεπε να είχαν εφαρμοστεί μια δεκαετία νωρίτερα. Η κρατική ολιγωρία όμως που οδήγησε στην καθυστέρηση της εφαρμογής του Κ.ΕΝ.Α.Κ. είχε ως αποτέλεσμα: 1. Να χαθεί πολύτιμος χρόνος, ώστε να ήταν δυνατό σήμερα σε μία περίοδο οικονομικής κρίσης, να εκμεταλλεύεται ήδη τα θετικά αποτελέσματα από την εξοικονόμηση ενέργειας στον κτιριακό τομέα. 2. Να μην εκμεταλλευτεί τις τότε συνθήκες ανάπτυξης που ήταν πιο ευνοϊκές για την εφαρμογή ενός τέτοιου κανονισμού. Παρόλα αυτά το γεγονός ότι έστω και αργοπορημένα και σε μία δύσκολη περίοδο εφαρμόζεται ο Κ.ΕΝ.Α.Κ. είναι πολύ σημαντικό για τις μελλοντικές γενιές. Στην Ευρώπη ο κτιριακός τομέας καταναλώνει περίπου το 40% της συνολικής τελικής κατανάλωσης ενέργειας και ευθύνεται περίπου για το 40-45% των εκπομπών του CO 2 [15]. Επίσης, η κατανάλωση ενέργειας στα κτίρια στην Ελλάδα παρουσιάζει αυξητική τάση, λόγω της ολοένα αυξανόμενης χρήσης κλιματιστικών και μικροσυσκευών. Η χρήση των κλιματιστικών αποτελεί σημαντικό παράγοντα αύξησης του ηλεκτρικού φορτίου αιχμής στη χώρα, με τεράστιες οικονομικές συνέπειες και σημαντική επιβάρυνση του καταναλωτή. Τα παραπάνω μεγέθη δείχνουν τη σημασία που μπορεί να έχει η εφαρμογή ενός νέου κανονισμού, ο οποίος θα οδηγήσει στη μείωση αυτών των μεγεθών. Για να είναι δυνατός ο υπολογισμός της ενεργειακής απόδοσης ενός κτιρίου, ο Κ.ΕΝ.Α.Κ. προτείνει τη χρήση μιας διεθνούς μεθόδου. Η μέθοδος αυτή, η οποία ορίζεται σαφώς από το πρότυπο ISO 13790, είναι η ημισταθερή μηνιαία μέθοδος. Το ISO περιγράφει και άλλες μεθόδους οι οποίες είναι πιο αναλυτικές, τις δυναμικές μεθόδους. Όπως σε όλες τις μεθόδους που προσπαθούν να εξάγουν κάποιο αποτέλεσμα προσομοιώνοντας την πραγματικότητα με μαθηματικά μοντέλα, γίνονται κάποιες παραδοχές. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα να υπάρχουν αποκλίσεις σε σχέση με την πραγματικότητα. Εξαιτίας των διαφορετικών παραδοχών του εκάστοτε μοντέλου διαφορές εμφανίζονται και μεταξύ τους. 1

8 Στόχος της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι να μελετηθεί η διαφορά που προκύπτει μεταξύ των δύο μεθόδων στις ενεργειακές απαιτήσεις μιας ελληνικής διώροφης μονοκατοικίας, μέσω της ενεργειακής επιθεώρησης του κτιρίου. Η ενεργειακή μελέτη του κτιρίου υπακούει στις διατάξεις του νέου Κανονισμού Ενεργειακής Απόδοσης Κτιρίων του 2010, Ν.3661/2008 και πραγματοποιείται με τη χρήση δύο λογισμικών: 1. Του EPLUS, το οποίο εφαρμόζει δυναμικές μεθόδους για την εξαγωγή αποτελεσμάτων. 2. Του EPA_NR, το οποίο εφαρμόζει την ημισταθερή μηνιαία μέθοδο και το προτείνει το Υ.Π.Ε.Κ.Α.. Στο δεύτερο κεφάλαιο περιγράφονται τα αρχιτεκτονικά και οικοδομικά χαρακτηριστικά του κτιρίου που θα μελετηθεί και παρουσιάζεται η ενεργειακή μελέτη σύμφωνα με τις τεχνικές οδηγίες του Τεχνικού Επιμελητηρίου Ελλάδας που εναρμονίζονται με τον Κ.ΕΝ.Α.Κ.. Στο τρίτο κεφάλαιο γίνεται μια περιγραφή για τον τρόπο προσομοίωσης του κτιρίου στο EPLUS και στο EPA_NR και παρουσιάζεται ο τρόπος λειτουργίας των δύο προγραμμάτων (απαιτούμενες είσοδοι, υπολογιστική διαδικασία, αποτελέσματα). Στο τέταρτο κεφάλαιο αναλύονται και σχολιάζονται τα αποτελέσματα από την ενεργειακή επίλυση του κτιρίου που αφορούν στις ροές θερμότητας του κτιρίου λόγω αερισμού και λόγω μεταφοράς, στα ηλιακά κέρδη, στα εσωτερικά θερμικά κέρδη από τη λειτουργία ηλεκτρικών συσκευών και στις ενεργειακές απαιτήσεις για θέρμανση και ψύξη. Στο πέμπτο κεφάλαιο παρουσιάζονται τα συμπεράσματα από την ενεργειακή επίλυση και οι προτάσεις. Στο παράρτημα παρουσιάζονται τα φύλλα υπολογισμού για τα διάφορα δεδομένα που χρειάζεται να εισαχθούν στα δύο προγράμματα προσομοίωσης. 2

9 2 Το προς μελέτη κτίριο και τα χαρακτηριστικά του 2.1 Το κτίριο Για την εργασία αυτή επιλέχτηκε κτίριο το οποίο βρίσκεται στη Θεσσαλονίκη (Ζώνη Γ) σε περιοχή με χαμηλό συντελεστή δόμησης. Η επιλογή έγινε με σκοπό το κτίριο το οποίο θα μελετηθεί με τις δύο μεθόδους να έχει τα εξής χαρακτηριστικά: Να αποτελεί εφαρμοσμένη-ρεαλιστική πρόταση. Να μη διαθέτει περισσότερους από δύο ορόφους (για χάρη της απλότητας στην προσομοίωση). Να αποτελεί χώρο κατοικίας, διότι στην Ελλάδα αποτελούν το μεγαλύτερο ποσοστό των κτιρίων. Να μην έρχεται σε επαφή με άλλα κτίρια, ώστε να εξαρτάται η ενεργειακή συμπεριφορά του μόνο από τις τοπικές περιβαλλοντικές συνθήκες. Να έχει σχετικά απλή κάτοψη, για την καλύτερη προσομοίωσή του. Θεωρήθηκε ότι το οικόπεδο του κτιρίου είναι αρκετά μεγάλο, ώστε το κτίριο να δέχεται απρόσκοπτα την ηλιακή ακτινοβολία χωρίς να δημιουργείται σκίαση από γειτονικά κτίρια. 2.2 Αρχιτεκτονική περιγραφή του κτιρίου Το κτίριο που μελετήθηκε είναι μία διώροφη μονοκατοικία η οποία αποτελείται από ισόγειο και όροφο, με κάλυψη m 2. Επίσης διακρίνονται σε αυτό κάποιες παράμετροι που συμφωνούν με τις βασικές αρχές του ενεργειακού σχεδιασμού [2]: Ο προσανατολισμός του κτιρίου στο οικόπεδο. Αυξημένο ποσοστό ανοιγμάτων στη νότια όψη. Μειωμένο ποσοστό ανοιγμάτων στη βόρεια όψη. 3

10 2.2.1 Το ισόγειο Η κάτοψη του ισογείου αποτελείται από χώρους οι οποίοι δεν οριοθετούνται από κάποιο δομικό στοιχείο, με εξαίρεση το W.C., αλλά από τον τρόπο χρήσης τους (Εικόνα 2-1). Οι χώροι που αποτελούν την κάτοψη του ισογείου είναι οι παρακάτω: H υποδοχή, η σαλοτραπεζαρία, η κουζίνα, το W.C. και τα κατακόρυφα μέσα επικοινωνίας. Η υποδοχή έχει διαστάσεις 4.35 m x 3.95 m, ύψος 2.90 m και βρίσκεται στο νοτιοανατολικό τμήμα της κάτοψης. Η σαλοτραπεζαρία έχει διαστάσεις 6.20 m x 6.05 m, ύψος 2.90 m, καταλαμβάνοντας το μεγαλύτερο μέρος της κάτοψης του ισογείου. Η νότια πλευρά του χώρου διαθέτει μεγάλο ποσοστό ανοιγμάτων για την αξιοποίηση της ηλιακής ακτινοβολίας κατά τη χειμερινή περίοδο, ενώ η δυτική πλευρά διαθέτει αισθητά μικρότερο και η βόρεια πλευρά σχεδόν μηδενικό ποσοστό ανοιγμάτων, για την ελάττωση των απωλειών θερμότητας κατά τη χειμερινή περίοδο και τη μείωση των ηλιακών κερδών κατά τη θερινή περίοδο [2]. Η ανατολική πλευρά συνορεύει με άλλους χώρους του κτιρίου. Η κουζίνα, σε σχήμα τραπεζίου, έχει μήκος 5.20 m, πλάτος που κυμαίνεται από 2.30 m έως 3.05 m και ύψος 2.90 m. Βρίσκεται στο βορειοανατολικό τμήμα της κάτοψης. Η βόρεια και η ανατολική πλευρά έχουν πολύ μικρό ποσοστό ανοιγμάτων. Η νότια και η δυτική πλευρά της βρίσκονται σε επαφή με άλλους χώρους του κτιρίου. Το W.C. έχει διαστάσεις 1.45 m x 1.15 m, ύψος 2.90 m και βρίσκεται περίπου στο κέντρο της κάτοψης χωρίς να βρίσκεται κάποια πλευρά της σε επαφή με εξωτερικό χώρο. Τα κατακόρυφα μέσα επικοινωνίας είναι τα εξής: Το κλιμακοστάσιο και ο ανελκυστήρας. Το κλιμακοστάσιο βρίσκεται στο ανατολικό τμήμα της κάτοψης, έχει καθαρό πλάτος 1.00 m και δεν διαθέτει πλατύσκαλο. Το πλάτος του φαναριού του είναι 20.0 cm. Το ρίχτι του είναι 17.0 cm και το πάτημά του 30.0 cm. Το κλιμακοστάσιο χρησιμοποιείται για την κατακόρυφη επικοινωνία του κτιρίου από το ισόγειο μέχρι τον 1ο όροφο. Απέναντι από το χώρο του κλιμακοστασίου βρίσκεται ο ανελκυστήρας διαστάσεων 1.45 m x 1.10 m. Βρίσκεται περίπου στο κέντρο της κάτοψης και χρησιμοποιείται για την κατακόρυφη επικοινωνία του κτιρίου από το ισόγειο μέχρι τον 1ο όροφο. Το συνολικό εμβαδόν του χώρου των κατακόρυφων μέσων επικοινωνίας είναι 24m 2. 4

11 2.2.2 Ο όροφος Η κάτοψη του ορόφου του κτιρίου αποτελείται από (Εικόνα 2-2): Το χώρο των κατακόρυφων μέσων επικοινωνίας, το καθιστικό, τρία υπνοδωμάτια, δύο λουτρά. Το κλιμακοστάσιο και ο ανελκυστήρας έχουν τα ίδια χαρακτηριστικά, όπως προαναφέρθηκαν στην κάτοψη του ισογείου. Ο χώρος του καθιστικού, διαστάσεων 3.15 m x 6.20 m και ύψος 3.00 m, είναι διαμπερής και βρίσκεται στο κέντρο της κάτοψης, έχοντας τη βόρεια και τη νότια πλευρά του εκτεθειμένες σε επαφή με το εξωτερικό περιβάλλον. Και οι δύο αυτές όψεις έχουν σχετικά μεγάλο ποσοστό ανοιγμάτων. Η ανατολική και η δυτική πλευρά του χώρου έρχεται σε επαφή με άλλους χώρους της κάτοψης. Οι χώροι των υπνοδωματίων είναι τρεις. Το πρώτο υπνοδωμάτιο, διαστάσεων 2.70 m x 3.40 m και ύψους 3.00 m, βρίσκεται νοτιοδυτικά στην κάτοψη, έχοντας μεγάλο ποσοστό ανοιγμάτων μόνο στη νότια πλευρά. Tο δεύτερο υπνοδωμάτιο, διαστάσεων 3.80 m x 2.10 m και ύψος 3.00 m, βρίσκεται νοτιοανατολικά στην κάτοψη και διαθέτει ανοίγματα μόνο στη νότια όψη του. Το τρίτο υπνοδωμάτιο μήκους 3.70 m, κυμαινόμενου πλάτους από 1.65 m έως 3.10 m και ύψους 3.00 m, βρίσκεται στο βορειοανατολικό τμήμα της κάτοψης έχοντας ανοίγματα μόνο στην ανατολική πλευρά. Οι χώροι των λουτρών είναι δύο. Το πρώτο λουτρό διαστάσεων 3.05 m X 2.00 m και ύψους 3.00 m που βρίσκεται βορειοδυτικά στην κάτοψη και έχει ένα πολύ μικρό παράθυρο στη βόρεια πλευρά του. Το δεύτερο λουτρό διαστάσεων 1.45 m x 2.30 m και ύψους 3.00 m, βρίσκεται βόρεια στην κάτοψη και διαθέτει ένα μικρό παράθυρο. 5

12 Εικόνα 2-1 Κάτοψη ισογείου. 6

13 Εικόνα 2-2 Κάτοψη ορόφου. 7

14 Εικόνα 2-3 Κάτοψη στέγης. 8

15 Εικόνα 2-4 Τομή Α-Α. Εικόνα 2-5 Τομή Β-Β. 9

16 2.2.3 Νότια όψη Η νότια όψη (εικόνα 2-6) του κτιρίου δέχεται τη μέγιστη τιμή ηλιακής ακτινοβολίας, σε όλες της εποχές του έτους. Η προσπίπτουσα θερμική ακτινοβολία σ αυτήν κατά τους θερινούς μήνες είναι μικρότερη απ ότι τους χειμερινούς. Οι μεγαλύτερες τιμές παρουσιάζονται το Φεβρουάριο και τον Οκτώβριο [2]. Για την εκμετάλλευση της ηλιακής ενέργειας κατά τους χειμερινούς μήνες υπάρχουν στην όψη αυτή μεγάλα ανοίγματα. Συγκεκριμένα, στο ισόγειο υπάρχουν τρία ανοίγματα διαστάσεων 1.90 m x 1.45 m. Στον όροφο υπάρχουν τρία ανοίγματα διαφορετικών διαστάσεων. Το πρώτο από δυτικά προς ανατολικά έχει διαστάσεις 1.30 m x 1.60 m, το δεύτερο 2.20 m x 2.95 m και το τρίτο 1.90 m x 2.55 m Ανατολική όψη Η ανατολική όψη (εικόνα 2-7), διαθέτει σχετικά μικρό ποσοστό ανοιγμάτων με αποτέλεσμα τη μείωση των ενεργειακών απωλειών κατά τους χειμερινούς μήνες, αλλά και τη μείωση των ηλιακών κερδών καθόλη τη διάρκεια του έτους [2]. Στο ισόγειο υπάρχουν δύο ανοίγματα. Το πρώτο στο χώρο του κλιμακοστασίου το οποίο εξυπηρετεί κυρίως ανάγκες φωτισμού διαστάσεων 4.10 m x 0.60 m και εκτείνεται μέχρι τον όροφο. Το δεύτερο στο χώρο της κουζίνας διαστάσεων 2.20 m x 1.40 m. Στον όροφο υπάρχουν επίσης δύο ανοίγματα, εκ των οποίων το πρώτο είναι προέκταση του ανοίγματος του κλιμακοστασίου που ξεκινάει από το ισόγειο και το δεύτερο βρίσκεται στο υπνοδωμάτιο και έχει διαστάσεις 1.20 m x 1.20 m Δυτική όψη Η δυτική όψη, (εικόνα 2-8) ομοίως με την ανατολική, διαθέτει σχετικά μικρό ποσοστό ανοιγμάτων με αποτέλεσμα τη μείωση των ενεργειακών απωλειών κατά τους χειμερινούς μήνες, αλλά και τη μείωση των ηλιακών κερδών καθόλη τη διάρκεια του έτους [2]. Στο ισόγειο υπάρχει ένα άνοιγμα διαστάσεων 1.65 m x 1.20 m, το οποίο βρίσκεται στο χώρο της σαλοτραπεζαρίας. Στον όροφο υπάρχει επίσης ένα άνοιγμα διαστάσεων 1.20 m x 0.50 m, το οποίο βρίσκεται στο χώρου του υπνοδωματίου Βόρεια όψη Η βόρεια όψη (εικόνα 2-9) κατά κύριο λόγο στερείται της ηλιακής ακτινοβολίας. Στο μεγαλύτερο μέρος του τυπικού έτους, λόγω της τροχιάς του ήλιου στο ουράνιο στερέωμα, η βόρεια όψη δεν εκτίθεται στον ήλιο. Μόνο κατά τη θερινή περίοδο λόγω της βορειότερης θέσης της ανατολής και της δύσης του ηλίου, η βόρεια όψη δέχεται την ηλιακή ακτινοβολία νωρίς το πρωί και αργά το απόγευμα. Για το λόγο αυτό υπάρχει μικρό ποσοστό ανοιγμάτων στην όψη αυτή που εξυπηρετεί κυρίως ανάγκες αερισμού και φωτισμού, και οι χώροι που βρίσκονται στο βόρειο τμήμα της κάτοψης είναι κατά κύριο λόγο χώροι δευτερεύουσας χρήσης. 10

17 Στο ισόγειο υπάρχει μόνο ένα άνοιγμα στο χώρο της κουζίνας διαστάσεων 1.20 m x 0.50 m. Στον όροφο υπάρχουν τρία ανοίγματα. Δύο μικρά διαστάσεων 1.20 m x 0.50 m που βρίσκονται στα δύο λουτρά του ορόφου και ένα σχετικά μεγάλο διαστάσεων 1.20 m x 2.15 m. Εικόνα 2-6 Νότια όψη. Εικόνα 2-7 Ανατολική όψη. 11

18 Εικόνα 2-8 Δυτική όψη. Εικόνα 2-9 Βόρεια όψη. 12

19 2.3 Οικοδομική περιγραφή του κτιρίου Ο φέρων οργανισμός Το κτίριο έχει φέροντα οργανισμό οπλισμένου σκυροδέματος αποτελούμενο από οριζόντια στοιχεία πλακών, δοκών, κατακόρυφων υποστυλωμάτων και τοιχίων, οι θέσεις των οποίων εμφανίζονται στις κατόψεις του κτιρίου. Τα υποστυλώματα ελήφθησαν όλα με διαστάσεις διατομής 0.25 m x 0.40 m, ενώ τα τοιχεία με σταθερό πάχος 0.25 m και μήκος που ποικίλλει με μέγιστο μήκος τα 3.45 m. Οι πλάκες έχουν πάχος 0.15 m, ενώ η διατομή των δοκαριών επιλέχτηκε 0.60 m x 0.25 m. Η θεμελίωση αποτελείται από συνδυασμό μεμονωμένων πέδιλων και εδράζονται στην ίδια στάθμη (Εικόνα 2-4 και Εικόνα 2-5) Ο οργανισμός πλήρωσης Ο οργανισμός πλήρωσης αποτελείται εξολοκλήρου από οπτόπλινθους, οι οποίες συνθέτουν δύο διαφορετικά είδη τοιχοποιίας: Δικέλυφη δρομική τοιχοποιία ονομαστικού πάχους 0.29 m. Μονοκέλυφη δρομική τοιχοποιία ονομαστικού πάχους 0.10 m. Όλοι οι εξωτερικοί τοίχοι είναι κατασκευασμένοι με δικέλυφη τοιχοποιία (Εικόνα 2-11) που αποτελείται από οπτόπλινθους διαστάσεων 9 cm x 13 cm x 28 cm με θερμομόνωση στον πυρήνα. Όλοι οι εσωτερικοί τοίχοι είναι κατασκευασμένοι με μονοκέλυφη δρομική τοιχοποιία που αποτελείται από οπτόπλινθους 9 cm x 13 cm x 28 cm Η υγρομόνωση Για την προστασία της κατασκευής από την υγρασία του εδάφους κρίθηκε απαραίτητη η τοποθέτηση υγρομόνωσης στα δομικά στοιχεία που έρχονται σε επαφή με αυτό. Τα δομικά στοιχεία αυτά είναι: το δάπεδο του ισογείου, η οροφή του ορόφου. Στο δάπεδο του ισογείου τοποθετείται ασφαλτική μεμβράνη 0.3 cm σε δύο στρώσεις πάνω από το σκυρόδεμα καθαριότητας και κάτω από τη θερμομόνωση, για να προστατευτεί η πλάκα από την υγρασία του εδάφους. Η στέγη του κτιρίου δέχεται τα νερά των ατμοσφαιρικών κατακρημνίσεων. Για να προστατευτεί η πλάκα υπό της στέγης από τα νερά αυτά, είναι απαραίτητο στην πλάκα της οροφής του ορόφου να τοποθετηθεί υγρομόνωση (Εικόνα 2-11 και Εικόνα 2-12). Αναλυτικότερη περιγραφή για το είδος και τη θέση της υγρομόνωσης στη στέγη και στο δάπεδο του ισογείου γίνεται παρακάτω Η θερμομόνωση Η θερμομόνωση χρησιμοποιείται στα κτίρια για τη μείωση των απωλειών θερμότητας, δηλαδή της θερμικής ροής από τους εσωτερικούς χώρους του κτιρίου προς το εξωτερικό περιβάλλον. Ειδικά, στο συγκεκριμένο κτίριο που η μελέτη θερμομόνωσης έγινε βάσει του Κ.Ε.Ν.Α.Κ., η θερμομόνωση έχει ακόμα πιο βαρύνουσα σημασία. Στο κτίριο επιλέχθηκε η 13

20 θερμομονωτική του προστασία με αφρώδη εξηλασμένη πολυστερίνη, διότι έχει καλό συντελεστή θερμικής αγωγιμότητας λ, έχει ικανοποιητική μηχανική αντοχή και είναι αρκετά ανθεκτική απέναντι στα διάφορα καιρικά φαινόμενα (βροχή, χιόνι, παγωνιά) [4]. Θερμομόνωση τοποθετήθηκε σε όλα τα δομικά στοιχεία, των οποίων η μία τους πλευρά έρχεται σε επαφή με θερμαινόμενο χώρο και η άλλη τους πλευρά είναι σε επαφή με το εξωτερικό περιβάλλον. Όλα τα θερμομονωμένα δομικά στοιχεία πληρούν τις προϋποθέσεις που θέτει ο Κ.Ε.Ν.Α.Κ., όσον αφορά στις επιτρεπόμενες τιμές του συντελεστή θερμοπερατότητας U (W/m 2 K)]. Οι υπολογισμοί για την εκτίμησή του παρουσιάζονται αναλυτικά παρακάτω στους πίνακες 1.1., 1.2., 1.3., 1.4., Κατακόρυφα στοιχεία φέροντα οργανισμού Σε όλα τα στοιχεία οπλισμένου σκυροδέματος που θερμομονώνονται, τοποθετήθηκε εξωτερική θερμομόνωση πάχους 7.0 cm, έτσι ώστε να γίνεται εκμετάλλευση της θερμοχωρητικότητας του δομικού στοιχείου (Εικόνα 2-10). Τα δομικά στοιχεία της κατασκευής αποθηκεύουν ποσότητα θερμότητας μέσα στη μάζα τους. Όταν η θερμοκρασία του περιβάλλοντος γύρω από ένα τέτοιο στοιχείο είναι μικρότερη από τη θερμοκρασία του στοιχείου αυτού, η θερμότητα μεταδίδεται στο περιβάλλον. Στόχος της εξωτερικά τοποθετούμενης θερμομόνωσης είναι η θερμότητα αυτή να παραμένει εντός του θερμαινόμενου χώρου. Τσιμεντοκονίαμα 2.0cm Εξηλασμένη πολυστερίνη 7.0cm Oπλισμένο Σκυρόδεμα 25.0cm Τσιμεντοκονίαμα 2.0cm Eξωτερικός χώρος Θερμαινόμενος χώρος Εικόνα 2-10 Ενδεικτική διατομή τοιχείου με θερμομόνωση. 14

21 Πίνακας 2-1 Φύλλο υπολογισμού του συντελεστή θερμοπερατότητας του τοιχείου-δοκαριού. ΜΕΛΕΤΗ ΘΕΡΜΟΜΟΝΩΣΗΣ ΒΑΣΕΙ ΤΟΥ Κ.ΕΝ.Α.Κ. ΔΟΜΙΚΟ ΣΤΟΙΧΕΙΟ: ΔΟΚΟΣ - TOIXEIO DO1 ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΑΝΤΙΣΤΑΣΗΣ ΘΕΡΜΟΔΙΑΦΥΓΗΣ =2:3 ΥΛΙΚΑ ΠΑΧΟΣ ΣΥΝΤ. ΘΕΡΜ. ΑΓΩΓ. ΑΝΤΙΣΤ. ΘΕΡΜΟΔ. d [m] λ [W/mk] 1/λ [m 2 k/w] 1 Τσιμεντοκονίαμα Οπλισμένο σκυρόδεμα Αφρώδης εξηλασμένη πολυστερίνη Τσιμεντοκονίαμα ΣΥΝΟΛΟ ΑΝΤΙΣΤΑΣΕΙΣ ΘΕΡΜΙΚΗΣ ΜΕΤΑΒΑΣΗΣ d/λ [m 2 k/w] 1/α i 1/α α Εξωτερικοί τοίχοι και παράθυρα Τοίχος που συνορεύει με μη θερμαινόμενο χώρο Στέγη, δώμα (ανερχόμενη ροή θερμότητας) Δάπεδα πάνω από PILOTIS Δάπεδο σε επαφή με το έδαφος ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΣΥΝΤΕΛΕΣΤΟΥ ΘΕΡΜΟΠΕΡΑΤΟΤΗΤΑΣ 1/α i /Λ /α α /k U=1/(1/u)= 0.42 [W/m 2 k] ΑΠΑΙΤΟΥΜΕΝΟΣ ΣΥΝΤΕΛ. ΘΕΡΜΟΠΕΡΑΤΟΤΗΤΑΣ (ΖΩΝΗ Γ) Uj= 0.45 [W/m2k] Κατακόρυφα στοιχεία πλήρωσης Η θερμομόνωση στα στοιχεία πλήρωσης τοποθετείται μόνο στο εσωτερικό της δικέλυφης δρομικής τοιχοποιίας. Επιλέχτηκε αυτός ο τρόπος θερμομόνωσης, επειδή η κατασκευή της είναι διαδεδομένη, αποδοτική και εύκολη, ενώ παράλληλα γίνεται εκμετάλλευση της θερμοχωρητικότητας του εσωτερικού κελύφους της τοιχοποιίας (Εικόνα 2-11). 15

22 Τσιμεντοκονίαμα 2.0cm Οπτόπλινθοι 6Χ9Χ19 cm Εξηλασμένη πολυστερίνη 7.0cm Οπτόπλινθοι 9Χ13Χ28 cm Tσιμεντοκονίαμα 2.0cm Eξωτερικός χώρος Θερμαινόμενος χώρος Εικόνα 2-11 Ενδεικτική διατομή της θερμομονωμένης δικέλυφης δρομικής τοιχοποιίας. 16

23 Πίνακας 2-2 Φύλλο υπολογισμού του συντελεστή θερμοπερατότητας δικέλυφης τοιχοποιίας σε επαφή με το εξωτερικό περιβάλλον. ΜΕΛΕΤΗ ΘΕΡΜΟΜΟΝΩΣΗΣ ΒΑΣΕΙ ΤΟΥ Κ.ΕΝ.Α.Κ. ΔΟΜΙΚΟ ΣΤΟΙΧΕΙΟ: Τοιχοποία DO2 ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΑΝΤΙΣΤΑΣΗΣ ΘΕΡΜΟΔΙΑΦΥΓΗΣ =2:3 ΥΛΙΚΑ ΠΑΧΟΣ ΣΥΝΤ. ΘΕΡΜ. ΑΓΩΓ. ΑΝΤΙΣΤ. ΘΕΡΜΟΔ. d [m] λ [W/mk] 1/λ [m 2 k/w] 1 Τσιμεντοκονίαμα Τοιχοποία δρομική Αφρώδης εξηλασμένη πολυστερίνη Τοιχοποία δρομική Τσιμεντοκονίαμα ΣΥΝΟΛΟ ΑΝΤΙΣΤΑΣΕΙΣ ΘΕΡΜΙΚΗΣ ΜΕΤΑΒΑΣΗΣ d/λ [m 2 k/w] 1/α i 1/α α Εξωτερικοί τοίχοι και παράθυρα Τοίχος που συνορεύει με μη θερμαινόμενο χώρο Στέγη, δώμα (ανερχόμενη ροή θερμότητας) Δάπεδα πάνω από PILOTIS Δάπεδο σε επαφή με το έδαφος ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΣΥΝΤΕΛΕΣΤΟΥ ΘΕΡΜΟΠΕΡΑΤΟΤΗΤΑΣ 1/α i /Λ /α α /k U=1/(1/u)= 0.38 [W/m 2 k] ΑΠΑΙΤΟΥΜΕΝΟΣ ΣΥΝΤΕΛ. ΘΕΡΜΟΠΕΡΑΤΟΤΗΤΑΣ (ΖΩΝΗ Γ) Uj= 0.45 [W/m2k] 17

24 2.3.7 Οριζόντια στοιχεία φέροντα οργανισμού Πέρα από τα στοιχεία που προαναφέρθηκαν, διεπιφάνειες ανάμεσα σε θερμαινόμενους και μη θερμαινόμενους χώρους του κτιρίου αποτελούν, το δάπεδο της στέγης και το δάπεδο του ισογείου. Με βάση τη λογική που παρουσιάστηκε παραπάνω τοποθετείται θερμομόνωση στις αντίστοιχες επιφάνειες. Στην περίπτωση του δαπέδου του ισογείου τοποθετήθηκε θερμομόνωση 4.0 cm εξωτερικά της στρώσης του οπλισμένου σκυροδέματος της πλάκας, ώστε να γίνεται εκμετάλλευση της θερμοχωρητικότητας. Το δάπεδο του ισογείου αποτελείται από πλάκες οπλισμένου σκυροδέματος πάχους 15.0 cm με επιστρώσεις μαρμάρινες πάχους 2.0 cm. Επειδή έρχεται σε επαφή με το έδαφος έχει τοποθετηθεί στεγανοποιητική στρώση πάχους 0.3cm (Εικόνα 2-12). Αξιοποιώντας την ανθεκτικότητα της αφρώδους εξηλασμένης πολυστερίνης απέναντι στα καιρικά φαινόμενα και την μηχανική αντοχή της, επιλέχτηκε η τοποθέτησή της εξωτερικά του οπλισμένου σκυροδέματος. Δεδομένου ότι ο χώρος της στέγης δεν αποτελεί χώρο συχνής χρήσης δεν έχει τοποθετηθεί κάποια επίστρωση πάνω από τη θερμομόνωση (Εικόνα 2-13). 18

25 Μάρμαρο 2.0cm Τσιμεντοκονία 2.0 cm Γαρμπιλοσκυρόδεμα 5.0cm Οπλισμένο Σκυρόδεμα 15.0cm Αφρ. εξηλ. πολυστερίνη 4.0cm Ασφαλτική στρώση 0.3cm Σκυρόδεμα καθαριότητας 10.0cm Εικόνα 2-12 Ενδεικτική διατομή του δαπέδου του ισογείου. Αφρ. Εξηλ. Πολυστερίνη 0.8cm Ασφαλτική μεμβράνη 0.3cm Οπλισμένο Σκυρόδεμα 15.0cm Τσιμεντοκονίαμα 1.5cm Εικόνα 2-13 Ενδεικτική διατομή της οροφής ορόφου 19

26 Πίνακας 2-3 Φύλλο υπολογισμού του συντελεστή θερμοπερατότητας δαπέδου ισογείου. ΜΕΛΕΤΗ ΘΕΡΜΟΜΟΝΩΣΗΣ ΒΑΣΕΙ ΤΟΥ Κ.ΕΝ.Α.Κ. ΔΟΜΙΚΟ ΣΤΟΙΧΕΙΟ: Δάπεδο DO3 ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΑΝΤΙΣΤΑΣΗΣ ΘΕΡΜΟΔΙΑΦΥΓΗΣ =2:3 ΥΛΙΚΑ ΠΑΧΟΣ ΣΥΝΤ. ΘΕΡΜ. ΑΓΩΓ. ΑΝΤΙΣΤ. ΘΕΡΜΟΔ. d [m] λ [W/mk] 1/λ [m 2 k/w] 1 Μάρμαρο Τσιμεντοκονίαμα Γαρμπιλοσκυρόδεμα Οπλισμένο σκυρόδεμα Αφρώδης εξηλασμένη πολυστερίνη Ασφαλτική μεμβράνη ΣΥΝΟΛΟ Β'=2Α/Π= 4.23 Εμβαδό(Α)= Χαρακτηριστική διάσταση πλάκας Β' Περ/τρος(Π)= ΑΝΤΙΣΤΑΣΕΙΣ ΘΕΡΜΙΚΗΣ ΜΕΤΑΒΑΣΗΣ d/λ [m 2 k/w] 1/α i 1/α α Εξωτερικοί τοίχοι και παράθυρα Τοίχος που συνορεύει με μη θερμαινόμενο χώρο Στέγη, δώμα (ανερχόμενη ροή θερμότητας) Δάπεδα πάνω από PILOTIS Δάπεδο σε επαφή με το έδαφος ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΣΥΝΤΕΛΕΣΤΟΥ ΘΕΡΜΟΠΕΡΑΤΟΤΗΤΑΣ 1/α i /Λ /α α /k U=1/(1/u)= 0.66 [W/m 2 k] ΑΠΑΙΤΟΥΜΕΝΟΣ ΣΥΝΤΕΛ. ΘΕΡΜΟΠΕΡΑΤΟΤΗΤΑΣ (ΖΩΝΗ Γ) Uj= 0.7 [W/m2k] Aπό τον πίνακα 8α παράμετροι Κ.ΕΝ.Α.Κ. U= 0.49 [W/m2k] 20

27 Πίνακας 2-4 Φύλλο υπολογισμού του συντελεστή θερμοπερατότητας οροφής ορόφου. ΜΕΛΕΤΗ ΘΕΡΜΟΜΟΝΩΣΗΣ ΒΑΣΕΙ ΤΟΥ Κ.ΕΝ.Α.Κ. ΔΟΜΙΚΟ ΣΤΟΙΧΕΙΟ: Οροφή DO4 ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΑΝΤΙΣΤΑΣΗΣ ΘΕΡΜΟΔΙΑΦΥΓΗΣ =2:3 ΥΛΙΚΑ ΠΑΧΟΣ ΣΥΝΤ. ΘΕΡΜ. ΑΓΩΓ. ΑΝΤΙΣΤ. ΘΕΡΜΟΔ. d [m] λ [W/mk] 1/λ [m 2 k/w] 1 Τσιμεντοκονίαμα Οπλισμένο σκυρόδεμα Ασφαλτική μεμβράνη Αφρώδηςεξηλασμένη πολυστερίνη ΣΥΝΟΛΟ ΑΝΤΙΣΤΑΣΕΙΣ ΘΕΡΜΙΚΗΣ ΜΕΤΑΒΑΣΗΣ d/λ [m 2 k/w] 1/α i 1/α α Εξωτερικοί τοίχοι και παράθυρα Τοίχος που συνορεύει με μη θερμαινόμενο χώρο Στέγη, δώμα (ανερχόμενη ροή θερμότητας) Δάπεδα πάνω από PILOTIS Δάπεδο σε επαφή με το έδαφος ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΣΥΝΤΕΛΕΣΤΟΥ ΘΕΡΜΟΠΕΡΑΤΟΤΗΤΑΣ 1/α i /Λ /α α /k U=1/(1/u)= 0.33 [W/m 2 k] ΑΠΑΙΤΟΥΜΕΝΟΣ ΣΥΝΤΕΛ. ΘΕΡΜΟΠΕΡΑΤΟΤΗΤΑΣ (ΖΩΝΗ Γ) Uj= 0.4 [W/m2k] 21

28 2.3.8 Κουφώματα Τα κουφώματα σε ένα κτίριο διαχωρίζονται με βάση τη θέση τους: σε εσωτερικά κουφώματα και σε εξωτερικά κουφώματα. Τα κύρια κριτήρια βάσει των οποίων έγινε η επιλογή των χαρακτηριστικών που θα έχουν αυτά είναι: Η προστασία από εξωτερικούς παράγοντες (άνεμος, βροχή, θόρυβος). Παράγοντες αισθητικής. Όλα τα εξωτερικά κουφώματα του κτιρίου είναι αλουμινίου με θερμοδιακοπή, με διπλούς υαλοπίνακες με εξαίρεση την πόρτα της εισόδου η οποία είναι ξύλινη. Το αλουμίνιο παρουσιάζει καλή μηχανική αντοχή σε σχέση με το πλαστικό και το ξύλο και ενδείκνυται η χρήση του για ανοίγματα μεγάλων διαστάσεων. Παράλληλα είναι αρκετά ανθεκτικό στις χημικές διεργασίες που συμβαίνουν, λόγω του επιβαρημένου αστικού περιβάλλοντος και αποτελεί αρκετά διαδεδομένη και οικονομική λύση στις σύγχρονες κατασκευές [3]. Η χρήση του διπλού υαλοπίνακα προσφέρει μικρότερες απώλειες θερμότητας προς το εξωτερικό περιβάλλον και καλύτερη ηχοπροστασία λόγω του διάκενου που δημιουργείται μεταξύ των δύο υαλοπινάκων. Το διάκενο περιέχει εγκλωβισμένο αέρα που δεν έρχεται σε επαφή με το εξωτερικό περιβάλλον. Έτσι γίνεται εκμετάλλευση της χαμηλής θερμικής αγωγιμότητάς του. Στην αγορά το εύρος του διακένου κυμαίνεται από 6 mm έως 12 mm [3]. Εικόνα 2-14 Τομή εξωτερικού κουφώματος αλουμινίου 22

29 Τα εξωτερικά κουφώματα που υπάρχουν στο κτίριο διακρίνονται ανάλογα με τη λειτουργία τους στα παρακάτω: Παράθυρα. Εξωστόθυρες. Πόρτες εισόδου. Σε όλες τις όψεις τα κουφώματα διαθέτουν κοινούς υαλοπίνακες πάχους 3.0 mm. H απόσταση μεταξύ των συγκεκριμένων υαλοπινάκων επιλέχτηκε 12 mm για εξασφάλιση μικρότερων απωλειών. Το ποσοστό κάλυψης του πλαισίου στο κούφωμα θεωρήθηκε 10%. Εξαίρεση σε όλα τα παραπάνω αποτελεί η πόρτα της εισόδου του κτιρίου η οποία είναι ξύλινη. Πίνακας 2-5 Φύλλο υπολογισμού του συντελεστή θερμοπερατότητας της πόρτας εισόδου. ΜΕΛΕΤΗ ΘΕΡΜΟΜΟΝΩΣΗΣ ΒΑΣΕΙ ΤΟΥ ΦΕΚ 362 Δ/ ΔΟΜΙΚΟ ΣΤΟΙΧΕΙΟ: ΔΙΑΣΤΑΣΕΙΣ ΠΟΡΤΑ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΑΝΤΙΣΤΑΣΗΣ ΘΕΡΜΟΔΙΑΦΥΓΗΣ =2:3 ΥΛΙΚΑ ΠΑΧΟΣ ΣΥΝΤ. ΘΕΡΜ. ΑΓΩΓ. ΑΝΤΙΣΤ. ΘΕΡΜΟΔ. d [m] λ [W/mk] 1/λ [m 2 k/w] 1 Ξυλινη πόρτα ΣΥΝΟΛΟ ΑΝΤΙΣΤΑΣΕΙΣ ΘΕΡΜΙΚΗΣ ΜΕΤΑΒΑΣΗΣ d/λ [m 2 k/w] 1/α i 1/α α ΕΞΩΤΕΡΙΚΟΙ ΤΟΙΧΟΙ-Στέγες-Δώματα Οροφή συνορεύουσα με ακατοίκητο χώρο - Μεσοτοιχίες Οροφή υπογείου -οροφή πάνω από χώρους που δε θερμαίνονται Δάπεδα πάνω από PILOTIS Δάπεδο ισογείου, υπογείου πάνω στο έδαφος ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΣΥΝΤΕΛΕΣΤΟΥ ΘΕΡΜΟΠΕΡΑΤΟΤΗΤΑΣ 1/α i /Λ /α α /k k=1/(1/k)= 1.14 [W/m 2 k] ΑΠΑΙΤΟΥΜΕΝΟΣ ΣΥΝΤΕΛ. ΘΕΡΜΟΠΕΡΑΤΟΤΗΤΑΣ (ΖΩΝΗ Γ) U= 0.45 [W/m2k] 23

30 2.4 Μελέτη θερμομονωτικής επάρκειας του κτιρίου Όπως έχει προαναφερθεί, για την ενεργειακή μελέτη του κτιρίου χρησιμοποιήθηκαν οι εθνικές προδιαγραφές για όλες τις παραμέτρους που απαιτούνται, όπως αυτές καθορίζονται από τον Κανονισμό Ενεργειακής Απόδοσης Κτιρίων Κ.ΕΝ.Α.Κ. (Φ.Ε.Κ. 407/ ). Οι προδιαγραφές για τις παραμέτρους της μεθοδολογίας ορίζονται σε εθνικό επίπεδο και διαμορφώνονται ανάλογα με τις τεχνολογίες που εφαρμόζονται στην κατασκευή κτηρίων (δομικά υλικά και ηλεκτρομηχανολογικά συστήματα), το προφίλ λειτουργίας των κτηρίων, τις εσωτερικές συνθήκες λειτουργίας και τις ειδικές κλιματικές συνθήκες για κάθε περιοχή. Η πορεία των υπολογισμών για τη μελέτη θερμομονωτικής επάρκειας του κτιρίου ακολουθεί περίπου την ίδια πορεία με αυτήν που ακολουθούσε ο παλιός κανονισμός θερμομόνωσης. Η διαφορά είναι ότι έχουν επαναπροσδιοριστεί κάποιες τιμές και κάποια όρια τα οποία θα πρέπει να πληροί το κτίριο, καθώς και ο συνυπολογισμός των θερμογεφυρών που δημιουργούνται στις συνοριακές περιοχές των διαφορετικών δομικών στοιχείων. Επίσης δεν υπάρχει συμπλήρωση αντίστοιχη με του 2ου φύλλου θερμομόνωσης του παλιού κανονισμού. Οπότε η πορεία είναι η εξής: Συμπλήρωση 1ου φύλλου θερμομόνωσης, όπως έγινε στο κεφάλαιο 1.3. Συμπλήρωση 2ου φύλλου θερμομόνωσης. Παραπάνω στο κεφάλαιο 2.3. έγινε υπολογισμός, αντίστοιχος με αυτόν του 1ου φύλλου θερμομόνωσης του παλιού κανονισμού, για την εύρεση του συντελεστή ειδικής θερμοχωρητικότητας U των δομικών στοιχείων που αποτελούν το κτίριο, σύμφωνα με τις νέες τιμές και τα νέα όρια που ορίζει ο Κ.ΕΝ.Α.Κ.. Στη συνέχεια για τη συμπλήρωση του δεύτερου φύλλου θερμομόνωσης χωρίστηκε το κτίριο σε δέκα επιφάνειες (Εικόνα 2-15). Σε δύο επιφάνειες ανά προσανατολισμό, μία επιφάνεια σε επαφή με το έδαφος και μία επιφάνεια οροφής. (Ο διαχωρισμός αυτός δεν αφορά στη μελέτη της θερμομονωτικής επάρκειας του κτιρίου, αλλά στην καλύτερη οργάνωση της μελέτης εύρεσης των θερμογεφυρών καθώς και στη μετέπειτα προσομοίωση του κτιρίου στον υπολογιστή). Στο νότο στις επιφάνειες S1 και S2. Στην ανατολή στις επιφάνειες Ε1 και Ε2. Στο βορρά στις επιφάνειες Ν1 και Ν2. Στη δύση στις επιφάνειες W1 και W2. Στην επιφάνεια του δαπέδου. Στην επιφάνεια της οροφής. 24

31 Εικόνα 2-15 Χωρισμός των επιφανειών του κτιρίου Υπολογισμός Uw διαφανών επιφανειών Ο τρόπος με τον οποίο γίνεται ο υπολογισμός του συντελεστή θερμοπερατότητας Uw για τα ανοίγματα ορίζεται από τον Κ.ΕΝ.Α.Κ. από την Εξίσωση 2-1. Ο Κ.ΕΝ.Α.Κ. προβλέπει μια σειρά υπολογισμών για την εύρεση του Uw των κουφωμάτων ανάλογα με το υλικό από το οποίο είναι φτιαγμένα, αν υπάρχει θερμοδιακοπή ή όχι, το ποσοστό που καλύπτει το πλαίσιο, το ποσοστό που καλύπτει ο υαλοπίνακας και την περίμετρο του κουφώματος. Ο τύπος βάσει του οποίου γίνεται ο υπολογισμός είναι ο εξής: Εξίσωση 2-1 Υπολογισμός συντελεστή θερμοπερατότητας Uw [10]. Uw [W/(m² K)]: ο συντελεστής θερμοπερατότητας όλου του κουφώματος, Uf [W/(m² K)]: ο συντελεστής θερμοπερατότητας πλαισίου του κουφώματος, Ug [W/(m² K)]: ο συντελεστής θερμοπερατότητας του υαλοπίνακα του κουφώματος (μονού, διπλού ή περισσότερων φύλλων), 25

32 Αf [m²]: το εμβαδόν επιφάνειας του πλαισίου του κουφώματος, Αg [m²]: το εμβαδόν επιφάνειας του υαλοπίνακα του κουφώματος, lg [m]: το μήκος της θερμογέφυρας του υαλοπίνακα του κουφώματος (το μήκος συναρμογής πλαισίου - υαλοπίνακα, δηλαδή η περίμετρος του υαλοπίνακα), Ψg [W/(m K)]: ο συντελεστής γραμμικής θερμοπερατότητας του υαλοπίνακα του κουφώματος. Πίνακας 2-6 Ενδεικτικό φύλλο υπολογισμού του Uw νότιου ανοίγματος. ΜΕΛΕΤΗ ΘΕΡΜΟΜΟΝΩΣΗΣ ΔΟΜΙΚΟ ΣΤΟΙΧΕΙΟ: ΠΑΡΑΘΥΡΟ TΕΜΑΧΙΑ: 3 Ug= 2.03 [W/m 2 k] ΔΙΑΣΤΑΣΕΙΣ: 1.90 x 1.45 ΕΜΒΑΔΟ: 2.76 ΠΕΡΙΜΕΤΡΟΣ Ig= 6.70 Ag= 2.48 Ψg= 0.11 Uframe: 3.00 [W/m 2 k] Ποσοστό 0.10 Af= 0.28 m 2 ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΣΥΝΟΛΙΚΟΥ ΣΥΝΤΕΛΕΣΤΗ ΘΕΡΜΟΠΕΡΑΤΟΤΗΤΑΣ Uw=(Af*Uf+Ag*Ug+Ig*Ψg)/Aw= 2.40 [W/m 2 k] EYΡΕΣΗ ΑΕΡΙΣΜΟΥ ΛΟΓΩ ΔΙΕΙΣΔΥΣΗΣ ΑΕΡΑ Στον πίνακα 2.6. φαίνεται ο τρόπος με τον οποίο υπολογίστηκε το Uw των παραθύρων. Οι τιμές για το Ug, Uf και Ψg, καθορίστηκαν από την τεχνική οδηγία του Τ.Ε.Ε. κεφ σύμφωνα με τα χαρακτηριστικά των κουφωμάτων [11]. Παρακάτω στον πίνακα 1.8. παρουσιάζονται συγκεντρωτικά τα Uw των κουφωμάτων και το συνολικό Uwtot όλων των επιφανειών που αφορούν σε ανοίγματα. To Uw του κάθε κουφώματος είναι μικρότερο από 2.80 W/(m² K), μέγιστο όριο συντελεστή θερμοπερατότητας που προβλέπει ο Κ.ΕΝ.Α.Κ.. Οι αναλυτικοί υπολογισμοί των τιμών Uw για το κάθε άνοιγμα βρίσκονται στο παράρτημα. Πίνακας 2-7.: Προβολή των τιμών Uw και του συνολικού Uwtot. ΕΥΡΕΣΥ U ΑΝΟΙΓΜΑΤΩΝ Επιφάνεια Εμβαδο Τεμ. Σεμβαδό Uw U*A Uwtot Σύνολο

33 2.4.2 Υπολογισμός U αδιαφανών επιφανειών Η κάθε επιφάνεια αποτελείται από τα δομικά στοιχεία όπως αυτά ορίστηκαν στο κεφάλαιο 2.3. (τοιχοποιία, δοκάρια, τοιχεία). Ανάλογα με το εμβαδόν τους ανά επιφάνεια που βρίσκονται και με συνυπολογισμό των θερμογεφυρών, υπολογίζεται ο συνολικός συντελεστής U της επιφάνειας. Παρακάτω (πίνακας 2-8) εμφανίζονται συγκεντρωτικοί πίνακες στους οποίους γίνεται ο υπολογισμός του U της κάθε επιφάνειας. Στις συγκεκριμένες επιφάνειες έχει αφαιρεθεί το εμβαδόν που καλύπτουν τα κουφώματα. Στο συγκεκριμένο πίνακα έχουν συμπεριληφθεί και η θερμογέφυρες, όπως αυτές ορίζονται από τον Κ.ΕΝ.Α.Κ.. Η εξίσωση που περιγράφει τη μέθοδο αναφέρεται στο Οι αναλυτικοί υπολογισμοί των θερμογεφυρών βρίσκονται στο παράρτημα. Πίνακας 2-8.: Υπολογισμός των U ανά επιφάνεια κτιρίου. ΝΟΤΙΑ ΟΨΗ Α1 ΝΟΤΙΑ ΟΨΗ Α2 Κατασκευή Εμβαδόν U U*Α Utot Κατασκευή Εμβαδόν U U*Α Utot Δοκός-Τοιχίο Δοκός-Τοιχίο Τοιχοποία Τοιχοποία Σl*Ψ*b Σl*Ψ*b Σύνολο Σύνολο ΑΝΑΤΟΛΙΚΗ ΟΨΗ Α1 ΑΝΑΤΟΛΙΚΗ ΟΨΗ Α2 Κατασκευή Εμβαδόν U U*Α Utot Κατασκευή Εμβαδόν U U*Α Utot Δοκός-Τοιχίο Δοκός-Τοιχίο Τοιχοποία Τοιχοποία Σl*Ψ*b Σl*Ψ*b Σύνολο Σύνολο ΒΟΡΕΙΑ ΟΨΗ Α1 ΒΟΡΕΙΑ ΟΨΗ Α2 Κατασκευή Εμβαδόν U U*Α Utot Κατασκευή Εμβαδόν U U*Α Utot Δοκός-Τοιχίο Δοκός-Τοιχίο Τοιχοποία Τοιχοποία Σl*Ψ*b Σl*Ψ*b Σύνολο Σύνολο ΔΥΤΙΚΗ ΟΨΗ Α1 ΔΥΤΙΚΗ ΟΨΗ Α2 Κατασκευή Εμβαδόν U U*Α Utot Κατασκευή Εμβαδόν U U*Α Utot Δοκός-Τοιχίο Δοκός-Τοιχίο Τοιχοποία Τοιχοποία Σl*Ψ*b Σl*Ψ*b Σύνολο Σύνολο ΔΑΠΕΔΟ ΙΣΟΓΕΙΟΥ ΟΡΟΦΗ ΟΡΟΦΟΥ Κατασκευή Εμβαδόν U U*Α Utot Κατασκευή Εμβαδόν U U*Α Utot Δάπεδο Οροφή Σl*Ψ*b Σl*Ψ*b Σύνολο Σύνολο

34 2.4.3 Υπολογισμός Um του κτιρίου Για τον υπολογισμό του συνολικού Um του κτιρίου θα χρησιμοποιηθεί ο τύπος: Εξίσωση 2-2 Υπολογισμός του συνολικού συντελεστή θερμοπερατότητας Um του κτιρίου [10]. Όπου: Um [W/(m² K)]: ο μέσος συντελεστής θερμοπερατότητας του κελύφους όλου του κτηρίου, n [ ]: το πλήθος των επί μέρους δομικών στοιχείων στο κέλυφος του κτηρίου, ν [ ]: το πλήθος των θερμογεφυρών που αναπτύσσονται στα εξωτερικά ή εσωτερικά όρια κάθε επιφάνειας Αj του κελύφους. Aj [m²]: το εμβαδό επιφάνειας που καταλαμβάνει το κάθε δομικό στοιχείο στη συνολική επιφάνεια του κελύφους του κτηρίου. Uj [W/(m² K)]: ο συντελεστής θερμοπερατότητας του κάθε δομικού στοιχείου j του κελύφους του κτηρίου, lj [m]: το συνολικό μήκος του κάθε τύπου θερμογέφυρας που αναπτύσσεται στο περίβλημα του κτηρίου. Ψj [W/(m K)]: ο συντελεστής γραμμικής θερμοπερατότητας του κάθε τύπου θερμογέφυρας που αναπτύσσεται στο περίβλημα του κτηρίου, b [ ]: μειωτικός συντελεστής (όπως αναλύεται στην επόμενη ενότητα για κάθε τύπο δομικού στοιχείου. Τα αποτελέσματα του οποίου φαίνονται στον Πίνακας Στη συνέχεια λαμβάνεται υπόψιν το συνολικό εμβαδόν των εξωτερικών επιφανειών προς το συνολικό όγκο του κτιρίου που περικλείουν αυτές. Από τον Πίνακας 2-9. καθορίζεται η μέγιστη επιτρεπόμενη τιμή του συντελεστή Um του κτιρίου. 28

35 Πίνακας 2-9 Μέγιστες επιτρεπόμενες τιμές του μέσου συντελεστή θερμοπερατότητας ενός κτηρίου ανά κλιματική ζώνη συναρτήσει του λόγου της περιβάλλουσας επιφάνειας του κτηρίου προς τον όγκο του [10]. Πίνακας 2-10 Εύρεση του συνολικού συντελεστή θερμοπερατότητας Um του κτιρίου. ΕΥΡΕΣΥ ΣΥΝΟΛΙΚΟΥ U Επιφάνεια Εμβαδόν U U*Α Um Νότια Α Νότια Α Ανατολική Α Ανατολική Α Βόρεια Α Βόρεια Α Δυτική Α Δυτική Α Δάπεδο Ορφοφή Ανοίγματα Σύνολο ΛΟΓΟΣ Α/V ΖΩΝΗ Γ ΖΩΝΗ Γ A= A/V= 0.83 Πίνακας 7 V= Uεπιτρ Από τον Πίνακας 2-10 φαίνεται πως σύμφωνα με τον Κ.ΕΝ.Α.Κ. το κτίριο είναι επαρκώς θερμομονωμένο. 29

36 3 Προσομοίωση του κτιρίου Στο παρόν κεφάλαιο θα παρουσιαστεί συνοπτικά η λογική με την οποία προσεγγίστηκε η προσομοίωση του υπό μελέτη κτηρίου. Παράλληλα θα περιγραφούν τα κύρια χαρακτηριστικά των δύο προγραμμάτων προσομοίωσης τα οποία χρησιμοποιήθηκαν. Τέλος παρουσιάζονται τα βασικά δεδομένα εισόδου που χρησιμοποιήθηκαν σε κάθε πρόγραμμα καθώς και τυχόν παραδοχές η οποίες έγιναν. 3.1 Ενεργειακή επίλυση του κτιρίου Τα προσομοιωτικά προγράμματα που χρησιμοποιήθηκαν για την ενεργειακή επίλυση του κτιρίου είναι το Energy Plus και το EPA-NR. Πέρα από τις διαφορές που έχουν τα δύο προγράμμτα σε επίπεδο πολυπλοκότητας και σε επίπεδο «αναλυτικότητας» κατά τον τρόπο εισαγωγής των δεδομένων, η βασική διαφορά τους έγκειται στη μέθοδο που χρησιμοποιούν για την ενεργειακή επίλυση ενός κτιρίου. Το EPLUS χρησιμοποιεί τη δυναμική προσέγγιση, ενώ το EPA_NR χρησιμοποιεί τη μηνιαία μέθοδο. Και οι δύο μέθοδοι είναι σαφώς ορισμένοι από το ISO «Energy performance of buildings Calculation of energy use for space heating and cooling». Η ωριαία μέθοδος ανήκει στην κατηγορία των δυναμικών μεθόδων. Η μέθοδος αυτή υπολογίζει το ενεργειακό ισοζύγιο εντός μιας θερμικής ζώνης με μικρά χρονικά βήματα λαμβάνοντας υπόψη τη θερμότητα που αποθηκεύεται και απελευθερώνεται από τη μάζα του κτιρίου. Όπως αναφέρει και ο ISO 13790, στη δυναμική μέθοδο ένα στιγμιαίο πλεόνασμα της θερμότητας κατά τη διάρκεια της περιόδου θέρμανσης έχει ως αποτέλεσμα την αύξηση της εσωτερικής θερμοκρασίας πάνω από το επίπεδο θερμοκρασίας που λειτουργεί ο θερμοστάτης. Επίσης, μία αλλαγή στη θερμοκρασία του θερμοστάτη ή ακόμα και το κλείσιμό του δεν έχει άμεσα αποτελέσματα στην αλλαγή θερμοκρασίας του χώρου, λόγω της θερμικής αδράνειας που έχει το κτίριο. Η μηνιαία μέθοδος ανήκει στην κατηγορία μεθόδων σταθερής κατάστασης. Η μέθοδος αυτή υπολογίζει το ενεργειακό ισοζύγιο εντός μιας θερμικής ζώνης χρησιμοποιώντας μεγάλα χρονικά βήματα, με αποτέλεσμα να χρησιμοποιούνται κάποιοι επιπλέον τύποι και παράγοντες για την προσέγγιση των πραγματικών αποτελεσμάτων. Όπως αναφέρει και το ISO 13790, σε αυτές τις μεθόδους οι δυναμικές επιπτώσεις λαμβάνονται υπόψη εισάγοντας μεταβλητές συσχέτισης. 30

37 Στην παράγραφο αυτή, αναλύεται ο τρόπος εισαγωγής του προσομοιωτικού μοντέλου σε κάθε πρόγραμμα και η παραμετροποίηση που πραγματοποιείται προκειμένου να είναι όσο το δυνατό πιο ρεαλιστική η προσομοίωση του κτιρίου. Για περισσότερες λεπτομέρειες ο αναγνώστης μπορεί να ανατρέξει στο διεθνές πρότυπο ISO Λογισμικό προσομοίωσης Energy plus. Το Energy Plus είναι ένα πρόγραμμα ενεργειακής ανάλυσης και προσομοίωσης θερμικών φορτίων, η λειτουργία του οποίου βασίζεται στην εξέλιξη δύο παλαιότερων αντίστοιχων προγραμμάτων, των BLAST και DOE-2. Και τα δύο προγράμματα δημιουργήθηκαν στις αρχές της δεκαετίας του 1980 ως απόρροια της ανησυχίας που εκδηλώθηκε για την ενεργειακή κρίση τόσο το 1973, όσο και το 1979, λαμβάνοντας ταυτόχρονα υπόψη το μεγάλο ποσοστό κατανάλωσης ενέργειας κατά τη λειτουργία των κτιρίων παγκοσμίως [5] H δομή του προγράμματος Η λειτουργία του προγράμματος βασίζεται στην περιγραφή από το χρήστη της γεωμετρίας, των δομικών στοιχείων που το συνθέτουν και του προσανατολισμού του κτιρίου, καθώς και των σχετικών μηχανολογικών συστημάτων που θα χρησιμοποιηθούν κατά τη λειτουργία του. Κατόπιν υπολογίζονται τα απαραίτητα για τη διατήρηση του θερμοστατικού ελέγχου θερμικά και ψυκτικά φορτία, μελετάται και αξιολογείται η συνεισφορά δευτερευόντων συστημάτων θέρμανσης, ψύξης και αερισμού και αποτιμάται η συνολική κατανάλωση ενέργειας κατά τη λειτουργία του βασικού εξοπλισμού. Πολλά χαρακτηριστικά και προσομοιωτικές παράμετροι του προγράμματος προέρχονται από τα συγγενικά του προγράμματα. Επιπρόσθετα, το πρόγραμμα παρέχει στο χρήστη και την παρακάτω δυνατότητα υπολογισμών [5]: των μηνιαίων απωλειών ενέργειας των θερμικών ζωνών προς το περιβάλλον, λόγω της ροής θερμότητας από αγωγιμότητα, των μηνιαίων τιμών ενεργειακών απωλειών των θερμικών ζωνών λόγω αερισμού των ζωνών, των μηνιαίων τιμών των ηλιακών κερδών των θερμικών ζωνών από τα διαφανή στοιχεία, των μηνιαίων τιμών των θερμικών κερδών από τους χρήστες, το φωτισμό και τον ηλεκτρικό εξοπλισμό των ζωνών, και των μηνιαίων τιμών απαιτούμενου ενεργειακού φορτίου για ψύξη ή θέρμανση των θερμικών ζωνών. Υπολογισμός των θερμικών φορτίων του κτιρίου με χρήση της μεθόδου θερμικής ισορροπίας, βάσει της οποίας για κάθε δομικό στοιχείο συνεκτιμώνται ταυτόχρονα τόσο τα κέρδη από την ηλιακή ακτινοβολία, όσο και αυτά λόγω της μεταφοράς 31

38 θερμότητας. Ο υπολογισμός γίνεται τόσο για την εξωτερική, όσο και για την εσωτερική πλευρά του στοιχείου και για κάθε χρονικό βήμα ανάλυσης. Χρήση μαθηματικών εξισώσεων για την περιγραφή της ροής θερμότητας διαμέσου των δομικών στοιχείων του κτιρίου, όπως τους τοίχους, τα πατώματα, τις στέγες κ.τ.λ. Βελτιστοποίηση του προσομοιωτικού μοντέλου μεταφοράς θερμότητας στο έδαφος με χρήση τρισδιάστατων εδαφικών μοντέλων πεπερασμένων στοιχείων και απλοποιημένων αναλυτικών μοντέλων. Συνδυασμένο μοντέλο μεταφοράς θερμότητας και μάζας, το οποίο υπολογίζει απορρόφηση και αποβολή υγρασίας είτε ως ενσωμάτωση από στρώμα σε στρώμα στις λειτουργίες μεταφοράς και αγωγιμότητας είτε ως αποτελεσματικό μοντέλο βάθους διείσδυσης υγρασίας. Αξιοποίηση μοντέλων θερμικής άνεσης, τα οποία λαμβάνουν υπόψη τις δραστηριότητες που αναπτύσσονται στο χώρο, τις τιμές υγρασίας που έχουν καταγραφεί, τη θερμοκρασία ξηρού θερμομέτρου κ.τ.λ. Χρήση ανισότροπων μοντέλων για τον ασφαλέστερο υπολογισμό της διάχυτης ακτινοβολίας σε κεκλιμένες επιφάνειες. Διενέργεια ελέγχων του φυσικού φωτισμού, οι οποίοι περιλαμβάνουν τον υπολογισμό της έντασης του εσωτερικού φωτισμού, την προσομοίωση και τον έλεγχό του, τον έλεγχο των φωτιστικών σωμάτων και την επίδραση του μειωμένου τεχνητού φωτισμού στη θέρμανση και στην ψύξη. Η ικανότητα υπολογισμού της ατμοσφαιρικής ρύπανσης, στην οποία προβλέπονται οι συγκεντρώσεις CO2, SOx, NOx, CO και αιωρούμενων σωματίδια και η παραγωγή υδρογονανθράκων τόσο για την περιοχή, όσο και για τη μακρινή ενεργειακή μετατροπή. Έλεγχος του ποσοστού φυσικού φωτισμού με τη βοήθεια υπολογιστικών μοντέλων, που λαμβάνουν υπόψη τη φωτεινότητα των εσωτερικών χώρων, προσομοιωτικών μοντέλων υπολογισμού και ελαχιστοποίησης του φαινομένου της θάμβωσης και μελετών της επίδρασης που θα έχει μια πιθανή μείωση του ποσοστού του τεχνητού φωτισμού στις απαιτήσεις για θέρμανση και ψύξη. Συνδέσεις με άλλα περιβάλλοντα προσομοίωσης όπως WINDOW (για ανοίγματα), COMIS (μοντέλο ροής αέρα), και το SPARK, που επιτρέπουν πιο λεπτομερή ανάλυση των τμημάτων ή των συστημάτων του κτιρίου. Παρά τις δυνατότητες αυτές, το πρόγραμμα αυτό, όπως κάθε προσομοιωτικό πρόγραμμα, αδυνατεί να καλύψει το σύνολο των εφαρμογών που ενδέχεται να του τεθούν. Έτσι, στόχος του είναι να αντιμετωπίσει τις περισσότερες περιπτώσεις κτιρίων και εγκαταστάσεων θέρμανση - ψύξης - αερισμού είτε άμεσα, είτε έμμεσα, μέσω σύνδεσης με βοηθητικά προγράμματα, τα οποία υπολογίζουν θερμικά φορτία και κατανάλωση ενέργειας κατά τη διάρκεια μιας τυπικής ημέρας ή και για μεγαλύτερα χρονικά διαστήματα (ως και μεγαλύτερα του ενός έτους). 32

39 Τέλος, το συγκεκριμένο πρόγραμμα, στην παρούσα έκδοσή του, δεν αποτελεί ένα εργαλείο ανάλυσης κόστους του κύκλου ζωής. Ουσιαστικά, παράγει τα αποτελέσματα που μπορούν στη συνέχεια να τροφοδοτήσουν άλλα προγράμματα. Γενικά, οι υπολογισμοί αυτής της φύσης αφήνονται σε μικρότερα προγράμματα που ανταποκρίνονται γρηγορότερα στις αλλαγές των ποσοστών κλιμάκωσης και στις αλλαγές στις μεθοδολογίες [5] Η οργάνωση της προσομοίωσης Κατά την προσομοίωση ενός κτιρίου με το πρόγραμμα, αυτό χωρίζεται σε ζώνες οι οποίες επικοινωνούν θερμικά τόσο μεταξύ τους, όσο και με το εξωτερικό περιβάλλον και δέχονται τις επιδράσεις του εξωτερικού περιβάλλοντος. Μια θερμική ζώνη μπορεί να συντίθεται είτε από ένα μεμονωμένο χώρο, είτε από μια ενότητα χώρων που λειτουργούν υπό τις ίδιες συνθήκες εσωκλίματος. Κάθε ζώνη έχει ανεξάρτητα θερμικά κέρδη και ανεξάρτητο εξοπλισμό και ελέγχους θέρμανσης, ψύξης και αερισμού. Τέλος, μπορεί να συνδέεται με τις γειτονικές της ζώνες (στην περίπτωση των πολυζωνικών κτιρίων) μέσω τοίχων ή στοιχείων με ιδεατές θερμικές αγωγιμότητες (Εικόνα 3-16). Καθεμιά από τις ζώνες που συνθέτουν το κτίριο ορίζεται από τις επιφάνειες (οριζόντιες και κατακόρυφες) που την περιβάλλουν. Έτσι, η προσομοίωση της ενεργειακής συμπεριφοράς ενός κτιρίου προϋποθέτει τη γνώση των διαστάσεων και των γεωμετρικών του χαρακτηριστικών, του προσανατολισμού του, των θερμικών ιδιοτήτων και των χαρακτηριστικών ακτινοβολίας των υλικών του. Το πρόγραμμα είναι οργανωμένο γύρω από τα βασικά θερμικά συστατικά στοιχεία ή τις οδούς ροής θερμότητας της κατασκευής. Οι πιο κοινές οδοί θερμικής επικοινωνίας είναι τα συμπαγή στοιχεία του κτιρίου (τοίχοι, δάπεδα και οροφές) και τα κουφώματα (πόρτες, παράθυρα). Το κέρδος ή η απώλεια θερμότητας εξαιτίας της διείσδυσης του εξωτερικού αέρα, η οποία προκαλείται είτε από τον άνεμο είτε από τη διαφορά θερμοκρασίας ανάμεσα στον εσωτερικό χώρο και στο εξωτερικό περιβάλλον, αποτελεί θεμελιώδη συνιστώσα της συνολικής μεταφοράς θερμότητας σε ένα τυποποιημένο κτίριο. Στα δεδομένα που εισάγονται στο πρόγραμμα, πέρα από την περιγραφή του προσανατολισμού, των γεωμετρικών και οικοδομικών χαρακτηριστικών του κτιρίου, περιλαμβάνεται και ένα αρχείο κλιματικών δεδομένων για την περιοχή στην οποία βρίσκεται το κτίριο. Το αρχείο αυτό οφείλει να παρέχει ωριαίες τιμές των εξής κλιματικών παραμέτρων: συνολική ακτινοβολία (διάχυτη και άμεση), θερμοκρασία περιβάλλοντος, κατεύθυνση και ταχύτητα ανέμου, συνολικό και διάχυτο φως, σχετική υγρασία, πίεση αέρα και νεφοσκίαση [5]. 33

40 3.2.3 Η περιγραφή των κτιρίων Μια περιγραφή κτιρίου συντίθεται από μια σειρά ενοτήτων δεδομένων, που καθεμία από αυτές περιλαμβάνει μια ή περισσότερες σειρές με τιμές παραμέτρων (εικόνα 2.1.). Κτίριο Ζώνη Ζώνη Ζώνη Περισσότερες ζώνες Επιφάνεια Επιφάνεια Επιφάνεια Επιφάνεια Περισσότερες επιφάνειες Κατασκευή Μόνο μία κατασκευή ανά επιφάνεια Υλικό Υλικό Υλικό Υλικό Περισσότερα υλικά Εικόνα 3-16 Σχηματική παρουσίαση της διαδικασίας περιγραφής του κτιρίου στο περιβάλλον του προσομοιωτικού προγράμματος και του τρόπου εισαγωγής των επιμέρους στοιχείων από τα οποία αποτελείται [5]. Το συνολικό κτίριο χωρίζεται στις επιμέρους θερμικές ζώνες, καθεμία από τις οποίες αποτελείται από ένα ή περισσότερους χώρους που λειτουργούν με την ίδια περίπου θερμοκρασία. Τα όρια κάθε ζώνης προσδιορίζονται από τις επιφάνειες που την περιβάλλουν, οι οποίες μπορεί να είναι κατακόρυφες, οριζόντιες ή κεκλιμένες. Αυτές άλλοτε εκτίθενται προς τους διάφορους προσανατολισμούς του εξωτερικού περιβάλλοντος, άλλοτε αναπτύσσονται σε επαφή με το έδαφος και άλλοτε αποτελούν το όριο της ζώνης προς τις γειτονικές της. Όσον αφορά στη γεωμετρική τους απόδοση, αυτή γίνεται με αναλυτικό τρόπο (εισαγωγή των συντεταγμένων κάθε επιφάνειας) και όχι γραφικό. Το εμβαδόν των επιφανειών κατανέμεται σε διαφανή στοιχεία των παραθύρων, τα οποία διαπερνά η ηλιακή ακτινοβολία, και σε αδιαφανή στοιχεία τοίχων, που δεν επιτρέπουν κάτι τέτοιο. Μια επιφάνεια θεωρείται ότι αποτελείται από ένα μόνο δομικό στοιχείο, το οποίο μπορεί να είναι κατακόρυφο, οριζόντιο ή κεκλιμένο. Έτσι είναι δυνατό να προκαλείται σκίαση του ενός στοιχείου από κάποιο άλλο κατά τη διάρκεια της ημέρας. Κάθε δομικό στοιχείο αποτελείται από ένα ή περισσότερα υλικά με διαφορετικά θερμικά χαρακτηριστικά, τα οποία προσδιορίζονται από τον Κ.ΕΝ.Α.Κ.. Για κάθε υλικό ορίζεται το πάχος, ο συντελεστής θερμικής αγωγιμότητας, η πυκνότητα και η ειδική θερμότητα. Για κάθε στοιχείο ορίζονται (από την εξωτερική επιφάνεια προς την εσωτερική) οι στρώσεις υλικών που το συνθέτουν, και έτσι το πρόγραμμα μπορεί να υπολογίσει την αντίσταση θερμοπερατότητας της διατομής. Τα παράθυρα της κατασκευής ορίζονται στο περιβάλλον του προγράμματος ως τμήμα της επιφάνειας του δομικού στοιχείου επάνω στο οποίο βρίσκονται και αποδίδονται σε αυτά διαφορετικά θερμοδυναμικά χαρακτηριστικά. Με το σαφή εντοπισμό τους επάνω στο 34

41 κέλυφος, ο οποίος, όπως και προηγουμένως, γίνεται με αναλυτικό τρόπο, είναι δυνατός ο υπολογισμός της ποσότητας ακτινοβολίας που δέχονται, καθώς αυτή εξαρτάται όχι μόνο από τον προσανατολισμό τους, αλλά και από τα εμπόδια που μεσολαβούν κατά τη διάρκεια της ημέρας ανάμεσα στη θέση του ήλιου και σε αυτά. Την περιγραφή των παραθύρων συμπληρώνει η αντιστοίχισή τους σε κάποιο τύπο κουφώματος - υαλοστασίου, τα χαρακτηριστικά του οποίου εισάγονται σε σχετική ενότητα δεδομένων. Κάθε τύπος κουφώματος - υαλοστασίου χαρακτηρίζεται από το συντελεστή θερμοπερατότητάς του, το πλήθος των στρώσεων του διαφανούς υλικού (γυαλιού κ.τ.λ.) που το απαρτίζουν και το πάχος καθεμιάς από αυτές. 3.3 Μεθοδολογία λογισμικό προσομοίωσης EPA_NR Η Ευρωπαϊκή Οδηγία 2002/91/EΚ για την ενεργειακή απόδοση των κτιρίων (EPBD) απαιτεί από το 2006 να υπάρχει Πιστοποιητικό Ενεργειακής Απόδοσης για όλα σχεδόν τα κτίρια στην Ευρωπαϊκή Ένωση. Με το πιστοποιητικό θα αποδίδεται στο κτίριο ένας αριθμητικός δείκτης για την συγκριτική αξιολόγηση της ενεργειακής απόδοσης του κτιρίου. Παράλληλα, θα συνοδεύεται από συστάσεις με οικονομικά αποδοτικά μέτρα βελτίωσης της ενεργειακής απόδοσης του κτιρίου. Επίσης, η νέα Ευρωπαϊκή Οδηγία 2006/32/EΚ που αφορά στην ενεργειακή απόδοση κατά την τελική χρήση και τις ενεργειακές υπηρεσίες έχει θέσει ως στόχο τη μείωση της τελικής χρήσης ενέργειας στο 9% μέχρι το Για την υλοποίηση της οδηγίας, αναπτύχθηκε η μεθοδολογία και το αντίστοιχο λογισμικό EPA-NR ( στο πλαίσιο του Ευρωπαϊκού προγράμματος Intelligent Energy Europe (IEE). Το EPA-NR παρέχει μια υπολογιστική μέθοδο για την αξιολόγηση της ενεργειακής απόδοσης υφιστάμενων κτιρίων του τριτογενή τομέα και απευθύνεται στους υπεύθυνους σχεδιασμού πολιτικής & τους εμπειρογνώμονες / μελετητές που ασχολούνται με την ενεργειακή πιστοποίηση υφιστάμενων κτιρίων στο πλαίσιο της Ευρωπαϊκής Οδηγίας EPBD. Η μεθοδολογία παρέχει εργαλεία τα οποία ανταποκρίνονται τόσο στις απαιτήσεις της ενεργειακής επιθεώρησης, όσο και στον υπολογισμό της ενεργειακής απόδοσης κάθε κτιρίου, καθώς και στον προσδιορισμό των πιθανών βελτιωτικών επεμβάσεων που θα προτείνουν στον ιδιοκτήτη. Συγκεκριμένα η μεθοδολογία EPA-NR παρέχει: Έντυπο εισαγωγής δεδομένων. Οι πληροφορίες που συλλέγονται στο στάδιο της επιθεώρησης συνδέονται άμεσα με τις παραμέτρους που πρέπει να εισαχθούν στο λογισμικό της μεθοδολογίας. Πρωτόκολλο επιθεώρησης. Στο έντυπο αυτό καθορίζονται πλήρως τα δεδομένα που πρέπει να συλλεχθούν κατά τη διάρκεια της ενεργειακής επιθεώρησης καθώς και ο τρόπος μέτρησής τους, ενώ υπογραμμίζονται οι παράμετροι οι οποίες χρειάζονται ιδιαίτερη προσοχή από τον επιθεωρητή. Υπολογιστικό πρόγραμμα (λογισμικό) για την επεξεργασία των δεδομένων που έχουν συλλεχθεί και την εξαγωγή συμπερασμάτων. Σύμφωνα με την ευρωπαϊκή οδηγία, ο 35

42 υπολογισμός της ενεργειακής απόδοσης ενός κτιρίου βασίζεται στη συνεκτίμηση των παρακάτω παραμέτρων: αρχιτεκτονική (θέση, προσανατολισμός και σκίαση), χαρακτηριστικά κτιριακού κελύφους, εγκαταστάσεις θέρμανσης, ψύξης και παραγωγής ζεστού νερού, ενσωμάτωση παθητικών ηλιακών συστημάτων, φυσικός αερισμός και συνθήκες άνεσης εσωτερικού περιβάλλοντος. Το λογισμικό EPA-NR αποτελεί το βασικό εργαλείο της μεθοδολογίας και μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον υπολογισμό της ενεργειακής κατανάλωσης ενός υπάρχοντος κτηρίου, και για την αξιολόγηση οικονομικά αποδοτικών μέτρων εξοικονόμησης ενέργειας. Μετά την επιλογή συγκεκριμένων επεμβάσεων το λογισμικό υπολογίζει τη νέα κατανάλωση ενέργειας, το κόστος της επένδυσης, την εξοικονομούμενη ενέργεια, τη μείωση των εκπομπών CO 2 και την ετήσια μείωση του ενεργειακού κόστους Δομή του προγράμματος Το λογισμικό EPA-NR αποτελείται από τον κεντρικό πυρήνα, που γίνονται οι υπολογισμοί και τις μάσκες εισαγωγής δεδομένων και διαχείρισης αποτελεσμάτων. Στον υπολογιστικό πυρήνα της πρότυπης διεθνούς έκδοσης του λογισμικού, η οποία είναι άμεσα διαθέσιμη, έχουν ενσωματωθεί αλγόριθμοι που βασίζονται σε Ευρωπαϊκούς Κανονισμούς και άλλες διεθνώς αναγνωρισμένες μεθοδολογίες. Η δομή του λογισμικού επιτρέπει τη μελλοντική προσαρμογή των αλγορίθμων στις εθνικές προδιαγραφές διαφορετικών χωρών (πχ. εθνικές βιβλιοθήκες για τυπικές κατασκευές, κλιματολογικά δεδομένα, κόστος υλικών και συστήματα) ή πρότυπα (όπως για παράδειγμα, οι πάνω από 30 νέοι Ευρωπαϊκοί Κανονισμοί που προετοιμάζονται από την CEN («Explanation of the general relationship between various CEN standards and EPBD», CEN/BT WG 173 EPBD N 15 rev), αφού νέες υπολογιστικές μεθοδολογίες μπορούν να ενσωματωθούν σχετικά εύκολα με προσάρτηση των αντίστοιχων αλγορίθμων. 36

43 Εικόνα 3-17 Δομή του προγράμματος EPA-NR (πηγή: EPA-NR.org) Τα δεδομένα που απαιτούνται για τη διεξαγωγή των υπολογισμών περιλαμβάνουν από αρχιτεκτονική περιγραφή του κτιρίου μέχρι και κλιματικά δεδομένα και κόστη επένδυσης, τα οποία διαφοροποιούνται από χώρα σε χώρα. Στην παρούσα έκδοση του λογισμικού EPA-NR έχουν ενσωματωθεί εθνικές βιβλιοθήκες για την Αυστρία, Δανία, Ελλάδα και Ολλανδία. Η μάσκα επικοινωνίας με το χρήστη παρέχει τη δυνατότητα εισαγωγής δεδομένων όπως: Γενικά χαρακτηριστικά του προβλήματος, στα οποία περιλαμβάνονται η πραγματική ενεργειακή κατανάλωση του κτιρίου ανά χρήση και τα κλιματολογικά δεδομένα. Γενική περιγραφή του κτιρίου, που περιλαμβάνει θερμαινόμενη επιφάνεια, εσωτερικά κέρδη, αερισμό. Χαρακτηριστικά κτιριακού κελύφους, όπως δομικά στοιχεία των διαφανών και αδιαφανών επιφανειών του κτιρίου καθώς και οι μη θερμαινόμενοι χώροι. Χαρακτηριστικά παθητικών ηλιακών συστημάτων, όπως γεωμετρικά και κατασκευαστικά στοιχεία αίθριων. Τεχνικές εγκαταστάσεις, όπως συστήματα θέρμανσης και ψύξης. Χαρακτηριστικά ενεργητικών ηλιακών συστημάτων, όπως ηλιακοί συλλέκτες και φωτοβολταϊκά. Ο προσδιορισμός των χαρακτηριστικών για τις τεχνικές εγκαταστάσεις και τα ενεργητικά ηλιακά συστήματα διευκολύνεται με τη χρήση των αντίστοιχων ειδικών βιβλιοθηκών που είναι ενσωματωμένες στο λογισμικό. Τα αποτελέσματα που παρέχει το λογισμικό περιλαμβάνουν: Ενεργειακές καταναλώσεις: μηνιαίες τιμές κατανάλωσης ενέργειας για θέρμανση και ψύξη. Ενεργειακές ανάγκες για θέρμανση, ψύξη και παραγωγή ζεστού νερού χρήσης. 37

44 Υπολογισμό εξοικονομούμενης ενέργειας (μείωση κατανάλωσης θερμικής και ηλεκτρικής ενέργειας), εκπομπών CO 2 και χρημάτων (κόστος επένδυσης και περίοδος αποπληρωμής) για κάθε σενάριο (επεμβάσεις) που μελετάται. Με βάση τα παραπάνω αποτελέσματα επιλέγονται τα οικονομικώς αποδεκτά μέτρα εξοικονόμησης ενέργειας που τελικά προτείνονται στον ιδιοκτήτη/υπεύθυνο του κτιρίου. Σύμφωνα με την ευρωπαϊκή οδηγία η ενεργειακή απόδοση του κτιρίου πρέπει να παρουσιαστεί ως αριθμητικός δείκτης. Η μεθοδολογία EPA-ΝR παρέχει ευελιξία στον καθορισμό του δείκτη: μπορεί να είναι η συνολικά καταναλισκόμενη ενέργεια ανά μονάδα επιφάνειας ή η ενέργεια διορθωμένη για τη συγκεκριμένη τελική χρήση του κτιρίου, αν αυτό είναι σύνηθες σε κάποια χώρα. Εικόνα 3-18 πηγή: epa-nr.org Προσέγγιση προσομοίωσης Το λογισμικό λειτουργεί σύμφωνα με την προσέγγιση "υπολογισμού ενέργειας" (energy calculation) [15]. Η συγκεκριμένη προσέγγιση βρίσκεται κατά το δυνατό σε συμφωνία με τα υφιστάμενα Ευρωπαϊκά πρότυπα (CEN). Εντούτοις πρέπει να επισημανθεί ότι τα Ευρωπαϊκά πρότυπα προσφέρουν και εναλλακτικές επιλογές για τη μεθοδολογία υπολογισμού. Στην περίπτωση του EPA-NR, η επιλογή της υπολογιστικής προσέγγισης βασίστηκε στο επίπεδο ακρίβειας, το οποίο είναι απαραίτητο για την πραγματοποίηση απλών υπολογισμών ενεργειακής απόδοσης. Παράλληλα, η μεθοδολογία υπολογισμού όφειλε να είναι σύμφωνη με την προσέγγιση που επιλέχθηκε από τα περισσότερα κράτη μέλη της ΕΕ για την ενεργειακή αξιολόγηση υφιστάμενων κτιρίων. Οι παραπάνω ανάγκες οδήγησαν στις ακόλουθες αποφάσεις: Υιοθετήθηκε μια στατική (steady state) μεθοδολογία. 38

45 Το κτίριο μπορεί να μοντελοποιηθεί ως κτίριο πολλαπλών ζωνών. Ο ρυθμός αερισμού αποτελεί δεδομένο εισόδου (σταθερή τιμή). Οι βαθμοί απόδοσης των εγκαταστάσεων αποτελούν δεδομένα εισόδου (σταθερές τιμές) για τις εκπομπές ρύπων, τις κατανομές και την παραγωγή ενέργειας. Ο μηχανισμός προσομοίωσης λαμβάνει υπ' όψιν τα παρακάτω: θέρμανση-ψύξη χώρου, εξαερισμό, ύγρανση / αφύγρανση αέρα, παροχή ζεστού νερού, κατανάλωση ενέργειας για: o φωτισμό, o αντλίες και ανεμιστήρες, o άλλο εξοπλισμό. Τα παραπάνω καλύπτουν τις πιο συνηθισμένες υπηρεσίες σε ένα κτίριο. Άλλες ενεργειακές ροές που σχετίζονται με διεργασίες δεν λαμβάνονται υπ' όψιν. Για την προσομοίωση ενός κτιρίου στο λογισμικό EPA-NR ακολουθούνται τα εξής βήματα: 1) Συλλογή απαραίτητων δεδομένων για την ακριβή προσομοίωση του κτιρίου. 2) Χωρισμός του κτιρίου σε ενεργειακές ζώνες. 3) Εισαγωγή δεδομένων ζώνης στο πρόγραμμα. 4) Επιλογή συστήματος θέρμανσης-ψύξης (κατανομές θέρμανσης-ψύξης, σύστημα εκπομπών ρύπων κτλ). 5) Εισαγωγή χαρακτηριστικών συστήματος. 6) Επιλογή τύπου καυσίμου (πετρέλαιο, φυσικό αέριο, ηλεκτρισμός κτλ). 7) Υπολογισμός περιβαλλοντικών πιέσεων. 39

46 3.3.3 Περιγραφή κτιρίων Μια περιγραφή κτιρίου συντίθεται από μια σειρά ενοτήτων δεδομένων, που καθεμία από αυτές περιλαμβάνει μια ή περισσότερες σειρές με τιμές παραμέτρων (εικόνα 3-4). Κτίριο Ζώνη Ζώνη Ζώνη Περισσότερες ζώνες Επιφάνεια Επιφάνεια Επιφάνεια Επιφάνεια Περισσότερες επιφάνειες Κατασκευή Μόνο μία κατασκευή ανά επιφάνεια Εικόνα 3-19 Σχηματική παρουσίαση της διαδικασίας περιγραφής Υλικό Υλικό Υλικό Υλικό Περισσότερα του υλικά κτιρίου στο περιβάλλον του προσομοιωτικού προγράμματος και του τρόπου εισαγωγής των επιμέρους στοιχείων από τα οποία αποτελείται. Το συνολικό κτίριο χωρίζεται στις επιμέρους θερμικές ζώνες, καθεμία από τις οποίες αποτελείται από ένα ή περισσότερους χώρους που λειτουργούν με την ίδια ή διαφορετική θερμοκρασία. Τα όρια κάθε ζώνης προσδιορίζονται από τις επιφάνειες που την περιβάλλουν, οι οποίες μπορεί να είναι κατακόρυφες, οριζόντιες ή κεκλιμένες. Αυτές άλλοτε εκτίθενται προς τους διάφορους προσανατολισμούς του εξωτερικού περιβάλλοντος, άλλοτε αναπτύσσονται σε επαφή με το έδαφος και άλλοτε αποτελούν το όριο της ζώνης προς τις γειτονικές της. Όσον αφορά στη γεωμετρική τους απόδοση, αυτή δεν γίνεται με αναλυτικό τρόπο αλλά ορίζεται από το χρήστη. Το εμβαδόν των επιφανειών κατανέμεται σε διαφανή στοιχεία των παραθύρων, τα οποία διαπερνά η ηλιακή ακτινοβολία, και σε αδιαφανή στοιχεία τοίχων, που δεν επιτρέπουν κάτι τέτοιο. Μια επιφάνεια που ορίζεται στο πρόγραμμα θεωρείται ότι αποτελείται από ένα δομικό στοιχείο, το οποίο μπορεί να είναι κατακόρυφο, οριζόντιο ή κεκλιμένο. Είναι δυνατό να προκαλείται σκίαση του ενός στοιχείου από κάποιο άλλο κατά τη διάρκεια της ημέρας. Κάτι τέτοιο δεν δύναται το πρόγραμμα να το υπολογίσει μόνο του, αλλά πρέπει να υπολογιστεί το ποσοστό σκίασης από τον χρήστη και να το εισαγάγει ο ίδιος ως συντελεστή σκίασης στην εκάστοτε επιφάνεια. Κάθε δομικό στοιχείο που εισάγεται στο πρόγραμμα ως επιφάνεια έχει διαφορετικά θερμικά χαρακτηριστικά. Τα χαρακτηριστικά αυτά προσδιορίζονται από το χρήστη, μέσω της μελέτης θερμομονωτικής επάρκειας του κτιρίου σύμφωνα με τον Κ.ΕΝ.Α.Κ.. Έτσι σε αντίθεση με το EPLUS, το πρόγραμμα δεν μπορεί να υπολογίσει την αντίσταση θερμοπερατότητας της διατομής. Για το λόγο αυτό απαιτείται προηγουμένως ο υπολογισμός από τον ίδιο το χρήστη. Τα παράθυρα της κατασκευής ορίζονται στο πρόγραμμα ως διαφανείς επιφάνειες που καλύπτουν ποσοστό της συνολικής επιφάνειας του κτιρίου και αποδίδονται σε αυτά διαφορετικά θερμοδυναμικά χαρακτηριστικά. Ο εντοπισμός τους επάνω στο κέλυφος δεν 40

47 είναι σαφής, απλώς ο χρήστης ορίζει τον προσανατολισμό και αναλόγως το πρόγραμμα υπολογίζει τα ηλιακά κέρδη. Οποιαδήποτε εμπόδια υπάρχουν που παρεμποδίζουν την ηλιακή ακτινοβολία εισάγονται με συντελεστές, οι οποίοι υπολογίζονται βάσει του Κ.ΕΝ.Α.Κ.. Την περιγραφή των παραθύρων συμπληρώνει η αντιστοίχισή τους σε κάποια τιμή συντελεστή θερμοπερατότητας U, η οποία έχει υπολογιστεί προηγουμένως από το χρήστη σύμφωνα με τον Κ.ΕΝ.Α.Κ Το προσομοιωτικό μοντέλο του κτιρίου Κατανομή σε ζώνες Για τις ανάγκες της επίλυσης και στα δύο προγράμματα το κτίριο ορίστηκε ως μία ζώνη, η οποία ορίζει τον όγκο του κτιρίου που θερμομονώνεται και θερμαίνεται ή ψύχεται κατά τη χειμερινή ή τη θερινή περίοδο αντίστοιχα. Παρόλο που εντός του κτιρίου υπάρχουν χώροι με διαφορετικά ωράρια λειτουργίας και διαφορετικές εσωτερικές συνθήκες, σύμφωνα με το ISO πάνω στον οποίο βασίζονται η μηνιαία και η ωριαία μέθοδος, το συγκεκριμένο κτίριο μπορούσε να προσομοιωθεί ως μία ζώνη διότι: η θερμοκρασία λειτουργίας των χώρων μέσα στο κτίριο είναι ίδια, ο τρόπος με τον οποίο θερμαίνονται και ψύχονται όλοι οι χώροι είναι ίδιος και ο αερισμός των χώρων επιτυγχάνεται με φυσικό τρόπο. Έτσι προκύπτει η μοναδική ζώνη του κτιρίου με όγκο ίσο με το εμβαδόν της κάτοψης επί το συνολικό ύψος του κτιρίου. Το συνολικό εμβαδόν της ζώνης έχει χωριστεί με τη λογική που περιγράφτηκε στο πρώτο κεφάλαιο, δηλαδή σε δέκα υποεπιφάνειες, έτσι έχουν εισαχθεί και στα δύο προγράμματα Διαφυγές αέρα ζώνης Σημαντικός παράγοντας, ο οποίος επηρεάζει την ενεργειακή απόδοση ενός κτιρίου, είναι οι διαφυγές και εισροές αέρα, οι οποίες αναπτύσσονται διαμέσου του κελύφους του, χωρίς παρεμβολή μηχανικών μέσων και πέρα από τις προθέσεις των ενοίκων. Αυτές συνίστανται στη μη ελεγχόμενη εισροή και εκροή αέρα μέσω τυχαίων και ακούσιων ασυνεχειών στο κέλυφος του κτιρίου (αρμών, διακένων, ρωγμών κ.τ.λ.) μέσω μιας διαδικασίας, η οποία αναφέρεται με τον όρο «διαφυγές αέρα». Οι επιπτώσεις της παραπάνω διαδικασίας στην ενεργειακή απόδοση των κτιρίων γίνονται περισσότερο αντιληπτές, αν αναλογιστεί κανείς ότι αυτές είναι υπεύθυνες ως ένα ποσοστό που μπορεί να φθάνει το 30-50% των ενεργειακών απωλειών ενός κτιρίου, ανάλογα πάντα με το κλίμα της περιοχής, τον τύπο του κτιρίου, τη χρήση του κ.τ.λ. [5], [7]. Οι παράγοντες που επηρεάζουν το μέγεθος των διαφυγών αέρα ενός κτιρίου είναι: ο βαθμός αεροπερατότητας του κελύφους του, 41

48 η ταχύτητα των ανέμων που πνέουν στο εξωτερικό περιβάλλον του κτιρίου σε σχέση με την ταχύτητα του αέρα εντός αυτού, η οποία συνήθως θεωρείται μηδενική και η διαφορά της θερμοκρασίας ανάμεσα στο εξωτερικό και στο εσωτερικό όριο κάθε στοιχείου του κελύφους. Ειδικότερα, οι δύο τελευταίοι παράγοντες εξαρτώνται σε μεγάλο βαθμό από τις συνθήκες που επικρατούν στο εξωτερικό περιβάλλον του κτιρίου, οι οποίες μάλιστα ενδέχεται να είναι έντονα μεταβαλλόμενες από εποχή σε εποχή. Εξάλλου, η ένταση της κίνησης του αέρα εκατέρωθεν ενός δομικού στοιχείου υπεισέρχεται στον προσδιορισμό του συντελεστή μετάδοσης θερμότητας με μεταφορά μέσα από το σώμα [8]. Όσον αφορά στις ασυνέχειες του κελύφους, διαμέσου των οποίων αναπτύσσεται ροή αέρα, αυτές μπορεί να εμφανίζονται: στη σύνδεση των πλαισίων των κουφωμάτων με τις τοιχοποιίες, στο ίδιο το κούφωμα λόγω ατελούς συναρμογής των σταθερών και κινητών μερών του και σε θέσεις, στις οποίες διαμορφώνονται ανοίγματα στο κέλυφος του κτιρίου, τα οποία εξυπηρετούν τον εξαερισμό του, όπως οι καμινάδες και οι εξαεριστήρες. (Σε περιόδους που δεν εξυπηρετούν την κατεξοχήν λειτουργία τους, εμφανίζεται ανεμορροή που οφείλεται σε συγκεκριμένες εξωτερικές συνθήκες). Οι διαφυγές αέρα σε επίπεδο ποσότητας είναι ίδιες και με τις δύο μεθόδους και καθορίζονται βάσει του Κ.ΕΝ.Α.Κ.. Το ποσό αυτό προκύπτει από τον τύπο Εξίσωση 3-3 [11] όπου: l [m]: το συνολικό μήκος των χαραμάδων του ανοίγματος (πόρτα, παράθυρο κ.ά.), α [m3/(h.m)]: ο συντελεστής αεροδιαπερατότητας από χαραμάδες του ανοίγματος, ανάλογα με την ποιότητα του κουφώματος, που λαμβάνει τιμές από πίνακα της Τεχνικής Οδηγίας του Τ.Ε.Ε. [11], R [ ]: ο συντελεστής διεισδυτικότητας, που εξαρτάται από το λόγο επιφανείας των εξωτερικών προς τα εσωτερικά ανοίγματα και λαμβάνει τιμές από τον πίνακα Τεχνικής Οδηγίας του Τ.Ε.Ε. [11], Η [ ]: ο συντελεστής θέσης του ανοίγματος και ανεμόπτωσης, που λαμβάνει τιμές από τον πίνακα Τεχνικής Οδηγίας του Τ.Ε.Ε. [11]. Στο παράρτημα υπάρχουν αναλυτικά οι υπολογισμοί για την εύρεση των διαφυγών αέρα μαζί με τους υπολογισμούς για την εύρεση του συντελεστή θερμοπερατότητας των 42

49 ανοιγμάτων. Η συνολική ποσότητα των διαφυγών υπολογίστηκε [m 3 /h] ή [m 3 / s] Φυσικός αερισμός ζώνης Με τον όρο φυσικός αερισμός αποδίδεται η ανταλλαγή αέρα ανάμεσα στον εσωτερικό χώρο και το εξωτερικό περιβάλλον από τα ανοίγματα του κελύφους, εφόσον αυτά είναι ανοιχτά. Το μέγεθος αυτό, όπως και προηγουμένως, υπεισέρχεται στους αντίστοιχους υπολογισμούς ως ποσοστό του όγκου του εξωτερικού αέρα που εισέρχεται στο χώρο κατά τη διάρκεια μιας ώρας [5]. Ο φυσικός αερισμός καθορίζεται σε μεγάλο βαθμό από τη συμπεριφορά των ανθρώπων εντός του κτιρίου, όσον αφορά στις επιδιωκόμενες από τους ίδιους συνθήκες εσωκλίματος και ποιότητας εσωτερικού αέρα. Παρόλα αυτά η Τεχνική Οδηγία του Τ.Ε.Ε. δίνει συγκεκριμένο τύπο για τον υπολογισμό της ανταλλαγής αέρα λόγω φυσικού αερισμού, ο οποίος βασίζεται στην ποσότητα νωπού αέρα που είναι απαραίτητος για τη χρήση του κτιρίου. Ο τύπος είναι 0.75m 3 /h/m 2. Πολλαπλασιάζοντας τον τύπο με τα τετραγωνικά της συνολικής κάτοψης του κτιρίου και μετατρέποντας τις ώρες σε δευτερόλεπτα προκύπτει από τον τύπο η τιμή 0.037m 3 /s εναλλαγές αέρα Εσωτερικά κέρδη ζώνης Τα εσωτερικά κέρδη της ζώνης, αντιπροσωπεύουν τη θερμότητα που παράγεται από τη λειτουργία ηλεκτρικών συσκευών και φωτιστικών σωμάτων, αλλά και τη θερμότητα που εκλύεται από το ανθρώπινο σώμα. Στο περιβάλλον των προσομοιωτικών προγραμμάτων κάθε μία από τις παραπάνω πηγές θερμικών κερδών ορίζεται ξεχωριστά. Ο χρήστης θα πρέπει να ορίσει για κάθε ηλεκτρική συσκευή και κάθε φωτιστικό σώμα τη θερμική ισχύ καθώς και την ισχύ των ανθρώπων που βρίσκονται στο κτίριο. Σύμφωνα με τον Κ.ΕΝ.Α.Κ. η ισχύς των ηλεκτρικών συσκευών που βρίσκονται σε μια θερμική ζώνη κατοικίας ισούται με 4W/m 2 με συντελεστή λειτουργίας Για την εύρεση της εγκατεστημένης ισχύος σε φωτισμό δίνεται η τιμή 3.6W/m 2, ενώ η θερμαντική ισχύς ενός ανθρώπου υπολογίζεται στα 80W [11]. Στη συγκεκριμένη ζώνη θεωρήθηκε ότι δραστηριοποιούνται πέντε άτομα για 18 ώρες την ημέρα Θέρμανση και ψύξη της ζώνης Τα δύο προγράμματα υπολογίζουν ενεργειακά φορτία που πρέπει να αποδοθούν στη ζώνη, ώστε η θερμοκρασία αυτής να μην είναι μικρότερη ή μεγαλύτερη από δύο θερμοκρασίες «στόχους» που ορίζονται στα προγράμματα. Οι θερμοκρασίες αυτές, όπως προβλέπει ο Κ.ΕΝ.Α.Κ. για κατοικίες, είναι κατά την περίοδο θέρμανσης 20 ο C και κατά την περίοδο ψύξης 26 ο C [11]. 43

50 3.4.6 Αδιαφανή δομικά στοιχεία Στα αδιαφανή δομικά στοιχεία συγκαταλέγονται όλα τα μέρη του δομικού συστήματος του κτιρίου εκτός των κουφωμάτων. Τα στοιχεία αυτά έχουν εισαχθεί και στα δύο προγράμματα με τη μορφή δέκα επιφανειών. Για την κάθε επιφάνεια πρέπει να εισαχθεί ο συντελεστής θερμοπερατότητάς της, ο συντελεστής απορρόφησης της ηλιακής ακτινοβολίας, και οι συντελεστές σκίασης. Οι τιμές του συντελεστή θερμοπερατότητας για κάθε επιφάνεια έχουν καθοριστεί στη μελέτη θερμομονωτικής επάρκειας και αυτές εισάγονται στα δύο προγράμματα. Ο συντελεστής απορρόφησης της κάθε επιφάνειας εξαρτάται από το υλικό που βρίσκεται στην τελική στρώση. Η τελική στρώση των κάθετων επιφανειών είναι τσιμεντοκονίαμα. Βάσει του Κ.ΕΝ.Α.Κ. [10] το υλικό αυτό έχει συντελεστή απορρόφησης ηλιακής ακτινοβολίας 0.4. Για την επιφάνεια της οροφής θεωρήθηκε ως τελική στρώση αυτή των κεραμιδιών. Ο συντελεστής απορρόφησης είναι 0.6 [10]. Η επιφάνεια του δαπέδου δεν έχει εκτεθειμένη εξωτερική στρώση προς τον ήλιο, άρα ο συντελεστής αυτός είναι μηδέν Η σκίαση που δημιουργείται από τα στοιχεία του κελύφους του κτιρίου στο EPLUS υπολογίζονται αυτόματα. Στο EPA_NR, αντιθέτως, δεν υπάρχει δυνατότητα αυτόματου υπολογισμού της σκίασης που δημιουργείται στις επιφάνειες του κτιρίου από άλλες επιφάνειες. Για το λόγο αυτό ο Κ.ΕΝ.Α.Κ. δίνει συγκεκριμένες τιμές σκίασης για μια επιφάνεια κατά την περίοδο θέρμανσης και την περίοδο ψύξης σύμφωνα με τον πίνακα της Τεχνικής Οδηγίας του Τ.Ε.Ε. [11]. Στο πρόγραμμα όμως εισάγεται μόνο ένας συντελεστής. Για το λόγο αυτό εισάγεται ο μέσος όρος των συντελεστών. 44

51 Εικόνα 3-20 Οι γωνίες σκίασης που δημιουργούνται στις εκάστοτε επιφάνειες της ζώνης από τις γειτονικές επιφάνειές της. Έτσι εισάγονται συντελεστές σκίασης ίσοι με: 0.82, για την επιφάνεια Ε1 με γωνία σκίασης 50 μοίρες, 0.79, για την επιφάνεια S2 με γωνία σκίασης 73 μοίρες, 0.72, για την επιφάνεια W1 με γωνία σκίασης 85 μοίρες 0.98, για την επιφάνεια Ν2 με γωνία σκίασης 16 μοίρες Διαφανή δομικά στοιχεία Στο περιβάλλον των προσομοιωτικών προγραμμάτων ως διαφανή δομικά στοιχεία ορίζονται μόνο τα κουφώματα, γι αυτό και η εισαγωγή των υλικών από τα οποία συντίθενται γίνεται ξεχωριστά από τα προηγούμενα. Με τον τρόπο αυτό τα προσομοιωτικά προγράμματα «αντιλαμβάνονται» τα διαφορετικά φυσικά χαρακτηριστικά των υλικών αυτών, διαμέσου των οποίων μπορεί να εισέλθει ηλιακή ακτινοβολία στο εσωτερικό του κτιρίου. Για την περιγραφή ενός διαφανούς στοιχείου ορίζεται ο συντελεστής θερμοπερατότητας όπως αυτός υπολογίστηκε στη μελέτη θερμομονωτικής επάρκειας στο πρώτο κεφάλαιο, καθώς και οι συντελεστές διαπερατότητας της ηλιακής ακτινοβολίας και σκίασης του ανοίγματος αν και εφόσον δημιουργείται σκίαση με κάποιον τρόπο στο στοιχείο αυτό. 45

52 Ο συντελεστής διαπερατότητας για όλες τις διαφανείς επιφάνειες ισούται με όπως προκύπτει βάσει του Κ.ΕΝ.Α.Κ. [10]. Συντελεστής σκίασης έχει εισαχθεί μόνο στο ΕΡΑ_ΝR, διότι το πρόγραμμα δεν δύναται να υπολογίσει μόνο του τη σκιά που δημιουργείται στα δύο νότια ανοίγματα του ισογείου λόγω της ύπαρξης προβόλου στον όροφο. Ο Κ.ΕΝ.Α.Κ. δίνει συγκεκριμένες τιμές σκίασης για μια επιφάνεια κατά την περίοδο θέρμανσης και την περίοδο ψύξης σύμφωνα με τον πίνακα της Τεχνικής Οδηγίας του Τ.Ε.Ε.. Στο πρόγραμμα όμως εισάγεται μόνο ένας συντελεστής. Για το λόγο αυτό εισάγεται ο μέσος όρος των συντελεστών. Εικόνα 3-21 Η γωνία 61 ο που δημιουργείται στα νότια ανοίγματα που σκιάζονται από τον πρόβολο του ορόφου. Για γωνία 61 ο και νότιο προσανατολισμό οι συντελεστές σκίασης είναι 0.50 και 0.39 για τις δύο περιόδους. Ο μέσος συντελεστής σκίασης είναι Κλιματικά δεδομένα Τα κλιματικά δεδομένα που χρησιμοποιούνται για την προσομοίωση του κτιρίου στο EPLUS καλύπτουν ένα τυπικό κλιματικό έτος για τους υπολογισμούς της ενεργειακής κατανάλωσης. Το τυπικό κλιματικό έτος που χρησιμοποιήθηκε είναι της μορφής IWEC (International Weather for Energy Calculations) και είναι αποτέλεσμα του ASHRAE Research Project 1015 που εκτελέστηκε από την ASHRAE Technical Committee. Για την πόλη της Θεσσαλονίκης τα κλιματικά δεδομένα της ASHRAE προήλθαν από το μετεωρολογικό σταθμό του αεροδρομίου στη Μίκρα (WMO , γεωγραφικό πλάτος 40 31', γεωγραφικό μήκος 22 58', υψόμετρο 4 m) [9]. Λαμβάνονται υπόψη ωριαίες τιμές των κλιματικών δεδομένων. 46

53 Τα κλιματικά δεδομένα που χρησιμοποιούνται στο EPA_NR καλύπτουν ένα τυπικό κλιματικό έτος χρησιμοποιώντας τις μέσες μηνιαίες τιμές των κλιματικών μεταβλητών. Αυτά τα δεδομένα που χρησιμοποιεί το πρόγραμμα έχουν εισαχθεί σε αυτό από την εθνική βιβλιοθήκη και αποτελούν περιεχόμενο συγκεκριμένης Τεχνικής Οδηγίας του Τ.Ε.Ε. [12]. Δεδομένου ότι υπάρχει μια χρονική διαφορά στη συλλογή των δεδομένων που χρησιμοποιεί το ένα πρόγραμμα σε σχέση με το άλλο, είναι λογικό οι τιμές τους να εμφανίζουν διαφορές. Όσον αφορά στις μέσες μηνιαίες εξωτερικές θερμοκρασίες, ο χρήστης έχει επέμβει στην παρούσα περίπτωση και χρησιμοποιεί αυτές της ASHRAE και στα δύο προγράμματα, κάτι όμως που δεν ισχύει για τις υπόλοιπες μεταβλητές των κλιματικών δεδομένων. 47

54 4 Εξαγωγή και επεξεργασία των αποτελεσμάτων 4.1 Παράμετροι προς εξέταση Ο βασικός στόχος των προσομοιωτικών ελέγχων είναι ο προσδιορισμός της απόκλισης που παρουσιάζει η μηνιαία μέθοδος ενεργειακής αποτίμησης ενός κτιρίου σε επίπεδο αποτελεσμάτων, σε σχέση με τη δυναμική - ωριαία μέθοδο ενεργειακής αποτίμησης. Για το λόγο αυτό συγκρίθηκαν όλα τα αποτελέσματα που έχει τη δυνατότητα να εξάγει το ΕPA_NR με τα αντίστοιχα του EPLUS, εκτός των αποτελεσμάτων που αφορούν σε αμιγώς μηχανολογικά δεδομένα. Τα αποτελέσματα τα οποία συγκρίθηκαν αφορούν: Στις ροές θερμότητας του κτιρίου προς το περιβάλλον, λόγω εναλλαγής του αέρα (αερισμός). Στα ενεργειακά κέρδη που εμφανίζει το κτίριο λόγω της εισερχόμενης ηλιακής ακτινοβολίας στο εσωτερικό του από τα διαφανή στοιχεία (ηλιακά κέρδη). Στα εσωτερικά ενεργειακά κέρδη που εμφανίζει το κτίριο, λόγω της χρήσης ηλεκτρικών συσκευών, φωτισμού και της ύπαρξης των ενοίκων του μέσα σε αυτό (εσωτερικά θερμικά κέρδη). Στις ροές θερμότητας του κτιρίου προς το περιβάλλον μέσω των εξωτερικών επιφανειών του (ροή θερμότητας λόγω μεταφοράς). Στην απαιτούμενη ενέργεια για θέρμανση του κτιρίου (ενέργεια θέρμανσης). Στην απαιτούμενη ενέργεια για ψύξη του κτιρίου (ενέργεια ψύξης). Για λόγους καλύτερης εποπτείας των αποτελεσμάτων, αυτά παρουσιάζονται μέσω δύο διαγραμμάτων. Σε κάθε περίπτωση: Οι εικόνες α παρουσιάζουν τη διακύμανση των υπό εξέταση μεγεθών ανά μήνα του έτους σύμφωνα με τα αποτελέσματα των δύο προγραμμάτων. Στις εικόνες β παρέχονται διαγράμματα διασποράς, όπου κάθε σημείο προκύπτει από συντεταγμένες (x,y) όπου χ είναι η υπολογισμένη τιμή για δεδομένο μήνα από το EPLUS και y είναι η υπολογισμένη τιμή από το EPA_NR για τον αντίστοιχο μήνα. Στην ιδανική περίπτωση που τα δύο προγράμματα παρέχουν τα ίδια αποτελέσματα τα σημεία βρίσκονται πάνω στην ευθεία x=y, η οποία σημειώνεται με κόκκινη γραμμή στα διαγράμματα. 48

55 Για λόγους καλύτερης αποτύπωσης των αποτελεσμάτων η ροή θερμότητας προς το εσωτερικό του κτιρίου σημειώνεται με θετικό πρόσημο, ενώ η ροή θερμότητας προς το εξωτερικό του με αρνητικό Ροή θερμότητας λόγω αερισμού Λόγω των εναλλαγών αέρα που υπάρχουν στο κτίριο με το εξωτερικό περιβάλλον, μεταφέρονται ποσά ενέργειας είτε από το κτίριο προς το περιβάλλον είτε αντίστροφα. Αυτό οφείλεται στη διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ του εσωτερικού και του εξωτερικού αέρα. Στις απώλειες αυτές περιλαμβάνονται και οι απώλειες λόγω φυσικού αερισμού και λόγω των διαφυγών του αέρα από τα κουφώματα. Στην Εικόνα 4-22 φαίνεται πως το ΕPLUS παρουσιάζει αρνητικές τιμές από τον Οκτώβριο μέχρι το Μάιο και θετικές για τους υπόλοιπους μήνες, ενώ το EPA_NR εμφανίζει κυρίως αρνητικές τιμές και κατά τους θερινούς μήνες τιμές πρακτικά μηδενικές. Η αιτία που το ΕPA_NR δεν εμφανίζει αντίστοιχες θετικές τιμές στους θερινούς μήνες με το EPLUS, είναι ότι η μέση μηνιαία εξωτερική θερμοκρασία (Εικόνα 4-23) είναι πολύ κοντά στην εσωτερική θερμοκρασία του κτιρίου, όπως π.χ. συμβαίνει για το μήνα Αύγουστο. Αυτό σημαίνει ότι ο αερισμός λειτουργεί ευεργετικά για κάποιους μήνες της θερινή περιόδου, όπως για το μήνα Ιούνιο, διότι ψύχει το κτίριο. Επίσης σε απόλυτα μεγέθη το EPLUS εμφανίζει μεγαλύτερες ροές από τον Οκτώβριο μέχρι τον Απρίλιο (περίοδος θέρμανσης). Εξαίρεση παρουσιάζει ο μήνας Μάιος, όπου το EPLUS εμφανίζει μικρότερες απώλειες. Επιπροσθέτως, ενώ γενικά οι τιμές και στα δύο προγράμματα τείνουν στο να αυξομειώνονται ομαλά, στο συγκεκριμένο μήνα το EPA_NR παρουσιάζει αύξηση των απωλειών σε σχέση με τη μειωτική τάση που εμφανίζεται για την ίδια περίοδο στο διάγραμμα. Αυτή η αύξηση οφείλεται στο γεγονός ότι για τον Απρίλιο η εσωτερική θερμοκρασία του κτιρίου είναι 20 0 και η μέση εξωτερική είναι , διαφορά περίπου ίση με 6 0. Για το μήνα Μάιο η απαιτούμενη εσωτερική θερμοκρασία είναι 26 0, ενώ η μέση εξωτερική θερμοκρασία είναι (Εικόνα 4-23), διαφορά περίπου ίση με Επομένως λόγω της μεγαλύτερης διαφοράς εμφανίζει και μεγαλύτερες απώλειες. Το ίδιο φαινόμενο δεν παρατηρείται στα αποτελέσματα του EPLUS, διότι η απαιτούμενη θερμοκρασία του κτιρίου σε αυτό το πρόγραμμα μπορεί να πάρει και ενδιάμεσες τιμές από 20 0 μέχρι Γενικά από το διάγραμμα της διασποράς φαίνεται πως τα δύο προγράμματα δεν εμφανίζουν μεγάλες διαφορές για τους μήνες με ίδιο πρόσημο απωλειών (με εξαίρεση το Μάιο), αφού είναι τα σημεία σχετικά κοντά στην κόκκινη γραμμή. 49

56 β α 50

57 Εικόνα 4-22 Ροή θερμότητας λόγω αερισμού ανά μήνα (α) και σύγκριση των αποτελεσμάτων των δυο προγραμμάτων (β) β Εικόνα 4-23 Ελάχιστες, μέσες και μέγιστες μηνιαίες θερμοκρασίες για τη Θεσσαλονίκη Ηλιακά κέρδη Τα ηλιακά κέρδη προκύπτουν λόγω της εισόδου της ηλιακής ακτινοβολίας από τα διαφανή στοιχεία. Από τα διαγράμματα της Εικόνα 4-24 φαίνεται πως κατά κύριο λόγο υπάρχει 51

58 απόκλιση μεταξύ των τιμών των δύο προγραμμάτων, με το EPA_NR να εμφανίζει μεγαλύτερα ηλιακά κέρδη. Αναλυτικότερα, από το ραβδόγραμμα μεγαλύτερες διαφορές παρουσιάζονται από τον Απρίλιο μέχρι το Σεπτέμβριο και από το Νοέμβριο μέχρι τον Ιανουάριο, με το EPA_NR να εμφανίζει μεγαλύτερες τιμές, με εξαίρεση το μήνα Φεβρουάριο. Οι διαφορές αυτές αφορούν σε δύο παράγοντες: Στον τρόπο που τα δύο προγράμματα υπολογίζουν τα ηλιακά κέρδη και εισάγουν τυχόν σκίαστρα στα ανοίγματα. Και στις τιμές της ηλιακής ακτινοβολίας που λαμβάνουν τα προγράμματα από τα εκάστοτε αρχεία των κλιματικών δεδομένων. Τα μοναδικά ανοίγματα που εμφανίζουν κάποια σκίαση είναι αυτά που βρίσκονται κάτω από το μπαλκόνι του ορόφου. Για το EPA_NR έχει μπει ένας σταθερός συντελεστής σκίασης που ισχύει για όλους τους μήνες του χρόνου, με αποτέλεσμα οι απώλειες των ηλιακών κερδών που θα εμφανίζονταν κατά κύριο λόγο την περίοδο που η μέρα αρχίζει να μεγαλώνει και ο ήλιος βρίσκεται ψηλότερα στο ουράνιο στερέωμα, να έχουν μοιραστεί σε όλους τους μήνες του έτους. Γι αυτό το λόγο το ραβδόγραμμα του αντίστοιχου προγράμματος παρουσιάζει ομαλή διακύμανση των τιμών κατά τη διάρκεια του έτους. Αντίθετα το ραβδόγραμμα του EPLUS δεν παρουσιάζει ομαλή διακύμανση. Αυξάνει η τιμή των ηλιακών κερδών μέχρι το Φεβρουάριο, σταθεροποιείται το Μάρτιο και ακολουθεί μικρή μείωση και μετά πάλι σταδιακή αύξηση. Αυτό συμβαίνει, διότι το πρόγραμμα υπολογίζει αναλυτικά ανά πολύ μικρά χρονικά διαστήματα το ποσοστό σκίασης του ανοίγματος, ανάλογα με τη θέση του ήλιου στον ουράνιο θόλο. Οι τιμές που λαμβάνουν υπόψιν τα δύο προγράμματα για την ηλιακή ακτινοβολία, όπως έχει προαναφερθεί και στο προηγούμενο κεφάλαιο δεν έχουν εισαχθεί και στα δύο προγράμματα από την ίδια βάση δεδομένων, οπότε κάποιες διαφορές που παρουσιάζονται στα παραπάνω αποτελέσματα οφείλονται σε αυτό το γεγονός. 52

59 α 53 β

60 Εικόνα 4-24 Ηλιακά κέρδη ανά μήνα (α) και σύγκριση των αποτελεσμάτων των δυο προγραμμάτων (β) β Εσωτερικά θερμικά κέρδη Στην Εικόνα 4-25 παρουσιάζονται τα συνολικά εσωτερικά θερμικά κέρδη του κτιρίου. Πρακτικά τα δύο προγράμματα όπως φαίνεται και από τα δύο διαγράμματα δεν παρουσιάζουν διαφορά. Αυτό οφείλεται στον παρόμοιο τρόπο εισαγωγής των δεδομένων στα δύο προγράμματα. Στο βαθμό που δεν υπήρχε κάποιο συγκεκριμένο ημερήσιο πρόγραμμα τρόπου χρήσεως των διάφορων ηλεκτρικών συσκευών και φωτιστικών, το οποίο θα μπορούσε να εισαχθεί στο EPLUS, τα δεδομένα εισήχθησαν με τις τιμές που προβλέπει ο κανονισμός, οι οποίες είναι ίδιες και στα δύο προγράμματα. Στο διάγραμμα της διασποράς φαίνονται μόνο τρία σημεία πάνω στην κόκκινη γραμμή. Αυτό συμβαίνει, διότι κατά τη διάρκεια του έτους έχουμε μήνες με 28, με 30 και 31 μέρες. Επειδή οι ενεργειακές καταναλώσεις εισάγονται ανά ώρα είναι λογικό να εμφανίζουν μεγαλύτερα κέρδη οι μήνες με τις περισσότερες ημέρες και λιγότερα οι μήνες με τις λιγότερες. Προφανώς ένα διάγραμμα που θα έδειχνε κέρδη ανά ημέρα για κάθε μήνα θα εμφάνιζε μόνο ένα σημείο στο διάγραμμα της διασποράς. 54

61 α 55 β

62 Εικόνα 4-25 Συνολικά υπολογισθέντα εσωτερικά κέρδη (α) και σύγκριση των αποτελεσμάτων των δυο προγραμμάτων (β) β Ροή θερμότητας λόγω μεταφοράς Ως ροή θερμότητας λόγω μεταφοράς εννοείται η ροή θερμότητας που παρουσιάζει το κτίριο, στη συγκεκριμένη περίπτωση, λόγω της διαφοράς θερμοκρασίας που υπάρχει στο εσωτερικό του σε σχέση με το εξωτερικό περιβάλλον. Η εξίσωση που εκφράζει αυτού του τύπου τη μεταφορά ενέργειας όπως ορίζεται από τον ISO είναι η παρακάτω: Εξίσωση 4-4 Q = U A ΔΘ t όπου: Q: Το ποσό ενέργειας που μεταφέρεται μέσω μιας επιφάνειας. U: O συντελεστής θερμοπερατότητας της επιφάνειας. Α: Το εμβαδόν της επιφάνειας. ΔΘ: Η διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ των χώρων που χωρίζει η επιφάνεια. t: Η διάρκεια του χρονικού βήματος υπολογισμού. 56

63 Στην Εικόνα 4-26 παρουσιάζεται το μηνιαίο ισοζύγιο των ροών θερμότητας, λόγω μεταφοράς. Και στα δύο προγράμματα εμφανίζονται αρνητικές τιμές για τους μήνες από Σεπτέμβριο μέχρι Ιούνιο, δηλαδή απώλειες θερμότητας από το κτίριο προς το περιβάλλον, ενώ τον Ιούλιο και τον Αύγουστο η ροή αντιστρέφεται. Το EPLUS σε απόλυτα μεγέθη εμφανίζει μεγαλύτερες ροές από τον Απρίλιο μέχρι τον Οκτώβριο με εξαίρεση τον Ιούνιο. Τον ίδιο μήνα παρατηρείται για το EPA_NR και μια αύξηση της ροής σε σχέση με το Μάιο. Αυτό οφείλεται πάλι στο γεγονός ότι για το μήνα Μάιο η εξωτερική θερμοκρασία είναι , οπότε η απαιτούμενη εσωτερική θερμοκρασία είναι η πλησιέστερη σε αυτή, δηλαδή Η διαφορά θερμοκρασίας που προκύπτει είναι Αντίθετα, για το μήνα Ιούνιο η εξωτερική θερμοκρασία είναι , οπότε η απαιτούμενη εσωτερική θερμοκρασία είναι η πλησιέστερη σε αυτή, δηλαδή Η διαφορά θερμοκρασίας που προκύπτει είναι Άρα είναι λογικό να εμφανίζονται μεγαλύτερες απώλειες τον Ιούνιο. Για τους μήνες Μάρτιο, Ιούλιο, Αύγουστο και Νοέμβριο τα αποτελέσματα είναι σχεδόν ίσα. Κατά τη διάρκεια των χειμερινών μηνών οι ροές είναι μεγαλύτερες στο EPA_ΝR. 57

64 58 α

65 Εικόνα 4-26 Απώλειες από μεταφορά ανά μήνα (α) και σύγκριση των αποτελεσμάτων των δυο προγραμμάτων (β) β Ενεργειακές απαιτήσεις για θέρμανση Στην Εικόνα 4-27 παρουσιάζονται τα απαιτούμενα ποσά ενέργειας που πρέπει να καταναλωθούν ανά μήνα για να θερμανθεί το κτίριο, ώστε να μην πέφτει η θερμοκρασία του κάτω από τους Οι τιμές των καταναλώσεων ενέργειας, σύμφωνα με τον ISO 13790, προκύπτουν από τον παρακάτω τύπο: Εξίσωση 4-5 Υπολογισμός κατανάλωσης ενέργειας Q nd = Q tr + Q ve + Q int + Q sol όπου Q nd : το ποσό ενέργειας που απαιτείται για θέρμανση ή ψύξη, Q ve : το ποσό ενέργειας λόγω αερισμού, Q sol : το ποσό ενέργειας λόγω ηλιακών κερδών, Q int : το ποσό ενέργειας λόγω εσωτερικών κερδών, Q tr : η ενέργεια που ανταλλάσσει το κτίριο με το εξωτερικό περιβάλλον με μεταφορά. 59

66 Όπως φαίνεται από τα δύο διαγράμματα το EPLUS εμφανίζει κατανάλωση ενέργειας από τον Οκτώβριο μέχρι τον Απρίλιο, ενώ το EPA_NR από το Νοέμβριο μέχρι το Μάρτιο. Με εξαίρεση τους μήνες Μάρτιο και Δεκέμβριο, για τους οποίους οι καταναλώσεις είναι πρακτικά ίδιες, (όπως φαίνεται και στο διάγραμμα διασποράς), και το Νοέμβριο που το EPLUS εμφανίζει πολύ μεγαλύτερες καταναλώσεις, το EPA_NR εμφανίζει μεγαλύτερες καταναλώσεις ενέργειας. Για το μήνα Ιανουάριο ο λόγος που υπάρχει η διαφορά αυτής της τάξης δικαιολογείται μόνο από τη διαφορά που παρουσιάζουν τα δύο προγράμματα για τον ίδιο μήνα στις απώλειες ενέργειας λόγω μεταφοράς. Η διαφορά γίνεται ακόμα μεγαλύτερη για το Φεβρουάριο, όπου πέρα από τη διαφορά στις απώλειες λόγω μεταφοράς προστίθεται και η διαφορά που εμφανίζουν τα δύο προγράμματα στα ηλιακά κέρδη για το μήνα αυτό υπέρ του EPLUS. Για τον Απρίλιο και το Σεπτέμβριο, το EPA_NR δεν εμφανίζει καταναλώσεις, διότι η μέση εξωτερική θερμοκρασία είναι μεταξύ 20 0 και Για το μήνα Νοέμβριο η κατανάλωση είναι αρκετά μεγαλύτερη για το EPLUS, διότι οι απώλειες λόγω μεταφοράς είναι περίπου ίδιες, οι απώλειες λόγω αερισμού είναι μεγαλύτερες στο EPLUS και όλοι οι υπόλοιποι παράγοντες που αποδίδουν θερμικά κέρδη στο κτίριο είναι μεγαλύτεροι στο EPA_NR. Από το διάγραμμα διασποράς επαληθεύεται η μεγάλη διαφορά που υπάρχει τον Ιανουάριο, το Φεβρουάριο και το Νοέμβριο και οι σχετικά ίδιες τιμές για τους άλλους μήνες. 60

67 61 α

68 Εικόνα 4-27 Απαιτούμενη ενέργεια για τη θέρμανση του κτιρίου ανά μήνα (α) και σύγκριση των αποτελεσμάτων των δυο προγραμμάτων (β) β Ενεργειακές απαιτήσεις για ψύξη Στην Εικόνα 4-28 παρουσιάζονται τα ποσά ενέργειας που πρέπει απαιτούνται ανά μήνα για να ψυχθεί το κτίριο, ώστε να μην ανεβαίνει η θερμοκρασία στο εσωτερικό του πάνω από τους Οι τιμές των καταναλώσεων ενέργειας προκύπτουν από την Εξίσωση 4-5. Όπως φαίνεται από τα δύο διαγράμματα το EPLUS εμφανίζει κατανάλωση ενέργειας από τον Απρίλιο μέχρι το Νοέμβριο, ενώ το EPA_NR από το Μάιο μέχρι τον Οκτώβριο. Βάσει και των καταναλώσεων ενέργειας για θέρμανση φαίνεται πως το EPLUS εμφανίζει για τους μήνες Απρίλιο και Νοέμβριο καταναλώσεις και για ψύξη και για θέρμανση. Αυτό οφείλεται στο ότι κατά τη διάρκεια των μηνών αυτών μπορεί η εσωτερική θερμοκρασία του κτιρίου να τείνει να ξεπεράσει τους 26 0, αλλά να τείνει να πέσει και κάτω από Με εξαίρεση τους μήνες Απρίλιο και Οκτώβριο, όλους τους υπόλοιπους μήνες το EPA_NR εμφανίζει μεγαλύτερες καταναλώσεις ενέργειας. Οι διαφορές αυτές κατά κύριο λόγο οφείλονται στα αισθητά μεγαλύτερα ηλιακά κέρδη που εμφανίζει το ΕPA_NR, ιδιαίτερα για τους καλοκαιρινούς μήνες. Αυτό έχει και ως αποτέλεσμα στο διάγραμμα διασποράς, ενώ οι τιμές ξεκινούν κοντά στην κόκκινη καμπύλη (Απρίλιος, Μάιος, Οκτώβριος), σταδιακά τα σημεία αρχίζουν να αποκλίνουν προς το κάτω μέρος αυτής (καλοκαιρινή περίοδος). 62

69 α 63 β

70 Εικόνα 4-28 Απαιτούμενη ενέργεια για την ψύξη του κτιρίου ανά μήνα (α) και σύγκριση των αποτελεσμάτων των δυο προγραμμάτων (β) β Συγκεντρωτικά αποτελέσματα Στην Εικόνα 4-29 φαίνονται οι ετήσιες τιμές σε ΚWh/m 2. Από τα δύο διαγράμματα φαίνεται πως σε επίπεδο απόλυτων μεγεθών υπάρχουν διαφορές κυρίως στα ηλιακά κέρδη και στις ενεργειακές απαιτήσεις για ψύξη και θέρμανση. Οι διαφορές φαίνονται καλύτερα στον Πίνακας 4-11, που παρουσιάζονται με ποσοστά. 64

71 65 β

72 Εικόνα 4-29 Συνολικές ετήσιες τιμές ενέργειας ανά κατηγορία (α) και σύγκριση των αποτελεσμάτων των δυο προγραμμάτων (β) Πίνακας 4-11 Ποσοστιαίες διαφορές των ετήσιων αποτελεσμάτων Ενέργεια KWh/m^2 ΕPLUS EPA_NR Διαφορά % Ισοζύγιο μεταφοράς Ισοζύγιο αερισμού Ηλιακά κέρδη Εσωτερικά κέρδη Ενέργεια θέρμανσης Ενέργεια ψύξης Συνολική ενέργεια Από τον παραπάνω πίνακα φαίνεται πως το EPA_NR εμφανίζει ουσιαστικές διαφορές σε σχέση με το EPLUS σε όλα τα επίπεδα πλην των εσωτερικών θερμικών κερδών. Συγκεκριμένα υπάρχουν διαφορές στο ισοζύγιο μεταφοράς της τάξης του 8%, στο ισοζύγιο αερισμού της τάξης του 27% και στα ηλιακά κέρδη της τάξης του 12%. Οι παραπάνω διαφορές στις τιμές έχουν ως άμεσο αποτέλεσμα τη δημιουργία διαφοράς κοντά στο 14% για τις ενεργειακές απαιτήσεις για θέρμανση και διαφορά κοντά στο 18% για τις ενεργειακές απαιτήσεις για ψύξη του κτιρίου. Η συνολική διαφορά των ενεργειακών απαιτήσεων για ψύξη και για θέρμανση είναι της τάξης του 17%. 66

73 5 Συμπεράσματα Προτάσεις Στην παρούσα εργασία εξετάστηκαν δύο μέθοδοι ενεργειακής επίλυσης ενός κτιρίου. Τα αποτελέσματα που προέκυψαν στο προηγούμενο κεφάλαιο και αφορούν στον τρόπο ενεργειακής επίλυσης του προς μελέτη κτιρίου εμφανίζουν κάποιες διαφορές. Στο κεφάλαιο αυτό γίνεται παρουσίαση των βασικών συμπερασμάτων που προκύπτουν από την αξιολόγηση των αποτελεσμάτων αυτών και των διαφορών τους. 5.1 Συμπεράσματα Κύριο και βασικότερο συμπέρασμα που προέκυψε είναι ότι οι δύο μέθοδοι παρουσιάζουν αποκλίσεις. Μεγαλύτερες είναι οι αποκλίσεις στα αποτελέσματα, τα οποία για τον υπολογισμό τους απαιτούν περισσότερα δεδομένα εισόδου. Για το λόγο αυτό, τέτοιου είδους αποκλίσεις υπήρξαν στα ηλιακά κέρδη, τα οποία απαιτούν μεγαλύτερη λεπτομέρεια στην εισαγωγή των δεδομένων σκίασης, καθώς και στον αερισμό, όπου το EPLUS λαμβάνει υπόψη την ταχύτητα του ανέμου και τη διαφορά εσωτερικής και εξωτερικής θερμοκρασίας. Σε ότι αφορά στα ηλιακά κέρδη, προστίθεται στη διαφορά και το γεγονός ότι το EPA_NR υπερεκτιμά τις τιμές τους, λόγω διαφορετικής βάσης κλιματικών δεδομένων. Αντίθετα, στα αποτελέσματα των εσωτερικών κερδών δεν υπήρξαν ουσιαστικές διαφορές, διότι είναι πιο απλός ο τρόπος εισαγωγής των δεδομένων και πιο απλή η διαδικασία υπολογισμού. Επίσης, τα αποτελέσματα του EPLUS είναι πιο κοντά στην πραγματικότητα σε σχέση με αυτά του EPA_NR. Αυτό επιβεβαιώνεται από μια σειρά αποτελεσμάτων, όπως είναι: 1. Η εμφάνιση ροών θερμότητας λόγω αερισμού τους καλοκαιρινούς μήνες. 2. Η μη ομαλή εξέλιξη των ηλιακών κερδών ανά μήνα κατά τη διάρκεια του έτους. Επιπροσθέτως, δεδομένου ότι και στα δύο προγράμματα οι επιφάνειες του κελύφους του κτιρίου εισήχθησαν με τον ίδιο τρόπο ακριβώς και με τις τιμές U του συντελεστή θερμοπερατότητας όπως αυτές υπολογίστηκαν για κάθε επιφάνεια στο 2 ο κεφάλαιο, φαίνεται πως το EPA_NR υπερεκτιμά τις απώλειες μέσω μεταφοράς σε σχέση με το EPLUS. Επιπλέον, το γεγονός ότι η ποσοστιαία διαφορά στην συνολική απαιτούμενη ενέργεια για ψύξη και θέρμανση του κτιρίου είναι της τάξης του 17%, σημαίνει ότι υπάρχει μεγάλη πιθανότητα να προκύψει διαφορετική ενεργειακή κατηγοριοποίηση του κτιρίου από τις δύο μεθόδους. Αυτό μπορεί να συμβεί, διότι η ποσοστιαία διαφορά από τα όρια μιας κατηγορίας σε μία άλλη, όπως φαίνεται στον Πίνακας 5-12, κυμαίνεται από 17% έως 34%. Η πιθανότητα 67

74 να γίνει διαφορετική κατηγοριοποίηση αυξάνεται ακόμα περισσότερο στην περίπτωση ενός κτιρίου που είναι ακόμα πιο πολύπλοκο στη χρήση του λαμβάνοντας υπόψη παράγοντες, όπως νυχτερινούς αερισμούς, μεταβλητά σκίαστρα, τις συνήθειες των ενοίκων κ.τ.λ.., όπου στη μηνιαία μέθοδο δεν είναι εύκολο να παραμετροποιηθούν. Πίνακας 5-12 Βαθμολόγηση ενεργειακής απόδοσης σύμφωνα με τον Κ.ΕΝ.Α.Κ.. Βαθμολογία Όρια κατηγοριοποίησης Διαφορά Από Έως % Α Β Β Γ Δ Ε Ζ Η Βάσει των όσων μελετήθηκαν, το EPA_NR χρησιμοποιεί μία μέθοδο, η οποία μπορεί να δώσει ικανοποιητικά αποτελέσματα κρίνοντας τα σε επίπεδο τάξης μεγέθους. Επίσης, μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε επίπεδο σύγκρισης μεταξύ δύο κτιρίων, όπως το χρησιμοποιεί ο Κ.ΕΝ.Α.Κ. συγκρίνοντας το πραγματικό κτίριο με το κτίριο αναφοράς, διότι πιθανόν τα σφάλματα που εξαγάγει να είναι κοινά και στις δύο περιπτώσεις και να απαλείφονται. Όμως δεν δύναται να χρησιμοποιηθεί σε επίπεδο ενεργειακής βελτιστοποίησης σε αναλυτικό επίπεδο, καθώς τα αποτελέσματά του δεν είναι λεπτομερή, σε αντίθεση με το EPLUS που χρησιμοποιεί τη δυναμική μέθοδο. 5.2 Προτάσεις Βάσει των συμπερασμάτων που αναφέρθηκαν προτείνονται τα παρακάτω: 1. Η ενεργειακή αξιολόγηση ενός κτιρίου σύμφωνα με τον Κ.ΕΝ.Α.Κ. χρησιμοποιώντας αντί της μηνιαίας, τη δυναμική μέθοδο. 2. Η επίλυση πιο σύνθετων κτιρίων, π.χ. βιοκλιματικά κτίρια, να γίνεται μόνο με τη χρήση της δυναμικής μεθόδου. 3. Η σταδιακή μετάβαση από τη μηνιαία μέθοδο στη δυναμική για όλα τα κτίρια, δεδομένου ότι η μηνιαία μέθοδος αποτελεί απλώς το πρώτο βήμα για την ενεργειακή αποτίμηση των κτιρίων. 4. Η δημιουργία ενός πανεπιστημιακού ανοιχτού λογισμικού που θα χρησιμοποιεί τη μηνιαία μέθοδο και θα καλύπτει καλύτερα τις απαιτήσεις των κατασκευών στην Ελλάδα. 68