ΓΗΠΛΩΜΑΣΗΚΖ ΔΡΓΑΗΑ ΔΦΑΡΜΟΓΖ ΤΝΓΤΑΜΟΤ ΓΔΩΘΔΡΜΗΑ ΚΑΗ ΖΛΗΟΘΔΡΜΗΑ Δ ΞΔΝΟΓΟΥΔΗΑΚΔ ΜΟΝΑΓΔ

Transcript

1 ΑΡΗΣΟΣΔΛΔΗΟ ΠΑΝΔΠΗΣΖΜΗΟ ΘΔΑΛΟΝΗΚΖ ΣΜΖΜΑ ΜΖΥΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΖΥΑΝΗΚΩΝ ΔΡΓΑΣΖΡΗΟ KATΑΚΔΤΖ ΤΚΔΤΩΝ ΓΗΔΡΓΑΗΩΝ ΓΗΔΤΘΤΝΣΖ: ΚΑΘΖΓΖΣΖ ΑΓΗ Μ. ΠΑΠΑΓΟΠΟΤΛΟ ΓΗΠΛΩΜΑΣΗΚΖ ΔΡΓΑΗΑ ΔΦΑΡΜΟΓΖ ΤΝΓΤΑΜΟΤ ΓΔΩΘΔΡΜΗΑ ΚΑΗ ΖΛΗΟΘΔΡΜΗΑ Δ ΞΔΝΟΓΟΥΔΗΑΚΔ ΜΟΝΑΓΔ ΠΑΠΑΓΟΠΟΤΛΟΤ ΑΝΑΣΑΗΑ Α.Δ.Μ.: 5341 ΤΠΔΤΘΤΝΟ ΚΑΘΖΓΖΣΖ: ΠΑΠΑΓΟΠΟΤΛΟ ΑΓΗ ΑΡΜΟΓΗΟ ΠΑΡΑΚΟΛΟΤΘΖΖ: ΚΤΡΗΑΚΖ ΔΛΛΖ ΘΔΑΛΟΝΗΚΖ ΜΑΡΣΗΟ 2016

2 ΠΡΟΛΟΓΟ Ο θηηξηαθφο ηνκέαο είλαη ππεχζπλνο γηα ην 40% πεξίπνπ ηεο ζπλνιηθήο ηειηθήο θαηαλάισζεο ελέξγεηαο ζε εζληθφ θαη επξσπατθφ επίπεδν. Ζ θαηαλάισζε απηή, είηε ζε κνξθή ζεξκηθήο (θπξίσο πεηξέιαην) είηε ζε κνξθή ειεθηξηθήο ελέξγεηαο, έρεη σο απνηέιεζκα, εθηφο ηεο ζεκαληηθήο νηθνλνκηθήο επηβάξπλζεο ιφγσ ηνπ πςεινχ θφζηνπο ηεο ελέξγεηαο, ηε κεγάιε επηβάξπλζε ηεο αηκφζθαηξαο κε ξχπνπο, θπξίσο δηνμείδην ηνπ άλζξαθα (CO 2 ), πνπ επζχλεηαη γηα ην θαηλφκελν ηνπ ζεξκνθεπίνπ. ηελ παξνχζα δηπισκαηηθή εξγαζία πξαγκαηνπνηήζεθε ε κειέηε ηεζζάξσλ ελαιιαθηηθψλ ελεξγεηαθψλ ζπζηεκάησλ γηα ηελ θάιπςε ησλ αλαγθψλ ζέξκαλζεο θαη δεζηνχ λεξνχ ρξήζεο ηνπ μελνδνρεηαθνχ ζπγθξνηήκαηνο Απνιπκέλε Πέηξα, ην νπνίν βξίζθεηαη ζηελ νξεηλή πεξηνρή ηνπ Σαμηάξρε ηνπ λνκνχ Υαιθηδηθήο. Ζ ζχγθξηζε ησλ ελαιιαθηηθψλ πξνηάζεσλ πξαγκαηνπνηήζεθε κε ηε ρξήζε ηνπ ινγηζκηθνχ πξνζνκνίσζεο Polysun (velasolaris). ην ζεκείν απηφ, ζα ήζεια λα εθθξάζσ ηηο επραξηζηίεο θαη ηελ επγλσκνζχλε κνπ ζηνπο αλζξψπνπο πνπ βνήζεζαλ γηα ηελ επηηπρή νινθιήξσζε ηεο παξνχζαο δηπισκαηηθήο εξγαζίαο. Αξρηθά, ζα ήζεια λα επραξηζηήζσ ηνλ θαζεγεηή θχξην Άγη Παπαδφπνπιν γηα ηελ αλάζεζε ηεο ζπγθεθξηκέλεο δηπισκαηηθήο εξγαζίαο, θαζψο θαη γηα ηηο ππνδείμεηο θαη ζπκβνπιέο πνπ κνπ παξείρε θαηά ηελ δηάξθεηα ηεο εθπφλεζήο ηεο. Δπηπιένλ, νθείισ λα επραξηζηήζσ ζεξκά ηελ ππνςήθηα δηδάθηνξα Κπξηάθε Έιιε, γηα ηελ ελαζρφιεζε ηεο κε ηελ εξγαζία, ηελ αδηάιεηπηε βνήζεηα ηεο ζηελ επίιπζε φισλ ησλ πξνβιεκάησλ πνπ αλέθππηαλ θαη θπξίσο, γηα ην ζεκαληηθφ ρξφλν πνπ αθηέξσζε ζηελ πξνζπάζεηα απηή. Σέινο, ζα ήζεια λα επραξηζηήζσ ηελ νηθνγέλεηά κνπ θαη φινπο ηνπο θίινπο κνπ γηα ηελ ππνκνλή πνπ έδεημαλ, γηα ηε ζπκπαξάζηαζε θαη ηελ εζηθή ζηήξημε πνπ κνπ παξείραλ φιν απηφ ην δηάζηεκα. Θεζζαινλίθε 2016 Παπαδνπνύινπ Αλαζηαζία i

3 ΠΔΡΗΔΥΟΜΔΝΑ 1. ΔΗΑΓΩΓΖ Παξαγσγή πξσηνγελνχο ελέξγεηαο απφ αλαλεψζηκεο πεγέο Καηαλάισζε ελέξγεηαο ζηα θηίξηα Καηαλάισζε ελέξγεηαο ζηα μελνδνρεία θνπφο Αληηθείκελν Μεζνδνινγία ΒΗΒΛΗΟΓΡΑΦΗΚΖ ΔΠΗΚΟΠΖΖ Δθαξκνγέο γεσζεξκηθψλ αληιηψλ ζεξκφηεηαο κε ειηαθνχο ζπιιέθηεο ΖΛΗΟΘΔΡΜΗΚΑ ΤΣΖΜΑΣΑ Ζιηαθά ζπζηήκαηα γηα ηελ παξαγσγή δεζηνχ λεξνχ ρξήζεο Θεξκνζηθσληθά θαη θεληξηθά ειηαθά ζπζηήκαηα Βαζκφο απφδνζεο ησλ ειηαθψλ ζπιιεθηψλ Σχπνη ειηαθψλ ζπιιεθηψλ Ζιηνζεξκηθά ζπλδπαζκέλεο παξαγσγήο λεξνχ ζέξκαλζεο θαη ΕΝΥ ρεδηαζκφο ζεξκνδνρείνπ combi Αλάπηπμε αγνξάο ειηαθψλ ζπιιεθηψλ ΓΔΩΘΔΡΜΗΚΑ ΤΣΖΜΑΣΑ Γεσζεξκηθέο αληιίεο ζεξκφηεηαο χζηεκα ελαιιαγήο ζεξκφηεηαο εληφο ηνπ εδάθνπο Λεηηνπξγία γεσζεξκηθψλ αληιίσλ ζεξκφηεηαο Αλάπηπμε αγνξάο γεσζεξκηθψλ αληιηψλ ζεξκφηεηαο πλδπαζκφο γεσζεξκηθψλ αληιηψλ ζεξκφηεηαο κε ειηαθνχο ζπιιέθηεο ΔΝΔΡΓΔΗΑΚΖ ΜΔΛΔΣΖ ΞΔΝΟΓΟΥΔΗΑΚΟΤ ΤΓΚΡΟΣΖΜΑΣΟ Πεξηγξαθή ηνπνζεζίαο Μειέηε ζεξκηθψλ αλαγθψλ ηνπ θηηξίνπ ii

4 Τπνινγηζκφο ζεξκηθψλ απσιεηψλ Δζσηεξηθά θαη ειηαθά ζεξκηθά θέξδε Τπνινγηζκφο ηεο εηήζηαο θαηαλάισζεο ελέξγεηαο γηα ζέξκαλζε Καηαλάισζε δεζηνχ λεξνχ ρξήζεο Γηαζηαζηνιφγεζε ειηαθψλ ζπιιεθηψλ Βαζηθέο εμηζψζεηο ππνινγηζκνχ Γηνξζσηηθνί ζπληειεζηέο Δθαξκνγή ηεο κεζφδνπ f-charts ζην μελνδνρεηαθφ ζπγθξφηεκα ΠΡΟΟΜΟΗΩΖ ΔΝΔΡΓΔΗΑΚΩΝ ΤΣΖΜΑΣΩΝ Παξνπζίαζε ινγηζκηθνχ πξνζνκνίσζεο Polysun Μεηεσξνινγηθά δεδνκέλα Ζιηαθνί ζπιιέθηεο Γνρείν αδξάλεηαο Αλνηρηφ θχθισκα δεζηνχ λεξνχ ρξήζεο Κηίξην Κιεηζηφ ζχζηεκα ελδνδαπέδηαο ζέξκαλζεο Κχξην ζχζηεκα ζέξκαλζεο Παξνπζίαζε ελεξγεηαθψλ ζπζηεκάησλ πκβαηηθφ ζχζηεκα-λέβεηαο πεηξειαίνπ ρσξίο ειηαθνχο ζπιιέθηεο ν Δλαιιαθηηθφ ζχζηεκα- Αληιία ζεξκφηεηαο ζε ζπλδπαζκφ κε ειηαθνχο ζπιιέθηεο ν Δλαιιαθηηθφ ζχζηεκα-γεσζεξκηθή αληιία ζεξκφηεηαο ν Δλαιιαθηηθφ ζχζηεκα-γεσζεξκηθή αληιία ζεξκφηεηαο ζε ζπλδπαζκφ κε ειηαθνχο ζπιιέθηεο ΑΠΟΣΔΛΔΜΑΣΑ ΠΡΟΟΜΟΗΩΖ ΔΝΔΡΓΔΗΑΚΩΝ ΤΣΖΜΑΣΩΝ πκβαηηθφ ζχζηεκα-λέβεηαο πεηξειαίνπ ρσξίο ειηαθνχο ζπιιέθηεο ν Δλαιιαθηηθφ ζχζηεκα- Αληιία ζεξκφηεηαο ζε ζπλδπαζκφ κε ειηαθνχο ζπιιέθηεο ν Δλαιιαθηηθφ ζχζηεκα-γεσζεξκηθή αληιία ζεξκφηεηαο iii

5 7.4. 3ν Δλαιιαθηηθφ ζχζηεκα-γεσζεξκηθή αληιία ζεξκφηεηαο ζε ζπλδπαζκφ κε ειηαθνχο ζπιιέθηεο ΟΗΚΟΝΟΜΗΚΖ ΑΝΑΛΤΖ ΔΝΔΡΓΔΗΑΚΩΝ ΤΣΖΜΑΣΩΝ Μέζνδνο θαζαξήο παξνχζαο αμίαο Μέζνδνο θφζηνπο θχθινπ δσήο ΤΜΠΔΡΑΜΑΣΑ ΒΗΒΛΗΟΓΡΑΦΗΑ Καηάινγνο εηθόλσλ Δηθφλα 1.1: Πξσηνγελήο παξαγσγή ελέξγεηαο απφ αλαλεψζηκεο πεγέο γηα ην έηνο 2013 [1]... 2 Δηθφλα 2.1: Μνλνθαηνηθία επηθάλεηαο 180 η.κ. φπνπ εθαξκφζηεθε ε δηαδηθαζία GEOSOL Δηθφλα 3.1: Θεξκνζηθσληθφ ζχζηεκα αλνηρηνχ θαη θιεηζηνχ βξφγρνπ Δηθφλα 3.2: Κεληξηθφ ειηνζεξκηθφ ζχζηεκα παξαγσγήο ΕΝΥ Δηθφλα 3.3: Κακπχιε ζηηγκηαίαο απφδνζεο ζπιιέθηε SULIT B Δηθφλα 3.4: Σνκή ηππηθνχ επίπεδνπ ειηαθνχ ζπιιέθηε γηα παξαγσγή δεζηνχ λεξνχ Δηθφλα 3.5: Δγθαηάζηαζε επίπεδσλ ζπιιεθηψλ θελνχ ζε θαηνηθία Δηθφλα 3.6: Σππηθή δηάηαμε ζπζηήκαηνο combi γηα ηελ παξαγσγή ΕΝΥ θαη ζέξκαλζεο ρψξσλ Δηθφλα 3.7: Θεξκνδνρείν Combi ηεο εηαηξείαο SICC Δηθφλα 3.8: Σξφπνη θφξηηζεο ηνπ ζεξκνδνρείνπ Δηθφλα 3.9: Παγθφζκηα εγθαηεζηεκέλε ηζρχο θαη εηήζηα ελεξγεηαθή απφδνζε ειηνζεξκθψλ ζπζηεκάησλ γηα ηα έηε [24] Δηθφλα 4.1: Οξηδφληηνο γεσελαιιάθηεο ζεξκφηεηαο θιεηζηνχ θπθιψκαηνο Δηθφλα 4.2: Καηαθφξπθνο γεσελαιιάθηεο ζεξκφηεηαο θιεηζηνχ θπθιψκαηνο Δηθφλα 4.3: Καηαθφξπθε γεψηξεζε κε ζσιήλα ζρήκαηνο U Δηθφλα 4.4: Παγθφζκηα εγθαηεζηεκέλε ηζρχο ησλ ΓΑΘ ζε MWt [28] Δηθφλα 4.5: Παγθφζκηα εγθαηεζηεκέλε ηζρχο ΓΑΘ (MWt) αλά ήπεηξν [28] iv

6 Δηθφλα 4.6: Παγθφζκηα εγθαηεζηεκέλε ηζρχο ΓΑΘ (MWt) αλά ρψξα [31] Δηθφλα 4.7: Αξηζκφο ησλ εγθαηεζηεκέλσλ ΓΑΘ ζε νξηζκέλεο επξσπατθέο ρψξεο, ζε ζχγθξηζε κε ηελ έθηαζε θαη ηνλ πιεζπζκφ (European Heat Pump Association) [33] Δηθφλα 4.8: Αλάπηπμε ησλ εηήζησλ πσιήζεσλ ΓΑΘ ζηε Γεξκαλία (BWP / GtV-BV) Δηθφλα 4.9: ρεκαηηθφ δηάγξακκα ζπζηήκαηνο γεσζεξκηθήο αληιίαο ζεξκφηεηαο ζε ζπλδπαζκφ κε ειηαθνχο ζπιιέθηεο Δηθφλα 4.10: πλδπαζκέλν ζχζηεκα γεσζεξκηθήο αληιίαο ζεξκφηεηαο κε ειηαθνχο ζπιιέθηεο Δηθφλα 5.1: Παλνξακηθή εηθφλα μελνδνρεηαθνχ ζπγθξνηήκαηνο Απνιπκέλε Πέηξα Δηθφλα 5.2: Δπηθάλεηεο δηαθαλψλ ζηνηρείσλ αλά θηίξην θαη πξνζαλαηνιηζκφ Δηθφλα 5.3: πλνιηθά εζσηεξηθά θαη ειηαθά ζεξκηθά θέξδε Δηθφλα 5.4: Τπνινγηζκφο θαηαλάισζεο ελέξγεηαο γηα ζέξκαλζε κε ηε κέζνδν ησλ βαζκνεκεξψλ κεηαβιεηήο βάζεο Δηθφλα 5.5: Σππηθφ δηάγξακκα θακππιψλ-f Δηθφλα 5.6: Μεηαβνιή ζπληειεζηή Κ 2 ζπλαξηήζεη ηεο ρσξεηηθφηεηαο ηεο δεμακελήο C Δηθφλα 5.7: Μεηαβνιή ηνπ ζπληειεζηή Κ 4 ζπλαξηήζεη ηνπ παξάγνληα ι Δηθφλα 5.8: Απαηηνχκελν κεληαίν θνξηίν γηα ηελ θάιπςε ησλ αλαγθψλ ΕΝΥ Δηθφλα 5.9: Γηάγξακκα f εηήζηαο θάιπςεο γηα δηαθνξεηηθέο γσλίεο θιίζεο Δηθφλα 5.10: Δπηπιεφλ θνξηίν πνπ θαιχπηεηαη απφ ην ζχζηεκα ζέξκαλζεο Δηθφλα 6.1: Γεδνκέλα ηνπνζεζίαο μελνδνρεηαθνχ ζπγθξνηήκαηνο Απνιπκέλε Πέηξα Δηθφλα 6.2: Ρπζκίζεηο πεδίνπ ειηαθψλ ζπιιεθηψλ Δηθφλα 6.3: Γνρείν αδξάλεηαο Δηθφλα 6.4: Αλνηρηφ θχθισκα δεζηνχ λεξνχ ρξήζεο Δηθφλα 6.5: Κιεηζηφ θχθισκα ελδνδαπέδηαο ζέξκαλζεο Δηθφλα 6.6: Δλαιιαθηηθά ζπζηήκαηα ζέξκαλζεο Δηθφλα 6.7: πκβαηηθφ ζχζηεκα-λέβεηαο πεηξειαίνπ ρσξίο ειηαθνχο ζπιιέθηεο Δηθφλα 6.8: 1ν Δλαιιαθηηθφ ζχζηεκα-αληιία ζεξκφηεηαο ζε ζπλδπαζκφ κε ειηαθνχο ζπιιέθηεο Δηθφλα 6.9: 2ν Δλαιιαθηηθφ ζχζηεκα-γεσζεξκηθή αληιία ζεξκφηεηαο v

7 Δηθφλα 6.10: 3ν Δλαιιαθηηθφ ζχζηεκα-γεσζεξκηθή αληιία ζεξκφηεηαο ζε ζπλδπαζκφ κε ειηαθνχο ζπιιέθηεο Δηθφλα 7.1: Γηάγξακκα θαηαλάισζεο ιέβεηα πεηξειαίνπ ζπκβαηηθνχ ζπζηήκαηνο Δηθφλα 7.2: Γηάγξακκα θαηαλάισζεο αληιίαο ζεξκφηεηαο 1 νπ ελαιιαθηηθνχ ζπζηήκαηνο Δηθφλα 7.3: Γηάγξακκα θαηαλάισζεο γεσζεξκηθήο αληιίαο ζεξκφηεηαο 2 νπ ελαιιαθηηθνχ ζπζηήκαηνο.. 68 Δηθφλα 7.4: Γηάγξακκα θαηαλάισζεο γεσζεξκηθήο αληιίαο ζεξκφηεηαο 3 νπ ελαιιαθηηθνχ ζπζηήκαηνο.. 70 Δηθφλα 7.5: Πνζνζηφ ειηαθήο ελέξγεηαο ζην ζχζηεκα-ζιηαθή θάιπςε [SFn] Δηθφλα 7.6: Δλέξγεηα κνλάδνο παξαγσγήο ζεξκφηεηαο ζην ζχζηεκα [Qaux] Δηθφλα 7.7: πλνιηθή θαηαλάισζε ειεθηξηθήο ελέξγεηαο ηνπ ζπζηήκαηνο [Etot] Δηθφλα 7.8: Γηάγξακκα ξνήο ελέξγεηαο ηνπ ζπζηήκαηνο Δηθφλα 8.1: ηνηρεία θφζηνπο ελεξγεηαθψλ ζπζηεκάησλ Καηάινγνο πηλάθσλ Πίλαθαο 4.1: Γηαθνξεηηθνί ηξφπνη ιεηηνπξγίαο ηνπ ζπλδπαζκέλνπ ζπζηήκαηνο ησλ ειηνζεξκηθψλ ζπιιεθηψλ κε ηε γεσζεξκηθή αληιία ζεξκφηεηαο [35] Πίλαθαο 5.1: Θεξκηθέο απψιεηεο ησλ θηηξίσλ ηνπ μελνδνρεηαθνχ ζπγθξνηήκαηνο Πίλαθαο 5.2: Δζσηεξηθά ζεξκηθά θέξδε απφ αλζξψπνπο Πίλαθαο 5.3: Ζκεξήζηα θαηαλάισζε Ε.Ν.Υ. αλά θηίξην ηνπ μελνδνρεηαθνχ ζπγθξνηήκαηνο Πίλαθαο 7.1: Θεξκηθά απνηειέζκαηα (εηήζηεο ηηκέο) ζπκβαηηθνχ ζπζηήκαηνο Πίλαθαο 7.2: Θεξκηθά απνηειέζκαηα (εηήζηεο ηηκέο) 1 νπ ελαιιαθηηθνχ ζπζηήκαηνο Πίλαθαο 7.3: Θεξκηθά απνηειέζκαηα (εηήζηεο ηηκέο) 2 νπ ελαιιαθηηθνχ ζπζηήκαηνο Πίλαθαο 7.4: Θεξκηθά απνηειέζκαηα (εηήζηεο ηηκέο) 3 νπ ελαιιαθηηθνχ ζπζηήκαηνο Πίλαθαο 7.5: πγθξηηηθά απνηειέζκαηα ησλ ελεξγεηαθψλ ζπζηεκάησλ Πίλαθαο 8.1: Κ.Π.Α. ησλ ελεξγεηαθψλ ζπζηεκάησλ Πίλαθαο 8.2: Τπνινγηζκφο ΥΑΔ ελαιιαθηηθψλ ελεξγεηαθψλ ζπζηεκάησλ Πίλαθαο 8.3: Κφζηνο Κχθινπ Εσήο ησλ ελεξγεηαθψλ ζπζηεκάησλ vi

8 Κεθ.1 Δηζαγσγή 1. ΔΗΑΓΩΓΖ 1.1.Παξαγσγή πξσηνγελνύο ελέξγεηαο από αλαλεώζηκεο πεγέο χκθσλα κε ζηνηρεία ηεο ηαηηζηηθήο Τπεξεζίαο ηεο Δπξσπατθήο Έλσζεο (Eurostat), ε παξαγσγή πξσηνγελνχο ελέξγεηαο απφ αλαλεψζηκεο πεγέο ζηα 28 θξάηε κέιε ηεο Δπξσπατθήο Έλσζεο (Δ.Δ.) ην 2013 αληηζηνηρνχζε ζε 192 εθαηνκκχξηα ηφλνπο ηζνδχλακνπ πεηξειαίνπ, κεξίδην ηεο ηάμεο ηνπ 24,3% ηεο ζπλνιηθήο παξαγσγήο πξσηνγελνχο ελέξγεηαο απφ φιεο ηηο πεγέο. Ζ παξαγσγή ελέξγεηαο απφ αλαλεψζηκεο πεγέο αλάκεζα ζηηο ρψξεο ηεο Δ.Δ. απμήζεθε αζξνηζηηθά θαηά 84,4% κεηαμχ ηνπ 2003 θαη ηνπ 2013, πνζφ πνπ αληηζηνηρεί ζε κία κέζε εηήζηα αχμεζε ηεο ηάμεο ηνπ 6,3%. Μεηαμχ ησλ δηάθνξσλ ηχπσλ αλαλεψζηκσλ πεγψλ ελέξγεηαο, ε ζεκαληηθφηεξε πεγή ζηελ Δ.Δ. είλαη ε βηνκάδα θαη ε παξαγσγή ελέξγεηαο απφ απφβιεηα ζε πνζνζηφ 64,2% ηεο πξσηνγελνχο παξαγσγήο ελέξγεηαο γηα ην έηνο Ζ πδξνειεθηξηθή ελέξγεηα απνηέιεζε ην 16,6% ηεο ζπλνιηθήο παξαγσγήο πξσηνγελνχο ελέξγεηαο, αληίζηνηρα ε αηνιηθή ελέξγεηα αληηπξνζψπεπζε ην 10,5% θαη ε ειηαθή ην 5,5% επίζεο γηα ην έηνο Αμίδεη λα ζεκεησζεί φηη ε γεσζεξκηθή ελέξγεηα απνηέιεζε έλα κηθξφ πνζνζηφ ηεο ηάμεο ηνπ 3,1% θαη ηέινο ε ελέξγεηα απφ ηελ παιίξξνηα θαη ηα θπκάηα κε πνζνζηφ κφιηο 0,02%. Ο κεγαιχηεξνο παξαγσγφο ελέξγεηαο απφ αλαλεψζηκεο πεγέο ζηελ Δ.Δ. γηα ην έηνο 2013 ήηαλ ε Γεξκαλία κε πνζνζηφ 17,7% ηνπ ζπλφινπ θαη αθνινπζνχλ ε Ηηαιία κε πνζνζηφ 12,2%, ε Γαιιία κε 12%, ε Ηζπαλία 9,1% θαη ε νπεδία 8,7%. Σν πνζνζηφ ηεο παξαγσγήο ελέξγεηαο απφ αλαλεψζηκεο πεγέο γηα θάζε ρψξα ηεο Δ.Δ εμαξηάηαη ζε ζεκαληηθφ βαζκφ απφ ηνπο θπζηθνχο πφξνπο πνπ δηαζέηεη θαη ηηο εθάζηνηε θιηκαηνινγηθέο ζπλζήθεο πνπ επηθξαηνχλ. Γηα παξάδεηγκα ζηελ Μάιηα ην 72,6% θαη ζηελ Κχπξν ην 64,1% ηεο ελέξγεηαο πνπ παξάγεηαη απφ αλαλεψζηκεο πεγέο πξνέξρεηαη απφ ηελ ειηαθή ελέξγεηα, ελψ έλα πνζνζηφ κεγαιχηεξν απφ ην 33% ζηηο νξεηλέο πεξηνρέο ησλ ρσξψλ ηεο Κξναηίαο, ηεο Απζηξίαο θαη ηεο ινβελίαο πξνέξρεηαη απφ ηελ πδξνειεθηξηθή ελέξγεηα. Ζ πδξνειεθηξηθή ελέξγεηα αληηπξνζσπεχεη επίζεο πεξηζζφηεξν απφ ην 33% ηεο παξαγσγήο ελέξγεηαο απφ αλαλεψζηκεο πεγέο ζηελ Σνπξθία, ηε εξβία θαη ηελ Πξψελ Γηνπγθνζιαβηθή Γεκνθξαηία ηεο Μαθεδνλίαο, πνζνζηφ κεγαιχηεξν απφ 50% γηα ην Μαπξνβνχλην, πεξίπνπ ζην 75% γηα ηελ Αιβαλία θαη ηδηαίηεξα πςειφ ζην 88,7% γηα ηε Ννξβεγία. Πνζνζηφ κεγαιχηεξν απφ 21,3% ηεο παξαγσγήο ελέξγεηαο απφ αλαλεψζηκεο πεγέο ζηελ Ηηαιία πξνέξρεηαη απφ γεσζεξκηθά πεδία. Μεξίδην ηεο αηνιηθήο ελέξγεηαο είλαη ηδηαίηεξα πςειφ ζηελ Ηξιαλδία κε πνζνζηφ 51% θαη επίζεο αληηπξνζσπεχεη πεξηζζφηεξν απφ ην 25% ζηε Γαλία, ην Ζλσκέλν Βαζίιεην θαη ηελ Ηζπαλία [1]. 1

9 Κεθ.1 Δηζαγσγή Δηθόλα 1.1: Πξσηνγελήο παξαγσγή ελέξγεηαο από αλαλεώζηκεο πεγέο γηα ην έηνο 2013 [1]. χκθσλα κε ηελ εηθφλα 1.1, γηα ηελ Διιάδα ην πνζνζηφ παξαγσγήο πξσηνγελνχο ελέξγεηαο απφ αλαλεψζηκεο πεγέο είλαη ηδηαίηεξα πςειφ γηα ηελ βηνκάδα (43,1%), αθνινπζεί ε πδξνειεθηξηθή ελέξγεηα (21,9%) κε ηελ ειηαθή ελέξγεηα (20,1%), έπεηηα ε αηνιηθή ελέξγεηα (14,3%) θαη ζηελ ηειεπηαία ζέζε ε γεσζεξκηθή ελέξγεηα κε ηδηαίηεξα ρακειφ πνζνζηφ (0,5%). Ζ Διιάδα ράξε ζηηο γεσινγηθέο ζπλζήθεο νη νπνίεο επηθξαηνχλ θαηέρεη έλα αμηφινγν δπλακηθφ ζηελ γεσζεξκηθή ελέξγεηα. Πξέπεη λα ζεκεησζεί φηη ππάξρνπλ επίζεο επαξθή γεσζεξκηθά πεδία πςειήο ελζαιπίαο ηα νπνία ζα κπνξνχζαλ λα ρξεζηκνπνηεζνχλ γηα ηελ παξαγσγή ειεθηξηθήο ελέξγεηαο. ην ηέινο ηνπ 2007 ε ζπλνιηθή εγθαηεζηεκέλε ζεξκηθή ηζρχο απφ άκεζεο ρξήζεηο ηεο γεσζεξκηθήο ελέξγεηαο ππνινγίζηεθε πεξίπνπ ζε 75MWt. Οη αληιίεο ζεξκφηεηαο απφ ππφγεηα χδαηα έρνπλ αλαπηπρζεί ηδηαίηεξα ην ηειεπηαίν δηάζηεκα, σζηφζν ην πνζνζηφ πνπ θαηαιακβάλνπλ ζηελ Διιεληθή αγνξά είλαη ειάρηζην ζε ζρέζε κε άιια θξάηε ηεο θεληξηθήο ή Βφξεηαο Δπξψπεο. 2

10 Κεθ.1 Δηζαγσγή Καηαλάισζε ελέξγεηαο ζηα θηίξηα χκθσλα κε ην Τπνπξγείν Πεξηβάιινληνο, Δλέξγεηαο θαη Κιηκαηηθήο Αιιαγήο (ΤΠΔΚΑ), ηα θηίξηα απνηεινχλ έλα κεγάιν ελεξγεηαθφ θαηαλαισηή, πνπ ηαπηνρξφλσο δηαζέηεη πςειφ δπλακηθφ εμνηθνλφκεζεο ελέξγεηαο. Με ηελ ρξήζε θαηάιιεισλ ηερληθψλ θαη νηθνλνκηθά απνηειεζκαηηθψλ ηερλνινγηψλ είλαη δπλαηή ε επίηεπμε ζεκαληηθήο βειηίσζεο ηεο ελεξγεηαθήο απνδνηηθφηεηαο ησλ θηηξίσλ κε αληίζηνηρα πεξηβαιινληηθά θαη θνηλσληθά νθέιε. Σν Δπξσπατθφ πκβνχιην ηνλ Μάξηην ηνπ 2007, ελέθξηλε κία νινθιεξσκέλε πξνζέγγηζε γηα ηελ θιηκαηηθή θαη ελεξγεηαθή πνιηηηθή κε ζηφρν ηελ θαηαπνιέκεζε ηεο αιιαγήο ηνπ θιίκαηνο θαη ηελ αχμεζε ηεο ελεξγεηαθήο αζθάιεηαο ηεο Δπξσπατθήο Έλσζεο (Δ.Δ.), εληζρχνληαο παξάιιεια ηελ αληαγσληζηηθφηεηα ηεο θαη ηε κεηαηξνπή ηεο ζε κία ηδηαίηεξα απνδνηηθή απφ ελεξγεηαθή άπνςε νηθνλνκία ρακειψλ εθπνκπψλ άλζξαθα. Οη απαηηήζεηο πνπ πηνζεηήζεθαλ απφ ηνπο αξρεγνχο θξαηψλ θαη θπβεξλήζεσλ αθνξνχζαλ ηελ κείσζε ησλ εθπνκπψλ αεξίσλ ηνπ ζεξκνθεπίνπ θαηά ηνπιάρηζηνλ 20% θάησ απφ ηα επίπεδα ηνπ 1990, ην 20% ηεο θαηαλάισζεο ελέξγεηαο ηεο Δ.Δ. λα πξνέξρεηαη απφ αλαλεψζηκεο πεγέο θαη ηελ κείσζε θαηά 20% ζηελ ρξήζε πξσηνγελνχο ελέξγεηαο ζε ζχγθξηζε κε ηα πξνβιεπφκελα επίπεδα κέζσ ηεο βειηίσζεο ηεο ελεξγεηαθήο απφδνζεο. Οη παξαπάλσ απαηηήζεηο είλαη γλσζηέο σο ζηφρνη [2]. ε παγθφζκην επίπεδν, ηα θηίξηα αληηπξνζσπεχνπλ ην 32% (118,6 EJ) ηεο ηειηθήο θαηαλάισζεο ελέξγεηαο γηα ην έηνο 2012 θαη ην 53% ηεο παγθφζκηαο θαηαλάισζεο ειεθηξηθήο ελέξγεηαο. χκθσλα κε ην Γηεζλή Οξγαληζκφ Δλέξγεηαο (International Energy Agency), ε ηειηθή θαηαλάισζε ελέξγεηαο ζηνλ θηηξηαθφ ηνκέα απμήζεθε θαηά 1,5% εηεζίσο κεηαμχ ηνπ 2000 θαη ηνπ Δλδηαθέξνλ ζηνηρείν απνηειεί ην γεγνλφο φηη ην πνζνζηφ απηφ δελ ηείλεη λα κεησζεί παξά ηελ παγθφζκηα νηθνλνκηθή χθεζε. Πξνβιέπεηαη φηη ε θαηαλάισζε ελέξγεηαο ησλ θηηξίσλ ζα ζπλερίδεη λα έρεη απμεηηθέο ηάζεηο κε έλα πςειφ πνζνζηφ (1,4% εηεζίσο), θζάλνληαο ηα 142,7 EJ [3]. χκθσλα κε ηηο κειέηεο πνπ δεκνζηεχηεθαλ απφ ηε Γηαθπβεξλεηηθή Δπηηξνπή γηα ηελ Κιηκαηηθή Αιιαγή (Intergovernmental Panel on Climate Change-IPCC), νη επηδξάζεηο ηεο θιηκαηηθήο αιιαγήο έρνπλ γίλεη εκθαλείο ζηε κεηαβνιή ηεο κέζεο εηήζηαο ζεξκνθξαζίαο ηεο επηθάλεηαο ηεο γεο ηελ ηειεπηαία εηθνζαεηία. Σνλ Απξίιην ηνπ 2007 ε IPCC εμέδσζε ην δεχηεξν κέξνο ηεο 4 εο Έθζεζεο Αμηνιφγηζεο (4 th Assessment Report AR4), ζην νπνίν αμηνινγεί ηηο επηπηψζεηο ηεο θιηκαηηθήο αιιαγήο, ηελ εππάζεηα θαη ηε δπλαηφηεηα πξνζαξκνγήο ηνπ πιαλήηε ζε απηήλ. ηε ζπγθεθξηκέλε έθζεζε δηαηππψλεηαη μεθάζαξα φηη έλα κεηαιιαζζφκελν θιίκα ζα επεξεάζεη ηα πνιχπινθα πεξηβαιινληηθά, θνηλσληθά θαη νηθνλνκηθά ζπζηήκαηα πνπ έρνπλ ζεκειησζεί εδψ θαη αηψλεο, θαη ηα νπνία δελ κπνξνχλ λα αληέμνπλ γξήγνξεο θαη ζεκειηψδεηο αιιαγέο. Δπηζηεκνληθέο έξεπλεο απνδεηθλχνπλ φηη είλαη επηηαθηηθή αλάγθε, ε αλάιεςε επείγνπζαο δξάζεο γηα ηελ αληηκεηψπηζε ηεο αιιαγήο ηνπ θιίκαηνο. Μειέηεο, φπσο ε αλαζθφπεζε ηνπ Stern [4], επηβεβαηψλνπλ ην 3

11 Κεθ.1 Δηζαγσγή ηεξάζηην θφζηνο ηεο απξαμίαο. Δπηπιένλ, ε έθζεζε ηεο Σξάπεδαο ηεο Διιάδνο [5] παξνπζηάδεη ηηο πξνβιεπφκελεο θιηκαηηθέο θαη πεξηβαιινληηθέο κεηαβνιέο, απνηηκά ην θφζηνο ησλ κεηαβνιψλ απηψλ γηα ηελ ειιεληθή νηθνλνκία θαη εθηηκά ην θφζηνο ησλ κέηξσλ πξνζαξκνγήο ζηελ θιηκαηηθή αιιαγή, ζην πιαίζην θαη ηεο ζπλαθνχο πνιηηηθήο ηεο Δ.Δ. [6] Καηαλάισζε ελέξγεηαο ζηα μελνδνρεία Αλαθνξηθά κε ηνλ μελνδνρεηαθφ ηνκέα, ιφγσ ηεο αληαγσληζηηθφηεηαο, ηδηαίηεξε ζεκαζία έρεη ε κείσζε ηνπ ζπλνιηθνχ θφζηνπο ιεηηνπξγίαο ηνπ θηηξίνπ. Ζ απμαλφκελε επαηζζεζία ζε πεξηβαιινληηθνχο παξάγνληεο ζην ζρεδηαζκφ ηνπ μελνδνρείνπ, νδεγεί ζηελ εηζαγσγή θηιηθψλ πξνο ην πεξηβάιινλ ζηνηρείσλ. Δαλ επίζεο πξνζηεζεί ε ζπλερήο απμεηηθή ηάζε ζηηο ηηκέο ησλ νξπθηψλ θαπζίκσλ, είλαη πξνθαλέο φηη φινη απηνί νη παξάγνληεο δεκηνπξγνχλ επλντθέο ζπλζήθεο γηα ηελ βειηηζηνπνίεζε ησλ ελαιιαθηηθψλ πξαθηηθψλ. Ζ θαηαλάισζε ελέξγεηαο ζηα μελνδνρεία είλαη απφ ηηο πςειφηεξεο ζηνλ ηνκέα ησλ κε-νηθηζηηθψλ θηηξίσλ. Ζ θαηαλάισζε ελφο μελνδνρείνπ ζηελ Ηηαιία αλέξρεηαη ζε 215 kwh/(m 2 *a), ζηελ Ηζπαλία ζε 287 kwh/(m 2 *a), ζηε Γαιιία ζε 420 kwh/(m 2 *a) θαη ζηελ Διιάδα ζε 280 kwh/(m 2 *a) φπνπ ε κηζή θαηαλαιηζθφκελε ελέξγεηα είλαη ειεθηξηθή [7]. ηα πιαίζηα κηαο άιιεο έξεπλαο, επηζεκαίλεηαη φηη ε μελνδνρεηαθή βηνκεραλία είλαη έλαο απφ ηνπο πην ελεξγνβφξνπο επηκέξνπο ηνκείο ηεο ηνπξηζηηθήο βηνκεραλίαο. πγθεθξηκέλα ηα απνηειέζκαηα ηεο έξεπλάο ηνπο παξνπζίαζαλ φηη ε κέζε θαηαλάισζε ησλ μελνδνρείσλ ζηελ Κχπξν αλέξρεηαη ζε 272,6 kwh/(m 2 *a), ζηελ Πνξηνγαιία ζε 296,4 kwh/(m 2 *a) θαη ζηελ Ηηαιία ζε 364,4 kwh/(m 2 *a) [8]. Οη θαηαλαιψζεηο ζηηο ρψξεο πνπ πξναλαθέξζεθαλ είλαη ζεκαληηθά ρακειφηεξεο ζε ζχγθξηζε κε απηέο ησλ αληίζηνηρσλ αζηαηηθψλ μελνδνρείσλ. Ζ κέζε ζπλνιηθή θαηαλάισζε ελέξγεηαο θπκαίλεηαη ζε 468 kwh/(m 2 *a) ζχκθσλα κε κία κειέηε πνπ αθνξνχζε 29 μελνδνρεία ηεο ηγθαπνχξεο φπσο αληίζηνηρα ζε 564 kwh/(m 2 *a) έπεηηα απφ κεηξήζεηο ζε 16 μελνδνρεία ηνπ Υνλγθ Κνλγθ [9]. Σα κεγέζε απηά θαηαδεηθλχνπλ ηελ αλάγθε γηα ιήςε κέηξσλ ζηελ θαηεχζπλζε ηεο εμνηθνλφκεζεο ελέξγεηαο ζηνλ μελνδνρεηαθφ ηνκέα. ε εζληθφ επίπεδν, ε θαηαλάισζε ελέξγεηαο ησλ Διιεληθψλ μελνδνρείσλ είλαη ηδηαίηεξα πςειή. Γεδνκέλα γηα ηελ θαηαλάισζε ελέξγεηαο απφ 158 Διιεληθά μελνδνρεία ζπιιέρζεθαλ ζηα πιαίζηα ηνπ πξνγξάκκαηνο CEC VALOREN κε ζηφρν ηεο εμνηθνλφκεζε ελέξγεηαο ζηνλ θηηξηαθφ ηνκέα. Καηά ηελ δηάξθεηα ηνπ πξνγξάκκαηνο πξαγκαηνπνηήζεθαλ επηηφπηεο επηζθέςεηο ζηα μελνδνρεία απφ εμεηδηθεπκέλε νκάδα κεραληθψλ κε ζηφρν ηε ζπιινγή πιεξνθνξηψλ ζρεηηθά κε ηε ζέξκαλζε, ηε ςχμε, ην θσηηζκφ θαη ησλ ππφινηπσλ ζπζηεκάησλ ηνπ θηηξίνπ.ο εηήζηνο κέζνο φξνο ηεο ζπλνιηθήο θαηαλάισζεο ελέξγεηαο ζηα μελνδνρεία αλέξρεηαη ζε 273 kwh/(m 2 *a), ηηκή ηδηαίηεξα πςειή ζε ζχγθξηζε κε ηηο ππφινηπεο θαηεγνξίεο θηηξίσλ. Έπεηηα απφ δνθηκέο δηαθνξεηηθψλ πηζαλψλ ζελαξίσλ ζηα ελεξγεηαθά ζπζηήκαηα ησλ μελνδνρείσλ αιιά θαη ζην θέιπθνο αμηνινγήζεθαλ ηα απνηειέζκαηα ησλ παξεκβάζεσλ. Με βάζε ηα 4

12 Κεθ.1 Δηζαγσγή απνηειέζκαηα απφ δηάθνξεο πξνζνκνηψζεηο, ζπκπεξαίλεηαη φηη είλαη δπλαηφλ λα θαηαιήμνπλ ζε κία ζπλνιηθή εμνηθνλφκηζε ελέξγεηαο ηεο ηάμεσο ηνπ 20% [10] θνπόο θνπφ ηεο παξνχζαο δηπισκαηηθήο εξγαζίαο, κε ηίηιν «Δθαξκνγή ζπλδπαζκνχ γεσζεξκίαο θαη ειηνζεξκίαο ζε μελνδνρεηαθέο κνλάδεο», απνηέιεζε ε κειέηε ηεζζάξσλ ελαιιαθηηθψλ ελεξγεηαθψλ ζπζηεκάησλ γηα ηελ θάιπςε ησλ αλαγθψλ ζέξκαλζεο θαη δεζηνχ λεξνχ ρξήζεο ηνπ μελνδνρεηαθνχ ζπγθξνηήκαηνο Απνιπκέλε Πέηξα ζηελ νξεηλή πεξηνρή ηνπ Σαμηάξρε ηνπ λνκνχ Υαιθηδηθήο. Ζ ζχγθξηζε ησλ ελαιιαθηηθψλ πξνηάζεσλ πξαγκαηνπνηήζεθε κε ηε ρξήζε ηνπ ινγηζκηθνχ πξνζνκνίσζεο Polysun (velasolaris). ηφρνο είλαη, ε ζχγθξηζε ηεο εηήζηαο θαηαλάισζεο ελέξγεηαο ηνπ ζπκβαηηθνχ ζπζηήκαηνο πνπ πεξηιακβάλεη κφλν ην ιέβεηα πεηξειαίνπ ζε ζρέζε κε ηξία ελαιιαθηηθά ελεξγεηαθά ζπζηήκαηα. Σν πξψην ελαιιαθηηθφ ζχζηεκα ρξεζηκνπνηεί ειηαθνχο ζπιιέθηεο ζε ζπλδπαζκφ κε ηελ αληιία ζεξκφηεηαο αέξα-λεξνχ. Σν δεχηεξν ζχζηεκα πνπ κειεηάηαη πεξηιακβάλεη ηε γεσζεξκηθή αληιία ζεξκφηεηαο λεξνχ-λεξνχ, ζπγθεθξηκέλα ζην γεσζεξκηθφ θχθισκα ρξεζηκνπνηείηαη κίγκα πξνππιελνγιπθφιεο. Σέινο ην ηξίην ελαιιαθηηθφ ζχζηεκα απνηειεί ζπλδπαζκφ ησλ δχν πξνεγνχκελσλ. Δπηπξφζζεηα, κειεηάηαη ε νηθνλνκηθή ζθνπηκφηεηα ηνπ εθάζηνηε ελεξγεηαθνχ ζπζηήκαηνο. πλεπψο, ε ηειηθή επηινγή πξαγκαηνπνηείηαη ζχκθσλα κε ηελ ελεξγεηαθή θαη νηθνλνκηθή κειέηε, ζηνρεχνληαο ζηελ βέιηηζηε ηερλν-νηθνλνκηθή ιχζε Αληηθείκελν Μεηά ηελ εηζαγσγή, ζην δεχηεξν θεθάιαην, γίλεηαη κία ζχληνκε βηβιηνγξαθηθή αλαζθφπεζε, φπνπ παξνπζηάδνληαη έξγα απφ θηίξηα ηνπ νηθηαθνχ θαη ηξηηνγελή ηνκέα, ηα νπνία εθκεηαιιεχνληαη ηε γεσζεξκηθή θαη ηελ ειηνζεξκηθή ελέξγεηα γηα ηελ θάιπςε ησλ αλαγθψλ ζέξκαλζεο, ςχμεο θαη δεζηνχ λεξνχ ρξήζεο. ην ηξίην θεθάιαην, παξνπζηάδεηαη ε ιεηηνπξγία ησλ ειηνζεξκηθψλ ζπζηεκάησλ, φπσο επίζεο γίλεηαη ν δηαρσξηζκφο αλάκεζα ζηα ζεξκνζηθσληθά θαη θεληξηθά ειηαθά ζπζηήκαηα κε αλαιπηηθή αλαθνξά ζηα ηερληθά ραξαθηεξηζηηθά ηνπο. Δπίζεο παξνπζηάδεηαη ε ιεηηνπξγία ησλ ειηαθψλ ζπζηεκάησλ combi (ζπλδπαζκέλεο παξαγσγήο). ηε ζπλέρεηα γίλεηαη κία ζχληνκε αλαθνξά ζηελ αλάπηπμε ηεο αγνξάο ησλ ειηνζεξκηθψλ ζπζηεκάησλ. ην ηέηαξην θεθάιαην, παξνπζηάδεηαη ε ιεηηνπξγία ησλ γεσζεξκηθψλ ζπζηεκάησλ θαη ζπγθεθξηκέλα ε ιεηηνπξγία ησλ γεσζεξκηθψλ αληιηψλ ζεξκφηεηαο κε ηελ αλαιπηηθή ηερληθή πεξηγξαθή ηνπο. Γίλεηαη επίζεο αλαθνξά ζηε ιεηηνπξγία ηνπ ζπλδπαζκέλνπ ζπζηήκαηνο πνπ πεξηιακβάλεη κία γεσζεξκηθή αληιία ζεξκφηεηαο κε ειηαθνχο ζπιιέθηεο. Έπεηηα γίλεηαη κηα ζχληνκε αλαθνξά ζηελ αλάπηπμε ηεο αγνξάο ησλ γεσζεξκηθψλ ζπζηεκάησλ. 5

13 Κεθ.1 Δηζαγσγή ην πέκπην θεθάιαην, παξνπζηάδεηαη ε ελεξγεηαθή κειέηε πνπ πξαγκαηνπνηήζεθε γηα ην μελνδνρεηαθφ ζπγθξφηεκα πνπ κειεηάηαη. Γίλεηαη ε κειέηε ησλ ζεξκηθψλ αλαγθψλ ησλ θηηξίσλ, ε νπνία πεξηιακβάλεη ηνλ ππνινγηζκφ ησλ ζεξκηθψλ απσιεηψλ, ηνλ ππνινγηζκφ ηεο εηήζηαο θαηαλάισζεο ελέξγεηαο γηα ζέξκαλζε θαη ηηο αλάγθεο ζε δεζηφ λεξφ ρξήζεο. Δπίζεο πξαγκαηνπνηείηαη ε δηαζηαζηνιφγεζε ησλ ειηαθψλ ζπιιεθηψλ κε ηελ εθαξκνγή ηεο κεζφδνπ f-charts. ην έθην θεθάιαην, γίλεηαη ε παξνπζίαζε ηνπ ινγηζκηθνχ πξνζνκνίσζεο Polysun θαζψο θαη ησλ θχξησλ ραξαθηεξηζηηθψλ πνπ απνηεινχλ έλα ελεξγεηαθφ ζχζηεκα πνπ κειεηάηαη κε ηε ρξήζε ηνπ ινγηζκηθνχ. Έπεηηα παξνπζηάδνληαη ηα ηέζζεξα ελαιιαθηηθά ελεξγεηαθά ζπζηήκαηα πνπ πξνζνκνηψζεθαλ, κε ηα βαζηθά ηερληθά ραξαθηεξηζηηθά ηνπο. ην έβδνκν θεθάιαην, παξνπζηάδνληαη ηα απνηειέζκαηα ηεο πξνζνκνίσζεο ησλ ελεξγεηαθψλ ζπζηεκάησλ. ην φγδνν θεθάιαην, πξαγκαηνπνηείηαη ε νηθνλνκηθή αλάιπζε ησλ ελεξγεηαθψλ ζπζηεκάησλ. Γηα ηελ νηθνλνκηθή αλάιπζε ησλ ελεξγεηαθψλ ζπζηεκάησλ ηνπ μελνδνρεηαθνχ ζπγθξνηήκαηνο, ρξεζηκνπνηήζεθαλ ε κέδνδνο ηεο θαζαξήο παξνχζαο αμίαο (Net present value, NPV) θαη ε κέζνδνο ηνπ θφζηνπο θχθινπ δσήο (Life Cost Cycle, LCC). Σέινο ζην έλαην θεθάιαην, παξαηίζεληαη ηα βαζηθά ζπκπεξάζκαηα ζηα νπνία θαηαιήγεη ε δηπισκαηηθή εξγαζία Μεζνδνινγία ηελ παξνχζα εξγαζία ζα κειεηεζνχλ ηέζζεξα ελαιιαθηηθά ελεξγεηαθά ζπζηήκαηα γηα ηε ζέξκαλζε θαη ηηο αλάγθεο ζε δεζηφ λεξφ ρξήζεο ηνπ μελνδνρεηαθνχ ζπγθξνηήκαηνο Απνιπκέλε Πέηξα κε ηε ρξήζε ηνπ ινγηζκηθνχ πξνζνκνίσζεο Polysun. Αξρηθά ζα πξνζνκνησζνχλ ηα ελαιιαθηηθά ζπζηήκαηα ζχκθσλα κε έηνηκα πξφηππα (templates) αληίζηνηρσλ ελεξγεηαθψλ ζπζηεκάησλ, ηα νπνία είλαη δηαζέζηκα ζηε βηβιηνζήθε ηνπ πξνγξάκκαηνο. Απφ ηελ ελεξγεηαθή κειέηε ησλ θηηξίσλ θαη ηε δηαζηαζηνιφγεζε ησλ ειηαθψλ ζπιιεθηψλ ζα ρξεζηκνπνηεζνχλ ηα δεδνκέλα γηα ηελ πξνζνκνίσζε ησλ ζπζηεκάησλ. Ζ ελεξγεηαθή κειέηε ηνπ μελνδνρεηαθνχ ζπγθξνηήκαηνο πνπ κειεηάηαη πξαγκαηνπνηήζεθε ζχκθσλα κε ην επξσπατθφ πξφηππν ΔΝ 12831/2003, ην νπνίν εθαξκφδεηαη γηα ηνλ ππνινγηζκφ ησλ ζεξκηθψλ αλαγθψλ φισλ ησλ θηηξίσλ ζηελ Διιάδα. Έπεηηα ε δηαζηαζηνιφγεζε ησλ ειηαθψλ ζπιιεθηψλ πξαγκαηνπνηήζεθε κε ηε κέζνδν ησλ θακππιψλ f, ε νπνία απνηειεί κία απιή κέζνδν πξνζνκνίσζεο ζεξκηθψλ ειηαθψλ ζπζηεκάησλ θαη εθαξκφδεηαη θαηά θχξην ιφγν ζε ζπζηήκαηα ζέξκαλζεο ρψξσλ ή/θαη παξαγσγήο ζεξκνχ λεξνχ κε επίπεδνπο ειηαθνχο ζπιιέθηεο. 6

14 Κεθ.2 Βηβιηνγξαθηθή επηζθφπεζε 2. ΒΗΒΛΗΟΓΡΑΦΗΚΖ ΔΠΗΚΟΠΖΖ 2.1. Δθαξκνγέο γεσζεξκηθώλ αληιηώλ ζεξκόηεηαο κε ειηαθνύο ζπιιέθηεο Σα θηίξηα απνηεινχλ ηνπο κεγαιχηεξνπο θαηαλαισηέο ελέξγεηαο. Πεξίπνπ ην 40% ηεο ζπλνιηθήο θαηαλάισζεο ελέξγεηαο ζηελ Δπξσπατθή Έλσζε πξνέξρεηαη απφ ηνλ θηηξηαθφ ηνκέα. Έξεπλεο ηεο Δπξσπατθήο Δπηηξνπήο έδεημαλ φηη ε βειηίσζε ηεο ελεξγεηαθήο απφδνζεο ησλ θηηξίσλ, κπνξεί λα επηθέξεη κείσζε ησλ εθπνκπψλ ηνπ δηνμεηδίνπ ηνπ άλζξαθα, θαζψο θαη ηνπ ζρεηηθνχ θφζηνπο ελέξγεηαο, εψο θαη 42%. Γηα ηελ επίηεπμε ηνπ ζηφρνπ απηνχ, ζηα πιαίζηα ηεο γεληθφηεξεο εμνηθνλφκεζεο ελέξγεηαο ζηνλ θηηξηαθφ ηνκέα θαη ηεο αχμεζεο ηεο ελεξγεηαθήο απφδνζεο ησλ θηηξίσλ πξαγκαηνπνηήζεθαλ κειέηεο απφ ηερληθνχο θαη επηζηεκνληθνχο θνξείο παγθνζκίσο. πγθεθξηκέλα παξνπζηάδνληαη έξγα απφ θηίξηα ηνπ νηθηαθνχ θαη ηξηηνγελή ηνκέα, ηα νπνία εθκεηαιιεχνληαη ηελ γεσζεξκηθή θαη ηελ ειηνζεξκηθή ελέξγεηα γηα ηελ θάιπςε ησλ αλαγθψλ ζέξκαλζεο, ςχμεο θαη δεζηνχ λεξνχ ρξήζεο. χκθσλα κε κειέηε πνπ πξαγκαηνπνηήζεθε απφ ην εξγαζηήξην LOCIE (Laboratoire Optimisation de la Conception et Ingénierie de l Environnement) ηνπ παλεπηζηεκίνπ αβνπά (Savoie) ζηε λφηην-αλαηνιηθή Γαιιία, εθαξκφζηεθε ε δηαδηθαζία GEOSOL ζε ηδησηηθή θαηνηθία επηθάλεηαο 180 ηεηξαγσληθψλ κέηξσλ φπσο απεηθνλίδεηαη ζηελ εηθφλα 2.1. Ζ κειέηε εθαξκφζηεθε ην 2004 θαη αθνξά ην ζρεδηαζκφ θαη ηελ αλάπηπμε κηαο δηαδηθαζίαο πνπ απνηειείηαη απφ κία αλαζηξέςηκε γεσζεξκηθή αληιία ζεξκφηεηαο ζε ζπλδπαζκφ κε ειηνζεξκηθνχο ζπιιέθηεο. Σν ζχζηεκα απηφ ρξεζηκνπνηείηαη ψζηε λα θαιχςεη ηηο αλάγθεο ηνπ θηηξίνπ ζε ζέξκαλζε θαηά ηε ρεηκεξηλή πεξίνδν, ζε ςχμε θαηά ηε ζεξηλή πεξίνδν θαη ζε δεζηφ λεξφ ρξήζεο (ΕΝΥ). Σα θχξηα ραξαθηεξηζηηθά ηεο εγθαηάζηαζεο είλαη ηα εμήο: 1. Γεσζεξκηθή αληιία ζεξκφηεηαο κε ζπλνιηθφ κήθνο 90 κέηξα. 2. Ζιηνζεξκηθνί ζπιιέθηεο ζπλνιηθήο επηθάλεηαο 12 ηεηξαγσληθψλ κέηξσλ. 3. Αληιία ζεξκφηεηαο κε ζεξκηθή ηζρχ 15,5 KW. 4. Γεμακελή δεζηνχ λεξνχ ρσξεηηθφηεηαο πεληαθνζίσλ ιίηξσλ (ε δεμακελή πεξηέρεη θαη ειεθηξηθή αληίζηαζε). 5. Δλδνδαπέδην ζχζηεκα ζσιελψζεσλ ρακειήο ζεξκνθξαζίαο. 6. Μείγκα λεξνχ-αληηςπθηηθνχ (δηάιπκα 35% γιπθφιεο) ην νπνίν θπθινθνξεί ζε φιε ηελ εγθαηάζηαζε. Ο ζθνπφο ηνπ GEOSOL είλαη λα πξνζθέξεη κία ελαιιαθηηθή ηερληθή ιχζε ε νπνία βνεζά ζηελ κείσζε ηνπ ιεηηνπξγηθνχ θφζηνπο ζε ζρέζε κε ηηο ζπκβαηηθέο ιχζεηο πνπ ρξεζηκνπνηνχλ νξπθηά θάπζηκα. Ζ πξφηαζε ηνπ ζπγθεθξηκέλνπ ζπζηήκαηνο εθαξκφζηεθε ζε ηδησηηθέο θαηνηθίεο αιιά κπνξεί λα επεθηαζεί θαη ζε ζπγθξνηήκαηα θαηνηθηψλ αιιά θαη ζε θηίξηα ηνπ ηξηηνγελή ηνκέα [11]. 7

15 Κεθ.2 Βηβιηνγξαθηθή επηζθφπεζε Δηθόλα 2.1: Μνλνθαηνηθία επηθάλεηαο 180 η.κ. όπνπ εθαξκόζηεθε ε δηαδηθαζία GEOSOL. Μηα άιιε εθαξκνγή ηνπ ζπλδπαζκέλνπ ζπζηήκαηνο ηεο γεσζεξκηθήο αληιίαο ζεξκφηεηαο (ΓΑΘ) κε ηνπο ειηνζεξκηθνχο ζπιιέθηεο εθαξκφζηεθε επίζεο ζην μελνδνρεηαθφ ζπγθξφηεκα Le Case del Borgo, επηθάλεηαο 1500 m 2, ην νπνίν βξίζθεηαη ζηελ θεληξηθή Ηηαιία ζηελ πεξηνρή ηεο Σνζθάλεο. Σν ζχζηεκα ζέξκαλζεο/ςχμεο απνηειείηαη απφ κία ΓΑΘ θαη απφ ζεξκηθά ειηαθά πιαίζηα πνπ ζπλδένληαη κε ζσιήλεο ηειεζεξκαλζεο. Σν ζχζηεκα ηεο ΓΑΘ θαιχπηεη πιήξσο ηηο αλάγθεο ηνπ μελνδνρείνπ θαηά ηε ζεξηλή πεξίνδν θαη ην 50% ησλ αηρκψλ ησλ ζεξκηθψλ αλαγθψλ θαηά ηε ρεηκεξηλή πεξίνδν. Όηαλ νη αλάγθεο γηα ζέξκαλζε δελ είλαη δπλαηφλ λα θαιπθζνχλ απφ ηελ ΓΑΘ, έλαο ελζσκαησκέλνο ζην ζχζηεκα θαπζηήξαο ηζρχνο 180 kw (LPG) ιεηηνπξγεί παξάιιεια. Σν ζχζηεκα ζέξκαλζεο είλαη ελδνδαπέδην ζχζηεκα ρακειψλ ζεξκνθξαζηψλ. Ζ ελαιιαγή ζεξκφηεηαο κε ην έδαθνο πξαγκαηνπνηείηαη κε θαηαθφξπθνπο γεσελαιιάθηεο ζεξκφηεηαο. Ζ ηηκή ηνπ COP ηεο ΓΑΘ γηα ζέξκαλζε/ςχμε είλαη πεξίπνπ 4 [12]. Μία απφ ηηο κεγαιχηεξεο εγθαηαζηάζεηο γεσζεξκηθψλ αληιηψλ ζεξκφηεηαο πξαγκαηνπνηήζεθε ζηηο Ζλσκέλεο πνιηηείεο ηεο Ακεξηθήο ζην μελνδνρείν Galt House East Hotel ζηελ πφιε Λνχηζβηι (Louisville) ζην Κεληάθη. Ζ ΓΑΘ ρξεζηκνπνηείηαη γηα ηε ζέξκαλζε θαη ηνλ θιηκαηηζκφ εμαθνζίσλ δσκαηίσλ ηνπ μελνδνρείνπ, εθαηφ δηακεξηζκάησλ θαη η.κ. γξαθείσλ, ε ζπλνιηθή επηθάλεηα ησλ ρψξσλ είλαη η.κ.. Ζ ΓΑΘ παξέρεη 15,8 MW ηζρχ ςχμεο θαη 19,6 MW ηζρχ ζέξκαλζεο, ε ρξήζε ηεο επηηπγράλεη εμνηθνλφκεζε ελέξγεηαο ζε πνζνζηφ ηεο ηάμεο ηνπ 53% ζε ζχγθξηζε κε έλα ζπκβαηηθφ ζχζηεκα θαη ζπλεπψο κεληαία εμνηθνλφκεζε $ [13]. 8

16 Κεθ.2 Βηβιηνγξαθηθή επηζθφπεζε Έλα απφ ηα κεγαιχηεξα έξγα ζηελ Δπξψπε πξαγκαηνπνηήζεθε ζηελ πεξηνρή ληληάιελ (Nydalen) ζηελ πφιε ηνπ Όζιν, φπνπ εγθαηαζηάζεθαλ 180 γεσηξήζεηο ζε ζπλδπαζκφ κε γεσζεξκηθέο αληιίεο ζεξκφηεηαο, έηζη ψζηε λα θαιχςνπλ ηηο αλάγθεο γηα ζέξκαλζε θαη ςχμε ελφο θηηξίνπ ζπλνιηθήο επηθάλεηαο η.κ.. Σν έξγν είλαη ην κεγαιχηεξν ηνπ είδνπο ηνπ ζηελ Δπξψπε, δηφηη νη γεσηξήζεηο εθκεηαιιεχνληαη ην βξαρψδεο ππέδαθνο ηεο πεξηνρήο. Ζ ΓΑΘ παξέρεη 7,5 MW ηζρχ ςχμεο θαη 9 MW ηζρχ ζέξκαλζεο. Ζ εηήζηα εμνηθνλφκεζε ζηελ θαηαλάισζε ελέξγεηαο ηνπ θηηξίνπ είλαη κεησκέλε θαηά 60-70% ζε ζχγθξηζε κε ζπζηήκαηα πνπ ρξεζηκνπνηνχλ ειεθηξηθή ελέξγεηα, πεηξέιαην ή θπζηθφ αέξην. Σν ζπλνιηθφ θφζηνο ηνπ έξγνπ αλέξρεηαη ζε 60 εθαηνκκχξηα λνξβεγηθέο θνξφλεο (ΝΟΚ- Νorwegian Κrone). Σν θφζηνο απηφ είλαη απμεκέλν θαηά 17 εθαηνκκχξηα λνξβεγηθέο θνξφλεο ζε ζχγθξηζε κε ηελ εγθαηάζηαζε ελφο ζπκβαηηθνχ ζπζηήκαηνο, αιιά αλακέλεηαη κία εηήζηα απφζβεζε θνληά ζηηο 4 εθαηνκκχξηα λνξβεγηθέο θνξφλεο. πλεπψο ην έξγν είλαη ζθφπηκν νηθνλνκηθά [13]. ηελ Διιάδα πξαγκαηνπνηήζεθαλ επίζεο έξγα ζε θηίξηα ηνπ ηδησηηθνχ θαη δεκφζηνπ ηνκέα ζηα πιαίζηα ηεο εμνηθνλφκεζεο ελέξγεηαο θαη ηεο εθαξκνγήο απνδνηηθψλ ελεξγεηαθψλ ζπζηεκάησλ. Σν επηέκβξην ηνπ 2002, ηέζεθε ζε ιεηηνπξγία έλα αβαζέο γεσζεξκηθφ ζχζηεκα γηα ηνλ πιήξε θιηκαηηζκφ ηνπ Νένπ Γεκαξρείνπ Ππιαίαο ζην λνκφ Θεζζαινλίθεο. Σν ζχζηεκα απνηειείηαη απφ ηνλ θαηαθφξπθν γεσελαιιάθηε, έληεθα αληιίεο ζεξκφηεηαο λεξνχ-λεξνχ, ηξεηο θεληξηθέο θιηκαηηζηηθέο κνλάδεο, ηεξκαηηθέο κνλάδεο αλεκηζηήξα-ζηνηρείνπ (fan coils), θαζψο θαη απφ ηα απαξαίηεηα δίθηπα λεξνχ θαη αέξα. Ζ εθαξκνγή είλαη πξσηνπνξηαθή ζε κέγεζνο γηα ηνλ ειιαδηθφ ρψξν θαη παξαθνινπζείηαη ζπλερψο απφ ην Δξγαζηήξην Καηαζθεπήο πζθεπψλ Γηεξγαζηψλ (ΔΚΓ) ηνπ ΑΠΘ. Δπεηδή ε εθαξκνγή ρξεζηκνπνηείηαη θαη γηα εξεπλεηηθνχο ζθνπνχο, εγθαηαζηάζεθε ζχζηεκα ζπλερνχο θαηαγξαθήο δεδνκέλσλ (data logger), πνπ θαηαγξάθεη ηηο ζεξκνθξαζίεο εηζφδνπ/εμφδνπ ηνπ λεξνχ απφ ην γεσελαιιάθηε, θαζψο θαη ηελ εμσηεξηθή ζεξκνθξαζία ηνπ αέξα. Απφ ηελ επεμεξγαζία ησλ παξακέηξσλ πνπ θαηαγξάθνληαη θαη θαιχπηνπλ ρξνληθή πεξίνδν πέληε εηψλ, πξνθχπηνπλ ηθαλνπνηεηηθά ζπκπεξάζκαηα γηα ηελ απφδνζε θαη ιεηηνπξγία ηνπ ζπζηήκαηνο, θαζψο θαη ζπκπεξάζκαηα επξχηεξνπ ελδηαθέξνληνο, πνπ κπνξνχλ λα απνηειέζνπλ ρξήζηκν νδεγφ ζην ζρεδηαζκφ θαη ζηε ιεηηνπξγία παξφκνησλ ζπζηεκάησλ ζην κέιινλ [14]. Μία αθφκα ζεκαληηθή πξνζπάζεηα πνπ έγηλε ζηνλ Διιαδηθφ ρψξν, είλαη ην έξγν πνπ πξαγκαηνπνηήζεθε ζην Δπξσπατθφ Κέληξν Γεκφζηνπ Γηθαίνπ ζηα Λεγξαηλά Αηηηθήο. Σν θηίξην ζεξκαίλεηαη θαη ςχρεηαη απφ έλα ζπλδπαζκφ ειηαθνχ θαη γεσζεξκηθνχ ζπζηήκαηνο. Σα θχξηα κέξε ηνπ ζπζηήκαηνο είλαη: ε κεγάιε παξνρή πθάικπξνπ ππνγείνπ λεξνχ, ε δεμακελή απνζήθεπζεο λεξνχ κε απηνλνκία 6 σξψλ, ε αληιία inverter γηα ξχζκηζε ηεο γεσζεξκηθήο ξνήο, ν ελαιιάθηεο ζεξκφηεηαο, νη δχν ειεθηξνθίλεηεο αληιίεο ζεξκφηεηαο λεξνχ-λεξνχ ζε ζχλδεζε θαηαξξάθηε, νη ηνπηθέο κνλάδεο θιηκαηηζκνχ, νη θεληξηθέο κνλάδεο θιηκαηηζκνχ θαη νη ειηαθνί αεξνζπιιέθηεο γηα πξνζέξκαλζε ηνπ αέξα ηε ρεηκεξηλή πεξίνδν. Διέγρνληαο ην ελεξγεηαθφ ζχζηεκα θαηά ηε δηάξθεηα ηεο ζέξκαλζεο απηφ έδεημε άξηζηεο ελεξγεηαθέο απνδφζεηο θαη 9

17 Κεθ.2 Βηβιηνγξαθηθή επηζθφπεζε απνηειέζκαηα ρξήζεο (COP=4.15). πλεπψο ην ζχζηεκα ςχμεο θαη ζέξκαλζεο ηνπ θηηξίνπ ηνπ Δπξσπατθνχ Κέληξνπ Γεκνζίνπ Γηθαίνπ, επηδεηθλχεη ηελ εθαξκνζηκφηεηα θαη αμηνπηζηία ηεο ηερλνινγίαο ζπλδπαζκνχ ηεο ειηαθήο θαη ηεο γεσζεξκηθήο ελέξγεηαο θαη εηδηθφηεξα ηεο ζπδεπγκέλεο ιεηηνπξγίαο ειηαθψλ ζπιιεθηψλ κε ζχζηεκα γεσζεξκηθψλ αληιηψλ ζεξκφηεηαο ρξεζηκνπνηνχκελν γηα ζέξκαλζε θαη ςχμε θηηξίσλ [15]. Αμίδεη λα αλαθεξζεί ε πξσηνπφξα πβξηδηθή κνλάδα γηα παξαγσγή πξάζηλεο ελέξγεηαο, ε νπνία αλαπηχρζεθε απφ εξεπλεηέο ηνπ Γεκνθξηηείνπ Παλεπηζηεκίνπ Θξάθεο. Τηνζεηψληαο κία θαηλνηφκν πξνζέγγηζε, εξεπλεηέο ηνπ Γεκνθξίηεηνπ Παλεπηζηεκίνπ Θξάθεο (ΓΠΘ) ζρεδίαζαλ θαη πινπνίεζαλ κηα πηινηηθή πβξηδηθή ειηαθή-γεσζεξκηθή κνλάδα παξαγσγήο ειεθηξηθήο θαη ζεξκηθήο ελέξγεηαο ζηνλ Γήκν Σνπείξνπ (Ννκφο Ξάλζεο) ζηελ Πεξηθέξεηα Αλαηνιηθήο Μαθεδνλίαο θαη Θξάθεο. Ζ κνλάδα, ε νπνία αλαπηχρζεθε ζην πιαίζην ηνπ επξσπατθνχ έξγνπ ENERGEIA, εληζρχεη ηελ πξννπηηθή παξαγσγήο πξάζηλεο ελέξγεηαο απφ πβξηδνπνηεκέλα ζπζηήκαηα ΑΠΔ (ειηαθή, βηναέξην, γεσζεξκία), ζηεξίδνληαο ηε βησζηκφηεηα ησλ επηρεηξήζεσλ, θαη ειέγρνληαο κεραληζκνχο κείσζεο ηνπ θφζηνπο ελέξγεηαο. Σν πβξηδηθφ ζχζηεκα ζπλδπάδεη ηελ ειηαθή -κέζσ ειηαθψλ παξαβνιηθψλ θαηφπηξσλ- θαη ηε γεσζεξκηθή ελέξγεηα γηα ηε ζπλδπαζκέλε παξαγσγή ζεξκηθήο θαη ειεθηξηθήο ελέξγεηαο κέζσ γελλήηξηαο νξγαληθνχ θχθινπ Rankine (ORC). Ζ ελέξγεηα πνπ παξάγεηαη απφ ηελ πβξηδηθή πηινηηθή κνλάδα ηξνθνδνηεί δηάθνξνπο θαηαλαισηέο, φπσο έλα δεκνηηθφ ζρνιείν, κηα ζεξκνθεπηαθή εγθαηάζηαζε, έλαλ θνκπνζηνπνηεηή παξαγσγήο βηναεξίνπ [16]. Σέινο έλα εμίζνπ ζεκαληηθφ έξγν, ην Greenstore Stamata, ηδηνθηεζίαο ηεο ΑΒ Βαζηιφπνπινο ΑΔ, απνηειεί ην πξψην θηίξην ζηελ Διιάδα πνπ έιαβε ηελ πηζηνπνίεζε BREEAM Europe Commercial 2009 Retail. Απέζπαζε βαζκφ BREEAM Very Good (57,32%). Σν θηίξην βξίζθεηαη ζηελ πεξηνρή ηεο ηακάηαο ζηελ Αηηηθή, έρεη ζπλνιηθή επηθάλεηα η.κ.. Υξεζηκνπνηνχληαη θνξπθαία ζπζηήκαηα εμνηθνλφκεζεο ελέξγεηαο θαη ΑΠΔ. Γηα ηελ θάιπςε ησλ αλαγθψλ ζε ζέξκαλζε θαη ςχμε έρνπλ εγθαηαζηαζεί γεσζεξκηθέο αληιίεο ζεξκφηεηαο, ε θάιπςε ησλ αλαγθψλ ζε δεζηφ λεξφ ρξήζεο πξαγκαηνπνηείηαη κε ειηνζεξκηθά πάλει. Δπίζεο ε παξαθνινχζεζε ηεο ιεηηνπξγίαο ζπλνιηθά ησλ ζπζηεκάησλ γίλεηαη κε ΒΜS θαη πξαγκαηνπνηνχληαη on-line κεηξήζεηο θαηαλάισζεο θαη παξαγσγήο ελέξγεηαο [17]. 10

18 Κεθ.3 Ζιηνζεξκηθά ζπζηήκαηα 3. ΖΛΗΟΘΔΡΜΗΚΑ ΤΣΖΜΑΣΑ 3.1. Ζιηαθά ζπζηήκαηα γηα ηελ παξαγσγή δεζηνύ λεξνύ ρξήζεο Ωο ειηνζεξκηθά ζπζηήκαηα ζπλδπαζκέλεο ιεηηνπξγίαο γηα ζέξκαλζε ρψξσλ θαη παξαγσγή δεζηνχ λεξνχ ρξήζεο (Solar Combisystems), ραξαθηεξίδνληαη ηα ζπζηήκαηα πνπ πξννξίδνληαη λα θαιχςνπλ ζε εηήζηα βάζε ηηο αλάγθεο ελφο θηηξίνπ ζε ζέξκαλζε θαη ΕΝΥ, ρξεζηκνπνηψληαο ηνλ ήιην σο θχξηα πεγή ελέξγεηαο θαη κηα νπνηαδήπνηε άιιε πεγή σο βνεζεηηθή γηα ηηο πεξηφδνπο πνπ ν ήιηνο δελ κπνξεί λα θαιχςεη ην ζχλνιν ηνπ ελεξγεηαθνχ θνξηίνπ. Γεληθά ηα ζπζηήκαηα απηά απνηεινχληαη απφ ην θχθισκα ησλ ειηαθψλ ζπιιεθηψλ (παξαγσγή ελέξγεηαο), ην ζεξκνδνρείν ή ηα ζεξκνδνρεία (απνζήθεπζε ελέξγεηαο), έλα ζχζηεκα βνεζεηηθήο ελέξγεηαο (ειεθηξηθφο ιέβεηαο, ιέβεηαο πεηξειαίνπ, ιέβεηαο βηνκάδαο, αληιία ζεξκφηεηαο), έλα ζχζηεκα ζέξκαλζεο (ζεξκαληηθά ζψκαηα, ελδνδαπέδηα, fancoils) θαη έλα ζχζηεκα ειέγρνπ. Ζ ειηαθή ελέξγεηα πνπ ζπιιέγεηαη ζηνπο ζπιιέθηεο, κεηαηξέπεηαη ζε ζεξκηθή θαη κεηαθέξεηαη γηα απνζήθεπζε ζε έλα ή πεξηζζφηεξα ζεξκνδνρεία. Δάλ ε ειηαθή ελέξγεηα δελ επαξθεί, ηφηε ηίζεηαη ζε ιεηηνπξγία ε βνεζεηηθή πεγή, ε νπνία ζπκπιεξψλεη ηελ απαηηνχκελε ελέξγεηα. Με ηε κέζνδν απηή επηηπγράλεηαη κεγάιε εμνηθνλφκεζε θαπζίκσλ θαη ε ζέξκαλζε ησλ ρψξσλ θαη ηνπ λεξνχ ρξήζεο επηηπγράλεηαη κε ηξφπν θηιηθφ πξνο ην πεξηβάιινλ Θεξκνζηθσληθά θαη θεληξηθά ειηαθά ζπζηήκαηα Ζ αξρή ιεηηνπξγίαο ησλ ζπζηεκάησλ θπζηθήο θπθινθνξίαο (ζεξκνζηθσληθά ζπζηήκαηα), ζηεξίδεηαη ζηελ θπζηθή θπθινθνξία ηνπ λεξνχ ζηνπο ζπιιέθηεο θαη ζηε δεμακελή, ε νπνία βξίζθεηαη πάλσ απφ ην ζπιιέθηε. Καζψο ην λεξφ ζεξκαίλεηαη κέζα ζην ζπιιέθηε, γίλεηαη ειαθξχηεξν θαη αλέξρεηαη κε θπζηθφ ηξφπν, ελψ ην ςπρξφηεξν λεξφ ηεο δεμακελήο ξέεη κέζσ ζσιελψζεσλ πξνο ην θαηψηεξν ζεκείν ηνπ ζπιιέθηε δεκηνπξγψληαο έηζη θπζηθή θπθινθνξία. ηελ εηθφλα 3.1 απεηθνλίδνληαη ην ζχζηεκα αλνηρηνχ βξφρνπ θαη θιεηζηνχ βξφρνπ. Σν ζχζηεκα θιεηζηνχ βξφρνπ πεξηιακβάλεη έλαλ ελαιιάθηε ζεξκφηεηαο, ν νπνίνο κεηαθέξεη ηε ζεξκφηεηα πνπ παξάγεηαη απφ ηνλ ειηαθφ ζπιιέθηε ζην ζεξκνδνρείν. Σα ζπζηήκαηα εμαλαγθαζκέλεο θπθινθνξίαο (θεληξηθά ζπζηήκαηα), ρξεζηκνπνηνχλ ειεθηξηθέο αληιίεο, βαιβίδεο θαη ζπζηήκαηα ειέγρνπ γηα λα θπθινθνξήζνπλ ην ξεπζηφ κεηαθνξάο ζεξκφηεηαο κέζα ζηνπο ζπιιέθηεο. Ζ δηαζηξσκάησζε ζην ζεξκνδνρείν είλαη ηδηαίηεξα ζεκαληηθή γηα ηελ απνζήθεπζε ηνπ ειηαθά ζεξκαηλφκελνπ λεξνχ έηζη ψζηε ην λεξφ λα είλαη δηαζέζηκν ζηελ επηζπκεηή ζεξκνθξαζία. ε πεξίπησζε φπνπ ε ειηαθή ελέξγεηα δελ επαξθεί, παξέρεηαη ζπκπιεξσκαηηθή ζεξκφηεηα απφ κία βνεζεηηθή πεγή ελέξγεηαο (ιέβεηαο πεηξειαίνπ ή αεξίνπ). Ζ ζεξκφηεηα απηή απνδίδεηαη ζην δεζηφ λεξφ ρξήζεο (ΕΝΥ) κε ηελ βνήζεηα ελαιιάθηε ζεξκφηεηαο, εκβαπηηζκέλν ή εμσηεξηθά ηνπ δνρείνπ ζεξκφηεηαο. Καζψο ην δεζηφ λεξφ εμέξρεηαη απφ ην πάλσ κέξνο ηνπ ζεξκνδνρείνπ, ε δηαθνξά ζεξκνθξαζίαο κεηαμχ ηνπ ζεξκνδνρείνπ θαη ηνπ ζπιιέθηε απμάλεηαη, ζπλεπψο απμάλεηαη ε απφδνζε ηνπ ζπιιέθηε. ηελ εηθφλα 3.2 απεηθνλίδεηαη ην θεληξηθφ ειηνζεξκηθφ ζχζηεκα παξαγσγήο ΕΝΥ [18]. 11

19 Κεθ.3 Ζιηνζεξκηθά ζπζηήκαηα Δηθόλα 3.1: Θεξκνζηθσληθό ζύζηεκα αλνηρηνύ θαη θιεηζηνύ βξόγρνπ. Δηθόλα 3.2: Κεληξηθό ειηνζεξκηθό ζύζηεκα παξαγσγήο ΕΝΥ. 12

20 Κεθ.3 Ζιηνζεξκηθά ζπζηήκαηα Βαζκόο απόδνζεο ησλ ειηαθώλ ζπιιεθηώλ Ο βαζκφο απφδνζεο ελφο ζπιιέθηε εθθξάδεη ην πνζνζηφ ηεο πξνζπίπηνπζαο ειηαθήο αθηηλνβνιίαο πνχ δεζκεχεηαη απφ απηφλ θαη κεηαηξέπεηαη ζε ζεξκηθή ελέξγεηα. Ο βαζκφο απφδνζεο εμαξηάηαη απφ ηα θαηαζθεπαζηηθά ραξαθηεξηζηηθά ηνπ ζπιιέθηε (ζεξκηθή κφλσζε, δηαθάλεηα ηδακηνχ, επηθάλεηα ζπιινγήο θ.α) θαη ηηο ζπλζήθεο ιεηηνπξγίαο ηνπ (κέζε ζεξκνθξαζία λεξνχ κέζα ζην ζπιιέθηε, ζεξκνθξαζία πεξηβάιινληνο θαη έληαζε ηεο ειηαθήο αθηηλνβνιίαο πνχ δέρεηαη ν ζπιιέθηεο). Οη ειηαθνί ζπιιέθηεο ζα πξέπεη λα είλαη επηιεθηηθήο επηθάλεηαο θαη πςειήο απφδνζεο αθνχ ην ζχζηεκα απαηηεί ηε κέγηζηε ζπιινγή ελέξγεηαο θαηά ηε ρεηκεξηλή πεξίνδν. Σα βαζηθά ραξαθηεξηζηηθά ελφο ζπιιέθηε πεξηγξάθνληαη απφ ηελ θακπχιε απφδνζεο ηνπ ζπιιέθηε. Ζ απφδνζε ηνπ ζπιιέθηε, φπσο απεηθνλίδεηαη ζηελ εηθφλα 3.3 εμαξηάηαη απφ ηελ έληαζε ηεο ειηαθήο αθηηλνβνιίαο G, ηε ζεξκνθξαζία ηνπ αέξα Ta θαη ηε κέζε ζεξκνθξαζία ηνπ ζπιιέθηε Tm. Δηθόλα 3.3: Κακπύιε ζηηγκηαίαο απόδνζεο ζπιιέθηε SULIT B1639. Ζ έληαζε ηεο ειηαθήο αθηηλνβνιίαο G θαη ε ζεξκνθξαζία ηνπ αέξα Ta εμαξηψληαη απφ ηηο θιηκαηνινγηθέο ζπλζήθεο. πλεπψο ην κφλν ραξαθηεξηζηηθφ πνπ κπνξεί λα επεξεαζηεί απφ ηνλ ζρεδηαζηή είλαη ε κέζε ζεξκνθξαζία ηνπ ζπιιέθηε. Γηα ηελ αχμεζε ηεο απφδνζεο ηνπ ζπιιέθηε ε ζεξκνθξαζία πξνζαγσγήο ζα πξέπεη λα είλαη φζν ην δπλαηφ κηθξφηεξε, ψζηε ν ζπιιέθηεο λα ιεηηνπξγεί ζηελ αξηζηεξή πιεπξά ηεο θακπχιεο φπνπ θαη απμάλεηαη ε απφδνζε ηνπ. Γηα ην ιφγν απηφ ν ελαιιάθηεο ηνπ ειηαθνχ θπθιψκαηνο ηνπνζεηείηαη ζην θάησ ηκήκα ηνπ ζεξκνδνρείνπ πνπ είλαη θαη ην πην ςπρξφ ζεκείν ηνπ. Σν θχθισκα ησλ ζπιιεθηψλ πξέπεη λα ζπλδέεηαη κε ην ζεξκνδνρείν κέζσ εζσηεξηθνχ ελαιιάθηε θαη φρη κε απεπζείαο ζχλδεζε, ψζηε ην θχθισκα ηνπ λα δηαρσξίδεηαη απφ απηφ ηεο ππφινηπεο 13

21 Κεθ.3 Ζιηνζεξκηθά ζπζηήκαηα εγθαηάζηαζεο. Απηφ είλαη απαξαίηεην ψζηε ην θχθισκα ησλ ειηαθψλ ζπιιεθηψλ λα κπνξεί λα πξνζηαηεπζεί απφ ηνλ παγεηφ κε ηελ πξνζζήθε θάπνηνπ αληηςπθηηθνχ κέζνπ (κίγκα πξνππιελνγιπθφιεο). Σα ειηαθά ζπζηήκαηα δηαθξίλνληαη ζε δχν θχξηνπο ηχπνπο. ε ζπζηήκαηα πςειήο θαη ζε ζπζηήκαηα ρακειήο ξνήο. ηα ζπζηήκαηα πςειήο ξνήο ε παξνρή ξπζκίδεηαη ψζηε ε ζεξκνθξαζία επηζηξνθήο απφ ηνπο ζπιιέθηεο λα είλαη 5-10 o C κεγαιχηεξε απφ απηή ηεο επηζηξνθήο (40-50 l/h αλά m 2 ζπιιεθηηθήο επηθάλεηαο). Με ηνλ ηξφπν απηφ θαη ρξεζηκνπνηψληαο ηνλ ελαιιάθηε ζην θάησ ηκήκα ηνπ δνρείνπ, δηαηεξείηαη ρακειή ε κέζε ζεξκνθξαζία ησλ ζπιιεθηψλ (θαιχηεξε απφδνζε) θαη ην ζεξκνδνρείν ζεξκαίλεηαη απφ θάησ πξνο ηα πάλσ (κεγαιχηεξνο φγθνο εθκεηάιιεπζεο). ηα ζπζηήκαηα ρακειήο ξνήο, ε παξνρή ξπζκίδεηαη ψζηε ε ζεξκνθξαζία επηζηξνθήο απφ ηνπο ζπιιέθηεο λα είλαη o C κεγαιχηεξε απφ απηή ηεο επηζηξνθήο (10-15 l/h αλά m 2 ζπιιεθηηθήο επηθάλεηαο). ηα ζπζηήκαηα απηά ε κέζε ζεξκνθξαζία ησλ ζπιιεθηψλ είλαη αξθεηά πςειφηεξε (κηθξφηεξε απφδνζε) θαη ε ζχλδεζε ηνπ θπθιψκαηνο ζα πξέπεη λα γίλεηαη ζε πςειφηεξν ζεκείν ζην ζεξκνδνρείν (κηθξφηεξνο φγθνο εθκεηάιιεπζεο). Δπίζεο δελ ελδείθλπηαη ε ρξήζε ελαιιάθηε γηαηί δελ κπνξεί λα εθκεηαιιεπηεί πιήξσο ηελ πςειή ζεξκνθξαζία ηνπ ξεπζηνχ. Με ην ζχζηεκα απηφ κπνξεί λα επηηεπρζεί ζρεηηθά γξήγνξα πςειή ζεξκνθξαζία ζην άλσ κέξνο ηνπ δνρείνπ, (ψζηε λα απνθεπρζεί ή έζησ λα θαζπζηεξήζεη ε έλαξμε ηεο βνεζεηηθήο πεγήο) αιιά κπνξεί λα ζεξκαλζεί κηθξφο φγθνο λεξνχ [19] Σύπνη ειηαθώλ ζπιιεθηώλ Ζ εθκεηάιιεπζε ηεο ειηαθήο αθηηλνβνιίαο γηα ηελ παξαγσγή ζεξκφηεηαο γίλεηαη κε δηάθνξνπο ηχπνπο ειηαθψλ ζπιιεθηψλ. Οη εγθαηαζηάζεηο πεξηιακβάλνπλ φιεο ηηο δηαηάμεηο πνπ εθκεηαιιεχνληαη ηελ ειηαθή ελέξγεηα, παγηδεχνληαο ηελ πξνζπίπηνπζα ειηαθή αθηηλνβνιία, ε νπνία κεηαηξέπεηαη ζε ζεξκφηεηα. χκθσλα κε ηελ ΣΟΣΔΔ /2010, ηα ζπζηήκαηα ειηαθψλ ζπιιεθηψλ, ρξεζηκνπνηνχληαη γηα ηελ παξαγσγή ζεξκηθήο ελέξγεηαο κε ηελ αμηνπνίεζε ηεο ειηαθήο ελέξγεηαο. Απηή ε ζεξκηθή ελέξγεηα κπνξεί λα ρξεζηκνπνηεζεί γηα ηε ζέξκαλζε ηνπ δεζηνχ λεξνχ ρξήζεο (ΕΝΥ) ή θαη γηα ηε ζέξκαλζε ρψξσλ ή θαη γηα ηελ ςχμε (ειηαθφο θιηκαηηζκφο). Τπάξρνπλ δηάθνξνη ηχπνη ειηαθψλ ζπιιεθηψλ, πνπ κπνξνχλ λα εγθαηαζηαζνχλ ζε έλα θηίξην, αλάινγα κε ηε ρξήζε θαη ηε δηαζέζηκε επηθάλεηα εγθαηάζηαζεο. Ο επίπεδνο ειηαθόο ζπιιέθηεο είλαη ν πιένλ επξέσο δηαδεδνκέλνο ηχπνο ζπιιέθηε πνπ ζπλήζσο ρξεζηκνπνηείηαη γηα ηελ παξαγσγή ΕΝΥ. Δθκεηαιιεχεηαη ηελ άκεζε θαη δηάρπηε ειηαθή αθηηλνβνιία θαη ρξεζηκνπνηείηαη γηα εθαξκνγέο φπνπ απαηηνχληαη ζεξκνθξαζίεο ζε εχξε C. Οη πςειφηεξεο απνδφζεηο παξνπζηάδνληαη φηαλ έρνπκε πςειά πνζνζηά ειηαθήο αθηηλνβνιίαο, αιιά κπνξνχλ λα ιεηηνπξγήζνπλ θαη ζε κία κέξα ρσξίο κεγάια δηαζηήκαηα ειηνθάλεηαο (δηάρπηε αθηηλνβνιία) αιιά κε ρακειφηεξεο απνδφζεηο. Ζ θιίζε ηνπ ζπιιέθηε πξέπεη λα επηηξέπεη ηελ φζν ην δπλαηφλ πην θάζεηε 14

22 Κεθ.3 Ζιηνζεξκηθά ζπζηήκαηα πξφζπησζε ηεο άκεζεο ειηαθήο αθηηλνβνιίαο ζηελ επηθάλεηα ηνπ ζπιιέθηε, απμάλνληαο έηζη ηελ έληαζε ηεο εθκεηαιιεχζηκεο ειηαθήο αθηηλνβνιίαο. Σα βαζηθά ηκήκαηα ελφο επίπεδνπ ειηαθνχ ζπιιέθηε, φπσο απεηθνλίδνληαη ζηελ εηθφλα 3.4 είλαη: Ο απνξξνθεηήο: πεξηιακβάλεη ηελ απνξξνθεηηθή επηθάλεηα θαη ηνπο ζσιήλεο κέζα ζηνπο νπνίνπο θπθινθνξεί ην ζεξκναπαγσγφ ξεπζηφ. πλήζσο ρξεζηκνπνηείηαη ραιθφο γηα ηνπο ζσιήλεο θαη ηελ πιάθα απνξξφθεζεο ή αινπκίλην κφλν γηα ηελ πιάθα απνξξφθεζεο κε επηιεθηηθή βαθή, πξνζθέξνληαο πνιχ θαιή απφδνζε. Ο απνξξνθεηήο έρεη καχξν ρξψκα, έηζη ψζηε λα κεηψλνληαη νη αλαθιάζεηο ζηελ επηθάλεηά ηνπ. Σν θάιπκκα: απνηειείηαη απφ κηα δηαθαλή επηθάλεηα, ιεηηνπξγεί ζαλ πξνζηαηεπηηθφ θάιπκκα θαη κεηψλεη ηηο ζεξκηθέο απψιεηεο ηνπ απνξξνθεηήξα πξνο ην πεξηβάιινλ απφ ηελ θχξηα πιεπξά ηνπ ζπιιέθηε. πλήζσο ρξεζηκνπνηείηαη απιφ ηδάκη (ηνπιάρηζηνλ 3mm), ελψ ζε πεξηνρέο κε πνιχ αληίμνεο θαηξηθέο ζπλζήθεο κπνξεί λα ρξεζηκνπνηεζεί θαη δηπιφ ηδάκη γηα πξφζζεηε κείσζε ζεξκηθψλ απσιεηψλ, αλ θαη παξάιιεια κεηψλεηαη θαη ε δηαπεξαηφηεηα ηνπ θαιχκκαηνο. Σν δηαθαλέο θάιπκκα πξέπεη λα είλαη φζν ην δπλαηφ δηαπεξαηφ ζηε κηθξνχ θχκαηνο ειηαθή αθηηλνβνιία θαη κε δηαπεξαηφ ζηε κεγάινπ κήθνπο ζεξκηθή αθηηλνβνιία. ε εθαξκνγέο ρακειψλ ζεξκνθξαζηψλ, ρξεζηκνπνηνχληαη ζπιιέθηεο ρσξίο θάιπκκα (π.ρ. γηα ζέξκαλζε λεξνχ πηζίλαο), κεηψλνληαο έηζη ην θφζηνο θαηαζθεπήο απηνχ ηνπ είδνπο ησλ ζπιιεθηψλ. Ζ ζεξκνκφλσζε ηνπ απνξξνθεηή: κεηψλεη ηηο ζεξκηθέο απψιεηεο απφ ηελ πίζσ πιεπξά ηνπ ζπιιέθηε. Σν πιαίζην ηνπ ζπιιέθηε: πξέπεη λα είλαη ζηεγαλφ θαη αληηδηαβξσηηθφ (π.ρ. αινπκίλην). Δηθόλα 3.4: Σνκή ηππηθνύ επίπεδνπ ειηαθνύ ζπιιέθηε γηα παξαγσγή δεζηνύ λεξνύ. 15

23 Κεθ.3 Ζιηνζεξκηθά ζπζηήκαηα Ζ ρξήζε απιψλ ειηαθψλ ζπιιεθηψλ ρσξίο θάιπκκα θαη ζεξκνκφλσζε ηνπ απνξξνθεηή (κηθξήο δηακέηξνπ καχξνη πιαζηηθνί ζσιήλεο), απνηειεί ηελ πιεφλ νηθνλνκηθή θαηαζθεπή θαη ρξεζηκνπνηείηαη γηα εθαξκνγέο ρακειψλ ζεξκνθξαζηψλ εψο 30 0 C, φπσο ζηελ πεξίπησζε ζέξκαλζεο λεξνχ γηα πηζίλεο. Ζ απφδνζε απηψλ ησλ ζπιιεθηψλ επεξεάδεηαη ζεκαληηθά απφ ηε ηαρχηεηα ηνπ αλέκνπ (απμάλνληαη νη απψιεηεο) δηφηη δελ ππάξρεη ην πξνζηαηεπηηθφ δηαθαλέο θάιπκκα θαη δελ πξνζθέξνληαη γηα εθαξκνγέο ζε πεξηνρέο κε ρακειή ζεξκνθξαζία πεξηβάιινληνο ή πςειά ζεξκηθά θνξηία. Έλαο άιινο ηχπνο ζπιιέθηε φπσο απεηθνλίδεηαη ζηελ εηθφλα 3.5 είλαη ν επίπεδνο ζπιιέθηεο θελνύ. Απνηειείηαη απφ πνιινχο γπάιηλνπο ζσιήλεο, θάζε έλαο απφ ηνπο νπνίνπο πεξηέρεη κηα καχξε κεηαιιηθή ή άιιε απνξξνθεηηθή επηθάλεηα, απφ ηνπο νπνίνπο πεξλάεη ην ζεξκναπαγσγφ κέζν. ην γπάιηλν ζσιήλα δεκηνπξγείηαη θελφ αέξνο. Ζ ειηαθή αθηηλνβνιία δηαπεξλά ην γπαιί ηνπ ζσιήλα, απνξξνθάηαη απφ ηε καχξε επηθάλεηα θαη ε ζεξκφηεηα παγηδεχεηαη. Σν ζεξκναπαγσγφ κέζν, λεξφ ή αέξαο, πνπ πεξλάεη θαη έξρεηαη ζε επαθή κε ηελ απνξξνθεηηθή επηθάλεηα, απάγεη ηε ζεξκφηεηα πνπ έρεη ζπιιερζεί. Σν θελφ είλαη πνιχ θαιφ κνλσηηθφ κέζν, ε ζεξκφηεηα απφ ηνλ απνξξνθεηήξα πξνο ην γπάιηλν θάιπκκα θαη απφ ην γπάιηλν θάιπκκα πξνο ην πεξηβάιινλ κεηαδίδεηαη κφλν κε αθηηλνβνιία. πλεπψο, νη απψιεηεο ζεξκφηεηαο ησλ ζσιήλσλ θελνχ πξνο ην πεξηβάιινλ είλαη πνιχ κηθξέο θαη σο εθ ηνχηνπ επηηπγράλνληαη πςειφηεξεο ζεξκνθξαζίεο απφ άιινπ ηχπνπ ζπιιέθηεο, αθφκε θαη θαηά ηε ρεηκεξηλή πεξίνδν κε ηηο ρακειέο ζεξκνθξαζίεο πεξηβάιινληνο. Οη ζπιιέθηεο θελνχ έρνπλ πςειφηεξεο απνδφζεηο, αιιά κεγαιχηεξν θφζηνο αγνξάο. Δηθόλα 3.5: Δγθαηάζηαζε επίπεδσλ ζπιιεθηώλ θελνύ ζε θαηνηθία. 16

24 Κεθ.3 Ζιηνζεξκηθά ζπζηήκαηα Οη ειηαθνί ζπιιέθηεο αέξα ρξεζηκνπνηνχλ αέξα σο ζεξκναπαγσγφ ξεπζηφ, ν νπνίνο απφ ηνπο εζσηεξηθνχο ρψξνπο θπθινθνξεί κέζα ζηνλ ειηαθφ ζπιιέθηε θαη αθνχ ζεξκαλζεί επηζηξέθεη θαη απνδίδεηαη ζην ρψξν. Δλαιιαθηηθά κπνξεί λα ρξεζηκνπνηεζεί εμσηεξηθφο αέξαο ν νπνίνο ζεξκαίλεηαη θαη απνδίδεηαη ζηνπο εζσηεξηθνχο ρψξνπο. Δπίζεο κπνξεί λα γίλεη παξαγσγή δεζηνχ λεξνχ, παξεκβάιινληαο έλαλ ελαιιάθηε αέξα-λεξνχ. Οη ειηαθνί ζπιιέθηεο αέξα δελ είλαη ηφζν δηαδεδνκέλνη [20] Ζιηνζεξκηθά ζπλδπαζκέλεο παξαγσγήο λεξνύ ζέξκαλζεο θαη ΕΝΥ Μηα ηππηθή εγθαηάζηαζε ειηαθνχ ζπζηήκαηνο combi φπσο απεηθνλίδεηαη ζηελ εηθφλα 3.6 απνηειείηαη απφ ηνπο ειηαθνχο ζπιιέθηεο, κηα δεμακελή απνζήθεπζεο δεζηνχ λεξνχ θαη έλα εθεδξηθφ ζχζηεκα ζέξκαλζεο (πρ ιέβεηα). Έλα ζχζηεκα combi απαηηεί κεγαιχηεξε επηθάλεηα ειηαθψλ ζπιιεθηψλ ζε ζρέζε κε έλα ζχζηεκα παξαγσγήο ΕΝΥ πξνθεηκέλνπ λα θαιχςεη ηα απαηηνχκελα θνξηία. Ζ εγθαηάζηαζε κπνξεί λα πεξηιακβάλεη κηα δεμακελή απνζήθεπζεο ζεξκφηεηαο θαη έλα αλεμάξηεην κπφηιεξ ΕΝΥ. Μπνξνχλ φκσο λα ζπλδπαζηνχλ ζε έλα δνρείν κε θάζεηε ζεξκνθξαζηαθή δηαζηξσκάησζε έηζη ψζηε λα κπνξνχλ λα θαιπθζνχλ νη δηαθνξεηηθέο ζεξκνθξαζηαθέο απαηηήζεηο γηα ΕΝΥ θαη ζέξκαλζε ρψξσλ [20]. Δηθόλα 3.6: Σππηθή δηάηαμε ζπζηήκαηνο combi γηα ηελ παξαγσγή ΕΝΥ θαη ζέξκαλζεο ρώξσλ. 17

25 Κεθ.3 Ζιηνζεξκηθά ζπζηήκαηα ε εηήζηα βάζε, ε απφδνζε ησλ ειηαθψλ ζπιιεθηψλ (απνδηδφκελε ζεξκφηεηα πξνο ηελ πξνζπίπηνπζα ειηαθή αθηηλνβνιία) θπκαίλεηαη κεηαμχ 40-55% θαη εμαξηάηαη απφ ηνλ ηχπν ηνπ ζπιιέθηε, ηελ απνζήθε ηνπ δεζηνχ λεξνχ θαη ην εθεδξηθφ ζχζηεκα ζέξκαλζεο. Ο κέζνο εηήζηνο ζπληειεζηήο εθκεηάιιεπζεο ηεο ειηαθήο ελέξγεηαο, ιακβάλνληαο ππφςε ηηο απψιεηεο απφ ηε δεμακελή ζεξκφηεηαο θαη ηελ απνξξηπηφκελε ζεξκφηεηα, θπκαίλεηαη απφ 20-25%. Αλάινγα κε ην κέγεζνο ηνπ πεδίνπ ησλ ειηαθψλ ζπιιεθηψλ, ηε δεμακελή απνζήθεπζεο δεζηνχ λεξνχ, ηηο επηθξαηνχζεο θιηκαηνινγηθέο ζπλζήθεο ηεο πεξηνρήο θαη ηα θνξηία, ηα ζπζηήκαηα combi κπνξνχλ λα θαιχςνπλ 10-60% ησλ ζπλνιηθψλ θνξηίσλ γηα ΕΝΥ θαη ζέξκαλζε ρψξσλ ζηελ θεληξηθή θαη βφξεηα Δπξψπε [21]. Γηα ηελ αμηνιφγεζε θαη ζχγθξηζε ησλ απνδφζεσλ δηαθνξεηηθψλ ζπζηεκάησλ combi, κπνξεί λα ρξεζηκνπνηεζεί ε κεζνδνινγία πνπ αλέπηπμε ε Γηεζλήο Τπεξεζία Δλέξγεηαο [22]. πλήζσο, ηα ζπζηήκαηα combi απαηηνχλ ζπγθεθξηκέλε κειέηε θαη ζρεδηαζκφ έηζη ψζηε λα απνθεχγνληαη ιεηηνπξγηθά πξνβιήκαηα ην θαινθαίξη, εμαηηίαο ηνπ κεγάινπ πεδίνπ ειηαθψλ ζπιιεθηψλ ζε ζρέζε κε ηα ρακειά ζεξκηθά θνξηία, πνπ έρνπλ ζαλ απνηέιεζκα ηελ ππεξζέξκαλζε. Γηα παξάδεηγκα, ν θαηάιιεινο ζπλδπαζκφο ηνπ πεδίνπ ησλ ειηαθψλ ζπιιεθηψλ κε έλα δνρείν αδξάλεηαο κέζσ απηνξπζκηδφκελνπ θπθινθνξεηή είλαη απαξαίηεηνο, ψζηε ην ζεξκναπαγσγφ ξεπζηφ λα θπθινθνξεί κέζα απφ ηνπο ειηαθνχο ζπιιέθηεο γηα λα πξνθχςεη ε θαηάιιειε δηαθνξά ζεξκνθξαζίαο κεηαμχ ησλ ζπιιεθηψλ θαη ηνπ δνρείνπ αδξάλεηαο γηα ηε κέγηζηε εθκεηάιιεπζε ηεο ειηαθήο ελέξγεηαο. Δπίζεο είλαη απαξαίηεηε ε ρξήζε ςπθηηθψλ δηαηάμεσλ ζην θχθισκα ησλ ειηαθψλ ζπιιεθηψλ θαη ε ρξήζε θπθιψκαηνο απφξξηςεο ζεξκφηεηαο [23] ρεδηαζκόο ζεξκνδνρείνπ combi Σν βαζηθφηεξν ζηνηρείν ελφο ζπζηήκαηνο ειηαθήο ζέξκαλζεο, φπσο απεηθνλίδεηαη ζηελ εηθφλα 3.7 είλαη ην ζεξκνδνρείν, ζπλεπψο ζα πξέπεη λα είλαη εηδηθά κειεηεκέλν θαη θαηαζθεπαζκέλν γηα ην ζθνπφ απηφ. Σν ζεξκνδνρείν ζα πξέπεη λα έρεη ηνλ θαηάιιειν φγθν ψζηε λα θαιχπηεη ηηο αλάγθεο ζε ζέξκαλζε θαη ΕΝΥ, φπσο επίζεο λα κπνξεί λα απνζεθεχζεη κεγάια πνζά ελέξγεηαο φηαλ ππάξρεη δηαζέζηκε ειηνθάλεηα. Πξέπεη λα είλαη θαιά κνλσκέλν θαη λα βνεζάεη ζηε δηαζηξσκάησζε ηεο ζεξκνθξαζίαο ηνπ λεξνχ ζην εζσηεξηθφ ηνπ. Σν ζεξκφ λεξφ έρεη κηθξφηεξε ππθλφηεηα απφ ην ςπρξφ θαη γηα απηφ ην ιφγν βξίζθεηαη πςειφηεξα απφ ην ςπρξφ ζε έλα ζεξκνδνρείν. Σν θαηλφκελν απηφ θάλεη δπλαηή ηε ζεξκηθή δηαζηξσκάησζε θαη ηε δεκηνπξγία δσλψλ δηαθνξεηηθήο ζεξκνθξαζίαο κέζα ζε έλα ζεξκνδνρείν. Ζ δηαζηξσκάησζε ηνπ δνρείνπ έρεη σο απνηέιεζκα ηε βέιηηζηε ρξήζε ηεο απνζεθεπκέλεο ελέξγεηαο ηνπ δνρείνπ, ηε κέγηζηε απφδνζε ηνπ ζπζηήκαηνο, ηνλ πεξηνξηζκφ ησλ ζεξκηθψλ απσιεηψλ θαη ηε κέγηζηε ζπιινγή ελέξγεηαο απφ ηνπο ειηαθνχο ζπιιέθηεο. Δμίζνπ ζεκαληηθή κε ηε δεκηνπξγία ηεο δηαζηξσκάησζεο είλαη θαη ε δηαηήξεζε ηεο ζε φιεο ηηο θάζεηο ιεηηνπξγίαο θαηά ηε θφξηηζε θαη ηελ εθθφξηηζε ηνπ δνρείνπ. 18

26 Κεθ.3 Ζιηνζεξκηθά ζπζηήκαηα Δηθόλα 3.7: Θεξκνδνρείν Combi ηεο εηαηξείαο SICC. Ζ θφξηηζε ηνπ ζεξκνδνρείνπ φπσο απεηθνλίδεηαη ζηελ εηθφλα 3.8 κπνξεί λα γίλεη κε ηξεηο ηξφπνπο: κε εζσηεξηθφ ελαιιάθηε, κε ειεθηξηθή αληίζηαζε ή κε απεπζείαο ζχλδεζε ζην δνρείν. Καηά ηε θφξηηζε κε εζσηεξηθό ελαιιάθηε ην λεξφ πνπ ζεξκαίλεηαη απφ ηνλ ελαιιάθηε αλπςψλεηαη θαη αλακεηγλχεηαη κε ην λεξφ πάλσ απφ ηνλ ελαιιάθηε. Με ηνλ ηξφπν απηφλ ε ζεξκφηεηα κεηαθέξεηαη ζε κεγάιν φγθν λεξνχ ν νπνίνο ζεξκαίλεηαη αξγά. πλεπψο δεκηνπξγείηαη κηα δψλε ίδηαο ζεξκνθξαζίαο πάλσ απφ ηνλ ελαιιάθηε ε νπνία αλεβαίλεη πξνο ην πάλσ κέξνο ηνπ δνρείνπ έσο φηνπ λα ζπλαληήζεη κηα δψλε πςειφηεξεο ζεξκνθξαζίαο. Μφιηο ην λεξφ θηάζεη ηε ζεξκνθξαζία ηεο αλψηεξεο δψλεο νη δχν δψλεο νκνγελνπνηνχληαη θαη ζεξκαίλνληαη ζηελ ίδηα ζεξκνθξαζία. Ο φγθνο ηνπ δνρείνπ θάησ απφ ηνλ ελαιιάθηε κέλεη αλεπεξέαζηνο, ελψ παξαηεξείηαη κία κηθξή βαζκσηή κεηαβνιή ηεο ζεξκνθξαζίαο ηνπ λεξνχ ζην χςνο ηνπ ελαιιάθηε. Δμαηηίαο ηεο αλάκημεο πνπ πξνθαιείηαη απφ ην ζεξκαηλφκελν λεξφ πάλσ απφ ηνλ ελαιιάθηε δηαηαξάζζεηαη εψο έλα βαζκφ ε δηαζηξσκάησζε ηνπ δνρείνπ. Ζ ειεθηξηθή αληίζηαζε θνξηίδεη ην δνρείν κε παξφκνην ηξφπν, αιιά ιφγσ ηεο κεγάιεο ηζρχνο ηεο θαη ηεο κηθξήο ηεο επηθάλεηαο, ην ζεξκαηλφκελν λεξφ δελ αλακηγλχεηαη πιήξσο κε ην πεξηβάιινλ λεξφ θαη έηζη επεξεάδεηαη ε δηαζηξσκάησζε ηνπ δνρείνπ. Με ηελ άκεζε ζύλδεζε ζην δνρείν, ην δεζηφ λεξφ εηζέξρεηαη απφ ηε ζχλδεζε εηζφδνπ θαη σζεί ην λεξφ ηνπ δνρείνπ πξνο ηε ζχλδεζε εμφδνπ. Δάλ ην εηζεξρφκελν λεξφ είλαη πην ζεξκφ απφ ην λεξφ ηνπ δνρείνπ, 19

27 Κεθ.3 Ζιηνζεξκηθά ζπζηήκαηα ε ζεξκφηεηα κεηαθέξεηαη πάλσ απφ ηελ αλακνλή εηζφδνπ θαζψο θαη ζηνλ φγθν ηνπ λεξνχ θάησ απφ απηή. πλεπψο επεξεάδεηαη κεγάινο φγθνο λεξνχ θαη ε ζεξκνθξαζία ηνπ λεξνχ θάησ απφ ηελ είζνδν είλαη αξθεηά κηθξφηεξε απν ηε ζεξκνθξαζία ηνπ λεξνχ εηζφδνπ. Ζ θφξηηζε κε άκεζν ηξφπν ηείλεη λα βειηηψλεη ηε δηαζηξσκάησζε ζην ζεξκνδνρείν, αξθεί νη ξνέο εηζφδνπ θαη εμφδνπ λα είλαη νξηδφληηεο, λα έρνπλ κηθξή ηαρχηεηα θαη λα γίλνληαη ζην ζσζηφ χςνο ηνπ ζεξκνδνρείνπ [19]. Δηθόλα 3.8: Σξόπνη θόξηηζεο ηνπ ζεξκνδνρείνπ Αλάπηπμε αγνξάο ειηαθώλ ζπιιεθηώλ Ζ ζπλνιηθή παγθφζκηα εγθαηεζηεκέλε ηζρχο ησλ ειηνζεξκηθψλ ζπζηεκάησλ πνπ βξίζθνληαη ζε ιεηηνπξγία κέρξη ην ηέινο ηνπ 2013 αλήιζε ζε 347,7 GWth. Ζ ηηκή απηή αληηζηνηρεί ζε κία ζπλνιηθή επηθάλεηα 535 εθαηνκκπξίσλ ηεηξαγσληθψλ κέηξσλ ζπιιεθηψλ πνπ βξίζθνληαη ζε ιεηηνπξγία ζε φιν ηνλ θφζκν. Σα επηκέξνπο πνζνζηά αλάινγα κε ην ηχπν ησλ ειηαθψλ ζπιιεθηψλ πνπ ρξεζηκνπνηνχληαη παγθνζκίσο είλαη, 22,4% επίπεδνη ειηαθνί ζπιιέθηεο κε θάιπκκα, 70,5% ζπιιέθηεο θελνχ, 6,7% επίπεδνη ειηαθνί ζπιιέθηεο ρσξίο θάιπκκα θαη έλα κηθξφ πνζνζηφ 0,4% γηα ηνπο ειηαθνχο ζπιιέθηεο αέξα. Καηά ην έηνο ηνπ 2013 ε επηπιένλ παγθφζκηα εγθαηεζηεκέλε ηζρχο ησλ ειηνζεξκηθψλ ζπζηεκάησλ αλήιζε ζε 55 GWth, ηηκή πνπ αληηζηνηρεί ζε 78,6 εθαηνκκχξηα ηεηξαγσληθά κέηξα ζπιιεθηψλ. πλεπψο παξαηεξήζεθε ε αχμεζε ζηελ εγθαηάζηαζε ειηνζεξκθψλ ζπζηεκάησλ κε έλα πνζνζηφ ηεο ηάμεο ηνπ 20

28 Κεθ.3 Ζιηνζεξκηθά ζπζηήκαηα 1,8% ζε ζχγθξηζε κε ην έηνο Σα επηκέξνπο πνζνζηά αλάινγα κε ηνλ ηχπν ησλ ειηαθψλ ζπιιεθηψλ γηα ηα ειηνζεξκηθά ζπζηήκαηα πνπ εγθαηαζηάζεθαλ ην έηνο 2013 είλαη, 17,4% επίπεδνη ειηαθνί ζπιιέθηεο κε θάιπκκα, 79,4% ζπιιέθηεο θελνχ, 3,1% επίπεδνη ειηαθνί ζπιιέθηεο ρσξίο θάιπκκα θαη έλα πνζνζηφ κφιηο 0,1% γηα ηνπο ειηαθνχο ζπιιέθηεο αέξα. Ζ εηήζηα απφδνζε ησλ ειηνζεξκηθψλ ζπζηεκάησλ πνπ βξίζθνληαη ζε ιεηηνπξγία εψο ην έηνο 2013, ζε 60 ρψξεο παγθνζκίσο θαηαγξάθεθε ζηηο 314 ΣWh. Σν πνζφ απηφ αληηζηνηρεί ζε κία ηζνδχλακε εμνηθνλφκεζε ελέξγεηαο 33,7 εθαηνκκπξίσλ ηφλσλ πεηξειαίνπ θαη 109 εθαηνκκπξίσλ ηφλσλ δηνμεηδίνπ ηνπ άλζξαθα. ηελ εηθφλα 3.9 απεηθνλίδεηαη ε παγθφζκηα ειηαθή ζεξκηθή ρσξεηηθφηεηα ησλ επίπεδσλ ειηαθψλ ζπιιεθηψλ κε θαη ρσξίο θάιπκκα πνπ βξίζθνληαη ζε ιεηηνπξγία. Παξαηεξείηαη κία απμεηηθή ηάζε απφ ην έηνο 2000 φπνπ ε εγθαηεζηεκέλε ηζρχο αλήιζε ζηνπο 62 GWth (89 εθαηνκκχξηα ηεηξαγσληθά κέηξα), θαη ην έηνο 2014 ε ηηκή απηή αλέβεθε ζηνπο 406 GWth (580 εθαηνκκχξηα ηεηξαγσληθά κέηξα). Αληίζηνηρα ε εηήζηα ζεξκηθή απφδνζε ησλ ειηνζεξκηθψλ ζπζηεκάησλ γηα ην έηνο 2000 αλήιζε ζε 52 ΣWh θαη ην 2014 ζε 341 ΣWh [24]. Δηθόλα 3.9: Παγθόζκηα εγθαηεζηεκέλε ηζρύο θαη εηήζηα ελεξγεηαθή απόδνζε ειηνζεξκθώλ ζπζηεκάησλ γηα ηα έηε [24]. 21

29 Κεθ.3 Ζιηνζεξκηθά ζπζηήκαηα χκθσλα κε ηελ Έλσζε Βηνκεραληψλ Ζιηαθήο Δλέξγεηαο (ΔΒΖΔ), ζηελ Διιάδα ππάξρνπλ 2,8 GWth εγθαηεζηεκέλεο ηζρχνο ειηνζεξκηθψλ ζπζηεκάησλ. Σα πεξηζζφηεξα ζπζηήκαηα είλαη ειηαθνί ζεξκνζίθσλεο πνπ απνηξέπνπλ ηελ εθπνκπή 2 εθαηνκκπξίσλ ηφλσλ δηνμεηδίνπ ηνπ άλζξαθα θάζε ρξφλν [25]. 22

30 Κεθ.4 Γεσζεξκηθά ζπζηήκαηα 4. ΓΔΩΘΔΡΜΗΚΑ ΤΣΖΜΑΣΑ 4.1. Γεσζεξκηθέο αληιίεο ζεξκόηεηαο Ζ αβαζήο γεσζεξκία -ε ελέξγεηα πνπ πξνέξρεηαη απφ κηθξφ βάζνο θαη εθκεηαιιεχεηαη ηε ζεξκφηεηα ησλ επηθαλεηαθψλ θαη ππφγεησλ γεσινγηθψλ ζρεκαηηζκψλ θαη πδάησλ- ρξεζηκνπνηείηαη γηα ηε ζέξκαλζε, ηε ςχμε ησλ ρψξσλ θαη ηελ παξαγσγή δεζηνχ λεξνχ ρξήζεο. Σα ζπζηήκαηα Γεσζεξκηθψλ Αληιηψλ Θεξκφηεηαο (ΓΑΘ) αμηνπνηνχλ ηελ πξαθηηθά ζηαζεξή ζεξκνθξαζία ηνπ εδάθνπο, ησλ ππφγεησλ θαη επηθαλεηαθψλ πδάησλ θαζ φιε ηε δηάξθεηα ηνπ έηνπο. Έηζη επηηπγράλεηαη ε κέγηζηε απφδνζε ησλ αληιηψλ ζεξκφηεηαο έλαληη ησλ αληίζηνηρσλ ζπκβαηηθψλ ζπζηεκάησλ κε εμνηθνλφκεζε ελέξγεηαο έσο θαη 80%. Οη ΓΑΘ κπνξνχλ λα είλαη εγθαηεζηεκέλεο είηε ζε κεκνλσκέλα θηίξηα νπνηνδήπνηε κεγέζνπο γηα ζέξκαλζε/ςχμε θαη παξνρή δεζηνχ λεξνχ ρξήζεο θαζψο θαη ζε κνλάδεο ηειεζέξκαλζεο/ηειεςχμεο κε ΓΑΘ. Οη γεσζεξκηθέο αληιίεο ζεξκφηεηαο είλαη δηαδεδνκέλεο ζε φιν ηνλ θφζκν -παγθνζκίσο είλαη εγθαηεζηεκέλεο πάλσ απφ κνλάδεο- θαη ηδηαίηεξα ζε ρψξεο φπσο νη ΖΠΑ, ε νπεδία, ε Απζηξία, ε Διβεηία, ε Γεξκαλία θαη ε Γαιιία, φπνπ έρεη αλαπηπρζεί θαη θαζηεξσζεί ε αληίζηνηρε ηερλνινγία θαη πξαθηηθέο, θαη φπνπ ζπζηήκαηα γεσζεξκηθψλ αληιηψλ ζεξκφηεηαο ιεηηνπξγνχλ αμηφπηζηα επί ζεηξά δεθαεηηψλ. Ζ αβαζήο γεσζεξκία είλαη δηαζέζηκε θαη εθκεηαιιεχζηκε παληνχ αλεμάξηεηα απφ ηελ χπαξμε γεσζεξκηθνχ δπλακηθνχ [26]. Έλα ζχζηεκα γεσζεξκηθψλ αληιηψλ ζεξκφηεηαο (ΓΑΘ) απνηειείηαη απφ ηξία κέξε: 1. Σν ζχζηεκα ελαιιαγήο ζεξκφηεηαο εληφο ηνπ εδάθνπο (γεσελαιιάθηεο ζεξκφηεηαο ή πδξνγεψηξεζε). 2. Σε γεσζεξκηθή αληιία ζεξκφηεηαο (θπξίσο αληιία ζεξκφηεηαο λεξνχ-λεξνχ). 3. Σν ζχζηεκα ζέξκαλζεο ή θαη ςχμεο εληφο ηνπ θηηξίνπ. Σν ζχζηεκα ΓΑΘ ιεηηνπξγεί ζαλ αλαζηξέςηκε ςπθηηθή δηάηαμε κε ιήςε ζεξκφηεηαο απφ έλα ρψξν θαη απφζεζε ηεο ζε έλαλ άιιν ρψξν, ην νπνίν ζεκαίλεη φηη θαηά ηε ρεηκεξηλή πεξίνδν ε ζεξκφηεηα ιακβάλεηαη απφ ην έδαθνο θαη απνηίζεηαη ζηνλ εζσηεξηθφ ρψξν (ζέξκαλζε) θαη ην θαινθαίξη ζπκβαίλεη ην αληίζεην (ςχμε). πλεπψο ην ζχζηεκα ΓΑΘ πξαγκαηνπνηεί ελαιιαγή ζεξκφηεηαο κεηαμχ ηνπ εδάθνπο θαη ησλ εζσηεξηθψλ ρψξσλ. Έλα ζσζηά ζρεδηαζκέλν θαη θαηαζθεπαζκέλν ζχζηεκα ΓΑΘ ιεηηνπξγεί κε ηνπιάρηζηνλ 30% πςειφηεξε ελεξγεηαθή απφδνζε ζε ζχγθξηζε κε κία αληιία ζεξκφηεηαο αέξα-αέξα ιφγσ: Σεο ρξήζεο λεξνχ δεδνκέλνπ φηη ην λεξφ έρεη πνιχ θαιχηεξεο ηδηφηεηεο κεηάδνζεο ζεξκφηεηαο απφ ηνλ αέξα. 23

31 Κεθ.4 Γεσζεξκηθά ζπζηήκαηα Σεο ζηαζεξήο ζεξκνθξαζίαο -πνπ παξέρεηαη απφ ηνπο γεσελαιιάθηεο ζηε ΓΑΘ- ε νπνία είλαη πςειφηεξε απφ ηηο αθξαίεο ζπλζήθεο πεξηβάιινληνο ζε πεξηπηψζεηο αηρκψλ ηνπ ζεξκηθνχ θνξηίνπ θαη ρακειφηεξε απφ ηηο αθξαίεο ζπλζήθεο πεξηβάιινληνο ζε πεξηπηψζεηο αηρκψλ ηνπ ςπθηηθνχ θνξηίνπ ύζηεκα ελαιιαγήο ζεξκόηεηαο εληόο ηνπ εδάθνπο Σν θιεηζηφ ζχζηεκα ελαιιαγήο ζεξκφηεηαο κε Γεσελαιιάθηεο Θεξκφηεηαο (ΓΔΘ),δηαθνξεηηθά ζχζηεκα θιεηζηνχ βξφγρνπ, ρσξίδεηαη ζε δχν θαηεγνξίεο. ηνπο νξηδφληηνπο ΓΔΘ φπσο απεηθνλίδεηαη ζηελ εηθφλα 4.1, φπνπ νη ζσιελψζεηο είλαη ηνπνζεηεκέλεο ζε νξηδφληηα δηάηαμε ζην έδαθνο ζε βάζνο κεηαμχ 0,6-2m. Σν βάζνο επηιέγεηαη αλάινγα κε ηηο θιηκαηνινγηθέο ζπλζήθεο πνπ επηθξαηνχλ. Δηθόλα 4.1: Οξηδόληηνο γεσελαιιάθηεο ζεξκόηεηαο θιεηζηνύ θπθιώκαηνο. Δηθόλα 4.2: Καηαθόξπθνο γεσελαιιάθηεο ζεξκόηεηαο θιεηζηνύ θπθιώκαηνο. 24

32 Κεθ.4 Γεσζεξκηθά ζπζηήκαηα ηνπο θαηαθφξπθνπο ΓΔΘ (Borehole Heat Exchangers- BHEs) φπσο απεηθνλίδεηαη ζηελ εηθφλα 4.2, φπνπ νη ζσιελψζεηο είλαη ηνπνζεηεκέλεο ζε θαηαθφξπθε δηάηαμε κέζα ζε γεσηξήζεηο (boreholes). Σππηθφ πιηθφ ζσιήλσλ είλαη ην πνιπαηζπιέλην πςειήο ππθλφηεηαο (High Density Polyethylene-HDPE), κε ηππηθή εμσηεξηθή δηάκεηξν ζσιήλα 32 ή 40mm. Eμαξηψκελε απφ ην εχξνο ηεο ζεξκνθξαζίαο ιεηηνπξγίαο (παξάκεηξνο ζρεδίαζεο), ε πιήξσζε ηνπ ζσιήλα πξαγκαηνπνηείηαη είηε κε λεξφ ή κε κίγκα λεξνχ θαη αληηςπθηηθνχ πγξνχ. Σν ςπθηηθφ πγξφ ηεο ΓΑΘ είλαη δπλαηφλ λα ξέεη δηακέζνπ ησλ ΓΔΘ ζηηο ΓΑΘ νη νπνίεο νλνκάδνληαη αληιίεο ζεξκφηεηαο απεπζείαο εθηφλσζεο (direct expansion heat pump). ην ζχζηεκα αλνηρηνχ βξφγρνπ αλήθνπλ νη πδξνγεσηξήζεηο. Αλαθεξφκελνη ζηηο πδξνγεσηξήζεηο, γηα παξάδεηγκα κηθξέο ιίκλεο, ην λεξφ αληιείηαη απφ ην έδαθνο ην νπνίν ρξεζηκνπνηείηαη ζαλ δεμακελή ζεξκφηεηαο. Παξφιν πνπ νη θαηαθφξπθνη ΓΔΘ έρνπλ πςειφηεξν θφζηνο απφ ηνπο αληίζηνηρνπο νξηδφληηνπο, νη θαηαθφξπθνη ρξεζηκνπνηνχληαη ζηηο πεξηζζφηεξεο πεξηπηψζεηο ιφγσ ησλ δχν θχξησλ πιενλεθηεκάησλ: 1. Απαηηείηαη ιηγφηεξε δηαζέζηκε ειεχζεξε επηθάλεηα γηα ηελ εγθαηάζηαζε ηνπο ζε ζρέζε κε ηνπο νξηδφληηνπο ΓΔΘ. 2. Αληηκεησπίδνληαη ιηγφηεξεο θαηαζθεπαζηηθέο δπζθνιίεο ζε ζχγθξηζε κε ηηο πδξνγεσηξήζεηο. Ζ ηππηθή ηερλνινγία γηα ηελ θαηαζθεπή ελφο θαηαθφξπθνπ ΓΔΘ, φπσο απεηθνλίδεηαη ζηελ εηθφλα 4.3, πεξηιακβάλεη απιφ ή δηπιφ ζσιήλα ζρήκαηνο U ν νπνίνο ηνπνζεηείηαη ζε κία ή πεξηζζφηεξεο θαηαθφξπθεο γεσηξήζεηο, ζε βάζνο κέηξσλ ε θάζεκηα. Μεηαμχ ησλ ζσιήλσλ ζρήκαηνο U θαη ησλ ηνηρσκάησλ ησλ γεσηξήζεσλ πξαγκαηνπνηείηαη πιήξσζε κε λεξφ γεψηξεζεο (θαλδηλαβηθή πξαθηηθή), εάλ ν πδξνθφξνο νξίδνληαο ηεο πεξηνρήο βξίζθεηαη ζε κηθξφ βάζνο θαη ε αιιειεπίδξαζε κεηαμχ δηαθνξεηηθψλ πδξνθφξσλ νξηδφλησλ δελ δεκηνπξγεί πξφβιεκα ή δηαθνξεηηθά πξαγκαηνπνηείηαη πιήξσζε κε ξεπζηνθνλίακα [27]. 25

33 Κεθ.4 Γεσζεξκηθά ζπζηήκαηα Δηθόλα 4.3: Καηαθόξπθε γεώηξεζε κε ζσιήλα ζρήκαηνο U Λεηηνπξγία γεσζεξκηθώλ αληιίσλ ζεξκόηεηαο Οη Γεσζεξκηθέο Αληιίεο Θεξκφηεηαο (ΓΑΘ) ρξεζηκνπνηνχληαη θπξίσο γηα ηε ζέξκαλζε θαη ηελ ςχμε ηνπ θηηξίνπ, φπσο επίζεο θαη γηα ηελ παξνρή δεζηνχ λεξνχ ρξήζεο. Σελ ηειεπηαία δεθαεηία νη ΓΑΘ λεξνχλεξνχ πςειήο απφδνζεο είλαη δηαζέζηκεο ζηελ αγνξά. πλήζσο ρξεζηκνπνηνχληαη ζπεηξνεηδείο (scroll) ζπκπηεζηέο κε ξχζκηζε on-off θαη σο ςπθηηθά πγξά ηα R407C ή R134a κε ηελ ηάζε λα αληηθαηαζηαζνχλ απφ ην R410A, ην νπνίν έρεη θαιχηεξεο ηδηφηεηεο κεηάδνζεο ζεξκφηεηαο θαη θαιχηεξε απφδνζε ζε αλαζηξέςηκα ζπζηήκαηα γηα ιεηηνπξγία ζέξκαλζεο/ςχμεο. Μειινληηθή ηάζε απνηειεί ε εηζαγσγή ζπκπηεζηψλ κεηαβιεηήο ηζρχνο. Ο ζπληειεζηήο ελεξγεηαθήο απφδνζεο (COP) ησλ ΓΑΘ νξίδεηαη σο ν ιφγνο ηεο απνδηδφκελεο ελέξγεηαο πξνο ηελ ειεθηξηθή θαηαλάισζε. Ο επνρηαθφο ζπληειεζηήο απφδνζεο (SPF) είλαη ην νινθιήξσκα ηνπ COP θαηά ηελ πεξίνδν ζέξκαλζεο ή θαη ςχμεο. Σππηθέο ηηκέο ηνπ COP θαη ηνπ SPF γηα ζπλδπαζκφ ηεο ΓΑΘ κε ΓΔΘ θαη ελδνδαπέδην ζχζηεκα ζέξκαλζεο είλαη κεηαμχ 3,5 θαη 5,0. ηελ πεξίπησζε πνπ ε ΓΑΘ ζπλδέεηαη κε ζχζηεκα αλνηρηνχ βξφγρνπ δειαδή κε πδξνγεψηξεζε, νη ηππηθέο ηηκέο ησλ COP θαη SPF είλαη κεηαμχ 4,0 θαη 6,5. Αληίζεηα κε ηηο αληιίεο ζεξκφηεηαο αέξα-αέξα, νη ηηκέο ησλ COP θαη SPF ησλ ΓΑΘ πιεζηάδνπλ κεηαμχ ηνπο, δεδνκέλνπ ησλ ζηαζεξψλ παξακέηξσλ ιεηηνπξγίαο ηνπ ζπζηήκαηνο ΓΑΘ. 26

34 Κεθ.4 Γεσζεξκηθά ζπζηήκαηα Γεληθά, φζν κηθξφηεξε ε ζεξκνθξαζηαθή δηαθνξά κεηαμχ ηνπ ΓΔΘ θαη ηνπ λεξνχ γηα ηε ζέξκαλζε θαη ηε ςχμε ησλ θηηξίσλ, ηφζν πςειφηεξν είλαη ην COP. Ζ ελεξγεηαθή απφδνζε ησλ ζπζηεκάησλ ΓΑΘ εληζρχεηαη, φηαλ ε ζεξκνθξαζία ιεηηνπξγίαο ηνπ ζπζηήκαηνο ζέξκαλζεο ηνπ θηηξίνπ είλαη ρακειή. ε πεξίπησζε ιεηηνπξγίαο ςχμεο, πςειφηεξεο ζεξκνθξαζίεο ηνπ ζπζηήκαηνο ςχμεο νδεγνχλ ζε θαιχηεξε ελεξγεηαθή απφδνζε. πζηήκαηα ζέξκαλζεο πνπ ιεηηνπξγνχλ ζε ρακειέο ζεξκνθξαζίεο είλαη ην ελδνδαπέδην ζχζηεκα, ην ελδνηνίρην αθνινπζνχκελα απφ fan-coils θαη θεληξηθέο θιηκαηηζηηθέο κνλάδεο κε αεξαγσγνχο [27] Αλάπηπμε αγνξάο γεσζεξκηθώλ αληιηώλ ζεξκόηεηαο Οη γεσζεξκηθέο αληιίεο ζεξκφηεηαο (ΓΑΘ) απνηεινχλ έλα κηθξφ αιιά ζπλερψο απμαλφκελν πνζνζηφ ηεο παγθφζκηαο εγθαηεζηεκέλεο ηζρχνο ησλ ζπζηεκάησλ ζέξκαλζεο/ςχμεο. Ζ παγθφζκηα εγθαηεζηεκέλε ηζρχο έρεη θζάζεη πεξίπνπ MWt θαη ε εηήζηα ρξήζε ελέξγεηαο εθηηκάηαη φηη είλαη TJ [28]. Ζ παγθφζκηα εγθαηεζηεκέλε ηζρχο ησλ ΓΑΘ έρεη απμεζεί ηδηαίηεξα ηηο ηειεπηαίεο δεθαεηίεο. Οη εηήζηνη ξπζκνί αχμεζεο έρνπλ ππεξβεί ην 10% θαηά ηελ δηάξθεηα ησλ ηειεπηαίσλ 10 εηψλ, θπξίσο ζηελ Βφξεηα Ακεξηθή θαη ηελ Δπξψπε [29]. Ζ εηθφλα 4.4 απεηθνλίδεη ηελ αχμεζε ηεο παγθφζκηαο εγθαηεζηεκέλεο ηζρχνο απφ ηελ ιεηηνπξγία ησλ ΓΑΘ απφ MWt ην 1995 ζε MWt θαηά ην 2000 θαη MWt ην 2005 [30]. Δηθόλα 4.4: Παγθόζκηα εγθαηεζηεκέλε ηζρύο ησλ ΓΑΘ ζε MWt [28]. 27

35 Κεθ.4 Γεσζεξκηθά ζπζηήκαηα Απφ ην 2005, ε εγθαηεζηεκέλε ηζρχο ησλ ΓΑΘ ζε 33 ρψξεο είλαη ηνπιάρηζηνλ 100 MWt. Όπσο απεηθνλίδεηαη ζηελ εηθφλα 4.5 ην κεγαιχηεξν πνζνζηφ ηεο εγθαηεζηεκέλεο ηζρχνο ησλ ΓΑΘ ην αληηπξνζσπεχεη ε Βφξεηα Ακέξηθή κε 56%, αθνινπζεί ε Δπξψπε κε 39% θαη ηέινο ε Αζία κε κηθξφηεξν πνζνζηφ ηεο ηάμεο ηνπ 5%. Δηθόλα 4.5: Παγθόζκηα εγθαηεζηεκέλε ηζρύο ΓΑΘ (MWt) αλά ήπεηξν [28]. ηελ εηθφλα 4.6 απεηθνλίδεηαη ε εγθαηεζηεκέλε ηζρχο ησλ ΓΑΘ ζε MWt αλά ρψξα. Οη Ζλσκέλεο Πνιηηείεο πεξηιακβάλνπλ πεξίπνπ ηα δχν ηξίηα ηεο ζπλνιηθήο εγθαηεζηεκέλεο ηζρχνο κε πνζνζηφ 63%, αθνινπζεί ε νπεδία κε ην κεγαιχηεξν πνζνζηφ ζηελ Δπξψπε 20%. Ζ ζπλνιηθή εγθαηεηεκέλε ηζρχο ησλ ΓΑΘ αλέξρεηαη ζηνπο MWt θαη εθηηκάηαη φηη απφ ην 2005 έρνπλ εγθαηαζηαζεί επηπιένλ κνλάδεο ΓΑΘ. 28

36 Κεθ.4 Γεσζεξκηθά ζπζηήκαηα Δηθόλα 4.6: Παγθόζκηα εγθαηεζηεκέλε ηζρύο ΓΑΘ (MWt) αλά ρώξα [31]. Ζ είζνδνο ησλ Γεσζεξκηθψλ Αληιηψλ Θεξκφηεηαο (ΓΑΘ) ζηελ επξσπατθή αγνξά γλψξηζε ηδηαίηεξε αλάπηπμε ζε νξηζκέλεο ρψξεο ηα ηειεπηαία ρξφληα φπσο απεηθνλίδεηαη ζηελ εηθφλα 4.7. πγθεθξηκέλα απφ ηηο αξρέο ηεο δεθαεηίαο ηνπ 1980 νη ΓΑΘ ρξεζηκνπνηήζεθαλ ζηε νπεδία θαη ηελ Διβεηία, ην ίδην ρξνληθφ δηάζηεκα νη ΓΑΘ εηζήιζαλ θαη ζηηο αγνξέο άιισλ ρσξψλ φπσο ηεο Γεξκαλίαο. ηελ εηθφλα 4.8 απεηθνλίδεηαη ν αξηζκφο ησλ ΓΑΘ ζηελ Γεξκαλία, ν νπνίνο παξνπζηάδεη απμεηηθέο ηάζεηο απφ ηελ δεθαεηία ηνπ 1998 εψο ην ηε Γαιιία ε αλάπηπμε θαη ε εθαξκνγή απηψλ ησλ ελεξγεηαθψλ ζπζηεκάησλ μεθίλεζε αξγφηεξα αιιά νη επθαηξίεο γηα κία επξέσο δηαδεδνκέλε θαη επηηπρή ρξήζε ησλ ΓΑΘ ήηαλ ηδηαίηεξα ηθαλνπνηεηηθέο [32]. 29

37 Κεθ.4 Γεσζεξκηθά ζπζηήκαηα Δηθόλα 4.7: Αξηζκόο ησλ εγθαηεζηεκέλσλ ΓΑΘ ζε νξηζκέλεο επξσπατθέο ρώξεο, ζε ζύγθξηζε κε ηελ έθηαζε θαη ηνλ πιεζπζκό (European Heat Pump Association) [33]. Δηθόλα 4.8: Αλάπηπμε ησλ εηήζησλ πσιήζεσλ ΓΑΘ ζηε Γεξκαλία (BWP / GtV-BV). 30

38 Κεθ.4 Γεσζεξκηθά ζπζηήκαηα ηελ Διιεληθή αγνξά νη εγθαηεζηεκέλεο γεσζεξκηθέο αληιίεο ζεξκφηεηαο, ζχκθσλα κε ζηνηρεία ηνπ Δπξσπατθνχ πξνγξάκκαηνο Ground-Reach, ην Γεθέκβξην ηνπ 2005 ήηαλ 60 κνλάδεο απφ 4 εψο 400 KWt, ζπλνιηθνχ χςνπο πεξίπνπ 4 MWt. Όιεο νη αληιίεο ζεξκφηεηαο είλαη αληηζηξέςηκεο (λεξνχ-λεξνχ) θαη ρξεζηκνπνηνχληαη ηφζν γηα ηελ ζέξκαλζε φζν θαη γηα ηελ ςχμε ησλ θηηξίσλ [34] πλδπαζκόο γεσζεξκηθώλ αληιηώλ ζεξκόηεηαο κε ειηαθνύο ζπιιέθηεο Ζ ρξήζε ησλ ειηαθψλ ζπιιεθηψλ ζε ζπλδπαζκφ κε ηηο γεσζεξκηθέο αληιίεο ζεξκφηεηαο ζε θαηνηθίεο αιιά θαη ζε θηίξηα ηνπ ηξηηνγελή ηνκέα, παξέρεη ηελ δπλαηφηεηα γηα ηε βειηίσζε ηεο ζπλνιηθήο απφδνζεο ηνπ ζπζηήκαηνο. ηελ εηθφλα 4.9 παξνπζηάδεηαη έλα ζρεκαηηθφ δηάγξακκα ηνπ ζπζηήκαηνο ησλ ειηνζεξκηθψλ ζπιιεθηψλ ζε ζπλδπαζκφ κε ηε γεσζεξκηθή αληιία ζεξκφηεηαο. Οη ειηνζεξκηθνί ζπιιέθηεο κπνξνχλ λα παξάγνπλ ρξήζηκε ελέξγεηα ζε ρακειφηεξεο ζεξκνθξαζίεο. Καηά ζπλέπεηα βειηηψλεηαη ν βαζκφο απφδνζεο, ιφγσ ησλ κεησκέλσλ απσιεηψλ ζεξκφηεηαο θαη ηνπ απμεκέλνπ ρξφλνπ ιεηηνπξγίαο. Ο βαζκφο απφδνζεο ηεο γεσζεξκηθήο αληιίαο ζεξκφηεηαο απμάλεηαη θαζψο ε ζεξκνθξαζία ηνπ κίγκαηνο ζην θιεηζηφ θχθισκα ηνπ γεσελαιιάθηε ζεξκφηεηαο απμάλεηαη, ιφγσ ηεο ζπλεηζθνξάο ησλ ειηνζεξκηθψλ ζπιιεθηψλ, πξηλ ηελ εηζαγσγή ηνπ κίγκαηνο ζηνλ εμαηκηζηή ηεο αληιίαο. ηελ εηθφλα 4.10 παξνπζηάδεηαη έλα παξάδεηγκα ηνπ ζπλδπαζκέλνπ ζπζηήκαηνο. Σα νθέιε απφ ην ζπλδπαζκφ ησλ ειηνζεξκηθψλ ζπιιεθηψλ θαη ησλ γεσζεξκηθψλ αληιηψλ ζεξκφηεηαο είλαη πνιιαπιά θαη εμαξηψληαη απφ ην ζρεδηαζκφ ηνπ ζπζηήκαηνο θαη ηελ επηινγή ηνπ ειέγρνπ ηνπ ζπζηήκαηνο (απηνκαηηζκψλ). Γηα παξάδεηγκα θαηά ηε δηάξθεηα ηεο ζεξηλήο πεξηφδνπ, νη ειηνζεξκηθνί ζπιιέθηεο θαιχπηνπλ ηηο αλάγθεο γηα ην δεζηφ λεξφ ρξήζεο κε απνηέιεζκα λα κελ ιεηηνπξγεί ε γεσζεξκηθή αληιία ζεξκφηεηαο θαη λα εμνηθνλνκείηαη ειεθηξηθή ελέξγεηα. Δπίζεο ε δηάξθεηα δσήο ηεο γεσζεξκηθήο αληιίαο ζεξκφηεηαο κπνξεί λα απμεζεί, φπσο επίζεο θαη νη γεσηξήζεηο (boreholes) λα επαλαθνξηίδνληαη κε θπζηθφ ηξφπν απφ ην έδαθνο. 31

39 Κεθ.4 Γεσζεξκηθά ζπζηήκαηα Δηθόλα 4.9: ρεκαηηθό δηάγξακκα ζπζηήκαηνο γεσζεξκηθήο αληιίαο ζεξκόηεηαο ζε ζπλδπαζκό κε ειηαθνύο ζπιιέθηεο. 32

40 Κεθ.4 Γεσζεξκηθά ζπζηήκαηα Δηθόλα 4.10: πλδπαζκέλν ζύζηεκα γεσζεξκηθήο αληιίαο ζεξκόηεηαο κε ειηαθνύο ζπιιέθηεο. Ηδηαίηεξα ζεκαληηθφ ξφιν ζην ζρεδηαζκφ ηνπ ζπζηήκαηνο, απνηειεί ην ζχζηεκα απηφκαηνπ ειέγρνπ. Όηαλ ε ηζρχο ησλ ειηνζεξκηθψλ ζπιιεθηψλ είλαη ρακειή θαη ε ζεξκνθξαζία ηνπ λεξνχ βξίζθεηαη ζε ρακειά επίπεδα, ην λεξφ πνπ παξάγνπλ δελ κπνξεί λα ρξεζηκνπνηεζεί γηα λα θαιχςεη ηηο αλάγθεο ηνπ δεζηνχ λεξνχ ρξήζεο. πλεπψο νδεγείηαη ζην ζεξκνδνρείν γηα λα ρξεζηκνπνηεζεί γηα ηελ ζέξκαλζε ηνπ θηηξίνπ, κέζσ ηνπ ελδνδαπέδηνπ ζπζηήκαηνο ρακειψλ ζεξκνθξαζηψλ. Δάλ δελ ππάξρεη δήηεζε γηα ζέξκαλζε ζην θηίξην, ή εάλ ε ζεξκνθξαζία ηνπ λεξνχ ησλ ειηαθψλ ζπιιεθηψλ είλαη πνιχ ρακειή, ε ειηαθή ζεξκφηεηα κπνξεί λα αμηνπνηεζεί ζην ζχζηεκα απμάλνληαο ηελ ζεξκνθξαζία εηζαγσγήο ηνπ λεξνχ πξηλ ηελ εηζαγσγή ηνπ ζηνλ εμαηκηζηή ηεο αληιίαο ζεξκφηεηαο. Με απηφλ ηνλ ηξφπν βειηηψλεηαη ζεκαληηθά ν βαζκφο απφδνζεο (COP) ηεο γεσζεξκηθήο αληιίαο ζεξκφηεηαο [35]. 33

41 Κεθ.4 Γεσζεξκηθά ζπζηήκαηα ηνλ πίλαθα 4.1 παξνπζηάδνληαη νη δηαθνξεηηθνί ηξφπνη ιεηηνπξγίαο ηνπ ζπλδπαζκέλνπ ζπζηήκαηνο θαη νη επηδξάζεηο ζε θάζε επηκέξνπο ππνζχζηεκα, ζπγθεθξηκέλα ζηελ ιεηηνπξγία ησλ ειηνζεξκηθψλ ζπιιεθηψλ, ηεο αληιίαο ζεξκφηεηαο θαη ηνπ γεσελαιιάθηε. Πίλαθαο 4.1: Γηαθνξεηηθνί ηξόπνη ιεηηνπξγίαο ηνπ ζπλδπαζκέλνπ ζπζηήκαηνο ησλ ειηνζεξκηθώλ ζπιιεθηώλ κε ηε γεσζεξκηθή αληιία ζεξκόηεηαο [35]. 34

42 Κεθ.5 Eλεξγεηαθή κειέηε μελνδνρεηαθνχ ζπγθξνηήκαηνο 5. ΔΝΔΡΓΔΗΑΚΖ ΜΔΛΔΣΖ ΞΔΝΟΓΟΥΔΗΑΚΟΤ ΤΓΚΡΟΣΖΜΑΣΟ 5.1. Πεξηγξαθή ηνπνζεζίαο Σν μελνδνρεηαθφ ζπγθξφηεκα Απνιπκέλε Πέηξα βξίζθεηαη ζηελ νξεηλή πεξηνρή ηνπ Σαμηάξρε ζε πςφκεηξν 900 κέηξσλ ζην λνκφ Υαιθηδηθήο θαη ιεηηνπξγεί απφ ην έηνο Σν ζπγθξφηεκα δηαζέηεη 7 δίθιηλα δσκάηηα, 3 δίρσξεο ζνπίηεο, 3 κηθξφηεξεο ζνπίηεο θαη 5 ζηνχληηνο. Δπίζεο ζην θηήκα ησλ 20 ζηξεκκάησλ βξίζθεηαη ην εζηηαηφξην θαη ην θηίξην ππνδνρήο ηνπ ζπγθξνηήκαηνο [36]. ηελ εηθφλα 5.1 απεηθνλίδεηαη ην μελνδνρεηαθφ ζπγθξφηεκα κε ηα θηίξηα πνπ πεξηιακβάλεη. Δηθόλα 5.1: Παλνξακηθή εηθόλα μελνδνρεηαθνύ ζπγθξνηήκαηνο Απνιπκέλε Πέηξα Μειέηε ζεξκηθώλ αλαγθώλ ηνπ θηηξίνπ ηελ Διιάδα σο θαλνληζκφο ππνινγηζκνχ ησλ ζεξκηθψλ αλαγθψλ ησλ θηηξίσλ ηζρχεη ην επξσπατθφ πξφηππν ΔΝ 12831/2003. πγθεθξηκέλα γηα ην μελνδνρεηαθφ ζπγθξφηεκα πνπ κειεηάηαη, γίλεηαη ν ππνινγηζκφο ηνπ ζεξκηθνχ θνξηίνπ ζρεδηαζκνχ γηα φια ηα θηίξηα κε ζθνπφ λα ππνινγηζζεί ε ηζρχο ηεο 35

43 Κεθ.5 Eλεξγεηαθή κειέηε μελνδνρεηαθνχ ζπγθξνηήκαηνο θεληξηθήο ζπζθεπήο παξνρήο ζεξκφηεηαο.τπνινγίδνληαη νη ζεξκηθέο απψιεηεο ησλ θηηξίσλ φπσο επίζεο ηα εζσηεξηθά θαη ειηαθά ηνπο θέξδε. Δπίζεο πξνζδηνξίδνληαη νη αλάγθεο ζε δεζηφ λεξφ ρξήζεο (ΕΝΥ) αλάινγα κε ηε ρξήζε ηνπ θάζε θηηξίνπ. Ο ππνινγηζκφο ησλ ςπθηηθψλ θνξηίσλ δελ πξαγκαηνπνηείηαη δηφηη ην μελνδνρεηαθφ ζπγθξφηεκα βξίζθεηαη ζε νξεηλή πεξηνρή θαη ζε πςφκεηξν 900 κέηξσλ. πλεπψο ε κέζε εμσηεξηθή ζεξκνθξαζία θαηά ηε ζεξηλή πεξίνδν δελ απαηηεί ηελ εγθαηάζηαζε ελφο θεληξηθνχ θιηκαηηζηηθνχ ζπζηήκαηνο Τπνινγηζκόο ζεξκηθώλ απσιεηώλ Γηα ηελ εθπφλεζε ηεο κειέηεο ελεξγεηαθήο απφδνζεο ησλ θηηξίσλ, ε ειιεληθή επηθξάηεηα δηαηξείηαη ζε ηέζζεξηο θιηκαηηθέο δψλεο κε βάζε ηηο βαζκνεκέξεο ζέξκαλζεο. ε θάζε λνκφ, νη πεξηνρέο πνπ βξίζθνληαη ζε πςφκεηξν άλσ ησλ 500 κέηξσλ, εληάζζνληαη ζηελ επφκελε ςπρξφηεξε θιηκαηηθή δψλε [37]. χκθσλα κε ην Σ.Ο.Σ.Δ.Δ /2010 ε θιηκαηηθή δψλε πνπ επηιέρζεθε είλαη ε Γ, δηφηη ην ζπγθεθξηκέλν μελνδνρεηαθφ ζπγθξφηεκα αλ θαη αλήθεη ζην λνκφ Υαιθηδηθήο (Γ θιηκαηηθή δψλε), βξίζθεηαη ζε πςφκεηξν 900 κέηξσλ. Ο ππνινγηζκφο ησλ ζεξκηθψλ απσιεηψλ πξαγκαηνπνηείηαη γηα ηα αδηαθαλή θαη δηαθαλή δνκηθά ζηνηρεία θάζε θηηξίνπ, ιακβάλνληαο ππφςε ηνλ πξνζαλαηνιηζκφ ηεο θάζε επηθάλεηαο. Οη ζπλνιηθέο ζεξκηθέο απψιεηεο γηα θάζε θηίξην απεηθνλίδνληαη ζηνλ πίλαθα 5.1 θαη απνηεινχλ ην άζξνηζκα ησλ ζεξκηθψλ απσιεηψλ ιφγσ κεηαθνξάο θαη ιφγσ αεξηζκνχ. Ωο εμσηεξηθή ζεξκνθξαζία ζρεδηαζκνχ ιακβάλεηαη ε ζe= -4 o C[38]. Δπίζεο νη ηηκέο ησλ ζπληειεζηψλ επηιέρζεθαλ απφ πίλαθεο ζχκθσλα κε ηνλ Καλνληζκφ Θεξκνκφλσζεο Κηηξίσλ (Κ.Θ.Κ.). Πίλαθαο 5.1: Θεξκηθέο απώιεηεο ησλ θηηξίσλ ηνπ μελνδνρεηαθνύ ζπγθξνηήκαηνο. Κηίξην Δπηθάλεηα (η.κ.) πλνιηθέο απψιεηεο (kw) 1.Δζηηαηφξην ,81 2.Κηίξην ππνδνρήο ,84 3.νπίηεο-δίθιηλα ηνχληηνο ,3 ύλνιηθά-μελνδνρείν Οη ζεξκηθέο απψιεηεο ιφγσ ησλ ζεξκνγεθπξψλ ιακβάλνληαη ππφςε κε έλα επίπιενλ πνζνζηφ 10% επί ησλ ζπλνιηθψλ ζεξκηθψλ απσιεηψλ ησλ θηηξίσλ. πλεπψο νη ζπλνιηθέο ζεξκηθέο απψιεηεο είλαη 134,2 kw Δζσηεξηθά θαη ειηαθά ζεξκηθά θέξδε ηα εζσηεξηθά ζεξκηθά θέξδε ησλ θηηξίσλ (Qgain), πεξηιακβάλνληαη ηα εζσηεξηθά θέξδε απφ αλζξψπνπο (Qocc,sen), ηα εζσηεξηθά ζεξκηθά θέξδε απφ ζπζθεπέο (Qequ,sen), ηα εζσηεξηθά ζεξκηθά θέξδε απφ ειεθηξνθσηηζκφ (Qlit) θαη ηα ειηαθά θέξδε (Qsol). ηελ παξνχζα κειέηε ζεσξνχληαη 36

44 Κεθ.5 Eλεξγεηαθή κειέηε μελνδνρεηαθνχ ζπγθξνηήκαηνο ακειεηέα ηα εζσηεξηθά ζεξκηθά θέξδε απφ ζπζθεπέο (Qequ,sen) θαη ηα εζσηεξηθά ζεξκηθά θέξδε απφ ειεθηξνθσηηζκφ (Qlit). Ζ παξαγψκελε/εθιπφκελε ζεξκφηεηα ζην εζσηεξηθφ ησλ θηηξίσλ επεξεάδεη ηελ εζσηεξηθή ζεξκνθξαζία ησλ ρψξσλ θαη θαηά ζπλέπεηα ηα πξαγκαηηθά θνξηία ζέξκαλζεο. Κάζε ρξήζηεο ηνπ θηηξίνπ ή ηεο ζεξκηθήο δψλεο ελφο θηηξίνπ, αλάινγα κε ηε δξαζηεξηφηεηα ηνπ, εθιχεη ζεξκφηεηα ππφ ηε κνξθή αηζζεηνχ θαη ιαλζάλνληνο θνξηίνπ. Σν αηζζεηφ θνξηίν νθείιεηαη ζηελ αθηηλνβνιία ηνπ ζψκαηνο ηνπ ρξήζηε θαη ηε κεηαθνξά ζεξκφηεηαο απφ ην ζψκα ηνπ ζηνλ αέξα. Ζ αλαινγία αθηηλνβνιίαο/κεηαθνξάο είλαη πεξίπνπ 50-50% θαη εμαξηάηαη απφ ηελ έλδπζε θαη ηε δξαζηεξηφηεηα ηνπ αηφκνπ. Σν ιαλζάλνλ θνξηίν νθείιεηαη ζηελ αλαπλνή θαη ζηελ εθίδξσζε θάζε αλζξψπνπ θαη απμάλεηαη κε ηελ αχμεζε ηεο δξαζηεξηφηεηάο ηνπ. Ο ζπλππνινγηζκφο ηεο έθιπζεο ζεξκφηεηαο ζηα θνξηία ηνπ θηηξίνπ ζα πξέπεη λα γίλεηαη βάζεη ζπληειεζηή εηεξνρξνληζκνχ (κέζνπ ζπληειεζηή παξνπζίαο ρξεζηψλ), θαηά ηελ δηάξθεηα ηεο ιεηηνπξγηθήο εκέξαο. χκθσλα κε ηηο ηηκέο ηνπ πίλαθα 2.7. ηνπ Σ.Ο.Σ.Δ.Δ /2010, φπνπ παξνπζηάδεηαη ε εθιπφκελε ζεξκφηεηα ησλ ρξεζηψλ αλά ρξήζε θηηξίνπ γηα ηνλ ππνινγηζκφ ηεο ελεξγεηαθήο ηνπ απφδνζεο, γίλεηαη ν ππνινγηζκφο ησλ εζσηεξηθψλ ζεξκηθψλ θεξδψλ απφ αλζξψπνπο γηα ηελ παξνχζα κειέηε [37]. ηνλ πίλαθα 5.2 απεηθνλίδεηαη ην ζπλνιηθφ εζσηεξηθφ ζεξκηθφ θέξδνο πνπ νθείιεηαη ζηελ παξνπζία ησλ αηφκσλ. Ο ππνινγηζκφο πξαγκαηνπνηείηαη γηα ην θηίξην ηνπ εζηηαηνξίνπ θαη ην θηίξην ππνδνρήο δηφηη ρξεζηκνπνηνχληαη απφ έλα κεγάιν αξηζκφ αηφκσλ, ελψ ζηα ππφινηπα θηίξηα ηα εζσηεξηθά ζεξκηθά θέξδε απφ αλζξψπνπο ακεινχληαη. Δπίζεο ζεσξείηαη φηη γηα ην ζπγθεθξηκέλν μελνδνρεηαθφ ζπγθξφηεκα ε πιεξφηεηα έρεη πνζνζηφ 100% γηα 100 εκέξεο εηεζίσο. πλεπψο ην ηειηθφ θνξηίν πνπ νθείιεηαη ζηα εζσηεξηθά ζεξκηθά θέξδε απφ αλζξψπνπο πνιιαπιαζηάδεηαη κε έλα ζπληειεζηή 0,28. Πίλαθαο 5.2: Δζσηεξηθά ζεξκηθά θέξδε από αλζξώπνπο. Κηίξην Αξηζκφο αηφκσλ Θεξκηθή ηζρχο αλά άηνκν (W/άηνκν) Θεξκηθφ θέξδνο(w) 1.Δζηηαηφξην Τπνδνρή πλνιηθά πληειεζηήο πιεξόηεηαο 28% 840 Γηα ηνλ ππνινγηζκφ ησλ ειηαθψλ θεξδψλ (Qsol) ρξεζηκνπνηείηαη ε κέζνδνο πνπ έρεη αλαπηπρζεί απφ ηελ ASHRAE (American Society of Heating, Refrigerating, and Air-Conditioning Engineers), ζχκθσλα κε ηελ νπνία ηα εκεξήζηα ζεξκηθά θέξδε κέζσ δηαθαλψλ ζηνηρείσλ δίλνληαη απφ ηε ζρέζε (1). 37

45 Κεθ.5 Eλεξγεηαθή κειέηε μελνδνρεηαθνχ ζπγθξνηήκαηνο Όπνπ: Qsol,day = ην εκεξήζην ειηαθφ ζεξκηθφ θέξδνο απφ δηαθαλείο επηθάλεηεο [Watt]. Ag = ε επηθάλεηα ησλ αλνηγκάησλ [m 2 ]. SC = ν ζπληειεζηήο ζθίαζεο απφ ηηο εζσηεξηθέο δηαηάμεηο ειηαθήο πξνζηαζίαο. SF = ν ζπληειεζηήο ζθίαζεο ιφγσ ηεο πγξαζίαο ζηηο επηθάλεηεο ησλ παινπηλάθσλ θαη ιφγσ ηνπ πιαηζίνπ. Gshade = ν ζπληειεζηήο ζθίαζεο απφ εμσηεξηθέο δηαηάμεηο ζθίαζεο. CN = ν δείθηεο αηζξηφηεηαο ηεο πεξηνρήο (δίλεηαη απφ πίλαθεο). PPSS = ε πηζαλή ειηνθάλεηα ηνπ κήλα (ψξεο/εκέξα) (δίλεηαη απφ πίλαθα θαη εμαξηάηαη απφ ηελ θιηκαηηθή δψλε πνπ βξίζθεηαη ην θηίξην). SHGFi = ην ειηαθφ ζεξκηθφ θέξδνο γηα ηελ ψξα i ηεο εκέξαο ζηνλ αληίζηνηρν πξνζαλαηνιηζκφ [W/m 2 ] (δίλεηαη απφ πίλαθα, εμαξηάηαη απφ ηνλ πξνζαλαηνιηζκφ ηεο δηαθαλνχο επηθάλεηαο θαη ην κήλα ηνπ έηνπο). Γηα ηνλ ππνινγηζκφ ησλ ειηαθψλ θεξδψλ ζην μελνδνρεηαθφ ζπγθξφηεκα Απνιπκέλε Πέηξα, αξρηθά ππνινγίζηεθαλ νη ζπλνιηθέο επηθάλεηεο ησλ δηαθαλψλ ζηνηρείσλ αλά θηίξην θαη πξνζαλαηνιηζκφ θαη έπεηηα νη ζπληειεζηέο ζθίαζεο Gshade απφ πξνβφινπο, επηθιηλή ζθίαζηξα θαη πιεπξηθέο πξνεμνρέο. ηελ εηθφλα 5.2 απεηθνλίδνληαη νη επηθάλεηεο ησλ δηαθαλψλ ζηνηρείσλ αλά θηίξην θαη πξνζαλνηνιηζκφ. Γίλεηαη επίζεο ν δηαρσξηζκφο αλάκεζα ζηηο επηθάλεηεο ησλ δηαθαλψλ ζηνηρείσλ φπνπ ππάξρεη ζθίαζε θαη ζε απηέο πνπ είλαη ειεχζεξεο. ηελ εηθφλα 5.3 απεηθνλίδνληαη νη ππνινγηζκνί ησλ ζπλνιηθψλ ζεξκηθψλ θεξδψλ πνπ πξαγκαηνπνηήζεθαλ κε ηελ βνήζεηα ηνπ ππνινγηζηηθνχ θχιινπ excel. Ο ππνινγηζκφο πξαγκαηνπνηήζεθε γηα ηνπο κήλεο ζρεδηαζκνχ ηνπ ζπζηήκαηνο ζέξκαλζεο, Οθηψβξην εψο Απξίιην. 38

46 Κεθ.5 Eλεξγεηαθή κειέηε μελνδνρεηαθνχ ζπγθξνηήκαηνο Δηθόλα 5.2: Δπηθάλεηεο δηαθαλώλ ζηνηρείσλ αλά θηίξην θαη πξνζαλαηνιηζκό. 39

47 Κεθ.5 Eλεξγεηαθή κειέηε μελνδνρεηαθνχ ζπγθξνηήκαηνο Δηθόλα 5.3: πλνιηθά εζσηεξηθά θαη ειηαθά ζεξκηθά θέξδε Τπνινγηζκόο ηεο εηήζηαο θαηαλάισζεο ελέξγεηαο γηα ζέξκαλζε Ο ππνινγηζκφο ηεο εηήζηαο θαηαλάισζεο ελέξγεηαο γηα ηε ζέξκαλζε ηνπ θηηξίνπ πξαγκαηνπνηείηαη κε ηε κέζνδν ησλ βαζκνεκεξψλ κεηαβιεηήο βάζεο. Ζ κέζνδνο απηή απνηειεί κία γελίθεπζε ηεο θιαζηθήο κεζφδνπ ησλ βαζκνεκεξψλ θαη ν ππνινγηζκφο βαζίδεηαη ζηε ζεξκνθξαζία ηζνξξνπίαο (balance point temperature). Ζ ζεξκνθξαζία ηζνξξνπίαο ηνπ θηηξίνπ Σ bal, νξίδεηαη σο ε ζεξκνθξαζία εθείλε ηνπ εμσηεξηθνχ πεξηβάιινληνο Σ o, ζηελ νπνία γηα ηε δεδνκέλε εζσηεξηθή ζεξκνθξαζία ηνπ θηηξίνπ Σ int, νη ζπλνιηθέο ζεξκηθέο απψιεηεο είλαη ίζεο κε ηα ζεξκηθά θέξδε απφ ηνλ ήιην, ηνπο αλζξψπνπο, ηα θψηα θαη ηηο ζπζθεπέο. Έπεηηα ν ππνινγηζκφο ηεο ζεξκνθξαζίαο ηζνξξνπίαο ππνινγίδεηαη απφ ηε ζρέζε (2). 40

48 Κεθ.5 Eλεξγεηαθή κειέηε μελνδνρεηαθνχ ζπγθξνηήκαηνο φπνπ: Σbal = ε ζεξκνθξαζία ηζνξξνπίαο ηνπ θηηξίνπ [ C]. Σint = ε εζσηεξηθή ζεξκνθξαζία ζρεδηαζκνχ [ C]. Qgain= ηα ζπλνιηθά ζεξκηθά θέξδε ηνπ θηηξίνπ [Watt]. H B = ν ζπλνιηθφο ζπληειεζηήο ζεξκηθψλ απσιεηψλ ηνπ θηηξίνπ [W/K]. Θέξκαλζε απαηηείηαη φηαλ ε ζεξκνθξαζία πεξηβάιινληνο Σint πέζεη θάησ απφ ηε ζεξκνθξαζία ηζνξξνπίαο Σbal. Ο ξπζκφο θαηαλάισζεο ελέξγεηαο ηνπ θηηξίνπ, φηαλ ε Σo< Σbal, ππνινγίδεηαη κε βάζε ηε ζρέζε (3). [ ] Σν ζχκβνιν t είλαη ν ρξφλνο θαη ην n h είλαη ν βαζκφο απφδνζεο ηνπ ζπζηήκαηνο ζέξκαλζεο, ν νπνίνο εμαξηάηαη απφ ηηο ζπλζήθεο ιεηηνπξγίαο (ζηαζεξέο ή κεηαβαιιφκελεο), απφ ην κέγεζνο θαη ηελ πνηφηεηα θαηαζθεπήο ηεο εγθαηάζηαζεο, απφ ηηο δηαθνπέο ιεηηνπξγίαο, απφ ηε ρξήζε ζπζθεπψλ εμνηθνλφκεζεο ελέξγεηαο θαη απφ δηάθνξνπο άιινπο παξάγνληεο. Δάλ ζεσξεζεί φηη ηα κεγέζε n h, Σbal θαη H B είλαη ζηαζεξά ηφηε ε κεληαία ελεξγεηαθή θαηαλάισζε γηα ηε ζέξκαλζε ηνπ θηηξίνπ κπνξεί λα ππνινγηζζεί απφ ηε ζρέζε (4). [ ] ηνλ ππνινγηζκφ ηνπ νινθιεξψκαηνο ιακβάλνληαη ππφςε κφλν νη ζεηηθέο ηηκέο ησλ δηαθνξψλ ησλ ζεξκνθξαζηψλ. Σν νινθιήξσκα ηεο ζεξκνθξαζηαθήο δηαθνξάο δείρλεη νπζηαζηηθά ηελ επίδξαζε ηεο εμσηεξηθήο ζεξκνθξαζίαο ζην θηίξην. Πξαθηηθά κπνξεί λα πξνζεγγηζζεί απφ έλα άζξνηζκα ζεξκνθξαζηαθψλ δηαθνξψλ ζε κηθξά ρξνληθά βήκαηα (εκεξήζηα ή σξηαία), θαη ην απνηέιεζκα είλαη νη βαζκνεκέξεο ή νη βαζκνψξεο κε βάζε ηε ζεξκνθξαζία Σbal. Δάλ ν ππνινγηζκφο γίλεη κε ηε κέζε εκεξήζηα ζεξκνθξαζία ηνπ εμσηεξηθνχ πεξηβάιινληνο Te,m, νη βαζκνεκέξεο ζέξκαλζεο ππνινγίδνληαη απφ ηε ζρέζε (5). 41

49 Κεθ.5 Eλεξγεηαθή κειέηε μελνδνρεηαθνχ ζπγθξνηήκαηνο ( ) Οη βαζκνεκέξεο [Kdays] σο ζπλάξηεζε ηεο Tbal είλαη έλαο δείθηεο ηεο επίδξαζεο ηεο εζσηεξηθήο ζεξκνθξαζίαο ηνπ θηηξίνπ Tint, ησλ ζεξκηθψλ θεξδψλ απφ ηηο εζσηεξηθέο πεγέο ελέξγεηαο θαη ηνπ ζπληειεζηή H B. Ο ππνινγηζκφο ησλ βαζκνεκεξψλ κπνξεί λα γίλεη επίζεο κε ηε κέζε σξηαία ζεξκνθξαζία ηνπ εμσηεξηθνχ πεξηβάιινληνο Te,hm, ζχκθσλα κε ηε ζρέζε (6). ( ) Δθηφο απφ ηνλ ππνινγηζκφ κε βάζε ηε κέζε εκεξήζηα ζεξκνθξαζία ή ηε κέζε σξηαία ζεξκνθξαζία νη βαζκνεκέξεο κπνξνχλ λα ππνινγηζζνχλ θαη κε βάζε ηε κέζε ηηκή ηεο κέγηζηεο θαη ηεο ειάρηζηεο ζεξκνθξαζίαο ηεο εκέξαο. Οη δηαθνξεηηθνί ηξφπνη ππνινγηζκνχ εμεγνχλ θαη ηηο δηαθνξέο πνπ παξαηεξνχληαη ζηηο ηηκέο πνπ δίλνληαη απφ δηάθνξεο πεγέο. Μεηά ηνλ ππνινγηζκφ ηεο ζεξκνθξαζίαο ηζνξξνπίαο Σbal θαη ησλ βαζκνεκεξψλ κε βάζε ηελ Tbal, ε κεληαία ελεξγεηαθή θαηαλάισζε γηα ηε ζέξκαλζε ηνπ θηηξίνπ δίλεηαη απφ ηε ζρέζε (7). Ζ εηήζηα ελεξγεηαθή θαηαλάισζε γηα ζέξκαλζε δίλεηαη απφ ηε ζρέζε (8) θαη ππνινγίδεηαη αζξνίδνληαο ηηο κεληαίεο θαηαλαιψζεηο. Με ην αγγιηθφ γξάκκα j ζπκβνιίδεηαη ν αξηζκφο ησλ κελψλ ηεο ρεηκεξηλήο πεξηφδνπ. Ζ κέζνδνο ησλ βαζκνεκεξψλ κε κεηαβιεηή βάζε έρεη πνιχ κεγάιε επειημία, εθφζνλ ε ελεξγεηαθή θαηαλάισζε Q h κπνξεί λα ππνινγηζζεί γηα νπνηαδήπνηε ρξνληθή πεξίνδν, απφ έλα κήλα έσο ηε ζπλνιηθή πεξίνδν ζέξκαλζεο. Ζ αθξίβεηα ηεο κεζφδνπ εμαξηάηαη απφ ηελ αθξηβή εθηίκεζε ησλ εζσηεξηθψλ πεγψλ ελέξγεηαο ηνπ θηηξίνπ θαη ησλ ειηαθψλ θεξδψλ ζηελ πεξίνδν ππνινγηζκνχ. Γεδνκέλνπ φηη ε ζεξκηθή αδξάλεηα ηνπ θηηξίνπ παίδεη ζεκαληηθφ ξφιν ζηελ αμηνπνίεζε ηεο ελέξγεηαο απφ ηνλ ήιην θαη ηηο εζσηεξηθέο πεγέο ελέξγεηαο, ε κέζνδνο πξέπεη λα ρξεζηκνπνηείηαη θπξίσο ζε πεξηπηψζεηο θηηξίσλ κε ηθαλνπνηεηηθή ζεξκηθή αδξάλεηα. Δπίζεο δελ ελδείθλπηαη ε εθαξκνγή ηεο κεζφδνπ ζε παζεηηθά ειηαθά θηίξηα, ζηα νπνία έλα κεγάιν πνζνζηφ ησλ ζεξκηθψλ απσιεηψλ θαιχπηεηαη απφ ηελ ειηαθή αθηηλνβνιία [39]. 42

50 Κεθ.5 Eλεξγεηαθή κειέηε μελνδνρεηαθνχ ζπγθξνηήκαηνο Ο ππνινγηζκφο ηεο εηήζηαο θαηαλάισζεο ελέξγεηαο γηα ζέξκαλζε ζην μελνδνρεηαθφ ζπγθξφηεκα πνπ κειεηάηαη, πξαγκαηνπνηήζεθε κε ηελ κέζνδν ησλ βαζκνεκεξψλ κεηαβιεηήο βάζεο. Ζ ηηκή ηεο ζεξκνθξαζίαο πνπ επηιέρζεθε γηα ην εζσηεξηθφ ησλ θηηξίσλ ζηελ κειέηε ησλ ζεξκηθψλ απσιεηψλ είλαη 20 o C. Πξέπεη λα αλαθεξζεί φηη ιφγσ ηνπ γεγνλφηνο φηη ε ζεξκνθξαζία θαηά ηε δηάξθεηα ηεο λχρηαο ξπζκίδεηαη γηα 8 ψξεο ζηνπο 18 ν C θαη έπεηηα γηα ηηο ππφινηπεο 16 ψξεο ζηνπο 20 ν C ε λέα ηηκή ηεο εζσηεξηθήο ζεξκνθξαζίαο ζρεδηαζκνχ Σint είλαη 19,33 ν C. Οη βαζκνεκέξεο ζέξκαλζεο επηιέρζεθαλ απφ πίλαθεο έπεηηα απφ ηνλ ππνινγηζκφ ηεο ζεξκνθξαζίαο ηζνξξνπίαο [39]. ηελ εηθφλα 5.4 απεηθνλίδνληαη νη ππνινγηζκνί ηεο θαηαλάισζεο ελέξγεηαο γηα ζέξκαλζε πνπ πξαγκαηνπνηήζεθαλ κε ηελ βνήζεηα ηνπ ππνινγηζηηθνχ θχιινπ excel. Ο ππνινγηζκφο πξαγκαηνπνηήζεθε γηα ηνπο κήλεο ζρεδηαζκνχ ηνπ ζπζηήκαηνο ζέξκαλζεο, Οθηψβξην εψο Απξίιην. Σν άζξνηζκα ησλ ζεξκηθψλ απαηηήζεσλ γηα ηελ πεξίνδν ζέξκαλζεο είλαη kwh. Δηθόλα 5.4: Τπνινγηζκόο θαηαλάισζεο ελέξγεηαο γηα ζέξκαλζε κε ηε κέζνδν ησλ βαζκνεκεξώλ κεηαβιεηήο βάζεο Καηαλάισζε δεζηνύ λεξνύ ρξήζεο Ζ δήηεζε δεζηνχ λεξνχ ρξήζεο (Ε.Ν.Υ.) ζε έλα θηίξην ή έλα αλεμάξηεην (ιεηηνπξγηθά) ηκήκα ηνπ, εμαξηάηαη απφ ηε ρξήζε ηνπ θηηξίνπ (ή ηνπ ηκήκαηνο) αιιά θαη ζε ζεκαληηθφ βαζκφ απφ ηνλ αλζξψπηλν παξάγνληα. πλεπψο, θάζε θηίξην αλάινγα κε ηε γεληθή ρξήζε αιιά θαη ηηο ζπλήζεηεο ησλ ρξεζηψλ ηνπ, παξνπζηάδεη δηαθνξεηηθή θαηαλάισζε Ε.Ν.Υ. [37]. Ο ππνινγηζκφο ηεο θαηαλάισζεο ζεξκηθήο ελέξγεηαο γηα ηελ παξαγσγή Ε.Ν.Υ. ζην μελνδνρεηαθφ ζπγθξφηεκα πνπ κειεηάηαη, θαζνξίζηεθε ζχκθσλα κε ηνλ πίλαθα 2.5 ηνπ Σ.Ο.Σ.Δ.Δ /2010. ηνλ πίλαθα 5.3 απεηθνλίδνληαη νη εκεξήζηεο αλάγθεο ζε Ε.Ν.Υ ζε θάζε θηίξην ηνπ μελνδνρεηαθνχ ζπγθξνηήκαηνο αλάινγα κε ηε ηππηθή εκεξήζηα θαηαλάισζε Ε.Ν.Υ. αλά άηνκν/ρξήζηε ηνπ θάζε θηηξίνπ. 43

51 Κεθ.5 Eλεξγεηαθή κειέηε μελνδνρεηαθνχ ζπγθξνηήκαηνο Πίλαθαο 5.3: Ζκεξήζηα θαηαλάισζε Ε.Ν.Υ. αλά θηίξην ηνπ μελνδνρεηαθνύ ζπγθξνηήκαηνο. Κηίξην Αξηζκφο αηφκσλ Ζκεξήζηα θαηαλάισζε αλά άηνκν (lt/άηνκν/εκέξα) Ζκεξήζηα θαηαλάισζε (lt/εκέξα) 1. Δζηηαηφξην Τπνδνρή Γίθιηλα νπίηεο ηνχληηνο πλνιηθά Γηαζηαζηνιόγεζε ειηαθώλ ζπιιεθηώλ Γηα λα επηηεπρζεί ε ζρεδίαζε ελφο νηθνλνκηθά βηψζηκνπ ειηαθνχ ζπζηήκαηνο πξέπεη λα πξνεγεζεί ν ππνινγηζκφο ηεο ζεξκηθήο απφδνζεο, δειαδή ν πξνζδηνξηζκφο ηεο σθέιηκεο ελέξγεηαο, πνπ παξέρεη ην ζχζηεκα απηφ. Ζ πιένλ δηαδεδνκέλε απιή κέζνδνο πξνζνκνίσζεο ζεξκηθψλ ειηαθψλ ζπζηεκάησλ είλαη ε κέζνδνο ησλ θακππιψλ-f (ή f-chart) θαη εθαξκφδεηαη θαηά θχξην ιφγν ζε ζπζηήκαηα ζέξκαλζεο ρψξσλ ή/θαη παξαγσγήο ζεξκνχ λεξνχ κε επίπεδνπο ειηαθνχο ζπιιέθηεο. Ζ κέζνδνο ησλ θακππιψλ-f αλαπηχρζεθε αξρηθά σο ηκήκα ηεο δηαηξηβήο ηνπ Dr. Sanford Klein: A Design Procedure for Solar Heating Systems (1976) θαη έρεη πξνθχςεη απφ ην ζπζρεηηζκφ ηεο ζεξκηθήο απφδνζεο πνιιψλ εθαηνληάδσλ ιεπηνκεξψλ εμνκνηψζεσλ ζπζηεκάησλ ειηαθήο ζέξκαλζεο ρξεζηκνπνηψληαο ην T.R.N.S.Y.S. (νινθιεξσκέλν θαη επεθηάζηκν πεξηβάιινλ γηα δπλακηθή πξνζνκνίσζε ζεξκηθψλ ειηαθψλ ζπζηεκάησλ) Βαζηθέο εμηζώζεηο ππνινγηζκνύ Έλα ζεξκηθφ ειηαθφ ζχζηεκα θαιχπηεη ζπλήζσο κφλν έλα πνζνζηφ ηνπ ζπλνιηθνχ ζεξκηθνχ θνξηίνπ, L. Σν πνζνζηφ απηφ νλνκάδεηαη θάιπςε θαη εθιέγεηαη βάζεη νηθνλνκηθψλ θξηηεξίσλ. Με ηε κέζνδν ησλ θακππιψλ-f πξνζδηνξίδεηαη γηα θάζε κήλα ηνπ έηνπο ε θάιπςε πνπ παξέρεηαη απφ ην ειηαθφ ζχζηεκα κε επηθάλεηα ζπιιεθηψλ, Ac. Δπίζεο, είλαη δπλαηφο ν ππνινγηζκφο ηεο απαξαίηεηεο επηθάλεηαο ησλ ζπιιεθηψλ, Ac, πνπ ζα πξέπεη λα δηαζέηεη ην ειηαθφ ζχζηεκα γηα λα θαιχςεη ζπγθεθξηκέλν επηζπκεηφ πνζνζηφ ηνπ νιηθνχ ζεξκηθνχ θνξηίνπ (δεζηφ λεξφ- ζέξκαλζε). Σν κεληαίν πνζνζηφ θάιπςεο ηνπ θνξηίνπ, f, πξνθχπηεη σο ζπλάξηεζε δχν αδηάζηαησλ παξακέηξσλ Υ θαη Τ. Ζ θπζηθή ππφζηαζε ησλ παξακέηξσλ απηψλ ζρεηίδεηαη γηα ηελ κελ πξψηε (Υ) κε ην πειίθν ησλ ζεξκηθψλ 44

52 Κεθ.5 Eλεξγεηαθή κειέηε μελνδνρεηαθνχ ζπγθξνηήκαηνο απσιεηψλ ηνπ ζπιιέθηε πξνο ην ζεξκηθφ θνξηίν ηνπ κήλα θαη γηα ηε δεχηεξε (Τ) κε ην πειίθν ηεο ελέξγεηαο πνπ απνξξνθάηαη απφ ην ζπιιέθηε πξνο ην ζεξκηθφ θνξηίν ηνπ κήλα. Έλα ηππηθφ δηάγξακκα θακππιψλ-f απεηθνλίδεηαη ζηελ εηθφλα 5.5 [40]. Δηθόλα 5.5: Σππηθό δηάγξακκα θακππιώλ-f. Ζ ζρέζε ησλ f,υ,τ ππφ κνξθή εμηζψζεσο, δίλεηαη απφ ηε ζρέζε (9). Δπηπιένλ, νη δχν αδηάζηαηεο παξάκεηξνη Υ,Τ δίλνληαη απφ ηηο ζρέζεηο (10) θαη (11). 45

53 Κεθ.5 Eλεξγεηαθή κειέηε μελνδνρεηαθνχ ζπγθξνηήκαηνο Όπνπ: = ραξαθηεξηζηηθφ κέγεζνο πνπ πξνθχπηεη απφ ηηο δνθηκέο ηνπ ζπιιέθηε. = δηνξζσηηθφο ζπληειεζηήο ζπιιέθηε-ελαιιάθηε. = εκπεηξηθή ζεξκνθξαζία αλαθνξάο [100 o C]. = κέζε κεληαία ζεξκνθξαζία πεξηβάιινληνο. = ζπλνιηθφο ρξφλνο ηνπ κήλα [sec]. = επηθάλεηα ηνπ ζπιιέθηε [m 2 ]. = ραξαθηεξηζηηθφ κέγεζνο πνπ πξνθχπηεη απφ ηηο δνθηκέο ηνπ ζπιιέθηε. = κέζν κεληαίν γηλφκελν δηαπεξαηφηεηαο κε ηελ απνξξνθεηηθφηεηα. = γηλφκελν δηαπεξαηφηεηαο κε ηελ απνξξνθεηηθφηεηα ζε θάζεηε πξφζπησζε. = ζπληειεζηήο. = κέζε κεληαία εκεξίζηα αθηηλνβνιία αλά κνλάδα επηθάλεηαο ζην ζπιιέθηε [J/m 2 ]. = αξηζκφο εκεξψλ ηνπ εθάζηνηε κήλα. = κεληαίν ζεξκηθφ θνξηίν. Σέινο, κία πνιχ ζεκαληηθή πνζφηεηα είλαη ην εηήζην πνζνζηφ θάιπςεο ηνπ θνξηίνπ,f, πνπ πξνθχπηεη απφ ην άζξνηζκα ησλ κεληαίσλ ελεξγεηαθψλ ζπλεηζθνξψλ ζε φινπο ηνπο κήλεο ηνπ έηνπο δηαηξεκέλν κε ην εηήζην νιηθφ θνξηίν θαη δίλεηαη απφ ηε ζρέζε (12). πλεπψο, γηα ηνλ ππνινγηζκφ ηεο βέιηηζηεο νηθνλνκηθά επηθάλεηαο ζπιιεθηψλ ππνινγίδεηαη ην εηήζην πνζνζηφ θάιπςεο,f, πνπ αληηζηνηρεί ζε δηάθνξεο ηηκέο ηεο επηθάλεηαο ησλ ζπιιεθηψλ θαη ραξάζζεηαη ε αληίζηνηρε θακπχιε. Ζ θακπχιε απηή ζε ζπλδπαζκφ κε νηθνλνκηθνηερληθέο αλαιχζεηο καο νδεγεί ζηελ πιένλ απνδεθηή ιχζε Γηνξζσηηθνί ζπληειεζηέο Γηνξζσηηθόο ζπληειεζηήο ρσξεηηθόηεηαο δεμακελήο, K 2. 46

54 Κεθ.5 Eλεξγεηαθή κειέηε μελνδνρεηαθνχ ζπγθξνηήκαηνο Ζ ζεσξία ησλ θακππιψλ-f έρεη πξνζδηνξηζζεί γηα ρσξεηηθφηεηα ηεο δεμακελήο απνζήθεπζεο ζεξκνχ λεξνχ ίζεο κε 75lt αλά m 2 επηθαλείαο ζπιιεθηψλ. Γηα ρσξεηηθφηεηεο δηαθνξεηηθέο απφ ηελ αλσηέξσ, απαηηείηαη ν ππνινγηζκφο ηνπ ζπληειεζηή K 2, ν νπνίνο δίλεηαη απφ ηε ζρέζε (13). ( ) φπνπ C είλαη ε ρσξεηηθφηεηα ηεο δεμακελήο ζε ιίηξα αλά m 2 επηθάλεηαο ζπιιεθηψλ. Έηζη, φηαλ ε ρσξεηηθφηεηα ηεο δεμακελήο ηζνχηαη κε 75 [lt/m 2 ], ν ζπληειεζηήο K 2 ηζνχηαη κε ηε κνλάδα, ελψ ζηελ πεξίπησζε πνπ ην C είλαη κηθξφηεξν ή κεγαιχηεξν απηήο ηεο ηηκήο, ζα πξέπεη λα ππνινγίδεηαη ν ζπληειεζηήο K 2 θαη λα πνιιαπιαζηάδεηαη κε ηελ αδηάζηαηε παξάκεηξν Υ. Ζ λέα απηή ηηκή ηεο παξακέηξνπ Υ ζα ρξεζηκνπνηεζεί ζην δηάγξακκα θακππιψλ f (ή ζηε ζρέζε f(x,y)), ψζηε λα ιάβνπκε ην πνζνζηφ θάιπςεο, f. Ζ κεηαβνιή ηνπ K 2 ζπλαξηήζεη ηεο ρσξεηηθφηεηαο ηεο δεμακελήο απνζήθεπζεο, C, απεηθνλίδεηαη ζηελ εηθφλα 5.6. Δηθόλα 5.6: Μεηαβνιή ζπληειεζηή Κ 2 ζπλαξηήζεη ηεο ρσξεηηθόηεηαο ηεο δεμακελήο C. Απφ ηελ εηθφλα 5.6 είλαη εκθαλέο φηη γηα κηθξή ρσξεηηθφηεηα δεμακελήο αλά m 2 ζπιιεθηηθήο επηθάλεηαο, ππάξρεη κεγαιχηεξν πνζνζηφ ζεξκηθψλ απσιεηψλ απφ ην ζχζηεκα ζην πεξηβάιινλ ζε ζρέζε κε ην θνξηίν, L. Ζ ζπκπεξηθνξά απηή ηνπ ζπληειεζηή K 2 αηηηνινγείηαη απφ ην γεγνλφο πσο κε κηθξφηεξε δεμακελή ζεξκνχ λεξνχ γηα ζηαζεξή ηηκή Ac, επηηπγράλεηαη πςειφηεξε ζεξκνθξαζία ζηελ απνζήθε 47

55 Κεθ.5 Eλεξγεηαθή κειέηε μελνδνρεηαθνχ ζπγθξνηήκαηνο ζεξκνχ λεξνχ φπσο θαη ζηε ζεξκνθξαζία ξεπζηνχ πνπ θπθινθνξεί ζην ζπιιέθηε, κε ζπλέπεηα λα έρνπκε αχμεζε ησλ ζεξκηθψλ απσιεηψλ. Γηνξζσηηθόο ζπληειεζηήο παξαγσγήο ζεξκνύ λεξνύ, K 3. ηελ πεξίπησζε πνπ ην ζχζηεκα ειηαθψλ ζπιιεθηψλ ρξεζηκνπνηείηαη απνθιεηζηηθά γηα ηελ παξαγσγή δεζηνχ λεξνχ ή ην θνξηίν γηα παξαγσγή δεζηνχ λεξνχ είλαη αξθνχλησο πςειφ ζε ζρέζε κε ην θνξηίν ζέξκαλζεο, ζα πξέπεη λα ππνινγίδεηαη ν ζπληειεζηήο K 3, ν νπνίνο δίλεηαη απφ ηελ ζρέζε (14) φπνπ: = επηζπκεηή ζεξκνθξαζία δεζηνχ λεξνχ (ηππηθή ηηκή 50 C). = ζεξκνθξαζία λεξνχ ηξνθνδνζίαο (δηθηχνπ ηεο πφιεο). = κέζε κεληαία ζεξκνθξαζία πεξηβάιινληνο. Πξνθαλψο, ν δηνξζσηηθφο ζπληειεζηήο K 3, ζε αληίζεζε κε ηνλ ζπληειεζηή K 2, πξέπεη λα ππνινγίδεηαη γηα θάζε κήλα, θαζψο εμαξηάηαη απφ ηα κεγέζε θαη πνπ έρνπλ δηαθνξεηηθή κεληαία ηηκή. ηε ζπλέρεηα, πνιιαπιαζηάδεηαη κε ηελ αδηάζηαηε παξάκεηξν Υ, ε λέα απηή ηηκή ηεο παξακέηξνπ Υ ζα ρξεζηκνπνηεζεί ζην δηάγξακκα θακππιψλ f (ή ζηε ζρέζε f(x,y)) ψζηε λα ιεθζεί ην πνζνζηφ θάιπςεο, f. Γηνξζσηηθόο ζπληειεζηήο κεγέζνπο ελαιιάθηε θνξηίνπ, K 4. ηελ πεξίπησζε ηεο ζέξκαλζεο ρψξσλ απφ ειηαθνχο ζπιιέθηεο, φηαλ ην κέγεζνο ηνπ ελαιιάθηε θνξηίνπ κεηψλεηαη, ε ζεξκνθξαζία ηεο δεμακελήο πξέπεη λα απμεζεί αθφκα πεξηζζφηεξν ψζηε λα απνδψζεη ζην θνξηίν ην ίδην πνζφ ελέξγεηαο, λα θαιχςεη δειαδή ηηο αλάγθεο θαηά ην ίδην πνζνζηφ. Ζ παξάκεηξνο ι δίλεηαη απφ ηε ζρέζε (15) θαη απνηειεί έλα κέηξν ηνπ κεγέζνπο ηνπ ελαιιάθηε πνπ απαηηείηαη γηα ηε ζέξκαλζε ηνπ θηηξίνπ. φπνπ: ε = ζπληειεζηήο εθκεηάιιεπζεο ηνπ ελαιιάθηε. Cmin = ειάρηζηε ζεξκνρσξεηηθή παξνρή ζηνλ ελαιιάθηε. (UA) b = κέζνο ζπληειεζηήο ζεξκηθψλ απσιεηψλ επί ηελ εμσηεξηθή επηθάλεηα ηνπ θηηξίνπ. 48

56 Κεθ.5 Eλεξγεηαθή κειέηε μελνδνρεηαθνχ ζπγθξνηήκαηνο Ζ κέζνδνο ησλ θακππιψλ-f έρεη αλαπηπρζεί γηα ι = 2, ελψ γηα δηαθνξεηηθέο ηηκέο ηνπ ι πξέπεη λα εηζαρζεί ν δηνξζσηηθφο ζπληειεζηήο K 4, ν νπνίνο δίλεηαη απφ ηε ζρέζε (16). Ο ζπληειεζηήο απηφο πνιιαπιαζηάδεηαη κε ηελ αδηάζηαηε παξάκεηξν Τ, φπνπ ε λέα απηή ηηκή ηεο ρξεζηκνπνηείηαη ζην ζην δηάγξακκα θακππιψλ f (ή ζηε ζρέζε f(x,y)), ψζηε λα ιεθζεί ην πνζνζηφ θάιπςεο, f. Ζ κεηαβνιή ηνπ ζπληειεζηή K 4 ζπλαξηήζεη ηνπ παξάγνληα ι απεηθνλίδεηαη ζηελ εηθφλα 5.7. Δηθόλα 5.7: Μεηαβνιή ηνπ ζπληειεζηή Κ 4 ζπλαξηήζεη ηνπ παξάγνληα ι. Απφ ην παξαπάλσ ζρήκα είλαη εκθαλέο φηη γηα ι = 2 ν ζπληειεζηήο K 4 ηζνχηαη κε ηε κνλάδα, ελψ γηα ι > 2 ηζρχεη K 4 >1. Μία ηέηνηα επηινγή (ι > 2 ) ζπλεπάγεηαη αχμεζε ηεο απφδνζεο ηνπ ζπζηήκαηνο αιιά ηαπηφρξνλα απμάλεη ζεκαληηθά ην θφζηνο ηνπ ελαιιάθηε. Τπνινγηζκόο ζεξκηθνύ θνξηίνπ, L. Σν ζεξκηθφ θνξηίν γηα ηελ παξαγσγή δεζηνχ λεξνχ ρξήζεο ππνινγίδεηαη απφ ηε ζρέζε (17). 49

57 Κεθ.5 Eλεξγεηαθή κειέηε μελνδνρεηαθνχ ζπγθξνηήκαηνο Όπνπ: L= ζπλνιηθφ ζεξκηθφ θνξηίν γηα ηελ παξαγσγή ΕΝΥ [Joules]. T w = επηζπκεηή ζεξκνθξαζία δεζηνχ λεξνχ ρξήζεο (πεξίπνπ 40 o C). T m = ζεξκνθξαζία λεξνχ ηξνθνδνζίαο (δίθηπν ηεο πφιεο). C p = εηδηθή ζεξκφηεηα ηνπ λεξνχ ή ηνπ ξεπζηνχ πνπ θπθινθνξεί ζην ζχζηεκα( ). M= N V m ξ=απαηηήζεηο ζε δεζηφ λεξφ ρξήζεο κεληαίσο. N= αξηζκφο εκεξψλ ηνπ εθάζηνηε κήλα. ξ= εηδηθφ βάξνο(ππθλφηεηα) ηνπ λεξνχ ( ). V m = κέζε εκεξήζηα θαηαλάισζε δεζηνχ λεξνχ [lt] ζεξκνθξαζίαο Σ w. Ζ ζεξκνθξαζία ηνπ ςπρξνχ λεξνχ, Σ m, ζην δίθηπν δηαλνκήο πξνζδηνξίδεηαη κεληαίσο απφ ηνλ πίλαθα 6.2. ηνπ Σ.Ο.Σ.Δ.Δ /2010 κε βάζε ηελ θιηκαηηθή δψλε Δθαξκνγή ηεο κεζόδνπ f-charts ζην μελνδνρεηαθό ζπγθξόηεκα Ζ δηαζηαζηνιφγηζε ησλ ειηαθψλ ζπιιεθηψλ ηνπ μελνδνρεηαθνχ ζπγθξνηήκαηνο πνπ κειεηάηαη, πξαγκαηνπνηήζεθε κε ηε κέζνδν ησλ θακππιψλ f. Γηα ηνλ ππνινγηζκφ πξνζδηνξίδνληαη ηα απαξαίηεηα ζηνηρεία κε δεδνκέλα απφ ηηο Σ.Ο.Σ.Δ.Δ. θαη απφ ηα ηερληθά θπιιάδηα ησλ θαηαζθεπαζηψλ ειηαθψλ ζπιιεθηψλ. χκθσλα κε ηα δεδνκέλα γηα ηηο αλάγθεο ζε δεζηφ λεξφ ρξήζεο πνπ αλαθέξζεθαλ ζην θεθάιαην 5.3., απαηηνχληαη ζπλνιηθά 3000 lt (κέγηζηεο εκεξήζηεο αλάγθεο) λεξνχ ζεξκνθξαζίαο 50 ν C. Αξρηθά επηιέγεηαη ε κέζε ζεξκνθξαζία ηνπ λεξνχ ηνπ δηθηχνπ γηα ηελ Γ θιηκαηηθή δψλε ζχκθσλα κε ηνλ πίλαθα 2.6. ηνπ Σ.Ο.Σ.Δ.Δ /2010. Γηα ηνπο ππνινγηζκνχο απαηηείηαη επίζεο ν πξνζδηνξηζκφο ηεο κέζεο κεληαίαο ζεξκνθξαζίαο θαηά ηελ πεξίνδν ειηνθάλεηαο ηεο εκέξαο γηα ηα ειηνζεξκηθά ζπζηήκαηα, ε νπνία επηιέγεηαη απφ ηνλ πίλαθα 3.2. ηνπ Σ.Ο.Σ.Δ.Δ /2010. Έπεηηα επηιέγεηαη ε κέζε ηηκή ηεο ειηαθήο αθηηλνβνιίαο απφ ην παξάξηεκα Β ηνπ Σ.Ο.Σ.Δ.Δ /2010 απφ ηνλ πίλαθα κε ηηο ηηκέο γηα ηελ πφιε ηεο Θεζζαινλίθεο. Ζ ηηκέο αθνξνχλ ηε κέζε ηηκή ηεο ειηαθήο αθηηλνβνιίαο γηα θάζε κήλα ηνπ έηνπο [kwh/m 2 ], γηα νξηδφληην επίπεδν, γηα θιίζε επηθάλεηαο 45 ν θαη κε γξακκηθή παξεκβνιή 50

58 Κεθ.5 Eλεξγεηαθή κειέηε μελνδνρεηαθνχ ζπγθξνηήκαηνο ππνινγίδνληαη νη ηηκέο γηα θιίζε επηθάλεηαο 30 ν. ηελ εηθφλα 5.8 απεηθνλίδεηαη ην απαηηνχκελν κεληαίν θνξηίν πνπ απαηηείηαη γηα ηελ θάιπςε ησλ αλαγθψλ ζε ΕΝΥ. Δηθόλα 5.8: Απαηηνύκελν κεληαίν θνξηίν γηα ηελ θάιπςε ησλ αλαγθώλ ΕΝΥ. Ζ ρσξεηηθφηεηα ηνπ ζεξκνδνρείνπ πνπ επηιέρζεθε είλαη 3785 lt θαη ε επηθάλεηα ησλ ειηαθψλ ζπιιεθηψλ είλαη 100m 2. πλεπψο ην πειίθν ηεο ρσξεηηθφηεηαο πξνο ηελ επηθάλεηα ησλ ειηαθψλ ζπιιεθηψλ καο δίλεη ηνλ ζπληειεζηή Vs [lt/m 2 ]. Γηα ηε ρξήζε ηνπ δηαγξάκκαηνο ησλ θακππιψλ f, ν ζπληειεζηήο Vs ζα πξέπεη λα βξίζθεηαη αλάκεζα ζε ζπγθεθξηκέλα φξηα ηηκψλ 37,5<Vs[lt/m 2 ]<300. Ο ζπληειεζηήο Vs ζηε δηαζηαζηνιφγηζε πνπ πξαγκαηνπνηείηαη βξίζθεηαη αλάκεζα ζηα φξηα πνπ αλαθέξζεθαλ, ζπλεπψο κπνξεί λα εθαξκνζηεί ε κέζνδνο γηα λα ππνινγηζηεί ην πνζνζηφ θάιπςεο ηνπ θνξηίνπ απφ ηνπο ειηαθνχο ζπιιέθηεο. Γηα λα κεγηζηνπνηεζεί ε έληαζε ηεο πξνζπίπηνπζαο αθηηλνβνιίαο ζηελ επηθάλεηα ηνπ ζπιιέθηε, ζα πξέπεη λα γίλεη ε θαηάιιειε επηινγή ηεο γσλίαο ηνπ πξνζαλαηνιηζκνχ, γσλία γ, φπσο επίζεο θαη ηεο γσλίαο ηεο θιίζεο ηνπ ειηαθνχ ζπιιέθηε, γσλία β. Ο ππνινγηζκφο ηεο θάιπςεο πξαγκαηνπνηείηαη γηα ηξεηο ελαιιαθηηθέο πεξηπηψζεηο γσληψλ. Καη ζηηο ηξεηο πεξηπηψζεηο επηιέγεηαη ζηαζεξφο λφηηνο πξνζαλαηνιηζκφο γ=0 ν ζε ζπλδπαζκφ κε δηαθνξεηηθέο γσλίεο θιίζεο β= 0 ν, β= 30 ν θαη β= 40 ν. Ζ εθαξκνγή ησλ ζρέζεσλ πνπ αλαθέξζεθαλ ζηα θεθάιαηα θαη νδήγεζε ζηα απνηειέζκαηα πνπ απεηθνλίδνληαη ζην δηάγξακκα ηεο εηθφλαο 5.9. χκθσλα κε ηα απνηειέζκαηα ε επηινγή ηεο γσλίαο πξνζαλαηνιηζκνχ γ=0 ν θαη ηεο γσλίαο θιίζεο β=40 ν δίλεη ην κεγαιχηεξν πνζνζηφ θάιπςεο εηεζίσο. 51

59 Κεθ.5 Eλεξγεηαθή κειέηε μελνδνρεηαθνχ ζπγθξνηήκαηνο Δηθόλα 5.9: Γηάγξακκα f εηήζηαο θάιπςεο γηα δηαθνξεηηθέο γσλίεο θιίζεο. πλεπψο κε βάζε ην απαηηνχκελν κεληαίν θνξηίν πνπ απαηηείηαη γηα ηελ θάιπςε ησλ αλαγθψλ ζε ΕΝΥ θαη ηα κεληαία πνζνζηφ θάιπςεο απφ ηνπο ειηαθνχο ζπιιέθηεο, ππνινγίδεηαη ην ελαπνκέλνλ θνξηίν πνπ πξέπεη λα θαιπθζεί απφ ην ζχζηεκα ζέξκαλζεο (ιέβεηαο πεηξειαίνπ ή αληιία ζεξκφηεηαο). Σν επηπιένλ θνξηίν απεηθνλίδεηαη ζηελ εηθφλα Δηθόλα 5.10: Δπηπιεόλ θνξηίν πνπ θαιύπηεηαη από ην ζύζηεκα ζέξκαλζεο. χκθσλα κε ηα απνηειέζκαηα ηεο εθαξκνγήο ησλ θακππιψλ f, παξαηεξείηαη φηη νη απαηηήζεηο ζε ΕΝΥ θαιχπηνληαη πιήξσο απφ ηνπο ειηαθνχο ζπιιέθηεο θαηά ηνπο ζεξηλνχο κήλεο. 52

60 Κεθ.6 Πξνζνκνίσζε ελεξγεηαθψλ ζπζηεκάησλ 6. ΠΡΟΟΜΟΗΩΖ ΔΝΔΡΓΔΗΑΚΩΝ ΤΣΖΜΑΣΩΝ 6.1. Παξνπζίαζε ινγηζκηθνύ πξνζνκνίσζεο Polysun Σν ινγηζκηθφ πξνζνκνίσζεο Polysun ηεο εηαηξίαο Velasolaris απνηειεί έλα εχρξεζην εξγαιείν γηα ηελ πξνζνκνίσζε ελεξγεηαθψλ ζπζηεκάησλ ζέξκαλζεο θαη ςχμεο ησλ θηηξίσλ. Αλαπηχρζεθε απφ ην ηλζηηηνχην SPF (Solartechnik Prufung Forschung), ην νπνίν απνηειεί κέξνο ηνπ πνιπηερλείνπ HSR Rapperswil ηεο Διβεηίαο. Σν πξφγξακκα πεξηιακβάλεη κία βηβιηνζήθε κε έηνηκα πξφηππα (templates) δηάθνξσλ ελεξγεηαθψλ ζπζηεκάησλ, ηα νπνία κπνξνχλ λα πξνζαξκνζηνχλ ζηηο ηδηαίηεξεο αλάγθεο θάζε έξγνπ απφ ην ρξήζηε. αθψο ην ινγηζκηθφ δίλεη ηε δπλαηφηεηα ζην ρξήζηε λα ζρεδηάζεη ην ζχζηεκα ή λα ηξνπνπνηήζεη έλα ήδε ππάξρνλ ζηελ έθδνζε designer. Σα ελεξγεηαθά ζπζηήκαηα πνπ πξνζνκνηψλνληαη γηα ηε κειέηε ηεο ζέξκαλζεο, ηεο ςχμεο αιιά θαη ηνπ δεζηνχ λεξνχ ρξήζεο ηνπ θηηξίνπ, πεξηιακβάλνπλ ζπζηεκαηα πνπ εθκεηαιιεχνληαη ηελ ειηαθή αθηηλνβνιία (ειηαθνί ζπιιέθηεο, θσηνβνιηατθά πάλει) θαη ηε γεσζεξκηθή ελέξγεηα (γεσελαιιάθηεο ζεξκφηεηαο) κε ζηφρν ηε βειηίσζε ηεο ελεξγεηαθήο ηνπο απφδνζεο. Σα θχξηα ραξαθηεξηζηηθά πνπ απνηεινχλ έλα ελεξγεηαθφ ζχζηεκα πνπ κειεηάηαη κε ηε ρξήζε ηνπ ινγηζκηθνχ Polysun αλαθέξνληαη ζηα ππνθεθάιαηα πνπ αθνινπζνχλ Μεηεσξνινγηθά δεδνκέλα Καηά ηε δεκηνπξγία ελφο λένπ έξγνπ, αξρηθά πξνζδηνξίδεηαη ε ηνπνζεζία ηνπ ζην ράξηε κε βάζε ην γεσγξαθηθφ ηνπ κήθνο θαη ην γεσγξαθηθφ ηνπ πιάηνο. πλεπψο ηα κεηεσξνινγηθά δεδνκέλα νξίδνληαη απφ ην πξφγξακκα ρξεζηκνπνηψληαο ην ινγηζκηθφ Meteonorm. Γηα ηε κέηξεζε ηεο πξνζπίπηνπζαο ειηαθήο αθηηλνβνιίαο πνπ απνξξνθάηαη απφ ηνπο ειηαθνχο ζπιιέθηεο ην πξφγξακκα ρξεζηκνπνηεί ην κνληέιν Πεξέδ (Perez diffuse irradiance model) [41]. ηελ εηθφλα 6.1 απεηθνλίδνληαη ηα δεδνκέλα ηεο ηνπνζεζίαο θαη ηα κεηεσξνινγηθά δεδνκέλα ηνπ μελνδνρεηαθνχ ζπγθξνηήκαηνο Απνιπκέλε Πέηξα. 53

61 Κεθ.6 Πξνζνκνίσζε ελεξγεηαθψλ ζπζηεκάησλ Δηθόλα 6.1: Γεδνκέλα ηνπνζεζίαο μελνδνρεηαθνύ ζπγθξνηήκαηνο Απνιπκέλε Πέηξα Ζιηαθνί ζπιιέθηεο Οη ειηαθνί ζπιιέθηεο πεξηιακβάλνληαη ζην θιεηζηφ ειηαθφ θχθισκα, εθκεηαιιεχνληαη ηελ πξνζπίπηνπζα ειηαθή αθηηλνβνιία ππνβνεζψληαο ζηε ζέξκαλζε ηνπ λεξνχ ηνπ ζεξκνδνρείνπ. Ζ θφξηηζε ηνπ ζεξκνδνρείνπ γίλεηαη κέζσ ελφο εζσηεξηθνχ ή εμσηεξηθνχ ελαιιάθηε ζεξκφηεηαο έηζη ψζηε λα κελ αλακεηρζεί ην ξεπζηφ πνπ ξέεη ζηηο ζσιελψζεηο ηνπ ειηαθνχ θπθιψκαηνο κε ην λεξφ ηνπ ζεξκνδνρείνπ. ηηο ζσιελψζεηο ηνπ ειηαθνχ θπθιψκαηνο ρξεζηκνπνηείηαη πγξφο ζεξκνκεηαθνξέαο (λεξφ) κε ηελ πξνζζήθε αληηπαγεηηθψλ θαη αληηδηαβξσηηθψλ κε-ηνμηθψλ νπζηψλ (πξνππιελνγιπθφιε). Γηα ηελ θπθινθνξία ηνπ ξεπζηνχ ζηηο ζσιελψζεηο ηνπ ειηαθνχ θπθιψκαηνο ρξεζηκνπνηείηαη θπθινθνξεηήο, ν νπνίνο θαζνξίδεη ηελ κέγηζηε ξνή κάδαο ηνπ ξεπζηνχ ζε lt/h. Ζ ιεηηνπξγία ηνπ εμαξηάηαη απφ ηνλ ειεθηξηθφ πίλαθα ειέγρνπ (controller ξνήο). Όηαλ δέρεηαη ζήκα 0 ηφηε ν θπθινθνξεηήο δελ ιεηηνπξγεί, ζπλεπψο δελ ππάξρεη θπθινθνξία ηνπ εξγαδφκελνπ κέζνπ. Όηαλ ην ζήκα γίλεη 1 ηφηε ην ξεπζηφ θπθινθνξεί ζην θχθισκα. Ο ειεθηξηθφο πίλαθαο ειέγρνπ, πξαθηηθά ειέγρεη ηε ζεξκνθξαζία ζηελ έμνδν ηνπ ζπιιέθηε (T coll ), ζην ππζκέλα ηεο δεμακελήο (T tank-b ) θαη ζηελ θνξπθή ηεο δεμακελήο (T tank-b ) αλάινγα κε ηηο ζπλζήθεο παξάγεη θάπνην ζήκα γ=0 ή 1, ην νπνίν ζηέιλεηαη ζηελ αληιία. Σαπηφρξνλα ειέγρεηαη ε ζεξκνθξαζία ζηελ θνξπθή ηεο δεμακελήο έηζη ψζηε λα κελ ππεξβεί ηελ κέγηζηε ηηκή ηεο ζεξκνθξαζίαο 54

62 Κεθ.6 Πξνζνκνίσζε ελεξγεηαθψλ ζπζηεκάησλ ηνπ ζεξκνδνρείνπ. ηελ εηθφλα 6.2 απεηθνλίδνληαη νη ξπζκίζεηο ηνπ πεδίνπ ησλ ειηαθψλ ζπιιεθηψλ φπσο νξίδνληαη απφ ην πξφγξακκα πξνζνκνίσζεο γηα ην έξγν πνπ κειεηάηαη. Δηθόλα 6.2: Ρπζκίζεηο πεδίνπ ειηαθώλ ζπιιεθηώλ Γνρείν αδξάλεηαο Σν δνρείν αδξάλεηαο (ζεξκνδνρείν combi) έρεη θπιηλδξηθφ ζρήκα θαη είλαη ηνπνζεηεκέλν ζην εζσηεξηθφ ηνπ ιεβεηνζηαζίνπ γηα ηνλ πεξηνξηζκφ ησλ ζεξκηθψλ απσιεηψλ κε ην εμσηεξηθφ πεξηβάιινλ. Ο φγθνο ηνπ δνρείνπ εμεηάδεηαη παξακεηξηθά. ε πξαγκαηηθέο ζπλζήθεο εκθαλίδνληαη θαηλφκελα δηαζηξσκάησζεο. ην κνληέιν πνπ κειεηάηαη, γίλεηαη ε ππφζεζε φηη ην ζεξκνδνρείν ρσξίδεηαη ζε 10 ζηξψκαηα. Ζ έμνδνο ηνπ ζεξκνχ λεξνχ πνπ παξάγεηαη, γίλεηαη απφ ηελ θνξπθή ηνπ δνρείνπ αδξάλεηαο. ηελ εηθφλα 6.3 απεηθνλίδεηαη ην δνρείν αδξάλεηαο κε ηνπο εζσηεξηθνχο ελαιιάθηεο απφ ηα θπθιψκαηα ηνπ ζπζηήκαηνο πνπ ζεξκαίλνπλ ην λεξφ ηνπ δνρείνπ. Δπίζεο ζην εζσηεξηθφ ηνπ ζεξκνδνρείνπ ηνπνζεηείηαη θαη κία ειεθηξηθή αληίζηαζε έηζη ψζηε λα θαιχςεη ηηο αλάγθεο ηνπ θηηξίνπ ζε πηζαλέο αηρκέο δήηεζεο. Ζ ιεηηνπξγία ηεο ειεθηξηθήο αληίζηαζεο ξπζκίδεηαη απφ ηνλ ειεθηξνληθφ πίλαθα ειέγρνπ ηεο βνεζεηηθήο ζέξκαλζεο. 55

63 Κεθ.6 Πξνζνκνίσζε ελεξγεηαθψλ ζπζηεκάησλ Δηθόλα 6.3: Γνρείν αδξάλεηαο Αλνηρηό θύθισκα δεζηνύ λεξνύ ρξήζεο Σν θχθισκα ηίζεηαη ζε ιεηηνπξγία αλάινγα κε ηε δήηεζε ζε δεζηφ λεξφ ρξήζεο κέζσ ηνπ ειεθηξηθνχ πίλαθα ειέγρνπ (controller αλακεηθηηθήο βάλαο) θαη πεξηιακβάλεη ηε ηξίνδε ειεθηξνθίλεηε βάλα. Ζ βάλα αλακεηγλχεη ην δεζηφ λεξφ ηνπ δνρείνπ αδξάλεηαο κε ην θξχν λεξφ ηνπ δηθηχνπ, θαζνξίδνληαο κε απηφλ ηνλ ηξφπν ηελ επηζπκεηή ζεξκνθξαζία εμφδνπ (50 ν C) ζηηο θαηαλαιψζεηο ΕΝΥ. ηελ εηθφλα 6.4 απεηθνλίδεηαη ην αλνηρηφ θχθισκα δεζηνχ λεξνχ ρξήζεο. 56

64 Κεθ.6 Πξνζνκνίσζε ελεξγεηαθψλ ζπζηεκάησλ Δηθόλα 6.4: Αλνηρηό θύθισκα δεζηνύ λεξνύ ρξήζεο Κηίξην Ζ ζπλνιηθή απαίηεζε γηα ελέξγεηα ζέξκαλζεο γηα ηνπο κήλεο ζρεδηαζκνχ ηνπ ζπζηήκαηνο ζέξκαλζεο, Οθηψβξην εψο Απξίιην, θαζνξίζηεθε κε βάζε ηε κέζνδν ησλ βαζκνεκεξψλ κεηαβιεηήο βάζεο φπσο ππνινγίζηεθε ζην ππνθεθάιαην πλεπψο νξίζηεθαλ ζην πξφγξακκα πξνζνκνίσζεο νη ζπλνιηθέο ελεξγεηαθέο απψιεηεο κεηαθνξάο θαη αεξηζκνχ ζηηο kwh γηα ηηο αλάγθεο φισλ ησλ θηηξίσλ ηνπ μελνδνρεηαθνχ ζπγθξνηήκαηνο Κιεηζηό ζύζηεκα ελδνδαπέδηαο ζέξκαλζεο Σν θιεηζηφ θχθισκα ηεο ελδνδαπέδηαο ζέξκαλζεο, απνηειείηαη απφ ηε δηαζηξσκάησζε ησλ ζσιελψζεσλ ηεο ελδνδαπέδηαο, ηε ηξίνδε ειεθηξνθίλεηε βάλα αλάκεημεο, ηνλ θπθινθνξεηή θαη ηνπο ειεθηξνληθνχο πίλαθεο ειέγρνπ (controller ζέξκαλζεο θαη controller αλακεηθηηθήο βάλαο). Σν ελδνδαπέδην ζχζηεκα πνπ επηιέρζεθε ιεηηνπξγεί ζε ρακειέο ζεξκνθξαζίεο πξνζαγσγήο (40 ν C) θαη ν αξηζκφο ησλ κνλάδσλ ζέξκαλζεο νξίδεηαη απηφκαηα απφ ην πξφγξακκα πξνζνκνίσζεο. Ζ ηξίνδε ειεθηξνθίλεηε βάλα ιεηηνπξγεί σο εμήο: λεξφ ζεξκνθξαζίαο ν C, εμέξρεηαη απφ δνρείν αδξάλεηαο θαη εηζέξρεηαη ζηελ 57

65 Κεθ.6 Πξνζνκνίσζε ελεξγεηαθψλ ζπζηεκάησλ ηξίνδε ειεθηξνθίλεηε βάλα. Σν λεξφ πνπ θηλείηαη κέζα ζην ζχζηεκα ηεο ελδνδαπέδηαο, ςχρεηαη ζρεηηθά θαη κία πνζφηεηα εηζάγεηαη θαηά ηελ επηζηξνθή ηνπ ζηελ ηξίνδε βάλα, φπνπ αλακηγλχεηαη κε ην δεζηφ λεξφ ηνπ ζεξκνδνρείνπ. πλεπψο επηηπγράλεηαη ε επηζπκεηή ζεξκνθξαζία ιεηηνπξγίαο ηνπ ζπζηήκαηνο ηεο ελδνδαπέδηαο. Με απηφ ηνλ ηξφπν ιεηηνπξγίαο επηηπγράλεηαη κεγαιχηεξε εμνηθνλφκεζε ελέξγεηαο, ιφγσ ηεο αλάκεημεο ηνπ λεξνχ επηζηξνθήο κε ην λεξφ ηνπ ζεξκνδνρείνπ. ηελ εηθφλα 6.5 απεηθνλίδεηαη ην θιεηζηφ θχθισκα ηεο ελδνδαπέδηαο ζέξκαλζεο. Δηθόλα 6.5: Κιεηζηό θύθισκα ελδνδαπέδηαο ζέξκαλζεο Κύξην ζύζηεκα ζέξκαλζεο Σν θχξην ζχζηεκα ζέξκαλζεο πνπ επηιέγεηαη γηα λα θαιχςεη ηηο αλάγθεο ζε ΕΝΥ αιιά θαη ηηο αλάγθεο ζε ζέξκαλζε κπνξεί λα απνηειείηαη απφ έλα ζπκβαηηθφ ιέβεηα πεηξειαίνπ ή θπζηθνχ αεξίνπ ή θαη απφ ελαιιαθηηθά, πεξηζζφηεξν απνδνηηθά, ζπζηήκαηα. Έλα ελαιιαθηηθφ ζχζηεκα ζέξκαλζεο πνπ κειεηάηαη γηα ην έξγν ηνπ μελνδνρεηαθνχ ζπγθξνηήκαηνο είλαη ε εγθαηάζηαζε κίαο αληιίαο ζεξκφηεηαο αέξα-λεξνχ ζε ζπλδπαζκφ κε ειηαθνχο ζπιιέθηεο. Δπίζεο κειεηάηαη θαη ν ζπλδπαζκφο κηαο γεσζεξκηθήο αληιίαο ζεξκφηεηαο λεξνχ-λεξνχ ζε ζπλδπαζκφ κε πεδίν γεσελαιιαθηψλ. Ζ κειέηε ησλ ελαιιαθηηθψλ ζπζηεκάησλ πξαγκαηνπνηείηαη κε ζηφρν ηελ επηινγή ηνπ ζπζηήκαηνο ζέξκαλζεο κε ηε κηθξφηεξε εηήζηα ελεξγεηαθή θαηαλάισζε θαη ηνλ θαιχηεξν βαζκφ απφδνζεο. Ο ειεθηξνληθφο πίλαθαο ειέγρνπ (controller ζεξκνθξαζίαο κε ιεηηνπξγία KAI/H 7) πεξηιακβάλεη έλα δηαθνξηθφ ζεξκνζηάηε ν νπνίνο δίλεη εληνιή γηα ηελ ελεξγνπνίεζε ή ηελ απελεξγνπνίεζε ηνπ ζπζηήκαηνο ζέξκαλζεο. Σα αηζζεηήξηα, ηα νπνία θαηαιήγνπλ ζην δηαθνξηθφ ζεξκνζηάηε, παξαθνινπζνχλ ηελ ζεξκνθξαζία ζην φγδνν ζηξψκα ηνπ δνρείνπ αδξάλεηαο, ζπλεπψο φηαλ ε ζεξκνθξαζία ηνπ δνρείνπ πέζεη θάησ απφ ην θαζνξηζκέλν φξην ζεξκνθξαζίαο, ην ζχζηεκα ελεξγνπνηείηαη. ηελ εηθφλα 6.6 απεηθνλίδνληαη ηα ελαιιαθηηθά ζπζηήκαηα, 58

66 Κεθ.6 Πξνζνκνίσζε ελεξγεηαθψλ ζπζηεκάησλ ζπγθεθξηκέλα ν ιέβεηαο πεηξειαίνπ ή θπζηθνχ αεξίνπ (α), ε αληιία ζεξκφηεηαο αέξα-λεξνχ (β) θαη ε γεσζεξκηθή αληιία ζεξκφηεηαο λεξνχ-λεξνχ (γ). Δηθόλα 6.6: Δλαιιαθηηθά ζπζηήκαηα ζέξκαλζεο Παξνπζίαζε ελεξγεηαθώλ ζπζηεκάησλ Ζ κειέηε ηεζζάξσλ ελαιιαθηηθψλ ελεξγεηαθψλ ζπζηεκάησλ γηα ηελ θάιπςε ησλ αλαγθψλ ζέξκαλζεο θαη δεζηνχ λεξνχ ρξήζεο ηνπ μελνδνρεηαθνχ ζπγθξνηήκαηνο Απνιπκέλε Πέηξα ζηελ νξεηλή πεξηνρή ηνπ Σαμηάξρε ηνπ λνκνχ Υαιθηδηθήο, πξαγκαηνπνηήζεθε κε ηε ρξήζε ηνπ ινγηζκηθνχ πξνζνκνίσζεο Polysun (velasolaris). Πξαγκαηνπνηείηαη ε ζχγθξηζε ηεο εηήζηαο θαηαλάισζεο ελέξγεηαο ηνπ ζπκβαηηθνχ ζπζηήκαηνο πνπ πεξηιακβάλεη κφλν ην ιέβεηα πεηξειαίνπ ζε ζρέζε κε ηξία ελαιιαθηηθά ελεξγεηαθά ζπζηήκαηα. Σν πξψην ελαιιαθηηθφ ζχζηεκα ρξεζηκνπνηεί ειηαθνχο ζπιιέθηεο ζε ζπλδπαζκφ κε ηελ αληιία ζεξκφηεηαο αέξα-λεξνχ. Σν δεχηεξν ζχζηεκα πνπ κειεηάηαη πεξηιακβάλεη ηε γεσζεξκηθή αληιία ζεξκφηεηαο λεξνχ-λεξνχ, ζπγθεθξηκέλα ζην γεσζεξκηθφ θχθισκα ρξεζηκνπνηείηαη κίγκα πξνππιελνγιπθφιεο. Σέινο ην ηξίην ελαιιαθηηθφ ζχζηεκα απνηειεί ζπλδπαζκφ ησλ δχν πξνεγνχκελσλ. Σα ζπζηήκαηα πνπ κειεηψληαη, παξνπζηάδνληαη ζηα ππνθεθάιαηα πνπ αθνινπζνχλ. 59

67 Κεθ.6 Πξνζνκνίσζε ελεξγεηαθψλ ζπζηεκάησλ πκβαηηθό ζύζηεκα-λέβεηαο πεηξειαίνπ ρσξίο ειηαθνύο ζπιιέθηεο Σν ζπκβαηηθφ ζχζηεκα πνπ κειεηάηαη γηα ηελ θάιπςε ησλ αλαγθψλ ζε ζέξκαλζε θαη δεζηφ λεξφ ρξήζεο ηνπ μελνδνρεηαθνχ ζπγθξνηήκαηνο, πεξηιακβάλεη ην ιέβεηα πεηξειαίνπ ηζρχνο 100 kw κε ελζσκαησκέλν θπθινθνξεηή. ηελ εηθφλα 6.7 απεηθνλίδεηαη ζρεκαηηθά ην ζχζηεκα κε ηα θπθιψκαηα, φπσο παξνπζηάδνληαη απφ ην ινγηζκηθφ πξνζνκνίσζεο polysun. Δηθόλα 6.7: πκβαηηθό ζύζηεκα-λέβεηαο πεηξειαίνπ ρσξίο ειηαθνύο ζπιιέθηεο. Καηά ηελ πξνζνκνίσζε ηνπ ζπγθεθξηκέλνπ ζπζηήκαηνο επηιέρζεθε λα απελεξγνπνηεζεί ν ειεθηξνληθφο πίλαθαο ειέγρνπ (controller) ηνπ ειηαθνχ θπθιψκαηνο. πλεπψο δελ ιεηηνπξγεί ν θπθινθνξεηήο ηνπ ειηαθνχ θπθιψκαηνο θαη δελ ζπκβάιινπλ νη ειηαθνί ζπιιέθηεο ζηε ζέξκαλζε ηνπ λεξνχ ηνπ δνρείνπ αδξάλεηαο. ην αλνηρηφ θχθισκα ηνπ δεζηνχ λεξνχ ρξήζεο, ρξεζηκνπνηείηαη έλαο πιαθνεηδήο ελαιιάθηεο έηζη ψζηε λα κελ αλακεηρζεί ην δεζηφ λεξφ ρξήζεο κε ην πεξηερφκελν ηνπ δνρείνπ αδξάλεηαο θαη ηνπ θπθιψκαηνο ηεο ελδνδαπέδηαο ζέξκαλζεο. Σν δνρείν απνζήθεπζεο πνπ επηιέγεηαη απφ ηελ βηβιηνζήθε ηνπ πξνγξάκκαηνο (θχξην δνρείν 1000gal US) έρεη φγθν 3785 lt. 60

68 Κεθ.6 Πξνζνκνίσζε ελεξγεηαθψλ ζπζηεκάησλ ν Δλαιιαθηηθό ζύζηεκα- Αληιία ζεξκόηεηαο ζε ζπλδπαζκό κε ειηαθνύο ζπιιέθηεο Σν πξψην ελαιιαθηηθφ ζχζηεκα πνπ κειεηάηαη, ζπλδπάδεη ηελ αληιία ζεξκφηεηαο αέξα-λεξνχ ηζρχνο 100kW κε ειηαθνχο ζπιιέθηεο επηθάλεηαο 100m 2. Γηα ην πεδίν ησλ ειηαθψλ ζπιιεθηψλ έγηλε ε επηινγή επίπεδσλ ειηαθψλ ζπιιεθηψλ πνιχ θαιήο πνηφηεηαο απφ ηε βηβιηνζήθε ηνπ πξνγξάκκαηνο. Ζ δηαζηαζηνιφγηζε ησλ ειηαθψλ ζπιιεθηψλ πξαγκαηνπνηήζεθε κε ηε κέζνδν ησλ θακππιψλ f φπσο παξνπζηάζηεθε ζην ππνθεθάιαην , ε επηινγή ηεο ραξαθηεξηζηηθήο γσλίαο πξνζαλαηνιηζκνχ (γσλία γ) δηαθνξνπνηήζεθε ειαθξψο δίνηη ε δηαζέζηκε επηθάλεηα ησλ θηηξίσλ ηνπ μελνδνρεηαθνχ ζπγθξνηήκαηνο έρεη πξνζαλαηνιηζκφ λνηηνδπηηθφ. ηελ εηθφλα 6.8 απεηθνλίδεηαη ζρεκαηηθά ην ζχζηεκα κε ηα θπθιψκαηα, φπσο παξνπζηάδνληαη απφ ην ινγηζκηθφ πξνζνκνίσζεο polysun. Δηθόλα 6.8: 1ν Δλαιιαθηηθό ζύζηεκα-αληιία ζεξκόηεηαο ζε ζπλδπαζκό κε ειηαθνύο ζπιιέθηεο. 61

69 Κεθ.6 Πξνζνκνίσζε ελεξγεηαθψλ ζπζηεκάησλ ν Δλαιιαθηηθό ζύζηεκα-γεσζεξκηθή αληιία ζεξκόηεηαο Σν δεχηεξν ελαιιαθηηθφ ζχζηεκα πνπ κειεηάηαη, ζπλδπάδεη ηε γεσζεξκηθή αληιία ζεξκφηεηαο λεξνχλεξνχ ηζρχνο 104 kw κε πεδίν γεσελαιιαθηψλ. Ο γεσζεξκηθφο ελαιιάθηεο ζεξκφηεηαο απνηειείηαη απφ ηξεηο θαηαθφξπθεο γεσηξήζεηο κήθνπο 150 κέηξσλ, ηχπνπ δηπινχ U θαη δηάκεηξν ζσιελψζεσλ 32mm. ηελ εηθφλα 6.9 απεηθνλίδεηαη ζρεκαηηθά ην ζχζηεκα κε ηα θπθιψκαηα, φπσο παξνπζηάδνληαη απφ ην ινγηζκηθφ πξνζνκνίσζεο polysun. Δηθόλα 6.9: 2ν Δλαιιαθηηθό ζύζηεκα-γεσζεξκηθή αληιία ζεξκόηεηαο. Σν αλνηρηφ θχθισκα ηνπ δεζηνχ λεξνχ ρξήζεο πεξηιακβάλεη δχν ζπεηξνεηδείο ελαιιάθηεο ζην εζσηεξηθφ ηνπ δνρείνπ αδξάλεηαο κε ζηφρν λα επηηεπρζεί ε επηζπκεηή ζεξκνθξαζία εμφδνπ. Σν ζχζηεκα πεξηιακβάλεη ηνπο ειεθηξνληθνχο πίλαθεο ειέγρνπ (controllers) ξφεο, ζέξκαλζεο, βνεζεηηθήο ζέξκαλζεο θαη αλακεηθηηθήο βάλαο. 62

70 Κεθ.6 Πξνζνκνίσζε ελεξγεηαθψλ ζπζηεκάησλ ν Δλαιιαθηηθό ζύζηεκα-γεσζεξκηθή αληιία ζεξκόηεηαο ζε ζπλδπαζκό κε ειηαθνύο ζπιιέθηεο Σν ηξίην ελαιιαθηηθφ ζχζηεκα πνπ κειεηάηαη, απνηειεί ηνλ ζπλδπαζκφ ησλ δχν πξνεγνχκελσλ ελαιιαθηηθψλ ζπζηεκάησλ ζπλδπάδνληαο ηε γεσζεξκηθή αληιία ζεξκφηεηαο κε ειηαθνχο ζπιιέθηεο επηθάλεηαο 100 m 2. ηελ εηθφλα 6.10 απεηθνλίδεηαη ζρεκαηηθά ην ζχζηεκα κε ηα θπθιψκαηα, φπσο παξνπζηάδνληαη απφ ην ινγηζκηθφ πξνζνκνίσζεο polysun. Δηθόλα 6.10: 3ν Δλαιιαθηηθό ζύζηεκα-γεσζεξκηθή αληιία ζεξκόηεηαο ζε ζπλδπαζκό κε ειηαθνύο ζπιιέθηεο. 63

71 Κεθ.7 Απνηειέζκαηα πξνζνκνίσζεο ελεξγεηαθψλ ζπζηεκάησλ 7. ΑΠΟΣΔΛΔΜΑΣΑ ΠΡΟΟΜΟΗΩΖ ΔΝΔΡΓΔΗΑΚΩΝ ΤΣΖΜΑΣΩΝ 7.1. πκβαηηθό ζύζηεκα-λέβεηαο πεηξειαίνπ ρσξίο ειηαθνύο ζπιιέθηεο ηνλ πίλαθα 7.1 απεηθνλίδνληαη ηα εηήζηα απνηειέζκαηα ηεο πξνζνκνίσζεο ηνπ ζπκβαηηθνχ ζπζηήκαηνο. Πίλαθαο 7.1: Θεξκηθά απνηειέζκαηα (εηήζηεο ηηκέο) ζπκβαηηθνύ ζπζηήκαηνο. Όλνκα χκβνιν Δηήζηεο ηηκέο Μνλάδεο Ζιηνζεξκηθή ελέξγεηα ζην ζχζηεκα Qsol 0 kwh Δλέξγεηα κνλάδνο παξαγσγήο ζην ζχζηεκα(ελέξγεηα απφ ειηνζεξκία δελ Qaux kwh πεξηιακβάλεηαη) πλνιηθή ελεξγεηαθή θαηαλάισζε Quse kwh πλνιηθή ελεξγεηαθή απαίηεζε Qdem kwh Κπθινθνξεηήο ζέξκαλζεο ηνπ ζπζηήκαηνο Qpar 71 kwh Απψιεηεο ζεξκφηεηαο ζην εζσηεξηθφ δσκάηην Qint kwh Απψιεηεο ζεξκφηεηαο ζην πεξηβάιινλ ρψξν Qext 0 kwh Αθηηλνβνιία ζηελ επηθάλεηα ηνπ ζπιιέθηε Esol kwh Καηαλάισζε θαπζίκνπ θαη ειεθηξηθήο ελέξγεηαο ηεο κνλάδαο παξαγσγήο ζεξκφηεηαο Eaux kwh Καηαλάισζε ειεθηξηθήο ελέξγεηαο ησλ θπθινθνξεηψλ Epar 281 kwh Μέγηζηε εηήζηα κείσζε εθπνκπήο CO 2 StlmpededCO 2 1,5 kg Έιιεηκκα ελέξγεηαο Qdef kwh Απόδνζε ζπζηήκαηνο [(Quse+Einv)/(Eaux+Epar)] πλνιηθή θαηαλάισζε θαπζίκνπ ή θαη ειεθηξηθήο ελέξγεηαο ηνπ ζπζηήκαηνο εsys 0,74 - Etot kwh ηελ εηθφλα 7.1 απεηθνλίδεηαη ην δηάγξακκα ηεο εμσηεξηθήο ζεξκνθξαζίαο κε καχξν ρξψκα [ o C] θαη ην δηάγξακκα ηεο θαηαλάισζεο ελέξγεηαο ηνπ ιέβεηα πεηξειαίνπ κε θφθθηλν ρξψκα [Watt], γηα εηήζηα δηάξθεηα πξνζνκνίσζεο. Παξαηεξείηαη φηη ν ιέβεηαο πεηξειαίνπ ιεηηνπξγεί θαη θαηά ηνπο ζεξηλνχο κήλεο δίνηη δελ ζπκβάιινπλ νη ειηαθνί ζπιιέθηεο ζηελ παξαγσγή δεζηνχ λεξνχ ρξήζεο. 64

72 Κεθ.7 Απνηειέζκαηα πξνζνκνίσζεο ελεξγεηαθψλ ζπζηεκάησλ Δηθόλα 7.1: Γηάγξακκα θαηαλάισζεο ιέβεηα πεηξειαίνπ ζπκβαηηθνύ ζπζηήκαηνο ν Δλαιιαθηηθό ζύζηεκα- Αληιία ζεξκόηεηαο ζε ζπλδπαζκό κε ειηαθνύο ζπιιέθηεο ηνλ πίλαθα 7.2 απεηθνλίδνληαη ηα εηήζηα απνηειέζκαηα ηεο πξνζνκνίσζεο ηνπ 1 νπ ζπζηήκαηνο. ελαιιαθηηθνχ 65

73 Κεθ.7 Απνηειέζκαηα πξνζνκνίσζεο ελεξγεηαθψλ ζπζηεκάησλ Πίλαθαο 7.2: Θεξκηθά απνηειέζκαηα (εηήζηεο ηηκέο) 1 νπ ελαιιαθηηθνύ ζπζηήκαηνο. Όλνκα χκβνιν Δηήζηεο ηηκέο Μνλάδεο Ζιηαθή θάιπςε: πνζνζηφ ειηαθήο ελέξγεηαο ζην SFi 55,3 % δνρείν Ζιηαθή θάιπςε: πνζνζηφ ειηαθήο ελέξγεηαο ζην SFn 56,3 % ζχζηεκα Ζιηαθή θάιπςε ζε δεζηφ λεξφ SFnHw 68,9 % Ζιηαθή θάιπςε ζηε ζέξκαλζε SFnBd 37,8 % Ζιηαθή ελέξγεηα ζηα δνρεία Ssol kwh Δλέξγεηα απφ ηελ κνλάδα παξαγσγήο ζεξκφηεηαο Saux kwh ζην δνρείν Ζιηνζεξκηθή ελέξγεηα ζην ζχζηεκα Qsol kwh Δλέξγεηα κνλάδνο παξαγσγήο ζεξκφηεηαο ζην Qaux kwh ζχζηεκα πλνιηθή ελεξγεηαθή θαηαλάισζε Quse kwh πλνιηθή ελεξγεηαθή απαίηεζε Qdem kwh Κπθινθνξεηήο ζέξκαλζεο ηνπ ζπζηήκαηνο Qpar 134 kwh Απψιεηεο ζεξκφηεηαο ζην εζσηεξηθφ δσκάηην Qint kwh Απψιεηεο ζεξκφηεηαο ζηνλ πεξηβάιινλ ρψξν Qext kwh Ζιηαθή θάιπςε: πνζνζηφ αθηηλνβνιίαο ζηελ SFg 90,3 % επηθάλεηα ηνπ ζπιιέθηε Αθηηλνβνιία ζηελ επηθάλεηα ηνπ ζπιιέθηε Esol kwh Έιιεηκκα ελέξγεηαο Qdef kwh Καηαλάισζε θαπζίκνπ θαη ειεθηξηθήο ελέξγεηαο Eaux kwh ηεο κνλάδαο παξαγσγήο ζεξκφηεηαο Καηαλάισζε ειεθηξηθήο ελέξγεηαο ησλ Epar 521 kwh θπθινθνξεηψλ Μέγηζηε εηήζηα κείσζε εθπνκπήο CO 2 StlmpededCO kg Δπνρηαθφο βαζκφο απφδνζεο SPF-SHP 5,2 - Δηδηθόο βαζκόο απόδνζεο COP h 3,6 - πλνιηθή θαηαλάισζε θαπζίκνπ ή θαη ειεθηξηθήο ελέξγεηαο ηνπ ζπζηήκαηνο Etot kwh ηελ εηθφλα 7.2 απεηθνλίδεηαη ην δηάγξακκα ηεο εμσηεξηθήο ζεξκνθξαζίαο κε καχξν ρξψκα [ o C] θαη ην δηάγξακκα ηεο θαηαλάισζεο ελέξγεηαο ηεο αληιίαο ζεξκφηεηαο αέξα-λεξνχ κε θφθθηλν ρξψκα [Watt], γηα εηήζηα δηάξθεηα πξνζνκνίσζεο. Παξαηεξείηαη φηη ε αληιία ζεξκφηεηαο δελ ιεηηνπξγεί θαηά ηελ ζεξηλή πεξίνδν δηφηη νη αλάγθεο ζε δεζηφ λεξφ ρξήζεο θαιχπηνληαη απφ ηνπο ειηαθνχο ζπιιέθηεο. 66

74 Κεθ.7 Απνηειέζκαηα πξνζνκνίσζεο ελεξγεηαθψλ ζπζηεκάησλ Δηθόλα 7.2: Γηάγξακκα θαηαλάισζεο αληιίαο ζεξκόηεηαο 1 νπ ελαιιαθηηθνύ ζπζηήκαηνο ν Δλαιιαθηηθό ζύζηεκα-γεσζεξκηθή αληιία ζεξκόηεηαο ηνλ πίλαθα 7.3 απεηθνλίδνληαη ηα εηήζηα απνηειέζκαηα ηεο πξνζνκνίσζεο ηνπ 2 νπ ζπζηήκαηνο. ελαιιαθηηθνχ Πίλαθαο 7.3: Θεξκηθά απνηειέζκαηα (εηήζηεο ηηκέο) 2 νπ ελαιιαθηηθνύ ζπζηήκαηνο. Όλνκα χκβνιν Δηήζηεο ηηκέο Μνλάδεο Δλέξγεηα κνλάδνο παξαγσγήο ζεξκφηεηαο ζην Qaux kwh ζχζηεκα πλνιηθή ελεξγεηαθή θαηαλάισζε Quse kwh πλνιηθή ελεξγεηαθή απαίηεζε Qdem kwh Κπθινθνξεηήο ζέξκαλζεο ηνπ ζπζηήκαηνο Qpar 89 kwh Απψιεηεο ζεξκφηεηαο ζην εζσηεξηθφ δσκάηην Qint kwh Καηαλάισζε θαπζίκνπ θαη ειεθηξηθήο ελέξγεηαο ηεο κνλάδαο παξαγσγήο ζεξκφηεηαο Eaux kwh Καηαλάισζε ειεθηξηθήο ελέξγεηαο ησλ Epar 310 kwh θπθινθνξεηψλ Έιιεηκκα ελέξγεηαο Qdef kwh 67

75 Κεθ.7 Απνηειέζκαηα πξνζνκνίσζεο ελεξγεηαθψλ ζπζηεκάησλ Δπνρηαθφο βαζκφο απφδνζεο SPF-SHF 3,7 - Δηδηθόο βαζκόο απόδνζεο COP h 5,8 - πλνιηθή θαηαλάισζε θαπζίκνπ ή θαη ειεθηξηθήο ελέξγεηαο ηνπ ζπζηήκαηνο Etot kwh ηελ εηθφλα 7.3 απεηθνλίδεηαη ην δηάγξακκα ηεο εμσηεξηθήο ζεξκνθξαζίαο κε καχξν ρξψκα [ o C] θαη ην δηάγξακκα ηεο θαηαλάισζεο ελέξγεηαο ηεο γεσζεξκηθήο αληιίαο ζεξκφηεηαο λεξνχ-λεξνχ κε θφθθηλν ρξψκα [Watt], γηα εηήζηα δηάξθεηα πξνζνκνίσζεο. Παξαηεξείηαη φηη ε γεσζεξκηθή αληιία ζεξκφηεηαο ιεηηνπξγεί θαη θαηά ηελ δηάξθεηα ηεο ζεξηλήο πεξηφδνπ, δίνηη νη αλάγθεο ζε δεζηφ λεξφ ρξήζεο δελ θαιχπηνληαη απφ ηνπο ειηαθνχο ζπιιέθηεο. Δηθόλα 7.3: Γηάγξακκα θαηαλάισζεο γεσζεξκηθήο αληιίαο ζεξκόηεηαο 2 νπ ελαιιαθηηθνύ ζπζηήκαηνο ν Δλαιιαθηηθό ζύζηεκα-γεσζεξκηθή αληιία ζεξκόηεηαο ζε ζπλδπαζκό κε ειηαθνύο ζπιιέθηεο ηνλ πίλαθα 7.4 απεηθνλίδνληαη ηα εηήζηα απνηειέζκαηα ηεο πξνζνκνίσζεο ηνπ 3 νπ ζπζηήκαηνο. ελαιιαθηηθνχ 68

76 Κεθ.7 Απνηειέζκαηα πξνζνκνίσζεο ελεξγεηαθψλ ζπζηεκάησλ Πίλαθαο 7.4: Θεξκηθά απνηειέζκαηα (εηήζηεο ηηκέο) 3 νπ ελαιιαθηηθνύ ζπζηήκαηνο. Όλνκα χκβνιν Δηήζηεο ηηκέο Μνλάδεο Ζιηαθή θάιπςε: πνζνζηφ ειηαθήο ελέξγεηαο ζην δνρείν SFi 47,2 % Ζιηαθή θάιπςε: πνζνζηφ ειηαθήο ελέξγεηαο ζην SFn 47,5 % ζχζηεκα Ζιηαθή θάιπςε ζε δεζηφ λεξφ SFnHw 63,4 % Ζιηαθή θάιπςε ζηε ζέξκαλζε SFnBd 31,7 % Ζιηαθή ελέξγεηα ζηα δνρεία Ssol kwh Δλέξγεηα απφ ηελ κνλάδα παξαγσγήο ζεξκφηεηαο ζην Saux kwh δνρείν Ζιηνζεξκηθή ελέξγεηα ζην ζχζηεκα Qsol kwh Δλέξγεηα κνλάδνο παξαγσγήο ζεξκφηεηαο ζην ζχζηεκα Qaux kwh πλνιηθή ελεξγεηαθή θαηαλάισζε Quse kwh πλνιηθή ελεξγεηαθή απαίηεζε Qdem kwh Κπθινθνξεηήο ζέξκαλζεο ηνπ ζπζηήκαηνο Qpar 114 kwh Απψιεηεο ζεξκφηεηαο ζην εζσηεξηθφ δσκάηην Qint kwh Απψιεηεο ζεξκφηεηαο ζην πεξηβάιινλ ρψξν Qext 323 kwh Ζιηαθή θάιπςε: πνζνζηφ αθηηλνβνιίαο ζηελ επηθάλεηα SFg 92,3 % ηνπ ζπιιέθηε Καηαλάισζε θαπζίκνπ θαη ειεθηξηθήο ελέξγεηαο ηεο Eaux kwh κνλάδαο παξαγσγήο ζεξκφηεηαο Αθηηλνβνιία ζηελ επηθάλεηα ηνπ ζπιιέθηε Esol kwh Καηαλάισζε ειεθηξηθήο ελέξγεηαο ησλ θπθινθνξεηψλ Epar 400 kwh Μέγηζηε εηήζηα κείσζε εθπνκπήο CO 2 StlmpededCO kg Έιιεηκκα ελέξγεηαο Qdef kwh Δπνρηαθφο βαζκφο απφδνζεο SPF-SHP 6,7 - Δηδηθόο βαζκόο απόδνζεο COP h 5,7 - πλνιηθή θαηαλάισζε θαπζίκνπ ή θαη ειεθηξηθήο ελέξγεηαο Etot kwh ηελ εηθφλα 7.4 απεηθνλίδεηαη ην δηάγξακκα ηεο εμσηεξηθήο ζεξκνθξαζίαο κε καχξν ρξψκα [ o C] θαη ην δηάγξακκα ηεο θαηαλάισζεο ελέξγεηαο ηεο γεσζεξκηθήο αληιίαο ζεξκφηεηαο λεξνχ-λεξνχ ζε ζπλδπαζκφ κε ηνπο ειηαθνχο ζπιιέθηεο κε θφθθηλν ρξψκα [Watt], γηα εηήζηα δηάξθεηα πξνζνκνίσζεο.παξαηεξείηαη φηη ε γεσζεξκηθή αληιία ζεξκφηεηαο δελ ιεηηνπξγεί θαηά ηελ ζεξηλή πεξίνδν δηφηη νη αλάγθεο ζε δεζηφ λεξφ ρξήζεο θαιχπηνληαη απφ ηνπο ειηαθνχο ζπιιέθηεο. ηελ εηθφλα 7.5 απεηθνλίδεηαη ην δηάγξακκα ηνπ πνζνζηνχ ειηαθήο ελέξγεηαο ζην ζχζηεκα γηα θάζε κήλα ηνπ έηνπο, φπσο επίζεο θαη ζπλνιηθά ην κέζν εηήζην πνζνζηφ. Παξαηεξείηαη έλα ηδηαίηεξα πςειφ πνζνζηφ ηνπ ειηαθνχ θιάζκαηνο θαηά ηνπο ζεξηλνχο κήλεο. πγθεθξηκέλα ηνλ Ηνχιην θαη ηνλ Αχγνπζην ην πνζνζηφ είλαη 100% ζπλεπψο νη αλάγθεο ζε δεζηφ λεξφ ρξήζεο θαιχπηνληαη απφ ηνπο ειηνζεξκηθνχο ζπιιέθηεο. 69

77 Κεθ.7 Απνηειέζκαηα πξνζνκνίσζεο ελεξγεηαθψλ ζπζηεκάησλ Δηθόλα 7.4: Γηάγξακκα θαηαλάισζεο γεσζεξκηθήο αληιίαο ζεξκόηεηαο 3 νπ ελαιιαθηηθνύ ζπζηήκαηνο. Δηθόλα 7.5: Πνζνζηό ειηαθήο ελέξγεηαο ζην ζύζηεκα-ζιηαθή θάιπςε [SFn]. 70

78 Κεθ.7 Απνηειέζκαηα πξνζνκνίσζεο ελεξγεηαθψλ ζπζηεκάησλ ηελ εηθφλα 7.6 απεηθνλίδεηαη ελέξγεηα κνλάδνο παξαγσγήο ζεξκφηεηαο ζην ζχζηεκα [Qaux] γηα θάζε κήλα ηνπ έηνπο, ρσξίο λα πεξηιακβάλεηαη ε παξαγσγή ζεξκφηεηαο απφ ηνπο ειηνζεξκηθνχο ζπιιέθηεο. Ζ ελέξγεηα απηή παξάγεηαη απφ ηελ γεσζεξκηθή αληιία ζεξκφηεηαο. Παξαηεξείηαη φηη ε παξαγσγή ελέξγεηαο απφ ηελ αληιία είλαη κεδεληθή θαηά ηνπο κήλεο ηνπ Ηνπιίνπ θαη ηνπ Απγνχζηνπ δηφηη νη ειηνζεξκηθνί ζπιιέθηεο θαιχπηνπλ ηηο ζεξκηθέο αλάγθεο ησλ θηηξίσλ. ηελ εηθφλα 7.7 απεηθνλίδεηαη ε ζπλνιηθή θαηαλάισζε ειεθηξηθήο ελέξγεηαο ηνπ ζπζηήκαηνο [Etot]. Δηθόλα 7.6: Δλέξγεηα κνλάδνο παξαγσγήο ζεξκόηεηαο ζην ζύζηεκα [Qaux]. Δηθόλα 7.7: πλνιηθή θαηαλάισζε ειεθηξηθήο ελέξγεηαο ηνπ ζπζηήκαηνο [Etot]. 71

79 Κεθ.7 Απνηειέζκαηα πξνζνκνίσζεο ελεξγεηαθψλ ζπζηεκάησλ ηελ εηθφλα 7.8 απεηθνλίδεηαη ην δηάγξακκα ξνήο ελέξγεηαο ηνπ ζπζηήκαηνο. Δηθόλα 7.8: Γηάγξακκα ξνήο ελέξγεηαο ηνπ ζπζηήκαηνο. 72

80 Κεθ.7 Απνηειέζκαηα πξνζνκνίσζεο ελεξγεηαθψλ ζπζηεκάησλ ηνλ πίλαθα 7.5 παξνπζηάδεηαη ζπγθξηηηθά ε εηήζηα θαηαλάισζε ελέξγεηαο, ην πνζνζηφ εμνηθνλφκεζεο ελέξγεηαο ησλ ελαιιαθηηθψλ ζπζηεκάησλ ζε ζχγθξηζε κε ην ζπκβαηηθφ ζχζηεκα θαη ν ζεξκηθφο βαζκφο απφδνζεο ησλ ζπζηεκάησλ. Πίλαθαο 7.5: πγθξηηηθά απνηειέζκαηα ησλ ελεξγεηαθώλ ζπζηεκάησλ. πζηήκαηα Δηήζηα θαηαλάισζε ελέξγεηαο[kwh] Πνζνζηφ εμνηθνλφκεζεο ζε ζχγθξηζε κε ην ζπκβαηηθφ [%] Θεξκηθφο βαζκφο απφδνζεο πκβαηηθφ ,74 1ν Δλαιιαθηηθφ ,6 2ν Δλαιιαθηηθφ ,8 3ν Δλαιιαθηηθό ,7 Απφ ηα απνηειέζκαηα ηεο πξνζνκνίσζεο γηα ηα ελαιιαθηηθά ζπζηήκαηα, εμάγεηαη ην ζπκπέξαζκα φηη ην 3ν ελαιιαθηηθφ ζχζηεκα πνπ ζπλδπάδεη ηε γεσζεξκηθή αληιία ζεξκφηεηαο κε ηνπο ειηαθνχο ζπιιέθηεο έρεη ηελ κηθξφηεξε εηήζηα ελεξγεηαθή θαηαλάισζε. Σν γεγνλφο απηφ νθείιεηαη ζηνλ πςειφ βαζκφ απφδνζεο ηεο αληιίαο ζεξκφηεηαο λεξνχ-λεξνχ ιφγν ηνπ πεδίνπ γεσελαιιαθηψλ αιιά θαη ζηε ζπλεηζθνξά ησλ ειηαθψλ ζπιιεθηψλ ζην ζχζηεκα. πλεπψο ε επηινγή ηνπ απνηειεί ηελ βέιηηζηε ηερληθή ιχζε. 73

81 Κεθ.8 Οηθνλνκηθή αλάιπζε ελεξγεηαθψλ ζπζηεκάησλ 8. ΟΗΚΟΝΟΜΗΚΖ ΑΝΑΛΤΖ ΔΝΔΡΓΔΗΑΚΩΝ ΤΣΖΜΑΣΩΝ Ζ νηθνλνκηθή ζθνπηκφηεηα ησλ επελδχζεσλ ζε ελεξγεηαθά ζπζηήκαηα εμεηάδεηαη κε ζχγθξηζε ησλ βαζκψλ καθξνπξφζεζκεο νηθνλνκηθήο απφδνζεο ησλ δηαθφξσλ ελαιιαθηηθψλ ιχζεσλ (επελδχζεσλ) γηα ηελ παξαγσγή ειεθηξηθψλ θαη ζεξκηθψλ θνξηίσλ γηα ίδηα θαηαλάισζε θαη γηα εκπνξηθή δηάζεζε. Οη επελδχζεηο ζε ελεξγεηαθά ζπζηήκαηα είλαη επνκέλσο νηθνλνκηθά ζθφπηκεο, εάλ ε κείσζε ησλ ιεηηνπξγηθψλ δαπαλψλ γηα ηελ θάιπςε ησλ ελεξγεηαθψλ αλαγθψλ κπνξεί λα απνζβέζεη ην αξρηθφ θεθάιαην ζε εχινγν ρξνληθφ δηάζηεκα ή αλ ηα έζνδα απφ ηε δηάζεζε ηεο παξαγφκελεο ελέξγεηαο νδεγνχλ ζε θέξδε ηθαλά λα ηθαλνπνηήζνπλ ηνπο επηρεηξεκαηηθνχο ζηφρνπο ηνπ επελδπηή [42]. Γηα ηελ νηθνλνκηθή αλάιπζε ησλ ελεξγεηαθψλ ζπζηεκάησλ ηνπ μελνδνρεηαθνχ ζπγθξνηήκαηνο, ρξεζηκνπνηήζεθαλ ε κέδνδνο ηεο θαζαξήο παξνχζαο αμίαο (Net Present Value,NPV) θαη ε κέζνδνο ηνπ θφζηνπο θχθινπ δσήο (Life Cost Cycle,LCC) Μέζνδνο θαζαξήο παξνύζαο αμίαο Ωο θαζαξή παξνχζα αμία (Κ.Π.Α.) νξίδεηαη ην ζπλνιηθφ θαζαξφ φθεινο κηαο επέλδπζεο, πνπ πξνθχπηεη σο δηαθνξά κεηαμχ ηνπ ιεηηνπξγηθνχ νθέινπο θαη ηνπ ζπλφινπ ησλ δαπαλψλ θαηά ηελ δηάξθεηα ηνπ θχθινπ δσήο ηεο επέλδπζεο. Ζ Κ.Π.Α. πξνζδηνξίδεηαη απφ ηε ζρέζε (18). Γηα ΚΠΑ>0, ε επέλδπζε ζεσξείηαη βηψζηκε θάησ απφ ηηο δεδνκέλεο ζπλζήθεο, αλ ΚΠΑ=0 ε επέλδπζε είλαη βηψζηκε κε κέζν εηήζην βαζκφ απφδνζεο ίζν κε επηηφθην αλαγσγήο d, ελψ αλ ΚΠΑ<0 ε επέλδπζε ζεσξείηαη αληηνηθνλνκηθή. φπνπ: = αξρηθή επέλδπζε. = εηήζην θαζαξφ φθεινο. Ν= νηθνλνκηθφο θχθινο δσήο ηεο επέλδπζεο. = επηηφθην αλαγσγήο ζε παξνχζα αμία (επηζπκεηή απφδνζε θεθαιαίνπ). = αμία εθπνίεζεο (απνκέλνπζα αμία) ηεο επέλδπζεο ζην ηέινο ηνπ νηθνλνκηθνχ θχθινπ δσήο Ν. πγθεθξηκέλα γηα ηελ νηθνλνκηθή κειέηε ηνπ μελνδνρεηαθνχ ζπγθξνηήκαηνο, σο νξίδνληαη νη εηήζηεο δαπάλεο ιεηηνπξγίαο ησλ ζπζηεκάησλ πνπ πξνθχπηνπλ απφ ηε δηάξθεηα δσήο ηεο εγθαηάζηαζεο. Ο φξνο πξνζδηνξίδεηαη απφ ηελ ζρέζε (19). Ζ νηθνλνκηθή αλάιπζε ησλ ελεξγεηαθψλ ζπζηεκάησλ 74

82 Κεθ.8 Οηθνλνκηθή αλάιπζε ελεξγεηαθψλ ζπζηεκάησλ πξαγκαηνπνηήζεθε γηα δηάξθεηα δσήο ίζε κε Ν=20 έηε, κε εηήζην πιεζσξηζκφ h=2% θαη επηηφθην αλαγσγήο ζε παξνχζα αμία d=5%. Γηα ηνλ ππνινγηζκφ ηεο Κ.Π.Α. ησλ ηεζζάξσλ ελεξγεηαθψλ ζπζηεκάησλ, νξίδεηαη ην θφζηνο ηεο αξρηθήο επέλδπζεο ην νπνίν πεξηιακβάλεη ην θφζηνο αγνξάο θαη εγθαηάζηαζεο ηνπ εμνπιηζκνχ [43]. Σν εηήζην θφζηνο ιεηηνπξγίαο πξνθχπηεη απφ ηελ εηήζηα θαηαλάισζε πνιιαπιαζηαζκέλε κε ηελ ηηκή ηεο θηινβαηψξαο φπσο νξίδεηαη απφ ην επαγγεικαηηθφ ηηκνιφγην Γ22 ηεο Γεκφζηαο Δπηρείξεζεο Ζιεθηξηζκνχ (Γ.Δ.Ζ.). Αμίδεη λα ζεκεησζεί ην γεγνλφο φηη ε ηηκή ηεο θηινβαηψξαο παξνπζηάδεη απμεηηθέο ηάζεηο αλά έηνο, ζπλεπψο ζεσξείηαη κία εηήζηα αχμεζε ηεο ηάμεο ηνπ 3% γηα ηελ πεξίνδν ηεο εηθνζαεηίαο πνπ πξαγκαηνπνηείηαη ε κειέηε. Δπίζεο νξίδεηαη ην θφζηνο ηεο εηήζηαο ζπληήξεζεο ηνπ εμνπιηζκνχ γηα ηα ηέζζεξα ζπζηήκαηα. Ζ απνκέλνπζα αμία ηεο επέλδπζεο ζην ηέινο ηνπ νηθνλνκηθνχ θχθινπ δσήο ζεσξείηαη κεδεληθή, ζπλεπψο ν ηειεπηαίνο φξνο ηεο ζρέζεο (18) κεδελίδεηαη. ηελ εηθφλα 8.1 απεηθνλίδνληαη ηα ζηνηρεία θφζηνπο ησλ ηεζζάξσλ ελεξγεηαθψλ ζπζηεκάησλ πνπ κειεηψληαη. 75

83 Κεθ.8 Οηθνλνκηθή αλάιπζε ελεξγεηαθψλ ζπζηεκάησλ Δηθόλα 8.1: ηνηρεία θόζηνπο ελεξγεηαθώλ ζπζηεκάησλ. ηνλ πίλαθα 8.1 απεηθνλίδεηαη ε Κ.Π.Α. ησλ ηεζζάξσλ ελεξγεηαθψλ ζπζηεκάησλ. Πίλαθαο 8.1: Κ.Π.Α. ησλ ελεξγεηαθώλ ζπζηεκάησλ. Δλεξγεηαθά ζπζηήκαηα Καζαξή Παξνύζα Αμία [Δπξώ] πκβαηηθφ ν Δλαιιαθηηθφ ν Δλαιιαθηηθφ ν Δλαιιαθηηθφ χκθσλα κε ηα απνηειέζκαηα ηνπ ππνινγηζκνχ γηα ηα ηέζζεξα ζπζηήκαηα νη ηηκέο ηεο Κ.Π.Α. είλαη αξλεηηθέο δηφηη αλαθέξνληαη ζε δαπάλεο. Σν 3ν ελαιιαθηηθφ ζχζηεκα πνπ ζπλδπάδεη ηελ γεσζεξκηθή αληιία ζεξκφηεηαο κε ηνπο ειηαθνχο ζπιιέθηεο έρεη ηελ κηθξφηεξε ζε απφιπηε ηηκή Κ.Π.Α. ζε ζχγθξηζε κε ηα ππφινηπα ζπζηήκαηα, γεγνλφο πνπ απνδεηθλχεη ηελ νηθνλνκηθή ζθνπηκφηεηα ηεο επέλδπζεο. Ο ρξφλνο Απνπιεξσκήο ηεο Δπέλδπζεο (ΥΑΔ) νξίδεηαη σο ν ρξφλνο αλάθηεζεο ηνπ θεθαιαίνπ πνπ επελδχζεθε θαη πξνζδηνξίδεηαη απφ ηελ ζρέζε (20), φπνπ Κ ν νξίδεηαη ην θφζηνο ηεο αξρηθήο επέλδπζεο γηα θάζε ελεξγεηαθφ ζχζηεκα θαη (ΚΣΡ)mean νξίδεηαη ε κέζε εηήζηα εμνηθνλφκηζε πνπ πξαγκαηνπνηείηαη γηα θάζε ελαιιαθηηθφ ζχζηεκα ζε ζχγθξηζε κε ην ζπκβαηηθφ.ηνλ πίλαθα 8.2 απεηθνλίδνληαη ηα ζηνηρεία γηα ηνλ ππνινγηζκφ ηνπ ρξφλνπ απνπιεξσκήο ηεο επέλδπζεο γηα θάζε ελαιιαθηηθφ ελεξγεηαθφ ζχζηεκα. 76