ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΜΕΤΑΔΟΣΗΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ ΚΑΙ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΗΣ ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ

Transcript

1 ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΜΕΤΑΔΟΣΗΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ ΚΑΙ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΗΣ ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΜΕΛΕΤΗ ΣΚΙΑΣΗΣ ΜΕ ΕΝΣΩΜΑΤΩΣΗ ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΙΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΣΕ ΥΦΙΣΤΑΜΕΝΑ ΚΤΙΡΙΑ ΚΑΤΟΙΚΙΩΝ Χρήστος Κοτζιάς Α.Ε.Μ.: 3961 ΥΠΕΥΘΥΝΟΣ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ: Άγις Παπαδόπουλος ΑΡΜΟΔΙΟΣ ΠΑΡΑΚΟΛΟΥΘΗΣΗΣ: Ιφιγένεια Θεοδωρίδου ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ 2012

2 ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΤΜΗΜΑ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΟΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΜΕΤΑΔΟΣΗΣ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΤΟΜΕΑΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ ΚΑΙ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΗΣ ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ 5. Υπεύθυνος: Καθ. Άγις Παπαδόπουλος 6. Αρμόδιος Παρακολούθησης: Ιφιγένεια Θεοδωρίδου (Αρχιτέκτων Μηχανικός) 7. Τίτλος εργασίας: Μελέτη σκίασης με ενσωμάτωση φωτοβολταϊκών συστημάτων σε υφιστάμενα κτίρια κατοικιών 8. Ονοματεπώνυμο φοιτητή: ΧΡΗΣΤΟΣ ΚΟΤΖΙΑΣ 9. Αριθμός μητρώου: Θεματική περιοχή: 11. Ημερομηνία έναρξης: 12. Ημερομηνία παράδοσης: 13. Αριθμός εργασίας: Ενεργειακός σχεδιασμός κτιρίων 3/2010 9/3/ Περίληψη: Στην παρούσα εργασία μελετώνται οι στρατηγικές διαχείρισης του υφιστάμενου κτιριακού αποθέματος και αναλύονται οι πιθανές παρεμβάσεις που μπορούν να γίνουν στα κτίρια. Επίσης μελετάται η τοποθέτηση φωτοβολταϊκών συστημάτων και η επίδραση τους στα κτιριακά κελύφη.η μελέτη βασίζεται σε δύο οικοδομικά τετράγωνα που έχουν επιλεχθεί λόγω συγκεκριμένων χαρακτηριστικών τους. Τα οικοδομικά τετράγωνα φωτογραφήθηκαν, μελετήθηκαν και παρουσιάζονται. Για να επιτευχθεί σύγκριση ανάμεσα στα δύο τετράγωνα επιλέχθηκε ένα τυπικό κτίριο από το καθένα. Περιγράφεται η υπάρχουσα κατάσταση των επιλεγμένων κτιρίων με βάση μετρήσεις που πραγματοποιήθηκαν. Με σκοπό πιο ολοκληρωμένα αποτελέσματα τα δύο κτίρια προσομοιώθηκαν με το πρόγραμμα EnergyPlus. Εν συνεχεία προτείνονται παρεμβάσεις για τα κτίρια που προσομοιώθηκαν, με στόχο την βελτίωση της ενεργειακής τους αποδοτικότητας και σχολιάζονται τα αποτελέσματα των προσομοιώσεων. Όσον αφορά το υπολογιστικό κομμάτι, αυτό έγινε όπως αναφέρθηκε και πιο πάνω με τη βοήθεια του προσομοιωτικού προγράμματος Energy Plus. Τα αποτελέσματα παρέχουν όλες τις απαραίτητες πληροφορίες, δηλ. καταναλώσεις, θερμοκρασίες αέρα χώρων κ.α., τόσο για τα κτίρια στην υφιστάμενη κατάσταση όσο και για τα κτίρια μετά το πέρας των παρεμβάσεων. 15. Στοιχεία εργασίας: Αρ. Σελίδων: 69 Αρ. Εικόνων: 38 Αρ. Διαγραμμάτων:5 Αρ. Πινάκων: 20 Αρ. Παραρτημάτων: Αρ. Παραπομπών: 16. Λέξεις κλειδιά: Διαχείριση υφιστάμενου κτιριακού αποθέματος Προτεινόμενες παρεμβάσεις Εξωτερική θερμομόνωση Φωτοβολταϊκά συστήματα Σκίαση 17. Σχόλια: 18. Συμπληρωματικές παρατηρήσεις: 19. Βαθμός:

3 ΠΡΟΛΟΓΟΣ Η διερεύνηση της ενεργειακής αποδοτικότητας,με την παράλληλη χρήση φωτοβολταϊκών συστημάτων και των τρόπων διαχείρισης των υφιστάμενων κτιρίων δυο τυπικών οικοδομικών τετραγώνων της Θεσσαλονίκης, αποτελεί αντικείμενο της παρούσας διπλωματικής εργασίας. Θερμές ευχαριστίες οφείλονται στον Αναπληρωτή καθηγητή κ. Άγι Παπαδόπουλο του Εργαστηρίου Μετάδοσης Θερμότητας και Περιβαλλοντικής Μηχανικής, για την ανάθεση της διπλωματικής εργασίας. Θερμές ευχαριστίες επίσης οφείλονται στους υποψήφιους διδάκτορες κ. Ιφιγένεια Θεοδωρίδου (Αρχιτέκτων Μηχανικός) και κ. Μαρίνο Καρτέρη του ίδιου Εργαστηρίου για τις γενικές υποδείξεις, την παροχή βιβλιογραφικού υλικού, τη συνεχή παρακολούθηση, επίβλεψη, φροντίδα και διόρθωση, ώστε να καταστεί εφικτή η παρούσα διπλωματική διατριβή. Θεσσαλονίκη 2012 Κοτζιάς Χρήστος

4 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ σελ. 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Σκίαση στα κτίρια Φωτοβολταϊκά στα κτίρια Ανάγκη σκίασης στον Ελλαδικό χώρο Δυνατότητες εκμετάλλευσης ηλιακής ενέργειας στον Ελλαδικό χώρο ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΥΠΟΒΑΘΡΟ Ηλιακή ακτινοβολία Επίπεδα φωτισμού (Lux) Θερμικά και ψυκτικά φορτία Προδιαγραφές Κ.ΕΝ.Α.Κ Συστήματα σκίασης Συστήματα σκίασης και ενέργεια Είδη συστημάτων σκίασης Η χρήση της βλάστησης για την σκίαση χώρων Πως λειτουργεί η τεχνολογία των φωτοβολταϊκών και η ορολογία Πως παράγεται το φωτοβολταϊκό INVERTER Ανακύκλωση φωτοβολταϊκών Σωστή τοποθέτηση φωτοβολταικών ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ ΟΙΚΟΔΟΜΙΚΩΝ ΤΕΤΡΑΓΩΝΩΝ ΚΑΙ ΠΟΛΥΚΑΤΟΙΚΙΩΝ Περιγραφή των υπό μελέτη οικοδομικών τετραγώνων Οικοδομικό τετράγωνο Οικοδομικό τετράγωνο Ρυμοτομική περιγραφή τετραγώνων 40

5 Περιγραφή τετραγώνου 1 Καλαμαριάς Περιγραφή τετραγώνου 2 Καλαμαριάς Πολυκατοικία τετραγώνου 1 Καλαμαριάς Πολυκατοικία τετραγώνου 2 Καλαμαριάς ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ ΣΤΟ EnergyPlus 4.1. Προσομοίωση της σκίασης και των φωτοβολταϊκών πλαισίων στο EnergyPlus Δομικά στοιχεία Περιπτώσεις προσομοίωσης ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗΣ Υφιστάμενη κατάσταση στην πολυκατοικία 1 της καλαμαριάς Πρώτη παρέμβαση στην πολυκατοικία 1 της Καλαμαριάς Δεύτερη παρέμβαση στην πολυκατοικία 1 της Καλαμαριάς Υφιστάμενη κατάσταση στην πολυκατοικία 2 της καλαμαριάς Πρώτη παρέμβαση στην πολυκατοικία 2 της Καλαμαριάς Δεύτερη παρέμβαση στην πολυκατοικία 2 της Καλαμαριάς ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Συμπεράσματα για την πολυκατοικία 1 της Καλαμαριάς Συμπεράσματα για την πολυκατοικία 2 της Καλαμαριάς Γενικά συμπεράσματα ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 70

6 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ 1.1 Σκίαση στα κτίρια Ο ήλιος αποτελεί πηγή ενέργειας και ζωής. Χωρίς τον ήλιο δεν θα υπήρχε ζωή στο πλανήτη μας μιας και η ηλιακή ενέργεια διατηρεί την θερμοκρασία του πλανήτη σε επίπεδα τέτοια ώστε να δημιουργούνται κατάλληλες συνθήκες για την ανάπτυξη οργανισμών όπως ζώα, φυτά και άνθρωποι. Αυτό κάνει τον ήλιο και συνεπώς την ηλιακή ακτινοβολία αναπόσπαστο κομμάτι της ζωής μας. Η σωστή ηλιοπροστασία των ανοιγμάτων του κτιρίου είναι η βασικότερη τεχνική για τη μείωση των ψυκτικών φορτίων ενός κτιρίου κατά τη θερινή περίοδο, καθώς η ηλιακή ακτινοβολία η οποία εισέρχεται μέσα από τα ανοίγματα αποτελεί τη μεγαλύτερη πηγή θερμότητας. Η σωστή ηλιοπροστασία είναι βασική προϋπόθεση για την αποδοτική εφαρμογή κάθε άλλης τεχνικής για τον δροσισμό ενός κτιρίου, είτε αυτός είναι φυσικός είτε είναι τεχνητός. Στη πρώτη περίπτωση συνεισφέρει σημαντικά στη διατήρηση των θερμοκρασιών μέσα στους χώρους σε ανεκτά επίπεδα και συνεπώς στη βελτίωση των συνθηκών θερμικής άνεσης. Στη δεύτερη περίπτωση συνεισφέρει σημαντικά στην εξοικονόμηση ενέργειας για τον κλιματισμό του κτιρίου και στη μείωση του ηλεκτρικού φορτίου που καταναλώνεται, καθώς υπάρχει σημαντική μείωση της θερμικής επιβάρυνσης από την ηλιακή ακτινοβολία. Η ηλιοπροστασία των ανοιγμάτων θα πρέπει να εξασφαλίζει την ελάχιστη εισερχόμενη ακτινοβολία το καλοκαίρι, συνδυάζοντας όμως τη δυνατότητα φυσικού φωτισμού, αερισμού και θέας και φυσικά να μην εμποδίζει τον απαραίτητο ηλιασμό κατά τη διάρκεια της χειμερινής περιόδου. Η ηλιοπροστασία των ανοιγμάτων εξαρτάται από τον προσανατολισμό τους. Εν γένει ο νότιος προσανατολισμός ενδείκνυται στα κτίρια στο Βόρειο Ημισφαίριο, καθώς συνδυάζει τον απαιτούμενο ηλιασμό το χειμώνα, ενώ το καλοκαίρι (που ο ήλιος βρίσκεται πιο ψηλά στον ορίζοντα) δέχεται λιγότερη ακτινοβολία, η οποία ελαχιστοποιείται με ένα απλό οριζόντιο σκιάστρο. Ο βόρειος προσανατολισμός δέχεται ελάχιστη ηλιακή πρόσπτωση το πρωί και το βράδυ και ενδείκνυται και αυτός για χώρους θερινής χρήσης ή με απαιτήσεις σε σταθερό φωτισμό. Αντίθετα, τα ανατολικά και δυτικά ανοίγματα δέχονται μεγάλα ποσά ηλιακής ακτινοβολίας το καλοκαίρι. Για τα ανατολικά και δυτικά παράθυρα, στα οποία οι ηλιακές ακτίνες προσπίπτουν από χαμηλά, απαιτείται σκίαση κατακόρυφου τύπου. 1

7 Η βασικότερη μέθοδος ηλιοπροστασίας των ανοιγμάτων είναι η σκίαση, δηλαδή η παρεμπόδιση των ηλιακών ακτινών να φθάνουν στα παράθυρα. Η σκίαση αποτελεί και μέσο ελέγχου του φυσικού φωτισμού και, ιδιαίτερα, της θάμβωσης, καθώς μειώνει την άμεση πρόσπτωση της ηλιακής ακτινοβολίας στους χώρους. Συνεπώς, κατά την επιλογή του κατάλληλου σκιάστρου θα πρέπει να λαμβάνεται υπόψη τόσο η θερμική, όσο και η οπτική του απόδοση όλο το χρόνο. Η σκίαση μπορεί να γίνει είτε με εξωτερικά συστήματα σκίασης είτε με εσωτερικά. Από ενεργειακή άποψη η χρήση εξωτερικών συστημάτων σκίασης είναι αποδοτικότερη, διότι η ηλιακή ακτινοβολία εμποδίζεται να φτάσει στο κέλυφος του κτιρίου. 1.2 Φωτοβολταϊκά στα κτίρια Τα τελευταία χρόνια γίνεται μια προσπάθεια για την αύξηση του ποσοστού της παραγόμενης ενέργειας,η οποία καλύπτει τις ετήσιες ανάγκες της χώρας σε ηλεκτρική ενεργεία, από ΑΠΕ. Σε αυτό το πλαίσιο και με την παράλληλη πρόοδο της τεχνολογίας,έχουν δοθεί μεγάλα κίνητρα(παρέχεται ενισχυμένη τιμή της πωλούμενης ηλιακής κιλοβατώρας) για την τοποθέτηση και εκμετάλλευση οικιακών φωτοβολταικών συστημάτων από την πολιτεία. Τα συστήματα αυτά εκμεταλλεύονται την ανεξάντλητη και "καθαρή" ενέργεια του Ήλιου και έως εκ τούτου θεωρούνται από τα πιο πράσινα συστήματα παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας που υπάρχουν. Πέρα από αυτό,για κάθε κιλοβατώρα που παράγεται από φωτοβολταϊκά, και άρα όχι από συμβατικά καύσιμα,συνεπάγεται την αποφυγή έκλυσης ενός περίπου κιλού διοξειδίου του άνθρακα (CO2) στην ατμόσφαιρα (με βάση το σημερινό ενεργειακό μείγμα στην Ελλάδα και τις μέσες απώλειες του δικτύου). Ένα κιλοβάτ φωτοβολταϊκών αποτρέπει κάθε χρόνο την έκλυση 1,3 τόνων διοξειδίου του άνθρακα. Χρειάζονται 2 στρέμματα δάσους ή περίπου 100 δέντρα για να απορροφήσουν αυτή την ποσότητα CO2. Για να παραχθεί η ίδια ηλεκτρική ενέργεια με πετρέλαιο, απαιτούνται 2,2 βαρέλια πετρελαίου κάθε χρόνο. Από περιβαλλοντική άποψη, αποφεύγοντας κιλά CO2 ετησίως είναι σαν να κάνει ένα μέσο αυτοκίνητο χιλιόμετρα λιγότερα κάθε χρόνο. Επιπλέον, η υποκατάσταση ρυπογόνων καυσίμων από φωτοβολταϊκά συνεπάγεται λιγότερες εκπομπές άλλων επικίνδυνων ρύπων (όπως τα αιωρούμενα μικροσωματίδια, τα οξείδια του αζώτου, 2

8 οι ενώσεις του θείου, κ.λ.π). Οι εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα πυροδοτούν το φαινόμενο του θερμοκηπίου και αλλάζουν το κλίμα της Γης, ενώ η ατμοσφαιρική ρύπανση έχει σοβαρές επιπτώσεις στην υγεία και το περιβάλλον. [7]. Εικόνα 1.1 : Ισοδυναμία ηλιακής ενέργειας με ένα βαρέλι πετρέλαιο Στόχος της συγκεκριμένης διπλωματικής εργασίας είναι να διερευνήσει την επίδραση ενός εξωτερικού συστήματος σκίασης σε συνδυασμό με την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας από φωτοβολταικά,σε κτίρια πολυκατοικιών,ανάλογα με τον προσανατολισμό και το γύρω δομημένο περιβάλλον σε σχέση με: τα ψυκτικά και θερμικά φορτία τη μεταβολή στα επίπεδα θερμικής άνεσης την επίδρασή τους στο φυσικό φωτισμό την κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας για φωτισμό, χωρίς ασφαλώς να προσβάλλεται η αισθητική των κτιρίων. 3

9 1.3 Ανάγκη σκίασης στον Ελλαδικό χώρο Η χρήση συστημάτων σκίασης στα κτίρια επιβάλλεται όταν τα επίπεδα ηλιοφάνειας στην περιοχή είναι υψηλά. Δεδομένου ότι η Ελλάδα έχει πολύ υψηλό ποσοστό ηλιοφάνειας κατά την διάρκεια όλου του χρόνου γίνεται εύκολα κατανοητό ότι η χρήση συστημάτων σκίασης είναι επιβεβλημένη. Χαρακτηριστικά αναφέρεται ότι η χαμηλότερη ετήσια τιμή ηλιοφάνειας είναι λίγο μικρότερη από 2200 ώρες ετησίως στην Ήπειρο και στην Δ. Μακεδονία και την Ροδόπη, ενώ η υψηλότερη τιμή είναι περίπου 3100 ώρες ετησίως και παρουσιάζεται στην Ρόδο και τα Ιεράπετρα. Παρακάτω βλέπουμε την κατανομή της ηλιοφάνειας στην χώρα μας ετήσια αλλά και κατά την διάρκεια του χειμώνα και του καλοκαιριού (Εικόνα 1.1). Εικόνα 1.2 : Ετήσια γεωγραφική κατανομή της ηλιοφάνειας (σε ώρες). 4

10 Άρα βλέπουμε ότι τα κτίρια στον Ελλαδικό χώρο έχουν ανάγκη για σκίαση καθ όλη τη διάρκεια του έτους. Δεδομένου και τον θερμοκρασιακών συνθηκών, που σε κάποιες περιοχές της χώρας το καλοκαίρι το θερμόμετρο ξεπερνά τους 40 ο C, είναι εύκολα κατανοητό ότι επιβάλλεται η σκίαση κτιρίων αλλά και αίθριων έτσι ώστε να ικανοποιείτε η θερμική άνεση των ανθρώπων. 1.4 Δυνατότητες εκμετάλλευσης ηλιακής ενέργειας στον Ελλαδικό χώρο. Η παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας από τον ήλιο είναι εξαιρετικά προβλέψιμη. Αυτό που ενδιαφέρει, είναι πόσες κιλοβατώρες θα μας δώσει το σύστημά μας σε ετήσια βάση. Σε γενικές γραμμές, ένα φωτοβολταϊκό σύστημα στην Ελλάδα παράγει κατά μέσο όρο ετησίως περί τις κιλοβατώρες ανά εγκατεστημένο κιλοβάτ[26]. (kwh/έτος/kwp). Προφανώς στις νότιες και πιο ηλιόλουστες περιοχές της χώρας ένα φωτοβολταϊκό παράγει περισσότερο ηλιακό ηλεκτρισμό απ ότι στις βόρειες. Εικόνα 1.3 : Μέση ετήσια παραγωγή ενέργειας από φωτοβολταϊκά κρυσταλλικού πυριτίου στη βέλτιστη κλίση. 5

11 2. ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΥΠΟΒΑΘΡΟ 2.1 Ηλιακή ακτινοβολία Ο Ήλιος είναι ένας γιγάντιος αντιδραστήρας σύντηξης, ο οποίος αδιάλειπτα μετατρέπει το υδρογόνο σε ήλιον, οπότε εκλύονται τεράστιες ποσότητες ενέργειας. Η ενέργεια αυτή ανεβάζει την θερμοκρασία της επιφάνειας του ήλιου σε 6000 ο C περίπου και εκπέμπει στο διάστημα ακτινοβολία, που η ένταση της στην επιφάνεια του ήλιου είναι 70 MW/ m 2. Η ηλιακή ενέργεια που προσπίπτει στην γη μεταφέρεται με μορφή ακτινοβολίας από τον ήλιο, ο οποίος βρίσκεται σε μια μέση απόσταση 149,6 x 10 6 Km από την γη. Από αναλύσεις υπολογίζεται ότι ο ήλιος εκπέμπει ενέργεια υπό μορφή ακτινοβολίας ισχύος 3,72 x KW. Η ποσότητα εκπεμπόμενης ενέργειας που φτάνει σε μια μοναδιαία επιφάνεια κάθετη στη διεύθυνση της ακτινοβολίας ανά μονάδα χρόνου, στη μέση ετήσια απόσταση γης ήλιου, ονομάζεται ηλιακή σταθερά και ισούται με 1366 W/m 2. H ηλιακή ακτινοβολία μεταδίδεται με ηλεκτρομαγνητικά κύματα και κατανέμεται σε ένα ευρύ φάσμα μήκους κύματος, δηλαδή από 250 έως 4000 nm. Από την ενέργεια που στέλνει ο ήλιος κάθε χρόνο στη γη, το 30% ανακλάται πίσω στο διάστημα από τα ανώτερα στρώματα της ατμόσφαιρας, το 46% φτάνει στην επιφάνεια της γης, όπου μετατρέπεται σε θερμική ακτινοβολία μεγάλου μήκους κύματος και επανακλάται. Από το υπόλοιπο 24%, το 23% δαπανάται στην εξάτμιση του νερού των θαλασσών και το υπόλοιπο 1% για την αιολική ενέργεια, την ενέργεια κυμάτων καθώς και την φωτοσύνθεση, η οποία απορροφά μόνο το 0,03%.Αυτο το κλάσμα της ενέργειας είναι που διατηρεί στη ζωή τα φυτά, τα ζώα και τον άνθρωπο. Η ηλιακή ακτινοβολία είναι υπεύθυνη για όλες σχεδόν τις ενεργειακές διεργασίες στη γη, αφού αποτελεί την κινητήρια δύναμη και την πηγή σχεδόν όλων των πηγών ενέργειας. Η ποσότητα της ηλιακής ακτινοβολίας που δέχεται ο πλανήτης γη είναι 5000 φορές μεγαλύτερη από το σύνολο όλων των άλλων πηγών ενέργειας. Η διάβαση της ηλιακής ακτινοβολίας μέσω της γήινης ατμόσφαιρας την εξασθενεί σημαντικά. Έτσι η ηλιακή ακτινοβολία, που προσπίπτει σε κάποια επιφάνεια στη γη, κυμαίνεται από μηδέν έως περίπου 1000 W/m 2 και εξαρτάται από την εποχή του χρόνου, την ώρα της ημέρας, τα μετεωρολογικά φαινόμενα και την ατμοσφαιρική ρύπανση. 6

12 Εικόνα 2.1 : Πορεία του ηλίου σε σχέση με την εποχή. 2.2 Επίπεδα φωτισμού (Lux) Το φως είναι ένα ηλεκτρομαγνητικό κύμα. Ερεθίζει τον οπτικό βολβό, παράγει δια μέσου φωτοχημικών μηχανισμών που συντελούνται στον αμφιβληστροειδή χιτώνα το νευρικό ερέθισμα, το οποίο κατάλληλα επεξεργασμένο μεταφέρεται δια μέσου του οπτικού νεύρου στον εγκέφαλο δημιουργώντας την οπτική αίσθηση. Η παρουσία του φωτός είναι απολύτως απαραίτητη σε κάθε ανθρώπινη δραστηριότητα. Πλημμελής παρουσία φωτός ή λανθασμένος φωτισμός μπορεί να προκαλέσει αρνητικές συνέπειες όπως μείωση της οπτικής αντίληψης ή ικανότητας. Υπό λανθασμένες συνθήκες φωτισμού μπορεί να προκληθεί το φαινόμενο της θάμβωσης. Θάμβωση χαρακτηρίζεται ως η μείωση της οπτικής ικανότητας που δημιουργείται από την ύπαρξη περιοχών με υψηλή λαμπρότητα μέσα στο οπτικό πεδίο του ανθρώπου. Επίσης μπορεί η ελλιπής ύπαρξη φωτισμού να προκαλέσει καταπόνηση του οπτικού μηχανισμού όταν υπάρχει συνεχής παρατήρηση κάποιου αντικειμένου από τον άνθρωπο. Άρα συμπεραίνουμε ότι τα επίπεδα φωτισμού πρέπει να έχουν κάποια όρια. Η φωτεινή ισχύς ή η φωτεινή ροή εκφράζει το συνολικό ποσό φωτεινής ενέργειας που εκπέμπεται από μια σημειακή φωτεινή πηγή στη μονάδα του χρόνου. Η μονάδα μέτρησης της είναι το Lumen. 7

13 Η ένταση του φωτισμού αφορά την πυκνότητα της φωτεινής ροής που προσπίπτει σε μια επιφάνεια. Μονάδα μέτρησης της είναι το Lux το οποίο ισούται με 1 Lumen ανά τετραγωνικό μέτρο (m 2 ). Για να καθορίσουμε τα σωστά επίπεδα του φωτισμού χρησιμοποιούμε αυτή την μονάδα. Ανάλογα με το είδος χώρου που έχουμε αλλά και με το είδος της εργασίας που γίνεται στον χώρο αυτό οι τιμές φωτεινότητας για την επίτευξη συνθηκών οπτικής άνεσης διαφέρουν. Στον παρακάτω πίνακα παρουσιάζονται οι προτεινόμενες τιμές φωτεινότητας σύμφωνα με τις τεχνικές οδηγίες του Τεχνικού Επιμελητηρίου της Ελλάδος (ΤΟΤΕΕ) (Πίνακας 2.1). Πίνακας 2.1 : Προτεινόμενες τιμές για την επίτευξη οπτικής άνεσης. Παρακάτω παρατίθεται ένας πίνακας στον οποίο βλέπουμε τις προτεινόμενες τιμές φωτεινότητας για την επίτευξη συνθηκών οπτικής άνεσης σε ένα σχολικό κτίριο σύμφωνα με τον Οργανισμό Σχολικών Κτιρίων (Πίνακας 2.2.) 8

14 Πίνακας 2.2 : Προτεινόμενες τιμές για την επίτευξη οπτικής άνεσης σε σχολικό συγκρότημα. Τέλος παρατίθεται ένας πίνακας με προτεινόμενες τιμές φωτεινότητας σε κτίρια γραφείου σύμφωνα με την Διεθνή Επιτροπή Φωτισμού (Πίνακας 2.3). Πίνακας 2.3 : Προτεινόμενες τιμές για την επίτευξη οπτικής άνεσης σε κτίρια γραφείων. Παρατηρούμε λοιπόν ότι τα δεδομένα για τον αναγκαίο φωτισμό διαφέρουν και από κτίριο σε κτίριο αλλά και από δραστηριότητα σε δραστηριότητα στον εκάστοτε χώρο. 9

15 2.3 Θερμικά και ψυκτικά φορτία Ως θερμικό φορτίο ή θερμική απώλεια ορίζεται το ποσό θερμότητας που πρέπει να προστεθεί στο κτίριο ώστε να διατηρείται στους χώρους η θερμοκρασία που έχει επιλεγεί και να πληρούνται οι συνθήκες ευεξίας, όταν στο εξωτερικό περιβάλλον επικρατούν οι συνθήκες σχεδιασμού χειμώνα. Οι μέθοδοι που χρησιμοποιούνται συνήθως για τον υπολογισμό των θερμικών φορτίων είναι αυτή του Γερμανικού Κανονισμού DIN 4701 αλλά και η μεθοδολογία κατά ASHRAE. Γενικά η συνολική θερμική απώλεια οφείλεται στις απώλειες αγωγιμότητας και στις απώλειες αερισμού. Q H = Q trans + Q air Στις απώλειες αγωγιμότητας Q trans περιλαμβάνονται αθροιστικά όλες οι ροές θερμότητας μέσω τοίχων, ορόφων, δαπέδων, παραθύρων και κάθε είδους επιφανειών που συνορεύουν με τον έξω χώρο ή μη θερμαινόμενους χώρους. Απώλειες αερισμού Q air θεωρούνται, είτε οι θερμικές απώλειες λόγω της διείσδυσης του αέρα που δημιουργούν οι διαφορές πίεσης λόγω της ταχύτητας του εξωτερικού αέρα που πιέζει την επιφάνεια που προσβάλει, είτε οι θερμικές απώλειες λόγω της σκόπιμης μετακίνησης μαζών αέρα με τη βοήθεια ανεμιστήρων για την ανανέωση του αέρα των θερμαινόμενων χώρων. Ως ψυκτικό φορτίο ορίζεται το ποσό της θερμότητας, το οποίο πρέπει να αφαιρεθεί από το κτίριο, ώστε να διατηρείται στους χώρους η θερμοκρασία και η σχετική υγρασία ή οι οποιεσδήποτε άλλες ειδικές συνθήκες έχουν επιλεγεί, όταν στο εξωτερικό περιβάλλον επικρατούν οι συνθήκες σχεδίασης θέρους. Οι μεταβλητές οι οποίες επηρεάζουν τους υπολογισμούς των ψυκτικών φορτίων είναι πάρα πολλές συνήθως είναι δύσκολο να οριστούν με ακρίβεια και πάντοτε σχετίζονται μεταξύ τους με πολύπλοκο τρόπο. Πολλές συνιστώσες του ψυκτικού φορτίου μεταβάλλονται ως προς το εύρος της τιμής τους κατά τη διάρκεια του 24ώρου. Επειδή οι περιοδικές μεταβολές του των συνιστωσών του φορτίου συνήθως δεν είναι ίδιες για όλες τις συνιστώσες, πρέπει να γίνεται μία ακριβής ανάλυση της κάθε συνιστώσας του ψυκτικού φορτίου, ώστε να υπολογίζεται το μέγιστο ψυκτικό φορτίο ενός κτιρίου ή μιας ζώνης του με τη μέγιστη δυνατή ακρίβεια. Ο υπολογισμός των ψυκτικών φορτίων γίνεται για κάθε χώρο ενός κτιρίου ξεχωριστά. Το συνολικό ψυκτικό φορτίο του κάθε χώρου Q c αποτελείται από το αισθητό φορτίο Q s, το οποίο μεταβάλει τη θερμοκρασία του χώρου, και το λανθάνον φορτίο Q L το οποίο μεταβάλει 10

16 την υγρασία του χώρου. Το φορτίο αυτό λόγω της περιοδικής μεταβολής των παραγόντων που το επηρεάζουν, έχει διάφορες τιμές τις διάφορες ώρες της ημέρας και φυσικά μια μέγιστη τιμή, η οποία συνήθως εξαρτάται από τον προσανατολισμό του χώρου. Το συνολικό ψυκτικό φορτίο του κτιρίου είναι ίσο με το άθροισμα των φορτίων όλων των χώρων σε μια δεδομένη ώρα της ημέρας. Το συνολικό φορτίο του κτιρίου δεν ισούται με το άθροισμα των μέγιστων φορτίων των χώρων. Στον παρακάτω πίνακα βλέπουμε από πού προέρχονται τα ψυκτικά φορτία. (Πίνακας 2.4) Πηγές ψυκτικού φορτίου στα κτίρια Εσωτερικά φορτία - Από ανθρώπους - Από συσκευές και μηχανήματα - Από φωτισμό - Από διεργασίες Εξωτερικά φορτία - Μέσω των τοιχωμάτων - Μέσω των παραθύρων - Μέσω του αέρα αερισμού Πίνακας 2.4 : Πηγές ψυκτικού φορτίου στα κτίρια. 2.4 Προδιαγραφές Κ.ΕΝ.Α.Κ. Τον Μάρτιο του 2010 εγκρίθηκε από τους Υπουργούς Οικονομικών και Περιβάλλοντος Ενέργειας και Κλιματικής Αλλαγής ο νέος Κανονισμός Ενεργειακής Απόδοσης Κτιρίων (Κ.ΕΝ.Α.Κ.) που έχει ως στόχο να διαμορφώσει το πλαίσιο αρχών και να καθορίσει τους όρους και τις προϋποθέσεις βελτίωσης της ενεργειακής απόδοσης των κτιρίων. Ειδικότερα, σκοπός της παρούσας αποτελεί η μείωση της κατανάλωσης συμβατικής ενέργειας για θέρμανση-ψύξη-κλιματισμό (ΘΨΚ), φωτισμό και παραγωγή ζεστού νερού χρήσης (ΖΝΧ) με την ταυτόχρονη διασφάλιση συνθηκών άνεσης στους εσωτερικούς χώρους των κτιρίων. Ο σκοπός αυτός επιτυγχάνεται μέσω του ενεργειακά αποδοτικού σχεδιασμού του κελύφους, της χρήσης ενεργειακά αποδοτικών δομικών υλικών και ηλεκτρομηχανολογικών εγκαταστάσεων, ανανεώσιμων πηγών ενέργειας και συμπαραγωγής ηλεκτρισμού και θερμότητας. Για την εφαρμογή της νέας διάταξης ο Ελλαδικός χώρος διαιρείται σε 4 ζώνες. Ο Νομός Θεσσαλονίκης ανήκει στην Γ ζώνη όπως βλέπουμε στον παρακάτω πίνακα (Πίνακας 2.5). 11

17 Πίνακας 2.5 : Νομοί Ελληνικής επικράτειας ανά κλιματική ζώνη. Εικόνα 2.2 : Σχηματική απεικόνιση κλιματικών ζωνών Ελληνικής επικράτειας. Στον νέο Κ.ΕΝ.Α.Κ. ορίζεται το κτίριο αναφοράς. Το κτίριο αναφοράς είναι ένα κτίριο με τα ίδια γεωμετρικά χαρακτηριστικά, θέση, προσανατολισμό, χρήση και χαρακτηριστικά λειτουργιάς με το προς εξέταση κτίριο. Το κτίριο αναφοράς πληροί τις ελάχιστες προδιαγραφές και έχει καθορισμένα τεχνικά χαρακτηριστικά τόσο στα εξωτερικά δομικά στοιχεία του, όσο και στις ηλεκτρομηχανολογικές εγκαταστάσεις που αφορούν την ΘΨΚ των εσωτερικών χώρων, την παραγωγή ΖΝΧ και το φωτισμό. 12

18 Όσο αναφορά τον τομέα της σκίασης ο νέος Κ.ΕΝ.Α.Κ. ορίζει ότι τα ανοίγματα του κτιρίου αναφοράς θα πρέπει να διαθέτουν τα απαραίτητα σταθερά εξωτερικά σκίαστρα (πρόβολοι, περσίδες, πέργκολες, μπαλκόνια κ.α.), λόγω των οποίων ο μέσος συντελεστής σκίασης τους κατά τη θερινή περίοδο είναι τουλάχιστον 0,70 για τις νότιες όψεις και 0,75 για τις όψεις με δυτικό και ανατολικό προσανατολισμό. Για ενδιάμεσους προσανατολισμούς ορίζεται ο συντελεστής σκίασης ίσος με 0,8 για βορειοανατολικό και βορειοδυτικό, 0,73 για νοτιοανατολικό και νοτιοδυτικό και 1 για βόρειο. Για τη χειμερινή περίοδο ο μέσος συντελεστής σκίασης προκύπτει ανάλογα με τον τύπο σκιάστρου και όπως καθορίζεται με σχετική ΤΟΤΕΕ κατόπιν έγκρισης της με απόφαση του Υπουργού Περιβάλλοντος Ενέργειας και Κλιματικής Αλλαγής. Συντελεστής σκίασης είναι η ικανότητα ενός σκιάστρου να περιορίζει τη διέλευση της ηλιακής ακτινοβολίας. Λαμβάνει τιμές μεταξύ 0 και 1. Όσο μικρότερος είναι ο συντελεστής σκίασης, τόσο λιγότερη ακτινοβολία εισέρχεται στο εσωτερικό του κτιρίου ή/και προσπίπτει στα εξωτερικά δομικά στοιχεία. Τα εσωτερικά σκίαστρα (κουρτίνες, περσίδες) των ανοιγμάτων και τα εξωτερικά παραθυρόφυλλα, τα οποία δεν θεωρούνται σταθερά σκίαστρα δεν λαμβάνονται υπόψη. Η σκίαση του κτιρίου αναφοράς λόγω εξωτερικών εμπόδιων (κτίρια, ανάγλυφο εδάφους κ.α.) λαμβάνεται ίδια με του εξεταζόμενου κτιρίου. Στο νέο Κ.ΕΝ.Α.Κ. καθορίζονται οι παράμετροι που πρέπει να λαμβάνονται υπόψη στον σχεδιασμό του κτιρίου. Δηλαδή καθορίζεται ο προσανατολισμός του κτιρίου για σωστή εκμετάλλευση των κλιματικών συνθηκών της περιοχής, τοποθέτηση των ανοιγμάτων ανάλογα με τον απαιτούμενο αερισμό, φωτισμό και ηλιασμό, η απαραίτητη ηλιοπροστασία αλλά και η ένταξη φυσικών τεχνικών αερισμού. Για τη σκίαση είναι απαραίτητη η περιγραφή των συστημάτων ηλιοπροστασίας του κτιρίου ανά προσανατολισμό. Δηλαδή τις διαστάσεις αυτών, τα υλικά κατασκευής τους, τον τύπο τους αλλά και ένδειξη του προκύπτοντος ποσοστού σκίασης για τις 21 Δεκεμβρίου και 21 Ιουνίου. Τον Ιούνιο του 2010 το Τεχνικό Επιμελητήριο Ελλάδος εξέδωσε μια Τεχνική Οδηγία σύμφωνα με την οποία ορίζονται οι προδιαγραφές στην χώρα μας για τον υπολογισμό της ενεργειακής απόδοσης του κτιρίου και την έκδοση του πιστοποιητικού ενεργειακής απόδοσης. 13

19 Σύμφωνα με την συγκεκριμένη Τεχνική Οδηγία ορίζονται οι απαραίτητοι συντελεστές σκίασης ανάλογα με το είδος σκίασης, την επιφάνεια προς σκίαση αλλά και τον προσανατολισμό του κτιρίου. Οι συντελεστές σκίασης που ορίζονται είναι οι εξής: - Συντελεστής σκίασης ορίζοντα F hor. O συντελεστής αυτός προσδιορίζει τη σκίαση προκύπτει στις επιφάνειες του κτιρίου από την ύπαρξη φυσικών εμποδίων (π.χ. λόφων) ή τεχνιτών (π.χ. γειτονικά κτίρια). Όταν ο ορίζοντας είναι ελεύθερος ο συντελεστής ισούται με τη μονάδα (F hor =1), ενώ για πλήρη σκίαση ισούται με μηδέν (F hor =0). Για τον προσδιορισμό του συντελεστή σκίασης ορίζοντα μιας επιφάνειας είναι απαραίτητος ο υπολογισμός της γωνίας εμποδίου (σχήμα 2.1). Ο υπολογισμός γίνεται ανά προσανατολισμό και ανά δομικό στοιχείο του κτιρίου. Κατά παραδοχή, είναι δυνατός ο υπολογισμός μιας ενιαίας τιμής για τον συντελεστή σκίασης ορίζοντα για τα αδιαφανή στοιχεία του κτιρίου μιας όψης με ίδιο προσανατολισμό. Σε αυτή την περίπτωση η γωνία α ορίζεται ως η γωνία που σχηματίζεται από το οριζόντιο επίπεδο που διέρχεται από το μέσο της εξεταζόμενης όψης και της ευθείας που ενώνει το μέσο της κατακόρυφης επιφάνειας με την ανώτερη παρειά του εμποδίου (σχήμα 2.1). Αντίθετα η τιμή της γωνίας α πρέπει να υπολογιστεί για κάθε διαφανές στοιχείο ξεχωριστά και αντιστοιχεί στη γωνία που σχηματίζεται μεταξύ του οριζοντίου επιπέδου που διέρχεται από το μέσο του ανοίγματος και της ευθείας που ενώνει το κέντρο του ανοίγματος με την άνω παρειά του εμποδίου (σχήμα 2.1). Η τιμή του συντελεστή σκίασης ορίζοντα τόσο για περίοδο θέρμανσης όσο και για ψύξης προκύπτει από τον πίνακα 2.6. Η γωνία α κυμαίνεται από 10 ο έως 70 ο. Για ενδιάμεσες γωνίες γίνεται χρήση γραμμικής παρεμβολής. Σχήμα 2.1 : Γραφική απεικόνιση της γωνίας α σε ένα κατακόρυφο αδιαφανές δομικό στοιχείο (α) και σε ένα διαφανές δομικό στοιχείο (β). 14

20 Πίνακας 2.6 : Τιμές συντελεστή σκίασης F hor. - Συντελεστής σκίασης από προβόλους F ον. Ο συντελεστής σκίασης οριζόντιων προστεγασμάτων (F ον ) προσδιορίζει τη σκίαση των επιφανειών του κτιρίου λόγο ύπαρξης οριζοντίων προεξοχών (εξώστες, προστεγάσματα, υπερθύρων ανοιγμάτων). Στη περίπτωση έλλειψης οριζόντιας προεξοχής ο συντελεστής ισούται με μονάδα (F ον =1), ενώ όταν η σκίαση είναι πλήρης ο συντελεστής γίνεται ίσος με μηδέν (F ον =0). Για την εκτίμηση του συντελεστή σκίασης από προβόλους είναι απαραίτητος ο υπολογισμός της γωνίας β του προβόλου. Ο υπολογισμός γίνεται ανά προσανατολισμό και ανά δομικό στοιχείο του κτιρίου. Κατά παραδοχή, είναι δυνατός ο υπολογισμός μιας ενιαίας τιμής για τον συντελεστή σκίασης προβόλου για τα αδιαφανή στοιχεία μιας όψης με ίδιο προσανατολισμό. Σε αυτή τη περίπτωση η γωνία β αντιστοιχεί στη γωνία που σχηματίζεται από το οριζόντιο επίπεδο, που διέρχεται από το μέσο της εξεταζόμενης όψης και της ευθείας που ενώνει το μέσο της όψης με το πέρας του προβόλου (σχήμα 2.2). Αντίθετα η γωνία β πρέπει να υπολογιστεί για κάθε διαφανές στοιχείο ξεχωριστά. Αντιστοιχεί στη γωνία που σχηματίζεται μεταξύ του οριζόντιου επιπέδου που διέρχεται από το μέσο του ανοίγματος και της ευθείας 15

21 που ενώνει το κέντρο του ανοίγματος με το πέρας του προβόλου (σχήμα 2.2). Η τιμή του συντελεστή σκίασης από προβόλους τόσο για τη περίοδο θέρμανσης όσο και της ψύξης προκύπτει από τον πίνακα 2.7. Η γωνία β κυμαίνεται από 10 ο έως και 90 ο. Σχήμα 2.2 : Γραφική απεικόνιση της γωνίας β σε ένα κατακόρυφο αδιαφανές δομικό και σε ένα διαφανές δομικό στοιχείο (β). Σχήμα στοιχείο (α) 16

22 Πίνακας 2.7 : Τιμές συντελεστή σκίασης F ον. - Συντελεστής σκίασης από πλευρικές προεξοχές F fin. Ο συντελεστής σκίασης από πλευρικές προεξοχές (F fin ) προσδιορίζει τη σκίαση των επιφανειών του κτιρίου λόγω ύπαρξης κατακόρυφων προεξοχών (πλευρικών προεξοχών, τμημάτων του ίδιου του κτιρίου, διπλανών κτιρίων). Στη περίπτωση που δεν υπάρχει πλευρική προεξοχή o συντελεστής ισούται με μονάδα (F fin =1), ενώ όταν η σκίαση είναι πλήρης ο συντελεστής ισούται με μηδέν (F fin =0). Για την εκτίμηση του συντελεστή σκίασης από πλευρικές προεξοχές είναι απαραίτητος ο υπολογισμός της γωνίας γ της πλευρικής προεξοχής. Ο υπολογισμός γίνεται ανά προσανατολισμό και ανά δομικό στοιχείο του κτιρίου. Κατά παραδοχή, είναι δυνατός ο υπολογισμός μιας ενιαίας τιμής για τον συντελεστή σκίασης πλευρικής προεξοχής για τα αδιαφανή στοιχεία του κτιρίου μιας όψης με τον ίδιο προσανατολισμό. Σε αυτή την περίπτωση η γωνία γ αντιστοιχεί στη γωνία που σχηματίζεται από το κατακόρυφο επίπεδο που διέρχεται από το μέσο της εξεταζόμενης όψης και της ευθείας που ενώνει το μέσο της όψης με το πέρας της πλευρικής προεξοχής (σχήμα 2.3). Η τιμή του συντελεστή σκίασης από πλευρικές προεξοχές τόσο για την περίοδο της θέρμανσης όσο και της ψύξης προκύπτει από τον πίνακα 2.8 ανάλογα με την γωνία γ της πλευρικής προεξοχής (κυμαίνεται από 10 ο έως 70 ο ) και τον προσανατολισμό της επιφάνειας. 17

23 Σχήμα 2.3 : Γραφική απεικόνιση της γωνίας γ σε ένα κατακόρυφο αδιαφανές δομικό και σε ένα διαφανές δομικό στοιχείο (β). στοιχείο (α) Πίνακας 2.8 : Τιμές συντελεστή σκίασης F fin. - Συντελεστής σκίασης λόγω εξωτερικών περσίδων F sh. Στη περίπτωση της ύπαρξης μόνιμων εξωτερικών περσίδων θα πρέπει να ληφθεί υπόψη η προστασία που προσφέρουν κατά τη θερινή, αλλά και τη χειμερινή περίοδο με χρήση του συντελεστή σκίασης F sh. Για την εκτίμηση του συντελεστή πρέπει να προσδιοριστεί η γωνία δ 18

24 που σχηματίζουν οι περσίδες, ανά προσανατολισμό και ανά δομικό στοιχείο του κτιρίου (σχήμα 2.4). Η τιμή του συντελεστή σκίασης από οριζόντιες περσίδες τόσο για τη περίοδο θέρμανσης όσο και για αυτή της ψύξης προκύπτει από τον πίνακα 2.9 ανάλογα με τη γωνία δ, τον τύπο των περσίδων αλλά και τον προσανατολισμό της επιφάνειας. Σχήμα 2.4 : Γραφική απεικόνιση της γωνίας δ, που σχηματίζουν μεταξύ τους οριζόντιες εξωτερικές περσίδες για τον υπολογισμό της σκίασης σε διαφανές δομικό στοιχείο. Πίνακας 2.9 : Τιμές συντελεστή σκίασης από οριζόντιες περσίδες F sh. Για οποιαδήποτε αλλά συστήματα σκίασης, σύμφωνα με την Οδηγία, πρέπει να γίνει αναλυτικός υπολογισμός του συντελεστή σκίασης. Τέλος σύμφωνα με τον νέο Κ.ΕΝ.Α.Κ. γίνεται η κατηγοριοποίηση του κτιρίου σε κατηγορίες ενεργειακής απόδοσης. Η ταξινόμηση γίνεται με βάση τον λόγο Τ, που είναι το πηλίκο της υπολογιζόμενης κατανάλωσης πρωτογενούς ενέργειας του εξεταζόμενου κτιρίου (ΕΡ) προς 19

25 την υπολογιζόμενη κατανάλωση πρωτογενούς ενέργειας του κτιρίου αναφοράς (R R ). Έτσι προκύπτει ο παρακάτω πίνακας (Πίνακας 2.6). Κατανάλωση πρωτογενούς ενέργειας ορίζεται το άθροισμα των ενεργειακών καταναλώσεων για ΘΨΚ, ΖΝΧ και φωτισμό, μετά από την αναγωγή τους σε μεγέθη πρωτογενούς ενέργειας σύμφωνα με συγκεκριμένους συντελεστές μετατροπής που υπάρχουν στον νέο Κ.ΕΝ.Α.Κ. Πίνακας 2.10 : Κατηγορίες ενεργειακής απόδοσης κτιρίων. 2.5 Συστήματα σκίασης Συστήματα σκίασης και ενέργεια Η ηλιοπροστασία όπως έχει γίνει αντιληπτό είναι σημαντικό κομμάτι στην δομή ενός κτιρίου διότι κάνει την χρήση των χώρων του πιο ευχάριστη για τον άνθρωπο. Τα τελευταία χρόνια λόγο της αυξημένης καταστροφής του πλανήτη από ανθρωπογενείς παράγοντες (βιομηχανία, μεταφορές κ.α.) έχει γίνει επιτακτική η ανάγκη εξοικονόμησης ενέργειας. Με την σωστή ηλιοπροστασία των κτιρίων εξοικονομούνται σημαντικά πόσα ενέργειας και το καλοκαίρι και τον χειμώνα. Η ηλιοπροστασία επιτυγχάνεται με την χρήση συστημάτων σκίασης, δηλαδή εκείνα τα προϊόντα που χρησιμοποιούνται τόσο στο εσωτερικό όσο και στο εξωτερικό μέρος όλων των δομημένων χώρων με στόχο την παροχή ηλιοπροστασίας, εξοικονόμησης ενέργειας, διακόσμησης και έξυπνης διαχείρισης του φωτός. 20

26 Τα συστήματα σκίασης χαρακτηρίζονται από σημαντικά πλεονεκτήματα που μπορούν να συμβάλουν στο να καταστούν τα κτίρια περισσότερο βιώσιμα για τους ανθρώπους. Καταρχάς έχουν ως αποτέλεσμα την εξοικονόμηση ενέργειας για κλιματισμό των κτιρίων, δηλαδή μείωση των αναγκαίων ψυκτικών φορτίων, μέσω της μείωσης του άμεσου ηλιακού κέρδους διαμέσου των παραθύρων. Αυτό μειώνει άμεσα τις επιπτώσεις της παγκόσμιας αύξησης της θερμοκρασίας λόγο του φαινομένου του Θερμοκηπίου και των αυξημένων εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου. Ένα δεύτερο όφελος είναι ότι η ενεργειακή ζήτηση κατά τις ώρες αιχμής μειώνεται με την χρήση των συστημάτων σκίασης, με δυνητικό αποτέλεσμα τη μείωση του κόστους για αγορά και συντήρηση αντιστοίχου μηχανολογικού εξοπλισμού (π.χ. κλιματιστικές μονάδες). Η μειωμένη ζήτηση ενέργειας κατά τις ώρες αιχμής μπορεί επίσης να οδηγήσει στη μείωση του ενεργειακού κόστους στο μέλλον εάν οι οικιακοί καταναλωτές χρεώνονται με υψηλότερα τιμολόγια κατά τις ώρες αιχμής. Ένα άλλο αποτέλεσμα της μείωσης της ενεργειακής ζήτησης κατά τις ώρες αιχμής είναι η γενικότερη εξοικονόμηση ενέργειας στις επιχειρήσεις κοινής ωφέλειας. Επιπλέον τα συστήματα σκίασης όταν χρησιμοποιούνται σωστά επιδρούν θετικά στην εσωτερική θερμοκρασία του κτιρίου κάνοντας το περιβάλλον πιο άνετο. Επίσης συμβάλουν στη σωστή χρήση του φωτός ημέρας με αποτέλεσμα να μειώνεται η κατανάλωση ενέργειας για φωτισμό, αφού γίνεται η εκμετάλλευση του φυσικού φωτισμού. Τον χειμώνα η χρήση συστημάτων σκίασης, μπορεί να κατευθύνει την ελεύθερη ηλιακή ενέργεια στο εσωτερικό του κτιρίου επιτυγχάνοντας έτσι μείωση της ενέργειας που χρειάζεται για την θέρμανση του χώρου. Δηλαδή τα απαιτούμενα θερμικά φορτία μειώνονται. Τέλος ένα πλεονέκτημα, δευτερεύων βέβαια σε σχέση με τα άλλα, είναι ότι η χρήση των συστημάτων σκίασης έχει αποτέλεσμα στην αισθητική βελτίωση της όψης του κτιρίου και περαιτέρω της όλης περιοχής Είδη συστημάτων σκίασης Τα συστήματα σκίασης μπορούμε να τα συναντήσουμε σε διάφορες μορφές. Οι δυο βασικές κατηγορίες συστημάτων σκίασης είναι τα εσωτερικά και τα εξωτερικά συστήματα σκίασης. -Τα εσωτερικά συστήματα σκίασης είναι αυτά τα συστήματα που εμποδίζουν την ηλιακή ακτινοβολία να μπει στον χώρο αφού αυτή έχει φτάσει στο κέλυφος του κτιρίου. Τέτοια συστήματα είναι οι κλασικές κουρτίνες που όλοι έχουμε στις οικίες μας, οι ρολοκουρτίνες 21

27 αλλά και οι περσίδες. Οι περσίδες μπορεί να είναι διατεταγμένες είτε οριζόντια είτε κάθετα. Το υλικό που είναι κατασκευασμένες είναι συνήθως αλουμίνιο ή ξύλο. Οι ρολοκουρτίνες είναι ρολά από ύφασμα που έχει ικανότητα να αντανακλά την ηλιακή ακτινοβολία. Οι ρολοκουρτίνες μπορούν να κινούνται είτε χειροκίνητα είτε με ηλεκτρικό μηχανισμό. Μία έξυπνη ιδέα είναι η τοποθέτηση μεταλλικών περσίδων ανάμεσα στους υαλοπίνακες των παραθύρων. Η κλίση των περσίδων ρυθμίζεται είτε χειροκίνητα είτε με ηλεκτρικό μηχανισμό που μπορεί να βρίσκεται εσωτερικά ή εξωτερικά του χώρου. Σε γενικές γραμμές τα συστήματα εσωτερικής σκίασης είναι εύκολα στη κατασκευή και στην εγκατάσταση και συνεπαγόμενα, χαμηλότερου κόστους. Έχουν όμως ένα σημαντικό μειονέκτημα. Τα συστήματα εσωτερικής σκίασης παγιδεύουν την ηλιακή ακτινοβολία ανάμεσα στο άνοιγμα και το ίδιο, με αποτέλεσμα να αυξάνεται η θερμοκρασία στον χώρο. Έτσι η εξοικονόμηση ενέργειας δεν είναι τόσο μεγάλη όσο με τη χρήση εξωτερικών συστημάτων σκίασης. Για αυτόν τον λόγο στην παρούσα διπλωματική εργασία θα ασχοληθούμε μόνο με εξωτερικά συστήματα σκίασης. Τα εξωτερικά συστήματα σκίασης εν αντιθέσει με τα εσωτερικά εμποδίζουν τις ακτίνες του ήλιου να φτάσουν στο κέλυφος του κτιρίου. Τα εξωτερικά συστήματα σκίασης που μπορεί να συναντήσει κάποιος είναι τα εξής: -Τέντες Οι τέντες είναι το πλέον κλασικό σύστημα εξωτερικής σκίασης που συναντά κανείς. Αποτελείται από ένα ρολό ύφασμα, τον μηχανισμό κίνησης, και τους βραχίονες στήριξης. Η κίνηση μπορεί να γίνεται είτε χειροκίνητα είτε με ηλεκτρικό μηχανισμό. Υπάρχουν ηλεκτρονικά συστήματα τα οποία μετράνε την ηλιοφάνεια και την ένταση του ανέμου και δίνουν εντολή στο μηχανισμό της τέντας,αν οι άνεμοι είναι ισχυροί, να ανεβάσει την τέντα προστατεύοντας την έτσι από τον ισχυρό άνεμο. Επίσης υπάρχουν συστήματα με χρονοδιακόπτη στα οποία ο χρήστης ρυθμίζει τις ώρες που επιθυμεί να ανεβαίνει και να κατεβαίνει η τέντα. Στις μέρες μας η χρήση συστημάτων τέντας είναι ευρέως διαδεδομένη λόγο της σχετικά χαμηλής αξίας αγοράς και ευκολίας στην εγκατάσταση. -Περσίδες Οι περσίδες είναι ευρέως γνωστές και χρησιμοποιούνται πλέον πολύ συχνά σε διάφορες εφαρμογές, άλλοτε για σκίαση και καθοδήγηση του φωτός και άλλοτε απλά για αισθητικούς και αρχιτεκτονικούς λόγους. Το ποσοστό σκίασης φωτισμού και ενεργειακής διαπερατότητας 22

28 μπορεί να ρυθμιστεί εύκολα ηλεκτρονικά, αυτόματα αλλά και χειροκίνητα. Οι περσίδες σε ορισμένο βαθμό μπορούν να προσφέρουν ηχομόνωση αλλά και θερμομόνωση του χώρου. Το υλικό που κατασκευάζονται οι περσίδες μπορεί να είναι αλουμίνιο, γυαλί, ξύλο είτε κάποιο άλλο μέταλλο. Έχουν συνήθως ορθογώνιες ή ελλειπτικές αεροδυναμικές διατομές πάνω στις οποίες μπορούν να τοποθετηθούν διάφορα υλικά όπως ειδικά υφάσματα και μεμβράνες, συνθετικά υλικά, ακόμα και φωτοβολταικά στοιχεία για ταυτόχρονη σκίαση και παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Στις παρακάτω εικόνες παρουσιάζονται μερικά παραδείγματα χρήσης περσίδων (Εικόνες ). Εικόνα : Εξωτερικές μεταλλικές περσίδες Εικόνα : Συνδυασμός μεταλλικών περσίδων με φωτοβολταικά στοιχεία. 23

29 Εικόνα 2.7 : Τεχνικά χαρακτηριστικά προφίλ περσίδων. - Στέγαστρα Τα στέγαστρα αποτελούν ένα σύστημα σκίασης που χρησιμοποιείται κυρίως για την προστασία εισόδων και παραθύρων από τον ήλιο και την βροχή. Είναι κατασκευασμένα από αλουμίνιο και μπορούν να καλυφθούν από γυαλί, κρύσταλλο ή συμπαγή πολυκαρμπονικά φύλλα. Ένα πλεονέκτημα τους είναι ότι μπορούν να στηριχθούν εύκολα, χωρίς να επεμβαίνουν στην αρχιτεκτονική του κτιρίου. Όπως συμβαίνει και στις πέργκολες έτσι και στα στέγαστρα είναι δυνατή η εγκατάσταση φωτοβολταϊκών στοιχείων για παραγωγή ηλεκτρικού ρεύματος. Μία άλλη καινοτομία είναι η διέλευση νερού από το εσωτερικό των πτερυγίων των στεγάστρων το οποίο λόγο της ηλιακής ακτινοβολίας θερμαίνεται και μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τις ανάγκες των ενοίκων. -Πέργκολες Το σύστημα πέργκολας είναι μια ανοιγοκλεινόμενη τέντα η οποία ανοίγει σε μερικά λεπτά προστατεύοντας το χώρο τον οποίο καλύπτει από όλες τις καιρικές συνθήκες. Τοποθετείται εύκολα εξ αρχής ή σε είδη υπάρχουσες κατασκευές, επιτρέποντας ακόμα και την κάλυψη χώρων με ασυνήθιστες διαστάσεις ή σχήματα (τραπεζοειδή, ρομβοειδή, γωνίες). Η μέγιστη επιφάνεια που μπορεί να καλύψει με μονοκόμματο ύφασμα είναι 13 x 7 m. Το ύφασμα που χρησιμοποιείται συνήθως είναι Blackout PVC, άκαυστο με εσωτερικό φιλμ που απωθεί τις ακτίνες του ηλίου και τις υψηλές θερμοκρασίες. Το σύστημα προστατεύει επίσης από τη βροχή και τον άνεμο εξαιτίας του ειδικά στιλβωμένου πλαστικού πανιού του, επιτρέποντας στο νερό της βροχής, να κυλά επάνω του χωρίς να λιμνάζει. Υπάρχουν και πέργκολες στις 24

30 οποίες το ύφασμα αντικαθιστάται από μεταλλικά πτερύγια τα οποία στρέφονται, ρυθμίζοντας έτσι την ποσότητα ηλιακής ακτινοβολίας που διέρχεται μέσω του συστήματος. Ο σκελετός του συστήματος συνήθως είναι κατασκευασμένος από αλουμίνιο ή ξύλο. -Αιωρούμενα σκίαστρα Το αιρούμενο σκίαστρο πρόκειται ουσιαστικά για μια πτυσσόμενη ηλεκτρική ομπρέλα η οποία σε πλήρη ανάπτυξη καταλαμβάνει σχεδόν την μισή περίμετρο ενός κύκλου, ενώ έχει το μεγάλο πλεονέκτημα ότι δεν χρειάζεται καμία κολώνα στήριξης που πιθανόν να μειώσει τον ωφέλιμο προς σκίαση χώρο. Η στήριξη της μπορεί να γίνει αποκλειστικά σε τοίχο με μια υπερβαρέως τύπου βάση στήριξης. Η αντοχή ενός τέτοιου συστήματος σε άνεμο φτάνει τα 30 km/hr. Η κίνηση του συστήματος γίνεται ηλεκτρικά με τηλεχειριστήριο. -Ρολά υφάσματος Το σύστημα αυτό αποτελείται από ένα ρολό υφάσματος και από έναν μηχανισμό έκτασης και μαζέματος αυτού. Χρησιμοποιείται και για πλαϊνή σκίαση αλλά και για σκίαση προσόψεως. Υπάρχουν αυτοματισμοί για το ανέβασμα και το κατέβασμα του υφάσματος. -Συστήματα εφελκυόμενης μεμβράνης Η λειτουργία του συστήματος αυτού στηρίζεται στην άσκηση εφελκυστικών τάσεων σε μια μεμβράνη. Η μεμβράνη είναι συνήθως κατασκευασμένη από υφάσματα θερμοκολλητά μεταξύ τους ή από πανί. Ο σκελετός του συστήματος είναι μεταλλικός. Τα σημεία στήριξης της μεμβράνης διαθέτουν μια πανίσχυρη υφασμάτινη ενίσχυση ή διπλή μεταλλική πλάκα που βοηθάει στο να ισομοιραστεί η δύναμη που ασκούν οι εντατήρες και το πανί να μένει τεντωμένο. Πρόκειται για ελαφριές κατασκευές που μεταφέρονται εύκολα και χαρακτηρίζονται από χαμηλότερο κόστος. Συνοψίζοντας, παρατηρείτε ότι η ποικιλία των εξωτερικών συστημάτων σκίασης είναι μεγαλύτερη από αυτή των εσωτερικών, και αυτό διότι τα εξωτερικά συστήματα σκίασης είναι πιο αποτελεσματικά. Η παρεμπόδιση των ακτινών του ήλιου είναι μεγαλύτερη και έτσι τα ενεργειακά οφέλη είναι μεγαλύτερα. Σε σχέση όμως με τα εσωτερικά, τα εξωτερικά συστήματα σκίασης είναι πιο ακριβά. Αυτό συμβαίνει πρώτον γιατί είναι κατασκευές μεγαλύτερου όγκου και δεύτερον γιατί η σχεδίαση, η παραγωγή και η εγκατάσταση τους απαιτεί εξειδικευμένο προσωπικό. Για την εγκατάσταση των συστημάτων αυτών πρέπει να ληφθούν υπόψη ορισμένοι παράγοντες. Καταρχάς πρέπει να επιλεγεί η θέση αγκύρωσης των σκελετών, δηλαδή τα σημεία που τοποθετούνται οι βάσεις του σκελετού των συστημάτων. Η θέση επιλέγεται ανάλογα με το μέγεθος και τη διεύθυνση των φορτίων που ασκούνται στον σκελετό, τα 25

31 φορτία αντίδρασης που ασκούνται στις θέσεις αγκύρωσης, αλλά και το υλικό που είναι κατασκευασμένος ο σκελετός. Δεύτερον πρέπει να ληφθούν υπόψη οι κλιματολογικές και μορφολογικές συνθήκες κάθε περιοχής. Προφανώς το σύστημα υπόκειται σε διαφορετικές καταπονήσεις σε μια περιοχή με ισχυρούς ανέμους και βροχοπτώσεις από ότι σε μια περιοχή με ήπιο κλίμα κατά τη διάρκεια του έτους. Επίσης το περιβάλλον του κτιρίου παίζει ρόλο, διότι σε μια περιοχή με υψηλά κτίρια η ένταση του ανέμου είναι πολύ μικρότερη από μια υπαίθρια περιοχή. Τέλος πρέπει να δοθεί ιδιαίτερη προσοχή στο υλικό του τοίχου στον οποίο γίνεται η αγκύρωση του συστήματος. Διαφορετικός τρόπος θα επιλεγεί σε έναν τοίχο από σκληρό υλικό, όπως τσιμέντο, έτσι ώστε να στηριχθεί το σύστημα, και διαφορετικός όταν το υλικό του τοίχου είναι πιο εύθραυστο, όπως το ξύλο Η χρήση της βλάστησης για την σκίαση χώρων Μια διαφορετική προσέγγιση των συστημάτων σκίασης είναι η χρήση φυτών και δέντρων για την ηλιοπροστασία. Η χρήση βλάστησης είτε με κατάλληλα φυτεμένα φυλλοβόλα ή αειθαλή δέντρα, είτε με άλλα φυτά σε κατάλληλες θέσεις (πέργκολες, μπαλκόνια, κ.λπ.), μπορεί να καταστεί μια αποτελεσματική μέθοδος ηλιοπροστασίας. Τα φυλλοβόλα δέντρα έχουν το πλεονέκτημα ότι παρέχουν σταδιακή ηλιοπροστασία από την άνοιξη ως και το φθινόπωρο, ενώ το χειμώνα αφήνουν τις ωφέλιμες ηλιακές ακτίνες να εισχωρούν στο κτίριο και έτσι, αποτελούν ιδανική λύση για νότιο προσανατολισμό. Ιδιαίτερα ωφέλιμη είναι και η σκίαση που παρέχουν τα δέντρα σε ανοίγματα με ανατολικό και δυτικό προσανατολισμό. Επίσης η βλάστηση, ιδιαίτερα σε αστικές περιοχές συνδράμει στον καθαρισμό της ατμόσφαιρας από το διοξείδιο του άνθρακα (CO 2 ), το οποίο είναι υπεύθυνο για το φαινόμενο του θερμοκηπίου, φαινόμενο το οποίο αυξάνει τη μέση θερμοκρασία του πλανήτη. Τα φυτά και τα δέντρα δεσμεύουν το CO 2 προς απελευθέρωση οξυγόνου με τη διαδικασία της φωτοσύνθεσης. Επομένως η χρήση της βλάστησης ως μέθοδο σκίασης, έχει και θετικές επιπτώσεις στην ανθρώπινη υγεία. Τέλος η βλάστηση καλλωπίζει το περιβάλλον, δημιουργώντας έτσι ένα κλίμα ευφορίας στους ανθρώπους, κάνοντας την παραμονή στους χώρους πιο ευχάριστη. 26

32 2.6 Πως λειτουργεί η τεχνολογία των φωτοβολταϊκών και η ορολογία Το ηλιακό φως είναι ουσιαστικά μικρά πακέτα ενέργειας που λέγονται φωτόνια. Τα φωτόνια περιέχουν διαφορετικά ποσά ενέργειας ανάλογα με το μήκος κύματος του ηλιακού φάσματος.το γαλάζιο χρώμα ή το υπεριώδες π.χ. έχουν περισσότερη ενέργεια από το κόκκινο ή το υπέρυθρο. Όταν λοιπόν τα φωτόνια προσκρούσουν σε ένα φωτοβολταϊκό στοιχείο (που είναι ουσιαστικά ένας ημιαγωγός ), άλλα ανακλώνται, άλλα το διαπερνούν και άλλα απορροφώνται από το φωτοβολταϊκό. Αυτά τα τελευταία φωτόνια είναι που παράγουν ηλεκτρικό ρεύμα. Τα φωτόνια αυτά αναγκάζουν τα ηλεκτρόνια του φωτοβολταϊκού να μετακινηθούν σε άλλη θέση και ως γνωστόν ο ηλεκτρισμός δεν είναι τίποτε άλλο παρά κίνηση ηλεκτρονίων. Σ αυτή την απλή αρχή της φυσικής λοιπόν βασίζεται μια από τις πιο εξελιγμένες τεχνολογίες παραγωγής ηλεκτρισμού στις μέρες μας. Φωτοβολταϊκό φαινόμενο ονομάζεται η άμεση μετατροπή της ηλιακής ακτινοβολίας σε ηλεκτρική τάση. Φωτοβολταϊκό στοιχείο (PV cell): Η ηλεκτρονική διάταξη που παράγει ηλεκτρική ενέργεια όταν δέχεται ακτινοβολία. Λέγεται ακόμα φωτοβολταϊκό κύτταρο ή φωτοβολταϊκή κυψέλη. Φωτοβολταϊκό πλαίσιο (PV module): Ένα σύνολο φωτοβολταϊκών στοιχείων που είναι ηλεκτρονικά συνδεδεμένα. Αποτελεί τη βασική δομική μονάδα της φωτοβολταϊκής γεννήτριας. Φωτοβολταϊκό πανέλο (PV panel): Ένα ή περισσότερα φωτοβολταϊκά πλαίσια, που έχουν προκατασκευαστεί και συναρμολογηθεί σε ενιαία κατασκευή, έτοιμη για να εγκατασταθεί σε φωτοβολταϊκή εγκατάσταση. Φωτοβολταϊκή γεννήτρια (PV generator): Το τμήμα μιας φωτοβολταϊκής εγκατάστασης που περιέχει φωτοβολταϊκά στοιχεία και παράγει συνεχές ρεύμα. Αντιστροφέας ή μετατροπέας (inverter): Ηλεκτρονική συσκευή που μετατρέπει το συνεχές ρεύμα σε εναλλασσόμενο. Ρυθμιστής φόρτισης (charge controller): Συσκευή που χρησιμοποιείται σε αυτόνομα συστήματα για να ρυθμίζει τη φόρτιση των συσσωρευτών. 27

33 Πίνακας 2.11 : Συγκριτικός πίνακας φωτοβολταϊκών τεχνολογιών 2.7 Πως παράγεται το φωτοβολταϊκό Ένα φωτοβολταϊκό σύστημα αποτελείται από συστοιχίες φωτοβολταϊκών πλαισίων (modules) με τις μεταλλικές βάσεις τους, καθώς και αντιστροφείς (inverter) που μετατρέπουν το συνεχές ρεύμα σε εναλλασσόμενο. Η καρδιά του συστήματος είναι προφανώς τα φωτοβολταϊκά. Αν και υπάρχουν αρκετές τεχνολογίες διαφορετικές μεταξύ τους, η πιο συνήθης είναι αυτή του κρυσταλλικού πυριτίου. Η πρώτη ύλη για την παραγωγή αυτών των φωτοβολταϊκών είναι (όπως λέει και το όνομα) το διοξείδιο του πυριτίου (SiO2) που το παίρνουμε από χαλαζιακά πετρώματα που χρησιμοποιούνται επίσης και για την κατασκευή των chips στους υπολογιστές. 28

34 Εικόνα 2.8 : Πυρίτιο Το πυρίτιο, αφού υποστεί ειδική επεξεργασία (καθαρισμό σε υψηλό βαθμό >99,99999%, αντίστοιχο αυτού που έχουν τα chips για τους υπολογιστές) γίνεται πολύ λεπτές φέτες (ηλιακά στοιχεία ή αλλιώς ηλιακές κυψέλες) που ενώνονται ηλεκτρικά μεταξύ τους για να σχηματίσουν το φωτοβολταϊκό πλαίσιο. Εικόνα 2.9 : Ηλιακά Στοιχεία Το παρακάτω διάγραμμα δείχνει πως γίνεται η συναρμολόγηση των ηλιακών στοιχείων σε φωτοβολταϊκό πλαίσιο. 29

35 Διαγραμμα 2.1 : Συναρμολόγηση των ηλιακών στοιχείων σε φωτοβολταϊκό πλαίσιο Συνήθως δηλαδή, τα ηλιακά στοιχεία περιβάλλονται από ένα λεπτό φιλμ EVA (πάχους 0,25-0,5 mm), ενώ στην πάνω πλευρά μπαίνει και ένα ενισχυμένο γυαλί (ειδικό γυαλί με αντιανακλαστική στρώση και μεγάλη αντοχή). Από κάτω μπαίνει ή μία στρώση tedlar ή κάποιο άλλο υλικό (π.χ. γυαλί ή μέταλλο). Οι στρώσεις αυτές των υλικών συνήθως ενθυλακώνονται σε ένα πλαίσιο αλουμινίου. Στο πίσω μέρος μπαίνει ένα junction box από πολυεστέρα για τη σύνδεση των καλωδίων το οποίο προσκολλάται με κόλλα σιλικόνης. 30

36 Συνοπτικά λοιπόν: Εικόνα 2.10 : Συνολικά στάδια δημιουργίας φωτοβολταϊκών συστημάτων Στάδιο 1: Επεξεργασία της πρώτης ύλης («Casting and Wafering», δηλαδήκρυστάλλωση με θερμική διεργασία του πυριτίου σε κυλινδρικούς μονοκρυστάλλους ή 22 από 33 πολυκρυσταλλικές χελώνες ή κατευθείαν σε και κοπή των παραπάνω σε λεπτά δισκία ή φέτες πυριτίου) Εικόνα 2.11 : Μονάδα επεξεργασίας πρώτης ύλης 31

37 Στάδιο 2: Παραγωγή ηλιακών στοιχείων Εικόνα 2.12 : Μονάδα παραγωγής ηλιακών στοιχείων Στάδιο 3: Συναρμολόγηση φωτοβολταϊκών πλαισίων Εικόνα 2.13 : Συναρμολόγηση φωτοβολταϊκών στοιχείων 32

38 2.8 INVERTER Ο inverter (αντιστροφέας ή μετατροπέας στα ελληνικά) είναι μία ηλεκτρονική συσκευή που μετατρέπει το συνεχές ρεύμα που παράγουν τα φωτοβολταϊκά σε εναλλασσόμενοαντίστοιχο με αυτό του δικτύου. Οι αντιστροφείς μπορεί να είναι μικροί (string inverters) ή κεντρικοί, ανάλογα με τις απαιτήσεις του συστήματος. Εικόνα 2.14 : Τύποι Inverter Στην τεχνολογία στοιχειοσειρών (string), η φωτοβολταϊκή γεννήτρια χωρίζεται σε επιμέρους επιφάνειες μονάδας και σε κάθε μία από τις επιμέρους "στοιχειοσειρές" αντιστοιχίζεται ένας ξεχωριστός μετατροπέας. Χάρη σε αυτή την τεχνολογία μειώνονται τα έξοδα του συστήματος, η εγκατάσταση απλοποιείται σημαντικά και αυξάνεται η ενεργειακή απόδοση καθώς και η διαθεσιμότητα της εγκατάστασης. Εικόνα 2.15 : Παραδείγματα String και κεντρικών Inverter 33

39 Οι κεντρικοί μετατροπείς ενδείκνυνται ιδιαίτερα για τη δημιουργία φωτοβολταϊκών εγκαταστάσεων με ομοιογενή δομή (πλαίσια του ίδιου τύπου με ταυτόσημο προσανατολισμό και κλίση). Χρησιμοποιούνται για εγκαταστάσεις άνω των 100 kwp και έχουν σχεδιαστεί για εξωτερική χρήση. 2.9 Ανακύκλωση φωτοβολταικών H ισχύουσα σήμερα νομοθεσία δεν προβλέπει την υποχρεωτική συλλογή και ανακύκλωση των φωτοβολταϊκών (κάτι που σχεδιάζει και υλοποιεί εθελοντικά η βιομηχανία φωτοβολταϊκών μέχρι να γίνει υποχρεωτικό κάτι τέτοιο από τη νομοθεσία). Συγκεκριμένα, η ευρωπαϊκή βιομηχανία φωτοβολταϊκών έχει δεσμευτεί να συλλέγει το 65% κατ ελάχιστον των φωτοβολταϊκών που έχουν εγκατασταθεί στην Ευρώπη από το 1990 και να ανακυκλώνει το 85% των υλικών (Πρωτοβουλία PVCYCLE). Στην περίπτωση των φωτοβολταϊκών τεχνολογίας CdTe η υποχρέωση ανακύκλωσης αποτελεί ήδη πάγια πρακτική. Με την προμήθεια των πλαισίων αυτών, ο τελικός χρήστης δεσμεύεται με συμβόλαιο να παραδώσει τα φωτοβολταϊκά στην κατασκευάστρια εταιρία μετά τον ωφέλιμο χρόνο ζωής τους, η δε κατασκευάστρια εταιρία δεσμεύεται να τα ανακυκλώσει και να ανακτήσει το CdTe. Στην αρχική τιμή των πλαισίων αυτών περιλαμβάνεται και το κόστος συλλογής και ανακύκλωσης, έστω κι αν κάτι τέτοιο θα συμβεί μετά από χρόνια. Έχει δημιουργηθεί μάλιστα και ειδικό ασφαλιστικό ταμείο το οποίο διασφαλίζει τη συλλογή και ανακύκλωση των πλαισίων ακόμη κι αν εν τω μεταξύ εκλείψουν οι κατασκευάστριες εταιρίες. 34

40 Εικόνα 2.16 : Κύκλος ζωής φωτοβολταϊκών πάνελ 2.10 Σωστή τοποθέτηση φωτοβολταικών Τα περισσότερα κτίρια είναι κατάλληλα. Αρκεί να πληρούνται οι εξής προϋποθέσεις: 1. Να υπάρχει επαρκής ελεύθερος και ασκίαστος χώρος. Ως ένα πρόχειρο κανόνα υπολογίστε πως χρειάζεστε περίπου 1-1,5 τετραγωνικό μέτρο για κάθε 100 Watt (αν χρησιμοποιήσετε τα συνηθισμένα κρυσταλλικά φωτοβολταϊκά του εμπορίου). Χρειάζεται περίπου 7-10 τ.μ/kwp για κεραμοσκεπή και 15 τ.μ/kwp για δώμα ή οικόπεδο. Αν πάλι τοποθετήσετε άμορφα φωτοβολταϊκά, το συνολικό κόστος θα είναι περίπου το ίδιο ή και μικρότερο, θα απαιτηθεί όμως περίπου διπλάσια επιφάνεια. Προσέξτε ιδιαίτερα ο χώρος να είναι κατά το δυνατόν 100% ασκίαστος καθ όλη τη διάρκεια της ημέρας.διαφορετικά, το σύστημά σας θα λειτουργεί με μικρότερη απόδοση.ένας χοντρικός κανόνας για να βεβαιωθείτε ότι το σύστημά σας δεν θα αποδίδειλιγότερο λόγω σκιάσεων, είναι ο εξής: η απόσταση από το τυχόν εμπόδιο (κτίριο,δέντρο, κ.λπ) πρέπει να είναι διπλάσια του ύψους του εμποδίου. 35

41 Εικόνα 2.17 : d1>2h:ελάχιστη από απόσταση μεταξύ συστοιχιών για την αποφυγή σκιάσεων Εικόνα 2.18 : Ενδεικτικές απώλειες από την σκίαση 2. Τα φωτοβολταϊκά έχουν τη μέγιστη απόδοση όταν έχουν νότιο προσανατολισμό. Αποκλίσεις από το Νότο είναι επιτρεπτές, μειώνουν όμως την απόδοση. 36

42 3. Η σωστή κλίση του φωτοβολταϊκού σε σχέση με το οριζόντιο επίπεδο. Συνήθως επιλέγεται μια κλίση που να δίνει τα καλύτερα αποτελέσματα καθ όλη τη διάρκεια τουέτους. Στην Ελλάδα, η βέλτιστη κλίση είναι γύρω στις 25o-30o. Εικόνα 2.19 : Ενδεικτική απόδοση βάσει κλίσης και προσανατολισμού 37

43 3.ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ ΟΙΚΟΔΟΜΙΚΩΝ ΤΕΤΡΑΓΩΝΩΝ ΚΑΙ ΠΟΛΥΚΑΤΟΙΚΙΩΝ 3.1 Περιγραφή των υπό μελέτη οικοδομικών τετραγώνων Για τις ανάγκες της μελέτης στην σκίαση των κτιρίων επιλέχτηκαν πολυκατοικίες από δυο οικοδομικά τετράγωνα της περιοχής της Θεσσαλονίκης και πιο συγκεκριμένα στον δήμο της Καλαμαριάς Οικοδομικό τετράγωνο 1 Το οικοδομικό τετράγωνο 1 περικλείεται από τις οδούς Παπαπέτρου και μητροπολίτου Καλλίδου. Στις εικόνες που ακολουθούν φαίνεται η πανοραμική άποψη του τετραγώνου (Εικόνα 3.1) Εικόνα 3.1 : Πανοραμική όψη του οικοδομικού τετραγώνου 1 της Καλαμαριάς. 38

44 3.1.2 Οικοδομικό τετράγωνο 2 Το οικοδομικό τετράγωνο 2 που περικλείεται από τις οδούς Καλαβρύτων και Αμαζόνων. Στις παρακάτω εικόνες φαίνεται η πανοραμική άποψη του τετραγώνου. ( Εικόνα 3.2) Εικόνα 3.2 : Πανοραμική όψη του οικοδομικού τετραγώνου 2 της Καλαμαριάς. Στη συνέχεια γίνεται λεπτομερέστερη παρουσίαση και των δυο οικοδομικών τετραγώνων με φωτογραφικό υλικό και επιπλέον χαρακτηριστικά τους. 39

45 3.2 Ρυμοτομική περιγραφή τετραγώνων. Σε αυτή την ενότητα θα γίνει η ανάλυση επιμέρους χαρακτηριστικών των τετραγώνων, όπως ο συντελεστής δόμησης και κάλυψης, η απόσταση των κτιρίων μεταξύ τους αλλά και κατανομή των κτιρίων βάση της χρονολογίας ανοικοδόμησης Περιγραφή τετραγώνου 1 Καλαμαριάς Τα κτίρια,του τετραγώνου 1, όπως φαίνεται και στις εικόνες 3.1 και 3.2 είναι σχεδόν εφαπτομενικά μεταξύ τους και επιπλέον σε μακρινή απόσταση από τα κτίρια των γειτονικών οικοδομικών τετραγώνων. Η ύπαρξη δένδρων είναι εκτεμένη και τα πεζοδρόμια είναι φαρδιά. Στις παρακάτω φωτογραφίες φαίνεται το υψηλό ποσοστό κάλυψης του τετραγώνου 1. Εικόνα 3.3 : Ανατολική πλευρά του τετραγώνου 40

46 Εικόνα 3.4 : Δυτική πλευρά του τετραγώνου Οι κατηγορίες ή κλάσεις των κτιρίων είναι οι εξής: - Α κατηγορία ( ). Χαρακτηριστική είναι η δεκαετία κατά την οποία θεσπίζονται διατάξεις, που προσπαθούν να οριοθετήσουν και να συγκεκριμενοποιήσουν τον τρόπο δόμησης κτιρίων και πολεοδόμησης, μιμούμενες Γερμανικά και Γαλλικά πρότυπα. Μέσα από αυτή τη διεργασία δημιουργείται και το λεγόμενο «Νεοκλασικό» ρεύμα. Κατά τη δεκαετία παράγεται νομοθετικό έργο κάτω από την πιεστική ανάγκη αποκατάστασης των προσφύγων, της ραγδαίας εκβιομηχάνισης της χώρας και διεύρυνση της αστικής τάξης. Μετά το 1922, με τη χρησιμοποίηση του ανελκυστήρα, οι όροφοι αυξάνονται σε αριθμό, οι είσοδοι περιορίζονται σε μία, αλλά η εξωτερική εμφάνιση διατηρεί τα στοιχεία της προηγούμενης περιόδου -μικρά μπαλκόνια, γείσα, μικρά παράθυρα- και σε κανονικά διαστήματα αντιμετώπιση της πρόσοψης σαν να πρόκειται για «αρχοντικό» μάλλον παρά για κατοικία. 41

47 - Β1 κατηγορία ( ). Κατά την περίοδο αυτή αρχίζει πλέον και εφαρμόζεται μαζικά το οπλισμένο σκυρόδεμα αναδιαμορφώνοντας τις κατασκευαστικές πρακτικές. Η εξάπλωση των νέων υλικών και μεθόδων κάτω από την πιεστική ανάγκη κατασκευής καταλυμάτων, οδηγεί στην ανέγερση πολυωρόφων κτισμάτων και σε συνδυασμό με τα ρεύματα του μοντερνισμού και του Bauhaus, οδηγούν στην μορφή της μεσοπολεμικής πολυκατοικίας, που στεγάζει πλέον περισσότερες οικογένειες σε οροφοδιαμερίσματα. Οι κατασκευές με μπετόν, ανέρχονται στο 47,84% των συνολικών κτιρίων της χώρας και ακολουθούν οι κατασκευές από τούβλα-τσιμεντόλιθους και πέτρα. Την περίοδο αυτή παράγεται καθοριστικό νομοθετικό έργο, με διατάξεις που επηρέασαν την μορφή του κτισμένου χώρου, όπως αυτές της κάθετης και οριζόντιας ιδιοκτησίας που έδωσε την δυνατότητα της επ αντιπαροχή παραγωγής κατοικίας, με την κατανομή του κόστους της σε πολλούς συνιδιοκτήτες. Επίσης ο ΓΟΚ του 1955 καθορίζει την μορφή των πόλεων με το συνεχές σύστημα για το πυκνοκατοικημένο κέντρο, το πανταχόθεν ελεύθερο για τα προάστια και τις κηπουπόλεις και τα ενδιάμεσα συστήματα, το ασυνεχές και των πτερύγων που χρησιμοποιούνται και στους οικισμούς. - Β2 κατηγορία ( ). Η εισαγωγή του Κανονισμού Θερμομόνωσης Κτιρίων (ΚΘΚ) το 1979 (ΦΕΚ362Δ/1979) και η εφαρμογή του από το 1981 και έπειτα, επιτρέπει να ταξινομηθούν τα κτίρια αντίστοιχα. Παράλληλα γίνονται αλλεπάλληλες διορθωτικές κινήσεις σε σχέση με το νομοθετικό πλαίσιο, με τροποποίηση του ΓΟΚ αλλά και συμπληρωματικών διαταγμάτων, όπως η επιβολή μέγιστου συντελεστή εκμετάλλευσης (δόμησης), ενώ εκδίδεται ο Γενικός Οικοδομικός Κανονισμός του Σταδιακά η αύξηση της πληθυσμιακής πυκνότητας αναγκάζει τα αστικά κέντρα σε γρήγορη ανοικοδόμηση και επέκταση. Το φαινόμενο αυτό εμφανίζεται πρώτα στην Αθήνα και στη Θεσσαλονίκη, αλλά επεκτείνεται ραγδαία στα μεγάλα αστικά κέντρα, τις κωμοπόλεις και τους οικισμούς. - Γ κατηγορία ( ). Πρόκειται για μία μάλλον θολή περίοδο έως ότου εδραιωθεί πλήρως η εφαρμογή της θερμομόνωσης. Η επαφή του κτιρίου με το έδαφος ήταν δεδομένη μέχρι πριν τον Γ.Ο.Κ. του 85, καθώς μετέπειτα κυριάρχησε η πιλοτή. - Δ κατηγορία (1990 έως σήμερα). Πρόκειται για μια περίοδο κατά την οποία εφαρμόζεται ο ΚΘΚ στην πλειονότητα των κτιρίων τα οποία κατασκευάζονται. 42

48 Με βάση λοιπόν τα παραπάνω έχουμε τον εξής πίνακα για την ταξινόμηση των κτιρίων: Οικοδομικό Α κατηγορία Β1 κατηγορία Β2 κατηγορία Γ κατηγορία Δ κατηγορία Τετράγωνο Κέντρου έως σήμερα Κτίρια Πίνακας 3.1 : Κατηγοριοποίηση των κτιρίων του τετραγώνου 1 ανάλογα με έτος κατασκευής. Από τον πινάκα 3.1 παρατηρούμε ότι η οικοδομική δραστηριότητα στο τετράγωνο αυτό περιλαμβάνεται στις δεκαετίες από 1980 έως και Το 75% των κτιρίων είναι χτισμένα την περίοδο κάτι που σημαίνει ότι διαθέτουν θερμομόνωση, τα συστήματα θέρμανσης είναι νέας τεχνολογίας αλλά και τα κουφώματα είναι από διπλό υαλοπίνακα. Επίσης όσον αναφορά την σκίαση τα συστήματα σκίασης είναι νεότερα. Το υπόλοιπο 25% των κτιρίων είναι κατασκευασμένα την περίοδο κάτι που σημαίνει ότι ίσως να υπάρχει θερμομόνωση διότι είναι μεταβατική η περίοδος εκείνη, αλλά τα συστήματα θέρμανσης είναι νεότερης τεχνολογίας. Τα συστήματα σκίασης όπου υπάρχουν είναι παλαιάς τεχνολογίας. 43

49 3.2.2 Περιγραφή τετραγώνου 2 Καλαμαριάς Όπως και στο οικοδομικό τετράγωνο 1 της Καλαμαριάς έχει υψηλό συντελεστή δόμησης αλλά μικρότερο ποσοστό κάλυψης. Οι αποστάσεις μεταξύ των κατοικιών είναι μεγάλες όπως και οι αυτές μεταξύ των γειτονικών τετραγώνων. Έτσι έχουμε περισσότερο διαθέσιμο χώρο για δενδροφύτευση, πεζοδρόμηση αλλά και δημιουργία χώρων στάθμευσης αυτοκινήτων. Στις παρακάτω φωτογραφίες φαίνονται ξεκάθαρα τα παραπάνω χαρακτηριστικά (Εικόνες ). Εικόνα 3.5: Νότια άποψη του τετραγώνου Εικόνα 3.6 : Ανατολική άποψη του τετραγώνου 44

50 Όπως και στο τετράγωνο 1, έτσι και εδώ ταξινομούμε τα κτίρια σε κλάσεις με βάση το έτος κατασκευής. Στο οικοδομικό τετράγωνο της Καλαμαριάς βρίσκονται 12 οικοδομές, οι οποίες είναι χτισμένες μετά το 1990, δηλαδή ανήκουν στην Δ Κατηγορία. Οικοδομικό Α κατηγορία Β1 κατηγορία Β2 κατηγορία Γ κατηγορία Δ κατηγορία Τετράγωνο Καλαμαριάς έως σήμερα Κτίρια Πίνακας 3.2 : Κατηγοριοποίηση των κτιρίων του τετραγώνου της Καλαμαριάς ανάλογα με έτος κατασκευής. 3.3 Πολυκατοικία τετραγώνου 1 Καλαμαριάς Στο οικοδομικό τετράγωνο 1 επιλέχθηκε η πολυκατοικία της οδού Παπαπέτρου με μητροπολίτου Καλλίδου. Είναι μια πολυκατοικία εφτά ορόφων,με την νότια όψη της πολυκατοικίας βλέπει στην οδό Παπαπέτρου, ενώ η βόρεια και η δυτική σε ακάλυπτο.η ανατολική στην οδό μητρ.καλλίδου. Επειδή βρισκόμαστε στο βόρειο ημισφαίριο, η βόρεια πλευρά του κτιρίου δεν δέχεται πολύ ηλιακή ακτινοβολία κατά την διάρκεια της ημέρας. Δεδομένου και του ακάλυπτου, οι απέναντι πολυκατοικίες σκιάζουν την βόρεια πλευρά οπότε η ανάγκη σκίασης στην βόρεια όψη μπορεί να ικανοποιηθεί με χρήση εσωτερικών συστημάτων σκίασης. Τονίζεται επίσης ότι τα ανοίγματα της νότιας πλευράς είναι μεγαλύτερα από αυτά της βόρειας. Στις παρακάτω εικόνες βλέπουμε την προσομοίωση της σκιάς από τα γύρω κτίρια στις 21 Ιουνίου και 21 Δεκεμβρίου για την νότια και την βόρεια όψη του κτιρίου αντίστοιχα. Για την προσομοίωση της σκίασης χρησιμοποιήθηκε το λογισμικό Google Sketch Up version 7. 45

51 Εικόνα 3.7 : Σκιά στην νότια όψη στις 21 Ιουνίου και ώρα 13:00 το μεσημέρι. Εικόνα 3.8 : Σκιά στην νότια όψη στις 21 Δεκεμβρίου και ώρα 13:00 το μεσημέρι. 46

52 Εικόνα 3.9 : Σκιά στην βόρεια όψη στις 21 Δεκεμβρίου και ώρα 11:00 το πρωί. Εικόνα 3.10 : Σκιά στην βόρεια όψη στις 21 Ιουνίου και ώρα 09:00 το πρωί. 47

53 Οι ημερομηνίες που επιλέχθηκαν είναι χαρακτηριστικές του έτους. Στις 21 Δεκεμβρίου έχουμε το Χειμερινό Ηλιοστάσιο όπου και έχουμε την μικρότερη μέρα, και στις 21 Ιουνίου έχουμε το Θερινό Ηλιοστάσιο όπου η μέρα είναι η μεγαλύτερη του έτους. Οι ώρες είναι αυτές όπου η κάθε όψη δέχεται την περισσότερη ακτινοβολία από τον ήλιο. Παρατηρούμε ότι η βόρεια όψη της πολυκατοικίας λόγο της μικρής απόστασης των απέναντι κτιρίων στον ακάλυπτο δεν δέχεται μεγάλα ποσά ηλιακής ακτινοβολίας κατά την διάρκεια της μέρας. Μάλιστα όπως φαίνεται και στην Εικόνα 3.7 τον χειμώνα η ακτινοβολία που δέχεται είναι σχεδόν μηδενική στο σύνολο της μέρας. Έτσι η ανάγκη για σκίαση μπορεί να καλυφθεί με απλά συστήματα εσωτερικής σκίασης όπως κουρτίνες ή περσίδες. Η νότια όψη όμως δέχεται περισσότερη ηλιακή ακτινοβολία μιας και τα απέναντι κτίρια βρίσκονται σε μεγαλύτερη απόσταση από αυτά της βόρειας όψης. Δεδομένου ότι και τα ανοίγματα στην νότια όψη είναι μεγαλύτερα, γίνεται εύκολα αντιληπτό ότι η ανάγκη για σκίαση ικανοποιείται πιο εύκολα με εξωτερικά συστήματα σκίασης. 3.4 Πολυκατοικία τετραγώνου 2 Καλαμαριάς Στο οικοδομικό τετράγωνο 2 της Καλαμαριάς επιλέχθηκε η πολυκατοικία της οδού Καλαβρύτων. Αποτελείται από τέσσερις ορόφους,με την νότια πλευρά της να βρίσκεται επί της οδού Καλαβρύτων,η βόρεια να βλέπει σε ακάλυπτο και η ανατολική και δυτική να είναι εφαπτόμενες σε άλλες πολυκατοικίες.στις παρακάτω εικόνες βλέπουμε την προσομοίωση της σκιάς από τα γύρω κτίρια στις 21 Ιουνίου και 21 Δεκεμβρίου για την νότια και την βόρεια όψη του κτιρίου αντίστοιχα.για την προσομοίωση της σκίασης χρησιμοποιήθηκε το λογισμικό Google Sketch Up vers

54 Εικόνα 3.11 : Σκιά στην βόρεια όψη στις 21 Ιουνίου και ώρα 09:00 το πρωί. Εικόνα 3.12 : Σκιά στην νότια όψη στις 21 Ιουνίου και ώρα 13:00 το μεσημέρι. 49

55 Εικόνα 3.13 : Σκιά στην βόρεια όψη στις 21 Δεκεμβρίου και ώρα 10:00 το πρωί Εικόνα 3.14 : Σκιά στην νότια όψη στις 21 Δεκεμβρίου και ώρα 13:00 το μεσημέρι. 50

56 Συμπεραίνει κανείς πως η χρήση συστημάτων σκίασης είναι έντονη και στις δύο περιπτώσεις πολυκατοικιών. Επιπλέον θα μπορούσαμε να τοποθετήσουμε συστήματα φωτοβολταϊκών, στοχεύοντας όχι μόνο στη βελτίωση της ενεργειακής συμπεριφοράς των κτιρίων αλλά και στην ενεργειακή αυτονομία τους. 51

57 4. ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ ΣΤΟ EnergyPlus Για την μελέτη της επίδρασης των συστημάτων σκίασης στην ενεργειακή συμπεριφορά των δυο πολυκατοικιών που επιλέχθηκαν, χρησιμοποιήθηκε το λογισμικό EnergyPlus (έκδοση 6.0.0). Το λογισμικό δημιουργήθηκε από την Αμερικάνικο Υπουργείο Ενέργειας (U.S. Department of Energy). Πρόκειται για ένα από τα παλαιότερα δυναμικά προσομοιωτικά εργαλεία, με δυνατότητα υπολογίζει με μεγάλη ακρίβεια τα θερμικά και ψυκτικά φορτία ενός κτιρίου και μιας θερμικής ζώνης, συνυπολογίζοντας την επιρροή ενδεχόμενων παθητικών συστημάτων και ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, καθώς και τα εσωτερικά θερμικά κέρδη από το τεχνητό φωτισμό, τις συσκευές και τους ανθρώπους καθώς επίσης τον φυσικό αερισμό του κτιρίου. 4.1 Προσομοίωση της σκίασης και των φωτοβολταϊκών πλαισίων στο EnergyPlus Το EnergyPlus έχει τη δυνατότητα να προσομοιώνει την επίδραση της σκίασης στο ενεργειακό ισοζύγιο του κτιρίου, είτε σε περίπτωση που προκαλείται από την ίδια τη γεωμετρία του κτιρίου είτε και λόγω συστημάτων σκίασης ή ακόμα και λόγω της γύρω βλάστησης και του γύρω δομημένου περιβάλλοντος. Τα εξωτερικά συστήματα σκίασης όπως τέντες, περσίδες και πέργκολες σχεδιάζονται σαν επίπεδα ορθογώνια με μηδενική θερμική μάζα. Δηλαδή δεν συμμετέχουν στην μεταφορά θερμικής ενέργειας από και προς το κτίριο. Έτσι το λογισμικό προσομοιώνει μόνο την σκίαση που δημιουργείται από τα συστήματα αυτά. Πρέπει να τονιστεί ότι στο λογισμικό εισάγεται ένα χρονοδιάγραμμα στο οποίο καταγράφεται το πότε είναι σε λειτουργία ένα σύστημα σκίασης. Δηλαδή για ποιες ώρες της ημέρας και σε ποια περίοδο το σύστημα σκιάζει το κτίριο, σε ποιες όχι και με ποιον τρόπο. Συνεπώς, κάθε σύστημα σκίασης πρέπει να έχει το δικό του χρονοδιάγραμμα λειτουργίας. Για την προσομοίωση της σκίασης από εξωτερικά συστήματα γίνονται κάποιες παραδοχές, οι οποίες είναι: Και οι δυο πλευρές του συστήματος έχουν τις ίδιες ιδιότητες διαπερατότητας. Η διαπερατότητα είναι ίδια και στην διάχυτη και στην άμεση ακτινοβολία. Η διαπερατότητα από την άμεση ακτινοβολία εξαρτάται από την γωνία πρόσπτωσης στο σύστημα της σκίασης. 52

58 Τα συστήματα σκίασης υποτίθεται ότι είναι αδιαφανή στην ακτινοβολία των υψηλών μηκών κύματος. Έτσι σε κάθε περίπτωση υπολογίζεται ο συντελεστής σκίασης σύμφωνα με τον νέο Κ.ΕΝ.Α.Κ. Τα εσωτερικά συστήματα σκίασης εν αντιθέσει με τα εξωτερικά, δεν είναι ανάγκη να τα σχεδιάσουμε. Το λογισμικό παρέχει τη δυνατότητα να εισαχθούν τα εσωτερικά συστήματα σκίασης που υπάρχουν στο προς προσομοίωση κτίριο κατά τη διαδικασία ορισμού των ανοιγμάτων του κτιρίου. Έτσι μπορούμε να προσομοιώσουμε εσωτερικά συστήματα τύπου κουρτίνας, περσίδων αλλά και εσωτερικών ρολών. Όπως και στα εξωτερικά, έτσι και στα εσωτερικά συστήματα πρέπει να εισάγουμε χρονοδιαγράμματα σύμφωνα με τα οποία καθορίζουμε ποιες ώρες είναι ανοιχτά ή όχι τα συστήματα σκίασης, ή την γωνία των πτερυγίων αν πρόκειται για συστήματα με περσίδες. Κάθε σύστημα σκίασης πρέπει να έχει και ένα χρονοδιάγραμμα για να γίνει η προσομοίωση. Στην περίπτωση των εσωτερικών σκιάστρων τα συστήματα που επιλέγονται συμμετέχουν στη μετάδοση θερμότητας του κτιριακού κελύφους. Συνοψίζοντας, το EnergyPlus δίνει την δυνατότητα για ακριβή προσομοίωση της σκίασης σε ένα κτίριο, δίνοντας την δυνατότητα στον χρήστη να προσομοιώσει εναλλακτικές λύσεις με σκοπό την εύρεση του αποδοτικότερου συστήματος σκίασης, ώστε να επιτευχθεί η μέγιστη δυνατή εξοικονόμηση ενέργειας, προτείνοντας έτσι τις κατάλληλες παρεμβάσειςαλλαγές.επίσης μας δίνεται η δυνατότητα σχεδίασης και υπολογισμού φωτοβολταϊκών πλαισίων και της ηλεκτρικής ενέργειας που παράγουν κατά την διάρκεια ολοκλήρου του έτους.. Τα πλαίσια σχεδιάζονται σαν επίπεδα ορθογώνια με μηδενική θερμική μάζα. Δηλαδή και αυτά δεν συμμετέχουν στην μεταφορά θερμικής ενέργειας από και προς το κτίριο. 4.2 Δομικά στοιχεία Μια άλλη σημαντική παράμετρος για την προσομοίωση, είναι ο ορισμός των ιδιοτήτων του κελύφους. Συνεπώς, πρέπει να οριστούν τα επιμέρους υλικά από τα οποία αποτελείται το εκάστοτε δομικό στοιχείο (π.χ. υποστυλώματα, δοκάρια, τοιχοποιία) καθώς και ο συντελεστής θερμοπερατότητας του κάθε υλικού για τον υπολογισμό του συνολικού συντελεστή θερμοπερατότητας της εκάστοτε επιφάνειας και του συνολικού κελύφους. Στον 53

59 παρακάτω πίνακα παρουσιάζονται οι τοιχοποιίες καθώς και τα πάχη κάθε δομικού υλικού από τα οποία αποτελούνται (Πίνακας 4.1). Απλή Τοιχοποιία Κολώνες-Δοκάρια Ενδιάμεσα δάπεδα Εξωτερικό Τοιχοποιία Ασβεστοτσιμεντοκονίαμα Ασβεστοτσιμεντοκονίαμα Ασβεστοτσιμεντοκονίαμα Ασβεστοτσιμεντοκονίαμα 0,087 mm 0,1 mm 0,1 mm 0,1 mm ΤούβλοΔιατρητό 0,45 mm Οπλισμένο Σκυρόδεμα 0,25 mm Εξυλασμένη Πολυστερίνη Τούβλο διατρητο 0,064 mm Ασβεστοτσιμεντοκονίαμα 0,087 mm Εξυλασμένη Πολυστερίνη Οπλισμένο Σκυρόδεμα 0,25 mm Διογκωμένη Πολυστερίνη Ασβεστοτσιμεντοκονίαμα Γαρμπιλοσκυρόδεμα Τούβλο διατρητο 0,1 mm 0,064 mm 0,064 mm Κεραμικά πλακάκια δαπέδου Ασβεστοτσιμεντοκονίαμα 0,1 mm Πίνακας 4.1 : Υλικά δομικών στοιχείων και πάχη (mm) για τα κτίρια της Καλαμαριάς Τα παραπάνω δεδομένα έχουν εισαχθεί στο πρόγραμμα προσομοίωσης έτσι ώστε να έχουμε όσο το δυνατόν μεγαλύτερη ακρίβεια στα αποτελέσματα μας. 4.3 Περιπτώσεις προσομοίωσης Στο πλαίσιο της διπλωματικής εργασίας έγινε η προσομοίωση των συγκεκριμένων κτιρίων σε δυο διαφορετικές περιπτώσεις.η πρώτη περίπτωση αφορά την υφισταμένη κατάσταση στην οποία βρίσκονται και η δεύτερη περίπτωση αφορά την τοποθέτηση των κτιρίων σε χώρο μακριά από αστικό περιβάλλον.επίσης μελετήσαμε τις υποπεριπτώσεις κατά τις οποίες,στην πρώτη είχαμε εξωτερικά συστήματα σκίασης και φωτοβολταϊκών και στην δεύτερη δεν είχαμε. Ανάλογα με τον προσανατολισμό επιλέχθηκαν οριζόντια (βόρειο και νότιο προσανατολισμό) ή κάθετα (ανατολικό και δυτικό) συστήματα σκίασης. Τα συστήματα σκίασης που επιλέχτηκαν ήταν περσίδες με ενσωματωμένα φωτοβολταϊκά πλαίσια.επίσης θα πρέπει να τονισθεί ότι συστήματα σκίασης χρησιμοποιήθηκαν μόνο εκεί όπου κρίθηκε απαραίτητο, βάση της μελέτης της κίνησης του ήλιου στις 21 Ιουνίου, 21 Δεκεμβρίου και 23 Σεπτεμβρίου μέσω του προγράμματος Google SketchUp. Στα ανοίγματα τα οποία λόγω του προσανατολισμού τους ή του περιβάλλοντα χώρου, δεν δέχονται μεγάλα ποσά ηλιακής ακτινοβολίας θεωρείται ότι η ηλιοπροστασία καλύπτεται επαρκώς από τα εσωτερικά συστήματα σκίασης. Τα εσωτερικά συστήματα σκίασης όπως π.χ. κουρτίνες, θεωρείται ότι 54

60 υπάρχουν σε όλα τα ανοίγματα ασχέτως αν αυτά σκιάζονται ή όχι από εξωτερικό σύστημα σκίασης. Το κάθε κτίριο χωρίζεται σε επιμέρους θερμικές ζώνες. Οι ζώνες επιλέγονται ανάλογα με τη χρήση του κάθε χώρου, δηλαδή, αν για παράδειγμα χρησιμοποιείται ως κουζίνα ή υπνοδωμάτιο κ.ο.κ. και ανάλογα με τον προσανατολισμό του κάθε χώρου. Συνοπτικά οι περιπτώσεις παρουσιάζονται στον παρακάτω πίνακα. ΚΤΙΡΙΟ 1 ΚΤΙΡΙΟ 2 ΥΦΙΣΤΑΜΕΝΗ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΠΑΡΕΜΒΑΣΗ 1η ΠΑΡΕΜΒΑΣΗ 2η Χωρίς συστήματα σκίασης και χωρίς γεννήτριες φωτοβολταικών. Τοποθέτηση εξωτερικών συστημάτων σκίασης με ενσωματωμένα φωτοβολταικά.(όπου κρίνεται απαραίτητο) Τοποθέτηση κτιρίου εκτός αστικού ιστού με την χρήση περσίδων και φωτοβολταικών.(όπου κρίνεται απαραίτητο) Χωρίς συστήματα σκίασης και χωρίς γεννήτριες φωτοβολταικών. Τοποθέτηση εξωτερικών συστημάτων σκίασης με ενσωματωμένα φωτοβολταικά.(όπου κρίνεται απαραίτητο) Τοποθέτηση κτιρίου εκτός αστικού ιστού με την χρήση περσίδων και φωτοβολταικών. (όπου κρίνεται απαραίτητο) Πίνακας 4.2 :Συνοπτικός πίνακας παρεμβάσεων 55

61 Στις παρακάτω εικόνες παρουσιάζεται η όψη των πολυκατοικιών όπως εμφανίζονται στο περιβάλλον του Google SketchUp με την ενσωμάτωση των συστημάτων σκίασης και φωτοβολταϊκών (Εικόνες ). Εικόνα 4.1 : Κτίριο 1 Καλαμαριάς με ενσωμάτωση συστημάτων. 56

62 Εικόνα 4.2 : Κτίριο 1 Καλαμαριάς με ενσωμάτωση συστημάτων. Εικόνα 4.3 : Κτίριο 2 Καλαμαριάς με ενσωμάτωση συστημάτων. 57

63 Εικόνα 4.4 : Κτίριο 2 Καλαμαριάς με ενσωμάτωση συστημάτων. Τα αποτελέσματα των προσομοιώσεων παρουσιάζονται στο επόμενο κεφάλαιο. 58

64 5. ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗΣ Στο συγκεκριμένο κεφάλαιο θα παρουσιαστούν τα αποτελέσματα των προσομοιώσεων όσων αφορά την πολυκατοικία του Κέντρου αλλά και της Καλαμαριάς. Συγκεκριμένα θα παρουσιαστούν οι ετήσιες καταναλώσεις ενέργειας των δύο αυτών κτιρίων πριν και μετά τις προτεινόμενες παρεμβάσεις. 5.1 Υφιστάμενη κατάσταση στην πολυκατοικία 1 της καλαμαριάς. Στον παρακάτω πίνακα 5.1 παρουσιάζεται η ετήσια κατανάλωση για την περίπτωση του κτιρίου 1 της Καλαμαριάς. Στην υφιστάμενη κατάσταση το κτίριο έχει μελετηθεί χωρίς να περιλαμβάνει κάποιο σύστημα σκίασης. Ετήσια κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας. Ετήσια κατανάλωση ενέργειας για θέρμανση από φυσικό αέριο. 58,64 kwh/ 53,25 kwh/ Ετήσια κατανάλωση ενέργειας για ψύξη. 9,60 kwh/ Ετήσια παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας από φωτοβολταϊκά. 0 Ετήσια συνολική κατανάλωση ενέργειας. 143,3 kwh/ Πίνακας 5.1 : Ετήσια κατανάλωση ενέργειας κτιρίου 1 υφιστάμενης κατάστασης. Στην παρούσα φάση αξίζει να σημειωθεί ότι η κατανάλωση ενέργειας για θέρμανση περιλαμβάνει την ηλεκτρική ενέργεια αλλά και κατανάλωση φυσικού αερίου,το οποίο αποτελεί και την κυριότερη πηγή θέρμανσης της πολυκατοικίας της Καλαμαριάς. Όσων αφορά την κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας για ψύξη,αυτή περιλαμβάνει την ηλεκτρική ενέργεια των αντλιών και των ανεμιστήρων του συστήματος (κλιματιστικές μονάδες διαιρούμενου τύπου). 59

65 5.1.1 Πρώτη παρέμβαση στην πολυκατοικία 1 της Καλαμαριάς. Στην συγκεκριμένη παρέμβαση το κτίριο περιέχει περσίδες με ενσωματωμένα φωτοβολταϊκά πλαίσια ως συστήματα σκίασης σε όλες τις πλευρές που κρίθηκε αναγκαίο. Τα αποτελέσματα παρουσιάζονται στον πίνακα 5.2 Ετήσια κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας. Ετήσια κατανάλωση ενέργειας για θέρμανση από φυσικό αέριο. 57,70 kwh/ 55,35 kwh/ Ετήσια κατανάλωση ενέργειας για ψύξη. Ετήσια παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας από φωτοβολταϊκά. Ετήσια συνολική κατανάλωση ενέργειας. 8,64 kwh/ 4200 kwh 144,45 kwh/ Πίνακας 5.2 : Ετήσια κατανάλωση ενέργειας κτιρίου 1 στην πρώτη παρέμβαση. Από τον παραπάνω πίνακα διαπιστώνουμε πως παρατηρείται μια μικρή μείωση στην συνολική κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας της τάξεως του 0,8%. Όσον αφορά στην κατανάλωση ενέργειας για θέρμανση παρατηρείται μια αύξηση της τάξεως του 2%. Στην κατανάλωση ενέργειας για ψύξη παρατηρούμε πως υπάρχει μια μείωση της τάξεως του 5,3%.Τέλος είχαμε παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας των 4200 Kwh. 60

66 5.1.2 Δεύτερη παρέμβαση στην πολυκατοικία 1 της Καλαμαριάς. Εδώ πρόκειται ουσιαστικά για υποπερίπτωση της πρώτης παρέμβασης. Η συγκεκριμένη παρέμβαση περιλαμβάνει την μεταφορά του κτιρίου σε μια περιοχή από την οποία δεν θα σκιάζεται από παρακείμενα κτίρια. Τα αποτελέσματα παρουσιάζονται στον πίνακα 5.3. Ετήσια κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας. Ετήσια κατανάλωση ενέργειας για θέρμανση από φυσικό αέριο. 60,99 kwh/ 48,68 kwh/ Ετήσια κατανάλωση ενέργειας για ψύξη. Ετήσια παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας από φωτοβολταϊκά. Ετήσια συνολική κατανάλωση ενέργειας. 11,92 kwh/ kwh 141,07 kwh/ Πίνακας 5.3 : Ετήσια κατανάλωση ενέργειας κτιρίου 1 στην δεύτερη παρέμβαση. Από τον παραπάνω πίνακα είναι φανερό πως στην κατανάλωση της ηλεκτρικής ενέργειας παρατηρείται μια αύξηση κατά 2%.Στην κατανάλωση ενέργειας για θέρμανση έχουμε μια μείωση της τάξεως του 4,4%.Στην περίπτωση της κατανάλωσης ενέργειας για ψύξη έχουμε μείωση κατά 11%. Τέλος είχαμε παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας των Kwh. 5.2 Υφιστάμενη κατάσταση στην πολυκατοικία 2 της καλαμαριάς Στον παρακάτω πίνακα 5.4 παρουσιάζεται η ετήσια κατανάλωση για την περίπτωση του κτιρίου 2 της Καλαμαριάς. Στην υφιστάμενη κατάσταση το κτίριο έχει μελετηθεί χωρίς να περιλαμβάνει κάποιο σύστημα σκίασης. 61

67 Ετήσια κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας. Ετήσια κατανάλωση ενέργειας για θέρμανση από φυσικό αέριο. 70,72 kwh/ 46,09 kwh/ Ετήσια κατανάλωση ενέργειας για ψύξη. Ετήσια παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας από φωτοβολταϊκά. Ετήσια συνολική κατανάλωση ενέργειας. 6,78 kwh/ 0 kwh 116,82 kwh/ Πίνακας 5.4 : Ετήσια κατανάλωση ενέργειας κτιρίου 2 υφιστάμενης κατάστασης. Στην παρούσα φάση αξίζει να σημειωθεί ότι η κατανάλωση ενέργειας για θέρμανση περιλαμβάνει την ηλεκτρική ενέργεια αλλά και κατανάλωση φυσικού αερίου,το οποίο αποτελεί και σε αυτήν την περίπτωση την κυριότερη πηγή θέρμανσης της πολυκατοικίας. Όσων αφορά την κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας για ψύξη,αυτή περιλαμβάνει την ηλεκτρική ενέργεια των αντλιών και των ανεμιστήρων του συστήματος (κλιματιστικές μονάδες διαιρούμενου τύπου) Πρώτη παρέμβαση στην πολυκατοικία 2 της Καλαμαριάς. Στην συγκεκριμένη παρέμβαση το κτίριο περιέχει περσίδες με ενσωματωμένα φωτοβολταϊκά πλαίσια ως συστήματα σκίασης σε όλες τις πλευρές που κρίθηκε αναγκαίο. Τα αποτελέσματα παρουσιάζονται στον πίνακα 5.5 Ετήσια κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας. Ετήσια κατανάλωση ενέργειας για θέρμανση από φυσικό αέριο. 70,17 kwh/ 51,86 kwh/ Ετήσια κατανάλωση ενέργειας για ψύξη. Ετήσια παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας από φωτοβολταϊκά. Ετήσια συνολική κατανάλωση ενέργειας. 6,14 kwh/ 7000 kwh 122,04 kwh/ Πίνακας 5.5 : Ετήσια κατανάλωση ενέργειας κτιρίου 2 στην πρώτη παρέμβαση. 62

68 Από τον παραπάνω πίνακα διαπιστώνουμε πως παρατηρείται μια μικρή μείωση στην συνολική κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας της τάξεως του 0,4%. Όσον αφορά στην κατανάλωση ενέργειας για θέρμανση παρατηρείται μια αύξηση της τάξεως του 5,9%. Στην κατανάλωση ενέργειας για ψύξη παρατηρούμε πως υπάρχει μια μείωση της τάξεως του 4,9%.Τέλος είχαμε παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας των 7000 Kwh Δεύτερη παρέμβαση στην πολυκατοικία 2 της Καλαμαριάς. Εδώ πρόκειται ουσιαστικά για υποπερίπτωση της πρώτης παρέμβασης. Η συγκεκριμένη παρέμβαση περιλαμβάνει την μεταφορά του κτιρίου σε μια περιοχή από την οποία δεν θα σκιάζεται από παρακείμενα κτίρια. Τα αποτελέσματα παρουσιάζονται στον πίνακα 5.6. Ετήσια κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας. Ετήσια κατανάλωση ενέργειας για θέρμανση από φυσικό αέριο. 71,82 kwh/ 45,06 kwh/ Ετήσια κατανάλωση ενέργειας για ψύξη. Ετήσια παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας από φωτοβολταϊκά. Ετήσια συνολική κατανάλωση ενέργειας. 7,89 kwh/ 8800 kwh 116,88 kwh/ Πίνακας 5.6 : Ετήσια κατανάλωση ενέργειας κτιρίου 2 στην δεύτερη παρέμβαση. Από τον παραπάνω πίνακα διαπιστώνουμε πως παρατηρείται μια μικρή αύξηση στην συνολική κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας της τάξεως του 0,39%. Όσον αφορά στην κατανάλωση ενέργειας για θέρμανση παρατηρείται μια μείωση της τάξεως του 1,1%. Στην κατανάλωση ενέργειας για ψύξη παρατηρούμε πως υπάρχει μια αύξηση της τάξεως του 8,1%.Τέλος είχαμε παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας των 8800 Kwh. 5.3 Διαγράμματα κατανάλωσης ενέργειας. Στην συνέχεια παρουσιάζονται διαγράμματα κατανάλωσης ενέργειας τόσο για την περίπτωση της θέρμανσης όσο και για την περίπτωση της ψύξης για τις οικοδομές της καλαμαριάς. Το παρακάτω διάγραμμα (Διάγραμμα 5.1) αναφέρεται στην πολυκατοικία 1 της Καλαμαριάς. 63

69 Θέρμανση(kwh) Ψύξη(kwh) Yφιστάμενη κατάσταση Παρέμβαση 1 Παρέμβαση 2 Διάγραμμα 5.1 : Ετήσια κατανάλωση ενέργειας για ψύξη και θέρμανση του κτιρίου 1 της καλαμαριάς. Αυτό το οποίο από μία πρώτη μάτια γίνεται αντιληπτό είναι η αύξηση της κατανάλωσης ενέργειας για την θέρμανση του κτιρίου στην πρώτη περίπτωση και η μείωση στην δεύτερη,κάτι το οποίο είναι φυσιολογικό,διότι με την προσθήκη των συστημάτων σκίασης σε κάθε περίπτωση μειώνεται το ποσοστό της ηλιακής ακτινοβολίας το οποίο επιδρά στο κέλυφος του κτιρίου στους χειμερινούς μήνες, ενώ με την αφαίρεση των παρακείμενων κτιρίων η αύξηση του ποσοστού της ηλιακής ακτινοβολίας υπερκαλύπτει την μείωση που προκαλούν τα συστήματα σκίασης. Τα αντιστρόφως αντίθετα ισχύουν για την ψύξη. Το επόμενο διάγραμμα (Διάγραμμα 5.2) αναφέρεται στην πολυκατοικία 2 της καλαμαριάς. 64

70 Θέρμανη(Kwh) Ψύξη(Kwh) Yφιστάμενη κατάσταση Παρέμβαση 1 Παρέμβαση 2 Διάγραμμα 5.2 : Ετήσια κατανάλωση ενέργειας για ψύξη και θέρμανση του κτιρίου 2 της καλαμαριάς. Καταλαβαίνουμε ότι ακριβώς τα ίδια ισχύουν και για το δεύτερο κτίριο 65

71 6. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Στο συγκεκριμένο κεφάλαιο θα παρουσιαστούν τα συμπεράσματα τα οποία προκύπτουν από τις προτεινόμενες παρεμβάσεις στις πολυκατοικίες του κέντρου και της Καλαμαριάς. Συγκεκριμένα στο κεφάλαιο αυτό θα παρουσιαστεί μια γενική αξιολόγηση των αποτελεσμάτων. Αυτό που παρατηρεί κανείς με μια πρώτη ματιά είναι ότι η ετήσια συνολική κατανάλωση ενέργειας δεν έχει μεγάλες διακυμάνσεις.αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι η κατανάλωση της ηλεκτρικής ενέργειας από της ηλεκτρικές συσκευές παραμένει σταθερή. Επίσης η οποιαδήποτε αύξηση στην κατανάλωση της ηλεκτρικής ενέργειας λόγω της αύξησης των θερμικών φορτίων κατά κάποιο τρόπο αντισταθμίζεται από τη μείωση της ηλεκτρικής ενέργειας λόγο της μείωσης των ψυκτικών φορτίων. 6.1 Συμπεράσματα για την πολυκατοικία 1 της Καλαμαριάς. Η μόνη διαφορά στην πρώτη όσο και στην δεύτερη παρέμβαση είναι τα κτίρια τα οποία βρίσκονται γύρω από το κτίριο. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα να δέχεται μεγαλύτερα ποσά ηλιακής ακτινοβολίας στην δεύτερη περίπτωση.ενώ λοιπόν αυξάνεται η ανάγκη για ψύξη τους καλοκαιρινούς μήνες, η ενέργεια που χρειάζεται για να θερμανθεί κατά τους χειμερινούς την υπερκαλύπτει. Η συνολική ετήσια ενέργεια δηλαδή είναι μικρότερη στην δεύτερη παρέμβαση. Επίσης η παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας στην δεύτερη περίπτωση είναι κατά πολύ μεγαλύτερη, ξεπερνώντας το 100% της πρώτης.παρόλα αυτά ακόμα και για την πρώτη περίπτωση η παραγωγή από τα φωτοβολταϊκά είναι σημαντική, όπως φαίνεται στα παρακάτω διαγράμματα, αν συνυπολογίσει κανείς τις τιμές πώλησης και αγοράς της KWh. Είναι ξεκάθαρη η συμβολή των φωτοβολταϊκών στην οικονομική ενίσχυση του κτιρίου εφόσον για την πρώτη παρέμβαση καλύπτουν το 24% του κόστους της ηλεκτρικής ενέργειας,ενώ για την δεύτερη ξεπερνούν το 85%. Ακoλουθούν τα διαγράμματα

72 Συνολικό ετήσιο κόστος αγοράς ηλεκτρικής ενέργειας από την ΔΕΗ 4580 Έσοδα από την πώληση ηλεκτρικης ενέργειας φωτοβολταικων στην ΔΕΗ Ευρώ Διάγραμμα 6.1 : Ετήσια κοστολόγηση για αγορά και πώληση ενέργειας στην πρώτη παρέμβαση του κτιρίου Συνολικό ετήσιο κόστος αγοράς ηλεκτρικής ενέργειας από την ΔΕΗ 4580 Έσοδα από την πώληση ηλεκτρικης ενέργειας φωτοβολταικων στην ΔΕΗ Ευρώ Διάγραμμα 6.2 : Ετήσια κοστολόγηση για αγορά και πώληση ενέργειας στην δεύτερη παρέμβαση του κτιρίου 1. 67