ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΟΣ ΤΟΜΕΑΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΜΕΤΑΔΟΣΗΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ & ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΗΣ ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ

Transcript

1 ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΟΣ ΤΟΜΕΑΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΜΕΤΑΔΟΣΗΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ & ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΗΣ ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΜΕΛΕΤΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗΣ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑΣ ΤΥΠΙΚΩΝ ΠΟΛΥΚΑΤΟΙΚΙΩΝ ΜΕ ΧΡΗΣΗ ΔΥΝΑΜΙΚΟΥ ΚΑΙ ΣΤΑΤΙΚΟΥ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΟΥ ΜΟΝΤΕΛΟΥ ΜΙΝΕΡΒΙΝΟ ΟΡΛΑΝΤΟ Α.Ε.Μ.: 4312 ΥΠΕΥΘΥΝΟΣ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ: ΑΓΙΣ Μ. ΠΑΠΑΔΟΠΟΥΛΟΣ ΑΡΜΟΔΙΟΣ ΠΑΡΑΚΟΛΟΥΘΗΣΗΣ: ΜΑΡΙΝΟΣ ΚΑΡΤΕΡΗΣ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ 2012

2 1. ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ Υπεύθυνος: Καθ. Άγις Μ. ΠΑΠΑΔΟΠΟΥΛΟΣ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ 3. ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΟΣ ΤΟΜΕΑΣ Αρμόδιος Παρακολούθησης: Μαρίνος Καρτέρης ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΜΕΤΑΔΟΣΗΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ ΚΑΙ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΗΣ ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ 7. Τίτλος εργασίας: ΜΕΛΕΤΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗΣ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑΣ ΤΥΠΙΚΩΝ ΠΟΛΥΚΑΤΟΙΚΙΩΝ ΜΕ ΧΡΗΣΗ ΔΥΝΑΜΙΚΟΥ ΚΑΙ ΣΤΑΤΙΚΟΥ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΟΥ ΜΟΝΤΕΛΟΥ 8. Ονοματεπώνυμο φοιτητή: Μινερβίνο Ορλάντο 10.Θεματική περιοχή: Ενεργειακός σχεδιασμός κτιρίων 14. Περίληψη: 11. Ημερομηνία έναρξης: 03/ Αριθμός μητρώου: Ημερομηνία παράδοσης: 02/2012 Η χρήση υπολογιστικών μοντέλων για την μελέτη της ενεργειακής συμπεριφοράς των κτιρίων διευρύνεται όλο και περισσότερο. Διαμέσου των λειτουργιών τους είναι πλέον δυνατή η πρόβλεψη με ακρίβεια των παραμέτρων εκείνων που θα καταστήσουν ένα κτίριο ενεργοβόρο ή όχι. Τοιουτοτρόπως τα υπολογιστικά αυτά μοντέλα έχουν καθιερωθεί ως πολύτιμα εργαλεία για τον υπολογισμό της Ενεργειακής Αποδοτικότητας των Κτιρίων. Αντικείμενο της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η μελέτη των υπολογιστικών μοντέλων προσομοίωσης της ενεργειακής συμπεριφοράς των κτιρίων και συγκεκριμένα η σύγκριση ενός δυναμικού μοντέλου προσομοίωσης, του Energy Plus, με το αντίστοιχο ημι-στατικό μοντέλο που προτείνει ο Κ..ΕΝ.Α.Κ.. Η μελέτη βασίστηκε στην προσομοίωση, διαμέσου των δύο προγραμμάτων, τεσσάρων τυπικών για το ελληνικό κτιριακό απόθεμα πολυκατοικιών καθώς και των τεσσάρων νέων κτιρίων που προκύπτουν μετά την ενεργειακή τους αναβάθμιση. Η μελέτη και η σύγκριση των δύο μοντέλων από την πλευρά της, πραγματοποιείται στη βάση της μεθοδολογίας υπολογισμού και στο πρόγραμμα προσομοίωσης που χρησιμοποιεί το κάθε μοντέλο. Έτσι τελικά αξιολογείται και η επάρκεια του λογισμικού του Κ.ΕΝ.Α.Κ. σχετικά με τις σύγχρονες απαιτήσεις αξιοπιστίας και ακρίβειας κατά την μελέτη της ενεργειακής συμπεριφοράς ενός κτιρίου. Αρχικά γίνεται μια σύντομη αναφορά για στο ελληνικό κτιριακό απόθεμα και την ελληνική νομοθεσία ως προς τη συμβολή της στην ενεργειακή εξέλιξη των κτιρίων. Στη συνέχεια περιγράφονται και αναλύονται οι τύποι των υπολογιστικών μοντέλων μελέτης της ενεργειακής συμπεριφοράς των κτιρίων, οι μέθοδοι υπολογισμού που χρησιμοποιούνται καθώς και τα προγράμματα προσομοίωσης. Περιγράφονται αναλυτικά τα δύο μοντέλα, το στατικό και το δυναμικό με τα κύρια στοιχεία που τα χαρακτηρίζουν και εισάγονται οι παράμετροι που θα αποτελέσουν τη βάση σύγκρισης τους. Ακολούθως, στο επόμενο κεφάλαιο περιγράφονται και αναλύονται όλα τα χαρακτηριστικά των κτιρίων αναφοράς, αρχιτεκτονικά χαρακτηριστικά, στοιχεία δομικής φυσικής, ηλεκτρομηχανολογικά συστήματα και ακολουθεί παραμετρική ανάλυση. Στο επόμενο κεφάλαια παρατίθενται και αναλύονται τα αποτελέσματα που προέκυψαν από τις προσομοιώσεις των υφιστάμενων κτιρίων καθώς και των ενισχυμένων. Παρατίθενται αναλυτικά αποτελέσματα για την καταναλισκόμενη ενέργεια των κτιρίων, την ενεργειακή τους κλάση καθώς και διαγράμματα που αφορούν το ενεργειακό ισοζύγιο των κτιρίων. Παρουσιάζονται οι ποσοστιαίες διαφορές που προκύπτουν από την σύγκριση των δύο προγραμμάτων και σύντομη τεχνοοικονομική ανάλυση με βάση το κάθε υπολογιστικό μοντέλο. Τέλος στο έβδομο και τελευταίο κεφάλαιο γίνεται μια σύντομη σύνοψη της εργασίας και παρουσιάζονται τα γενικότερα και ειδικότερα συμπεράσματα που εξήχθησαν. 18. Συμπληρωματικές παρατηρήσεις: 19. Βαθμός: 13. Αριθμός εργασίας: 15. Στοιχεία εργασίας: Αρ. Σελίδων:92 Αρ. Εικόνων:4 Αρ. Διαγραμμάτων:40 Αρ. Πινάκων:21 Αρ. Παραρτημάτων: Αρ. Παραπομπών: 16. Λέξεις κλειδιά: Δυναμική στατική προσομοίωση, υπολογιστικά μοντέλα ενεργειακής προσομοίωσης, ενεργειακή συμπεριφορά κτιρίων, ΤΕΕ ΚΕΝΑΚ, Εnergy Plus. 17. Σχόλια:

3

4 Ορλάντο Μινερβίνο / ΕΜΘΠΜ 4 Πρόλογος Η παρούσα διπλωματική εργασία έχει ως σκοπό την ανάλυση και σύγκριση δύο υπολογιστικών μοντέλων αξιολόγησης της ενεργειακής κατανάλωσης των κτιρίων διαμέσου της μελέτης τεσσάρων τυπικών, για τον Ελλαδικό χώρο, πολυκατοικιών. Για την ολοκλήρωση αυτής της εργασίας, σημαντική ήταν η συνεισφορά ορισμένων ανθρώπων τους οποίους οφείλω ευχαριστήσω. Ευχαριστώ θερμά τον καθηγητή μου κ. Άγι Παπαδόπουλο του Εργαστηρίου Μετάδοσης Θερμότητας και Περιβαλλοντικής Μηχανικής, για το γνωστικό υπόβαθρο που μου παρείχε κατά τη διάρκεια των σπουδών μου στο τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών του Α.Π.Θ και χωρίς αυτό η ολοκλήρωση της παρούσης εργασίας δεν θα ήταν εφικτή. Επιπλέον, θα ήθελα να ευχαριστήσω τον υποψήφιο διδάκτορα κ. Μαρίνο Καρτέρη για τις γενικές υποδείξεις, την επίβλεψη και συνεχή παρακολούθηση, ώστε να καταστεί εφικτή η εκπόνηση της παρούσας διπλωματικής εργασίας. Θεσσαλονίκη, 2012

5 Ορλάντο Μινερβίνο / ΕΜΘΠΜ 5 Περιεχόμενα Πρόλογος Εισαγωγή Κτίριο και Ενέργεια Κατανάλωση ενέργειας στα κτίρια Ανάλυση οικιακού κτιριακού αποθέματος Κατανάλωση ενέργειας στον οικιακό τομέα Νομοθεσία για την εξοικονόμηση ενέργειας σε Ε.Ε. και Ελλάδα Εισαγωγή Ανασκόπηση νομοθετικών δράσεων στην Ελλάδα Ανάγκη δημιουργίας και θέσπισης υπολογιστικών μοντέλων αξιολόγησης ενεργειακής απόδοσης των κτιρίων Υπολογιστικά μοντέλα μελέτης ενεργειακής συμπεριφοράς κτιρίων Προσέγγιση των υπολογιστικών μοντέλων Μέθοδοι υπολογισμού της ενεργειακής απόδοσης Κύριες μέθοδοι υπολογισμού Προγράμματα προσομοίωσης κτιρίων Αξιολόγηση των προγραμμάτων προσομοίωσης Δυναμικό και στατικό υπολογιστικό μοντέλο Ενεργειακή επίλυση του κτιρίου Λογισμικό προσομοίωσης Energy plus Η δομή του προγράμματος Προσομοίωση με το Energy Plus Μοντελοποίηση του κτιριακού όγκου Λογισμικό προσομοίωσης ΤΕΕ Κ.ΕΝ.Α.Κ Δομή του προγράμματος Προσέγγιση προσομοίωσης Περιγραφή κτιρίων Τα υπό εξέταση κτίρια Εισαγωγικά στοιχεία Γεωμετρική μορφή του κτιρίου Προσδιορισμός των δομικών στοιχείων του κτιρίου Ηλεκτρομηχανολογικές εγκαταστάσεις του κτιρίου Συνεχές κτίριο του Γεωμετρική μορφή του κτιρίου Προσδιορισμός των δομικών στοιχείων του κτιρίου Ηλεκτρομηχανολογικές εγκαταστάσεις του κτιρίου Συνεχές κτίριο του Γεωμετρική μορφή του κτιρίου... 45

6 Ορλάντο Μινερβίνο / ΕΜΘΠΜ Προσδιορισμός των δομικών στοιχείων του κτιρίου Ηλεκτρομηχανολογικές εγκαταστάσεις του κτιρίου Πανταχόθεν κτίριο του Γεωμετρική μορφή του κτιρίου Προσδιορισμός των δομικών στοιχείων του κτιρίου Ηλεκτρομηχανολογικές εγκαταστάσεις του κτιρίου Σενάρια προσομοίωσης Ενεργειακή συμπεριφορά των υφιστάμενων κτιρίων Αποτελέσματα προσομοίωσης συνεχές κτίριο του Τελικές καταναλώσεις του κτιρίου Ενεργειακή κατάταξη του κτιρίου Σύγκριση αποτελεσμάτων των δύο υπολογιστικών μοντέλων Αποτελέσματα προσομοίωσης πανταχόθεν κτίριο Τελικές καταναλώσεις του κτιρίου Ενεργειακή κατάταξη του κτιρίου Σύγκριση αποτελεσμάτων των δύο υπολογιστικών μοντέλων Αποτελέσματα προσομοίωσης συνεχές κτίριο του Τελικές καταναλώσεις του κτιρίου Ενεργειακή κατάταξη του κτιρίου Σύγκριση αποτελεσμάτων των δύο υπολογιστικών μοντέλων Αποτελέσματα προσομοίωσης πανταχόθεν κτίριο του Τελικές καταναλώσεις του κτιρίου Ενεργειακή κατάταξη του κτιρίου Σύγκριση αποτελεσμάτων των δύο υπολογιστικών μοντέλων Σενάρια ενεργειακής αναβάθμισης Εισαγωγικά στοιχεία Τεχνικές επέμβασης στα υπό μελέτη κτίρια Ενεργειακή συμπεριφορά των ενισχυμένων μοντέλων Σύγκριση των αποτελεσμάτων των δύο υπολογιστικών μοντέλων Σύγκριση υφιστάμενων και ενισχυμένων κτιρίων μέσο των υπολογιστικών μοντέλων Παρουσίαση σχημάτων σύγκρισης βασικών και ενισχυμένων κτιρίων Σχολιασμός των σχημάτων σύγκρισης βασικών και ενισχυμένων κτιρίων Οικονομοτεχνική ανάλυση Συμπεράσματα Βιβλιογραφία: Παράρτημα... 88

7 Ορλάντο Μινερβίνο / ΕΜΘΠΜ 7 1. Εισαγωγή Η Ορθολογική Χρήση Ενέργειας αποτελεί έναν ιδιαίτερα σημαντικό τομέα τόσο της ενεργειακής αλλά και της γενικότερης οικονομικής και περιβαλλοντικής πολιτικής της Ευρωπαϊκής Ένωσης. Αυτό οφείλεται κυρίως στους παρακάτω λόγους: - Στην ανάγκη για την ασφάλεια του ενεργειακού εφοδιασμού, καθότι εάν δε ληφθεί κανένα μέτρο η ενεργειακή εξάρτηση της ΕΕ από χώρες εκτός των συνόρων της θα φτάσει το 2030 στο 70% της συνολικής ζήτησης. - Σε περιβαλλοντικούς λόγους και κυρίως στις δεσμεύσεις που έχουν αναληφθεί από το Πρωτόκολλο του Κιότο, καθώς ο ενεργειακός τομέας είναι υπεύθυνος για το 94% των εκπομπών C0 2, οι οποίες συνεχώς αυξάνονται [2]. Στο πλαίσιο αυτό, τον Απρίλιο του 2010 τέθηκε σε εφαρμογή ο Κανονισμός Ενεργειακής Απόδοσης Κτιρίων (ΚΕνΑΚ), με στόχο τη διαμόρφωση πλαισίου αρχών για την ενεργειακή απόδοση των κτιρίων. Βασισμένος στο πρότυπο ISO το οποίο προτείνει τη χρήση μιας διεθνούς μεθόδου εμπρόσθιας μοντελοποίησης η οποία περιλαμβάνει τη χρήση τόσο ημισταθερών μεθόδων όσο και δυναμικών. Στόχος της παρούσας εργασίας είναι η σύγκριση δύο μοντέλων προσομοίωσης της ενεργειακής συμπεριφοράς κτιρίων τα οποία βασίζονται και τα δύο στο προαναφερθέν πρότυπο και λειτουργούν το μεν Κ.ΕΝ.Α.Κ. με βάση ένα ημισταθερό υπολογιστικό μοντέλο ενώ το δε, Energy Plus, με βάση ένα δυναμικό υπολογιστικό μοντέλο. Πέρα από μια γενική εισαγωγή στο θέμα της κατανάλωσης ενέργειας στον οικιακό τομέα η πορεία της παρούσας διερεύνησης συνεχίζεται με μια ανασκόπηση των νομοθετικών ρυθμίσεων στην Ελλάδα προς την κατεύθυνση της επίτευξης κτιρίων χαμηλής ενεργειακής κατανάλωσης. Στη συνέχεια εισάγεται η έννοια του υπολογιστικού μοντέλου στη βάση της σύνθεσης του δηλαδή της υπολογιστικής μεθόδου και του προσομοιωτικού προγράμματος που το συνθέτουν. Η ανάλυση επικεντρώνεται στο κάθε προσομοιωτικό μοντέλο, στα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά που το συνθέτουν, τον τρόπο εισαγωγής των δεδομένων του μοντέλου και των αλγορίθμων που χρησιμοποιεί. Η μελέτη επικεντρώνεται σε τέσσερις τυπικές για το ελληνικό κτιριακό απόθεμα πολυκατοικίες οι οποίες χαρακτηρίζουν και την εξέλιξη της νομοθεσίας στην Ελλάδα σε σχέση με τις ενεργειακές προδιαγραφές των κτιρίων. Σημαντικό στοιχείο αποτελεί το γεγονός ότι κατά την προσομοίωση των κτιρίων τα δεδομένα εισόδου στα δύο προγράμματα έγινε η προσπάθεια να είναι όσο το δυνατόν παραπλήσια ώστε να συγκριθούν τα δύο μοντέλα με βάση αντικειμενικά κριτήρια. Τα τέσσερα κτίρια προσομοιώνονται τόσο στην υφιστάμενη κατάσταση όσο και μετά την εφαρμογή παρεμβάσεων ενεργειακής αναβάθμισης και συγκρίνονται τα δύο μοντέλα παρέχοντας μας σημαντικά στοιχεία για τη δομή και λειτουργία των προγραμμάτων προσομοίωσης.

8 Ορλάντο Μινερβίνο / ΕΜΘΠΜ 8 2. Κτίριο και Ενέργεια 2.1 Κατανάλωση ενέργειας στα κτίρια Τα κτίρια έχουν άμεσες περιβαλλοντικές επιπτώσεις από τη χρήση πρωτογενών υλικών (κατασκευή, επισκευές), την κατανάλωση φυσικών πόρων (νερό, καύσιμα) καθώς και την παραγωγή ρύπων και οικιακών αποβλήτων. Στην Ευρώπη των 25, υπάρχουν 193 εκατ. κτίρια τα οποία ευθύνονται για το 40% της τελικής κατανάλωσης ενέργειας (το 25.9% για τα κτίρια κατοικιών) και το ένα τρίτο περίπου των εκπεμπόμενων αερίων θερμοκηπίου, από τα οποία τα δύο τρίτα οφείλονται σε κτίρια κατοικιών (Σχήματα ) [18]. Σχήμα 2.1 : Κατανομή κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας (Υπουργείο Ανάπτυξης,2008) Σχήμα 2.2 : Κατανομή κατανάλωσης θερμικής ενέργειας (Υπουργείο Ανάπτυξης,2008)

9 Ορλάντο Μινερβίνο / ΕΜΘΠΜ 9 Σχήμα 2.3 : Κατανομή κατανάλωσης συνολικής ενέργειας (Υπουργείο Ανάπτυξης,2008) Η κατανάλωση ενέργειας στον οικιακό τομέα αποτελεί περίπου το 65% της συνολικής κατανάλωσης του κτιριακού τομέα (οικιακός και τριτογενής τομέας), φτάνοντας τους 279 Mtoe. H μέση ετήσια ενεργειακή κατανάλωση σε κτίρια κατοικιών κυμαίνεται μεταξύ kwh/m 2 [19]. Στην Βόρεια Ευρώπη, τα καλά θερμομονωμένα κτίρια παρουσιάζουν ετήσια κατανάλωση kwh/m 2, ενώ στα αποκαλούμενα «ενεργειακά αποδοτικά» κτίρια η κατανάλωση φτάνει μέχρι και kwh/m 2. Στα Ευρωπαϊκά κτίρια κατοικιών, περίπου το 57% της συνολικής κατανάλωσης είναι για θέρμανση χώρων, 25% για θέρμανση νερού χρήσης και 11% για ηλεκτρισμό [18].Τα κτίρια, επίσης, συμβάλουν σημαντικά στη ρύπανση του περιβάλλοντος, αφού ευθύνονται περίπου για το 50% των εκπομπών διοξειδίου του θείου (SO2), το 35% των εκπομπών του διοξειδίου του άνθρακα (CO2), το 25% των εκπομπών οξειδίων του αζώτου (NOX) και 10% των εκπεμπόμενων σωματιδίων [11]. Παρά το γεγονός ότι τα καύσιμα που χρησιμοποιούνται για την θέρμανση χώρων και του ζεστού νερού χρήσης διαφέρουν από χώρα σε χώρα, η επικρατούσα τάση είναι η χρήση φυσικού αερίου και η όλο και λιγότερη χρήση πετρελαίου, άνθρακα και βιομάζας. Μεταξύ των πλέον ενεργοβόρων κτιρίων στην Ε.Ε., τα ελληνικά απορροφούν το 1/3 της καταναλισκόμενης ενέργειας και έχουν απώλειες θέρμανσης από πόρτες και παράθυρα, με αποτέλεσμα να χαραμίζουν πολύτιμη ενέργεια και χρήματα και ταυτόχρονα να εκπέμπουν περιττές ποσότητες επικίνδυνων ρύπων που ευθύνονται για το «φαινόμενο του θερμοκηπίου». Στον κτηριακό τομέα οφείλεται το 45% του C0 2 της χώρας και η κατανάλωση του 35% της συνολικής της ενέργειας. Μάλιστα είχαμε αύξηση κατά 25% στην ενέργειας που χρειάζονται τα κτίρια μας για να θερμανθούν, να ψυχθούν και να ηλεκτροδοτηθούν μόνο μέσα στην τελευταία πενταετία [6]. Λόγω της διαφορετικής χρήσης των κτιριακών συγκροτημάτων έχουμε και μεγάλες αποκλίσεις σε σχέση με την κατανομή της κατανάλωσης ανάλογα με το αν το κτίριο ανήκει στον οικιακό ή τριτογενή τομέα (ξενοδοχεία, γραφεία, νοσοκομεία, σχολεία κ.τ.λ.) [9]. Στον οικιακό τομέα η θέρμανση αποτελεί την κυριότερη παράμετρο αφού το 61% της συνολικής ενέργειας που καταναλώνεται χρησιμοποιείται για τη θέρμανση, ενώ αντίθετα για το δροσισμό δαπανάται μόνο το 2% της συνολικής ενέργειας. Αντίθετα στον τριτογενή τομέα, ο οποίος αποτελείται από γραφεία, γυμναστήρια, ξενοδοχεία, σχολεία και νοσοκομεία οι

10 Ορλάντο Μινερβίνο / ΕΜΘΠΜ 10 ενεργειακές απαντήσεις για θέρμανση είναι μικρότερες εξαιτίας της διακοπτόμενης χρήσης των κτιρίων και των εσωτερικών θερμικών κερδών από τα ηλεκτρολογικά μηχανήματα, τα φωτιστικά σώματα και από τους ανθρώπους που εργάζονται σε αυτά [2]. Η μείωση της ενέργειας για την θέρμανση κατά τη χειμερινή περίοδο αντισταθμίζεται από τις μεγάλες απαντήσεις των κτιρίων αυτών για δροσισμό. Από την εκτενή ανάλυση που προηγήθηκε είναι αρκετά ευνόητη η ανάγκη για εξοικονόμησης ενέργειας στον κτηριακό τομέα. Αρκεί μόνο να αναφερθεί το μέγεθος του οικονομικού και περιβαλλοντικού κέρδους που θα προκύψει με σωστό σχεδιασμό και αύξηση στην ενεργειακή απόδοση των κτιρίων που μπορεί να ανέλθει έως και 30% στη μείωση της κατανάλωση και 42% στη μείωση των εκπομπών C0 2 [10]. Αξιόλογη επισήμανση επίσης αποτελεί το γεγονός ότι μόνο με την εφαρμογή του κανονισμού θερμομόνωσης σε όλα τα κτίρια της χώρας θα πετύχουμε εξοικονόμηση ενέργειας της τάξεως του 1,025 TWh αφού τα κτίρια που κατασκευάστηκαν πριν το 1980 χρειάζονται κατά μέσο όρο 150 kwh/m 2 σε ετήσια βάση για να θερμανθούν, ενώ θα δαπανούσαν μόνο 80 kwh/m 2 σε περίπτωση που εφαρμόζονταν ο κανονισμός. Γίνεται πλέον εύκολα αντιληπτό ότι η ενεργειακή επιθεώρηση με σκοπό την αύξηση της απόδοσης στον οικιακό και στον τριτογενή τομέα είναι απαραίτητη και τα ενεργειακά οφέλη της είναι τεράστια [3]. 2.2 Ανάλυση οικιακού κτιριακού αποθέματος Κατανάλωση ενέργειας στον οικιακό τομέα Η κατανάλωση ενέργειας στον οικιακό τομέα όπως αναφέρθηκε αποτελεί περίπου το 65% της συνολικής κατανάλωσης του κτιριακού τομέα (οικιακός και τριτογενής τομέας). Στην Ελλάδα και εξαιτίας της πλημμελούς εφαρμογής των κανονισμών θερμομόνωσης περισσότερη ενέργεια απαιτείται για την ικανοποίηση των συνθηκών θερμικής άνεσης και ποιότητας αέρα στα κτίρια και κυρίως σε αυτά που κατασκευάστηκαν πριν το Σχήμα 2.4: Κατανομή της κατανάλωσης ενέργειας στον οικιακό τομέα( Υπουργείο Ανάπτυξης 2008)

11 Ορλάντο Μινερβίνο / ΕΜΘΠΜ 11 Τα κτίρια οικιακής χρήσης ευθύνονται για το 23,6% της συνολικής ενεργειακής κατανάλωσης και καταναλώνουν το 32,7% της ολικής ηλεκτρικής παραγωγής καθώς και το 21,5% της ολικής θερμικής ενέργειας. Η συνολική ενεργειακή κατανάλωση στις κατοικίες αποτελεί το 73,6% της ολικής κατανάλωσης των κτιρίων ενώ το υπόλοιπο 26,4% καταναλώνεται από τον τριτογενή τομέα [11]. Σχήμα 2.5 : Ανάλυση κτιριακού αποθέματος ( ΕΣΥΕ 2008) Στην Ελλάδα, σύμφωνα με την Εθνική Στατιστική Υπηρεσία, υπάρχουν περίπου 4 εκατ. κτίρια με συνολική επιφάνεια 552 εκατ. m2, ενώ το 77% των κτιρίων είναι κατοικίες. Το μεγαλύτερο ποσοστό των κατοικιών βρίσκεται σε πολυκατοικίες και τα περισσότερα κτίρια είναι μεγάλης ηλικίας, με παλιές εγκαταστάσεις και χαμηλές ενεργειακές αποδόσεις. Ο Κανονισμός Θερμομόνωσης τέθηκε σε ισχύ το 1979, αντιγράφοντας τον πρώτο Γερμανικό Κανονισμό, καθορίζοντας τα μέγιστα όρια για την θερμοπερατότητα των διαφόρων στοιχείων (τοίχοι, οροφή, παράθυρα) και του κελύφους του κτιρίου. Η τυπική ενεργειακή κατανάλωση για θέρμανση σε κτίρια κατοικιών πριν το 1980 είναι περίπου 140 kwh/m 2 σε μονοκατοικίες και 96 kwh/m 2 σε πολυκατοικίες, ενώ για τα νεότερα κτίρια υπολογίζεται σε kwh/m 2 και kwh/m 2, αντίστοιχα [1]. Το δυναμικό εξοικονόμησης ενέργειας είναι σημαντικό αφού, σύμφωνα με προγενέστερα στοιχεία, επί του συνολικού αριθμού των πολυκατοικιών διαθέτει θερμομόνωση μόνο το 5,1% στις τοιχοποιίες, 1,5% στο δάπεδο, 12,7% στην πιλοτή, 30,4% στην οροφή, 2,1% διαθέτει διπλά τζάμια και 4,2% έχει θερμομόνωση των σωληνώσεων θέρμανσης. Έχουν γίνει αρκετές προσπάθειες από τα κράτη μέλη της Ευρωπαϊκής Ένωσης για την ανάπτυξη μεθοδολογιών και λογισμικών για την ανακαίνιση κτιρίων, που να επιτρέπουν μια πρώτη εκτίμηση της κατασκευαστικής τους κατάστασης, της ενεργειακής τους απόδοσης, της ποιότητας εσωτερικού περιβάλλοντος, με ταυτόχρονη εκτίμηση του συνολικού κόστους.

12 Ορλάντο Μινερβίνο / ΕΜΘΠΜ Νομοθεσία για την εξοικονόμηση ενέργειας σε Ε.Ε. και Ελλάδα Εισαγωγή Τα τελευταία χρόνια διαφαίνεται όλο και περισσότερο η ανάγκη για εξοικονόμηση ενέργειας και χρήση ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, καθώς έχει φανεί ότι αποτελούν τη μοναδική βιώσιμη λύση, με πολλαπλά οφέλη σε κοινωνικό, οικονομικό αλλά και περιβαλλοντικό επίπεδο. Ο τομέας των κτιρίων αποτελεί ίσως τον σημαντικότερο οικονομικό κλάδο της Ευρώπης, παρουσιάζοντας ετήσιο κύκλο εργασιών που ξεπερνά τα 400 δις Ευρώ. Ταυτόχρονα, σε ημερήσια βάση, η παγκόσμια πρωτογενής ενεργειακή κατανάλωση που σχετίζεται με τα κτίρια ξεπερνάει τα 17 εκατομμύρια βαρέλια πετρελαίου, ποσότητα περίπου ίση με την συνολική παραγωγή των χωρών του ΟΠΕΚ. Στις χώρες της Ευρωπαϊκής Ένωσης, ο τομέας των κτιρίων είναι υπεύθυνος, κατά μέση τιμή, για το 40% της συνολικής ενεργειακής κατανάλωσης. Η κατανάλωση ανά χώρα κυμαίνεται από 20% για την Πορτογαλία, έως και 45% για την Ιρλανδία, ενώ στην Ελλάδα υπολογίζεται στο 30% [12].Η τελική ενεργειακή κατανάλωση των κτιρίων στις χώρες της Ευρωπαϊκής Ένωσης είναι της τάξης των 350 Mtoe ανά έτος, χωρίς να υπολογίζεται η συμμέτοχη των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας. To μεγαλύτερο μέρος της ενεργειακής κατανάλωσης των κτιρίων καλύπτεται από το φυσικό αέριο, 116 Mtoe, το πετρέλαιο 99 Mtoe, τον ηλεκτρισμό 91 Mtoe, και τα στερεά καύσιμα με 11 Mtoe. Οι πραγματικές ενεργειακές ανάγκες των κτιρίων στην Ευρώπη καλύπτονται σε μεγάλο βαθμό και από την έμμεση χρήση της ηλιακής ακτινοβολίας καθώς και των άλλων ατμοσφαιρικών πηγών ενέργειας. Στην περίπτωση αυτή το σύνολο της ενεργειακής κατανάλωσης των κτιρίων υπολογίζεται σε 740 Mtoe πρωτογενούς ενέργειας [1]. Η κατανομή των διαφόρων πλέον καυσίμων είναι 43% διάφορα καύσιμα για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, 20% από άμεση χρήση πετρελαίου, 18% από άμεση χρήση φυσικού αερίου, 6% από άλλα στερεά καύσιμα και κατά 15% από ηλιακή ενέργεια. Δεδομένου ότι ο κάτοικος των αστικών κυρίως κέντρων βιώνει το 80% της ζωής του στο εσωτερικό των κτιρίων, είναι προφανής η επίδραση της ποιότητας του εσωτερικού κλίματος τόσο στην υγεία και την άνεση όσο και την παραγωγικότητά του [4]. Η κατά τα τελευταία χρόνια δραματική υποβάθμιση του ατμοσφαιρικού προβλήματος καθώς και χρήση υλικών και συσκευών μη φιλικών προς το περιβάλλον έχουν συντελέσει στην εμφάνιση σημαντικών, ποιοτικά και ποσοτικά, περιβαλλοντικών και ενεργειακών προβλημάτων στα κτίρια [1].

13 Ορλάντο Μινερβίνο / ΕΜΘΠΜ 13 Σχήμα 2.6 : Κατανάλωση ενέργειας για θέρμανση κτιρίων στην Ελλάδα (K.A.Π.Ε. 2007) Στο γενικότερο πλαίσιο των αλλαγών η νομοθετική δραστηριότητα της Ε.Ε. αποσκοπεί στο στρατηγικό σχεδιασμό για την ορθολογικότερη χρήση της ενέργειας με βάση κατάλληλο πρόγραμμα δράσης. Πιο συγκεκριμένα, η Ορθολογική Χρήση Ενέργειας χαρακτηρίζει και συγκεκριμενοποιεί τα αποδοτικότερα ενεργειακά προϊόντα, με βάση βεβαίως κάποιες προδιαγραφές, και θέτει απαιτήσεις για την ενεργειακή απόδοση διαφόρων προϊόντων που καταναλώνουν ενέργεια. Επίσης, έχει θεσπίσει κανονισμούς και οδηγίες που αφορούν στην ενεργειακή απόδοση και πιστοποίηση των κτιρίων, προωθεί τη συμπαραγωγή θερμότητας και ηλεκτρισμού και ρυθμίζει κατάλληλα τη φορολογία των ενεργειακών προϊόντων και της ηλεκτρικής ενέργειας. Χαρακτηριστικό παράδειγμα είναι: Η οδηγία 93/73/ΕΚ «Για το περιορισμό των εκπομπών του C0 2 μέσω της βελτίωσης της ενεργειακής αποδοτικότητας». Η οδηγία 2002/91/ΕΚ «Για την ενεργειακή απόδοση των κτιρίων». Η οδηγία 2006/32/ΕΚ «Για την ενεργειακή απόδοση κατά την τελική χρήση και τις ενεργειακές υπηρεσίες» Ανασκόπηση νομοθετικών δράσεων στην Ελλάδα Στην Ελλάδα η εισαγωγή στην έννοια της ενεργειακής οικονομίας έγινε πρώτη φορά με τον νόμο-πλαίσιο Ν.40/75 "Περί λήψεως μέτρων εξοικονόμησης ενέργειας". Ανάλογο θέμα δεν υπήρξε ποτέ ξανά στην Ελληνική νομοθεσία και ως εκ τούτου καμία νομοθετική ρύθμιση δεν μπορούσε να την επικαλεστεί. Από τη στιγμή εκείνη και μετά θεσπίστηκε μια σειρά νόμων και κανονισμών στη διάρκεια των ετών που είχε κοινή κατεύθυνση την εξοικονόμηση ενεργείας. Στον ακόλουθο πίνακα 2.1. αναφέρονται οι σημαντικότεροι νόμοι και κανονισμοί για τον κτιριακό τομέα.

14 Ορλάντο Μινερβίνο / ΕΜΘΠΜ 14 Πίνακας 2.1.: Νόμοι και κανονισμοί στην Ελλάδα που αφορούν τον κτιριακό τομέα Έτος Νόμοι / Κανονισμοί 1975 Ν.40/75 (Νόμος Πλαίσιο) περί «Λήψης Μέτρων για την Εξοικονόμηση Ενέργειας» 1979 ΦΕΚ 362 Δ, Π.Δ-1.6/ «Κανονισμός για την Θερμομόνωση των Κτιρίων» (ΚΘΚ) 1985 Άρθρο 26 του Ν.1577/85 «Γενικός Οικοδομικός Κανονισμός» (ΓΟΚ-2000) Άρθρο 6 Ν.1512/85 για «Κίνητρα Εξοικονόμησης Ενέργειας» Νόμος 1650/86 για την προστασία του περιβάλλοντος Υ.Α 3046/304 «Κτιριοδομικός Κανονισμός» Ν. 2052/92 περί «Μέτρων για την Καταπολέμηση του αστικού νέφους» Οδηγία 93/76/ΕΟΚ (SAVE) για «Περιορισμό των εκπομπών CO2 μέσω της βελτίωσης Ενεργειακής Απόδοσης» Σχεδίου Δράσης "Ενέργεια 2001" του Υ.ΠΕ.ΧΩ.Δ.Ε Κανονισμού Κατανομής Δαπανών Θέρμανσης Εναρμόνιση Κοινοτικής Οδηγίας SAVE (21475/4707 ΚΥΑ ΦΕΚ 880Β / )για τον «Περιορισμό των εκπομπών CO2 με τον καθορισμό μέτρων και όρων για τη βελτίωση της ενεργειακής απόδοσης των κτιρίων» - ΑΡΘΡΟ 4: Κ.ΟΧ.Ε.Ε ΥΑ «ΔΑΚ Κανονισμός Ενεργειακών Επιθεωρήσεων» Στρατηγική Εξοικονόμησης Ενέργειας στα κτίρια: Σχέδιο Δράσης «Ενέργεια 2001» Ν. 2831/00 Τροποποίηση του Γ.Ο.Κ. (Ν.1577/85) ΕΞΕ/ΑΠΕ Οδηγία 2002/91/ΕΚ για την «Ενεργειακή Απόδοση των Κτιρίων» Επιτροπή εμπειρογνωμόνων ΥΠΑΝ (Απόρριψη σχεδίου Κ.ΟΧ.Ε.Ε και αντικατάσταση με ΚΕΝΑΚ, Σχέδιο Μητρώου Ενεργειακών Επιθεωρητών) Νόμος 3661 «Μέτρα για τη μείωση της ενεργειακής κατανάλωσης των κτιρίων και άλλες διατάξεις (Εφημερίδα της κυβέρνησης).

15 Ορλάντο Μινερβίνο / ΕΜΘΠΜ 15 Ο.N.3661 θεσπίστηκε ώστε να εναρμονιστεί η Ελληνική νομοθεσία με την ευρωπαϊκή οδηγία 2002/91/ΕΚ.. Μεταξύ άλλων ο νόμος προβλέπει: - Κατάρτιση Κανονισμού Ενεργειακής Απόδοσης των Κτιρίων (Κ.ΕΝ.Α.Κ.), ο οποίος θα καθορίζει τις ελάχιστες προδιαγραφές ενεργειακής απόδοσης για όλα τα νέα κτίρια, καθώς και για παλιά με επιφάνεια μεγαλύτερη των τμ., στις περιπτώσεις που υφίστανται ριζική ανακαίνιση και το κόστος της υπερβαίνει το 25% της αξίας του κτιρίου. - Έκδοση πιστοποιητικού ενεργειακής απόδοσης (ΠΕΑ) για όλα τα νέα κτίρια που έχουν επιφάνεια μεγαλύτερη των 50 τ.μ. με ισχύ δέκα ετών. - Υποβολή στην αρμόδια πολεοδομική αρχή μελέτης πριν από την κατασκευή για τη σκοπιμότητα εγκατάστασης εναλλακτικών πηγών ενέργειας σε νέα κτίρια που έχουν επιφάνεια μεγαλύτερη των τ.μ. - Δημιουργία σώματος επιθεωρητών ενεργειακής απόδοσης, οι οποίοι θα εκδίδουν τα σχετικά πιστοποιητικά. - Διεξαγωγή τακτικών επιθεωρήσεων στους λέβητες και στις εγκαταστάσεις κλιματισμού των κτιρίων, προκειμένου να μειωθεί η κατανάλωση ενέργειας και να περιορισθούν οι εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα. - Επιβολή προστίμων στην περίπτωση μη συμμόρφωσης. Με βάση τη νέα νομοθεσία η ελληνική περιφέρεια χωρίζεται σε 4 κλιματικές ζώνες, με βάση τις βαθμοημέρες θέρμανσης. Η ζώνη Α παρουσιάζει τις υψηλότερες θερμοκρασίες κατά μέσο όρο στη διάρκεια ενός χρόνου, και η ζώνη Δ εμφανίζει τις χαμηλότερες (σχήμα 2.7). Σχήμα 2.7 : Χάρτης διαχωρισμού κλιματικών ζωνών

16 Ορλάντο Μινερβίνο / ΕΜΘΠΜ 16 Με βάση την κλιματική ζώνη στην οποία ανήκει, την κατηγορία χρήσης κτιρίου και την ενεργειακή του κατανάλωση δίνεται η κλίμακα ενεργειακής βαθμολόγησης ενός κτιρίου (Πίνακας.2.2). Πίνακας 2.2. : Όρια ενεργειακών κατηγοριών ΚΕΝΑΚ Κατηγορία Όρια κατηγορίας Όρια κατηγορίας Α+ ΕΡ < 0,33RR T< 0,33 A 0,33RR<EP<0,50RR 0,33 <T < 0,50 Β+ 0,50RR<EP<0,75RR 0,50 < Τ < 0,75 Β 0,75RR<EP<1,00RR 0,75 <Τ< 1,00 Γ 1,00RR<EP<1,41RR 1,00 <Τ< 1,41 Δ 1,41RR<EP<1,82RR 1,41<Τ < 1,82 Ε 1,82RR<EP<2,27RR 1,82 <Τ < 2,27 Ζ 2,27RR< EP< 2,73RR 2,27 < Τ < 2,73 Η 2,73RR<EP 2,73 < Τα Ο λόγος Τ είναι το πηλίκο της υπολογιζόμενης κατανάλωσης πρωτογενούς ενέργειας του εξεταζόμενου κτιρίου (ΕΡ) προς την υπολογιζόμενη κατανάλωση πρωτογενούς ενέργειας του κτιρίου αναφοράς (RR) και αποτελεί τη βάση για τον καθορισμό των κατηγοριών ενεργειακής απόδοσης. Προκειμένου να υπάρχει μια κοινή βάση σύγκρισης των ενεργειακών απαιτήσεων κάθε εξεταζόμενου κτιρίου στον Κ.ΕΝ.Α.Κ. περιγράφεται ένα κτίριο αναφοράς το οποίο έχει τα ίδια γεωμετρικά χαρακτηριστικά, θέση, προσανατολισμό, χρήση και χαρακτηριστικά λειτουργίας με το εξεταζόμενο κτίριο. To κτίριο αναφοράς πληροί τις ελάχιστες προδιαγραφές και έχει καθορισμένα τεχνικά χαρακτηριστικά τόσο στα εξωτερικά δομικά στοιχεία του, όσο και στις Η/Μ εγκαταστάσεις που αφορούν την Θέρμανση, την Ψύξη και τον Κλιματισμό των εσωτερικών χώρων, την παραγωγή Ζεστού νερού χρήσης και το φωτισμό. Η κατανάλωση του κτιρίου αναφοράς αντιστοιχεί στο άνω όριο της κατηγορίας ενεργειακής απόδοσης Β. Όλα τα νέα κτίρια, καθώς και τα υφιστάμενα άνω των 1000 τ.μ. που υφίστανται ριζική ανακαίνιση, θα πρέπει να βρίσκονται - κατ' ελάχιστον - εντός του εύρους ενεργειακής κατανάλωσης της κατηγορίας Β.

17 Ορλάντο Μινερβίνο / ΕΜΘΠΜ Ανάγκη δημιουργίας και θέσπισης υπολογιστικών μοντέλων αξιολόγησης ενεργειακής απόδοσης των κτιρίων Σύμφωνα με τις εκδοθείσες Ευρωπαϊκές Οδηγίες για την ενεργειακή απόδοση των κτιρίων, ένα μεγάλο ποσοστό των κτιρίων θα πρέπει στο μέλλον να υποβληθεί σε επιθεώρηση, έλεγχο και πιστοποίηση της λειτουργίας του. Ένα σωστά οργανωμένο σχέδιο ενεργειακής πιστοποίησης μπορεί να προάγει την ανάγκη για μείωση της κατανάλωσης ενέργειας. Το πιστοποιητικό θα πρέπει να περιλαμβάνει τις τιμές αναφοράς που βασίζονται στις τρέχουσες οδηγίες καθώς και συγκριτικές αξιολογήσεις ώστε οι χρήστες να διευκολύνονται στην τελική αξιολόγηση. Οποιαδήποτε μεθοδολογία για ενεργειακή πιστοποίηση πρέπει να περιλαμβάνει πτυχές όπως το κτιριακό κέλυφος, τα θερμικά χαρακτηριστικά, τον προσανατολισμό του κτιρίου, το φωτισμό, τον εξαερισμό και τις εσωτερικές κλιματικές συνθήκες. Τα κτίρια θα χωριστούν σε δύο κατηγορίες: Τις κατοικίες (μονοκατοικίες και πολυκατοικίες) και τα εμπορικά κτίρια ή κτίρια τριτογενούς τομέα. Από τα παραπάνω στοιχεία συμπεραίνουμε ότι είναι αναγκαία η ύπαρξη Εργαλείων και Μεθοδολογιών για τον υπολογισμό της Ενεργειακής Αποδοτικότητας των Κτιρίων. Τα εργαλεία βάσει του τομέα μελέτης τους χωρίζονται σε Μεθοδολογίες Ανακαίνισης, Ενεργειακών Επιθεωρήσεων και Βάσεις Δεδομένων. Όλοι οι τύποι έχουν ως σκοπό την πληροφόρηση και ενημέρωση σχετικά με την ενεργειακή κατάσταση των κτιρίων στα πλαίσια της εξοικονόμησης ενέργειας και τη βελτίωση του ενεργειακού περιβάλλοντος. Στα πλαίσια αυτά αναπτύχθηκε από την Ομάδα Εξοικονόμησης Ενέργειας, του Ινστιτούτου Ερευνών Περιβάλλοντος και Βιώσιμης Ανάπτυξης (ΙΕΠΒΑ) του Εθνικού Αστεροσκοπείου Αθηνών (ΕΑΑ) σε συνεργασία με το Τεχνικό Επιμελητήριο Ελλάδας (TEE) σύμφωνα με τα ευρωπαϊκά και εθνικά πρότυπα, τον Κανονισμό Ενεργειακής Επιθεώρησης Κτηρίων και τις σχετικές Τεχνικές Οδηγίες Τεχνικού Επιμελητηρίου Ελλάδας (ΤΟΤΕΕ) To λογισμικό ΤΕΕ-ΚΕΝΑΚ για την ενεργειακή επιθεώρηση και πιστοποίηση κτηρίων, ενεργειακή μελέτη κτιρίων, επιθεώρηση λεβήτων / εγκαταστάσεων θέρμανσης και εγκαταστάσεων κλιματισμού. To λογισμικό αυτό έχει ενσωματωμένα τα πρότυπα που ορίζει η παράγραφος 1 του άρθρου 5 του ΚΕΝΑΚ. Η επίσημη έκδοση του λογισμικού χρησιμοποιείται από τους ενεργειακούς επιθεωρητές σαν βοηθητικό εργαλείο κατά τη σύνταξη των ενεργειακών πιστοποιητικών. Στη συνέχεια θα αναλυθούν οι υπολογιστικές μέθοδοι που χρησιμοποιούν προγράμματα όπως το ΤΕΕ ΚΕΝ.Α.Κ. και θα γίνει ανάλυση και σύγκριση του με ένα δυναμικό πρόγραμμα προσομοίωσης, το Energy Plus.

18 Ορλάντο Μινερβίνο / ΕΜΘΠΜ Υπολογιστικά μοντέλα μελέτης ενεργειακής συμπεριφοράς κτιρίων Όσων αφορά τον υπολογισμό της ενεργειακής απόδοσης στα κτίρια ποικίλα μοντέλα χρησιμοποιούνται από τα Κράτη Μέλη της Ευρωπαϊκής Ένωσης. Οι μεθοδολογίες που χρησιμοποιούνται κυμαίνονται από τη χρήση μοντέλων πλήρους προσομοίωσης(dynamic procedures) μέχρι και μοντέλων σταθερής κατάστασης (steady state procedures). Οι διαφορές τους απαντώνται όχι μόνο μεταξύ των αποτελεσμάτων που προκύπτουν από την εφαρμογή της κάθε μεθόδου ξεχωριστά αλλά και από διαφορές στα αποτελέσματα από την εφαρμογή παρόμοιων μεθόδων δυναμικής ή σταθερής κατάστασης προσομοίωσης. Για εναρμόνιση όλων των παραπάνω μεθοδολογιών με τα πρότυπα που θέτει η κοινοτική οδηγία για την δημιουργία κτιρίων που συνάδουν ως ένα βαθμό με τις αρχές της βιώσιμης ανάπτυξης προτάθηκε το πρότυπο ISO το οποίο προτείνει τη χρήση μιας διεθνούς μεθόδου εμπρόσθιας μοντελοποίησης η οποία περιλαμβάνει τη χρήση τόσο ημισταθερών μεθόδων όσο και δυναμικών (σχήμα 3.1). Για τον κτιριακό τομέα η μεθοδολογία υπολογισμού της ενεργειακής κατανάλωσης και η εκτίμηση της εξοικονόμησης ενέργειας μπορεί να πραγματοποιηθεί χρησιμοποιώντας τις υπολογιστικές αυτές μεθοδολογίες μέσω λογισμικών μοντελοποίησης κτιρίων τα οποία εφαρμόζουν αυτές τις μεθόδους (στις Η.Π.Α. η DOE - Department Of Energy - παρέχει μια ενημερωτική λίστα με λογισμικά τα οποία ειδικεύονται στην ενεργειακή ανάλυση του κτιριακού τομέα, όπου ανανεώνεται τακτικά). Σχήμα 3.1: Αναπαράσταση εμπρόσθιας μοντελοποίησης Τα διαθέσιμα λοιπόν υπολογιστικά μοντέλα ποικίλουν ευρέως σε πολυπλοκότητα και ακρίβεια. Υπόψη για το διαχωρισμό τους λαμβάνονται οι δύο προαναφερθείσες παράμετροι: Η μεθοδολογία υπολογισμού της ενεργειακής απόδοσης του κτιρίου. Το πρόγραμμα προσομοίωσης του κτιρίου. Επομένως, για να επιλεχτεί η κατάλληλη μέθοδος ο ενδιαφερόμενος θα πρέπει να λάβει υπόψη του αυτούς τους δύο παράγοντες καθώς και παράγοντες που αφορούν την ταχύτητα, το κόστος, την προσαρμοστικότητα, την απόκριση, την ακρίβεια και τη χρηστικότητα οι οποίοι εξαρτώνται άμεσα από πρώτους.

19 Ορλάντο Μινερβίνο / ΕΜΘΠΜ Προσέγγιση των υπολογιστικών μοντέλων Τα υπολογιστικά μοντέλα που χρησιμοποιούμε για την μελέτη της ενεργειακής απόδοσης των τυπικών πολυκατοικιών ακολουθούν διαφορετικές υπολογιστικές μεθόδους. Στη συνέχεια παρατίθενται σύγχρονες μέθοδοι υπολογισμού της ενεργειακής απόδοσης καθώς και τα προγράμματα προσομοίωσης κτιρίων που τις χρησιμοποιούν, γίνεται η ανάλυση τους και ο σαφής διαχωρισμός τους Μέθοδοι υπολογισμού της ενεργειακής απόδοσης Οι μέθοδοι υπολογισμού της ενεργειακής απόδοσης ενός κτιρίου λειτουργούν συνυπολογίζοντας τόσο τους εσωτερικούς όσο και τους εξωτερικούς παράγοντες που θα επιδράσουν στον υπολογισμό της ενεργειακής απόδοση του κτιρίου. Οι μέθοδοι αυτοί μπορούν να διαχωριστούν σε δύο μεγάλες ομάδες, απλές μέθοδοι υπολογισμού και σύνθετες-δυναμικές μέθοδοι. Οι απλές μέθοδοι αθροίζουν τις μεταβλητές εισόδου του μοντέλου με βήμα έτους ενώ οι σύνθετες μέθοδοι με βήμα ωριαίο ή και ακόμα μικρότερο. Επιπροσθέτως οι δυναμικές μέθοδοι χρησιμοποιούν εξωτερικά δεδομένα σε πραγματικό χρόνο (real time data) για να για να υπολογίσουν την μεταφορά και αποθήκευση θερμότητας σε ένα χώρο μέσο των εξισώσεων μετάδοσης θερμότητας. Οι δυναμικές μέθοδοι δηλαδή περιγράφουν αυτές τις αυξομειώσεις που συμβαίνουν μεταξύ των εσωτερικών και εξωτερικών μεταβολών στο κτίριο με εύρη αλλαγής που προσεγγίζουν τα πραγματικά δεδομένα. Οι απλές μέθοδοι υπολογισμού στις περισσότερες των περιπτώσεων θα μπορούσαν να θεωρηθούν σαν μέθοδοι σταθερής κατάστασης. Δεν λαμβάνεται υπόψη η αποθήκευση θερμότητας στο κτίριο και οι εξωτερικές του κτιρίου διακυμάνσεις των μεταβλητών (παραδείγματος χάρη: θερμοκρασία ξηρού θερμομέτρου) βασίζονται στην υπόθεση της χειρότερης περίπτωσης ή αποτελούν κάποιο μέσο όρο των τιμών που παρουσιάζονται (μέση μηνιαία θερμοκρασία). Εντούτοις κάποιες μέθοδοι υπολογισμού ενεργειακής απόδοσης μπορούν να θεωρηθούν ήμι-σταθερής κατάστασης καθώς η αποθήκευση θερμικής ενέργειας στο χώρο αντιπροσωπεύεται από τα θερμικά κέρδη ή της θερμικές απώλειες που βασίζονται στην θερμοχωρητικότητα των δομικών στοιχείων Κύριες μέθοδοι υπολογισμού Οι πλέον συνηθισμένες μέθοδοι υπολογισμού της ενεργειακής απόδοσης διαχωρισμένες με βάση τα άνωθεν χαρακτηριστικά είναι: σταθερής κατάστασης, η μέθοδος των διακριτών τιμών και η μέθοδος των βαθμοημερών, ήμι-σταθερής κατάστασης η μέθοδος της απλοποιημένης μηνιαίας ισορροπίας θερμότητας και δυναμικής μεθόδου, η δυναμικής κατάστασης εμπρόσθια μέθοδος.

20 Ορλάντο Μινερβίνο / ΕΜΘΠΜ Μέθοδος διακριτών τιμών Η μέθοδοι των διακριτών τιμών είναι μια απλή μέθοδος υπολογισμού σταθερής κατάστασης που μοιάζει αρκετά με την μέθοδο των βαθμοημερών, μόνο που η μέθοδος των διακριτών τιμών βασίζονται σε μεμονωμένα κλιματολογικά δεδομένα για να εκτιμήσουν την κατανάλωση ενέργειας που απαιτείται για την θέρμανση ή την ψύξη ενός κτιρίου. Στην κλασσική μέθοδο των διακριτών τιμών (γνωστή και ως μονοδιάστατη μέθοδος) οι θερμοκρασίες ξηρού θερμομέτρου, του εξωτερικού περιβάλλοντος, ομαδοποιούνται ανά μέσο όρο ίδιου μεγέθους - συνήθως των 5 F (π.χ. 10 F, 15 F, 20 F κ.λ.π.) - ενώ οι ώρες κατά τις οποίες παρουσιάζεται ο κάθε μέσος όρος καταγράφονται. Για άλλες μετεωρολογικές μεταβλητές (σημείο δρόσου, σχετική υγρασία κ.α.) μόνο οι μέση τιμή αυτών οι οποίες συμπίπτουν σε κάποια μέση θερμοκρασία προσδιορίζονται. Τα κλιματολογικά δεδομένα που εξάγονται με τη μέθοδο των διακριτών τιμών αναφέρονται ως μονοδιάστατα ενώ εάν εμπεριέχουν και μία δεύτερη μεταβλητή (π.χ. σχετική υγρασία) αναφέρονται ως δισδιάστατα. Η κλασσική μέθοδος των διακριτών τιμών ενδείκνυται για κτίρια τα οποία αλληλεπιδρούν με ειδικά θερμικά φορτία (sensible heat loads) και χωρίς αξιοσημείωτες επιδράσεις θερμικών μαζών ενώ αντενδείκνυται στ να παρέχει ακριβείς προβλέψεις για κτίρια τα οποία παραλαμβάνουν από υψηλά λανθάνοντα θερμικά φορτία. Σε αυτή την περίπτωση, όπου τα κτίρια παραλαμβάνουν αξιοσημείωτα λανθάνοντα θερμικά φορτία, η ακρίβεια των προβλέψεων μπορεί να βελτιωθεί χρησιμοποιώντας τα αντίστοιχα δισδιάστατα κλιματολογικά δεδομένα Μέθοδος των βαθμοημερών Η μέθοδος των βαθμοημερών αποτελεί και αυτή μια μεθοδολογία υπολογισμού απλή που ανήκει στην κατηγορία των μεθόδων σταθερής κατάστασης και ενδείκνυται για την πρόβλεψη της ενέργειας που απαιτείται για να θερμανθεί ένα κτίριο. Παρόλα αυτά αντενδείκνυται για την πρόβλεψη κατανάλωσης ενέργειας για την ψύξη ενός κτιρίου. Η μέθοδος αυτή χρησιμοποιεί εποχιακές βαθμοημέρες υπολογισμένες για μια συγκεκριμένη θερμοκρασία αναφοράς εξωτερικού περιβάλλοντος για να πραγματοποιήσει την παραπάνω πρόβλεψη. Ανάλογα, δηλαδή, την μεταβολή της θερμοκρασίας του εξωτερικού περιβάλλοντος υπολογίζεται και το ανάλογο θερμικό ή ψυκτικό φορτίο που απαιτείται από το κτίριο. Ευρέως εφαρμοσμένη είναι η παραδοσιακή μέθοδος των βαθμοημερών, όπου ως θερμοκρασία αναφοράς λαμβάνονται οι 18 C, καθώς και η μέθοδος των βαθμοημερών μεταβλητής βάσης, όπου ως θερμοκρασία αναφοράς ορίζεται εκείνη κατά την οποία το κτίριο προσφέρει στου ενοίκους του συνθήκες θερμικής άνεσης. Η μέθοδος βαθμοημερών μεταβλητής βάσης παρέχει αξιόπιστες υπολογιστικά αποτελέσματα για κτίρια τα οποία παραλαμβάνουν έντονα εξωτερικά φορτία, ενώ δεν ενδείκνυται για κτίρια τα οποία δέχονται αυξημένα εσωτερικά φορτία (κτίρια γραφείων) ή σε περίπτωση που θέλουμε να αξιολογήσουμε με ακρίβεια τη λειτουργία συστήματος θέρμανσης και ψύξης.

21 Ορλάντο Μινερβίνο / ΕΜΘΠΜ Μέθοδος της απλοποιημένης μηνιαίας ισορροπίας Η μέθοδος της απλοποιημένης μηνιαίας ισορροπίας αποτελεί μια αξιόπιστη, ευρέως διαδεδομένη πρόταση υπολογισμού της ενεργειακής απόδοσης η οποία έχει υιοθετηθεί στο πρότυπο των ενεργειακών επιθεωρήσεων πολλών ευρωπαϊκών κρατών, ανάμεσα τους και στην Ελλάδα καθώς το λογισμικό του Κ.Ε.Ν.Α.Κ βασίζεται στο μοντέλο υπολογισμού της ενεργειακής συμπεριφοράς EPA-ED το οποίο λειτουργεί με βάση αυτή τη μέθοδο της απλοποιημένης μηνιαίας ισορροπίας. Σαν μεθοδολογία επίλυσης, αποτελεί ένα χαρακτηριστικό μοντέλο ημι-σταθερής κατάστασης. Οι υπολογισμοί του μοντέλου πραγματοποιούνται υπολογίζοντας την ετήσια κατανάλωση ενέργειας βασιζόμενοι στους κυμαινόμενους μέσους όρους των αποτελεσμάτων που προκύπτουν από την σύγκριση των εσωτερικών και εξωτερικών μεταβλητών που καθορίζουν τα αντίστοιχα φορτία στο κτίριο. Οι υπολογισμοί της μηνιαίας, κυμαινόμενης θερμικής ισορροπίας συνδυάζονται με τα αποτελέσματα των εποχιακών μεταβολών στα φορτία του κτιρίου (λόγω μεταβολών θερμοκρασίας, ηλιοφάνειας κ.α.) και εισάγονται σε απλές εξισώσεις υπολογισμού της θερμικής ισορροπίας του κτιρίου. Συγκεκριμένα το Ευρωπαϊκό πρότυπο EN ISO13790:2004 περιγράφει την διαδικασία υπολογισμού για θέρμανση χώρων η οποία έχει αναγνωριστεί σαν μια λογική και αξιόπιστη μέθοδος μιας και σαν κύριο χαρακτηριστικό έχει το ότι μπορεί μέσο της χρησιμοποίησης κυμαινόμενων στοιχείων εισαγωγής στο μοντέλο, να χρησιμοποιεί μικρότερο αριθμό δεδομένων εισόδου αλλά παρόλα αυτά ποιοτικά αξιόπιστο, κάτι το οποίο την καθιστά ευκολότερη στην εφαρμογή από ότι μια δυναμική μέθοδο υπολογισμού. Τα αποτελέσματα της μεθόδου αυτής κρίνονται αντίστοιχα αποτελεσματικά όσον αφορά τον υπολογισμό των θερμικών φορτίων στα κτίρια όσο και τα αποτελέσματα που προκύπτουν από την εφαρμογή μιας δυναμικής μεθόδου υπολογισμού Δυναμικές μέθοδοι Οι δυναμικές μέθοδοι χρησιμοποιούν αριθμητικές ή αναλυτικές μεθόδους ώστε να προσδιορίσουν την μεταφορά ενέργειας μεταξύ διαφόρων ενεργειακών συστημάτων τα οποία διαθέτει ένα κτίριο. Την μέθοδο αυτή χρησιμοποιεί και το υπό εξέταση λογισμικό Energy Plus. Τη μέθοδο αυτή χρησιμοποιούν και τα περισσότερα λογισμικά ενεργειακής προσομοίωσης κτιρίων, με ωριαίους ή υπό-ωριαίους υπολογισμούς για την εκτίμηση των επιδράσεων της θερμικής αδράνειας του κτιρίου, εξαιτίας της αποθήκευσης θερμικής ενέργειας στα τοιχώματα του ή εξαιτίας και του συστήματος θέρμανσης που διαθέτει το κτίριο. Σημαντικό χαρακτηριστικό αυτών των λογισμικών είναι ικανότητά τους να υπολογίζουν κρίσιμες παραμέτρους για την κατανάλωση ενέργειας σε κτίρια με αξιοσημείωτες θερμικές μάζες, με θερμοστατικούς ελέγχους, με συστήματα αποθήκευσης ενέργειας ή με προβλεπόμενες στρατηγικές ελέγχου των αντίστοιχων συστημάτων θέρμανσης-ψύξης. Καθότι αποτελούν μεθόδους υψηλής ανάλυσης απαιτούν αντίστοιχα έμπειρους χρήστες και προτιμώνται για μεγάλα κτίρια με πολύπλοκα συστήματα θέρμανσης- ψύξης και με διατάξεις ελέγχου οι οποίες είναι δύσκολες στο να μοντελοποιηθούν από τα υπόλοιπα μοντέλα αξιολόγησης της ενεργειακής απόδοσης.

22 Ορλάντο Μινερβίνο / ΕΜΘΠΜ 22 Γενικά οι υπολογιστικοί αυτοί μέθοδοι απαιτούν, κάτι το οποίο επιτυγχάνεται μέσο το προσομοιωτικού προγράμματος, λεπτομερή περιγραφή του κτιρίου (όπως το σχήμα, τα υλικά κατασκευής του, το σύστημα θέρμανσης-ψύξης του κτιρίου, τους χώρους χρήσης κ.α. Σχήμα 2), ενώ οι υπολογισμοί των θερμικών φορτίων βασίζονται σ' ένα μεγάλο εύρος αλγορίθμων ανάλογα με την πολυπλοκότητα και την προσαρμοστικότητα του λογισμικού. Σχήμα 3.2 : Λειτουργία προγράμματος προσομοίωσης Εντούτοις, για να θεωρηθεί επαρκής και αξιόπιστη η εκτίμηση της ενεργειακής απόδοσης του κτιρίου με την χρήση των δυναμικών αυτών μοντέλων θεωρείται δόκιμη η παρακολούθηση της πραγματικής κατανάλωσης του κτιρίου πριν και μετά τη χρήση του λογισμικού και τυχόν παρεμβάσεων εξοικονόμησης που αξιολογήθηκαν με αυτό καθώς εξαιτίας της αναλυτικής και περίπλοκης διαδικασίας υπολογισμού υπάρχει και μεγάλη πιθανότητα σφάλματος από το χρήστη. 3.2 Προγράμματα προσομοίωσης κτιρίων Πολύ πριν την καθιέρωση περίπλοκων μεθόδων προσομοίωσης της ενεργειακής συμπεριφοράς ενός κτιρίου η χρήση περίπλοκων εξισώσεων εύρεσης των θερμικών και ψυκτικών φορτίων χωρίς την βοήθεια ενός ηλεκτρονικού υπολογιστή ξεκίνησε να εφαρμόζεται από τους περισσότερους σχεδιαστές κτιρίων προσπαθώντας έτσι να προκαθορίσουν την ενεργειακή απόδοση ενός κτιρίου. Οι συνθήκες άνεσης προεπιλέγονταν και σε συνδυασμό με εμπειρικές μεθόδους και υπολογισμούς εφαρμόζονταν καταλήγοντας τις περισσότερες φορές σε κακή εκτίμηση των φορτίων, σε υπερδιαστασιολόγηση ηλεκτρομηχανολογικών εγκαταστάσεων και γενικότερα σε κτίρια χαμηλής ενεργειακής απόδοσης. Τα προγράμματα ενεργειακής προσομοίωσης αναπτύχθηκαν στην προσπάθεια αυτή για ύπαρξη αξιόπιστων αλγορίθμων οι οποίοι θα πλησιάζουν σε πραγματικά δεδομένα εκτίμησης του συνόλου του κτιρίου σε

23 Ορλάντο Μινερβίνο / ΕΜΘΠΜ 23 συνδυασμό με όλους εκείνους τους παράγοντες οι οποίοι μπορούν να επηρεάσουν από τα φορτία του κτιρίου και τις συνθήκες άνεσης σε αυτό έως και την τελική του κατανάλωση ενέργειας. Ταυτοχρόνως μέσω της καθιέρωσης των προγραμμάτων αυτών μειώνεται ο υπολογιστικός φόρτος και τα δεδομένα εισόδου που χρειάζονται από τον υποψήφιο μελετητή προκειμένου να καταλήξει σε κάποια χρήσιμα συμπεράσματα για το κτίριο και την ενεργειακή του απόδοση. Τοιουτοτρόπως λειτουργώντας καταλήξαμε στην ανάπτυξη περίπλοκων μαθηματικών μοντέλων ώστε να αντιπροσωπεύεται με ακρίβεια κάθε πιθανή ροή ενέργειας στο κτίριο. Κατά καιρούς πέρα από την ανάπτυξη προγραμμάτων ενεργειακής προσομοίωσης, έγιναν ταυτόχρονα και προσπάθειες αξιολόγησής τους και η δημιουργία μιας κοινής οικουμενικής μεθόδου που θα περιγράφει τον τρόπο λειτουργίας τους με βάση το σκοπό της ανάπτυξης τους. Ο Clarke [13] παρέχει μια πρώτη μελέτη αξιολόγησης της εξέλιξης των εργαλείων προσομοίωσης των κτιρίων. Στην ανάλυση του σημειώνει πως η εξέλιξη της προσομοίωσης βασίζεται πάνω στην ανάλυση των δεδομένων εισόδου στα υπολογιστικά προγράμματα και το κατά πόσο αυτά μπορούν να συνοψίσουν την πραγματική λειτουργία του κτιρίου. Η εικόνα περιγράφει την διαδικασία της δυναμικής θερμικής ενεργειακής προσομοίωσης. Σχήμα 3.3 : Ροή ενέργειας κατά την προσομοίωση Η παραπάνω εικόνα παρουσιάζει τη ροή ενέργειας τόσο εκτός όσο και εντός του κτιρίου και δείχνει πως αλληλεπιδρούν δυναμικά για να υποδείξουν τα επίπεδα εσωτερικής άνεσης με όρια ενεργειακών

24 Ορλάντο Μινερβίνο / ΕΜΘΠΜ 24 προδιαγραφών για τα κτίρια κατοικίας όπως αυτά έχουν τεθεί από τα πρότυπα ενεργειακής κατανάλωσης. Προκειμένου να αντιληφθούμε πλήρως την προσέγγιση του Clarke θα πρέπει να προσπαθήσουμε να αντιληφθούμε τις διαφορετικές ροές ενέργειας που προκύπτουν στο κτίριο σαν ένα ηλεκτρικό δίκτυο στο χρόνο το οποίο διαθέτει την δική του ιδιαίτερη αντίσταση(ωμική) καθώς και δική του ιδιαίτερη χωρητικότητα. Οι δύο αυτές παράμετροι βρίσκονται πάντα σε μια δυναμική συσχέτιση με το χρόνο. Ποιο συγκεκριμένα, οι διάφορες ροές ενέργειας-ενεργειακά μονοπάτια-που δημιουργούνται θα μπορούσαμε να τα παρομοιάσουμε με το ηλεκτρικό ρεύμα. Τα διαφορετικά δομικά στοιχεία τα οποία συνθέτουν το κτίριο θα μπορούσαν να θεωρηθούν σαν την ηλεκτρική χωρητικότητα και τα σημεία επαφής των διαφόρων δομικών στοιχείων μεταξύ τους, σαν κόμβοι όπου μεταβάλλεται η ηλεκτρική αγωγιμότητα. Σε κάθε κόμβο μεταλλάσσονται οι διάφορες μεταβλητές όπως η θερμοκρασία, η πίεση και άλλα χαρακτηριστικά του κυκλώματος, μια διαφοροποίηση που προκαλεί τη λεγόμενη διαφορά δυναμικού. Κάθε κόμβος ανταποκρίνεται διαφορετικά όσον αφορά την ικανότητα του κατά τον ανταγωνισμό του με τους υπόλοιπους κόμβους όσον αφορά την συλλογή, αποθήκευση και απελευθέρωση ενέργειας (ηλεκτρικού ρεύματος). Ο Clarke χαρακτηριστικά αναφέρει ότι μεγάλος αριθμός περίπλοκών εξισώσεων πρέπει να επιλυθούν για να περιγραφεί με ακρίβεια το συγκεκριμένο σύστημα. Καθώς λοιπόν οι διαδικασίες μεταφοράς θερμότητας παρουσιάζουν έντονη αλληλεξάρτηση, τεχνικές δυναμικής επίλυσης κρίνονται απαραίτητες για τη διατήρηση του πλέον σημαντικού χαρακτηριστικού της αξιόπιστης ενεργειακής προσομοίωσης που είναι η διατήρηση της ακρίβειας των υπολογισμών Αξιολόγηση των προγραμμάτων προσομοίωσης Προκειμένω να καθιερωθεί μια ευρεία χρήση των προγραμμάτων προσομοίωσης απαιτείται από τους σχεδιαστές αυτών των εργαλείων να εμπιστεύονται τα αποτελέσματα που εκρέουν από το κάθε μοντέλο. Για το λόγο αυτό είναι απαραίτητη η αξιολόγηση των προγραμμάτων προσομοίωσης. Η αξιολόγηση αυτή αναφέρεται στη διαδικασία του ελέγχου της εγκυρότητας των αποτελεσμάτων που προκύπτουν από τη χρήση των αλγορίθμων και της μεθόδου υπολογισμού που χρησιμοποιεί το κάθε μοντέλο προσομοίωσης σε σχέση με κάποιο αντίστοιχο μοντέλο και περιλαμβάνει μια σειρά ελέγχων που πραγματοποιούνται προς αυτήν την κατεύθυνση. Αυτή η διαδικασία αξιολόγησης μπορεί να τεθεί απλοϊκά στη βάση ενός απλού ελέγχου ο οποίος θα επιβεβαιώνει ότι τα υπό αξιολόγηση μοντέλα μπορούν να παρέχουν αποτελέσματα εντός ενός αποδεκτού εύρους. Αυτή η διαδικασία μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη σύγκριση υπολογιστικών μοντέλων που χρησιμοποιούν την υπολογιστική μέθοδο ημι-σταθερής κατάστασης καθώς και τη δυναμική μέθοδο υπολογισμού. Στο σημείο αυτό πρέπει να αναφερθεί πως ένα δυναμικό υπολογιστικό μοντέλο καθότι από τη φύση του περιλαμβάνει ποιο περίπλοκους αλγορίθμους και υπολογισμούς κατά τη σύγκριση του με κάποιο αντίστοιχο υπολογιστικό μοντέλο θα πρέπει να ακολουθηθεί μια ποιο περίπλοκη μέθοδος αξιολόγησης. Στο επόμενο κεφάλαιο θα προσπαθήσουμε να προσεγγίσουμε την αξιολόγηση δύο μοντέλων ως προς τα

25 Ορλάντο Μινερβίνο / ΕΜΘΠΜ 25 αποτελέσματα που μας δίνουν στις καταναλώσεις τεσσάρων τυπικών πολυκατοικιών, ενός δυναμικού του Energy Plus και του ΤΕΕ-K.ΕΝ.Α.Κ., ενός ημι-σταθερού μοντέλου το οποίο χρησιμοποιεί τη μέθοδο της μηνιαίας θερμικής ισορροπίας δύο διαφορετικών δηλαδή μοντέλων χωρίς όμως να προσπερνάμε το γεγονός ότι: Τα τυπικά για το ελληνικό κτιριακό απόθεμα κτίρια θα αξιολογηθούν ως προς τις μηνιαίες και ετήσιες απαιτήσεις τους για θέρμανση και ψύξη. Τα κτίρια θα αξιολογηθούν στην υφιστάμενη κατάσταση τους και στην συνέχεια εκ νέου μετά την πραγματοποίηση κατάλληλων παρεμβάσεων ενεργειακής αναβάθμισης. Το ποιο σημαντικό ίσως κομμάτι της μελέτης με βάση το οποίο επικεντρωνόμαστε στο γεγονός ότι παρόλο που τα δύο προγράμματα διαφέρουν ως προς την υπολογιστική μέθοδο που χρησιμοποιούν, η μέθοδος της απλοποιημένης μηνιαίας θερμικής ισορροπίας αν και λιγότερο σύνθετη από τη δυναμική του Energy Plus, παρουσιάζει μια ολιστική προσέγγιση του κτιρίου λαμβάνοντας υπόψη τη θερμοχωρητικότητα των δομικών στοιχείων του κτιρίου, τα ηλιακά κέρδη, τα εσωτερικά κέρδη καθώς και την αποδοτικότητα των δικτύων θέρμανσης και ψύξης. Με βάση τα παραπάνω περιγράφεται στη συνέχεια η δομή, τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά και ο τύπος προσομοίωσης του συνόλου των κτιρίων. Τα δεδομένα εισόδου των δύο μοντέλων προσπαθήσαμε να είναι όσο το δυνατόν πανομοιότυπα προς τον σκοπό επίτευξης βέλτιστων συμπερασμάτων σε σχέση με τον τρόπο λειτουργίας των δύο μοντέλων.

26 Ορλάντο Μινερβίνο / ΕΜΘΠΜ Δυναμικό και στατικό υπολογιστικό μοντέλο Στο παρόν κεφάλαιο θα παρουσιαστεί συνοπτικά η μεθοδολογία με την οποία προσεγγίστηκε η προσομοίωση των υπό μελέτη κτιρίων. Παράλληλα θα περιγραφούν τα κύρια χαρακτηριστικά των δύο υπολογιστικών μοντέλων τα οποία χρησιμοποιήθηκαν και οι υπολογιστική μέθοδος την οποία χρησιμοποιούν. Καθότι τα δύο εργαλεία διαφέρουν και ως προς το προσομοιωτικό πρόγραμμα αλλά και ως προς τη μέθοδο υπολογισμών που χρησιμοποιούν θα μας παρέχουν χρήσιμες πληροφορίες μέσο των αποτελεσμάτων που θα προκύψουν από το κάθε ένα. 4.1 Ενεργειακή επίλυση του κτιρίου Τα υπολογιστικά μοντέλα προγράμματα που χρησιμοποιήθηκαν για την ενεργειακή μελέτη των τυπικών αυτών πολυκατοικιών του κτιρίου είναι to "Energy Plus" και to ΤΕΕ Κ.ΕΝ.ΑΚ. Πέρα από τις διαφορές που έχουν τα δύο προγράμματα σε επίπεδο πολυπλοκότητας και σε επίπεδο «αναλυτικότητας» κατά τον τρόπο εισαγωγής των δεδομένων, η βασική διαφορά τους έγκειται στη μέθοδο που χρησιμοποιούν για την ενεργειακή επίλυση ενός κτιρίου. To Energy Plus χρησιμοποιεί τη δυναμική μεθοδολογία προσδιορισμού της ενεργειακής απόδοσης του κτιρίου, ενώ το Κ.ΕΝ.ΑΚ χρησιμοποιεί τη μέθοδο της μηνιαίας ισορροπίας. Και οι δύο μέθοδοι είναι σαφώς ορισμένοι από to ISO «Energy performance of buildings - Calculation of energy use for space heating and cooling». H μέθοδος του Energy Plus είναι ωριαίου βήματος και ανήκει στην κατηγορία των δυναμικών μεθόδων. Η μέθοδος αυτή καθώς και η συντριπτική πλειοψηφία των δυναμικών μεθόδων επίλυσης υπολογίζει το ενεργειακό ισοζύγιο εντός μιας θερμικής ζώνης με μικρά χρονικά βήματα λαμβάνοντας υπόψη τη θερμότητα που αποθηκεύεται και απελευθερώνεται από τη μάζα του κτιρίου. Όπως αναφέρει και ο ISO 13790, στη δυναμική μέθοδο ένα στιγμιαίο πλεόνασμα της θερμότητας κατά τη διάρκεια της περιόδου θέρμανσης έχει ως αποτέλεσμα την αύξηση της εσωτερικής θερμοκρασίας πάνω από το επίπεδο θερμοκρασίας που λειτουργεί ο θερμοστάτης. Έτσι, μία αλλαγή στη θερμοκρασία του θερμοστάτη ή ακόμα και το κλείσιμό του δεν έχει άμεσα αποτελέσματα στην αλλαγή θερμοκρασίας του χώρου, λόγω της θερμικής αδράνειας που έχει το κτίριο. Η μέθοδος της μηνιαίας ισορροπίας ανήκει στην κατηγορία των μεθόδων ημι-σταθερής κατάστασης. Η μέθοδος αυτή όπως αναφέρθηκε υπολογίζει το ενεργειακό ισοζύγιο εντός μιας θερμικής ζώνης χρησιμοποιώντας μεγάλα χρονικά βήματα, με αποτέλεσμα να κρίνεται αναγκαία η χρήση επιπλέον παραμέτρων για την εκροή ικανοποιητικών αποτελεσμάτων. Όπως αναφέρει και το ISO 13790, σε αυτές τις μεθόδους οι δυναμικές επιπτώσεις λαμβάνονται υπόψη εισάγοντας μεταβλητές συσχέτισης.στην συνέχεια, περιγράφεται η διαδικασία της εισαγωγής των στοιχείων των κτιρίων σε κάθε πρόγραμμα προσομοίωσης ξεχωριστά καθώς και η παραμετροποίηση που πραγματοποιείται προκειμένου τα δεδομένα των δύο υπολογιστικών μοντέλων να είναι όσο το δυνατόν ποιο ρεαλιστικά και ταυτόχρονα όσο το δυνατόν ταυτόσημα.

27 Ορλάντο Μινερβίνο / ΕΜΘΠΜ Λογισμικό προσομοίωσης Energy plus To Energy Plus είναι ένα πρόγραμμα ενεργειακής ανάλυσης και προσομοίωσης θερμικών φορτίων, η λειτουργία του οποίου βασίζεται στην εξέλιξη δύο παλαιότερων αντίστοιχων προγραμμάτων, των BLAST και DOE-2. Τα δύο προγράμματα δημιουργήθηκαν στις αρχές της δεκαετίας του 1980 ως απόρροια της ανησυχίας που εκδηλώθηκε για την ενεργειακή κρίση τόσο το 1973, όσο και το 1979, λαμβάνοντας ταυτόχρονα υπόψη το μεγάλο ποσοστό κατανάλωσης ενέργειας κατά τη λειτουργία των κτιρίων παγκοσμίως [5] Η δομή του προγράμματος Η λειτουργία του προγράμματος βασίζεται στην περιγραφή από το χρήστη της γεωμετρίας, των δομικών στοιχείων που το συνθέτουν και του προσανατολισμού του κτιρίου, καθώς και των σχετικών ηλεκτρομηχανολογικών συστημάτων που θα χρησιμοποιηθούν κατά τη λειτουργία του. Κατόπιν υπολογίζονται τα απαραίτητα για τη διατήρηση του θερμοστατικού ελέγχου θερμικά και ψυκτικά φορτία, μελετάται και αξιολογείται η συνεισφορά δευτερευόντων συστημάτων θέρμανσης, ψύξης και αερισμού και αποτιμάται η συνολική κατανάλωση ενέργειας κατά τη λειτουργία του βασικού εξοπλισμού. Πολλά χαρακτηριστικά και πολλές παράμετροι προσομοίωσης του προγράμματος προέρχονται από τα συγγενικά του προγράμματα. Επιπρόσθετα, το πρόγραμμα παρέχει στο χρήστη και την παρακάτω δυνατότητα υπολογισμών [20]: Μηνιαίων απωλειών ενέργειας των θερμικών ζωνών προς το περιβάλλον, λόγω της ροής θερμότητας από αγωγιμότητα, Μηνιαίων τιμών ενεργειακών απωλειών των θερμικών ζωνών λόγω αερισμού των ζωνών, Μηνιαίων τιμών των ηλιακών κερδών των θερμικών ζωνών από τα διαφανή στοιχεία, Μηνιαίων τιμών των θερμικών κερδών από τους χρήστες, το φωτισμό και τον ηλεκτρικό εξοπλισμό των ζωνών, Μηνιαίων τιμών απαιτούμενου ενεργειακού φορτίου για ψύξη ή θέρμανση των θερμικών ζωνών. Δυνατότητα υπολογισμού των θερμικών φορτίων του κτιρίου με χρήση της μεθόδου θερμικής ισορροπίας, βάσει της οποίας για κάθε δομικό στοιχείο συνεκτιμώνται ταυτόχρονα τόσο τα κέρδη από την ηλιακή ακτινοβολία, όσο και αυτά λόγω της μεταφοράς θερμότητας. Ο υπολογισμός γίνεται τόσο για την εξωτερική, όσο και για την εσωτερική πλευρά του στοιχείου και για κάθε χρονικό βήμα ανάλυσης. Δυνατότητα χρήσης μαθηματικών εξισώσεων για την περιγραφή της ροής θερμότητας διαμέσου των δομικών στοιχείων του κτιρίου, όπως τους τοίχους, τα πατώματα, τις στέγες κ.τ.λ.

28 Ορλάντο Μινερβίνο / ΕΜΘΠΜ 28 Βελτιστοποίηση του προσαρμοστικού μοντέλου μεταφοράς θερμότητας στο έδαφος με χρήση τρισδιάστατων εδαφικών μοντέλων πεπερασμένων στοιχείων και απλοποιημένων αναλυτικών μοντέλων. Συνδυασμένο μοντέλο μεταφοράς θερμότητας και μάζας, το οποίο υπολογίζει απορρόφηση και αποβολή υγρασίας είτε ως ενσωμάτωση από στρώμα σε στρώμα στις λειτουργίες μεταφοράς και αγωγιμότητας είτε ως αποτελεσματικό μοντέλο βάθους διείσδυσης υγρασίας. Δίνεται η δυνατότητα στο χρήστη να αξιοποίηση τα μοντέλα θερμικής άνεσης για τους χρήστες του κτιρίου, τα οποία λαμβάνουν υπόψη τη χρήση του χώρου, τις τιμές υγρασίας που έχουν καταγραφεί, τη θερμοκρασία ξηρού θερμομέτρου κ.τ.λ. Τη δυνατότητα διενέργειας ελέγχων φυσικού φωτισμού, οι οποίοι περιλαμβάνουν τον υπολογισμό της έντασης του εσωτερικού φωτισμού, την προσομοίωση και τον έλεγχό του, τον έλεγχο των φωτιστικών σωμάτων και την επίδραση του μειωμένου τεχνητού φωτισμού στη θέρμανση και στην ψύξη. Η ικανότητα υπολογισμού της ατμοσφαιρικής ρύπανσης, στην οποία προβλέπονται οι συγκεντρώσεις C02, SOX, ΝΟX, CO και αιωρούμενων σωματίδια και η παραγωγή υδρογονανθράκων τόσο για την περιοχή, όσο και για τη μακρινή ενεργειακή μετατροπή. Έλεγχος του ποσοστού φυσικού φωτισμού με τη βοήθεια υπολογιστικών μοντέλων, που λαμβάνουν υπόψη τη φωτεινότητα των εσωτερικών χώρων και μελετών της επίδρασης που θα έχει μια πιθανή μείωση του ποσοστού του τεχνητού φωτισμού στις απαιτήσεις για θέρμανση και ψύξη. Τέλος παρέχεται η επιλογή στο χρήστη να αλληλεπιδράσει το λογισμικό του Energy Plus με άλλα περιβάλλοντα προσομοίωσης όπως WINDOW (για ανοίγματα), COMIS (μοντέλο ροής αέρα), και to SPARK, που επιτρέπουν πιο λεπτομερή ανάλυση κάποιων τμημάτων του κτιρίου. Παρά τις δυνατότητες αυτές, το πρόγραμμα αυτό, όπως και κάθε πρόγραμμα προσομοίωσης, αδυνατεί να καλύψει το σύνολο των εφαρμογών που ενδέχεται να παρουσιαστούν. Έτσι, στόχος του είναι να αντιμετωπίσει τις περισσότερες περιπτώσεις κτιρίων και εγκαταστάσεων θέρμανση - ψύξης - αερισμού είτε άμεσα, είτε έμμεσα, μέσω σύνδεσης με άλλα βοηθητικά προγράμματα, τα οποία υπολογίζουν θερμικά φορτία και κατανάλωση ενέργειας κατά τη διάρκεια μιας τυπικής ημέρας ή και για μεγαλύτερα χρονικά διαστήματα (ως και μεγαλύτερα του ενός έτους).

29 Ορλάντο Μινερβίνο / ΕΜΘΠΜ 29 Σχήμα 4.1 : Απεικόνηση της δομής του Energy Plus Τέλος, το συγκεκριμένο πρόγραμμα, στην παρούσα έκδοσή του, δεν αποτελεί ένα εργαλείο ανάλυσης κόστους του κύκλου ζωής. Ουσιαστικά, παράγει τα αποτελέσματα που μπορούν στη συνέχεια να τροφοδοτήσουν άλλα προγράμματα. Γενικά, τέτοιου είδους υπολογιστικά ζητήματα προτιμάται να αντιμετωπίζονται με μικρότερα και ποιο εξειδικευμένα προγράμματα που ανταποκρίνονται γρηγορότερα στις αλλαγές των ποσοστών κλιμάκωσης και στις αλλαγές στις μεθοδολογίες [21] Προσομοίωση με το Energy Plus Κατά την προσομοίωση ενός υφιστάμενου κτιρίου με το συγκεκριμένο πρόγραμμα ακολουθούνται κάποια βήματα. Αρχικά το κτίριο χωρίζεται σε ζώνες οι οποίες επικοινωνούν θερμικά τόσο μεταξύ τους, όσο και με το εξωτερικό περιβάλλον καθώς δέχονται τις επιδράσεις του. Μια θερμική ζώνη μπορεί να συντίθεται είτε από ένα μεμονωμένο χώρο, είτε από μια ενότητα χώρων που λειτουργούν υπό τις ίδιες συνθήκες εσωτερικού κλίματος. Κάθε ζώνη έχει ανεξάρτητα θερμικά κέρδη και ανεξάρτητο εξοπλισμό και ελέγχους θέρμανσης, ψύξης και αερισμού. Τέλος, κάθε ζώνη μπορεί να συνδέεται με τις γειτονικές της ζώνες (στην περίπτωση των πολυζωνικών κτιρίων) μέσω τοίχων ή στοιχείων με ιδεατές θερμικές αγωγιμότητες. Κάθε μία από τις ζώνες που συνθέτουν το κτίριο ορίζεται από τις επιφάνειες (οριζόντιες και κατακόρυφες) που την περιβάλλουν. Έτσι, η προσομοίωση της ενεργειακής συμπεριφοράς ενός κτιρίου προϋποθέτει τη

30 Ορλάντο Μινερβίνο / ΕΜΘΠΜ 30 γνώση των διαστάσεων και των γεωμετρικών του χαρακτηριστικών, του προσανατολισμού του, των θερμικών ιδιοτήτων και των χαρακτηριστικών ακτινοβολίας των υλικών από τα οποία έχει δομηθεί (Σχήμα 4.2). Σχήμα 4.2 : Σχηματική απεικόνιση του κτιρίου κατά την εισαγωγής των στοιχείων του στο Energy Plus To εν λόγο πρόγραμμα είναι οργανωμένο γύρω από τα βασικά θερμικά συστατικά στοιχεία ή τις οδούς ροής θερμότητας της κατασκευής όπως θα μπορούσε αλλιώς να αναφερθεί. Οι πιο κοινές οδοί θερμικής επικοινωνίας είναι τα συμπαγή στοιχεία του κτιρίου (τοίχοι, δάπεδα και οροφές) και τα κουφώματα (πόρτες, παράθυρα). To κέρδος ή η απώλεια θερμότητας εξαιτίας της διείσδυσης του εξωτερικού αέρα, η οποία προκαλείται είτε από την ανεμόπτωση είτε από τη διαφορά θερμοκρασίας ανάμεσα στον εσωτερικό χώρο και στο εξωτερικό περιβάλλον, αποτελεί θεμελιώδη συνιστώσα της συνολικής μεταφοράς θερμότητας σε ένα μοντελοποιημένο κτίριο. Σχήμα 4.3 : Σχηματική απεικόνιση δυναμικής προσομοίωσης με το Energy Plus

31 Ορλάντο Μινερβίνο / ΕΜΘΠΜ 31 Επιπλέον, στα δεδομένα που εισάγονται στο πρόγραμμα, πέρα από την περιγραφή του προσανατολισμού, των γεωμετρικών και οικοδομικών χαρακτηριστικών του κτιρίου, περιλαμβάνεται και ένα αρχείο κλιματικών δεδομένων για την περιοχή στην οποία βρίσκεται το κτίριο. To αρχείο αυτό οφείλει να παρέχει ωριαίες τιμές των εξής βασικών κλιματικών παραμέτρων: συνολική ακτινοβολία (διάχυτη και άμεση), θερμοκρασία περιβάλλοντος, κατεύθυνση και ταχύτητα ανέμου, συνολικό και διάχυτο φως, σχετική υγρασία, πίεση αέρα και νεφοσκίαση [20] Μοντελοποίηση του κτιριακού όγκου Η μοντελοποίηση του κτιριακού όγκου συντίθεται από μια σειρά ενοτήτων δεδομένων, που καθεμία από αυτές περιλαμβάνει μια ή περισσότερες σειρές τιμών κάποιον παραμέτρων. To συνολικό κτίριο χωρίζεται στις επιμέρους θερμικές ζώνες, καθεμία από τις οποίες αποτελείται από ένα ή περισσότερους χώρους που λειτουργούν με την ίδια σχεδόν θερμοκρασία. Τα όρια κάθε ζώνης προσδιορίζονται από τις επιφάνειες που την περιβάλλουν, οι οποίες μπορεί να είναι κατακόρυφες, οριζόντιες ή κεκλιμένες. Οι ζώνες αυτές άλλοτε μπορεί εκτίθενται ως προς τους διάφορους προσανατολισμούς του εξωτερικού περιβάλλοντος, άλλοτε να αναπτύσσονται σε επαφή με το έδαφος και άλλοτε να αποτελούν το όριο της ζώνης προς τις ζώνες με τις οποίες αυτή επικοινωνεί. Όσον αφορά στη γεωμετρική τους απόδοση, αυτή γίνεται με αναλυτικό τρόπο (εισαγωγή των συντεταγμένων κάθε επιφάνειας) και όχι γραφικό. To εμβαδόν των επιφανειών κατανέμεται σε διαφανή στοιχεία των παραθύρων, τα οποία διαπερνά η ηλιακή ακτινοβολία, και σε αδιαφανή στοιχεία τοίχων, που δεν επιτρέπουν την διείσδυση της ηλιακής ακτινοβολίας.. Κάθε επιφάνεια θεωρείται ότι αποτελείται από ένα και μόνο δομικό στοιχείο, το οποίο μπορεί να είναι κατακόρυφο, οριζόντιο ή κεκλιμένο. Έτσι είναι δυνατό να προκαλείται σκίαση του ενός στοιχείου από κάποιο άλλο κατά τη διάρκεια της ημέρας. Κάθε δομικό στοιχείο αποτελείται από ένα ή περισσότερα υλικά με διαφορετικά θερμικά χαρακτηριστικά, τα οποία προσδιορίζονται και από τον Κ.ΕΝ.Α.Κ.. Για κάθε υλικό ορίζεται το πάχος, ο συντελεστής θερμικής αγωγιμότητας, η πυκνότητα και η ειδική θερμότητα. Για κάθε στοιχείο ορίζονται (από την εξωτερική επιφάνεια προς την εσωτερική) οι στρώσεις υλικών που το συνθέτουν, και έτσι το πρόγραμμα μπορεί να υπολογίσει την αντίσταση θερμοπερατότητας της διατομής. Οι διαφανείς επιφάνειες της κατασκευής ορίζονται στο περιβάλλον του προγράμματος ως τμήμα της επιφάνειας του δομικού στοιχείου επάνω στο οποίο βρίσκονται και αποδίδονται σε αυτά διαφορετικά αεροδυναμικά χαρακτηριστικά. Με το σαφή εντοπισμό τους επάνω στο κτιριακό κέλυφος, ο κάτι που γίνεται με αναλυτικό τρόπο, είναι δυνατός ο υπολογισμός της ποσότητας της προσπίπτουσας σε αυτά ακτινοβολίας, καθώς αυτή εξαρτάται όχι μόνο από τον προσανατολισμό τους, αλλά και από τα εμπόδια που μεσολαβούν κατά τη διάρκεια της ημέρας ανάμεσα στη θέση του ήλιου και σε αυτά. Την περιγραφή των διαφανών επιφανειών συμπληρώνει η αντιστοίχιση τους με κάποιο τύπο κουφώματος - υαλοστασίου, τα

32 Ορλάντο Μινερβίνο / ΕΜΘΠΜ 32 χαρακτηριστικά του οποίου εισάγονται σε σχετική ενότητα δεδομένων. Τέλος κάθε τύπος κουφώματος - υαλοστασίου χαρακτηρίζεται από το συντελεστή θερμοπερατότητάς του, το πλήθος των στρώσεων του διαφανούς υλικού (γυαλιού κ.τ.λ.) που το απαρτίζουν και το πάχος καθεμιάς από αυτές. 4.3 Λογισμικό προσομοίωσης ΤΕΕ Κ.ΕΝ.Α.Κ. Το δεύτερο προς αξιολόγηση λογισμικό υπολογισμού της ενεργειακής απόδοσης κτιρίων του που θα χρησιμοποιηθεί ονομάζεται ΤΕΕ-ΚΕΝΑΚ. Όπως προαναφέραμε τo λογισμικό αυτό έχει ενσωματωμένα τα πρότυπα που ορίζει η παράγραφος 1 του άρθρου 5 του ΚΕΝΑΚ. Η επίσημη έκδοση του λογισμικού χρησιμοποιείται από τους ενεργειακούς επιθεωρητές σαν βοηθητικό εργαλείο κατά τη σύνταξη των ενεργειακών πιστοποιητικών. Δημιουργήθηκε σύμφωνα με τα ευρωπαϊκά και εθνικά πρότυπα, τον Κανονισμό Ενεργειακής Επιθεώρησης Κτηρίων και τις σχετικές Τεχνικές Οδηγίες Τεχνικού Επιμελητηρίου Ελλάδας (ΤΟΤΕΕ). Αποτελείται από 5 ανεξάρτητα μεταξύ τους λογισμικά, τα οποία είναι δομημένα σε περιβάλλον παραθύρων (windows) με παρεμφερείς φόρμες εισαγωγής δεδομένων. Τα 5 λογισμικά είναι τα εξής: Ενεργειακή Επιθεώρηση Κτιρίου Ενεργειακή Μελέτη Ενεργειακή Επιθεώρηση Λέβητα Ενεργειακή Επιθεώρηση Εγκατάστασης Θέρμανσης Ενεργειακή Επιθεώρηση Εγκατάστασης Κλιματισμού Ο πυρήνας των υπολογισμών βασίζεται στο προϋπάρχον λογισμικό EPA-NR (έκδοση ), το οποίο αναπτύχθηκε στα πλαίσια του Ευρωπαϊκού Προγράμματος Intelligent Energy - Europe, 17η Γ.Δ. της Ε.Ε. (EIE/04/125/S ), ο οποίος έχει τροποποιηθεί κατάλληλα ώστε να είναι σύμφωνος με τις εθνικές απαιτήσεις, όπως αυτές προβλέπονται στον Κανονισμό Ενεργειακής Επιθεώρησης Κτηρίων και στις σχετικές Τεχνικές Οδηγίες Τεχνικού Επιμελητηρίου Ελλάδας Η Ευρωπαϊκή Οδηγία 2002/91/ΕΚ για την ενεργειακή απόδοση των κτιρίων (EPBD) απαιτεί, όπως έχει ήδη αναφερθεί, από το 2006 να κατατίθεται Πιστοποιητικό Ενεργειακής Απόδοσης για την πλειοψηφία των κτιρίων στην Ευρωπαϊκή Ένωση. Με το πιστοποιητικό θα αποδίδεται στο κτίριο ένας αριθμητικός δείκτης για την συγκριτική αξιολόγηση της ενεργειακής απόδοσης του κτιρίου. Παράλληλα, το πιστοποιητικό αυτό θα συνοδεύεται από συστάσεις με οικονομικά αποδοτικά μέτρα βελτίωσης της ενεργειακής απόδοσης του κτιρίου.

33 Ορλάντο Μινερβίνο / ΕΜΘΠΜ 33 To λογισμικό του Κ.ΕΝ.Α.Κ. παρέχει μια υπολογιστική μέθοδο για την αξιολόγηση της ενεργειακής απόδοσης υφιστάμενων κτιρίων και απευθύνεται στους υπεύθυνους σχεδιασμού πολιτικής & τους εμπειρογνώμονες / μελετητές που ασχολούνται με την ενεργειακή πιστοποίηση υφιστάμενων κτιρίων στο πλαίσιο της Ευρωπαϊκής Οδηγίας EPBD. Η μεθοδολογία παρέχει εργαλεία τα οποία ανταποκρίνονται τόσο στις απαιτήσεις της ενεργειακής επιθεώρησης, όσο και στον υπολογισμό της ενεργειακής απόδοσης κάθε κτιρίου, καθώς και στον προσδιορισμό των πιθανών βελτιωτικών επεμβάσεων που θα προτείνουν στον ιδιοκτήτη. Συγκεκριμένα η μεθοδολογία του Κ.ΕΝ.Α.Κ. περιλαμβάνει: Έντυπο εισαγωγής δεδομένων. Οι πληροφορίες που συλλέγονται στο στάδιο της επιθεώρησης συνδέονται άμεσα με τις παραμέτρους που πρέπει να εισαχθούν στο λογισμικό της μεθοδολογίας. Πρωτόκολλο επιθεώρησης. Στο έντυπο αυτό καθορίζονται πλήρως τα δεδομένα που πρέπει να συλλεχθούν κατά τη διάρκεια της ενεργειακής επιθεώρησης καθώς και ο τρόπος μέτρησής τους, ενώ υπογραμμίζονται οι παράμετροι οι οποίες χρειάζονται ιδιαίτερη προσοχή από τον επιθεωρητή. Υπολογιστικό πρόγραμμα (λογισμικό) για την επεξεργασία των δεδομένων που έχουν συλλεχθεί και την εξαγωγή συμπερασμάτων. Σύμφωνα με την ευρωπαϊκή οδηγία, ο υπολογισμός της ενεργειακής απόδοσης ενός κτιρίου βασίζεται στη συνεκτίμηση των παρακάτω παραμέτρων: αρχιτεκτονική (θέση, προσανατολισμός και σκίαση), χαρακτηριστικά κτιριακού κελύφους, εγκαταστάσεις θέρμανσης, ψύξης και παραγωγής ζεστού νερού, ενσωμάτωση παθητικών ηλιακών συστημάτων, φυσικός αερισμός και συνθήκες άνεσης εσωτερικού περιβάλλοντος. Σχήμα 4.4 : Αρχική οθόνη του προγράμματος

34 Ορλάντο Μινερβίνο / ΕΜΘΠΜ 34 To λογισμικό Κ.ΕΝ.Α.Κ. αποτελεί το βασικό εργαλείο της μεθοδολογίας και μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον υπολογισμό της ενεργειακής κατανάλωσης ενός υπάρχοντος κτηρίου, και για την αξιολόγηση οικονομικά αποδοτικών μέτρων εξοικονόμησης ενέργειας. Επιπροσθέτως με την επιλογή συγκεκριμένων επεμβάσεων το λογισμικό υπολογίζει τη νέα κατανάλωση ενέργειας, το κόστος της επένδυσης, την εξοικονομούμενη ενέργεια, τη μείωση των εκπομπών CO2 και την ετήσια μείωση του ενεργειακού κόστους Δομή του προγράμματος To λογισμικό αποτελείται από τον κεντρικό πυρήνα, που γίνονται οι υπολογισμοί και τις μάσκες εισαγωγής δεδομένων και διαχείρισης αποτελεσμάτων. Στον υπολογιστικό πυρήνα της πρότυπης διεθνούς έκδοσης του λογισμικού, η οποία είναι άμεσα διαθέσιμη, έχουν ενσωματωθεί αλγόριθμοι που βασίζονται σε Ευρωπαϊκούς Κανονισμούς και άλλες διεθνώς αναγνωρισμένες μεθοδολογίες. Η δομή του λογισμικού επιτρέπει τη προσαρμογή των αλγορίθμων στις εθνικές προδιαγραφές διαφορετικών χωρών (πχ. εθνικές βιβλιοθήκες για τυπικές κατασκευές, κλιματολογικά δεδομένα, κόστος υλικών και συστήματα) ή πρότυπα αφού οι υπολογιστικές μεθοδολογίες μπορούν να ενσωματωθούν σχετικά εύκολα με προσάρτηση των αντίστοιχων αλγορίθμων. Σχήμα 4.5 : Σχηματική απεικόνιση του κτιρίου κατά την εισαγωγής των στοιχείων του στο TEE KENAK Τα δεδομένα δηλαδή που απαιτούνται για τη διεξαγωγή των υπολογισμών περιλαμβάνουν από αρχιτεκτονική περιγραφή του κτιρίου μέχρι και κλιματικά δεδομένα και κόστη επένδυσης, τα οποία διαφοροποιούνται με βάση τον διαχωρισμό της Ελλάδος σε κλιματικές ζώνες όπως περιγράψαμε στο πρώτο Κεφάλαιο. Η μάσκα επικοινωνίας με το χρήστη παρέχει τη δυνατότητα εισαγωγής δεδομένων όπως: Γενική περιγραφή του κτιρίου, που περιλαμβάνει θερμαινόμενη επιφάνεια, εσωτερικά κέρδη, αερισμό.

35 Ορλάντο Μινερβίνο / ΕΜΘΠΜ 35 Χαρακτηριστικά κτιριακού κελύφους, όπως δομικά στοιχεία των διαφανών και αδιαφανών επιφανειών του κτιρίου καθώς και οι μη θερμαινόμενοι χώροι. Τεχνικές εγκαταστάσεις, όπως συστήματα θέρμανσης και ψύξης. Χαρακτηριστικά ενεργητικών ηλιακών συστημάτων, όπως ηλιακοί συλλέκτες και φωτοβολταϊκά. Ο προσδιορισμός των χαρακτηριστικών για τις τεχνικές εγκαταστάσεις και τα ενεργητικά ηλιακά συστήματα διευκολύνεται με τη χρήση των αντίστοιχων ειδικών βιβλιοθηκών που είναι ενσωματωμένες στο λογισμικό. Τα αποτελέσματα που παρέχει το λογισμικό περιλαμβάνουν: Ενεργειακές καταναλώσεις: μηνιαίες τιμές κατανάλωσης ενέργειας για θέρμανση και ψύξη. Ενεργειακές ανάγκες για θέρμανση, ψύξη και παραγωγή ζεστού νερού χρήσης. Υπολογισμό εξοικονομούμενης ενέργειας (μείωση κατανάλωσης θερμικής και ηλεκτρικής ενέργειας), εκπομπών CO2 και χρημάτων (κόστος επένδυσης και περίοδος αποπληρωμής) για κάθε σενάριο (επεμβάσεις) που μελετάται. Με βάση τα παραπάνω αποτελέσματα επιλέγονται τα οικονομικώς αποδεκτά μέτρα εξοικονόμησης ενέργειας που τελικά προτείνονται στον ιδιοκτήτη/υπεύθυνο του κτιρίου. Σύμφωνα με την ευρωπαϊκή οδηγία η ενεργειακή απόδοση του κτιρίου πρέπει να παρουσιαστεί ως αριθμητικός δείκτης. Η μεθοδολογία του Κ.ΕΝ.Α.Κ. παρέχει ευελιξία στον καθορισμό του δείκτη: μπορεί να είναι η συνολικά καταναλισκόμενη ενέργεια ανά μονάδα επιφάνειας ή η ενέργεια διορθωμένη για τη συγκεκριμένη τελική χρήση Προσέγγιση προσομοίωσης To λογισμικό λειτουργεί σύμφωνα με την προσέγγιση "υπολογισμού ενέργειας" (energy calculation) [15]. Η συγκεκριμένη προσέγγιση βρίσκεται κατά το δυνατό σε συμφωνία με τα υφιστάμενα Ευρωπαϊκά πρότυπα (CEN). Εντούτοις πρέπει να επισημανθεί ότι τα Ευρωπαϊκά πρότυπα προσφέρουν και εναλλακτικές επιλογές για τη μεθοδολογία υπολογισμού. Στην περίπτωση του ΤΕΕ-Κ.ΕΝ.Α.Κ., η επιλογή της υπολογιστικής προσέγγισης βασίστηκε στο επίπεδο ακρίβειας, το οποίο είναι απαραίτητο για την πραγματοποίηση απλών υπολογισμών ενεργειακής απόδοσης. Σχήμα 4.6 : Απεικόνιση της δομής του ΤΕΕ-Κ.ΕΝ.Α.Κ.

36 Ορλάντο Μινερβίνο / ΕΜΘΠΜ 36 Παράλληλα με τα προηγούμενα, η μεθοδολογία υπολογισμού όφειλε να είναι σύμφωνη με την προσέγγιση που επιλέχτηκε από τα περισσότερα κράτη μέλη της ΕΕ για την ενεργειακή αξιολόγηση υφιστάμενων κτιρίων. Οι παραπάνω ανάγκες οδήγησαν στις ακόλουθες αποφάσεις: Υιοθετήθηκε μια στατική (steady state) μεθοδολογία. To κτίριο μπορεί να μοντελοποιηθεί ως κτίριο πολλαπλών ζωνών. Ο ρυθμός αερισμού αποτελεί δεδομένο εισόδου (σταθερή τιμή). Οι βαθμοί απόδοσης των εγκαταστάσεων αποτελούν δεδομένα εισόδου (σταθερές τιμές) για τις εκπομπές ρύπων, τις κατανομές και την παραγωγή ενέργειας. Ο μηχανισμός προσομοίωσης λαμβάνει υπ' όψιν τα παρακάτω: θέρμανση-ψύξη χώρου, εξαερισμό, ύγρανση / αφύγρανση αέρα, παροχή ζεστού νερού, κατανάλωση ενέργειας για: φωτισμό, αντλίες και ανεμιστήρες, άλλο εξοπλισμό. Τα παραπάνω καλύπτουν τις πιο συνηθισμένες υπηρεσίες σε ένα κτίριο. Άλλες ενεργειακές ροές που σχετίζονται με διεργασίες δεν λαμβάνονται υπ' όψιν. Για την προσομοίωση ενός κτιρίου στο λογισμικό ακολουθούνται τα εξής βήματα: 1) Συλλογή απαραίτητων δεδομένων για την ακριβή προσομοίωση του κτιρίου. 2) Χωρισμός του κτιρίου σε ενεργειακές ζώνες. 3) Εισαγωγή δεδομένων ζώνης στο πρόγραμμα. 4) Επιλογή συστήματος θέρμανσης-ψύξης (κατανομές θέρμανσης-ψύξης, σύστημα εκπομπών ρύπων ). 5) Εισαγωγή χαρακτηριστικών συστήματος. 6) Επιλογή τύπου καυσίμου (πετρέλαιο, φυσικό αέριο, ηλεκτρισμός κτλ). Τέλος παρέχονται και κάποιες επιπλέον επιλογές όπως τοποθέτηση συστημάτων γεωθερμίας καθώς και παθητικών ηλιακών συστημάτων, κάτι το οποίο δεν θα αναλυθεί καθώς ξεπερνά το σκοπό της συγκεκριμένης μελέτης Περιγραφή κτιρίων Μια περιγραφή κτιρίου συντίθεται από μια σειρά ενοτήτων δεδομένων, που καθεμία από αυτές περιλαμβάνει μια ή περισσότερες σειρές με τιμές παραμέτρων (πίνακας 4.1 ).

37 Ορλάντο Μινερβίνο / ΕΜΘΠΜ 37 Πίνακας 4.1 : Γενική δομή εισαγωγής δεδομένων To συνολικό κτίριο χωρίζεται στις επιμέρους θερμικές ζώνες, καθεμία από τις οποίες αποτελείται από ένα ή περισσότερους χώρους που λειτουργούν με την ίδια ή διαφορετική θερμοκρασία. Τα όρια κάθε ζώνης προσδιορίζονται από τις επιφάνειες που την περιβάλλουν, οι οποίες μπορεί να είναι κατακόρυφες, οριζόντιες ή κεκλιμένες. Αυτές άλλοτε εκτίθενται προς τους διάφορους προσανατολισμούς του εξωτερικού περιβάλλοντος, άλλοτε αναπτύσσονται σε επαφή με το έδαφος και άλλοτε αποτελούν το όριο της ζώνης προς τις γειτονικές της. Όσον αφορά στη γεωμετρική τους απόδοση, αυτή δεν γίνεται με αναλυτικό τρόπο αλλά ορίζεται από το χρήστη. To εμβαδόν των επιφανειών κατανέμεται σε διαφανή στοιχεία των παραθύρων, τα οποία διαπερνά η ηλιακή ακτινοβολία, και σε αδιαφανή στοιχεία τοίχων, που δεν επιτρέπουν κάτι τέτοιο. Μια επιφάνεια που ορίζεται στο πρόγραμμα θεωρείται ότι αποτελείται από ένα δομικό στοιχείο, το οποίο μπορεί να είναι κατακόρυφο, οριζόντιο ή κεκλιμένο. Είναι δυνατό να προκαλείται σκίαση του ενός στοιχείου από κάποιο άλλο κατά τη διάρκεια της ημέρας. Κάτι τέτοιο δεν δύναται το πρόγραμμα να το υπολογίσει μόνο του, αλλά πρέπει να υπολογιστεί το ποσοστό σκίασης από τον χρήστη και να το εισαγάγει ο ίδιος ως συντελεστή σκίασης στην εκάστοτε επιφάνεια.

38 Ορλάντο Μινερβίνο / ΕΜΘΠΜ 38 Κάθε δομικό στοιχείο που εισάγεται στο πρόγραμμα ως επιφάνεια έχει διαφορετικά θερμικά χαρακτηριστικά. Τα χαρακτηριστικά αυτά προσδιορίζονται από το χρήστη, μέσω της μελέτης θερμομονωτικής επάρκειας του κτιρίου σύμφωνα με τον Κ.ΕΝ.Α.Κ.. Έτσι σε αντίθεση με to EPLUS, το πρόγραμμα δεν μπορεί να υπολογίσει την αντίσταση θερμοπερατότητας της διατομής. Για το λόγο αυτό απαιτείται προηγουμένως ο υπολογισμός από τον ίδιο το χρήστη. Τα παράθυρα της κατασκευής ορίζονται στο πρόγραμμα ως διαφανείς επιφάνειες που καλύπτουν ποσοστό της συνολικής επιφάνειας του κτιρίου και αποδίδονται σε αυτά διαφορετικά θερμοδυναμικά χαρακτηριστικά. Ο εντοπισμός τους επάνω στο κέλυφος δεν είναι σαφής, απλώς ο χρήστης ορίζει τον προσανατολισμό και αναλόγως το πρόγραμμα υπολογίζει τα ηλιακά κέρδη. Οποιαδήποτε εμπόδια υπάρχουν που παρεμποδίζουν την ηλιακή ακτινοβολία εισάγονται με συντελεστές, οι οποίοι υπολογίζονται βάσει του μεθοδολογίας του Κ.ΕΝ.Α.Κ.. Την περιγραφή των παραθύρων συμπληρώνει η αντιστοίχιση τους σε κάποια τιμή συντελεστή θερμοπερατότητας U, η οποία έχει υπολογιστεί προηγουμένως από το χρήστη σύμφωνα πάλι με τον Κ.ΕΝ.Α.Κ.. Έτσι έχοντας αποδώσει το θεωρητικό υπόβαθρο, τη δομή και τον τρόπο λειτουργίας των δύο αυτών προγραμμάτων θα μπορέσουμε να σχηματίσουμε μια ακόμα ποιο εμπεριστατωμένη γνώμη μέσω της μελέτης τεσσάρων τυπικών (με βάση το έτος κατασκευής και την εφαρμογή των αντίστοιχων κανόνων θερμομόνωσης) για τον Ελλαδικό χώρο πολυκατοικιών οι οποίες βρίσκονται στην περιοχή της Θεσσαλονίκης δηλαδή στην Γ κλιματική ζώνη με βάση τον Κ.ΕΝ.Α.Κ.

39 Ορλάντο Μινερβίνο / ΕΜΘΠΜ Τα υπό εξέταση κτίρια 5.1 Εισαγωγικά στοιχεία Προκειμένου να αξιολογηθούν τα δύο μοντέλα προσομοίωσης που αναλύσαμε στο προηγούμενο κεφάλαιο το μοντέλο δυναμικής προσομοίωσης Energy Plus και το ημι-σταθερό μοντέλο του Κ.ΕΝ.Α.Κ. θα χρησιμοποιηθούν τέσσερα τυπικά για το ελληνικό κτιριακό απόθεμα κτίρια κατοικίας. Κάθε κτίριο αντιπροσωπεύει και μια διαφορετική έκφραση της εκάστοτε ισχύουσας νομοθεσίας περί θερμομόνωσης των κτιρίων και την εξέλιξη αυτής, που φτάνει μέσο της εφαρμογής στη συνέχεια παρεμβάσεων ενεργειακής αναβάθμισης έως την Οδηγία 2002/91/ΕΚ για την «Ενεργειακή Απόδοση των Κτιρίων» και τον ποιο πρόσφατο Νόμο 3661 «Μέτρα για τη μείωση της ενεργειακής κατανάλωσης των κτιρίων και άλλες διατάξεις (Εφημερίδα της κυβέρνησης). Η επιλογή αυτή των κτιρίων θα μας προσφέρει και μια γενικότερη εικόνα της υφιστάμενης κτιριακής κατάστασης στην Ελλάδα και θα επιβεβαιώσει την ανάγκη λήψη μέτρων για την βελτίωση της ενεργειακής απόδοσης των ελληνικών κτιρίων και ότι θετικό αυτό συνεπάγεται. Τα τέσσερα κτίρια βρίσκονται στην Γ κλιματική ζώνη (Θεσσαλονίκη) σε αστικό δομημένο περιβάλλον. Τα κτίρια κατοικούνται σε όλη τη διάρκεια του έτους. Στη συνέχεια περιγράφονται τα επιμέρους θερμικά και φυσικά χαρακτηριστικά των κτιρίων, οι ηλεκτρομηχανολογικές τους εγκαταστάσεις, καθώς και όσες άλλες πληροφορίες των συνθηκών προσομοίωσης κρίθηκε χρήσιμο να αναφερθούν. Κεντρική διαπίστωση θα αποτελέσει η βάσιμη ή όχι επιλογή της χρήσης του προγράμματος ενεργειακής επιθεώρησης που ήδη χρησιμοποιείται προς την προαναφερθείσα κατεύθυνση του Κ.ΕΝ.ΑΚ. μιας και τα αποτελέσματα του θα συγκριθούν με το πλέον αναλυτικό και αξιόπιστο μέχρι στιγμής πρόγραμμα δυναμικής προσομοίωσης το Energy Plus. Οπότε παράλληλα με τα υπόλοιπα συμπεράσματα που θα προκύψουν από την σύγκριση δύο μοντέλων διαφορετικής βάσης υπολογιστικής μεθόδου θα μπορέσουμε να ανάγουμε τα συγκεκριμένα συμπεράσματα για αξιολόγηση του Κ.ΕΝ.Α.Κ. όσον αφορά τη χρήση του στον Ελλαδικό χώρο. Για το σκοπό αυτό επιλέχθηκαν και τα συγκεκριμένα κτίρια που θα αναλύσουμε ξεχωριστά στη συνέχεια με βάση τα χαρακτηριστικά κατασκευής τους και τον τρόπο εισαγωγής των δεδομένων αυτών στα δύο υπολογιστικά μοντέλα. 5.2 Πανταχόθεν κτίριο του Γεωμετρική μορφή του κτιρίου Το πανταχόθεν κτίριο κατοικιών του 1970 (PPant70) είναι κατασκευασμένο τη δεκαετία του '70. Έχει συνολική επιφάνεια 3603 m 2 και συνολικό όγκο m 2. Αποτελείται από έξι ορόφους και βρίσκεται σε ελεύθερη δόμηση χωρίς άλλα κτίρια γύρω από αυτό, παράγοντας που το διαφοροποιεί σε σχέση με το

40 Ορλάντο Μινερβίνο / ΕΜΘΠΜ 40 επόμενο κτίριο της ίδιας χρονολογίας που θα μελετηθεί. Το ύψος ενός τυπικού ορόφου είναι 3m ενώ το ύψος του ισογείου είναι 2,85m. Το κτίριο είναι προσανατολισμένο κατά μήκος του άξονα Βορά-Νότου(εικόνα 5.1). Κάθε όροφος έχει συνολική επιφάνεια 325 m 2 εκτός του έκτου με 245 m 2. Συνολικά αποτελείται από 15 διαμερίσματα. Στο ισόγειο βρίσκεται η είσοδος του κτιρίου και ο χώρος στάθμευσης των αυτοκινήτων. Το κτίριο με βάση το λογισμικό του Κ.ΕΝ.Α.Κ. έχει χωριστεί σε μία ενιαία ζώνη ενώ στο Energy Plus το κτίριο έχει χωριστεί σε 129 θερμικές ζώνες όπου κάθε χώρος του κτιρίου αποτελεί και μία ξεχωριστή θερμική ζώνη. Εικόνα 5.1: Εικόνα του πανταχόθεν κτιρίου του Προσδιορισμός των δομικών στοιχείων του κτιρίου Το κτίριο αποτελεί κατασκευή τυπική της εποχής του, συμβατική χωρίς καθόλου θερμομόνωση σε τοιχοποιία, οροφή και δάπεδο. Όσον αφορά στα εξωτερικά ανοίγματα, μπαλκονόπορτες υπάρχουν σε όλες τις όψεις, του κτιρίου. Επιπλέον, τα δυτικά διαμερίσματα έχουν παράθυρα στην κουζίνα και στο δυτικό υπνοδωμάτιο. Σε όλες τις μπαλκονόπορτες και τα παράθυρα έχουν τοποθετηθεί κουφώματα με μονό υαλοπίνακα, μη αεροστεγή, επάλληλα συρόμενα, με υαλοπίνακες πάχους 6 mm και αγωγιμότητας 5,801

41 Ορλάντο Μινερβίνο / ΕΜΘΠΜ 41 w/m 2 Κ. Η κύρια είσοδος είναι κατασκευασμένη από γυαλί πάχους 6 mm. H πόρτα μέσω της οποίας γίνεται η πρόσβαση στην οροφή του κτιρίου είναι μεταλλική ενώ όλες οι υπόλοιπες εσωτερικές και εξωτερικές πόρτες των διαμερισμάτων είναι κατασκευασμένες από ξύλο πάχους 5 cm. Τα δοκάρια και τα υποστυλώματα είναι χτισμένα με σκυρόδεμα ελαφρά οπλισμένο πάχους 15 cm και στην οροφή έχει κατασκευασθεί συμβατικό δώμα. Η εξωτερική τοιχοποιία αποτελείται από τούβλο διάτρητο 15 cm ενώ η εσωτερική από τούβλο διάτρητο 12 cm. Στον πίνακα 5.1 παρουσιάζονται οι συντελεστές θερμοπερατότητας των επιμέρους δομικών στοιχείων που συνθέτουν το κτίριο. Πίνακας 5.1: Συντελεστές θερμοπερατότητας δομικών στοιχείων του κτιρίου PPant70 Δομικό στοιχείο Συντελεστές θερμοπερατότητας Κ (W/m 2 K) Εξωτερική τοιχοποιία Δοκοί και υποστυλώματα Οροφή 5 ου - 6 ου ορόφου Τοιχοποιία δώματος και Οροφή δώματος 2,823 Δάπεδο σε επαφή με pilotis Δάπεδο πάνω από φυσικό έδαφος Μεσοτοιχία Ενδιάμεσα δάπεδα Ηλεκτρομηχανολογικές εγκαταστάσεις του κτιρίου Στο σύνολο των κτιρίων της παρούσας μελέτης θα επικεντρωθούμε στα δύο βασικά ηλεκτρομηχανολογικά συστήματα που χρησιμοποιούν δηλαδή το σύστημα θέρμανσης και ψύξης καθώς η αξιολόγηση των δύο υπολογιστικών μοντέλων θα βασιστεί κυρίως στις ανάγκες των κτιρίων για θέρμανση και ψύξη καθότι αποτελούν στο σύνολο τους πάνω από το 70% της συνολικής ενεργειακής κατανάλωσης των κτιρίων. Το κτίριο καλύπτει της ανάγκες του για θέρμανση διαμέσου συστήματος κεντρικής θέρμανσης με λέβητα

42 Ορλάντο Μινερβίνο / ΕΜΘΠΜ 42 φυσικού αερίου βαθμού απόδοσης 0,6659 συμπεριλαμβανομένων των απωλειών τόσο του λέβητα όσο και του δικτύου διανομής θερμού μέσου καθώς και των απωλειών των τερματικών μονάδων. Οι τερματικές μονάδες είναι σώματα ακτινοβολίας και η συνολική ισχύς του συστήματος θέρμανσης προσεγγίζει τα 290kw. Η θερμαινόμενη επιφάνεια του κτιρίου είναι 3268,81 m 2 και ο θερμαινόμενος όγκος του 9809,43m 3 καθώς όλοι οι χώροι του κτιρίου είναι θερμαινόμενοι εκτός από το κλιμακοστάσιο. Αυτό σε ποσοστά σημαίνει πως το 90% του κτιρίου θερμαίνεται. Τέλος θέρμανση του κτιρίου πραγματοποιείται από τα μέσα του μήνα Οκτώβρη έως τα μέσα του μήνα Απρίλη. Η επιφάνεια του κτιρίου που ψύχεται είναι αντίστοιχη της θερμαινόμενης. Η ψύξη του κτιρίου πραγματοποιείται με διαιρούμενες κλιματιστικές μονάδες δεκαετίας με βαθμό απόδοσης (COP) ίσο με 2. Η ισχύς του συστήματος ψύξης είναι της τάξης των 84,48kw και η περίοδος ψύξης λαμβάνεται για περίοδο αρχομένη του μήνα Ιούνη και φτάνει έως και τον μήνα Σεπτέμβρη. Η λειτουργία του συστήματος ψύξης γίνεται με κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας. Τα λοιπά ηλεκτρομηχανολογικά συστήματα του κτιρίου δεν αναλύονται περαιτέρω με βάση την προαναφερθείσα μεθοδολογία και απλά αναφέρεται πως η κατηγορία διατάξεων και αυτοματισμών του κτιρίου λαμβάνεται η Γ, η κατηγορία αυτή αφορά τις διατάξεις αυτομάτου ελέγχου που αφορούν στις μονάδες παραγωγής θέρμανσης/ψύξης, στις μονάδες αερισμού, στο δίκτυο διανομής και στις τερματικές μονάδες της συγκεκριμένης ζώνης, σύμφωνα με την ΤΟΤΕΕ Συνεχές κτίριο του Γεωμετρική μορφή του κτιρίου Το συνεχές κτίριο κατοικιών του 1970 (P70) είναι κατασκευασμένο και αυτό όπως το προηγούμενο τη δεκαετία του '70. Έχει συνολική επιφάνεια 1228,26 m 2 και συνολικό όγκο 3761,82 m 2. Αποτελείται από έξι ορόφους και βρίσκεται σε συνεχή δόμηση έχοντας κτίρια στα ανατολικά και δυτικά του, παράγοντας που το διαφοροποιεί σημαντικά όσον αφορά την ενεργειακή του συμπεριφορά σε σχέση με το προηγούμενο κτίριο της ίδιας χρονολογίας. Το ύψος ενός τυπικού ορόφου είναι 3m ενώ το ύψος του ισογείου είναι 4m. Το κτίριο είναι προσανατολισμένο κατά μήκος του άξονα Βορά-Νότου(εικόνα 5.2). Κάθε όροφος έχει συνολική επιφάνεια 157m 2 και η το υπόγειο του κτιρίου όπου βρίσκεται το λεβητοστάσιο ενώ ο υπόλοιπος χρησιμοποιείται σαν χώρος αποθήκευσης έχει επιφάνεια 140m 2. Συνολικά αποτελείται από 12 διαμερίσματα ενώ στο ισόγειο βρίσκονται δύο καταστήματα συνολικού εμβαδού 129m 2. Το κτίριο με βάση το λογισμικό του Energy Plus έχει χωριστεί σε 116 θερμικές ζώνες όπου κάθε χώρος του κτιρίου αποτελεί και μία ξεχωριστή θερμική ζώνη. Με βάση το λογισμικό του Κ.ΕΝ.Α.Κ. έχει χωριστεί σε δύο ζώνες που αφορούν τον χώρο κατοικίας και τον χώρο καταστημάτων ενώ ο αποθηκευτικός χώρος του υπογείου προσομοιώθηκε σαν μη θερμαινόμενος χώρος.

43 Ορλάντο Μινερβίνο / ΕΜΘΠΜ 43 Εικόνα 5.2: Εικόνα του συνεχούς κτιρίου του Προσδιορισμός των δομικών στοιχείων του κτιρίου Το κτίριο αυτό όπως και το προηγούμενο αποτελεί κατασκευή τυπική της εποχής του, συμβατική χωρίς καθόλου θερμομόνωση σε τοιχοποιία, οροφή και δάπεδο. Όσον αφορά στα εξωτερικά ανοίγματα, μπαλκονόπορτες υπάρχουν στις δύο όψεις του κτιρίου, τη βόρεια και τη νότια. Ο αερισμός του κτιρίου μπορεί να είναι είτε εκούσιος είτε ακούσιος. Ο ακούσιος αερισμός επιτυγχάνεται από τις χαραμάδες των παραθύρων και των θυρών και από το άνοιγμα και κλείσιμο των θυρών κατά την είσοδο και έξοδο των ανθρώπων από το κτίριο. Ο εκούσιος αερισμός επιτυγχάνεται με το άνοιγμα των παραθύρων ή με μηχανικό εξαερισμό. Επιπλέον, σε όλες τις μπαλκονόπορτες και τα παράθυρα έχουν τοποθετηθεί κουφώματα με μονό υαλοπίνακα, μη αεροστεγή, χωρίς πιστοποίηση, επάλληλα συρόμενα, με υαλοπίνακες πάχους 6 mm και αγωγιμότητας 5,801 w/m 2 Κ. Η εξωτερική τοιχοποιία αποτελείται από τούβλο διάτρητο 15 cm ενώ η εσωτερική από τούβλο διάτρητο 12 cm. Τα δοκάρια και τα υποστυλώματα είναι χτισμένα με σκυρόδεμα ελαφρά οπλισμένο πάχους 20 cm και στην οροφή έχει κατασκευασθεί συμβατικό δώμα. Η κύρια είσοδος είναι κατασκευασμένη από γυαλί πάχους 6 mm. H πόρτα μέσω της οποίας γίνεται η

44 Ορλάντο Μινερβίνο / ΕΜΘΠΜ 44 πρόσβαση στην οροφή του κτιρίου είναι μεταλλική ενώ όλες οι υπόλοιπες εσωτερικές και εξωτερικές πόρτες των διαμερισμάτων είναι κατασκευασμένες από ξύλο πάχους 5 cm. Στον πίνακα 5.2 παρουσιάζονται οι συντελεστές θερμοπερατότητας των επιμέρους δομικών στοιχείων που συνθέτουν το κτίριο. Πίνακας 5.2.: Συντελεστές θερμοπερατότητας δομικών στοιχείων του κτιρίου PSun70 Δομικό στοιχείο Συντελεστές θερμοπερατότητας Κ (W/m 2 K) Eξωτερική τοιχοποιία Δοκοί και υποστυλώματα Οροφή Δάπεδο pilotis Δάπεδο πάνω από φυσικό έδαφος Τοιχία σε επαφή με φυσικό έδαφος Μεσοτοιχία 2.02 Ενδιάμεσα δάπεδα Ηλεκτρομηχανολογικές εγκαταστάσεις του κτιρίου Θα επικεντρωθούμε και σε αυτό το κτίριο στα δύο βασικά ηλεκτρομηχανολογικά συστήματα που χρησιμοποιεί δηλαδή το σύστημα θέρμανσης και ψύξης. Το κτίριο καλύπτει της ανάγκες του για θέρμανση διαμέσου συστήματος κεντρικής θέρμανσης με λέβητα πετρελαίου βαθμού απόδοσης 0,5693 συμπεριλαμβανομένων των απωλειών τόσο του λέβητα όσο και του δικτύου διανομής θερμού μέσου καθώς και των απωλειών των τερματικών μονάδων. Οι τερματικές μονάδες είναι σώματα ακτινοβολίας και η συνολική ισχύς του συστήματος θέρμανσης προσεγγίζει τα 116kw. Η θερμαινόμενη επιφάνεια του κτιρίου είναι 813,89 m 2 και ο θερμαινόμενος όγκος του 2441,67m 3. Το σε ποσοστό του κτιρίου που θερμαίνεται πλησιάζει το 60% του συνολικού του εμβαδού. Τέλος θέρμανση του κτιρίου πραγματοποιείται από τα μέσα του μήνα Οκτώβρη έως τα μέσα του μήνα Απρίλη. Η επιφάνεια του κτιρίου που ψύχεται είναι αντίστοιχη της θερμαινόμενης. Η ψύξη του κτιρίου πραγματοποιείται με διαιρούμενες κλιματιστικές μονάδες δεκαετίας με βαθμό απόδοσης (COP) ίσο με 2. Η ισχύς του συστήματος ψύξης είναι της τάξης των 221,76 kw και η περίοδος ψύξης λαμβάνεται για περίοδο

45 Ορλάντο Μινερβίνο / ΕΜΘΠΜ 45 αρχομένη του μήνα Ιούνη και φτάνει έως και τον μήνα Σεπτέμβρη. Η λειτουργία του συστήματος ψύξης γίνεται με κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας. Τα λοιπά ηλεκτρομηχανολογικά συστήματα του κτιρίου δεν αναλύονται περαιτέρω με βάση την προαναφερθείσα μεθοδολογία και απλά αναφέρεται πως η κατηγορία διατάξεων και αυτοματισμών του κτιρίου λαμβάνεται η Γ, η κατηγορία αυτή αφορά τις διατάξεις αυτομάτου ελέγχου που αφορούν στις μονάδες παραγωγής θέρμανσης/ψύξης, στις μονάδες αερισμού, στο δίκτυο διανομής και στις τερματικές μονάδες της συγκεκριμένης ζώνης, σύμφωνα με την ΤΟΤΕΕ Συνεχές κτίριο του Γεωμετρική μορφή του κτιρίου Το συνεχές κτίριο κατοικιών του 1985 (P85) είναι κατασκευασμένο στα μέσα τη δεκαετία του '80 και αποτελεί αντιπροσωπευτικό δείγμα κτιρίου της εποχής με πλημμελή εφαρμογή του ΚΘΚ Έχει συνολική επιφάνεια 1076,75 m 2 και συνολικό όγκο 3239,26 m 2. Αποτελείται από τέσσερις ορόφους και βρίσκεται σε συνεχή δόμηση έχοντας κτίρια στα ανατολικά και δυτικά του, παράγοντας που επηρεάζει σημαντικά όσον αφορά την ενεργειακή του συμπεριφορά. Το ύψος ενός τυπικού ορόφου είναι 3m ενώ το ύψος του ισογείου είναι 3m. Το κτίριο είναι προσανατολισμένο κατά μήκος του άξονα Βορά-Νότου(εικόνα 5.3). Κάθε όροφος έχει συνολική επιφάνεια 240m 2 και η το υπόγειο του κτιρίου που χρησιμοποιείται σαν χώρος αποθήκευσης έχει επιφάνεια 85m 2. Συνολικά αποτελείται από 8 διαμερίσματα. Το κτίριο με βάση το λογισμικό του Energy Plus έχει χωριστεί σε 48 θερμικές ζώνες όπου κάθε χώρος του κτιρίου αποτελεί και μία ξεχωριστή θερμική ζώνη. Με βάση το λογισμικό του Κ.ΕΝ.Α.Κ. έχει χωριστεί σε μία ζώνη που αφορά τους χώρους κατοικίας ενώ ο αποθηκευτικός χώρος του υπογείου προσομοιώθηκε σαν μη θερμαινόμενος χώρος.

46 Ορλάντο Μινερβίνο / ΕΜΘΠΜ 46 Εικόνα 5.3: Εικόνα συνεχούς κτιρίου Προσδιορισμός των δομικών στοιχείων του κτιρίου Το κτίριο αποτελεί τυπικό παράδειγμα της περιόδου κατασκευής του με πλημμελή εφαρμογή του ΦΕΚ 362 Δ, Π.Δ-1.6/ «Κανονισμός για την Θερμομόνωση των Κτιρίων» (ΚΘΚ) καθότι αποτελεί συμβατική κατασκευή με θερμομόνωση μόνο στην τοιχοποιία ενώ έλλειψη θερμομόνωσης υπάρχει στην οροφή και στο δάπεδο. Όσον αφορά τις αδιαφανείς του επιφάνειες το κάθε διαμέρισμα διαθέτει μπαλκονόπορτες πλάτους 3 m και ύψους 2 m και μπαλκονόπορτες πλάτους 1 m και ύψους 2 m στη νότια πλευρά, ενώ στη βόρεια πλευρά υπάρχουν μπαλκονόπορτες με διαστάσεις 1x2 m. Σε όλες τις μπαλκονόπορτες έχουν τοποθετηθεί μονοί υαλοπίνακες χωρίς πιστοποίηση πάχους 6 mm και 5,801 w/m 2 Κ. Στην είσοδο του ισογείου υπάρχει τζαμαρία αποτελούμενη από κούφωμα με μονό υαλοπίνακα, μη αεροστεγές, 6 mm. Η πόρτα της εισόδου αλλά και η πόρτα μέσω της οποίας γίνεται η πρόσβαση στην οροφή είναι μεταλλικές (5 mm). Τέλος, η είσοδος στην αποθήκη του υπογείου και όλες οι υπόλοιπες εσωτερικές και εξωτερικές πόρτες των διαμερισμάτων είναι κατασκευασμένες από ξύλο πάχους 5 cm χωρίς αεροστεγανότητα. Τα δομικά στοιχεία του κτιρίου αποτελούνται από δοκάρια και τα υποστυλώματα χτισμένα με σκυρόδεμα ελαφρά οπλισμένο πάχους 20 cm. Η εξωτερική τοιχοποιία είναι δικέλυφη, από ορθοδρομικό τούβλο 6 cm στην εξωτερική πλευρά. Η θερμομόνωση είναι πάχους 3 cm από διογκωμένη πολυστερίνη αγωγιμότητας 0,038 W/m 2 Κ και δρομικό τούβλο 9 cm στην εσωτερική πλευρά. Η εξωτερική τοιχοποιία αποτελείται από

47 Ορλάντο Μινερβίνο / ΕΜΘΠΜ 47 τούβλο διάτρητο 12 cm. Στον πίνακα 5.3 παρουσιάζονται οι συντελεστές θερμοπερατότητας των επιμέρους δομικών στοιχείων που συνθέτουν το κτίριο. Πίνακας 5.3: Συντελεστές θερμοπερατότητας δομικών στοιχείων του κτιρίου P85 Δομικό στοιχείο Συντελεστές θερμοπερατότητας Κ (W/m 2 K) Eξωτερική τοιχοποιία Δοκοί και υποστυλώματα Δάπεδο πάνω από pilotis Δάπεδο πάνω από φυσικό έδαφος Τοιχία σε επαφή με φυσικό έδαφος Μεσοτοιχία 2.02 Ενδιάμεσα δάπεδα Ηλεκτρομηχανολογικές εγκαταστάσεις του κτιρίου Όπως και στα προηγούμενα κτίρια, έτσι και σε αυτό θα επικεντρωθούμε στα δύο βασικά ηλεκτρομηχανολογικά συστήματα που χρησιμοποιεί δηλαδή το σύστημα θέρμανσης και ψύξης καθώς η αξιολόγηση των δύο υπολογιστικών μοντέλων θα βασιστεί στις ανάγκες του κτιρίου για θέρμανση και ψύξη. Το κτίριο καλύπτει της ανάγκες του για θέρμανση διαμέσου συστήματος κεντρικής θέρμανσης με λέβητα πετρελαίου βαθμού απόδοσης 0,7035 συμπεριλαμβανομένων των απωλειών τόσο του λέβητα όσο και του δικτύου διανομής θερμού μέσου καθώς και των απωλειών των τερματικών μονάδων. Οι τερματικές μονάδες είναι σώματα ακτινοβολίας και η συνολική ισχύς του συστήματος θέρμανσης προσεγγίζει τα 47 kw λόγο του μικρού μεγέθους του κτιρίου. Η θερμαινόμενη επιφάνεια του κτιρίου είναι 912m 2 και ο θερμαινόμενος όγκος του 2736m 3 καθώς όλοι οι χώροι του κτιρίου είναι θερμαινόμενοι εκτός από το κλιμακοστάσιο. Αυτό σε ποσοστά σημαίνει πως το 85% του κτιρίου θερμαίνεται. Τέλος θέρμανση του κτιρίου πραγματοποιείται από τα μέσα του μήνα Οκτώβρη έως τα μέσα του μήνα Απρίλη. Η επιφάνεια του κτιρίου που ψύχεται είναι η μισή σχεδόν από την επιφάνεια του κτιρίου που θερμαίνεται. Συνολικά ψύξη θεωρείται για 490,5m 2 δηλαδή για το 45% του κτιρίου. Η ψύξη του κτιρίου πραγματοποιείται

48 Ορλάντο Μινερβίνο / ΕΜΘΠΜ 48 με αερόψυκτους ψύκτες δεκαετίας με βαθμό απόδοσης (COP) ίσο με 2. Η ισχύς του συστήματος ψύξης είναι της τάξης των 63,36kw και η περίοδος ψύξης λαμβάνεται για περίοδο αρχομένη του μήνα Ιούνη και φτάνει έως και τον μήνα Σεπτέμβρη. Η λειτουργία του συστήματος ψύξης γίνεται με κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας. Όπως αναφέρθηκε πρωτίστως, τα λοιπά ηλεκτρομηχανολογικά συστήματα του κτιρίου δεν αναλύονται περαιτέρω με βάση την προαναφερθείσα μεθοδολογία και απλά αναφέρεται πως η κατηγορία διατάξεων και αυτοματισμών του κτιρίου λαμβάνεται η Γ, η κατηγορία αυτή αφορά τις διατάξεις αυτομάτου ελέγχου που αφορούν στις μονάδες παραγωγής θέρμανσης/ψύξης, στις μονάδες αερισμού, στο δίκτυο διανομής και στις τερματικές μονάδες της συγκεκριμένης ζώνης, σύμφωνα με την ΤΟΤΕΕ Πανταχόθεν κτίριο του Γεωμετρική μορφή του κτιρίου Το πανταχόθεν κτίριο κατοικιών του 1997 (PPant97) είναι το ποιο πρόσφατα κατασκευασμένο κτίριο. Η κατασκευή του έγινε μετά την ψήφιση του Σχεδίου Δράσης "Ενέργεια 2001" του Υ.ΠΕ.ΧΩ.Δ.Ε. και θεωρητικά πρέπει να ενσωματώνει και το νομοθετικό πλαίσιο που περιλαμβάνει την Εναρμόνιση με βάση την Κοινοτική Οδηγία SAVE (21475/4707 ΚΥΑ ΦΕΚ 880Β / )για τον «Περιορισμό των εκπομπών CO2 με τον καθορισμό μέτρων και όρων για τη βελτίωση της ενεργειακής απόδοσης των κτιρίων» - ΑΡΘΡΟ 4: Κ.ΟΧ.Ε.Ε. Έχει συνολική επιφάνεια 1426,94 m 2 και συνολικό όγκο 4280 m 3. Αποτελείται από εννέα ορόφους και βρίσκεται σε ελεύθερη δόμηση χωρίς άλλα κτίρια γύρω από αυτό. Το ύψος ενός τυπικού ορόφου είναι 3m ενώ το ύψος του ισογείου είναι και αυτό 3m. Το κτίριο είναι προσανατολισμένο κατά μήκος του άξονα Ανατολή-Δύση (εικόνα 5.4). Κάθε όροφος έχει συνολική επιφάνεια 155 m 2 και το κτίριο συνολικά αποτελείται από 18 διαμερίσματα. Στο ισόγειο βρίσκεται η είσοδος του κτιρίου καθώς και ένα γραφείο 40m 2. Το κτίριο με βάση το λογισμικό του Κ.ΕΝ.Α.Κ. έχει χωριστεί σε δύο ζώνες που περιλαμβάνουν το χώρο των κατοικιών και το χώρο του γραφείου αντίστοιχα. Επιπλέον ο χώρος τον αποθηκών του υπογείου συνολικής επιφάνειας 120m 2 προσομοιώθηκε με την ενσωμάτωση ενός μη θερμαινόμενου χώρου στο όλο κτιριακό μοντέλο. Στο Energy Plus το κτίριο έχει χωριστεί σε 53 θερμικές ζώνες όπου κάθε χώρος του κτιρίου αποτελεί και μία ξεχωριστή θερμική ζώνη.

49 Ορλάντο Μινερβίνο / ΕΜΘΠΜ 49 Εικόνα 5.4: Εικόνα του κτιρίου πανταχόθεν του Προσδιορισμός των δομικών στοιχείων του κτιρίου Το κτίριο όπως αναμενόταν είναι ικανοποιητικά μονωμένο όχι μόνο στην τοιχοποιία αλλά και στο δάπεδο και την οροφή. Όσον αφορά στα εξωτερικά ανοίγματα, μπαλκονόπορτες υπάρχουν σε όλες τις όψεις, του κτιρίου. Τα μεγαλύτερα ανοίγματα βρίσκονται στη δυτική όψη, όπου εκτός των άλλων υπάρχουν μεγάλες μπαλκονόπορτες πλάτους 3,1 m και ύψους 2 m. Στη νότια και στη βόρεια πλευρά βρίσκονται, τόσο μπαλκονόπορτες, όσο και παράθυρα ενώ στην ανατολική υπάρχουν ελάχιστες μπαλκονόπορτες. Στις μπαλκονόπορτες και τα παράθυρα έχουν τοποθετηθεί κουφώματα με διπλό υαλοπίνακα πάχους 4 mm με ενδιάμεσά τους στρώμα αέρα 6 mm και αγωγιμότητας 3,146 W/m 2 Κ. Όλες οι υπόλοιπες εσωτερικές και εξωτερικές πόρτες των διαμερισμάτων είναι κατασκευασμένες από ξύλο πάχους 5 cm. Τα δοκάρια και τα υποστυλώματα είναι χτισμένα από οπλισμένο σκυρόδεμα πάχους 20 cm και στην εξωτερική τους πλευρά έχει τοποθετηθεί θερμομόνωση πάχους 4 cm (εξηλασμένη πολυστερίνη αγωγιμότητας 0,036 W/m K). Στην οροφή υπάρχει μονωμένο συμβατικό δώμα ενώ στο δάπεδο πάνω από την pilotis έχει τοποθετηθεί εξωτερική θερμομόνωση από εξηλασμένη πολυστερίνη πάχους 6cm. Όσον αφορά την τοιχοποιία

50 Ορλάντο Μινερβίνο / ΕΜΘΠΜ 50 εξωτερικά είναι δικέλυφη από ορθοδρομικό τούβλο, στην εσωτερική της πλευρά έχει δρομικό τούβλο πάχους 9cm και μόνωση από διογκωμένη πολυστερίνη αγωγιμότητας 0,038 W/m 2 Κ και πάχους 4cm, ενώ στην εσωτερική πλευρά αποτελείται από διάτρητο τούβλο πάχους 12 cm. Στον πίνακα 5.4 παρουσιάζονται οι συντελεστές θερμοπερατότητας των επιμέρους δομικών στοιχείων που συνθέτουν το κτίριο Πίνακας 5.4 : Συντελεστές θερμοπερατότητας δομικών στοιχείων του κτιρίου PPant97 Δομικό στοιχείο Συντελεστές θερμοπερατότητας Κ (W/m 2 K) Τοιχοποιία Δοκοί και υποστυλώματα pilotis Δάπεδο πάνω από φυσικό έδαφος Τοιχοποιία σε επαφή με το έδαφος Οροφή Μεσοτοιχία 2.02 Ενδιάμεσα δάπεδα Ηλεκτρομηχανολογικές εγκαταστάσεις του κτιρίου Όπως και στα προηγούμενα κτίρια, έτσι και σε αυτό θα επικεντρωθούμε στα δύο βασικά ηλεκτρομηχανολογικά συστήματα που χρησιμοποιεί δηλαδή το σύστημα θέρμανσης και ψύξης καθώς η αξιολόγηση των δύο υπολογιστικών μοντέλων θα βασιστεί στις ανάγκες του κτιρίου για θέρμανση και ψύξη. Το κτίριο καλύπτει της ανάγκες του για θέρμανση διαμέσου συστήματος κεντρικής θέρμανσης με λέβητα φυσικού βαθμού απόδοσης 0,6485 συμπεριλαμβανομένων των απωλειών τόσο του λέβητα όσο και του δικτύου διανομής θερμού μέσου καθώς και των απωλειών των τερματικών μονάδων. Οι τερματικές μονάδες είναι σώματα ακτινοβολίας και η συνολική ισχύς του συστήματος θέρμανσης προσεγγίζει τα 144 kw. Η θερμαινόμενη επιφάνεια του κτιρίου είναι 1263,74m 2 και ο θερμαινόμενος όγκος του 3789m 3 καθώς σχεδόν όλοι οι χώροι του κτιρίου είναι θερμαινόμενοι πλήν του κλιμακοστασίου. Αυτό σε ποσοστά σημαίνει πως το 88% του κτιρίου θερμαίνεται. Τέλος θέρμανση του κτιρίου πραγματοποιείται από τα μέσα του μήνα Οκτώβρη έως τα μέσα του μήνα Απρίλη.

51 Ορλάντο Μινερβίνο / ΕΜΘΠΜ 51 Η επιφάνεια του κτιρίου που ψύχεται είναι η ίδια με την επιφάνεια του κτιρίου που θερμαίνεται. Η ψύξη του κτιρίου πραγματοποιείται με αερόψυκτους ψύκτες (split units) δεκαετίας με βαθμό απόδοσης (COP) ίσο με 2. Η ισχύς του συστήματος ψύξης είναι της τάξης των 42,24kw και η περίοδος ψύξης λαμβάνεται για περίοδο αρχομένη του μήνα Ιούνη και φτάνει έως και τον μήνα Σεπτέμβρη. Η λειτουργία του συστήματος ψύξης γίνεται με κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας. Τέλος, τα υπόλοιπά ηλεκτρομηχανολογικά συστήματα του κτιρίου δεν αναλύονται περαιτέρω με βάση την προαναφερθείσα μεθοδολογία και απλά αναφέρεται πως η κατηγορία διατάξεων και αυτοματισμών του κτιρίου λαμβάνεται η Γ, η κατηγορία αυτή αφορά τις διατάξεις αυτομάτου ελέγχου που αφορούν στις μονάδες παραγωγής θέρμανσης/ψύξης, στις μονάδες αερισμού, στο δίκτυο διανομής και στις τερματικές μονάδες της συγκεκριμένης ζώνης, σύμφωνα με την ΤΟΤΕΕ 2010.

52 Ορλάντο Μινερβίνο / ΕΜΘΠΜ Σενάρια προσομοίωσης Στο παρόν κεφάλαιο θα παρουσιαστούν τα αποτελέσματα της ενεργειακής προσομοίωσης των τεσσάρων κτιρίων με τη χρήση των δύο υπολογιστικών μοντέλων. Τα βασικά στοιχεία που παρατίθενται πέρα της συνολικής ετήσιας κατανάλωσης ενέργειας αφορούν τις ανάγκες των κτιρίων αυτών για θέρμανση και ψύξη. Στη συνέχεια γίνεται μελέτη ενός σεναρίου ενεργειακής αναβάθμισης των κτιρίων μέσω κατάλληλων παρεμβάσεων στο κτιριακό κέλυφος και στις ηλεκτρομηχανολογικές τους εγκαταστάσεις και τα αποτελέσματα αυτά συγκρίνονται με τα αποτελέσματα που προέκυψαν από την προσομοίωση των αρχικών κτιρίων καθιστώντας τη σύγκριση των δύο υπολογιστικών μεθόδων ακόμα ποιο αναλυτική. 6.1 Ενεργειακή συμπεριφορά των υφιστάμενων κτιρίων Για την περίοδο ανάλυσης που ορίσαμε και με βάση τα δεδομένα που εισάγαμε στα δύο προγράμματα, τα οποία επιδιώξαμε να είναι όσο το δυνατόν πανομοιότυπα, τα δύο μοντέλα μας παρέχουν πληθώρα αποτελεσμάτων (το δυναμικό μοντέλο κυρίως) μεταξύ των οποίων συγκαταλέγονται οι τιμές κλιματικών παραμέτρων, οι τιμές των μεγεθών που διαμορφώνουν το εσωκλίμα κάθε ζώνης, οι ροές θερμότητας, δηλαδή τα κέρδη και οι απώλειες, μέσω των δομικών στοιχείων, η ενέργεια που καταναλώνεται από τα μηχανολογικά συστήματα κ.α. Εμείς για την αποτίμηση των δύο μοντέλων θα επικεντρωθούμε στο θερμικό ισοζύγιο των κτιρίων δηλαδή στις ανάγκες τους για θέρμανση και ψύξη. Το θερμικό ισοζύγιο των κτιρίων συντίθεται από τα παρακάτω εισερχόμενα ή εξερχόμενα ποσά, δηλαδή θερμικά κέρδη ή απώλειες αντίστοιχα: Θερμικές απώλειες ή κέρδη με αγωγιμότητα (και σε μικρότερο βαθμό με ακτινοβολία και μεταφορά) από: συμπαγή στοιχεία, αδιαφανή στοιχεία. Θερμικές απώλειες ή κέρδη με μεταφορά του αέρα από το εξωτερικό περίβλημα του κτιρίου, η οποία συμβαίνει είτε ακούσια, κυρίως μέσα από τις ασυνέχειες του κτιρίου (διαφυγές αέρα), είτε μέσω των ανοιγμάτων (φυσικός αερισμός), είτε, σε περίπτωση που προβλέπεται, μέσω συστήματος μηχανικού αερισμού (εξαναγκασμένος αερισμός). Θερμικά κέρδη από την ηλιακή ακτινοβολία, καθώς αυτή δεσμεύεται από τις εξωτερικές γυάλινες επιφάνειες και μετατρέπεται σε θερμική ακτινοβολία στον εσωτερικό χώρο (εσωτερικά κέρδη). Θερμικό φορτίο από τη λειτουργία εγκατεστημένου συστήματος θέρμανσης, όπως κεντρική θέρμανση πετρελαίου ή αερίου, είτε ψυκτικό φορτίο από τη λειτουργία κάποιου συστήματος ψύξης. Θερμικά κέρδη από τις θερμαντικές πηγές του χώρου, λόγου χάρη των ενοίκων, του φωτισμού, των ηλεκτρικών συσκευών. Θερμικές απώλειες από εξάτμιση στις επιφάνειες ή μέσα στο κτίριο. Με βάση τα παραπάνω παρατίθενται οι καταναλώσεις του κάθε κτιρίου για θέρμανση και ψύξη ξεχωριστά καθώς και πίνακας των συνολικών ετήσιων καταναλώσεων σε ενέργεια όπως αυτές προέκυψαν από την εφαρμογή των δύο υπολογιστικών μοντέλων.

53 Ορλάντο Μινερβίνο / ΕΜΘΠΜ Αποτελέσματα προσομοίωσης συνεχές κτίριο του Τελικές καταναλώσεις του κτιρίου Τα αποτελέσματα που προέκυψαν από τη μελέτη με βάση τα δύο προσομοιωτικά προγράμματα παρουσιάζουν τη διακύμανση των υπό εξέταση μεγεθών ανά μήνα του έτους καθώς και συγκεντρωτικά. Οι Η κατανάλωση για τον αερισμό συμπεριλαμβάνεται στις καταναλώσεις θέρμανση/ψύξη, όπως επίσης και η κατανάλωση ενέργειας των βοηθητικών συστημάτων (θέρμανσης, ψύξης και αερισμού). Στα σχήματα 6.1 και 6.2, παρουσιάζεται η μηνιαία κατανάλωση ενέργειας σε τελική μορφή ενέργειας του υπό μελέτη κτιρίου για τις ανάγκες θέρμανσης και ψύξης αντίστοιχα με βάση το Κ.ΕΝ.Α.Κ. Στη συνέχεια στο σχήμα 6.3 παρουσιάζονται οι ενεργειακές απαιτήσεις για θέρμανση και ψύξη ξεχωριστά όπως προκύπτουν από το κάθε πρόγραμμα, ενώ στο σχήμα 6.4 παρουσιάζεται η συνολική ετήσια κατανάλωση ενέργειας όπως προκύπτει από το κάθε μοντέλο. kwh/m Σχήμα 6.1 : Μηνιαία κατανάλωση ενέργειας για θέρμανση με βάση το Κ.ΕΝ.Α.Κ kwh/m Σχήμα 6.2 : Μηνιαία κατανάλωση ενέργειας για ψύξη με βάση το Κ.ΕΝ.Α.Κ.

54 Ορλάντο Μινερβίνο / ΕΜΘΠΜ kwh/m ΘΕΡΜΑΝΣΗ ΨΥΞΗ 0 KENAK EPLUS Σχήμα 6.3 : Ετήσια κατανάλωση ενέργειας για θέρμανση και ψύξη 200 kwh/m KENAK EPLUS Σχήμα 6.4 : Συνολική ετήσια κατανάλωση ενέργειας για θέρμανση και ψύξη Ενεργειακή κατάταξη του κτιρίου Επιπλέον στο σημείο αυτό και με βάση το λογισμικό ΤΕΕ Κ.ΕΝ.ΑΚ. γίνεται και η ενεργειακή κατάταξη του κτιρίου σε μία από τις κατηγορίες του Κ.Α.Π.Ε. που περιγράψαμε στο πρώτο κεφάλαιο και μάλιστα στη μορφή που αυτή εμφανίζεται στο πιστοποιητικό ενεργειακής απόδοσης του κτιρίου. Σχήμα 6.5 : Ενεργειακή κατάταξη του κτιρίου

55 Ορλάντο Μινερβίνο / ΕΜΘΠΜ 55 Προκύπτει δηλαδή ότι το κτίριο ανήκει στην κατηγορία Η (351 kwh/ m 2 ). Παρατηρείται πολύ μεγάλη διαφορά στις ανάγκες θέρμανσης και ψύξης του υπό μελέτη κτιρίου με το κτίριο αναφοράς. Το ίδιο βέβαια συμβαίνει όσον αναφορά και τα αποτελέσματα του Energy Plus. Σημαντικό είναι να αναφερθεί, ότι στο κτίριο δεν μελετάμε την κατανάλωση ΖΝΧ που περιλαμβάνει μεγάλο μέρος της κατανάλωσης ενέργειας του κτιρίου. Η εισαγωγή κατανάλωσης ΖΝΧ οφείλεται στην υποχρέωση που έχουμε να ορίσουμε ένα θεωρητικό σύστημα παραγωγής ΖΝΧ στα πλαίσια λειτουργίας του λογισμικού, για να πραγματοποιηθεί αξιόπιστα η ενεργειακή κατάταξη του κτιρίου Σύγκριση αποτελεσμάτων των δύο υπολογιστικών μοντέλων Τα αποτελέσματα που προκύπτουν από την εφαρμογή των δύο υπολογιστικών μοντέλων διαφέρουν σημαντικά (πίνακας 6.1). Η ετήσια κατανάλωση ενέργειας για θέρμανση και ψύξη που προκύπτει από τη χρήση του ημι-στατικού μοντέλου είναι σημαντικά αυξημένη σε σχέση με το δυναμικό μοντέλο. Το ίδιο ισχύει και για την συνολική ετήσια κατανάλωση ενέργειας του κτιρίου. Πίνακας 6.1: Ποσοστιαίες διαφορές ετήσιων αποτελεσμάτων ΕΝΕΡΓΕΙA kwh/ m2 ΚΕΝΑΚ EPLUS ΔΙΑΦΟΡΑ% Ενέργεια θέρμανσης % Ενέργεια ψύξης % Συνολική ενέργεια % Λαμβάνοντας υπόψη την ομοιότητα των στοιχείων που συνθέτουν το κτιριακό κέλυφος, την ίδια τιμή όσον αφορά το ισοζύγιο αερισμού και τα εσωτερικά κέρδη, η διαφορά αυτή των αποτελεσμάτων προκύπτει από την διαφορετική εκτίμηση όλων εκείνων τον παραμέτρων οι οποίες διαφοροποιούν τα δύο μοντέλα ως προς την αναλυτικότητα της εκτίμησης των παραγόντων που διαμορφώνουν το κτιριακό ενεργειακό ισοζύγιο. Στην περίπτωση του κτιρίου αυτοί οι παράγοντες αφορούν τη ροή αέρα στο κτίριο, την εκτίμηση της αδρανειακής θερμότητας από το δυναμικό μοντέλο, τον διαφορετικό τρόπο υπολογισμού των ηλιακών κερδών.

56 Ορλάντο Μινερβίνο / ΕΜΘΠΜ Αποτελέσματα προσομοίωσης πανταχόθεν κτίριο Τελικές καταναλώσεις του κτιρίου Τα αποτελέσματα που προέκυψαν από τη μελέτη με βάση τα δύο προσομοιωτικά προγράμματα παρουσιάζουν τη διακύμανση των υπό εξέταση μεγεθών ανά μήνα του έτους καθώς και συγκεντρωτικά. Οι Η κατανάλωση για τον αερισμό συμπεριλαμβάνεται στις καταναλώσεις θέρμανση/ψύξη, όπως επίσης και η κατανάλωση ενέργειας των βοηθητικών συστημάτων (θέρμανσης, ψύξης και αερισμού). Στα σχήματα 6.6 και 6.7, παρουσιάζεται η μηνιαία κατανάλωση ενέργειας σε τελική μορφή ενέργειας του υπό μελέτη κτιρίου για τις ανάγκες θέρμανσης και ψύξης αντίστοιχα με βάση το Κ.ΕΝ.Α.Κ. Στη συνέχεια στο σχήμα 6.8 παρουσιάζονται οι ενεργειακές απαιτήσεις για θέρμανση και ψύξη ξεχωριστά όπως προκύπτουν από το κάθε πρόγραμμα, ενώ στο σχήμα 6.9 παρουσιάζεται η συνολική ετήσια κατανάλωση ενέργειας όπως προκύπτει από το κάθε μοντέλο. kwh/m Σχήμα 6.6 : Μηνιαία κατανάλωση ενέργειας για θέρμανση με βάση το Κ.ΕΝ.Α.Κ.

57 Ορλάντο Μινερβίνο / ΕΜΘΠΜ kwh/m Σχήμα 6.7 : Μηνιαία κατανάλωση ενέργειας για ψύξη με βάση το Κ.ΕΝ.Α.Κ kwh/m ΘΕΡΜΑΝΣΗ ΨΥΞΗ 0 ΚΕΝΑΚ ΕPLUS Σχήμα 6.8 : Ετήσια κατανάλωση ενέργειας για θέρμανση και ψύξη 200 kwh/m ΚΕΝΑΚ ΕPLUS Σχήμα 6.9 : Συνολική ετήσια κατανάλωση ενέργειας για θέρμανση και ψύξη Ενεργειακή κατάταξη του κτιρίου Επιπλέον στο σημείο αυτό και με βάση το λογισμικό ΤΕΕ Κ.ΕΝ.ΑΚ. γίνεται και η ενεργειακή κατάταξη του κτιρίου σε μία από τις κατηγορίες του Κ.Α.Π.Ε. που περιγράψαμε στο πρώτο κεφάλαιο και μάλιστα στη

58 Ορλάντο Μινερβίνο / ΕΜΘΠΜ 58 μορφή που αυτή εμφανίζεται στο πιστοποιητικό ενεργειακής απόδοσης του κτιρίου. Σχήμα 6.10 : Ενεργειακή κατάταξη του κτιρίου Προκύπτει δηλαδή ότι το κτίριο ανήκει στην κατηγορία Η (279 kwh/ m 2 ). Παρατηρείται και στο κτίριο αυτό πολύ μεγάλη διαφορά στις ανάγκες θέρμανσης και ψύξης σε σχέση με το κτίριο αναφοράς Σημαντικό είναι να αναφερθεί, ότι και στο κτίριο αυτό δεν μελετάμε την κατανάλωση ΖΝΧ. Η εισαγωγή κατανάλωσης ΖΝΧ οφείλεται στην υποχρέωση που έχουμε να ορίσουμε ένα θεωρητικό σύστημα παραγωγής ΖΝΧ στα πλαίσια λειτουργίας του λογισμικού, για να πραγματοποιηθεί αξιόπιστα η ενεργειακή κατάταξη του κτιρίου Σύγκριση αποτελεσμάτων των δύο υπολογιστικών μοντέλων Τα αποτελέσματα που προκύπτουν από την εφαρμογή των δύο υπολογιστικών μοντέλων στο κτίριο αυτό μοιάζουν όσο αφορά την απαιτούμενη ενέργεια για θέρμανση αλλά διαφέρουν σημαντικά στον υπολογισμό των απαιτήσεων του κτιρίου για ψύξη (πίνακας 6.2). Η τελική ετήσια κατανάλωση ενέργειας παρουσιάζει μικρή διαφοροποίηση και η διαφορά αυτή προκύπτει από τις αυξημένες απαιτήσεις για δροσισμό που υπολογίζει το ημι-στατικό μοντέλο σε σχέση με το δυναμικό. Πίνακας 6.2: Ποσοστιαίες διαφορές ετήσιων αποτελεσμάτων ΕΝΕΡΓΕΙΑ kwh/ m2 ΚΕΝΑΚ EPLUS ΔΙΑΦΟΡΑ% Ενέργεια θέρμανσης % Ενέργεια ψύξης % Συνολική ενέργεια %

59 Ορλάντο Μινερβίνο / ΕΜΘΠΜ 59 Όπως και στο συνεχές κτίριο του 1970 έτσι και στο συγκεκριμένο κτίριο η διαφορά των αποτελεσμάτων έχει να κάνει με τους παράγοντες εκείνους που τα διαμορφώνουν. Συγκεκριμένα η αυξανόμενη ανάγκη για ψύξη ενδεχομένως να οφείλεται στην διαφορετική υπολογιστική μέθοδο που χρησιμοποιούν τα δύο μοντέλα και αφορούν τον υπολογισμό τον ηλιακών κερδών και την ροή αέρα στο κτίριο. 6.4 Αποτελέσματα προσομοίωσης συνεχές κτίριο του Τελικές καταναλώσεις του κτιρίου Τα αποτελέσματα που προέκυψαν από τη μελέτη με βάση τα δύο προσομοιωτικά προγράμματα παρουσιάζουν τη διακύμανση των υπό εξέταση μεγεθών ανά μήνα του έτους καθώς και συγκεντρωτικά. Οι Η κατανάλωση για τον αερισμό συμπεριλαμβάνεται στις καταναλώσεις θέρμανση/ψύξη, όπως επίσης και η κατανάλωση ενέργειας των βοηθητικών συστημάτων (θέρμανσης, ψύξης και αερισμού). Στα σχήματα 6.11 και 6.12, παρουσιάζεται η μηνιαία κατανάλωση ενέργειας σε τελική μορφή ενέργειας του υπό μελέτη κτιρίου για τις ανάγκες θέρμανσης και ψύξης αντίστοιχα με βάση το Κ.ΕΝ.Α.Κ. Στη συνέχεια στο σχήμα 6.13 παρουσιάζονται οι ενεργειακές απαιτήσεις για θέρμανση και ψύξη ξεχωριστά όπως προκύπτουν από το κάθε πρόγραμμα, ενώ στο σχήμα 6.14 παρουσιάζεται η συνολική ετήσια κατανάλωση ενέργειας όπως προκύπτει από το κάθε μοντέλο.

60 Ορλάντο Μινερβίνο / ΕΜΘΠΜ 60 kwh/m Σχήμα 6.11 : Μηνιαία κατανάλωση ενέργειας για θέρμανση με βάση το Κ.ΕΝ.Α.Κ kwh/m Σχήμα 6.12 : Μηνιαία κατανάλωση ενέργειας για ψύξη με βάση το Κ.ΕΝ.Α.Κ. 150 kwh/m ΘΕΡΜΑΝΣΗ ΨΥΞΗ 0 ΚΕΝΑΚ EPLUS Σχήμα 6.13 : Ετήσια κατανάλωση ενέργειας για θέρμανση και ψύξη

61 Ορλάντο Μινερβίνο / ΕΜΘΠΜ kwh/m ΚΕΝΑΚ EPLUS Σχήμα 6.14 : Συνολική ετήσια κατανάλωση ενέργειας για θέρμανση και ψύξη Ενεργειακή κατάταξη του κτιρίου Επιπλέον στο σημείο αυτό και με βάση το λογισμικό ΤΕΕ Κ.ΕΝ.ΑΚ. γίνεται και η ενεργειακή κατάταξη του κτιρίου σε μία από τις κατηγορίες του Κ.Α.Π.Ε. που περιγράψαμε στο πρώτο κεφάλαιο και μάλιστα στη μορφή που αυτή εμφανίζεται στο πιστοποιητικό ενεργειακής απόδοσης του κτιρίου. Σχήμα 6.15 : Ενεργειακή κατάταξη του κτιρίου Προκύπτει δηλαδή ότι το κτίριο ανήκει στην κατηγορία Η (232 kwh/ m 2 ). Παρατηρείται και στο κτίριο αυτό όσον αφορά στις ανάγκες του για θέρμανσης και ψύξης σε μεγάλη διαφορά σε σχέση με το κτίριο αναφοράς, παρότι όμως αποδοτικότερο εκ των δύο προηγουμένων. Σημαντικό είναι να αναφερθεί, ότι και στο κτίριο αυτό δεν μελετάμε την κατανάλωση ΖΝΧ. Η εισαγωγή κατανάλωσης ΖΝΧ οφείλεται στην υποχρέωση που έχουμε να ορίσουμε ένα θεωρητικό σύστημα παραγωγής ΖΝΧ στα πλαίσια λειτουργίας του λογισμικού, για να πραγματοποιηθεί αξιόπιστα η ενεργειακή κατάταξη του κτιρίου. Αυτό αναφέρεται διότι ειδικά στο συγκεκριμένο κτίριο μια μικρή μεταβολή της κατανάλωσης ΖΝΧ που μπορεί να επέλθει με ακριβέστερη εισαγωγή δεδομένων που το αφορούν να έχει ως αποτέλεσμα μέχρι και την αλλαγή της ενεργειακής κλάσης του συγκεκριμένου κτιρίου.

62 Ορλάντο Μινερβίνο / ΕΜΘΠΜ Σύγκριση αποτελεσμάτων των δύο υπολογιστικών μοντέλων Στο συνεχές κτίριο του 1985 παρατηρήθηκαν αυξημένες απαιτήσεις για θέρμανση και ψύξη και από τα δύο μοντέλα. Αυτό συμβαίνει όπως προαναφέρθηκε στην πλημμελή μόνωση του κτιρίου. Οι καταναλώσεις για θέρμανση και ψύξη όπως και η συνολική κατανάλωση ενέργειας υπολογίστηκαν μειωμένες από το δυναμικό μοντέλο σε σχέση με το ημι-στατικό και σε αυτήν την περίπτωση(πίνακας 6.3). Πίνακας 6.3: Ποσοστιαίες διαφορές ετήσιων αποτελεσμάτων ΕΝΕΡΓΕΙΑ kwh/ m2 ΚΕΝΑΚ EPLUS ΔΙΑΦΟΡΑ% Ενέργεια θέρμανσης % Ενέργεια ψύξης % Συνολική ενέργεια % Στην περίπτωση του κτιρίου αυτού και πάλι οι διαφορές στα αποτελέσματα που προκύπτουν οφείλονται στους παράγοντες εκείνους που τα διαμορφώνουν. Ειδικότερα η ενδεχόμενη θέση του κτιρίου που βρίσκεται σε συνεχές δόμιση σαν στοιχείο δεν αποτελεί σημαντική παράμετρο για το ημι-στατικό μοντέλο οπότε παράγοντες όπως η ροή θερμότητας από γειτονικά κτίρια, η ροή του αερισμού λόγο θέσης και τα ηλιακά κέρδη υποεκτιμούνται κατά υπολογιστική διαδικασία. 6.5 Αποτελέσματα προσομοίωσης πανταχόθεν κτίριο του Τελικές καταναλώσεις του κτιρίου Τα αποτελέσματα που προέκυψαν από τη μελέτη με βάση τα δύο προσομοιωτικά προγράμματα παρουσιάζουν τη διακύμανση των υπό εξέταση μεγεθών ανά μήνα του έτους καθώς και συγκεντρωτικά. Οι Η κατανάλωση για τον αερισμό συμπεριλαμβάνεται στις καταναλώσεις θέρμανση/ψύξη, όπως επίσης και η κατανάλωση ενέργειας των βοηθητικών συστημάτων (θέρμανσης, ψύξης και αερισμού). Στα σχήματα 6.16 και 6.17, παρουσιάζεται η μηνιαία κατανάλωση ενέργειας σε τελική μορφή ενέργειας του υπό μελέτη κτιρίου για τις ανάγκες θέρμανσης και ψύξης αντίστοιχα με βάση το Κ.ΕΝ.Α.Κ. Στη συνέχεια στο σχήμα 6.18 παρουσιάζονται οι ενεργειακές απαιτήσεις για θέρμανση και ψύξη ξεχωριστά όπως προκύπτουν από το κάθε πρόγραμμα, ενώ στο σχήμα 6.19 παρουσιάζεται η συνολική ετήσια κατανάλωση ενέργειας όπως προκύπτει από το κάθε μοντέλο.

63 Ορλάντο Μινερβίνο / ΕΜΘΠΜ 63 kwh/m Σχήμα 6.16 : Μηνιαία κατανάλωση ενέργειας για θέρμανση με βάση το Κ.ΕΝ.Α.Κ kwh/m Σχήμα 6.17 : Μηνιαία κατανάλωση ενέργειας για ψύξη με βάση το Κ.ΕΝ.Α.Κ kwh/m ΘΕΡΜΑΝΣΗ ΨΥΞΗ 0 KENAK EPLUS Σχήμα 6.18 : Ετήσια κατανάλωση ενέργειας για θέρμανση και ψύξη

64 Ορλάντο Μινερβίνο / ΕΜΘΠΜ kwh/ m KENAK EPLUS Σχήμα 6.19 : Συνολική ετήσια κατανάλωση ενέργειας για θέρμανση και ψύξη Ενεργειακή κατάταξη του κτιρίου Επιπλέον στο σημείο αυτό και με βάση το λογισμικό ΤΕΕ Κ.ΕΝ.ΑΚ. γίνεται και η ενεργειακή κατάταξη του κτιρίου σε μία από τις κατηγορίες του Κ.Α.Π.Ε. που περιγράψαμε στο πρώτο κεφάλαιο και μάλιστα στη μορφή που αυτή εμφανίζεται στο πιστοποιητικό ενεργειακής απόδοσης του κτιρίου. Σχήμα 6.20 : Ενεργειακή κατάταξη του κτιρίου. Προκύπτει δηλαδή ότι το κτίριο ανήκει στην κατηγορία Ε (194,8 kwh/ m 2 ). Παρατηρείται και στο κτίριο αυτό κάποια διαφορά στις ανάγκες θέρμανσης και ψύξης σε σχέση με το κτίριο αναφοράς που βεβαία δεν είναι σε καμιά περίπτωση αντίστοιχης τάξης μεγέθους των διαφορών που προέκυψαν από τα προηγούμενα κτίρια και κυρίως αυτά της δεκαετίας του Σημαντικό είναι να αναφερθεί, ότι και στο κτίριο αυτό δεν μελετάμε την κατανάλωση ΖΝΧ. Η εισαγωγή της κατανάλωσης ΖΝΧ οφείλεται στην υποχρέωση που έχουμε να ορίσουμε ένα θεωρητικό σύστημα παραγωγής ΖΝΧ στα πλαίσια λειτουργίας του λογισμικού, για να πραγματοποιηθεί αξιόπιστα η ενεργειακή κατάταξη του κτιρίου. Ενδεχομένως και αυτό το κτίριο με προσεκτική παραμετροποίηση και εισαγωγή των δεδομένων που αφορούν το ΖΝΧ χρήσης να βελτιωνόταν ακόμα περισσότερο η συμπεριφορά του. Εντούτοις στο σημείο αυτό πρέπει να αναφερθεί ότι λεπτομερέστερη ανάλυση της συγκεκριμένης παραμέτρου θα ακολουθήσει σε