ΣΥΓΚΡΙΤΙΚΗ ΜΕΛΕΤΗ ΚΟΣΤΟΥΣ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΗΣ ΤΡΙΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΚΛΙΜΑΤΙΣΜΟΥ ΣΕ ΚΤΙΡΙΟ ΓΡΑΦΕΙΩΝ

Transcript

1 ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗΣ ΣΥΣΚΕΥΩΝ ΔΙΕΡΓΑΣΙΩΝ ΔΙΕΥΘΥΝΤΗΣ: ΚΑΘ. Ν. Α. ΚΥΡΙΑΚΗΣ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΣΥΓΚΡΙΤΙΚΗ ΜΕΛΕΤΗ ΚΟΣΤΟΥΣ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΗΣ ΤΡΙΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΚΛΙΜΑΤΙΣΜΟΥ ΣΕ ΚΤΙΡΙΟ ΓΡΑΦΕΙΩΝ Αθανάσιος Παμπουρίδης ΑΕΜ: 4796 Αριθμός Εργασίας: Υπεύθυνος Καθηγητής: Επικ. Καθ. Κωνσταντίνος Τ. Παπακώστας ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ 212

2

3 ΑΡΙΣΤΟΤEΛΕΙΟ ΤΜHΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛOΓΩΝ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΟΣ ΤΟΜΕΑΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗΣ ΠΑΝΕΠΙΣΤHΜΙΟ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΣΥΣΚΕΥΩΝ ΔΙΕΡΓΑΣΙΩΝ ΘΕΣΣΑΛΟΝIΚΗΣ 5. Υπεύθυνος: Επικ. Καθ. Κωνσταντίνος Τ. Παπακώστας 6. Αρμόδιος Παρακολούθησης: 7. Τίτλος Εργασίας: Συγκριτική Μελέτη Κόστους Εγκατάστασης Τριών Συστημάτων Κλιματισμού σε Κτίριο Γραφείων 8. Ονοματεπώνυμο Φοιτητή: Αθανάσιος Παμπουρίδης 9. Αριθμός μητρώου: Θεματική περιοχή: Κλιματισμός 11. Ημερ. Έναρξης Νοέμβριος Ημερ. Παράδοσης Οκτώβριος Αριθμός Εργασίας Περίληψη Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η εκτίμηση του κόστους εγκατάστασης τριών συστημάτων κλιματισμού σε ένα κτίριο γραφείων. Στο υπό μελέτη κτίριο, αρχικά έγινε η μελέτη θερμομόνωσης σύμφωνα με τις προδιαγραφές του ΚΕΝΑΚ και των συνοδευτικών ΤΟΤΕΕ. Στη συνέχεια, υπολογίστηκαν τα θερμικά φορτία του κτιρίου βάσει του EN 12831:23 και τα ψυκτικά φορτία σύμφωνα με την μέθοδο CLTD/CLF κατά ASHRAE. Τα τρία συστήματα κλιματισμού που επιλέχθηκαν μπορούν να θεωρηθούν ισοδύναμα όσον αφορά τη δυνατότητα διατήρησης των κλιματικών συνθηκών στο κτίριο. Τα συστήματα αυτά είναι Α) σύστημα κλιματισμού με μονάδες ανεμιστήρα στοιχείου (FCU) νερού για τα φορτία των χώρων και ανεξάρτητες μονάδες FCU για τα φορτία αερισμού, Β) σύστημα κλιματισμού με μονάδες FCU ψυκτικού ρευστού μεταβαλλόμενης παροχής (VRF) για τα φορτία των χώρων και ανεξάρτητες μονάδες FCU για τα φορτία του αερισμού και Γ) σύστημα κλιματισμού μόνο με αέρα με κεντρική κλιματιστική μονάδα (ΚΚΜ). Στο σύστημα κλιματισμού Β, ως μονάδα παραγωγής ενέργειας επιλέχθηκε αντλία θερμότητας με συμπιεστή μεταβαλλόμενων στροφών (inverter) ενώ για τα συστήματα Α και Γ οι επιλογές είναι 1) αντλία θερμότητας με συμπιεστή μεταβαλλόμενων στροφών, 2) αντλία θερμότητας με συμπιεστή σταθερών στροφών και 3) συνδυαστική λειτουργία ψυκτικής μονάδας σταθερών στροφών και λέβητα πετρελαίου ή φυσικού αερίου. Για κάθε σύστημα ξεχωριστά, επιλέχθηκαν οι συσκευές του πρωτεύοντα εξοπλισμού που καλύπτουν τις απαιτήσεις των φορτίων των χώρων και αερισμού, διαστασιολογήθηκαν τα δίκτυα σωληνώσεων και αεραγωγών καθώς και επιλέχθηκε ο δευτερεύον εξοπλισμός. Με βάση τις επιμετρήσεις των υλικών και του εκτιμώμενου χρόνου εργασιών, υπολογίστηκε το συνολικό κόστος εγκατάστασης κάθε ενός από τα συστήματα. Στο τέλος της εργασίας, αναφέρονται συγκριτικά συμπεράσματα σε σχέση με το κόστος των συστημάτων, την λειτουργία τους, και τους εποχιακούς βαθμούς απόδοσης των κεντρικών συσκευών παραγωγής ενέργειας. 15. Στοιχεία Εργασίας Σελίδες: 15 Εικόνες: 14 Πίνακες: 68 Παραπομπές: 25 Παραρτήματα: 4 Σχέδια: Λέξεις κλειδιά: συστήματα κλιματισμού μόνο με αέρα, αέρα νερού, συστήματα VRF, κόστος κατασκευής 17.Σχόλια 18. Συμπληρωματικές παρατηρήσεις 19. Βαθμός

4

5 Πρόλογος Το κόστος εγκατάστασης παίζει καθοριστικό ρόλο στην επιλογή ενός συστήματος κλιματισμού στα κτίρια. Ιδιαίτερη σημασία έχει το κόστος του συστήματος κλιματισμού σε κτίρια που ξεφεύγουν από την απλή χρήση της κατοικίας, όπως σε κτίρια γραφείων όπου οι απαιτήσεις στις εσωτερικές συνθήκες κλιματισμού αλλά και το μέγεθος των ίδιων των συστημάτων είναι μεγαλύτερα. Το ποιο είναι το σύστημα κλιματισμού με το μικρότερο κόστος εγκατάστασης λοιπόν, είναι ένα ερώτημα το οποίο αντιμετωπίζει ο μελετητής μηχανικός και καλείται να δώσει μια απάντηση δεδομένου ότι αποτελεί ένας από τους κυριότερους προβληματισμούς του ιδιοκτήτη του έργου. Σε αυτή την διπλωματική εργασία, έγινε μια προσπάθεια να προσδιοριστεί το κόστος αγοράς και εγκατάστασης τριών συστημάτων κλιματισμού που προδιαγράφηκαν σε ένα κτίριο γραφείων. Το κτίριο γραφείων είναι διώροφο με ενιαία ιδιοκτησία. Για την μελέτη των συστημάτων κλιματισμού, στο κεφάλαιο 2 καθορίστηκαν οι ιδιότητες της θερμομόνωσης του κτιρίου και βάσει αυτής υπολογίστηκαν τα θερμικά (κεφάλαιο 3) και ψυκτικά (κεφάλαιο 4) φορτία του κτιρίου. Για καθένα από τα τρία συστήματα κλιματισμού, όπως αναλύονται στο κεφάλαιο 5, επιλέχθηκαν οι συσκευές που καλύπτουν τις απαιτήσεις του κτιρίου και έγιναν οι απαραίτητοι υπολογισμοί για την διαστασιολόγηση όλων των δικτύων (κεφάλαιο 6). Ο υπολογισμός του κόστους εγκατάστασης του κάθε συστήματος παρουσιάζεται στο κεφάλαιο 7, όπως αυτό εκτιμήθηκε με την έρευνα αγοράς που πραγματοποιήθηκε. Στο κεφάλαιο 8 διατυπώνονται τα συμπεράσματα αυτής της εργασίας βάσει του κόστους εγκατάστασης των συστημάτων, της λειτουργίας των συστημάτων και των εποχιακών ενεργειακών βαθμών απόδοσης των κεντρικών συσκευών παραγωγής ενέργειας. Οι αναλυτικοί υπολογισμοί που πραγματοποιήθηκαν για τον υπολογισμό των θερμικών φορτίων παρουσιάζονται στο παράρτημα Α και για τα ψυκτικά φορτία στο παράρτημα Β. Οι επιμετρήσεις των υλικών που προδιαγράφηκαν για κάθε σύστημα κλιματισμού εμφανίζονται στο παράρτημα Γ ενώ τα σχέδια των εγκαταστάσεων κλιματισμού παρουσιάζονται στο παράρτημα Δ. Θα ήθελα να ευχαριστήσω τον επικ. καθηγητή του Τμήματος Μηχανολόγων Μηχανικών του Α.Π.Θ. κ. Κωνσταντίνο Παπακώστα, για την ιδέα της διπλωματικής εργασίας, την καθοδήγησή του σε όλα τα στάδια εκπόνησής της, αλλά και για την υπομονή του σε όλη τη διάρκεια της συνεργασίας μας. Επίσης, θα ήθελα να ευχαριστήσω και τον κ. Χρήστο Χουρπουλιάδη, για τη βοήθειά του στην εκτίμηση του κόστους των συστημάτων, με την παροχή του κόστους και των τεχνικών στοιχείων όλων των συσκευών κλιματισμού που προδιαγράφηκαν Σε όλους τους δικούς μου ανθρώπους, θα ήθελα να εκφράσω τις ευχαριστίες μου για την συμπαράσταση αλλά και την υπομονή που μου έδειξαν.

6

7 Πίνακας Περιεχομένων 1 Εισαγωγή Σκοπός της διπλωματικής εργασίας Περιγραφή του κτιρίου Βήματα υπολογισμού Θερμομόνωση του κτιρίου Βασικές σχέσεις υπολογισμού Θερμομονωτική επάρκεια των δομικών στοιχείων Δομικά στοιχεία σε επαφή με τον εξωτερικό αέρα Δομικά στοιχεία σε επαφή με μη θερμαινόμενους χώρους (μ.θ.χ.) Δομικά στοιχεία σε επαφή με το έδαφος Θερμομονωτική επάρκεια του κτιριακού κελύφους Θερμογέφυρες Ο μέσος συντελεστής θερμοπερατότητας του κτιρίου Έλεγχος επάρκειας βάσει του λόγου επιφανειών προς τον όγκο του κτιρίου Συγκεντρωτικά αποτελέσματα Θερμικό φορτίο του κτιρίου κατά EN 12831: Εσωτερικές συνθήκες κλιματισμού Κλιματικά δεδομένα Συνολικό θερμικό φορτίο σχεδιασμού για έναν θερμαινόμενο χώρο Θερμικές απώλειες λόγω μεταφοράς Θερμικές απώλειες λόγω αερισμού Ισχύς για την αναθέρμανση του χώρου Φύλλα υπολογισμού Συγκεντρωτικά αποτελέσματα θερμικών απωλειών Ψυκτικό φορτίο κτιρίου κατά ASHRAE Εσωτερικές συνθήκες κλιματισμού Εξωτερικές συνθήκες σχεδιασμού Υπολογισμός των ψυκτικών φορτίων Εξωτερικές οροφές Εξωτερικά κατακόρυφα δομικά στοιχεία Εξωτερικά παράθυρα Εσωτερικά δομικά στοιχεία Εσωτερικός φωτισμός Φορτία από τα άτομα Συσκευές παραγωγής θερμότητας Ηλεκτροκινητήρες Αερισμός Οι υπολογισμοί με την χρήση του λογισμικού Εισαγωγή δεδομένων Συγκεντρωτικά αποτελέσματα ψυκτικών φορτίων Περιγραφή των τριών συστημάτων κλιματισμού Σύστημα FCU με νερό (Α) και σύστημα VRF (Β) Σύστημα μόνο με αέρα (Γ) Επιλογή συσκευών και διαστασιολόγηση δικτύων Σύστημα με μονάδες ανεμιστήρα στοιχείου νερού (σύστημα Α) Επιλογή των τερματικών μονάδων FCU ανά χώρο Επιλογή των κεντρικών μονάδων παραγωγής θερμότητας Υπολογισμός διαμέτρου των σωληνώσεων και κυκλοφορητών Υπολογισμός του δικτύου αεραγωγών Σύστημα μεταβλητής παροχής ψυκτικού ρευστού VRF (σύστημα Β) Επιλογή των τερματικών μονάδων σε κάθε χώρο Επιλογή της κεντρικής μονάδας παραγωγής θερμότητας Υπολογισμός του δικτύου σωληνώσεων ψυκτικού ρευστού...77

8 6.3 Σύστημα μόνο με αέρα (σύστημα Γ) Υπολογισμός του δικτύου αεραγωγών Επιλογή της κεντρικής μονάδας παραγωγής θερμότητας Επιλογή της κεντρικής κλιματιστικής μονάδας Ανάλυση κόστους των τριών συστημάτων κλιματισμού Κόστος του συστήματος Α Κόστος του συστήματος Β Κόστος του συστήματος Γ Σύγκριση του κόστους των τριών συστημάτων Συμπεράσματα...94 Βιβλιογραφία...98 Παράρτημα Α: Υπολογισμοί θερμικών απωλειών των χώρων του κτιρίου...99 Παράρτημα Β: Υπολογισμοί των ψυκτικών φορτίων Παράρτημα Γ: Αναλυτικοί υπολογισμοί του κόστους των συστημάτων Γ.1 Σύστημα Α Γ.2 Σύστημα Β Γ.3 Σύστημα Γ Παράρτημα Δ: Σχέδια...15

9 Συγκριτική Μελέτη Κόστους Εγκατάστασης Τριών Συστημάτων Κλιματισμού σε Κτίριο Γραφείων 1 Εισαγωγή Ο σκοπός ενός συστήματος κλιματισμού είναι να διατηρεί τις επιθυμητές κλιματολογικές συνθήκες μέσα σε ένα χώρο [1]. Σχεδόν σε κάθε εφαρμογή κτιρίου υπάρχουν αρκετές επιλογές, για τον μελετητή μηχανικό, όσον αφορά τον τύπο του συστήματος κλιματισμού. Για αυτά τα διαθέσιμα συστήματα ο μηχανικός θα πρέπει να λάβει υπόψη του μια σειρά από γενικούς αλλά και συγκεκριμένους παράγοντες για το εξεταζόμενο κτίριο ώστε τελικά να επιλέξει, να σχεδιάσει και να διαστασιολογήσει το σύστημα κλιματισμού. Γενικά, πρέπει να λαμβάνονται υπόψη μια σειρά από παράγοντες που σχετίζονται με την άνεση των ατόμων μέσα στο κτίριο, τις διεργασίες θέρμανσης, ψύξης αλλά και του αερισμού του κτιρίου [1]. Μερικοί από αυτούς τους παράγοντες, με τυχαία σειρά, είναι οι παρακάτω: θερμοκρασία υγρασία κίνηση του αέρα καθαρότητα και ποιότητα του αέρα εναλλαγές του κλιματιζόμενου αέρα την ώρα απαιτήσεις ταχύτητας του αέρα ή του νερού στο σύστημα κλιματισμού τοπικό κλίμα εσωτερική πίεση αέρα των χώρων απαιτήσεις σε χώρο για την εγκατάσταση του συστήματος πιθανά προβλήματα με την ασφάλεια του κτιρίου/ατόμων αρχικό κόστος εγκατάστασης κόστος λειτουργίας, κατανάλωση ενέργειας κόστος συντήρησης αξιοπιστία ευελιξία, επεκτασιμότητα ευκολία ελέγχου κύκλος ζωής βιωσιμότητα του συστήματος παραγωγή θορύβων και ταλαντώσεων Πολλοί από αυτούς τους παράγοντες αλληλοεξαρτώνται, και ανάλογα με το είδος του κτιρίου, ο βαθμός αλληλεξάρτησης ποικίλει. Ο μηχανικός λοιπόν, σε συνεννόηση με τον ιδιοκτήτη ή και τον τελικό χρήστη του κτιρίου θα πρέπει να εξετάσει τις ιδιαίτερες απαιτήσεις του κτιρίου σε όλους τους παραπάνω τομείς και να προτείνει την καταλληλότερη λύση, δηλαδή τον τύπο του συστήματος κλιματισμού. Ιδιαίτερη βαρύτητα δίνεται από τον ιδιοκτήτη ή και τον χρήστη του κτιρίου σε παράγοντες όπως το αρχικό κόστος εγκατάστασης, το κόστος λειτουργίας αλλά και συντήρησης, ιδιαίτερα στην σημερινή οικονομική κατάσταση. Από την άλλη πλευρά ο κύριος σκοπός του μηχανικού είναι να πετύχει το κατάλληλο εσωτερικό κλίμα για το εξεταζόμενο είδος κτιρίου, πράγμα το οποίο πολλές φορές έρχεται σε σύγκρουση με το αρχικό κόστος εγκατάστασης ή ακόμα και το κόστος λειτουργίας. Στην περίπτωση λοιπόν που ο μηχανικός έχει στην διάθεσή του περισσότερα του ενός συστήματα τα οποία μπορούν να πετύχουν τα ίδια χαρακτηριστικά εσωτερικών συνθηκών στους κλιματιζόμενους χώρους, τίθεται το ερώτημα ποιο από αυτά να επιλέξει. Από την 9

10 Εργαστήριο Κατασκευής Συσκευών Διεργασιών στιγμή που ο τύπος του συστήματος δεν μπαίνει πλέον ως περιορισμός στην επιλογή όσον αφορά τις παρεχόμενες εσωτερικές συνθήκες, ζητήματα όπως το μικρότερο κόστος αρχικής εγκατάστασης, το χαμηλότερο λειτουργικό κόστος και οι απαιτήσεις συντήρησης παίζουν τον κυρίαρχο ρόλο στην επιλογή της λύσης που θα εφαρμοστεί στο υπό εξέταση κτίριο. 1.1 Σκοπός της διπλωματικής εργασίας Σ' αυτή την εργασία, γίνεται προσπάθεια να συγκριθούν διαφορετικού τύπου συστήματα κλιματισμού, τα οποία σχεδιάζονται και διαστασιολογούνται για το ίδιο κτίριο αναφοράς, με βάση το αρχικό κόστος εγκατάστασης. Στόχος είναι να γίνει πλήρης καταγραφή των συσκευών και εξαρτημάτων που απαιτούνται σε κάθε σύστημα, καθώς και των τεχνικών χαρακτηριστικών τους, ώστε να εκτιμηθεί το αρχικό κόστος εγκατάστασης. Τα στοιχεία αυτά μπορούν να αποτελέσουν την βάση για περαιτέρω ενεργειακή ανάλυση με στόχο την εκτίμηση του κόστους κάθε συστήματος όσον αφορά την εγκατάσταση αλλά και την λειτουργία του. 1.2 Περιγραφή του κτιρίου Το κτίριο προς μελέτη επιλέχθηκε να είναι ένα ενιαίο κτίριο γραφείων, δηλαδή ένα κτίριο μέσα στο οποίο στεγάζονται τα γραφεία μιας εταιρίας χωρίς να υπάρχουν ξεχωριστές ιδιοκτησίες. Τα αρχιτεκτονικά σχέδια του εξεταζόμενου κτιρίου γραφείων, Α-1 έως Α-3 παρατίθενται στο Παράρτημα Δ. Η επιλογή ενός συστήματος κλιματισμού που θα παρέχει τις κατάλληλες συνθήκες εργασίας σ' ένα κτίριο γραφείων αποτελεί μια πρόκληση η οποία ξεφεύγει από την συνήθως τυποποιημένη, όσον αφορά την επιλογή συστήματος κλιματισμού, λύση ενός κτιρίου κατοικιών. Επίσης, ένα κτίριο γραφείων είναι πιο κοντά και σ' ένα εμπορικό κτίριο οπότε και θα μπορούσε κάποιος να επεκτείνει τ' αποτελέσματα αυτής της εργασίας και σε εκείνες τις περιπτώσεις. Η κατασκευή του κτιρίου είναι συμβατική, με τον φέροντα σκελετό καθώς και τα διαχωριστικά πατώματα να είναι κατασκευασμένα από οπλισμένο σκυρόδεμα ενώ οι εξωτερικές και εσωτερικές τοιχοποιίες από διάτρητους οπτόπλινθους (τούβλα). Η συνολική καθαρή επιφάνεια των κλιματιζόμενων χώρων του κτιρίου, μη συμπεριλαμβανομένων των βοηθητικών μη κλιματιζόμενων, είναι 244 m² και εκτείνεται σε δύο ορόφους, α) στο υπερυψωμένο επίπεδο ισογείου και β) στον πρώτο όροφο. Το κτίριο διαθέτει και υπόγειο στο οποίο βρίσκονται οι βοηθητικοί χώροι. Τα επίπεδα του κτιρίου επικοινωνούν με εσωτερικό κλιμακοστάσιο το οποίο και αυτό κλιματίζεται και στα τρία επίπεδα δεδομένου ότι δεν διαθέτει θύρες για τον διαχωρισμό του. Η κάλυψη του κτιρίου γίνεται με δώμα ανεστραμμένης μόνωσης και η πρόσβαση σε αυτό γίνεται με εξωτερική μεταλλική σκάλα, δηλαδή δεν υπάρχει στο δώμα απόληξη του κλιμακοστασίου. Η πλειοψηφία της επιφάνειας του υπογείου εξυπηρετεί ανάγκες αποθηκευτικού χώρου και κατά συνέπεια αποτελεί για την μελέτη κλιματισμού έναν μη θερμαινόμενο χώρο. Στο υπόγειο επίσης υπάρχει και το μηχανοστάσιο, στο οποίο θα βρίσκεται, για μερικά από τα συστήματα που θα επιλεχθούν, ο ηλεκτρομηχανολογικός εξοπλισμός. Αναλυτικά οι κλιματιζόμενοι χώροι του κτιρίου παρουσιάζονται στον ακόλουθο πίνακα. 1

11 Συγκριτική Μελέτη Κόστους Εγκατάστασης Τριών Συστημάτων Κλιματισμού σε Κτίριο Γραφείων Πίνακας 1.1: Εμβαδόν κλιματιζόμενων χώρων Α/Α Επίπεδο Αριθμός Επιφάνεια Χρήση Χώρου [m²] 1 Υπόγειο 1.1 Κλιμακοστάσιο 15, 2 Ισόγειο 2.1 Διάδρομος κλιμακοστάσιο 3, Γραφείο λογιστηρίου 34, Γραφείο παραγγελιών 3, Χώρος υπολογιστών (server) 7, WC 6,33 7 1ος όροφος 3.1 Διάδρομος κλιμακοστάσιο 2, Γραφείο 9, Γραφείο προέδρου συμβουλίου 47, Γραφείο διευθυντή γραμματείας 34, WC 7,48 Σύνολο κλιματιζόμενων χώρων: 244 Θεωρείται ότι το κτίριο αυτό βρίσκεται στην Θεσσαλονίκη, δηλαδή ανήκει στην κλιματολογική ζώνη Γ σύμφωνα με τον Κανονισμό Ενεργειακής Απόδοσης Κτιρίων (ΚΕΝΑΚ). Επίσης θεωρείται ότι το κτίριο δεν εφάπτεται με κανέναν άλλο γειτονικό σε όλους τους προσανατολισμούς του. 1.3 Βήματα υπολογισμού Βασικό στοιχείο για την επιλογή των κατάλληλων μονάδων, κυρίως όσον αφορά την ισχύ (μέγεθος) τους, είναι η γνώση των θερμικών και των ψυκτικών φορτίων τόσο των επιμέρους χώρων όσο και του συνόλου του κτιρίου. Προϋπόθεση λοιπόν για την επιλογή του συστήματος κλιματισμού αποτελεί η πλήρης γνώση της κατασκευαστικής διαμόρφωσης του κτιρίου (τρόπος κατασκευής, υλικά, διαστάσεις, κ.λ.π.), των ατόμων που χρησιμοποιούν το κτίριο αλλά και των λοιπών εσωτερικών πηγών θερμότητας. Με δεδομένα λοιπόν τα αρχιτεκτονικά σχέδια και την τοποθεσία του κτιρίου, σε αυτήν την εργασία πραγματοποιήθηκαν οι ακόλουθοι υπολογισμοί: 1. επιλογή και υπολογισμός της θερμομόνωσης του κτιρίου κατά ΚΕΝΑΚ, 2. υπολογισμός των θερμικών απωλειών του κτιρίου κατά EN 12831:23, 3. υπολογισμός των ψυκτικών φορτίων του κτιρίου σύμφωνα με την μέθοδο CLTD/CLF. Βάσει αυτών των υπολογισμών και δεδομένης της χρήσης του κτιρίου επιλέχθηκαν τρία βασικά συστήματα κλιματισμού, με τα δύο από αυτά να έχουν και κάποιες παραλλαγές. Τα συστήματα αυτά είναι: 1. Σύστημα κλιματισμού με μονάδες ανεμιστήρα στοιχείου (fan coil units, FCU) νερού για την κάλυψη των φορτίων των χώρων του κτιρίου και ξεχωριστές μονάδες για την κάλυψη των φορτίων αερισμού. Για την κάλυψη της ισχύος των μονάδων αυτών μπορεί να τοποθετηθεί μια αντλία θερμότητας ή ένας συνδυασμός ψυκτικής μονάδας για την θερινή λειτουργία και λέβητα για την χειμερινή. 2. Σύστημα κλιματισμού με μονάδες ανεμιστήρα στοιχείου με ψυκτικό μέσο μεταβαλλόμενης παροχής (variable refrigerant flow, VRF) για την κάλυψη των φορτίων των χώρων του κτιρίου και ξεχωριστές μονάδες για την κάλυψη των φορτίων αερισμού. 3. Σύστημα κλιματισμού μόνο με αέρα σταθερής παροχής (CV) με κεντρική κλιματιστική μονάδα (ΚΚΜ) και δίκτυο αεραγωγών. Και εδώ ως πηγή ενέργειας μπορεί να 11

12 Εργαστήριο Κατασκευής Συσκευών Διεργασιών χρησιμοποιηθεί είτε μια αντλία θερμότητας είτε συνδυασμός ψυκτικής μονάδας για την θερινή λειτουργία και λέβητα για την χειμερινή. Όλα τα συστήματα διαθέτουν σύστημα ανάκτησης θερμότητας με εναλλάκτη αέρα αέρα. Οι υπολογισμοί βάσει των κανονισμών καθώς και η επιλογή και η σχεδίαση των συστημάτων επεξηγούνται και παρουσιάζονται αναλυτικά στα επόμενα κεφάλαια. 12

13 Συγκριτική Μελέτη Κόστους Εγκατάστασης Τριών Συστημάτων Κλιματισμού σε Κτίριο Γραφείων 2 Θερμομόνωση του κτιρίου Ένα από τα κυριότερα στοιχεία ενός κτιρίου που επηρεάζει το κόστος λειτουργίας αλλά και αγοράς ενός συστήματος κλιματισμού είναι η θερμομόνωση του κτιριακού κελύφους. Όσο ανεπαρκής είναι η θερμομόνωση που θα εφαρμοστεί σ' ένα κτίριο, τόσο μεγαλύτερη ισχύ και μέγεθος θα πρέπει να έχει το σύστημα κλιματισμού και κατά συνέπεια τόσο μεγαλύτερη θα είναι και η ενεργειακή του απαίτηση. Η ανάγκη αυτή για επαρκή θερμομόνωση είναι εμφανής και στον Κανονισμό Ενεργειακής Απόδοσης Κτιρίων [2] και ειδικά στην συνοδευτική Τεχνική Οδηγία του Τεχνικού Επιμελητηρίου Ελλάδας [3] στην οποία σε σύγκριση με τον Κανονισμό Θερμομόνωσης των Κτιρίων του 1979 [4], όπως αυτός έχει τροποποιηθεί μέχρι σήμερα, η τιμή του μέγιστου επιτρεπόμενου συντελεστή θερμοπερατότητας του κτιρίου είναι μικρότερη. Ενδεικτικά στον πίνακα 2.1 παρουσιάζονται οι τιμές των μέγιστων επιτρεπόμενων συντελεστών θερμοπερατότητας πέντε δομικών στοιχείων, όπως αυτές ορίζονταν στον Κανονισμό Θερμομόνωσης Κτιρίων και όπως αυτές ορίζονται στον ΚΕΝΑΚ. Πίνακας 2.1: Σύγκριση των ορίων του επιτρεπόμενου συντελεστή θερμοπερατότητας δομικών στοιχείων στην κλιματική ζώνη Γ [τιμές σε W/(m²K)] Δομικό στοιχείο ΠΔ 1979 ΚΕΝΑΚ 21 Εξωτερική οριζόντια ή κεκλιμένη επιφάνεια σε επαφή με τον εξωτερικό αέρα (οροφές),5,4 Εξωτερικοί τοίχοι σε επαφή με τον εξωτερικό αέρα,7,45 Δάπεδα σε επαφή με τον εξωτερικό αέρα (πιλοτές),5,4 Δάπεδα σε επαφή με το έδαφος ή με κλειστούς μη θερμαινόμενους χώρους,7,75 Εξωτερικοί τοίχοι σε επαφή με μη θερμαινόμενους χώρους,7,8 Η μείωση στον συντελεστή θερμοπερατότητας για τους εξωτερικούς τοίχους φτάνει στο 35%, πράγμα που σημαίνει ότι απαιτείται παχύτερο μονωτικό υλικό για την επίτευξη των σύγχρονων ορίων σε σύγκριση με αυτών που ίσχυαν πριν την εφαρμογή του ΚΕΝΑΚ. Επίσης, ο συντελεστής θερμοπερατότητας για τα κουφώματα στην κλιματική ζώνη Γ περιορίζεται σε 2,8 W/(m²K). Ένα στοιχείο που λαμβάνει υπόψη ο ΚΕΝΑΚ για τον υπολογισμό της θερμομόνωσης του κτιρίου αλλά και των θερμικών του απωλειών είναι η θερμογέφυρες. Οι θερμογέφυρες εμφανίζονται σε σημεία του κελύφους του κτιρίου που η θερμομόνωση εφαρμόζεται σε διαφορετικό βάθος της τοιχοποιίας ή σε γωνίες αυτής κυρίως όπου υπάρχει αλλαγή του δομικού στοιχείου, π.χ. στην ένωση οπτοπλινθοδομής με υποστύλωμα. Ίσως ο ευκολότερος στην εφαρμογή τρόπος για να εξαλειφθεί το πρόβλημα των θερμογεφυρών είναι να τοποθετηθεί το στρώμα της θερμομόνωσης εξωτερικά του κελύφους του κτιρίου. Το εξεταζόμενο κτίριο είναι ιδανικό για εξωτερική εφαρμογή της θερμομόνωσης δεδομένου ότι δεν διαθέτει εξώστες (μπαλκόνια) οπότε και εξαλείφεται πλήρως το φαινόμενο των θερμογεφυρών. Ο τρόπος τοποθέτησης της θερμομόνωσης φαίνεται στα σχέδια Α-1 έως Α-3. Ο έλεγχος της θερμομονωτικής επάρκειας του κτιρίου γίνεται σε δύο στάδια βάσει του συντελεστή θερμοπερατότητας [3]. 1. Στο πρώτο στάδιο ελέγχεται η θερμική επάρκεια του κάθε τύπου δομικού στοιχείου ξεχωριστά. Θα πρέπει δηλαδή ο συντελεστής θερμοπερατότητας του κάθε δομικού 13

14 Εργαστήριο Κατασκευής Συσκευών Διεργασιών στοιχείου να είναι τουλάχιστο ίσος με τον μέγιστο που ορίζει ο κανονισμός ανάλογα την κλιματική ζώνη και την κατηγορία του δομικού στοιχείου. 2. Στην συνέχεια γίνεται έλεγχος της επάρκειας στο σύνολο του κτιρίου όπου θα πρέπει ο μέσος συντελεστής θερμοπερατότητας του εξεταζόμενου κτιρίου να μην υπερβαίνει το μέγιστο που ορίζει ο κανονισμός ανάλογα την κλιματική ζώνη και τον λόγο της επιφάνειας των εξωτερικών δομικών στοιχείων προς τον όγκο του κτιρίου. 2.1 Βασικές σχέσεις υπολογισμού Η κάθε στρώση του υλικού κάποιου δομικού στοιχείου του κελύφους παρουσιάζει κάποια αντίσταση θερμοδιαφυγής η οποία δίνεται από την σχέση R= d λ (2.1) όπου: R [m² K/W] η αντίσταση που προκαλεί στη ροή θερμότητας η συγκεκριμένη στρώση d [m] το πάχος της στρώσης λ [W/(m K] ο συντελεστής θερμικής αγωγιμότητας του υλικού της στρώσης. Το σύνολο της αντίστασης που προβάλλει το δομικό στοιχείο ισούται με το άθροισμα των αντιστάσεων των επιμέρους στρώσεων. R ολ =R i +R 1 +R 2 + +R n +R a (2.2) όπου: R ολ [m² K/W] η συνολική αντίσταση που προκαλεί στη ροή θερμότητας το δομικό στοιχείο n το πλήθος των στρώσεων του δομικού στοιχείου R i [m² K/W] η αντίσταση θερμικής μετάβασης που προβάλλει το επιφανειακό στρώμα αέρα στη μετάδοση της θερμότητας από τον εσωτερικό χώρο προς το δομικό στοιχείο R a [m² K/W] η αντίσταση θερμικής μετάβασης που προβάλει το επιφανειακό στρώμα αέρα στη μετάδοση της θερμότητας από το δομικό στοιχείο προς το εξωτερικό περιβάλλον. Γνωρίζοντας την συνολική θερμική αντίσταση που προβάλλει το δομικό στοιχείο μπορεί να υπολογιστεί ο συντελεστής θερμοπερατότητας αυτού, που δίνει την ποσότητα της θερμότητας που μεταφέρεται στην μονάδα του χρόνου σε σταθερό θερμοκρασιακό πεδίο μέσω της μοναδιαίας επιφάνειας του δομικού στοιχείου, όταν η διαφορά της θερμοκρασίας του αέρα στις δύο όψεις του δομικού στοιχείου ισούται με 1 K. U= 1 R ολ (2.3) Όπου: U [W/(m² K)] ο συντελεστής θερμοπερατότητας του δομικού στοιχείου 2.2 Θερμομονωτική επάρκεια των δομικών στοιχείων Γίνεται κατανοητό ότι για να επιτευχθεί ο συντελεστής θερμοπερατότητας που απαιτείται από τον ΚΕΝΑΚ θα πρέπει ο μελετητής να επιλέξει και το κατάλληλο πάχος της στρώσης του 14

15 Συγκριτική Μελέτη Κόστους Εγκατάστασης Τριών Συστημάτων Κλιματισμού σε Κτίριο Γραφείων θερμομονωτικού υλικού στο κάθε δομικό στοιχείο. Παχύτερη στρώση θερμομονωτικού υλικού μειώνει τις απώλειες του δομικού στοιχείου αλλά αυξάνει το αρχικό κόστος εγκατάστασης επεκτείνοντας ίσως τον χρόνο απόσβεσης. Χρησιμοποιώντας τις σχέσεις που αναπτύχθηκαν στην παράγραφο 2.1 υπολογίστηκε ο συντελεστής θερμοπερατότητας για κάθε δομικό στοιχείο που περικλείει τους θερμαινόμενους χώρους του κτιρίου. Σε αυτό το πρώτο στάδιο των υπολογισμών θα πρέπει για το κάθε δομικό στοιχείο ο συντελεστής θερμοπερατότητας να είναι τουλάχιστο ίσος με τον μέγιστο που καθορίζει ο κανονισμός για την κλιματική ζώνη, στην οποία ανήκει η Θεσσαλονίκη, δηλαδή την ζώνη Γ, όπως φαίνεται στον πίνακα 2.2 σύμφωνα με τον ΚΕΝΑΚ [2]. Πίνακας 2.2: Μέγιστες τιμές του συντελεστή θερμοπερατότητας διαφόρων δομικών στοιχείων για την κλιματική ζώνη Γ Δομικό στοιχείο Εξωτερική οριζόντια ή κεκλιμένη επιφάνεια σε επαφή με τον εξωτερικό αέρα (οροφές) U στην ζώνη Γ [W/(m² K)],4 Εξωτερικοί τοίχοι σε επαφή με τον εξωτερικό αέρα,45 Δάπεδα σε επαφή με τον εξωτερικό αέρα (πιλοτές),4 Εξωτερικοί τοίχοι σε επαφή με μη θερμαινόμενους χώρους,8 Εξωτερικοί τοίχοι σε επαφή με το έδαφος,8 Δάπεδα σε επαφή με κλειστούς μη θερμαινόμενους χώρους,75 Δάπεδα σε επαφή με το έδαφος,75 Κουφώματα ανοιγμάτων 2,8 Για τον υπολογισμό του συντελεστή θερμοπερατότητας θα πρέπει να είναι γνωστή και η αντίσταση θερμικής μετάβασης που προβάλλει το επιφανειακό στρώμα αέρα στη μετάδοση της θερμότητας από τον εσωτερικό χώρο προς το δομικό στοιχείο και από το δομικό στοιχείο προς το εξωτερικό περιβάλλον, σύμφωνα πάντα με τον ΚΕΝΑΚ όπως φαίνεται στον πίνακα. Πίνακας 2.3: Τιμές αντιστάσεων θερμικής μετάβασης ανά δομικό στοιχείο Α/Α Δομικό στοιχείο Αντιστάσεις θερμικής μετάβασης [(m²k)/w] 1 Εξωτερικός τοίχος,13,4 2 Τοίχος που συνορεύει με μη θερμαινόμενο χώρο,13,13 3 Τοίχος σε επαφή με έδαφος,13, 4 Στέγη, δώμα,1,4 5 Οροφή που συνορεύει με μη θερμαινόμενο χώρο,1,1 6 Δάπεδο επάνω από ανοιχτή διάβαση,17,4 7 Δάπεδο επάνω από μη θερμαινόμενο χώρο,17,17 8 Δάπεδο σε επαφή με το έδαφος,17, Ri Ra 15

16 Εργαστήριο Κατασκευής Συσκευών Διεργασιών Ως θερμομονωτικό υλικό για όλα τα δομικά στοιχεία του κτιρίου επιλέχθηκε η εξηλασμένη πολυστερίνη, ένα υλικό ευρέως χρησιμοποιούμενο στα σύγχρονα κτίρια το οποίο διατίθεται από αρκετούς κατασκευαστές. Για τον συντελεστή θερμικής αγωγιμότητας της εξηλασμένης πολυστερίνης επιλέχθηκε η ενιαία τιμή,35 W/(m K), μια μέση τιμή που συναντάμε στους περισσότερους κατασκευαστές Δομικά στοιχεία σε επαφή με τον εξωτερικό αέρα Τα δομικά στοιχεία του εξωτερικού κελύφους του κτιρίου, στα οποία πρέπει να εφαρμοστεί θερμική μόνωση είναι: 1. Μονή οπτοπλινθοδομή με εξωτερική θερμομόνωση. 2. Υποστύλωμα από οπλισμένο σκυρόδεμα με εξωτερική μόνωση. 3. Δοκός από οπλισμένο σκυρόδεμα με εξωτερική μόνωση 4. Δώμα ανεστραμμένης μόνωσης. Στον πίνακα 2.4 παρουσιάζονται αναλυτικά η κατασκευαστική διαμόρφωση του εξωτερικού τοίχου με μονή οπτοπλινθοδομή και την εξωτερική μόνωση, οι υπολογισμοί που γίνονται καθώς και ο τελικός έλεγχος της επάρκειας. Η μέγιστη επιτρεπόμενη τιμή του συντελεστή θερμοπερατότητας είναι,45 W/(m² K). Η τιμή αυτή ισχύει για όλα τα κατακόρυφα δομικά στοιχεία που έρχονται σε επαφή με τον εξωτερικό αέρα. Στον πίνακα διακρίνονται οι στρώσεις των υλικών του δομικού στοιχείου, όπως αυτές εφαρμόζονται ξεκινώντας από την εσωτερική πλευρά του, προς το εξωτερικό περιβάλλον μαζί με την πυκνότητα, το πάχος και τον συντελεστή θερμικής αγωγιμότητας κάθε υλικού. Πίνακας 2.4: Συντελεστής θερμοπερατότητας μονής οπτοπλινθοδομής με εξωτερική θερμομόνωση Α/Α Ζώνη κτιρίου: Γ Ri =,13 (m²k)/w Είδος δομικού στοιχείου: Ra =,4 (m²k)/w Εξωτερικός τοίχος Umax =,45 W/(m²K) Στρώσεις υλικών (από μέσα προς τα έξω) Πυκνότητα Πάχος Συντ. θερμικής αγωγιμότητας ρ [kg/m³] d [m] λ [W/(mK)] Αντίσταση θερμοδιαφυγής R=d/λ [m²k/w] 1 Επίχρισμα (ασβεστοκονίαμα) 18,2,87,23 2 Διάτρητοι οπτόπλινθοι 12,2,45, Εξηλασμένη πολυστερίνη 35,7,35 2, 4 Επίχρισμα (ασβεστοκονίαμα) 18,2,87,23 Σd=,31 ΣR= 2,494 Rολ = Ri + ΣR + Ra = 2,664 m²k/w U = 1 / Rολ =,3759 W/(m²K) < Umax Ίσως παρατηρηθεί ότι στην παραπάνω περίπτωση της μονής οπτοπλινθοδομής με την εξωτερική μόνωση ο συντελεστής θερμοπερατότητας που επιτυγχάνεται είναι αρκετά μικρότερος από το όριο του κανονισμού στα,45 W/(m² K). Μία στρώση μόνωσης πάχους,6 m δίνει συντελεστή θερμοπερατότητας,4211 W/(m² K) που πάλι πληροί την προϋπόθεση του κανονισμού. Η επιλογή του,7 m πάχους της μόνωσης γίνεται διότι, όπως 16

17 Συγκριτική Μελέτη Κόστους Εγκατάστασης Τριών Συστημάτων Κλιματισμού σε Κτίριο Γραφείων θα υπολογιστεί παρακάτω, τόσο θα είναι το απαραίτητο πάχος της θερμομόνωσης στα υποστυλώματα και στις δοκούς του σκελετού του κτιρίου από οπλισμένο σκυρόδεμα. Αυτή η επιλογή γίνεται ώστε να υπάρχει ομοιομορφία στο πάχος της στρώσης της μόνωσης μιας και σε διαφορετική περίπτωση θα δυσχέραινε την κατασκευή καθώς πρόκειται για εξωτερική τοποθέτηση θερμικής μόνωσης στο κέλυφος του κτιρίου. Μπορεί αυτή η λύση να αυξάνει το κόστος κατασκευής αλλά εκτός του ότι μειώνει και τον αριθμό των διαφορετικών πλακών, όσον αφορά το πάχος, με τον οποίο εργάζεται το συνεργείο μειώνει περαιτέρω και τις θερμικές απώλειες. Στον πίνακα 2.5 παρουσιάζεται η δομή των υποστυλωμάτων μαζί με τους υπολογισμούς και τον απαραίτητο έλεγχο επάρκειας. Πίνακας 2.5: Συντελεστής θερμοπερατότητας υποστυλώματος από οπλισμένο σκυρόδεμα με εξωτερική μόνωση Ζώνη κτιρίου: Γ Ri =,13 (m²k)/w Είδος δομικού στοιχείου: Ra =,4 (m²k)/w Εξωτερικός τοίχος Umax =,45 W/(m²K) Α/Α Στρώσεις υλικών (από Συντ. θερμικής Αντίσταση Πυκνότητα Πάχος μέσα προς τα έξω) αγωγιμότητας θερμοδιαφυγής ρ [kg/m³] d [m] λ [W/(mK)] R=d/λ [m²k/w] 1 Επίχρισμα (ασβεστοκονίαμα) 18,2,87,23 2 Οπλισμένο σκυρόδεμα 23,25 2,3,187 3 Εξηλασμένη πολυστερίνη 35,7,35 2, 4 Επίχρισμα (ασβεστοκονίαμα) 18,2,87,23 Σd=,36 ΣR= 2,1547 Rολ = Ri + ΣR + Ra = 2,3247 m²k/w U = 1 / Rολ =,432 W/(m²K) < Umax Συγκρίνοντας τους πίνακες 2.4 και 2.5 είναι φανερό πως η αιτία για την μεγαλύτερη απαίτηση σε πάχος μονωτικού υλικού για τα υποστυλώματα είναι το οπλισμένο σκυρόδεμα το οποίο έχει αισθητά μεγαλύτερο συντελεστή θερμικής αγωγιμότητας από τους διάτρητους οπτόπλινθους του συμβατικού τοίχου. Όπως αναφέρθηκε και παραπάνω, το πάχος του μονωτικού υλικού που απαιτείται στα υποστυλώματα και τις δοκούς από οπλισμένο σκυρόδεμα είναι αυτό που καθορίζει και το τελικό πάχος της μόνωσης των κατακόρυφων δομικών στοιχείων σε επαφή με τον εξωτερικό αέρα. Όσον αφορά τις στρώσεις των υλικών των δοκών του κτιρίου, δεν διαφοροποιούνται από αυτές των υποστυλωμάτων παρά μόνο στο πάχος του στρώματος του οπλισμένου σκυροδέματος. 17

18 Εργαστήριο Κατασκευής Συσκευών Διεργασιών Πίνακας 2.6: Συντελεστής θερμοπερατότητας δοκού από οπλισμένο σκυρόδεμα με εξωτερική μόνωση Ζώνη κτιρίου: Γ Ri =,13 (m²k)/w Είδος δομικού στοιχείου: Ra =,4 (m²k)/w Εξωτερικός τοίχος Umax =,45 W/(m²K) Α/Α Στρώσεις υλικών (από Συντ. θερμικής Αντίσταση Πυκνότητα Πάχος μέσα προς τα έξω) αγωγιμότητας θερμοδιαφυγής ρ [kg/m³] d [m] λ [W/(mK)] R=d/λ [m²k/w] 1 Επίχρισμα (ασβεστοκονίαμα) 18,2,87,23 2 Οπλισμένο σκυρόδεμα 23,2 2,3,87 3 Εξηλασμένη πολυστερίνη 35,7,35 2, 4 Επίχρισμα (ασβεστοκονίαμα) 18,2,87,23 Σd=,31 ΣR= 2,1329 Rολ = Ri + ΣR + Ra = 2,329 m²k/w U = 1 / Rολ =,4342 W/(m²K) < Umax Το τελευταίο δομικό στοιχείο που έρχεται σ' επαφή με τον εξωτερικό αέρα είναι το δώμα του κτιρίου το οποίο μάλιστα έχει σύμφωνα με τον κανονισμό χαμηλότερο μέγιστο συντελεστή θερμοπερατότητας από τα κατακόρυφα δομικά στοιχεία. Η μέγιστη επιτρεπόμενη τιμής του είναι.4 W/m² K. Πίνακας 2.7: Συντελεστής θερμοπερατότητας δώματος ανεστραμμένης μόνωσης Ζώνη κτιρίου: Γ Ri =,1 (m²k)/w Είδος δομικού στοιχείου: Ra =,4 (m²k)/w Στέγη, δώμα Umax =,4 W/(m²K) Α/Α Στρώσεις υλικών (από Συντ. θερμικής Αντίσταση Πυκνότητα Πάχος μέσα προς τα έξω) αγωγιμότητας θερμοδιαφυγής ρ [kg/m³] d [m] λ [W/(mK)] R=d/λ [m²k/w] 1 Επίχρισμα (ασβεστοκονίαμα) 18,2,87,23 2 Οπλισμένο σκυρόδεμα 23,2 2,3,87 3 Φύλλο PVC 139,2,17,88 4 Εξηλασμένη πολυστερίνη 35,8,35 2, Ελαφρομπετόν ρύσεων 1,4,35, Ασφαλτόπανο 11,1,23,435 Σd=,352 ΣR= 2,5662 Rολ = Ri + ΣR + Ra = 2,722 m²k/w U = 1 / Rολ =,371 W/(m²K) < Umax Δομικά στοιχεία σε επαφή με μη θερμαινόμενους χώρους (μ.θ.χ.) Στα δομικά στοιχεία που έρχονται σε επαφή με μη θερμαινόμενους χώρους οι απαιτήσεις σε πάχος θερμομονωτικών υλικών είναι χαμηλότερες λόγω της υψηλότερης αντίστασης θερμικής μετάβασης του αέρα στην εξωτερική πλευρά του δομικού στοιχείου αλλά και του 18

19 Συγκριτική Μελέτη Κόστους Εγκατάστασης Τριών Συστημάτων Κλιματισμού σε Κτίριο Γραφείων υψηλότερου ορίου στον συντελεστή θερμοπερατότητας που ορίζει ο ΚΕΝΑΚ. Τα δομικά στοιχεία που συναντούνται στο εξεταζόμενο κτίριο αυτής της κατηγορίας είναι: 1. Διπλή οπτοπλινθοδομή με ενδιάμεση μόνωση προς μ.θ.χ.. 2. Δάπεδο πάνω από μη θερμαινόμενο χώρο. Πίνακας 2.8: Συντελεστής θερμοπερατότητας διπλής οπτοπλινθοδομής με ενδιάμεση μόνωση προς μ.θ.χ. Ζώνη κτιρίου: Γ Ri =,13 (m²k)/w Είδος δομικού στοιχείου: Ra =,13 (m²k)/w Τοίχος που συνορεύει με μη θερμαινόμενο χώρο Umax =,8 W/(m²K) Α/Α Στρώσεις υλικών (από Συντ. θερμικής Αντίσταση Πυκνότητα Πάχος μέσα προς τα έξω) αγωγιμότητας θερμοδιαφυγής ρ [kg/m³] d [m] λ [W/(mK)] R=d/λ [m²k/w] 1 Επίχρισμα (ασβεστοκονίαμα) 18,2,87,23 2 Διάτρητοι οπτόπλινθοι 12,6,45, Εξηλασμένη πολυστερίνη 35,3,35, Διάτρητοι οπτόπλινθοι 12,6,45, Επίχρισμα (ασβεστοκονίαμα) 18,2,87,23 Σd=,19 ΣR= 1,1698 Rολ = Ri + ΣR + Ra = 1,4298 m²k/w U = 1 / Rολ =,6994 W/(m²K) < Umax Πίνακας 2.9: Συντελεστής θερμοπερατότητας δαπέδου πάνω από μ.θ.χ. Α/Α Ζώνη κτιρίου: Γ Ri =,17 (m²k)/w Είδος δομικού στοιχείου: Ra =,17 (m²k)/w Δάπεδο επάνω από μη θερμαινόμενο χώρο Umax =,75 W/(m²K) Στρώσεις υλικών (από μέσα προς τα έξω) Πυκνότητα Πάχος Συντ. θερμικής αγωγιμότητας Αντίσταση θερμοδιαφυγής ρ [kg/m³] d [m] λ [W/(mK)] R=d/λ [m²k/w] 1 Πλακίδια δαπέδου 2,15 1,84,82 2 Τσιμεντοκονία 2,35 1,4,25 3 Οπλισμένο σκυρόδεμα 23,18 2,3,783 4 Εξηλασμένη πολυστερίνη 35,4,35 1, Επίχρισμα (ασβεστοκονίαμα) 18,2,87,23 Σd=,29 ΣR= 1,2773 Rολ = Ri + ΣR + Ra = 1,6173 m²k/w U = 1 / Rολ =,6183 W/(m²K) < Umax Όπως φαίνεται από τους υπολογισμούς των συντελεστών θερμοπερατότητας των δομικών στοιχείων που έρχονται σε επαφή με μη θερμαινόμενους χώρους είναι αρκετά μεγαλύτεροι από αυτούς των στοιχείων που έρχονται σε επαφή με τον εξωτερικό αέρα όπως αυτοί 19

20 Εργαστήριο Κατασκευής Συσκευών Διεργασιών υπολογίστηκαν στην παράγραφο Αυτό δεν σημαίνει πως και οι απώλειες από αυτά τα δομικά στοιχεία θα είναι μεγαλύτερες δεδομένου ότι η διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ του εσωτερικού χώρου και του μη θερμαινόμενου είναι πολύ μικρότερη από την διαφορά θερμοκρασίας του εσωτερικού χώρου από αυτήν του εξωτερικού αέρα ελαττώνοντας κατά πολύ την μεταφορά θερμότητας Δομικά στοιχεία σε επαφή με το έδαφος Όπως περιγράφηκε και νωρίτερα και όπως φαίνεται από τα αρχιτεκτονικά σχέδια, τα εξωτερικά δομικά στοιχεία του τμήματος του κλιμακοστασίου έρχονται σε επαφή με το έδαφος. Παρακάτω παρουσιάζονται οι υπολογισμοί των ονομαστικών συντελεστών θερμοπερατότητας των στοιχείων αυτών και για τους οποίους γίνεται ο έλεγχος θερμικής επάρκειας σύμφωνα με τον κανονισμό. Πίνακας 2.1: Συντελεστής θερμοπερατότητας τοιχίου σε επαφή με το έδαφος Ζώνη κτιρίου: Γ Ri =,13 (m²k)/w Είδος δομικού στοιχείου: Ra =, (m²k)/w Τοίχος σε επαφή με έδαφος Umax =,8 W/(m²K) Α/Α Στρώσεις υλικών (από Συντ. θερμικής Αντίσταση Πυκνότητα Πάχος μέσα προς τα έξω) αγωγιμότητας θερμοδιαφυγής ρ [kg/m³] d [m] λ [W/(mK)] R=d/λ [m²k/w] 1 Επίχρισμα (ασβεστοκονίαμα) 18,2,87,23 3 Οπλισμένο σκυρόδεμα 23,25 2,3,187 4 Εξηλασμένη πολυστερίνη 35,4,35 1, Φύλλο PVC 139,2,17,88 Σd=,312 ΣR= 1,2834 Rολ = Ri + ΣR + Ra = 1,4134 m²k/w, U = 1 / Rολ =,775 W/(m²K) < Umax Πίνακας 2.11: Συντελεστής θερμοπερατότητας δαπέδου επί εδάφους Ζώνη κτιρίου: Γ Ri =,17 (m²k)/w Είδος δομικού στοιχείου: Ra =, (m²k)/w Δάπεδο σε επαφή με το έδαφος Umax =,75 W/(m²K) Στρώσεις υλικών (από Συντ. θερμικής Αντίσταση Α/Α Πυκνότητα Πάχος μέσα προς τα έξω) αγωγιμότητας θερμοδιαφυγής ρ [kg/m³] d [m] λ [W/(mK)] R=d/λ [m²k/w] 1 Πλακίδια δαπέδου 2,15 1,84,82 2 Τσιμεντοκονία 2,35 1,4,25 3 Οπλισμένο σκυρόδεμα 23,18 2,3,783 4 Εξηλασμένη πολυστερίνη 35,4,35 1, Φύλλο PVC 139,2,17,88 Σd=,272 ΣR= 1,2631 Rολ = Ri + ΣR + Ra = 1,4331 m²k/w U = 1 / Rολ =,6978 W/(m²K) < Umax 2

21 Συγκριτική Μελέτη Κόστους Εγκατάστασης Τριών Συστημάτων Κλιματισμού σε Κτίριο Γραφείων Όπως αναλύεται στην ΤΟΤΕΕ [3] η ροή θερμότητας από ένα δομικό στοιχείο που έρχεται σε επαφή με το έδαφος είναι ένα σύνθετο τρισδιάστατο φαινόμενο που εξαρτάται από πολλούς παραμέτρους βασικότερες των οποίων είναι: η θερμική αγωγιμότητα του εδάφους, το πάχος του στρώματος του εδάφους που το διαχωρίζει από τον εξωτερικό αέρα, η γεωμετρία του κτιρίου, η ίδια η θερμική αντίσταση του δομικού στοιχείου. Για να γίνει εφικτή η απλοποιητική παραδοχή της μονοδιάστατης ροής θερμότητας που ισχύει για τους υπολογισμούς όλων των υπόλοιπων δομικών στοιχείων, γίνεται χρήση του ισοδύναμου συντελεστή θερμοπερατότητας (U') ο οποίος όταν πρόκειται για οριζόντιο δομικό στοιχείο υπολογίζεται συναρτήσει του ονομαστικού συντελεστή θερμοπερατότητας (U) του δομικού στοιχείου όπως υπολογίστηκε νωρίτερα, του βάθους έδρασης του δομικού στοιχείου, και της χαρακτηριστικής διάστασης της πλάκας (Β'), ενώ όταν πρόκειται για κατακόρυφο δομικό στοιχείο υπολογίζεται συναρτήσει του ονομαστικού συντελεστή θερμοπερατότητας (U) του δομικού στοιχείου και του βάθους (z) μέχρι το οποίο φτάνει το δομικό στοιχείο. Η χαρακτηριστική διάσταση της πλάκας υπολογίζεται από την παρακάτω σχέση. Β'=2 Α Π (2.4) όπου: Β' [m] η χαρακτηριστική διάσταση της πλάκας, Α [m²] η επιφάνεια της πλάκας, Π [m] η εκτεθειμένη περίμετρος της πλάκας. Ο υπολογισμός των ισοδύναμων συντελεστών θερμοπερατότητας γίνεται βάσει πινάκων που παρατίθενται στην αντίστοιχη ΤΟΤΕΕ. Συνοπτικά έχουμε τα παρακάτω. Πίνακας 2.12: Ισοδύναμος συντελεστής θερμοπερατότητας τοιχίου σε επαφή με το έδαφος Συντελεστής θερμοπερατότητας (πίνακας 2.1):,775 W/(m²K) Μέσο βάθος στοιχείου, z: 1,9 m Ισοδύναμος συντ. θερμοπερατότητας, U':,44 W/(m²K) Πίνακας 2.13: Ισοδύναμος συντελεστής θερμοπερατότητας δαπέδου επί εδάφους Συντελεστής θερμοπερατότητας (πίνακας 2.11):,6978 W/(m²K) Εμβαδό, Α: 15,93 m² Εκτεθειμένη περίμετρος, Π: 4,52 m Χαρακτηριστική διάσταση, Β': 7,5 m Μέσο βάθος έδρασης, z: 1,9 m Ισοδύναμος συντ. θερμοπερατότητας, U':,275 W/(m²K) 21

22 Εργαστήριο Κατασκευής Συσκευών Διεργασιών Είναι εμφανές πως οι ισοδύναμοι συντελεστές θερμοπερατότητας είναι αισθητά χαμηλότεροι από τους ονομαστικούς. 2.3 Θερμομονωτική επάρκεια του κτιριακού κελύφους Θερμογέφυρες Ιδιαίτερη ανάλυση γίνεται στην ΤΟΤΕΕ 271/2 [3] στην επίδραση των θερμογεφυρών στις θερμικές απώλειες του κτιρίου από το κέλυφός του. Για το λόγο αυτό αναλύεται ο τρόπος υπολογισμού τους αλλά και η συμμετοχή τους στον υπολογισμό του συντελεστή θερμοπερατότητας του κτιρίου. Οι θερμογέφυρες εμφανίζονται στην πλειοψηφία τους σε σημεία του κτιριακού κελύφους στα οποία υπάρχει ασυνέχεια στην στρώση της μόνωσης των δομικών στοιχείων είτε και διαφορά του πάχους της. Όπως αναφέρθηκε για το εξεταζόμενο κτίριο έχει επιλεγεί η εφαρμογή εξωτερικής στρώσης θερμικής μόνωσης η οποία ως λύση αντιμετωπίζει στον μεγαλύτερο βαθμό το πρόβλημα των θερμογεφυρών εκτός ίσως από τα σημεία στα οποία υπάρχουν τα ανοίγματα. Θα θεωρηθεί λοιπόν σε αυτή την εργασία πως η επίδραση των θερμογεφυρών στον συνολικό συντελεστή θερμοπερατότητας του κτιρίου είναι αμελητέα. Όπως θα παρουσιαστεί παρακάτω, θα χρησιμοποιηθεί κάποιος συντελεστής διόρθωσης λόγω των θερμογεφυρών Ο μέσος συντελεστής θερμοπερατότητας του κτιρίου Για να καθοριστεί ο μέσος συντελεστής θερμοπερατότητας του κτιρίου θα πρέπει να υπολογιστεί η συνολική επιφάνεια από κάθε δομικό στοιχείο στο εξεταζόμενο κτίριο και να καθοριστεί η συνεισφορά του στον μέσο συντελεστή θερμοπερατότητας του κτιρίου. Οι επιφάνειες των δομικών στοιχείων που προσμετρώνται στον υπολογισμό αυτό, είναι οι επιφάνειες όλων των δομικών στοιχείων που περικλείουν τους θερμαινόμενους χώρους του κτιρίου, είτε αυτοί έρχονται σε επαφή με τον εξωτερικό αέρα είτε με άλλους χαμηλότερης θερμοκρασίας, δηλαδή με μη θερμαινόμενους χώρους. Ο μέσος συντελεστής θερμοπερατότητας του κτιρίου δίνεται από την παρακάτω σχέση: U m = n A i U i b i=1 n (2.5) A i i=1 όπου: U m [W/m² K] ο μέσος συντελεστής θερμοπερατότητας του κελύφους όλου του κτιρίου, n το πλήθος των επιμέρους δομικών στοιχείων που εμφανίζονται στο κτιριακό κέλυφος, A i [m²] το εμβαδό της επιφάνειας το κάθε δομικό στοιχείο στο σύνολο του κτιριακού κελύφους U i [W/m² K] ο συντελεστής θερμοπερατότητας του κάθε δομικού στοιχείου b ο μειωτικός συντελεστής του κάθε δομικού στοιχείου. Ο μειωτικός συντελεστής (b) προσαρμόζει τις υπολογισθείσες θερμικές απώλειες από κάθε επιφάνεια του κελύφους του κτιρίου στις πραγματικές θερμοκρασιακές συνθήκες. Η κάθε ποσότητα Α U (συντελεστής μεταφοράς θερμότητας) ορίζει τη μεταφερόμενη ποσότητα θερμότητας προς το εξωτερικό περιβάλλον μέσω των επί μέρους δομικών στοιχείων του 22

23 Συγκριτική Μελέτη Κόστους Εγκατάστασης Τριών Συστημάτων Κλιματισμού σε Κτίριο Γραφείων κελύφους του κτηρίου στη μονάδα του χρόνου και για διαφορά θερμοκρασίας εσωτερικού - εξωτερικού περιβάλλοντος 1 C (ή 1 Κ). Όμως σε ορισμένες περιπτώσεις, όπως σε επιφάνειες που συνορεύουν με μη θερμαινόμενους χώρους ή με το έδαφος η ποσότητα αυτή είναι υπερεκτιμημένη. Η αντίστοιχη σχέση στον κανονισμό, περιλαμβάνει και κάποιους όρους για τις θερμογέφυρες που όπως είπαμε δεν λαμβάνονται εδώ υπόψη λόγω της εφαρμογής της εξωτερικής θερμομόνωσης. Στον παρακάτω πίνακα εμφανίζονται οι συνολικές επιφάνειες του κάθε δομικού στοιχείου, ο μειωτικός συντελεστής που επιβαρύνει το καθένα από αυτά και ο υπολογισμός του συντελεστή θερμοπερατότητας σύμφωνα με την σχέση 2.5. Πίνακας 2.14: Υπολογισμός του συντελεστή θερμοπερατότητας του κτιρίου Δομικό Στοιχείο A U Μειωτικός συντ. b A U b [m²] W/(m²K) Ανοίγματα 42,94 2,8 1, 12,23 Μονή οπτοπλινθοδομή με εξωτερική μόνωση 157,5,3759 1, 59,2 Υποστυλώματα με εξωτερική μόνωση 116,67,432 1, 5,19 Δοκοί με εξωτερική μόνωση 34,27,4342 1, 14,88 Διπλή οπτοπλινθοδομή με ενδιάμεση μόνωση προς Μ.Θ.Χ. 25,46,6994,5 8,9 Τοιχίο σε επαφή με έδαφος 8,59,44 1, 3,78 Δάπεδο πάνω από Μ.Θ.Χ. 119,8,6183,5 37,4 Δάπεδο επί εδάφους 15,93,275 1, 4,38 Δώμα ανεστραμμένης μόνωσης 135,88,371 1, 5,28 ΣΑ= 657,4 ΣAUb= 356,84 Um = ΣAUb / ΣA =, Έλεγχος επάρκειας βάσει του λόγου επιφανειών προς τον όγκο του κτιρίου Θα πρέπει ο μέσος συντελεστής θερμοπερατότητας που υπολογίστηκε στην παράγραφο να είναι κάτω από ένα όριο όπως αυτό καθορίζεται στον κανονισμό. Αυτό το όριο εξαρτάται από την κλιματική ζώνη που βρίσκεται το εξεταζόμενο κτίριο και από τον λόγο της επιφάνειας του κελύφους του κτιρίου προς τον όγκο του θερμαινόμενου χώρου. Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως οι επιφάνειες του κτιριακού κελύφους, είναι όλες οι επιφάνειες των δομικών στοιχείων που χωρίζουν τους θερμαινόμενους χώρους από το εξωτερικό περιβάλλον ή τους μη θερμαινόμενους χώρους. 23

24 Εργαστήριο Κατασκευής Συσκευών Διεργασιών Πίνακας 2.15: Μέγιστος επιτρεπόμενος μέσος συντελεστής θερμοπερατότητας κτιρίου Α/V [m -1 ] Um σε W/(m² K) Ζώνη Α Ζώνη Β Ζώνη Γ Ζώνη Δ,2 1,26 1,14 1,5,96,3 1,2 1,9 1,,92,4 1,15 1,3,95,87,5 1,9,98,9,83,6 1,3,93,86,78,7,98,88,81,73,8,92,83,76,69,9,86,78,71,64 1,,81,73,66,6 Για τον υπολογισμό των επιφανειών και στην συνέχεια για τον υπολογισμό του όγκου του κτιρίου χρησιμοποιούνται οι εξωτερικές διαστάσεις του κτιριακού κελύφους. Στους παρακάτω πίνακες παρουσιάζονται οι υπολογισμοί για τον όγκο του κτιρίου αλλά και για τον έλεγχο του συντελεστή θερμοπερατότητας. Πίνακας 2.16: Υπολογισμός όγκου των θερμαινόμενων χώρων του κτιρίου Όροφος Επιφάνεια Ύψος Όγκος [m²] [m] [m³] Υπόγειο 15,93 3, 47,79 Ισόγειο 135,88 3,5 475,58 1ος όροφος 135,88 3,5 475,58 ΣV= 998,95 Πίνακας 2.17: Έλεγχος μέσου συντελεστή θερμοπερατότητας κτιριακού κελύφους Κλιματική ζώνη κτιρίου Γ Μέσος συντελεστής θερμοπερατότητας κτιρίου, Um W/(m²K),5431 Λόγος A/V του κτιρίου m -1,6577 Μέγιστος επιτρεπόμενος συντελεστής θερμοπερατότητας, Um.max W/(m²K),8311 Έλεγχος επάρκειας Um < Um.max 2.4 Συγκεντρωτικά αποτελέσματα Στον παρακάτω πίνακα παρουσιάζονται συγκεντρωτικά οι τιμές των συντελεστών θερμοπερατότητας των δομικών στοιχείων του εξεταζόμενου κτιρίου μαζί με το τελικό πάχος του στρώματος της θερμομόνωσης που επιλέχθηκε σε αυτά ώστε να ικανοποιούνται τόσο ο μέγιστος επιτρεπόμενος συντελεστής του δομικού στοιχείου αλλά και ο μέσος συντελεστής θερμοπερατότητας ολόκληρου του κτιριακού κελύφους. Ένας επιπρόσθετος περιορισμός που συναντάται στην εξωτερική στρώση της μόνωσης που εφαρμόστηκε, είναι η επιλογή ίδιου πάχους μόνωσης στα κατακόρυφα εξωτερικά δομικά στοιχεία για την ευκολία στο στάδιο κατασκευής του κτιρίου. 24

25 Συγκριτική Μελέτη Κόστους Εγκατάστασης Τριών Συστημάτων Κλιματισμού σε Κτίριο Γραφείων Πίνακας 2.18: Συγκεντρωτικός πίνακας συντελεστών θερμοπερατότητας δομικών στοιχείων Δομικό Στοιχείο U Πάχος στρώσης μόνωσης W/(m²K) [mm] Ανοίγματα 2,8 - Μονή οπτοπλινθοδομή με εξωτερική μόνωση, Υποστυλώματα με εξωτερική μόνωση,432 7 Δοκοί με εξωτερική μόνωση, Διπλή οπτοπλινθοδομή με ενδιάμεση μόνωση προς Μ.Θ.Χ., Τοιχίο σε επαφή με έδαφος,44 4 Δάπεδο πάνω από Μ.Θ.Χ., Δάπεδο επί εδάφους,275 4 Δώμα ανεστραμμένης μόνωσης,371 8 Στο πίνακα 2.18 όσον αφορά τον συντελεστή θερμοπερατότητας των δομικών στοιχείων που έρχονται σε επαφή με το έδαφος, εμφανίζεται ο ισοδύναμος συντελεστής και όχι ο ονομαστικός, δεδομένου ότι αυτός θα χρησιμοποιηθεί και για τον υπολογισμό των θερμικών απωλειών. 25

26 Εργαστήριο Κατασκευής Συσκευών Διεργασιών 3 Θερμικό φορτίο του κτιρίου κατά EN 12831:23 Η διαφορά θερμοκρασίας των εσωτερικών χώρων με αυτή που επικρατεί στο εξωτερικό περιβάλλον κατά τους χειμερινούς μήνες είναι αυτή που προκαλεί την ροή θερμότητας από την υψηλότερη θερμοκρασία του εσωτερικού του κτιρίου προς το εξωτερικό περιβάλλον. Το είδος και το πάχος της θερμομόνωσης που επιλέγεται αποσκοπεί στην ελαχιστοποίηση της ροής θερμότητας, χωρίς όμως ποτέ να είναι εφικτός ο μηδενισμός της, κυρίως λόγω κόστους. Για να διατηρηθούν οι εσωτερικοί χώροι του κτιρίου στην επιθυμητή θερμοκρασία σχεδιασμού θα πρέπει το σύστημα κλιματισμού να είναι ικανό να προσδώσει σε αυτούς θερμότητα ίση με αυτήν που χάνεται προς το περιβάλλον. Για τον λόγο αυτό ο ακριβής υπολογισμός των θερμικών απωλειών του κτιρίου αποτελεί βασικό παράγοντα για την όσο το δυνατό κοντά στην πραγματικότητα επιλογή της ισχύος του συστήματος θέρμανσης ή κλιματισμού στη συγκεκριμένη περίπτωση του εξεταζόμενου κτιρίου. Υπερεκτίμηση των θερμικών απωλειών οδηγεί στην επιλογή ακριβότερου στην αγορά και πιο ενεργοβόρου στη χρήση συστήματος, ενώ η υποεκτίμηση αυτών οδηγεί σε σύστημα που αδυνατεί να καλύψει τις απώλειες του κτιρίου με αποτέλεσμα να αυξάνεται το λειτουργικό κόστος λόγω της συνεχούς λειτουργίας του. Η επικρατούσα μεθοδολογία για τον υπολογισμό των θερμικών απωλειών κτιρίων στην Ελλάδα είναι αυτή που αναπτύσσεται στο Γερμανικό πρότυπο DIN 471/83, αν και αυτό έχει καταργηθεί στην Γερμανική νομοθεσία. Ο κανονισμός Ενεργειακής Απόδοσης Κτιρίων με τις συνοδευτικές ΤΟΤΕΕ αναφέρεται στο προτύπου EN 12831:23 [5], επομένως συνιστά τη χρήση του για υπολογισμό των θερμικών φορτίων σε κτίρια. Βασικές παραδοχές της μεθοδολογίας υπολογισμού κατά EN 12831:23 είναι οι παρακάτω: η κατανομή θερμοκρασίας (θερμοκρασία του αέρα και θερμοκρασία σχεδιασμού) θεωρείται πως είναι ομοιόμορφη οι θερμικές απώλειες υπολογίζονται σε στατική μόνιμη κατάσταση, θεωρώντας σταθερά στο χρόνο διάφορα μεγέθη, όπως η θερμοκρασία, ιδιότητες δομικών στοιχείων, κτλ. Οι απώλειες υπολογίζονται ξεχωριστά για κάθε χώρο του κτιρίου ώστε να είναι δυνατή η επιλογή της ισχύος της τερματικής μονάδας που θα διατηρεί τις επιθυμητές συνθήκες σε αυτόν, και βάσει του συνόλου των απωλειών των χώρων επιλέγεται και η κεντρική συσκευή παραγωγής της θερμότητας που καλείται να υπερνικήσει τις θερμικές απώλειες του κτιρίου. Οι θερμικές απώλειες χωρίζονται στις απώλειες μεταφοράς μέσω του κτιριακού κελύφους, όπως ήδη αναφέρθηκε, και στις απώλειες αερισμού. Στο παρόν κεφάλαιο αναλύεται η μεθοδολογία υπολογισμού των θερμικών απωλειών βάσει του προτύπου EN 12831: Εσωτερικές συνθήκες κλιματισμού Ο καθορισμός των εσωτερικών κλιματικών συνθηκών εξαρτάται από την χρήση για την οποία προορίζεται το κτίριο. Οι συνθήκες αυτές θα πρέπει να επιτρέπουν στους ένοικους ή χρήστες του κτιρίου να διαμένουν ή να εργάζονται με θερμική άνεση, δηλαδή θερμική ισορροπία. Η θερμική ισορροπία του ανθρώπινου σώματος επηρεάζεται από την φυσική δραστηριότητά του, τον ρουχισμό αλλά και τις κλιματικές συνθήκες όπως η θερμοκρασία η ταχύτητα του αέρα και η υγρασία. Το ISO 773 [6] και το ASHRAE Standard 55 [7] αναπτύχθηκαν μαζί και περιγράφουν μεθοδολογίες οι οποίες επιτρέπουν στους μηχανικούς να καθορίσουν την θερμική άνεση του ανθρώπου μέσα σ' ένα συγκεκριμένο περιβάλλον κάτω από συγκεκριμένη δραστηριότητα. Βάσει των υπολογισμών αυτών μπορεί να προσδιοριστεί και η επιθυμητή θερμοκρασία μέσα στο κτίριο. Το εύρος της θερμοκρασίας που καθορίζεται για την περίπτωση ενός κτιρίου γραφείων είναι 26

27 Συγκριτική Μελέτη Κόστους Εγκατάστασης Τριών Συστημάτων Κλιματισμού σε Κτίριο Γραφείων από 2 C έως 24 C [5], [6], [8]. Δεδομένου ότι σε όλα τα συστήματα κλιματισμού τα οποία θα εξεταστούν η θερμότητα παρέχεται με αέρα, θα θεωρηθεί ως θερμοκρασία σχεδιασμού αυτή των 22 C. Εκτός από την θερμοκρασία, το σύστημα κλιματισμού θα πρέπει να είναι σε θέση να διατηρεί και μια ικανοποιητική ποιότητα του αέρα στους χώρους του κτιρίου. Αυτό, όταν είναι απαραίτητο, επιτυγχάνεται με την ανανέωση του εσωτερικού αέρα του κτιρίου παρέχοντας φρέσκο αέρα από το περιβάλλον και απορρίπτοντας σε αυτό αέρα από το εσωτερικό του κτιρίου. Ο ρυθμός με τον οποίο θα γίνεται η παροχή του νωπού και παράλληλα η απόρριψη του εσωτερικού αέρα καθορίζεται και πάλι από την χρήση του κτιρίου. Σύμφωνα με το πρότυπο ASHRAE 62.1 [9] ο ρυθμός παροχής φρέσκου αέρα για κτίρια γραφείων καθορίζεται στα 8,5 L/s/άτομο. Αυτός ο ρυθμός εφαρμόστηκε σε όσους χώρους του κτιρίου υπάρχει θεωρητικά συνεχής παραμονή των ατόμων. Για τους χώρους όπου η παραμονή δεν είναι μόνιμη, όπως διάδρομοι, κλιμακοστάσιο και λοιποί κοινόχρηστοι χώροι θεωρήθηκε ως ρυθμός ανανέωσης η 1 εναλλαγή του όγκου αέρα ανά ώρα, όπως αυτή καθορίζεται ως ελάχιστη απαίτηση για τους χώρους γραφείων στο EN 12831: Κλιματικά δεδομένα Οι εξωτερικές κλιματικές συνθήκες που επικρατούν στην τοποθεσία που έχει ανεγερθεί το κτίριο αποτελούν πρωταρχικό παράγοντα για το ύψος των θερμικών απωλειών του κτιρίου δεδομένου ότι η εξωτερική θερμοκρασία καθορίζει το ρυθμό μεταφοράς θερμότητας μέσω του κτιριακού κελύφους από το εσωτερικό προς το εξωτερικό περιβάλλον, αλλά και το ποσό της ενέργειας που θα καταναλωθεί για την θέρμανση του εξωτερικού αέρα που προσάγεται για την ανανέωση του αέρα του κτιρίου. Όπως έχει ήδη αναφερθεί ως τοποθεσία του κτιρίου θεωρήθηκε η ευρύτερη περιοχή της Θεσσαλονίκης. Τα κλιματικά δεδομένα στην Ελλάδα έχουν καθοριστεί πρόσφατα αναλυτικά στην ΤΟΤΕΕ [1] όπου ως θερμοκρασία σχεδιασμού χειμώνα για την πόλη της Θεσσαλονίκης ορίζονται οι -2 C σε συνθήκες σχεδιασμού 1%. Η μέση ετήσια εξωτερική θερμοκρασία ορίζεται στους 15,8 C [1]. 3.3 Συνολικό θερμικό φορτίο σχεδιασμού για έναν θερμαινόμενο χώρο Όπως ήδη αναφέρθηκε για τον προσδιορισμό των απωλειών ενός χώρου θα πρέπει να υπολογιστούν τόσο οι απώλειες μεταφοράς όσο και οι απώλειες αερισμού σύμφωνα με την παρακάτω σχέση. Φ i =Φ T,i +Φ V, i +Φ RH, i (3.1) όπου: Φ i [W] οι συνολικές θερμικές απώλειες του θερμαινόμενου χώρου (i) Φ T,i [W] οι θερμικές απώλειες λόγω μεταφοράς για τον θερμαινόμενο χώρο (i) Φ V,i [W] οι θερμικές απώλειες λόγω αερισμού για τον θερμαινόμενο χώρο (i) Φ RH,i [W] απαιτούμενη ισχύς για την αναθέρμανση του χώρου (i). Παρακάτω θα αναφερθούν οι σχέσεις που προσδιορίζουν τις παραπάνω δύο κατηγορίες θερμικών απωλειών. Στο πρότυπο EN 12831:23, κατά τον υπολογισμό των απωλειών λόγω μεταφοράς, λαμβάνονται υπόψη και οι θερμογέφυρες που υπάρχουν στο κτιριακό κέλυφος. 27

28 Εργαστήριο Κατασκευής Συσκευών Διεργασιών Στο πρότυπο καθορίζεται ο αναλυτικός τρόπος υπολογισμού, όπου λαμβάνεται υπόψη ο γραμμικός συντελεστής θερμοπερατότητας της θερμογέφυρας και το συνολικό της μήκος. Παράλληλα αναφέρεται και ο απλοποιημένος τρόπος υπολογισμού όπου σε κάθε δομικό στοιχείο ο συντελεστής θερμοπερατότητας προσαυξάνεται κατά έναν συντελεστή διόρθωσης. Όπως ήδη έχει αναφερθεί, στο κτίριο έχει εφαρμοστεί εξωτερικό στρώμα θερμομόνωσης με αποτέλεσμα να ελαχιστοποιείται η εμφάνιση θερμογεφυρών, εκτός ίσως από τα σημεία στα οποία υπάρχουν ανοίγματα. Γι' αυτό τον λόγο στην εργασία αυτή θα χρησιμοποιηθεί ο απλοποιημένος τρόπος υπολογισμού λαμβάνοντας τον συντελεστή διόρθωσης λόγω θερμογεφυρών ίσο με μηδέν για όλα τα δομικά στοιχεία εκτός από τα ανοίγματα, στα οποία η τιμή του θα υπολογιστεί όπως θα περιγραφεί αναλυτικά παρακάτω Θερμικές απώλειες λόγω μεταφοράς Το σύνολο των θερμικών απωλειών σχεδιασμού λόγω μεταφοράς υπολογίζεται ως εξής: Φ T, i =(H T,ie +H T,iue +H T,ig +H T, ij ) (θ int, i θ e ) (3.2) όπου Φ T,i [W] θερμικές απώλειες του χώρου λόγω μεταφοράς (i), H T,ie [W/K] ο συντελεστής θερμικών απωλειών λόγω μεταφοράς από τον χώρο (i) στο εξωτερικό περιβάλλον (e) μέσω του κτιριακού κελύφους, H T,iue [W/K] ο συντελεστής θερμικών απωλειών λόγω μεταφοράς από τον χώρο (i) στο εξωτερικό περιβάλλον (e) μέσω μη θερμαινόμενου χώρου (u), H T,ig [W/K] ο συντελεστής θερμικών απωλειών λόγω μεταφοράς υπό σταθερή κατάσταση από τον χώρο (i) στο έδαφος (g), H T,ij [W/K] ο συντελεστής θερμικών απωλειών λόγω μεταφοράς από τον χώρο (i) σ' ένα γειτονικό χώρο (j) με σημαντικά διαφορετική θερμοκρασία, θ int,i [ C] η εσωτερική θερμοκρασία σχεδιασμού και θ e [ C] η εξωτερική θερμοκρασία σχεδιασμού Θερμικές απώλειες απευθείας στο εξωτερικό περιβάλλον συντελεστής θερμικών απωλειών H T,ie Τα δομικά στοιχεία των θερμαινόμενων χώρων που έρχονται σε άμεση επαφή με το εξωτερικό περιβάλλον είναι οι τοίχοι, το δάπεδο, η οροφή, οι θύρες και τα παράθυρα. Ο συντελεστής θερμικών απωλειών λόγω μεταφοράς από τον χώρο (i) στο εξωτερικό περιβάλλον (e) μέσω του κτιριακού κελύφους υπολογίζεται με την ακόλουθη απλοποιημένη σχέση. H T,ie = k A k U kc e k (3.3) με U kc =U k +f c (3.4) όπου H T,ie [W/K] ο συντελεστής θερμικών απωλειών λόγω μεταφοράς από τον χώρο (i) στο εξωτερικό περιβάλλον (e) μέσω του κτιριακού κελύφους, A k [m²] η επιφάνεια του δομικού στοιχείου (k), 28

29 Συγκριτική Μελέτη Κόστους Εγκατάστασης Τριών Συστημάτων Κλιματισμού σε Κτίριο Γραφείων U kc [W/m² K] ο διορθωμένος συντελεστής θερμοπερατότητας του δομικού στοιχείου (k) λαμβάνοντας υπόψη τις γραμμικές θερμογέφυρες, U k [W/m² K] ο συντελεστής θερμοπερατότητας του δομικού στοιχείου (k) όπως αυτός υπολογίστηκε στην μελέτη θερμομόνωσης, f c [W/m² K] ο συντελεστής διόρθωσης για τις γραμμικές θερμογέφυρες εξαρτώμενος από τον τύπο του δομικού στοιχείου και e k είναι ένας συντελεστής διόρθωσης για το εξωτερικό δομικό στοιχείο που λαμβάνει υπόψη τις κλιματικές επιρροές όπως διαφορετική θερμική μόνωση, απορρόφηση υγρασίας των δομικών στοιχείων, ταχύτητα αέρα και θερμοκρασία, υπό τον όρο ότι αυτές οι επιρροές δεν έχουν ληφθεί ήδη στον προσδιορισμό των συντελεστών θερμοπερατότητας των δομικών στοιχείων. Ο συντελεστής αυτός όταν δεν καθορίζεται από εθνικούς κανονισμούς λαμβάνεται υπόψη ίσος με την μονάδα (e k=1) [5]. Ο συντελεστής διόρθωσης f c για τα ανοίγματα του κτιριακού κελύφους δίνεται στον ακόλουθο πίνακα. Πίνακας 3.1: Συντελεστής διόρθωσης f c θερμοπερατότητας για τις γραμμικές θερμογέφυρες στα ανοίγματα [5] Επιφάνεια ανοίγματος [m²] Συντελεστής fc [W/m² K] 2,5 > 2 4,4 > 4 9,3 > 9 2,2 > 2, Θερμικές απώλειες μέσω μη θερμαινόμενου χώρου συντελεστής θερμικών απωλειών H T,iue Εάν κάποιο δομικό στοιχείο του εξεταζόμενου χώρου συνορεύει με κάποιο μη θερμαινόμενο χώρο ο οποίος έρχεται σ' επαφή με το εξωτερικό περιβάλλον, τότε ο συντελεστής θερμικών απωλειών λόγω μεταφοράς από τον χώρο (i) στο εξωτερικό περιβάλλον (e) μέσω μη θερμαινόμενου χώρου (u) υπολογίζεται από την σχέση: H T,iue = k A k U kc b u (3.5) όπου b u ο παράγοντας μείωσης της θερμοκρασίας, που λαμβάνει υπόψη τη διαφορά μεταξύ της θερμοκρασίας του μη θερμαινόμενου χώρου και του εξωτερικού περιβάλλοντος. Ο διορθωμένος συντελεστής θερμοπερατότητας U kc της σχέσης 3.5 υπολογίζεται όπως και στην σχέση 3.4. Λαμβάνοντας την θερμοκρασία θ u των μη θερμαινόμενων χώρων του κτιρίου τους ίση με 1 C μπορεί να προσδιοριστεί ο συντελεστής b u σύμφωνα με το παρακάτω. Βάσει αυτής της θερμοκρασίας οι τιμές που υπολογίζονται για τον συντελεστή b u συμπίπτουν με τις προτεινόμενες τιμές του προτύπου [5]. 29

30 Εργαστήριο Κατασκευής Συσκευών Διεργασιών b u = θ int, i θ u θ int, i θ e (3.6) Θερμικές απώλειες προς το έδαφος συντελεστής θερμικών απωλειών H T,ig Η απλοποιημένη σχέση που δίνει τον συντελεστή θερμικών απωλειών λόγω μεταφοράς υπό σταθερή κατάσταση από τον χώρο (i) στο έδαφος (g) είναι: H T,ig =f g1 f g2 ( k A k U eq,k) G w (3.7) όπου f g1 διορθωτικός παράγοντας που λαμβάνει υπόψη την επιρροή από την ετήσια μεταβολή της εξωτερικής θερμοκρασίας. f g2 διορθωτικός παράγοντας που λαμβάνει υπόψη την διαφορά μεταξύ της μέσης ετήσιας εξωτερικής θερμοκρασίας θ m,e και της εξωτερικής θερμοκρασίας σχεδιασμού θ e, A k [m²] η επιφάνεια του δομικού στοιχείου με το έδαφος, U eq,k [W/m²K] ο ισοδύναμος συντελεστής θερμοπερατότητας του δομικού στοιχείου που έρχεται σ' επαφή με το έδαφος και G w διορθωτικός παράγοντας που λαμβάνει υπόψη την επιρροή των υπόγειων υδάτων. Το πρότυπο παραπέμπει σε άλλα πρότυπα ISO για τον αναλυτικό υπολογισμό των συντελεστών αυτών ή σε εθνική νομοθεσία για τον καθορισμός τους. Αναφέρονται όμως και προκαθορισμένες τιμές οι οποίες μπορούν να χρησιμοποιηθούν. Ελλείψει εθνικών τιμών, ο παράγοντας f g1 παίρνει την τιμή 1,45. Ο διορθωτικός παράγοντας θερμοκρασίας f g2 υπολογίζεται σύμφωνα με την ακόλουθη σχέση. όπου θ int,i [ C] η εσωτερική θερμοκρασία σχεδιασμού, θ e [ C] η εξωτερική θερμοκρασία σχεδιασμού και θ m,e [ C] η μέση ετήσια εξωτερική θερμοκρασία. f g2 = θ int, i θ m,e θ int, i θ e (3.8) Η επιρροή διάφορων παραγόντων στις απώλειες του χώρου μέσω δομικού στοιχείου που έρχεται σε επαφή με το έδαφος αναφέρθηκε στην παράγραφο όπου αναλύθηκε ο τρόπος υπολογισμού του συντελεστή θερμοπερατότητας των δομικών αυτών στοιχείων. Εκεί ορίστηκε και ο ισοδύναμος συντελεστής θερμοπερατότητας U eq ο οποίος θα χρησιμοποιηθεί και στην σχέση 3.7 για τον προσδιορισμό των απωλειών προς το έδαφος. Όταν το κτίριο βρίσκεται πάνω από υδροφόρο ορίζοντα που η απόστασή του από το δάπεδο του υπογείου είναι μικρότερη από 1 m, τότε πρέπει να ληφθεί υπόψη η επίδραση του υπόγειου νερού στον υπολογισμό των θερμικών απωλειών προς το έδαφος. Αν η συγκεκριμένη απόσταση είναι μεγαλύτερη από 1 m ο συντελεστής G w=1 ενώ αν είναι μικρότερη από 1 m τότε G w=1.15. Στην παρούσα εργασία θα θεωρηθεί ότι δεν υπάρχει υδροφόρος ορίζοντας σε απόσταση μικρότερη του 1 m. 3

31 Συγκριτική Μελέτη Κόστους Εγκατάστασης Τριών Συστημάτων Κλιματισμού σε Κτίριο Γραφείων Θερμικές απώλειες από/προς θερμαινόμενο χώρο με διαφορετική θερμοκρασία συντελεστής θερμικών απωλειών H T,ij Στο εξεταζόμενο κτίριο έχει επιλεχθεί ενιαία εσωτερική θερμοκρασία σχεδιασμού και δεν υπάρχουν θερμαινόμενοι χώροι σε διαφορετική θερμοκρασία. Πληροφοριακά αναφέρεται σε αυτή την παράγραφο η σχέση υπολογισμού του συντελεστή θερμικών απωλειών λόγω μεταφοράς από τον χώρο (i) σε ένα γειτονικό χώρο (j) με σημαντικά διαφορετική θερμοκρασία. H T,ij = k f ij A k U k (3.9) όπου f ij διορθωτικός παράγοντας θερμοκρασίας που λαμβάνει υπόψη την διαφορά μεταξύ της θερμοκρασίας του γειτονικού χώρου και αυτής του εξωτερικού περιβάλλοντος, A k [m²] η επιφάνεια του δομικού στοιχείου (k), U k [W/m² K] ο συντελεστής θερμοπερατότητας του δομικού στοιχείου (k). Σε αυτή την περίπτωση, οι γραμμικές θερμογέφυρες δεν θα λαμβάνονται καθόλου υπόψη Θερμικές απώλειες λόγω αερισμού Οι απώλειες σχεδιασμού λόγω αερισμού του κτιρίου υπολογίζονται από την παρακάτω σχέση: όπου Φ V,i [W] οι θερμικές απώλειες του χώρου (i) λόγω αερισμού, H V,i [W/K] ο συντελεστής θερμικών απωλειών αερισμού, θ int,i [ C] η εσωτερική θερμοκρασία σχεδιασμού και θ e [ C] η εξωτερική θερμοκρασία σχεδιασμού. Φ V, i =H V, i (θ int,i θ e ) (3.1) Ο συντελεστής θερμικών απωλειών αερισμού H V,i υπολογίζεται από τη σχέση: όπου V i [m³/s] ο ρυθμός παροχής του νωπού αέρα στον χώρο (i), H V,i = V i ρ c p (3.11) ρ [kg/m³] η πυκνότητα του αέρα στην εσωτερική θερμοκρασία σχεδιασμού θ int,i, c p [J/kg K] η ειδική θερμοχωρητικότητα του αέρα στην εσωτερική θερμοκρασία σχεδιασμού θ int,i. Θεωρώντας σταθερή την πυκνότητα και τη θερμοχωρητικότητα του αέρα η σχέση 3.11 απλοποιείται στην παρακάτω, H V,i =,34 V i (3.12) με την παροχή του νωπού αέρα να εκφράζεται σε m³/h. Συνδυάζοντας λοιπόν τις σχέσεις 3.1 και 3.12 για να προσδιοριστούν οι απώλειες λόγω του αερισμού του χώρου θα πρέπει να είναι γνωστή η ποσότητα του νωπού αέρα που εισέρχεται στην μονάδα του χρόνου μέσα 31

32 Εργαστήριο Κατασκευής Συσκευών Διεργασιών στον υπό θέρμανση χώρο. Αυτή η ποσότητα εξαρτάται από το αν στο κτίριο έχει εγκατασταθεί μηχανικό σύστημα εξαναγκασμένης παροχής φρέσκου αέρα στους θερμαινόμενους χώρους ή όχι. Σε κτίρια γραφείων, όπως είναι το εξεταζόμενο, για να επιτευχθεί η απαραίτητη ποιότητα του εσωτερικού αέρα είναι απαραίτητη η εγκατάσταση ενός μηχανικού συστήματος αερισμού των χώρων του κτιρίου, οπότε η παροχή του αέρα προσδιορίζεται έτσι ώστε να ικανοποιούνται οι απαιτήσεις που αναφέρθηκαν στην παράγραφο 3.1 του παρόντος κεφαλαίου. Το πρότυπο καθορίζει μια ελάχιστη παροχή φρέσκου αέρα που θα πρέπει να παρέχεται στον χώρο (i) για λόγους υγιεινής V min,i και μια ποσότητα αέρα που εισέρχεται στον θερμαινόμενο χώρο από τους αρμούς των ανοιγμάτων V inf, i. Στην περίπτωση που δεν υπάρχει μηχανικός αερισμός η ποσότητα του αέρα που θα ληφθεί υπόψη στην σχέση 3.12 είναι η μέγιστη μεταξύ της ελάχιστης για λόγους υγιεινής και αυτής μέσα από αρμούς. Στην περίπτωση μηχανικού εξαερισμού η παροχή του αέρα θα πρέπει να υπολογιστεί σύμφωνα με την παρακάτω σχέση. V i = V inf,i + V su,i f V, i + V mech, inf,i (3.13) όπου V inf, i [m³/h] ο ρυθμός ροής αέρα μέσω των αρμών του κτιριακού κελύφους, V su,i [m³/h] ο ρυθμός προσαγωγής αέρα στον χώρο (i), V mech,inf,i [m³/h] ο πρόσθετος ρυθμός εξαερισμού του χώρου (i) και f V,i παράγοντας μείωσης της θερμοκρασίας λαμβάνοντας υπόψη την διαφορά μεταξύ της θερμοκρασίας προσαγωγής του αέρα με αυτή του εξωτερικού περιβάλλοντος. Ο παράγοντας μείωσης της θερμοκρασίας υπολογίζεται με την ακόλουθη σχέση. f V, i = θ int, i θ su,i θ int, i θ e (3.14) Η θερμοκρασία θ su,i είναι η θερμοκρασία του αέρα προσαγωγής στο χώρο (i). Γίνεται αντιληπτό ότι αν γίνεται προσαγωγή του νωπού αέρα απευθείας από το εξωτερικό περιβάλλον τότε ο συντελεστής f V,i θα ισούται με τη μονάδα. Σε περίπτωση όμως που υπάρχει προκλιματισμός του αέρα προσαγωγής ή υπάρχει ανάκτηση θερμότητας από τον απορριπτόμενο αέρα του χώρου στον αέρα προσαγωγής μέσω κάποιου εναλλάκτη θερμότητας, τότε η τιμή του συντελεστή f V,i είναι μικρότερη της μονάδας. Δεδομένου ότι η εσωτερική θερμοκρασία σχεδιασμού έχει οριστεί στους 22 C και ότι σε όλους τους τύπους συστημάτων κλιματισμού που επιλέχθηκαν έχει προδιαγραφεί ανάκτηση θερμότητας με εναλλάκτες αέρα αέρα με θεωρητικό βαθμό απόδοσης 6%, η θερμοκρασία θ su,i θα ληφθεί υπόψη ίση με 13,2 C. Η παροχή του αέρα στον κάθε χώρο θα πρέπει να είναι ίση ή μεγαλύτερη από την ελάχιστη παροχή αέρα που καθορίζει ο κανονισμός λόγω υγιεινής Ελάχιστη παροχή αέρα H ελάχιστη παροχή φρέσκου αέρα για λόγους υγιεινής υπολογίζεται σύμφωνα με την ακόλουθη σχέση. 32

33 Συγκριτική Μελέτη Κόστους Εγκατάστασης Τριών Συστημάτων Κλιματισμού σε Κτίριο Γραφείων όπου, n min [h -1 ] ελάχιστος αριθμός εναλλαγών αέρα την ώρα και V min, i =n min V i (3.15) V i [m³] ο όγκος του θερμαινόμενου χώρου (i) λαμβάνοντας υπόψη τις εσωτερικές του διαστάσεις. Ο ελάχιστος αριθμός εναλλαγών αέρα την ώρα καθορίζεται με διάφορα πρότυπα και εξαρτάται από την χρήση του κτιρίου. Για κτίρια γραφείων προβλέπεται ως ελάχιστη τιμή ανανέωσης η 1 h Αερισμός μέσω χαραμάδων του κτιριακού κελύφους Ο ρυθμός παροχής του αέρα στον θερμαινόμενο χώρο (i) από χαραμάδες του κτιριακού κελύφους V inf, i, υπολογίζεται σύμφωνα με την παρακάτω σχέση. V inf, i =2 V i n 5 e i ε i (3.16) όπου n 5 [h -1 ] ο ρυθμός εναλλαγής του αέρα ως αποτέλεσμα της διαφοράς πίεσης των 5 Pa ανάμεσα στο εσωτερικό και εξωτερικό του κτιρίου, e i ο συντελεστής προστασίας και ε i ο συντελεστής διόρθωσης του ύψους, ο οποίος λαμβάνει υπόψη της αύξηση της ταχύτητας του αέρα ανάλογα με το ύψος του χώρου από το επίπεδο του εδάφους Ρυθμός παροχής αέρα μέσω συστημάτων αερισμού Οι τιμές του ρυθμού προσαγωγής αέρα V su,i για κάθε χώρο του κτιρίου γραφείων δίνονται στον πίνακα 3.2. Πίνακας 3.2: Ρυθμός προσαγωγής φρέσκου αέρα στους θερμαινόμενους χώρους Αριθμός Χώρου Χρήση Άτομα Ρυθμός παροχής Παροχή φρέσκου αέρα [L/s] [m³/h] 1.1 Κλιμακοστάσιο Διάδρομος κλιμακοστάσιο - 1 ach 23 82,8 2.2 Γραφείο λογιστηρίου 6 8,5 L/s/άτομο ,6 2.3 Γραφείο παραγγελιών 6 8,5 L/s/άτομο ,6 2.4 Χώρος υπολογιστών (server) - 1 ach 6 21,6 2.5 WC - 1,5 ach Διάδρομος κλιμακοστάσιο - 1 ach Γραφείο 1 8,5 L/s/άτομο 9 32,4 3.3 Γραφείο προέδρου συμβουλίου 14 8,5 L/s/άτομο ,4 3.4 Γραφείο διευθυντή γραμματείας 4 8,5 L/s/άτομο ,4 3.5 WC - 1,5 ach 6 21,6 Σύνολα: ,4 Σε περίπτωση που υπάρχει σύστημα εξαερισμού, το οποίο απάγει από το κλιματιζόμενο κτίριο 33

34 Εργαστήριο Κατασκευής Συσκευών Διεργασιών μεγαλύτερη ποσότητα αέρα από το σύστημα προσαγωγής, τότε θεωρείται ότι η ποσότητα του αέρα που υπολείπεται θα αντικατασταθεί από εξωτερικό και θα είναι ίση με τη διαφορά μεταξύ του απορριπτόμενου αέρα και του αέρα προσαγωγής. Στην περίπτωση του υπό μελέτη κτιρίου το σύστημα αερισμού προσάγει ίση ποσότητα αέρα με όση απάγει από το κτίριο, οπότε και ο επιπλέον όγκος αέρα V mech,inf,i = για κάθε χώρο Ισχύς για την αναθέρμανση του χώρου Στη σχέση 3.1 περιλαμβάνεται και μία επιπλέον θερμική ισχύς αναθέρμανσης, η οποία καλείται να επαναφέρει σε σύντομο χρονικό διάστημα το χώρο στην εσωτερική θερμοκρασία σχεδιασμού μετά από διακοπή της λειτουργίας του συστήματος κλιματισμού. Αυτή η επιπλέον θερμική ισχύς υπολογίζεται όταν στο κτίριο το σύστημα θέρμανσης λειτουργεί περιοδικά, δηλαδή σε συγκεκριμένες ώρες της ημέρας ή συνεχώς αλλά όχι σε σταθερή θερμοκρασία (night setback). Για το κτίριο γραφείων έχει θεωρηθεί ένα ωράριο λειτουργίας από τις 8 το πρωί μέχρι και τις 8 το βράδυ, οπότε και η ισχύς για την αναθέρμανση του κτιρίου θα πρέπει να συνυπολογισθεί, εφόσον κατά την διάρκεια της νύχτας η θερμοκρασία μέσα στο κτίριο αναμένεται να μειωθεί. Η επιπρόσθετη ισχύς που απαιτείται για την αναθέρμανση του χώρου δίνεται από την σχέση: Φ RH,i =A i f RH (3.17) όπου Φ RH,i [W] η ισχύς που απαιτείται για την αναθέρμανση του χώρου (i) σε περίπτωση διακοπτόμενης λειτουργίας, A i [m²] η επιφάνεια του θερμαινόμενου χώρου (i), f RH [W/m²] ο διορθωτικός παράγοντας που εξαρτάται από τον χρόνο αναθέρμανσης και την υποτιθέμενη πτώση της εσωτερικής θερμοκρασίας στην διάρκεια διακοπής του συστήματος κλιματισμού. Οι τιμές που λαμβάνει ο παράγοντας f RH εξαρτώνται από: τη συνολική διάρκεια διακοπής της λειτουργίας του συστήματος κλιματισμού, τον επιθυμητό χρόνο αναθέρμανσης του χώρου, την πτώση της θερμοκρασίας κατά την διακοπή λειτουργίας του συστήματος κλιματισμού, και τη θερμοχωρητικότητα των δομικών στοιχείων του κτιρίου. Τιμές για τον παράγοντα αναθέρμανσης δίνονται στο πρότυπο βάσει των χαρακτηριστικών που αναφέρθηκαν [5]. Γίνεται κατανοητό ότι όσο μεγαλύτερη είναι η διάρκεια διακοπής του συστήματος θέρμανσης, τόσο αυξάνεται ο παράγοντας αναθέρμανσης δεδομένου ότι αυξάνεται και η πτώση της εσωτερικής θερμοκρασίας. Επίσης ο παράγοντας αυξάνεται όταν μειώνεται ο επιθυμητός χρόνος αναθέρμανσης. Εάν χρησιμοποιηθούν οι τιμές που δίνονται στο ΕΝ 12831:23 για τον συντελεστή f RH, η ισχύς αναθέρμανσης προκύπτει ίση ή και μεγαλύτερη από το 35% των συνολικών θερμικών απωλειών του χώρου για ένα χρόνο αναθέρμανσης 1 ώρας. Επειδή το ποσοστό αυτό θεωρήθηκε ιδιαίτερα υψηλό, σε όλους τους υπολογισμούς η τιμή του συντελεστή f RH ορίσθηκε ίση με 1 W/m². 3.4 Φύλλα υπολογισμού Οι παραπάνω υπολογισμοί θα πρέπει να πραγματοποιηθούν για κάθε χώρο ξεχωριστά ώστε 34

35 Συγκριτική Μελέτη Κόστους Εγκατάστασης Τριών Συστημάτων Κλιματισμού σε Κτίριο Γραφείων να υπολογιστούν τα συνολικά φορτία του κτιρίου. Χρησιμοποιήθηκαν φύλλα υπολογισμού για τις απώλειες ανά χώρο τα οποία διευκολύνουν να καταγραφούν όλα τα παραπάνω δεδομένα και να υπολογιστούν τα θερμικά φορτία των χώρων [11]. Διακρίνονται τέσσερα τμήματα πεδίων στα φύλλα υπολογισμού που χρησιμοποιήθηκαν, τα οποία είναι τα γενικά στοιχεία του χώρου, οι θερμικές απώλειες λόγω μεταφοράς, οι απώλειες αερισμού και στο τέλος τα συγκεντρωτικά τελικά αποτελέσματα. Στο πίνακα 3.3 παρουσιάζεται το τμήμα του φύλλου υπολογισμού με τα γενικά στοιχεία του χώρου. Οι τιμές που αφορούν την γεωμετρία του χώρου είναι οι εσωτερικές διαστάσεις έτσι ώστε να υπολογιστεί η καθαρή επιφάνεια και ο καθαρός όγκος του θερμαινόμενου χώρου. Πίνακας 3.3: Γενικά στοιχεία του χώρου 3.1 στο φύλλο υπολογισμού θερμικών απωλειών ΓΕΝΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΧΩΡΟΥ ΚΤΙΡΙΟ: Κτίριο Γραφείων ΟΡΟΦΟΣ: 1ος Όροφος ΚΩΔ. ΑΡΙΘΜΟΣ ΧΩΡΟΥ: 3.1 ΧΡΗΣΗ ΧΩΡΟΥ: Διάδρομος - κλιμακοστάσιο Εσωτερική θερμοκρασία θ int = 22, C Αερισμός Γεωμετρία χώρου Ελάχιστη ανανέωση αέρα n min = ac/h - Πλάτος b int = 1, m Ανανέωση αέρα λόγω διαφοράς πίεσης n 5 = h -1 - Μήκος l int = 2,85 m Συντελεστής προστασίας e =,2 - Επιφάνεια δαπέδου A int = 2,85 m² Ύψος πάνω από το έδαφος h = 1 m - Ύψος ορόφου h F = 3,2 m Συντελεστής διόρθωσης ύψους ε = 1 - Πάχος πλάκας και ψευδοροφής d =,55 m Ρυθμός προσαγωγής αέρα κτιρίου V su = m³/h - Ύψος χώρου h R = 2,65 m Ρυθμός προσαγωγής αέρα χώρου V su,i = 55,25 m³/h - Όγκος χώρου V int = 55,25 m³ - Θερμοκρασία προσαγωής αέρα θ su = 13,2 C Έδαφος - Παράγοντας μείωσης θερ/σίας f v =, Βάθος κάτω από την πλάκα z = m Ρυθμός απόρριψης αέρα κτιρίου V ex = m³/h - Εξωτερική επιφάνεια δαπέδου Α g = m² Ρυθμός επιπλέον ροής αέρα κτιρίου V mech,inf = m³/h - Περίμετρος δαπέδου P = m Αναθέρμανση χώρου - Παράμετρος B' = m Διορθ. Παράγ. αναθέρμανσης f RH = 1 W/m² Για τον υπολογισμό των θερμικών απωλειών λόγω μεταφοράς, λαμβάνονται υπόψη οι εξωτερικές διαστάσεις των δομικών στοιχείων. Όπως φαίνεται στον πίνακα 3.4 πολλές από τις στήλες έχουν πολλαπλές λειτουργίες μιας και όλοι οι συντελεστές δεν αναφέρονται σε όλα τα δομικά στοιχεία. Στην στήλη 8 του πίνακα η επιλογή εξαρτάται από τον τύπο του δομικού στοιχείου και κατά συνέπεια από την θερμοκρασία που επικρατεί στην εξωτερική του πλευρά. Ο συμβολισμός που χρησιμοποιείται σε αυτή την περίπτωση φαίνεται στον πίνακα

36 Εργαστήριο Κατασκευής Συσκευών Διεργασιών Πίνακας 3.4: Στοιχεία των δομικών στοιχείων του χώρου 3.1 στο φύλλο υπολογισμού θερμικών απωλειών ΘΕΡΜΙΚΕΣ ΑΠΩΛΕΙΕΣ ΛΟΓΩ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ Προσανατολισμός Συμβολισμός δομικού στοιχείου Μήκος Πλάτος/Ύψος Επιφάνεια Αφαιρούμενη επιφάνεια Καθαρή επιφάνεια υπολογισμού Σύνορο επιφάνειας θερμοκρασία συνορεύοντος χώρου Συντελεστής διόρθωσης Συντελεστής θερμοπερατότητας Συντελεστής διόρθωσης λόγω θερμογεφυρών Διορθωμένος συντελεστής θερμοπερατότητας Συντελεστής θερμικών απωλειών Θερμικές απώλειες l b, h A A A e, u, g, a θ e, θ u, e k, b u, U k, U eq f c U kc H T Φ Τ θ m,e, θ a f g2, f ij m m m² m² m² C W / W / W / (m²k) (m²k) (m²k) W / K W Ν Τ2,4 3,2 1,28 1,28 e -2 1,,43,43,55 13,21 Ν Α1 1, 2,7 2,7 2,7 e -2 1, 2,8,4 3,2 8,64 27,36 Ν Τ1 2,2 2,7 5,94 2,7 3,24 e -2 1,,376,376 1,22 29,23 Ν Τ3 2,2,5 1,1 1,1 e -2 1,,434,434,48 11,46 Α Τ2,66 3,2 2,11 2,11 e -2 1,,43,43,91 21,8 Δ Τ2,66 3,2 2,11 2,11 e -2 1,,43,43,91 21,8 Ο1 22,85 1, 22,85 22,85 e -2 1,,381,5,431 9,85 236,42 Συνολικός συντελεστής απωλειών λόγω μεταφοράς Η Τ / Συνολικές απώλειες μεταφοράς Φ Τ : 22, Πίνακας 3.5: Συμβολισμός του συνόρου της επιφάνειας και της αντίστοιχης θερμοκρασίας στην εξωτερική της πλευρά Συμβολισμός Περιγραφή Θερμοκρασία e Σε επαφή με τον εξωτερικό αέρα -2 u Σε επαφή με μη θερμαινόμενο χώρο 1 g Σε επαφή με το έδαφος 15,8 a Σε επαφή με θερμαινόμενο χώρο σε διαφορετική θερμοκρασία - Στην στήλη 9 του πίνακα 3.4 συμπληρώνεται η αντίστοιχη εξωτερική θερμοκρασία σύμφωνα με τον παραπάνω πίνακα. Σε περίπτωση που το δομικό στοιχείο συνορεύει με άλλο χώρο διαφορετικής θερμοκρασίας, αυτή θα πρέπει να συμπληρωθεί δεδομένου ότι δεν είναι προκαθορισμένη όπως στις υπόλοιπες τρεις περιπτώσεις. Οι συντελεστές διόρθωσης της θερμοκρασίας e k, b u, f g2, και f ij, όπως αυτοί ορίστηκαν στην παράγραφο του παρόντος κεφαλαίου συμπληρώνονται στην στήλη 1 για τα δομικά στοιχεία e, u, g και a αντίστοιχα. Στην στήλη 11 εισάγεται ο ονομαστικός συντελεστής θερμοπερατότητας του δομικού στοιχείου, εκτός αν πρόκειται για στοιχείο το οποίο έρχεται σε επαφή με το έδαφος οπότε και χρησιμοποιείται ο ισοδύναμος συντελεστής θερμοπερατότητας. Στο πίνακα 3.6 φαίνονται τα αποτελέσματα των θερμικών απωλειών αερισμού βάσει των γενικών στοιχείων που εισήχθησαν χρησιμοποιώντας τις σχέσεις της παραγράφου

37 Συγκριτική Μελέτη Κόστους Εγκατάστασης Τριών Συστημάτων Κλιματισμού σε Κτίριο Γραφείων Πίνακας 3.6: Φορτία αερισμού για τον χώρο 3.1 στο φύλλο υπολογισμού θερμικών απωλειών ΘΕΡΜΙΚΕΣ ΑΠΩΛΕΙΕΣ ΛΟΓΩ ΑΕΡΙΣΜΟΥ Ελάχιστη ανανέωση αέρα V min = m ³ /h Φυσικός αερισμός (χαραμάδες) V inf = m ³ /h Πρόσθετος αερισμός από το κέλυφος του κτιρίου V mech,inf,i = m ³ /h Μηχανικός αερισμός V su,i f v = 2,258 m ³ /h Ρυθμός ανανέωσης αέρα V i = 2,258 m ³ /h Συνολικός συντελεστής απωλειών αερισμού Η V [W/K] / Συνολικές απώλειες αερισμού Φ V [W]: 6, Στο τέλος του φύλλου υπολογισμού παρουσιάζονται τα συγκεντρωτικά αποτελέσματα των απωλειών του χώρου μαζί με την απαιτούμενη ισχύ για την αναθέρμανση. Ενδεικτικά και πάλι, στον πίνακα 3.7 εμφανίζονται τα συγκεντρωτικά αποτελέσματα για τον χώρο 3.1. Πίνακας 3.7: Συγκεντρωτικά αποτελέσματα του χώρου 3.1 στο φύλλο υπολογισμού θερμικών απωλειών Συνολικές θερμικές απώλειες χώρου Φ T + Φ V = 77 W Επιπλέον θερμικό φορτίο για αναθέρμανση Φ RH = 29 W Συνολικό θερμικό φορτίο σχεδιασμού Φ HL = 916 W Αναλυτικά τα φύλλα υπολογισμού για τους χώρους του κτιρίου παρατίθενται στο Παράρτημα Α της εργασίας. 3.5 Συγκεντρωτικά αποτελέσματα θερμικών απωλειών Τα αποτελέσματα των υπολογισμών των θερμικών απωλειών των χώρων του εξεταζόμενου κτιρίου σύμφωνα με το πρότυπο EN 12831:23 συνοψίζονται στον πίνακα 3.8. Πίνακας 3.8: Συγκεντρωτικές θερμικές απώλειες του κτιρίου ανά χώρο Αριθμός Χώρου Χρήση Απώλειες μεταφοράς Απώλειες αερισμού Ισχύς αναθέρμανσης Σύνολο [W] [W] [W] [W] 1.1 Κλιμακοστάσιο Διάδρομος κλιμακοστάσιο Γραφείο λογιστηρίου Γραφείο παραγγελιών Χώρος υπολογιστών (server) WC Διάδρομος κλιμακοστάσιο Γραφείο Γραφείο προέδρου συμβουλίου Γραφείο διευθυντή γραμματείας WC Σύνολα: Δεδομένου ότι η συνολική επιφάνεια των θερμαινόμενων χώρων είναι 244 m² και ο αντίστοιχος όγκος 998,95 m³, οι θερμικές απώλειες του κτιρίου ανηγμένες στην επιφάνεια και τον όγκο είναι 57,72 W/m² και 14,1 W/m³ αντίστοιχα. 37

38 Εργαστήριο Κατασκευής Συσκευών Διεργασιών Στο διάγραμμα της εικόνας 3.1 παρουσιάζεται η κατανομή των θερμικών απωλειών στο σύνολο του φορτίου θέρμανσης του κτιρίου. Ισχύς Αναθέρμανσης 17,34% Απώλειες μεταφοράς 58,36% Απώλειες αερισμού 24,3% Εικόνα 3.1: Κατανομή θερμικών απωλειών στο σύνολο του κτιρίου Όπως φαίνεται, οι απώλειες μεταφοράς αποτελούν το 58,36% των συνολικών θερμικών απωλειών του κτιρίου. Οι απώλειες αερισμού ξεπερνούν το 24% ενώ αξιοσημείωτο είναι και το ποσοστό 17,34% των απωλειών αναθέρμανσης στο σύνολο των απωλειών του κτιρίου. 38

39 Συγκριτική Μελέτη Κόστους Εγκατάστασης Τριών Συστημάτων Κλιματισμού σε Κτίριο Γραφείων 4 Ψυκτικό φορτίο κτιρίου κατά ASHRAE Όπως ήδη έχει αναλυθεί στο κεφάλαιο 3, τα βασικά μεγέθη που συνεισφέρουν στις θερμικές απώλειες του κτιρίου είναι τα φορτία λόγω μεταφοράς μέσα από τα δομικά στοιχεία και ο ρυθμός παροχής φρέσκου αέρα από το εξωτερικό περιβάλλον στους κλιματιζόμενους χώρους. Κατά τη διάρκεια των θερινών μηνών, εκτός από τα θερμικά κέρδη μέσα από τα αδιαφανή στοιχεία και τον αερισμό υπάρχει μια σειρά από επιπρόσθετες παραμέτρους που είναι απαραίτητο να ληφθούν υπόψη για τον προσδιορισμό των ψυκτικών φορτίων του κάθε χώρου ξεχωριστά και κατά συνέπεια ολόκληρου του κτιρίου. Τα επιπρόσθετα στοιχεία που επηρεάζουν τα ψυκτικά φορτία του χώρου είναι: 1. τα παράθυρα τα οποία επιτρέπουν στην ηλιακή ακτινοβολία να εισέλθει στον χώρο, 2. ο εσωτερικός φωτισμός, 3. ο αριθμός των ατόμων που χρησιμοποιούν το κτίριο και το είδος της εργασίας τους, 4. τα θερμικά κέρδη από συσκευές, κυρίως ηλεκτρικές και 5. τα θερμικά κέρδη από ηλεκτροκινητήρες. Όπως θα φανεί και στα αποτελέσματα των υπολογισμών, αυτοί οι επιπρόσθετοι παράγοντες επιβαρύνουν το ψυκτικό φορτίο των χώρων περισσότερο από ότι οι απώλειες μεταφοράς ή και αερισμού. Όλοι αυτοί οι παράγοντες εξετάζονται στην μέθοδο υπολογισμού ψυκτικών φορτίων Cooling Load Temperature Difference / Cooling Load Factor (CLTD/CLF) η οποία έχει αναπτυχθεί από την ASHRAE. Το Εργαστήριο Κατασκευής Συσκευών Διεργασιών διαθέτει το λογισμικό CHVAC έκδοση 7 της Elite Software το οποίο υπολογίζει τα ψυκτικά και θερμικά φορτία βάσει της μεθόδου CLTD/CLF σε εμπορικά κτίρια [12]. Σε αυτή την εργασία χρησιμοποιήθηκε για τον υπολογισμό των ψυκτικών φορτίων των χώρων του κτιρίου και επομένως για την διαστασιολόγηση των τριών συστημάτων κλιματισμού που εξετάζονται. Το λογισμικό CHVAC θεωρεί ότι υπάρχουν μία ή περισσότερες κλιματιστικές μονάδες με αέρα για τη διαχείριση συνολικά των φορτίων του κτιρίου, τόσο των χώρων όσο και του αερισμού, ανεξαρτήτως από που προέρχονται. Αυτό δημιουργεί ένα πρόβλημα στον υπολογισμό των συστημάτων α) με FCU νερού και β) με τερματικές μονάδες VRF, όπως έχουν σχεδιασθεί στην παρούσα εργασία, διότι οι συσκευές που διαχειρίζονται τα φορτία αερισμού είναι διαφορετικές από αυτές που καλύπτουν τα φορτία των χώρων. Αντίθετα, στην περίπτωση του συστήματος κλιματισμού σταθερής παροχής μόνο με αέρα, δεν υπάρχει πρόβλημα διότι η διαχείριση όλων των φορτίων γίνεται από την κεντρική κλιματιστική μονάδα του συστήματος. Το λογισμικό CHVAC υπολογίζει τα φορτία του κάθε χώρου για διάφορες ώρες της λειτουργίας του κτιρίου και ως αποτέλεσμα δίνει τα μέγιστα όπως θα τα υπολογίσει. Η μέγιστη τιμή αυτή του φορτίου του χώρου προέρχεται όπως αναφέρθηκε από το σύνολο των πηγών, χωρίς αυτό να σημαίνει ότι όλες οι πηγές προσδίδουν το μέγιστο στο χώρο την ίδια χρονική στιγμή. Όταν τα φορτία του χώρου καλύπτονται από μια κλιματιστική συσκευή τότε αυτή θα πρέπει να αντεπεξέλθει στο μέγιστο συνολικά φορτίο του χώρου. Στην περίπτωση που χρησιμοποιήσουμε διαφορετικές συσκευές για την κάλυψη των φορτίων του χώρου και του αερισμού, θα πρέπει αυτές να είναι η καθεμιά ικανή να καλύψει τα μέγιστα φορτία που προκύπτουν τη χρονική στιγμή που εμφανίζονται η οποία μπορεί και να είναι διαφορετική για την κάθε συσκευή. Για να ξεπεραστεί αυτός ο περιορισμός, συντάχθηκαν τρία διαφορετικά σενάρια υπολογισμού 39

40 Εργαστήριο Κατασκευής Συσκευών Διεργασιών των φορτίων, τα οποία έχουν ως εξής: 1. Σενάριο υπολογισμού του συνόλου των φορτίων (χώρων και αερισμού) με δεδομένο ότι καλύπτονται από μια κεντρική κλιματιστική μονάδα. 2. Σενάριο υπολογισμού μόνο των φορτίων των χώρων (απώλειες μεταφοράς, συσκευών, ατόμων, κ.λ.π.) με δεδομένο ότι καλύπτονται από τοπικές κλιματιστικές συσκευές σε κάθε χώρο ή ομάδα χώρων. 3. Σενάριο υπολογισμού μόνο των φορτίων αερισμού των χώρων με δεδομένο ότι καλύπτονται από τοπικές κλιματιστικές συσκευές σε κάθε χώρο ή ομάδα χώρων. Είναι αναμενόμενο τα συνολικά αποτελέσματα του πρώτου σεναρίου να είναι ίσα με το αθροιστικό συνολικό αποτέλεσμα του δεύτερου και του τρίτου σεναρίου. Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι υπάρχουν μηδαμινές αποκλίσεις οι οποίες οφείλονται στο μέγεθος των ανεμιστήρων που και κατά συνέπεια στο ποσό της θερμότητας που εκλύουν στον κλιματιζόμενο αέρα. 4.1 Εσωτερικές συνθήκες κλιματισμού Οι απαιτήσεις που υπάρχουν όσον αφορά τις εσωτερικές συνθήκες κλιματισμού για διατήρηση ενός θερμικά άνετου περιβάλλοντος καθώς και της ποιότητας του αέρα κατά την διάρκεια της θέρμανσης, ισχύουν και για την λειτουργία της ψύξης του συστήματος κλιματισμού. Εδώ το σύστημα θα πρέπει να είναι σε θέση να διατηρεί στο χώρο μια θερμοκρασία των 26 C με αντίστοιχη σχετική υγρασία στο 5% [13]. Επιπροσθέτως, όπως ήδη περιγράφηκε και για τις εσωτερικές συνθήκες κλιματισμού κατά την διάρκεια της θέρμανσης, για τους χώρους που υπάρχει μόνιμη παραμονή ατόμων θα υπάρχει παροχή φρέσκου αέρα και ίση απόρριψη 8,5 L/s/άτομο και αντίστοιχα ίση απόρριψη. Στους κοινόχρηστους χώρους όπου δεν υπάρχει συνεχής παραμονή ατόμων θα υπάρχει μια εναλλαγή του όγκου του αέρα ανά ώρα. Στην μέθοδο CLTD/CLF τα ψυκτικά φορτία χωρίζονται σε κατηγορίες ανάλογα με την προέλευσή τους. Έτσι έχουμε τα ψυκτικά φορτία [14] από: 1. εξωτερικές οροφές, 2. εξωτερικά κατακόρυφα δομικά στοιχεία, 3. εξωτερικά παράθυρα, 4. εσωτερικά δομικά στοιχεία σε επαφή με μη κλιματιζόμενους χώρους, 5. εσωτερικό φωτισμό, 6. άτομα, 7. λοιπές συσκευές παραγωγής θερμότητας, 8. ηλεκτροκινητήρες και 9. αερισμό. Τα φορτία αυτά υπολογίζονται για διαφορετικές χρονικές στιγμές (συνήθως κάθε μια ώρα) κατά την λειτουργία του κτιρίου και αθροιστικά δίνουν το μέγιστο φορτίο του χώρου σε μια δεδομένη χρονική στιγμή. Είναι κατανοητό ότι η παρουσία των παραπάνω παραγόντων δεν είναι συνεχής και δεν είναι πάντα στον ίδιο βαθμό. Για αυτό το λόγο απαιτείται προσοχή στο πως ο μελετητής θα καθορίσει την παρουσία αυτών των παραγόντων κατά την διάρκεια λειτουργίας του κτιρίου. Για την διευκόλυνση των υπολογισμών το λογισμικό CHVAC παρέχει 4

41 Συγκριτική Μελέτη Κόστους Εγκατάστασης Τριών Συστημάτων Κλιματισμού σε Κτίριο Γραφείων την δυνατότητα δημιουργίας προφίλ λειτουργίας στα οποία μπορεί ο χρήστης να ορίσει για τους παραπάνω παράγοντες τη χρονική διάρκεια στην οποία εμφανίζονται και την έντασή τους. Στον πίνακα 4.1 παρουσιάζονται τα δεδομένα αυτά όπως θεωρήθηκαν για τους υπολογισμούς του κτιρίου γραφείων. Πίνακας 4.1: Προφίλ παρουσίας ατόμων, φωτισμού και συσκευών Προφίλ λειτουργίας [%] Ώρα Άτομα Φωτισμός Συσκευές 1: 1 2: 1 3: 1 4: 1 5: 1 6: 1 7: 1 8: : : : : : : : : : : : : : 1 22: 1 23: 1 24: 1 Ο τρόπος με τον οποίο υπολογίζονται τα φορτία για όλους τους παραπάνω παράγοντες θα αναλυθεί στην παράγραφο 4.3 όπου θα αναφερθούν και οι τιμές των συντελεστών που λήφθηκαν υπόψη. 4.2 Εξωτερικές συνθήκες σχεδιασμού Οι εξωτερικές συνθήκες, σχεδιασμού 1%, στην Θεσσαλονίκη κατά την διάρκεια των θερινών μηνών [15] λαμβάνονται ως εξής: θερμοκρασία ξυρού βολβού 32,8 C μέση θερμοκρασία υγρού βολβού 21,6 C. Ο μήνας υπολογισμού είναι ο Αύγουστος. 4.3 Υπολογισμός των ψυκτικών φορτίων Στην παρούσα παράγραφο θα επεξηγηθεί ο τρόπος υπολογισμού των ψυκτικών φορτίων βάσει της μεθόδου CLTD/CLF [14] δίνοντας έμφαση στις τιμές των παραμέτρων που χρησιμοποιήθηκαν για τους υπολογισμούς στο συγκεκριμένο κτίριο. 41

42 Εργαστήριο Κατασκευής Συσκευών Διεργασιών Εξωτερικές οροφές Τα ψυκτικά φορτία ενός χώρου μέσα από την εξωτερική οροφή Q [W] δίνονται από τη σχέση: Q=U A CLTD corr (4.1) όπου U [W/m² K] ο συντελεστής θερμοπερατότητας της εξωτερικής οροφής όπως αυτός υπολογίστηκε στην μελέτη θερμομόνωσης, A [m²] η επιφάνεια του δομικού στοιχείου, CLTD corr [K] η διορθωμένη διαφορά θερμοκρασίας ψυκτικού φορτίου. Ο παράγοντας CLTD corr σχετίζεται με την μάζα, τον χρωματισμό (ανοιχτόχρωμος ή σκούρος) του δομικού στοιχείου και την ύπαρξη ή όχι ψευδοροφής κάτω από αυτό. Για αυτό το λόγο υπάρχουν 13 προκαθορισμένες κατηγορίες δομικών στοιχείων και ο χρήστης πρέπει να επιλέξει αυτή με τα πλησιέστερα τεχνικά χαρακτηριστικά προς το δομικό στοιχείο προς εξέταση. Για το δώμα ανεστραμμένης μόνωσης επιλέχθηκε η κατηγορία 8 με σκουρόχρωμο χρωματισμό και με ψευδοροφή κάτω από αυτό. Ο συντελεστής CLTD corr δίνεται σε πίνακες και έχει υπολογιστεί για συγκεκριμένες συνθήκες. σκουρόχρωμη επίπεδη εξωτερική οροφή εσωτερική θερμοκρασία χώρου 25,5ºC μέγιστη εξωτερική θερμοκρασία 35ºC με μέση εξωτερική θερμοκρασία 29,4ºC και ημερήσια διακύμανση 11,2ºC Βόρειο Γεωγραφικό πλάτος 4º και ημερομηνία 21 Ιουλίου οροφή χωρίς ή με ψευδοροφή αλλά χωρίς ανεμιστήρες ή αεραγωγούς στην ψευδοροφή Στην περίπτωση που οι παραπάνω συνθήκες διαφέρουν στο εξεταζόμενο κτίριο υπάρχει διορθωτικός υπολογισμός σύμφωνα με τα δεδομένα που έχουμε εισάγει στο λογισμικό βάσει της μεθοδολογίας που περιγράφεται στην μέθοδο CLTD/CLF Εξωτερικά κατακόρυφα δομικά στοιχεία Τα ψυκτικά φορτία των κατακόρυφων δομικών στοιχείων (τοιχοποιίες δοκοί - υποστυλώματα) υπολογίζονται χρησιμοποιώντας και πάλι την σχέση 4.1, η οποία έχει γραφεί στην γενική της μορφή. Ο παράγοντας CLTD corr εξαρτάται και πάλι από την κατασκευή του δομικού στοιχείου. Υπάρχουν 7 κατηγορίες εξωτερικών τοίχων A, B, C, D, E, F, G. Κάθε κατηγορία περιλαμβάνει διάφορα είδη τοίχων, τα οποία έχουν ίδια θερμικά χαρακτηριστικά. Στην κατηγορία Α ανήκουν οι θερμικά βαρύτεροι τοίχοι και κατεβαίνοντας προς το G οι θερμικά ελαφρότεροι. Στην περίπτωση των κατακόρυφων δομικών στοιχείων ο συντελεστής CLTD corr εξαρτάται από τον χρωματισμό αλλά και τον προσανατολισμό του. Ο χρωματισμός, που επιλέγεται ως μεσαίος προσδιορίζεται μια φορά για το δομικό στοιχείο ενώ ο προσανατολισμός ορίζεται σε κάθε χώρο ξεχωριστά και σε κάθε επιφάνεια αυτού Εξωτερικά παράθυρα Το ψυκτικό φορτίο ενός χώρου μέσα από τα εξωτερικά παράθυρα χωρίζεται σε δύο 42

43 Συγκριτική Μελέτη Κόστους Εγκατάστασης Τριών Συστημάτων Κλιματισμού σε Κτίριο Γραφείων κατηγορίες: το ψυκτικό φορτίο από συναγωγή, το ψυκτικό φορτίο από ηλιακή ακτινοβολία. Για τις απώλειες αγωγιμότητας μέσω των παραθύρων χρησιμοποιείται η σχέση 4.1 με τον παράγοντα CLTD corr να εξαρτάται μόνο από την ηλιακή ώρα υπολογισμού του φορτίου. Το ψυκτικό φορτίο του χώρου μέσω ενός παραθύρου Q sol [W] υπολογίζεται σύμφωνα με την ακόλουθη σχέση: όπου A w [m²] η επιφάνεια του παραθύρου, Q sol =A w SC SHGF CLF (4.2) SC [αδιάστατος] ο συντελεστής σκίασης του παραθύρου, που είναι χαρακτηριστικό μέγεθος του παραθύρου και εξαρτάται από το είδος του υαλοπίνακα και από το είδος της εσωτερικής σκίασης, SHGF [W/m²] το μέγιστο θερμικό ηλιακό κέρδος το οποίο είναι συνάρτηση του γεωγραφικού πλάτους της περιοχής του κτιρίου, του μήνα υπολογισμού του ψυκτικού φορτίου καθώς και του προσανατολισμό του παραθύρου, CLF [αδιάστατος] ο συντελεστής ψυκτικού φορτίου (Cooling Load Factor) που μετατρέπει το θερμικό ηλιακό κέρδος σε ψυκτικό φορτίο για μια συγκεκριμένη ώρα. Θεωρείται ότι χρησιμοποιούνται ανακλαστικοί διπλοί υαλοπίνακες στα παράθυρα του κτιρίου με συντελεστή σκίασης SC ίσο με,48. Το μέγιστο θερμικό ηλιακό κέρδος SHGF εξαρτάται από τον προσανατολισμό του παραθύρου, και τον μήνα υπολογισμού του φορτίου για δεδομένο γεωγραφικό πλάτος. Οι τιμές του συντελεστή CLF διαφοροποιούνται για παράθυρα τα οποία έχουν εσωτερική σκίαση και για αυτά που δεν έχουν. Στην περίπτωση ύπαρξης εσωτερικής σκίασης ο CLF εξαρτάται από τον προσανατολισμό του παραθύρου και την ώρα υπολογισμού του φορτίου. Σε παράθυρα χωρίς εσωτερική σκίαση ο συντελεστής επηρεάζεται και από την κατασκευή του χώρου (ελαφριά, μεσαία, βαριά) και καθορίζει την τάση του να απορροφά μεγαλύτερα ποσά θερμότητας. Στους υπολογισμούς θεωρήθηκε πως τα παράθυρα δεν διαθέτουν εσωτερική σκίαση Εσωτερικά δομικά στοιχεία Το φορτίο ενός εσωτερικού δομικού στοιχείου Q par [W], δηλαδή ενός δομικού στοιχείου που διαχωρίζει τον κλιματιζόμενο χώρο από έναν μη κλιματιζόμενο υψηλότερης θερμοκρασίας δίνεται από την σχέση 4.3. Q par =U par A par TD (4.3) όπου U par [W/m² K] ο συντελεστής θερμοπερατότητας του δομικού στοιχείου, A par [m²] η επιφάνεια του δομικού στοιχείου και TD [Κ] η διαφορά θερμοκρασίας ανάμεσα στον κλιματιζόμενο και στον γειτονικό μη κλιματιζόμενο χώρο. Για τους υπολογισμούς θεωρήθηκε μια διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ των κλιματιζόμενων 43

44 Εργαστήριο Κατασκευής Συσκευών Διεργασιών και μη κλιματιζόμενων χώρων ίση με 4 C Εσωτερικός φωτισμός Ένα σημαντικό τμήμα του ψυκτικού φορτίου ενός χώρου προέρχεται από τον φωτισμό. Για το λόγο αυτό σε πολλές περιπτώσεις σε συστήματα κλιματισμού προδιαγράφονται στόμια απαγωγής του αέρα από τον κλιματιζόμενο με ενσωματωμένα τα φωτιστικά σώματα ώστε η θερμότητα που παράγεται από αυτά να απάγεται απευθείας στην κλιματιστική συσκευή και να μην επιβαρύνεται ο χώρος από τη θερμότητα φωτισμού. Τα ψυκτικά φορτία ενός χώρου που προέρχονται από τον εσωτερικό φωτισμό δίνονται από την σχέση: Q lt =[ισχύς φωτιστικών ] [ συντελεστής χρήσης] [ειδ.συντελεστής ] CLF (4.4) Καθώς δεν υπάρχει φωτοτεχνική μελέτη γίνεται μια εκτίμηση της φωτιστικής ισχύος και θεωρείται ίση με 15 W/m². Ο συντελεστής χρήσης είναι το ποσοστό της συνολικής εγκατεστημένης φωτιστικής ισχύος που λειτουργεί την δεδομένη χρονική στιγμή του υπολογισμού. Ο συντελεστής αυτός καθορίζεται από τις τιμές που έχουν οριστεί στο προφίλ λειτουργίας του φωτισμού όπως αυτό παρουσιάζεται στον πίνακα 4.1. Ο ειδικός συντελεστής έχει εισαχθεί ως μέγεθος για τους λαμπτήρες φθορισμού και γενικά για λαμπτήρες που καταναλώνουν περισσότερη ενέργεια από την αναγραφόμενη ισχύ τους. Ο συντελεστής αισθητού ψυκτικού φορτίου CLF μετατρέπει το θερμικό κέρδος σε ψυκτικό φορτίο ανάλογα με το πόσες ώρες συνολικά είναι αναμμένα τα φωτιστικά. Εκτός από τις συνολικές ώρες λειτουργίας των φωτιστικών, ο CLF εξαρτάται και από τα μεγέθη a και b καθώς και από την ώρα για την οποία θέλουμε να υπολογίσουμε το ψυκτικό φορτίο. Ο συντελεστής a εξαρτάται από την επίπλωση του χώρου, από το αν το δάπεδο καλύπτεται με χαλί ή όχι, από τον τρόπο παροχής και επιστροφής του αέρα καθώς και από τον τύπο των φωτιστικών. Παίρνει τις τιμές.45,.55,.65 ή.75. Ο συντελεστής b εξαρτάται από την μάζα του δεπέδου σε kg/m² και από το ρυθμό κυκλοφορίας της προσαγωγής και της επιστροφής του αέρα στο χώρο Φορτία από τα άτομα Τα ψυκτικά φορτία ενός χώρου τα οποία προέρχονται από τους ανθρώπους, που ζουν ή εργάζονται μέσα σε αυτόν, διακρίνονται σε: αισθητά ψυκτικά φορτία λανθάνοντα ψυκτικά φορτία Τα αισθητά ψυκτικά φορτία προέρχονται από τη θερμότητα που αποβάλλουν οι άνθρωποι (με συναγωγή και ακτινοβολία) ενώ τα λανθάνοντα ψυκτικά φορτία από την αποβολή υδρατμών με την εκπνοή και την εφίδρωση. Τα αισθητά φορτία ανεβάζουν τη θερμοκρασία του χώρου ενώ τα λανθάνοντα ανεβάζουν το περιεχόμενο σε υδρατμούς (απόλυτη υγρασία). Το στιγμιαίο αισθητό ψυκτικό φορτίο από ανθρώπους Q p.sen [W] δίνεται από τη σχέση: 44

45 Συγκριτική Μελέτη Κόστους Εγκατάστασης Τριών Συστημάτων Κλιματισμού σε Κτίριο Γραφείων Q p.sen =NP SenHG CLF (4.5) όπου NP ο αριθμός των ατόμων που παραμένει μόνιμα σε κάθε χώρο, SenHG [W] το αισθητό φορτίο του κάθε ατόμου που εξαρτάται από το είδος της εργασίας του για δεδομένη θερμοκρασία του χώρου, CLF ο συντελεστής αισθητού ψυκτικού φορτίου που εξαρτάται από τον αριθμό των ωρών παραμονής των ατόμων στον χώρο και την ώρα υπολογισμού του φορτίου μετά την είσοδο των ατόμων σε αυτόν. Ο αριθμός των ατόμων σε κάθε χώρο είναι σταθερός, παρουσιάζεται στην παράγραφο και υπολογίστηκε βάσει της αρχιτεκτονικής διαρρύθμισης. Το αισθητό φορτίο του κάθε ατόμου θεωρείται ίσο με 75 W που αντιστοιχεί σε άτομο καθήμενο εκτελώντας ελαφρά εργασία. Για τον υπολογισμό του λανθάνοντος ψυκτικού φορτίου κάθε ατόμου Q p.lat [W] χρησιμοποιείται η σχέση: Q p.lat =NP LatHG (4.6) όπου LatHG [W] το λανθάνον φορτίου του κάθε ατόμου που εξαρτάται από το είδος της εργασίας για δεδομένη θερμοκρασία και υγρασία του χώρου. Το λανθάνον φορτίο του ατόμου θεωρείται ίσο με 55 W που αντιστοιχεί σε άτομο καθήμενο εκτελώντας ελαφρά εργασία Συσκευές παραγωγής θερμότητας Για να εκτιμήσουμε το ψυκτικό φορτίο ενός χώρου πρέπει να λάβουμε υπόψη όλες τις συσκευές παραγωγής θερμότητας, ειδικά σε έναν χώρο γραφείων όπως το εξεταζόμενο κτίριο, όπου υπάρχει πληθώρα ηλεκτρονικών υπολογιστών, φωτοτυπικών μηχανημάτων, κ.α. Τα ψυκτικά φορτία ενός χώρου τα οποία προέρχονται από τις συσκευές διακρίνονται σε: αισθητά ψυκτικά φορτία λανθάνοντα ψυκτικά φορτία Το στιγμιαίο αισθητό ψυκτικό φορτίο από συσκευές Q eq.sen [W] δίνεται από τη σχέση: Q eq.sen =HEATGAIN SEN CLF (4.7) όπου HEATGAIN SEN [W] η στιγμιαία θερμική ισχύς που παράγεται στο χώρο από συσκευές, CLF ο συντελεστής αισθητού ψυκτικού φορτίου για συσκευές, ο οποίος εξαρτάται από το αν υπάρχει χοάνη απαγωγής πάνω από την συσκευή ή όχι, από τον αριθμό των ωρών συνεχούς λειτουργίας της συσκευής και από την χρονική στιγμή υπολογισμού του φορτίου μετά την έναρξη λειτουργίας της. Στην παρούσα μελέτη η θερμική ισχύς HEATGAIN SEN θεωρήθηκε ίση με 1 W/m². Λανθάνον ψυκτικό φορτίο δημιουργείται όταν υπάρχει παραγωγή υδρατμών (π.χ. ηλεκτρικά μαγειρεία, πλυντήρια, πισίνα, κ.α.). Σε αυτή την περίπτωση το λανθάνον φορτίο Q eq.lat [W] 45

46 Εργαστήριο Κατασκευής Συσκευών Διεργασιών που προσδίδεται στον χώρο δίνεται από το λανθάνον φορτίο της συσκευής, δηλαδή ισχύει: Q eq.lat =HEATGAIN LAT (4.8) με το HEATGAIN LAT [W] να δίνει την λανθάνουσα θερμική ισχύ που παράγει η συσκευή. Στο συγκεκριμένο κτίριο θεωρείται ότι δεν υπάρχουν συσκευές που προσδίδουν λανθάνον φορτίο στον χώρο Ηλεκτροκινητήρες Κατά τη λειτουργίας τους οι ηλεκτροκινητήρες, όπως για παράδειγμα οι κινητήρες των ανεμιστήρων των μονάδων ανεμιστήρα στοιχείου (FCU), παράγουν θερμότητα η οποία αποδίδεται στον χώρο. Το αισθητό φορτίο των ηλεκτροκινητήρων Q mot.sen [W] μπορεί να υπολογιστεί βάσει της παρακάτω σχέσης: Q mot.sen =HEATGAIN CLF (4.9) όπου HEATGAIN [W] η θερμική ισχύς του ηλεκτροκινητήρα που εξαρτάται από την πραγματική ισχύ, το συντελεστή φορτίου και τον βαθμό απόδοσης του κινητήρα, CLF ο συντελεστής ψυκτικού φορτίου, που μετατρέπει το θερμικό κέρδος σε ψυκτικό φορτίο και εξαρτάται από τις συνολικές ώρες λειτουργίας του κινητήρα στο χώρο και από το πόσες ώρες έχουν περάσει από την έναρξη λειτουργίας των κινητήρων έως την ώρα υπολογισμού του ψυκτικού φορτίου καθώς και από το αν υπάρχει χοάνη απαγωγής της θερμότητας ή όχι κοντά στην συσκευή Αερισμός Όπως αναφέρθηκε και στην περίπτωση της θέρμανση, σε κάθε κλιματιζόμενο χώρο είναι απαραίτητο να εισέρχεται ένα ποσό φρέσκου εξωτερικού αέρα όπως αυτό παρουσιάστηκε στην παράγραφο , για την ανανέωση του αέρα του χώρου. Ο εξωτερικός αέρας εισέρχεται με τις συνθήκες (θερμοκρασία, υγρασία) του περιβάλλοντος και πρέπει να μετατραπεί σε συνθήκες του κλιματιζόμενου χώρου. Γι αυτό και απαιτεί το ανάλογο ψυκτικό φορτίο που είναι ίσο με τη θερμική ισχύ που αποδίδει στο χώρο. Το ψυκτικό φορτίο που προέρχεται από τον αέρα αερισμού του χώρου διακρίνεται σε: αισθητό ψυκτικό φορτίο λανθάνον ψυκτικό φορτίο Το αισθητό φορτίο ισοδυναμεί με την ψυκτική ισχύ που απαιτείται για να μετατραπεί η θερμοκρασία του αέρα από τη θερμοκρασία του περιβάλλοντος στη θερμοκρασία του κλιματιζόμενου χώρου και δίνεται από τη σχέση: Q air.sen =c p V a ρ (t o t i ) (4.1) Το λανθάνον φορτίο ισοδυναμεί με την λανθάνουσα ψυκτική ισχύ που απαιτείται για να μετατραπεί η απόλυτη υγρασία του αέρα από την υγρασία του περιβάλλοντος στην υγρασία του κλιματιζόμενου χώρου και δίνεται από τη σχέση: 46

47 Συγκριτική Μελέτη Κόστους Εγκατάστασης Τριών Συστημάτων Κλιματισμού σε Κτίριο Γραφείων Q air.lat =V a ρ (W o W i ) h fg (4.11) Το συνολικό ψυκτικό φορτίο αερισμού μπορεί να υπολογιστεί από την παρακάτω σχέση: Q air.tot =V a ρ (h o h i ) (4.12) Στις σχέσεις 4.1, 4.11 και 4.12 ισχύει ο παρακάτω συμβολισμός: Q air.sen [W] η ενέργεια για την ψύξη του αέρα από t o σε t i, Q air.lat [W] η ενέργεια για την αφύγρανση του αέρα από W o σε W i, V a [l/s] η παροχή του εξωτερικού αέρα, t i [ C] η επιθυμητή θερμοκρασία ξηρού θερμομέτρου του χώρου, t o [ C] η θερμοκρασία ξηρού θερμομέτρου του εξωτερικού αέρα, W i [kg H2O/kg ξηρού αέρα] η περιεκτικότητα σε νερό του αέρα του χώρου, W o [kg H2O/kg ξηρού αέρα] η περιεκτικότητα σε νερό του εξωτερικού αέρα, ρ [kg/m³] η πυκνότητα του αέρα c p [kj/kg K] η ειδική θερμοχωρητικότητα του αέρα, h fg [kj/kg] η ενθαλπία εξάτμισης του νερού, h i [kj/kg] η ενθαλπία του αέρα του χώρου και h o [kj/kg] η ενθαλπία του εξωτερικού αέρα. 4.4 Οι υπολογισμοί με την χρήση του λογισμικού Δεδομένου ότι οι τιμές των συντελεστών CLTD corr και CLF για κάθε πηγή από αυτές που παρουσιάστηκαν στην παράγραφο 4.3 διαφοροποιούνται στην διάρκεια του εικοσιτετραώρου, θα πρέπει τα ψυκτικά φορτία που επιβαρύνουν τον κάθε χώρο να υπολογιστούν για κάθε ώρα του διαστήματος στο οποίο λειτουργεί το κτίριο. Γίνεται κατανοητό πως οι υπολογισμοί αυτοί είναι χρονοβόροι και προϋποθέτουν την άντληση δεδομένων από τους σχετικούς πίνακες των συντελεστών όπως αυτοί παρουσιάζονται στην μέθοδο CLTD/CLF. Με τη χρήση του λογισμικού διευκολύνονται οι υπολογισμοί διότι εκτελούνται αυτοματοποιημένα Εισαγωγή δεδομένων Ο χρήστης του λογισμικού CHVAC καλείται να συμπληρώσει μια σειρά από στοιχεία, κλιματικά δεδομένα, εσωτερικές συνθήκες θερμοκρασίας και αερισμού, γεωμετρία των χώρων και τεχνικά χαρακτηριστικά των δομικών στοιχείων, κ.α. Η εισαγωγή των δεδομένων γίνεται σε 7 διαφορετικές κατηγορίες πληροφοριών General Project Data (Γενικά στοιχεία της μελέτης) Εδώ εκτός από πληροφοριακά στοιχεία συμπληρώνονται και προκαθορισμένα δεδομένα, όπως το διάστημα λειτουργίας του κτιρίου, οι ανηγμένες τιμές των φορτίων από τα άτομα, τον φωτισμό και τις συσκευές οι οποίες θα χρησιμοποιηθούν στον εκάστοτε χώρο για τον υπολογισμό των συνολικών φορτίων αλλά και οι συντελεστές ασφαλείας για τους υπολογισμούς. Θεωρήθηκε ένας συντελεστής ασφαλείας ίσος με 5% στην συγκεκριμένη μελέτη. 47

48 Εργαστήριο Κατασκευής Συσκευών Διεργασιών Operating Load Profiles (προφίλ φορτίου λειτουργίας) Σε αυτό το παράθυρο συμπληρώνεται το ποσοστό των μεγίστων των φορτίων που εμφανίζονται κατά την διάρκεια της ημέρας όπως αυτά παρουσιάζονται στον πίνακα Indoor/outdoor design conditions (εσωτερικές/εξωτερικές συνθήκες σχεδιασμού Εδώ εισάγονται τα δεδομένα για τις εσωτερικές και εξωτερικές συνθήκες σχεδιασμού όπως αυτές αναφέρονται στις παραγράφους 4.1 και 4.2 αντίστοιχα Master Data (Κυρίαρχα δεδομένα) Ως master data αναφέρονται όλα τα δομικά στοιχεία που περικλείουν τον κλιματιζόμενο όγκο του κτιρίου, τα εξωτερικά και εσωτερικά δομικά στοιχεία καθώς και τα παράθυρα. Εδώ εισάγονται οι συντελεστές θερμοπερατότητας αλλά και ορισμένα άλλα δεδομένα σχετικά με τη μάζα των δομικών στοιχείων, το χρωματισμό τους, τη σκίαση των ανοιγμάτων, κ.λ.π Air Handler Data (Δεδομένα της κλιματιστικής μονάδας διαχείρισης αέρα) Εδώ εισάγονται όλα τα δεδομένα που σχετίζονται με την λειτουργία της κλιματιστικής μονάδας, όπως ο τύπος του ανεμιστήρα, οι θερμοκρασίες προσαγωγής του αέρα στην έξοδο του ψυκτικού στοιχείου, κ.α.. Σε αυτό τον τομέα υπάρχουν διαφοροποιήσεις ανάμεσα στα τρία διαφορετικά αρχεία που δημιουργήθηκαν για να πραγματοποιηθούν οι υπολογισμοί των τριών σεναρίων όπως αυτά αναπτύχθηκαν στην εισαγωγή του παρόντος κεφαλαίου. Στην περίπτωση που τα φορτία των χώρων και του αερισμού καλύπτονται από κεντρική κλιματιστική μονάδα, στο πρόγραμμα ορίζεται μία μονάδα διαχείρισης του αέρα (air handler) η οποία επιλέγεται να εξυπηρετεί όλους ανεξαρτήτως τους χώρους. Στο δεύτερο και τρίτο σενάριο, για τον υπολογισμό των φορτίων των χώρων χωρίς τον αερισμό και μόνο του αερισμού αντίστοιχα, δημιουργούνται τόσες μονάδες διαχείρισης του αέρα (air handlers) όσοι είναι και οι κλιματιζόμενοι χώροι. Στην κατηγορία αυτή των δεδομένων το λογισμικό δίνει την δυνατότητα να επιλεγεί κλιματιστική συσκευή σταθερής ή μεταβαλλόμενης παροχής αέρα. Και στις δύο περιπτώσεις, με κεντρική κλιματιστική μονάδα ή τοπικές μονάδες η παροχή που θα χρησιμοποιηθεί είναι σταθερή. Στην περίπτωση του συστήματος σταθερής παροχής δίνεται η επιλογή για υπολογισμό των φορτίων της μονάδας χρησιμοποιώντας μια μέθοδο αναλογική (proportional) ή μια αθροιστική των μεγίστων (sum of peaks) μέθοδο. Θα πρέπει να τονιστεί η διαφορά αυτών των δύο επιλογών διότι εκτός του ότι επηρεάζουν κατά κάποιο τρόπο το συνολικό αποτέλεσμα των υπολογισμών έχουν ρόλο και στον τρόπο που θα σχεδιαστεί τελικά το σύστημα διανομής του αέρα. Είναι αναμενόμενο ένα κτίριο το οποίο διαθέτει παράθυρα σε περισσότερους από έναν προσανατολισμό, να παρουσιάζει σε διαφορετικές χρονικές στιγμές στην διάρκεια της ημέρας το μέγιστο ψυκτικό φορτίο ανά χώρο. Στην περίπτωση που ο κάθε χώρος κλιματίζεται από ανεξάρτητη κλιματιστική συσκευή, τότε η καθεμιά από αυτές υπολογίζεται ώστε να καλύπτει το μέγιστο ψυκτικό φορτίο του χώρου ανεξάρτητα από την ώρα εμφάνισής του. Πρόβλημα παρουσιάζεται όταν κλιματίζονται πολλοί διαφορετικοί χώροι με διαφορετική ώρα εμφάνισης του μεγίστου φορτίου τους, οι οποίοι κλιματίζονται από την ίδια κεντρική κλιματιστική μονάδα με σταθερή παροχή αέρα. 48

49 Συγκριτική Μελέτη Κόστους Εγκατάστασης Τριών Συστημάτων Κλιματισμού σε Κτίριο Γραφείων Κατά τον υπολογισμό με άθροισμα των μεγίστων (sum of peaks) ο υπολογισμός του μέγιστου φορτίου του κτιρίου γίνεται αθροίζοντας τα μέγιστα των χώρων ανεξάρτητα από τη χρονική στιγμή στην οποία εμφανίζονται. Με αυτό τον τρόπο υπολογισμού η κλιματιστική μονάδα παρέχει συνεχώς περισσότερη παροχή από ότι απαιτείται για να καλυφθεί το μέγιστο φορτίο του κτιρίου. Με αυτό τον τρόπο όμως, εξασφαλίζεται η μέγιστη απαιτούμενη παροχή αέρα για κάθε χώρο ώστε να καλυφθεί το μέγιστό του φορτίο κάποια χρονική στιγμή της ημέρας. Χρησιμοποιώντας την αναλογική (proportional) μεθοδολογία υπολογισμού, το σύστημα υπολογίζει το μέγιστο φορτίο του κτιρίου που εμφανίζεται κατά την διάρκεια της λειτουργίας του, ελέγχοντας δηλαδή το συνολικό φορτίο κάθε δεδομένη στιγμή. Στην συνέχεια, για να υπολογιστεί η παροχή στους επιμέρους χώρους, καταμερίζεται το μέγιστο αυτό φορτίο σε κάθε χώρο βάσει της αναλογίας των μεγίστων τους. Ο κίνδυνος σε αυτή την επιλογή σχεδιασμού είναι κάποιος χώρος να μη λαμβάνει την κατάλληλη παροχή αέρα η οποία θα είναι ικανή να καλύψει το μέγιστο φορτίο του. Στην περίπτωση των σεναρίων υπολογισμού που ελέγχουμε τα φορτία των χώρων και του αερισμού ξεχωριστά, χρησιμοποιήθηκε η αναλογική μέθοδος υπολογισμού χωρίς όμως η αθροιστική των μεγίστων να φέρνει διαφορετικό αποτέλεσμα εφόσον η κάθε κλιματιστική μονάδα εξυπηρετεί ένα και μοναδικό χώρο. Στον υπολογισμό της μίας κεντρικής κλιματιστικής μονάδας χρησιμοποιήθηκε το άθροισμα των μεγίστων ώστε να προσδιοριστεί το μέγιστο του κάθε χώρου και η αναλογική μέθοδος ώστε να προσδιοριστεί το μέγιστο πραγματικό φορτίο το οποίο θα κληθεί να καλύψει η μονάδα παραγωγής ψύξης Zone Data (Δεδομένα των ζωνών) Ως μια θερμική ζώνη μπορεί να οριστεί ο κάθε χώρος του κτιρίου ξεχωριστά, οπότε δημιουργούνται τόσες ζώνες όσοι και οι κλιματιζόμενοι χώροι του κτιρίου. Εδώ εισάγονται όλα τα δομικά στοιχεία που περικλείουν τον χώρο καθώς και στοιχεία των ατόμων, των συσκευών και του αερισμού που διαφέρουν από αυτά που καθορίστηκαν στα γενικά στοιχεία της μελέτης. Για παράδειγμα, σε κάθε ζώνη ξεχωριστά έχουν καθοριστεί οι απαιτήσεις ανανέωσης του αέρα Plenum Data (Δεδομένα ψευδοροφής) Στην περίπτωση που η ψευδοροφή του κτιρίου χρησιμοποιηθεί ως αγωγός επιστροφής του κλιματιζόμενου αέρα προς την κλιματιστική μονάδα πρέπει να ενεργοποιηθεί η συγκεκριμένη ρύθμιση και να εισαχθούν τα δεδομένα. Στο εξεταζόμενο κτίριο δεν εφαρμόστηκε η συγκεκριμένη λύση οπότε και δεν ενεργοποιήθηκε. 4.5 Συγκεντρωτικά αποτελέσματα ψυκτικών φορτίων Τα μέγιστα ψυκτικά φορτία του κάθε χώρου ξεχωριστά παρουσιάζονται στον πίνακα

50 Εργαστήριο Κατασκευής Συσκευών Διεργασιών Πίνακας 4.2: Μέγιστα φορτία των χώρων και το αθροιστικό μέγιστο του κτιρίου Αριθμός Χώρου Χρήση Αισθητό κέρδος Λανθάνον κέρδος Αισθητό αερισμού Λανθάνον αερισμού Συνολικό ψυκτικό [W] [W] [W] [W] [W] 1.1 Κλιμακοστάσιο Διάδρομος κλιμακοστάσιο Γραφείο λογιστηρίου Γραφείο παραγγελιών Χώρος υπολογιστών (server) WC Διάδρομος κλιμακοστάσιο Γραφείο Γραφείο προέδρου συμβουλίου Γραφείο διευθυντή γραμματείας WC Σύνολα: Όπως εμφανίζεται και στα αποτελέσματα από το CHVAC που παρατίθενται στο Παράρτημα Β, το μέγιστο φορτίο του κτιρίου εμφανίζεται τον μήνα Αύγουστο στις 4 μ.μ.. Στον πίνακα 4.3 παρουσιάζονται τα φορτία του κάθε χώρου κατά την εμφάνιση του μεγίστου. Πίνακας 4.3: Φορτία στους χώρους του κτιρίου κατά την εμφάνιση του μεγίστου φορτίου του κτιρίου (Αύγουστος, 4 μ.μ.) Αριθμός Χώρου Χρήση Αισθητό κέρδος Λανθάνον κέρδος Αισθητό αερισμού Λανθάνον αερισμού Συνολικό ψυκτικό [W] [W] [W] [W] [W] 1.1 Κλιμακοστάσιο Διάδρομος κλιμακοστάσιο Γραφείο λογιστηρίου Γραφείο παραγγελιών Χώρος υπολογιστών (server) WC Διάδρομος κλιμακοστάσιο Γραφείο Γραφείο προέδρου συμβουλίου Γραφείο διευθυντή γραμματείας WC Σύνολα: Συγκρίνοντας τους πίνακες 4.2 και 4.3 παρατηρείται ότι το φορτίο του αερισμού και το λανθάνον εσωτερικό φορτίο παραμένουν σταθερά. Αυτό οφείλεται στο ότι το μέγιστο φορτίο του κτιρίου συμπίπτει με το μέγιστο φορτίο του αερισμού και ότι το εσωτερικό λανθάνον φορτίο δεν διαφοροποιείται κατά την διάρκεια κανονικής λειτουργίας του κτιρίου αφού εξαρτάται από τις συσκευές και τα άτομα που παραμένουν σταθερά σε λειτουργία και σε αριθμό. Διαφοροποίηση υπάρχει στα μέγιστα φορτία ανά χώρο και στα αντίστοιχα αισθητά φορτία των χώρων, κατά την χρονική στιγμή εμφάνισης του μεγίστου ψυκτικού φορτίου του 5

51 Συγκριτική Μελέτη Κόστους Εγκατάστασης Τριών Συστημάτων Κλιματισμού σε Κτίριο Γραφείων κτιρίου. Αυτό οφείλεται κυρίως στο διαφορετικό προσανατολισμό του κάθε χώρου. Αξιοσημείωτο επίσης είναι ότι κατά τη χρονική στιγμή εμφάνισης του μέγιστου φορτίου του κτιρίου, κανένας επιμέρους χώρος δεν εμφανίζει το μέγιστο αισθητό φορτίο που αντιστοιχεί σε αυτόν. Γίνεται αντιληπτό ότι το φορτίο του αερισμού και η χρονική στιγμή κατά την οποία εμφανίζεται, παίζει καθοριστικό ρόλο στην ώρα του μεγίστου φορτίου του κτιρίου. Όπως παρουσιάστηκε στην παράγραφο 4.3, ο συντελεστής αισθητού ψυκτικού φορτίου CLF αυξάνεται προς τις τελευταίες ώρες λειτουργίας του κτιρίου οπότε είναι αναμενόμενο και να έχουμε αύξηση των αισθητών ψυκτικών φορτίων από τα άτομα, τις συσκευές και το φωτισμό. Αντίθετα τα φορτία αερισμού μειώνονται μετά τις μεσημβρινές ώρες. Κατά τη χρονική στιγμή εμφάνισης του μέγιστου ψυκτικού φορτίου, τα ποσοστά ανά πηγή θερμότητας παρουσιάζονται στην εικόνα 4.1 σύμφωνα με τα αποτελέσματα του CHVAC. Σε αντίθεση με τα θερμικά φορτία του χώρου, τα ψυκτικά φορτία μέσα από αδιαφανή δομικά στοιχεία αποτελούν το μικρότερο ποσοστό (8,41%). Οι κυρίαρχες πηγές ψυκτικού φορτίου για το συγκεκριμένο κτίριο στην διάρκεια της θερινής περιόδου, με φθίνουσα σειρά, είναι: 1. οι υαλοπίνακες (27,92%), 2. τα άτομα (19,96%), 3. οι συσκευές (16,65%), 4. ο αερισμός (13,9%) 5. και τα φωτιστικά σώματα (12,69%). Εικόνα 4.1: Κατανομή ψυκτικών φορτίων κατά την εμφάνιση του μεγίστου στο κτίριο 51

52 Εργαστήριο Κατασκευής Συσκευών Διεργασιών 5 Περιγραφή των τριών συστημάτων κλιματισμού Μετά τον υπολογισμό των θερμικών και ψυκτικών φορτίων του κτιρίου, πρέπει να επιλεγεί και να διαστασιολογηθεί το σύστημα κλιματισμού που θα εγκατασταθεί στο κτίριο, προδιαγράφοντας όλες τις απαραίτητες συσκευές. Όπως περιγράφηκε στην εισαγωγή της εργασίας, οι παράγοντες που επηρεάζουν αυτή την επιλογή είναι αρκετοί και πολλές φορές αντικρουόμενοι. Τα συστήματα που επιλέχθηκαν προς σύγκριση είναι: Σύστημα κλιματισμού με μονάδες ανεμιστήρα στοιχείου (Fan Coil Units, FCU) νερού για την κάλυψη των φορτίων των χώρων του κτιρίου και ξεχωριστές μονάδες FCU για την κάλυψη των φορτίων αερισμού. Για την τροφοδοσία των μονάδων αυτών με θερμό και ψυχρό νερό μπορεί να τοποθετηθεί μια αντλία θερμότητας αέρα νερού ή ένας συνδυασμός ψυκτικής μονάδας για την θερινή λειτουργία και λέβητα θερμού νερού για την χειμερινή. Το σύστημα αυτό θα αναφέρεται στη συνέχεια ως σύστημα Α. Σύστημα κλιματισμού με μονάδες ανεμιστήρα στοιχείου με ψυκτικό ρευστό μεταβαλλόμενης παροχής (Variable Refrigerant Flow, VRF) για την κάλυψη των φορτίων των χώρων του κτιρίου και ξεχωριστές μονάδες VRF για την κάλυψη των φορτίων αερισμού. Το σύστημα αυτό θα αναφέρεται στη συνέχεια ως σύστημα Β. Σύστημα κλιματισμού μόνο με αέρα σταθερής παροχής (CV), με κεντρική κλιματιστική μονάδα (ΚΚΜ) και δίκτυο αεραγωγών. Και εδώ ως πηγή ενέργειας μπορεί να χρησιμοποιηθεί είτε μια αντλία θερμότητας αέρα νερού είτε συνδυασμός ψυκτικής μονάδας για την θερινή λειτουργία και λέβητα θερμού νερού για την χειμερινή. Το σύστημα αυτό θα αναφέρεται στη συνέχεια ως σύστημα Γ. Για το σύστημα Α με τα FCUs νερού και το σύστημα Β με μονάδες VRF η διάταξη και ο τρόπος λειτουργίας είναι πανομοιότυπος. Αυτό που διαφέρει είναι το μέσο μεταφοράς της θερμότητας, οι τερματικές μονάδες αλλά και η μονάδα παραγωγής της θερμότητας. Τα συστήματα Α και Β χρησιμοποιούν επιπλέον και ένα δίκτυο αεραγωγών για την ανανέωση του αέρα. 5.1 Σύστημα FCU με νερό (Α) και σύστημα VRF (Β) Το βασικό χαρακτηριστικό των συστημάτων Α και Β είναι ότι η διαχείριση των φορτίων των χώρων και των φορτίων αερισμού γίνεται σε διαφορετικές τερματικές μονάδες. Σε κάθε χώρο ή ομάδα χώρων τοποθετείται μια ή περισσότερες τερματικές συσκευές μέσα στην ψευδοροφή του χώρου οι οποίες διαχειρίζονται τα φορτία του χώρου στον οποίο βρίσκονται. Αυτές οι μονάδες είναι τύπου κασέτας, όπως ονομάζονται, και το μόνο που είναι εμφανές είναι οι περσίδες προσαγωγής και η γρίλια αναρρόφησης του αέρα μέσα από τον χώρο. Στην εικόνα 5.1 εμφανίζεται μια τέτοια τυπική μονάδα. Το βασικό πλεονέκτημα των μονάδων αυτού του τύπου σε σύγκριση με τις μονάδες τύπου δαπέδου είναι η εξοικονόμηση χώρου, ιδιαίτερα σε ένα κτίριο γραφείων όπου η εκμετάλλευση του διαθέσιμου χώρου παίζει σημαντικό ρόλο. Επιπλέον, αυτού του τύπου οι μονάδες διαθέτουν υποδοχή στην οποία μπορεί να συνδεθεί αεραγωγός που προσάγει φρέσκο αέρα από το εξωτερικό περιβάλλον. Για την διαχείριση των φορτίων αερισμού υπάρχει σε κάθε όροφο μια μονάδα με την δυνατότητας σύνδεσης με δίκτυο αεραγωγών. Αυτού του τύπου οι μονάδες ονομάζονται καναλάτες, και μια τυπική τέτοια μονάδα παρουσιάζεται στην εικόνα 5.2. Η καναλάτη 52

53 Συγκριτική Μελέτη Κόστους Εγκατάστασης Τριών Συστημάτων Κλιματισμού σε Κτίριο Γραφείων μονάδα κλιματίζει τον εξωτερικό αέρα και τον οδηγεί με δίκτυο κυκλικών αεραγωγών στην υποδοχή του νωπού αέρα που διαθέτουν οι κασέτες σε κάθε χώρο. Εικόνα 5.1: Τυπική μονάδα ανεμιστήρα στοιχείου, τύπου κασέτας Θα πρέπει να τονιστεί εδώ, ότι οι μονάδες που διαχειρίζονται τον παρεχόμενο στους χώρους φρέσκο εξωτερικό αέρα δεν παραλαμβάνουν φορτία των χώρων. Απλά παραλαμβάνουν τα φορτία αερισμού και προσάγουν τον αέρα στην επιθυμητή θερμοκρασία του χώρου, δηλαδή στους 22 C για την θέρμανσης και στους 26 C για την ψύξη. Το συνολικό ποσό του παρεχόμενου αέρα ισούται με αυτό που είναι απαραίτητο για να επιτευχθεί ο ρυθμός ανανέωσης όπως παρουσιάζεται στην παράγραφο Εικόνα 5.2: Τυπική καναλάτη μονάδα ανεμιστήρα - στοιχείου Για την απόρριψη του αέρα προς το περιβάλλον χρησιμοποιείται ανεξάρτητο δίκτυο κυκλικών αεραγωγών στο οποίο μέσω στομίων απάγεται ο αέρας από διάφορα σημεία του ορόφου. Ο απορριπτόμενος αέρας διέρχεται από μονάδα ανάκτησης θερμότητας που εγκαθίσταται μέσα στην ψευδοροφή, όπως αυτή που εμφανίζεται στην εικόνα 5.3. Ο φρέσκος αέρας προσαγωγής από την μονάδα ανάκτησης προς του χώρους οδηγείται στην καναλάτη μονάδα κλιματισμού του αέρα πριν καταλήξει στις μονάδες κασέτας του κάθε χώρου. Εικόνα 5.3: Μονάδα ανάκτησης θερμότητας αέρα - αέρα για τοποθέτηση σε ψευδοροφή 53

54 Εργαστήριο Κατασκευής Συσκευών Διεργασιών Όλες οι μονάδες ανεμιστήρα στοιχείου νερού αλλά και οι αντίστοιχες του συστήματος VRF τροφοδοτούνται με το μέσο μεταφοράς της θερμότητας (νερό ή ψυκτικό ρευστό) από μια κεντρική μονάδα. Αυτή στην περίπτωση του συστήματος Β είναι μια αντλία θερμότητας αέρα ψυκτικού ρευστού. Στην περίπτωση του συστήματος Α γίνονται δύο επιλογές: 1. αντλία θερμότητας αέρα νερού, 2. ψυκτική μονάδα (chiller) για την θερινή λειτουργία και λέβητας θερμού νερού με καυστήρα πετρελαίου ή φυσικού αερίου για την χειμερινή λειτουργία. Το δίκτυο διανομής του νερού στις τερματικές μονάδες δεν διαφέρει ανάμεσα στις δύο επιλογές. Η κάθε τερματική μονάδα διαθέτει δίοδη ηλεκτροκίνητη βάνα η οποία διακόπτει την παροχή του νερού προς αυτή όταν επιτευχθεί η επιθυμητή θερμοκρασία στον ελεγχόμενο χώρο ή όταν τεθεί η συσκευή εκτός λειτουργίας. Ο έλεγχος της λειτουργίας του όλου συστήματος θα γίνεται τοπικά για τις μονάδες του χώρου και ανά όροφο για τις μονάδες ανάκτησης θερμότητας και διαχείρισης του αέρα. Δηλαδή ο κάθε χώρος θα διαθέτει χειριστήριο στο οποίο θα καθορίζεται η επιθυμητή θερμοκρασία του χώρου και θα ελέγχεται η μονάδα ή οι μονάδες ανεμιστήρα στοιχείου τύπου κασέτας που βρίσκονται σε αυτόν. Επίσης, σε κάθε όροφο θα υπάρχει ένα χειριστήριο για τον έλεγχο λειτουργίας της καναλάτης μονάδα ανεμιστήρα στοιχείου που κλιματίζει τον αέρα του ορόφου αλλά και ένα χειριστήριο για τον έλεγχο της μονάδας ανάκτησης. Η ρύθμιση αυτή θα είναι ενιαία για τον όροφο και θα επιλέγεται η θερμοκρασία του αέρα προσαγωγής και η ταχύτητα των ανεμιστήρων. Σε περίπτωση που σε έναν χώρο επιτευχθεί η επιθυμητή θερμοκρασία, η τοπική μονάδα σταματά να προσδίδει ή να απορροφά θερμότητα σε ή από αυτόν, διακόπτοντας την ροή του ψυκτικού μέσου κλείνοντας την δίοδη ηλεκτροκίνητη βάνα, αφήνοντας μόνο τον ανεμιστήρα της σε λειτουργία. Η ανεξάρτητη λειτουργία της καναλάτης μονάδας διαχείρισης του αέρα, επιτρέπει να επιτυγχάνεται συνεχής ανανέωση του αέρα ανεξάρτητα αν οι τοπικές μονάδες λειτουργούν ή όχι. Οι μονάδες που έχουν επιλεγεί για την κάλυψη των αναγκών των φορτίων των χώρων του κτιρίου παρουσιάζονται στον πίνακα 5.1. Η διάταξη και η θέση των μονάδων φαίνεται στα σχέδια Κ.Α-1 έως Κ.Α-4 για το σύστημα Α και Κ.Β-1 έως Κ.Β-4 για το σύστημα Β (Παράρτημα Δ). Πίνακας 5.1: Κατανομή των τοπικών μονάδων των συστημάτων Α και Β στους χώρους του κτιρίου Α/Α Επ/δο Αριθμ. Φορτία Φορτία Ανάκτηση Χρήση Χώρου χώρου αερισμού θερμότητας 1 Υπόγειο 1.1 Κλιμακοστάσιο Διάδρομος κλιμακοστάσιο 1 κασέτα WC 1 καναλάτη 1 ψευδοροφής 4 Ισόγειο 2.2 Γραφείο λογιστηρίου 2 κασέτες Γραφείο παραγγελιών 2 κασέτες Χώρος υπολογιστών (server) 1 κασέτα Διάδρομος κλιμακοστάσιο 1 κασέτα WC 1ος Γραφείο 1 κασέτα 1 καναλάτη 1 ψευδοροφής όροφος Γραφείο προέδρου συμβουλίου 3 κασέτες Γραφείο διευθυντή γραμματείας 2 κασέτες Για να επιτευχθεί η ομοιομορφία της θερμοκρασίας σε μεγάλους χώρους τοποθετούνται 54

55 Συγκριτική Μελέτη Κόστους Εγκατάστασης Τριών Συστημάτων Κλιματισμού σε Κτίριο Γραφείων περισσότερες από μια τερματικές μονάδες μικρότερης ισχύος, αντί μιας μονάδας μεγάλης ισχύος για ολόκληρο το χώρο. Για τα WC δεν προβλέπεται τερματική μονάδα για την κάλυψη των φορτίων τους. Τα φορτία των WC αθροίζονται με αυτά του διαδρόμου του κάθε ορόφου και επιλέγεται μια μονάδα που θα εξυπηρετεί και τους δύο χώρους. Επίσης σε κάθε WC υπάρχει εξαεριστήρας που απορρίπτει ποσότητα του αέρα ίση με την καθορισμένη για την επίτευξη του απαιτούμενου ρυθμού εναλλαγών ανά ώρα, απευθείας στο περιβάλλον. Η προσαγωγή του αέρα προς αυτά γίνεται από περσίδες (στόμια) που υπάρχουν στις πόρτες που χωρίζουν τα WC από τον διάδρομο. Για το σύστημα Α, με μέσο μεταφοράς της θερμότητας το νερό, η αντλία θερμότητας ή η ψυκτική μονάδα έχουν εγκατασταθεί στον περιβάλλοντα χώρο έξω από το λεβητοστάσιο και εσωτερικά αυτού η διάταξη του λέβητα. Στο λεβητοστάσιο επίσης εγκαθίσταται σύστημα συλλέκτη και διανομέα του νερού που τροφοδοτεί τους δύο κλάδους του υδραυλικού δικτύου σωληνώσεων. Ο καταμερισμός των τερματικών μονάδων σε δύο κλάδους γίνεται ώστε να μειωθούν οι διατομές των σωλήνων. Οι κλάδοι έχουν επιλεγεί έτσι ώστε να εξυπηρετούν ανεξάρτητα τους χώρους που βρίσκονται στον ανατολικό και δυτικό προσανατολισμό του κτιρίου. Η επιλογή αυτή μας οδηγεί και στην εγκατάσταση δύο αντλιών (κυκλοφορητών), μιας για κάθε κλάδο. Σε αυτούς τους δύο κλάδους επιλέχθηκαν κυκλοφορητές μεταβαλλόμενης παροχής (ηλεκτρονικοί) για λόγους εξοικονόμησης ενέργειας. Προδιαγράφεται επίσης και ένας τρίτος κυκλοφορητής, σταθερής παροχής, ο οποίος αναλαμβάνει την κυκλοφορία του νερού ανάμεσα στην μονάδα παραγωγής θερμότητας (αντλία θερμότητας ή ψυκτική μονάδα ή λέβητας) και τον διανομέα/συλλέκτη από τον οποίο τροφοδοτούνται οι δύο ξεχωριστοί κλάδοι του δικτύου (βλέπε σχέδιο Κ.Α-4). Στο σύστημα VRF, σύστημα Β, η παραγωγή της θερμότητας γίνεται στην αντλία θερμότητας. Η κυκλοφορία του ψυκτικού ρευστού γίνεται με κυκλοφορητή ο οποίος είναι ενσωματωμένος στην αντλία θερμότητας. Ο κατασκευαστής δίνει κάποιες μέγιστες αποστάσεις, μήκος και υψομετρική διαφορά, μεταξύ της αντλίας θερμότητας και της δυσμενέστερης υδραυλικά τερματικής μονάδας οι οποίες και τηρήθηκαν. Η αντλία θερμότητας του συστήματος VRF τροφοδοτεί τις τερματικές μονάδες μέσω ενός κεντρικού κλάδου σωληνώσεων. Για την διακλάδωση των σωλήνων χρησιμοποιούνται ειδικά εξαρτήματα τύπου Υ, τα οποία χωρίζουν σε επιμέρους δύο κλάδους το δίκτυο. Με αυτό τον τρόπο το ψυκτικό μέσο διαμοιράζεται σε όλες τις τερματικές μονάδες. Η αντλία θερμότητας τοποθετείται στο δώμα του κτιρίου με τον κεντρικό κλάδο να οδηγείται στην ψευδοροφή του 1ου ορόφου χωρίς να χρειάζονται πρόσθετα εξαρτήματα, διανομείς, κυκλοφορητές όπως στην περίπτωση του συστήματος με το νερό. Όλο το δίκτυο των σωληνώσεων, του νερού ή του ψυκτικού ρευστού, ανάλογα με το σύστημα, οδεύουν μέσα στην ψευδοροφή του κάθε ορόφου αναρτώμενα από την οροφή. Οι σωληνώσεις διαθέτουν εξωτερική θερμομόνωση πάχους 19mm για όσες οδεύουν στο εξωτερικό περιβάλλον και 13 mm για όσες βρίσκονται εντός του κτιρίου (ψευδοροφή, υπόγειο) [2]. Το δίκτυο των αεραγωγών για την προσαγωγή του φρέσκου αέρα και την απόρριψη αέρα στο περιβάλλον οδεύει και αυτό στην ψευδοροφή του κάθε ορόφου με μόνωση 3 mm [2]. 5.2 Σύστημα μόνο με αέρα (Γ) Η διάταξη του συστήματος κλιματισμού μόνο με αέρα, με μια κεντρική κλιματιστική μονάδα σταθερής παροχής, είναι μια λύση πολύ πιο συνηθισμένη αν την συγκρίνουμε με αυτή του συστήματος Α ή Β. Η κεντρική κλιματιστική μονάδα τοποθετείται στο δώμα του κτιρίου από 55

56 Εργαστήριο Κατασκευής Συσκευών Διεργασιών όπου ξεκινά το δίκτυο αεραγωγών, το οποίο με κατακόρυφο τμήμα του εισέρχεται στην ψευδοροφή του 1ου ορόφου και παράλληλα διαχωρίζεται για την τροφοδότηση με αέρα του ισογείου του κτιρίου. Το δίκτυο προσαγωγής οδεύει στην ψευδοροφή του κάθε ορόφου και διαμοιράζει τον αέρα στους κλιματιζόμενους χώρους με ποσότητα αέρα ίση με την αναγκαία για την κάλυψη του συνολικού τους φορτίου, φορτίων των χώρων αλλά και του αερισμού. Γίνεται αντιληπτό ότι το μέγεθος των αεραγωγών του συστήματος με αέρα είναι κατά πολύ μεγαλύτερο από τους αεραγωγούς που χρησιμοποιήθηκαν μόνο για τον αερισμό στα συστήματα Α και Β. Οι αεραγωγοί που θα χρησιμοποιηθούν σε αυτή την περίπτωση είναι ορθογωνικής διατομής. Ο αέρας καταλήγει στους κλιματιζόμενους χώρους μέσω στομίων οροφής πριν από τα οποία υπάρχει και κιβώτιο ισοκατανομής (plenum box). Αντίστοιχα, για την επιστροφή του αέρα στην κεντρική κλιματιστική μονάδα, υπάρχουν στους χώρους στόμια επιστροφής τα οποία μέσω αεραγωγών μέσα στην ψευδοροφή καταλήγουν με τον ίδιο τρόπο στην ΚΚΜ που βρίσκεται στο δώμα του κτιρίου. Το δίκτυο των αεραγωγών διαθέτει πάχος μόνωσης 3 mm για το τμήμα το οποίο βρίσκεται μέσα στην ψευδοροφή και 4 mm για το τμήμα στο δώμα του κτιρίου που έρχεται σε επαφή με το εξωτερικό περιβάλλον [2]. Ο έλεγχος της θερμοκρασίας γίνεται ενιαία για όλο το κτίριο, με την ΚΚΜ να παρέχει σταθερή ποσότητα αέρα. Κίνηση του αέρα υπάρχει ακόμα και όταν επιτευχθεί η επιθυμητή θερμοκρασία διατηρώντας τους ανεμιστήρες σε λειτουργία για τον αερισμό, ενώ σταματά μόνο η λειτουργία την μονάδας παραγωγής θερμότητας/ψύχους εάν το σύστημα ελέγχου δώσει την αντίστοιχη εντολή. Οι επιλογές που υπάρχουν για τον τύπο της μονάδας παραγωγής θερμότητας/ψύχους στο σύστημα με αέρα είναι ίδιες με αυτές στο σύστημα Α. Δηλαδή: 1. αντλία θερμότητας αέρα νερού, 2. ψυκτική μονάδα (chiller) για την θερινή λειτουργία και λέβητας θερμού νερού με καυστήρα πετρελαίου ή φυσικού αερίου για την χειμερινή λειτουργία. Στην περίπτωση της εγκατάστασης μόνο αντλίας θερμότητας, αυτή τοποθετείται στο δώμα κοντά στην ΚΚΜ. Στην περίπτωση που επιλεγεί η συνδυαστική λύση της ψυκτικής μονάδας με τον λέβητα τότε θα εγκατασταθούν στο λεβητοστάσιο όπως και στην περίπτωση του συστήματος FCU με το νερό. Η μόνη διαφορά εδώ θα είναι ότι θα υπάρχει ένα ζεύγος σωλήνων για την σύνδεση των μονάδων παραγωγής της θερμότητας με το θερμαντικό/ψυκτικό στοιχείο της ΚΚΜ. Η κεντρική κλιματιστική μονάδα διαθέτει και σύστημα απόρριψης μέρους του επιστρεφόμενου αέρα και προσαγωγής φρέσκου με δυνατότητα ανάκτησης θερμότητας. Τα τμήματα της κλιματιστικής μονάδας, όπως αριθμούνται στην εικόνα 5.4 έχουν ως εξής: 1. είσοδος του αέρα επιστροφής, 2. ανεμιστήρας επιστρεφόμενου αέρα, 3. κιβώτιο διαχωρισμού του επιστρεφόμενου αέρα, 4. εναλλάκτης αέρα αέρα ανάκτησης θερμότητας, 5. είσοδος νωπού αέρα από το περιβάλλον, 6. απόρριψη του επιστρεφόμενου αέρα στο περιβάλλον, 7. κιβώτιο μίξης του αέρα προσαγωγής, 8. φίλτρο αέρα, 56

57 Συγκριτική Μελέτη Κόστους Εγκατάστασης Τριών Συστημάτων Κλιματισμού σε Κτίριο Γραφείων 9. ψυκτικό/θερμαντικό στοιχείο, 1. ανεμιστήρας προσαγωγής και 11. έξοδος του αέρα προσαγωγής. Εικόνα 5.4: Διάταξη της κεντρικής κλιματιστικής μονάδας Ο εισερχόμενος αέρας στην κεντρική κλιματιστική μονάδα από τους χώρους με την βοήθεια του ανεμιστήρα επιστροφής διαχωρίζεται σε αυτόν που θα απορριφθεί στο περιβάλλον και σε αυτόν που θα κλιματιστεί ξανά και θα επιστραφεί στους χώρους (ανακυκλοφορία). Η ποσότητα του αέρα που θα απορριφθεί ρυθμίζεται από την θέση των πτερυγίων των διαφραγμάτων (dampers) του κιβωτίου διαχωρισμού (3). Δεδομένου ότι οι ανεμιστήρες επιστροφής και προσαγωγής είναι ίσης παροχής, όση ποσότητα απορρίπτεται τόση εισέρχεται με την βοήθεια του ανεμιστήρα προσαγωγής. Ο επιστρεφόμενος έτσι αέρας έχει αναμιχθεί με ποσότητα φρέσκου αέρα. Η συνολική ποσότητα αέρα πλέον διέρχεται από το θερμαντικό/ψυκτικό στοιχείο όπου προσδίδεται ή αποβάλλεται από θερμότητα και διερχόμενη από τα φίλτρα της κεντρικής κλιματιστικής μονάδας καταλήγει στο δίκτυο των αεραγωγών προσαγωγής. Η ρύθμιση του μερικού φορτίου γίνεται με αυξομείωση της θερμοκρασίας του αέρα προσαγωγής, μέσω της αυξομείωσης της παροχής του νερού στο ψυκτικό/θερμικό στοιχείο. Η αυξομείωση αυτή επιτυγχάνεται με την τοποθέτηση τρίοδης βάνας πριν από το στοιχείο, της οποίας η λειτουργία ρυθμίζεται από το σύστημα ελέγχου της εγκατάστασης. 57

58 Εργαστήριο Κατασκευής Συσκευών Διεργασιών 6 Επιλογή συσκευών και διαστασιολόγηση δικτύων Μετά τον καθορισμό της διάταξης των συστημάτων κλιματισμού, πρέπει να επιλεγούν οι επιμέρους συσκευές και να διαστασιολογηθούν τα δίκτυα σωληνώσεων και αεραγωγών. Οι επιλογές των συσκευών, βάσει των θερμικών και ψυκτικών φορτίων και των απαιτήσεων αερισμού των χώρων, στηρίζονται στα τεχνικά χαρακτηριστικά που ορίζουν οι κατασκευαστές, ενώ για τους υπολογισμούς χρησιμοποιήθηκαν και ειδικά εργαλεία (λογισμικό) που παρέχουν αυτοί για τα προϊόντα τους, όπως θα αναλυθεί παρακάτω. 6.1 Σύστημα με μονάδες ανεμιστήρα στοιχείου νερού (σύστημα Α) Η διαστασιολόγηση του συστήματος, ανεξαρτήτως τύπου, ξεκινά από την επιλογή των τερματικών μονάδων κλιματισμού. Επιλέγοντας τις τερματικές μονάδες και ορίζοντας κατά συνέπεια τα τεχνικά χαρακτηριστικά τους είναι δυνατός ο υπολογισμός όλων των υπόλοιπων εξαρτημάτων και συσκευών οι οποίες απαιτούνται, όπως οι σωληνώσεις, οι αεραγωγοί, οι κυκλοφορητές, κτλ Επιλογή των τερματικών μονάδων FCU ανά χώρο Η διάταξη των τερματικών μονάδων ανά χώρο παρουσιάστηκε στον πίνακα 5.1. Βάσει αυτής επιλέχθηκαν μονάδες ανεμιστήρα στοιχείου νερού ώστε να καλύπτονται τα φορτία του χώρου ή της ομάδας των χώρων που εξυπηρετούν. Η επιλογή των τοπικών μονάδων FCU, είτε καλύπτουν φορτία του χώρου είτε φορτία αερισμού, επιλέγονται με βάση το μέγιστο φορτίο του χώρου και όχι του φορτίου που αντιστοιχεί στην ώρα εμφάνισης του μέγιστου φορτίου του κτιρίου. Με αυτόν τον τρόπο εξασφαλίζεται ότι η ισχύς θα επαρκεί για την κάλυψη των δυσμενέστερων συνθηκών σε κάθε χώρο. Σε ένα κτίριο όταν πρέπει να επιλεγούν τερματικές μονάδες και για θέρμανση και για ψύξη, τότε αυτές θα πρέπει να ικανοποιούν τις απαιτήσεις και για τις δύο αυτές λειτουργίες. Παρατηρώντας τα μέγιστα συνολικά φορτία που εμφανίζονται στο εξεταζόμενο κτίριο ανά χώρο ή ομάδα χώρων κατά την χειμερινή λειτουργία (πίνακας 3.8) και κατά την θερινή λειτουργία (πίνακας 4.2), διαπιστώνεται πως τα ψυκτικά φορτία είναι κατά πολύ μεγαλύτερα από τα αντίστοιχα θερμικά. Τα FCUs έχουν τη δυνατότητα να λειτουργούν σε δύο, τρεις ή και τέσσερις ταχύτητες του ανεμιστήρα τους, αποδίδοντας σε κάθε ταχύτητα διαφορετική ισχύ η οποία αυξάνεται με την άνοδο της ταχύτητας περιστροφής του ανεμιστήρα. Συγκρίνοντας την απόδοση των μονάδων ανεμιστήρα στοιχείου για την ίδια ταχύτητα περιστροφής του ανεμιστήρα, η θερμική ισχύς είναι αρκετά υψηλότερη από την ψυκτική. Τα παραπάνω δύο δεδομένα, από τη μια τα υψηλότερα ψυκτικά φορτία των χώρων και από την άλλη η μεγαλύτερη θερμική ισχύς των FCUs στην ίδια ταχύτητα λειτουργίας του ανεμιστήρα, οδηγούν στο συμπέρασμα ότι οι τερματικές μονάδες που επιλέγονται υπερκαλύπτουν τα θερμικά φορτία των χώρων σε τέτοιο βαθμό που θα μπορούσε να χαρακτηριστεί ως υπερδιαστασιολόγηση. Εκτός από το παραπάνω, ο μηχανικός καλείται να επιλέξει και την ταχύτητα του ανεμιστήρα στην οποία θα θεωρήσει ότι θα λειτουργεί η μονάδα. Επιλέγοντας την χαμηλότερη ταχύτητα περιστροφής του ανεμιστήρα ως αναφορά, εντείνεται το πρόβλημα της υπερδιαστασιολόγησης στην θέρμανση δεδομένου ότι η επιλογή του μεγέθους του FCU 58

59 Συγκριτική Μελέτη Κόστους Εγκατάστασης Τριών Συστημάτων Κλιματισμού σε Κτίριο Γραφείων γίνεται με βάση την ψυκτική του ονομαστική απόδοση. Επιλέγοντας την μέγιστη ταχύτητα του ανεμιστήρα ως ταχύτητα αναφοράς, η θερμική ισχύς της τερματικής μονάδας που επιλέγεται είναι πλησιέστερα στις θερμικές απώλειες του χώρου, οδηγώντας όμως σε μια περισσότερο θορυβώδη λειτουργία στην ψύξη, πλησιάζοντας παράλληλα η μέγιστη απόδοση της μονάδας την μέγιστη τιμή των ψυκτικών φορτίων του χώρου. Ο τελευταίος τρόπος επιλογής ελαχιστοποιεί το συντελεστή ασφαλείας όσον αφορά την επιλογή της τερματικής μονάδας για την ψυκτική του απόδοση. Μια ικανοποιητική προσέγγιση είναι να οριστεί η μεσαία ταχύτητα περιστροφής του ανεμιστήρα ως αναφορά για την επιλογή των τερματικών μονάδων. Με αυτό τον τρόπο επιτρέπεται η μονάδα να λειτουργεί σε μεσαίο φορτίο κατά την διάρκεια της λειτουργίας ψύξης, σε χαμηλό φορτίο στη λειτουργία θέρμανσης ενώ δίνεται παράλληλα και στις δύο περιόδους η δυνατότητα λειτουργίας σε μεγαλύτερο φορτίο. Αυτός είναι ο τρόπος με τον οποίο έγινε η επιλογή των τερματικών μονάδων στους χώρους. Υπάρχουν και δύο περιπτώσεις χώρων που λόγω του μικρού ψυκτικού και θερμικού φορτίου επιλέχθηκε η δυνατότερη μικρή μονάδα με λειτουργία στην χαμηλή ταχύτητα περιστροφής του ανεμιστήρα δεδομένου ότι αυτή κάλυπτε τα φορτία. Αναλυτικά οι τερματικές μονάδες όπως επιλέχθηκαν παρουσιάζονται στον πίνακα 6.1 μαζί με την ταχύτητα αναφοράς της καθεμιάς. Πίνακας 6.1: Απόδοση των τερματικών μονάδων FCU σε θέρμανση και ψύξη στην ταχύτητα περιστροφής ανεμιστήρα αναφοράς [16] Αριθ. Χώρου Μονάδα FCU Θέρμανση Ψύξη Ισχύς Ταχύτητα Ισχύς Ταχύτητα Ισχύς Τύπος Ποσ. ζώνης ανεμιστήρα [kw] ανεμιστήρα [kw] [kw] Ισχύς ζώνης [kw] Κασέτα 4kW 1 Χαμηλή 2,2 2,2 Μεσαία 2,85 2, Κασέτα 4kW 2 Χαμηλή 2,2 4,4 Μεσαία 2,85 5,7 2.3 Κασέτα 4kW 2 Χαμηλή 2,2 4,4 Μεσαία 2,85 5,7 2.4 Κασέτα 2,4kW 1 Χαμηλή 2,16 2,16 Χαμηλή 1,55 1,55 Ισόγ.. Καναλάτη 3,37kW 1 Μεσαία 3,62 3,62 Μεσαία 2,92 2, Κασέτα 2,4kW 1 Χαμηλή 2,16 2,16 Μεσαία 1,8 1,8 3.2 Κασέτα 2,4kW 1 Χαμηλή 2,16 2,16 Χαμηλή 1,55 1, Κασέτα 2,4kW 3 Χαμηλή 2,16 6,48 Μεσαία 1,8 5,4 3.4 Κασέτα 2,4kW 2 Χαμηλή 2,16 4,32 Μεσαία 1,8 3,6 1ος ορ. Καναλάτη 4,94kW 1 Μεσαία 5,5 5,5 Μεσαία 4,47 4,47 Σύνολα: 15 36,5 35,54 Οι παραπάνω αποδόσεις ισχύουν σύμφωνα με τον κατασκευαστή για τις παρακάτω συνθήκες: θερμοκρασία εισόδου του αέρα στην ψύξη 27 C ξηρού βολβού (DB), θερμοκρασία εξόδου του αέρα στην ψύξη 19 C υγρού βολβού (WB), θερμοκρασία εισόδου του νερού στην ψύξη 7 C θερμοκρασία εξόδου του νερού στην ψύξη 12 C, θερμοκρασία εισόδου του αέρα στην θέρμανση 2 C και θερμοκρασία εισόδου του νερού στην θέρμανση 5 C. 59

60 Εργαστήριο Κατασκευής Συσκευών Διεργασιών Στον πίνακα 6.1 οι αναφορές στο ισόγειο και 1ο όροφο είναι για τις καναλάτες μονάδες κλιματισμού του αέρα. Είναι εμφανές ότι με στόχο να ικανοποιηθούν όλοι οι παράγοντες που αναλύθηκαν σε αυτή την παράγραφο, η τελική εγκατεστημένη ισχύς των τερματικών μονάδων ξεπερνά κατά πολύ τα φορτία θέρμανσης και ψύξης αντίστοιχα. Οι αποδόσεις των τερματικών μονάδων που θα χρησιμοποιηθούν για τους υπολογισμούς που έπονται, είναι αυτές με λειτουργία του ανεμιστήρα στην ταχύτητα αναφοράς. Για αυτό το λόγο τα τεχνικά χαρακτηριστικά που εμφανίζονται στον πίνακα 6.2 αφορούν την ταχύτητα αναφοράς του ανεμιστήρα όπως αυτή εμφανίζεται στον πίνακα 6.1. Πίνακας 6.2: Τεχνικά χαρακτηριστικά των καναλάτων και τύπου κασέτας FCU στην ταχύτητα αναφοράς περιστροφής του ανεμιστήρα (Χ = χαμηλή, Μ = μεσαία) Τεχνικά χαρακτηριστικά Κασέτα 2,4kW Κασέτα 4kW Θ (Χ) Ψ (Μ) Θ (Χ) Ψ (Μ) Καναλάτη 3,37kW Θ (Μ) Ψ (Μ) Καναλάτη 4,94kW Θ (Μ) Παροχή αέρα [l/s] Στατική πίεση ανεμιστήρα [Pa] Ολική ισχύς [kw] 2,16 1,8 2,2 2,85 3,62 2,92 5,5 4,47 Αισθητή ισχύς [kw] - 1,49-2,16-2,3-3,36 Πτώση πίεσης νερού [kpa] 3,7 5, 3,8 7, Ηλεκτρική ισχύς [W] Περιεκτικότητα νερού [l],55 1,1 1, 1,3 Ψ (Μ) Για την ανάκτηση της θερμότητας από τον αέρα απόρριψης στον φρέσκο εξωτερικό αέρα προσαγωγής επιλέχθηκαν δύο εναλλάκτες θερμότητας, ένας σε κάθε όροφο με τοποθέτηση στη ψευδοροφή. Τα τεχνικά τους χαρακτηριστικά να δίνονται στον πίνακα 6.3 και αναφέρονται στην μεσαία ταχύτητα περιστροφής του ανεμιστήρα. Πίνακας 6.3: Τεχνικά χαρακτηριστικά των εναλλακτών θερμότητας ψευδοροφής (λειτουργία στην μεσαία ταχύτητα περιστροφής του ανεμιστήρα) [17] Τεχνικά χαρακτηριστικά 1ος όροφος 2ος όροφος 5 65 Παροχή αέρα [m³/h] 5 65 Εξωτερική στατική πίεση [Pa] Βαθμός απόδοσης θερμοκρασίας [%] 76,5 75, Απόδοση εναλλαγής ενθαλπίας στην θέρμανση [%] 72, 69,5 Απόδοση εναλλαγής ενθαλπίας στην ψύξη [%] 64,5 61,5 Ηλεκτρική ισχύς [W] Επιλογή των κεντρικών μονάδων παραγωγής θερμότητας Όπως έχει ήδη αναφερθεί στο σύστημα Α, με μονάδες ανεμιστήρα στοιχείου νερού, υπάρχει η δυνατότητα να εγκατασταθεί α) μια και μόνο αντλία θερμότητας η οποία θα 6

61 Συγκριτική Μελέτη Κόστους Εγκατάστασης Τριών Συστημάτων Κλιματισμού σε Κτίριο Γραφείων καλύπτει το θερμικό αλλά και το ψυκτικό φορτίο του κτιρίου ή β) να εγκατασταθούν μια ψυκτική μονάδα σε συνδυασμό με λέβητα πετρελαίου/αερίου με εναλλασσόμενη λειτουργία για τη χειμερινή και τη θερινή περίοδο. Η επιλογή της ισχύος αυτών των μονάδων θα γίνει βάσει των θερμικών και ψυκτικών φορτίων του κτιρίου όπως υπολογίστηκαν στα αντίστοιχα κεφάλαια, και όχι βάσει της εγκατεστημένης ονομαστικής ισχύος του μονάδων FCU. Έτσι οι μονάδες αυτές θα πρέπει να καλύπτουν το μέγιστο ψυκτικό φορτίο του κτιρίου, χώρων και αερισμού, (περίπου 22kW) και το μέγιστο θερμικό φορτίο (14kW) αντίστοιχα. Για την επιλογή της αντλίας θερμότητας υπάρχουν δύο δυνατότητες καθώς υπάρχουν αντλίες θερμότητας, αλλά και ψυκτικές μονάδες, των οποίων ο συμπιεστής λειτουργεί σε σταθερό αριθμό στροφών και αντλίες θερμότητας στις οποίες ο συμπιεστής εργάζεται με μεταβαλλόμενο αριθμό στροφών με τη χρήση μετατροπέα συνεχούς ρεύματος (DC inverter). Ο κατασκευαστής από τον οποίο λήφθηκαν τα τεχνικά χαρακτηριστικά και οι τιμές κόστους των συσκευών, δεν διαθέτει αντλία θερμότητας ούτε και ψυκτική μονάδα μεταβαλλόμενων στροφών μεγαλύτερης ισχύς από τα 13kW στην ψύξη. Προκειμένου να εξεταστούν όλες οι δυνατές επιλογές, θεωρήθηκε ότι η μονάδα παραγωγής της ενέργειας για το σύστημα κλιματισμού Α αποτελείται κατά περίπτωση από: 1. δύο αντλίες θερμότητας μεταβαλλόμενων στροφών λειτουργίας του συμπιεστή, οι οποίες εργάζονται παράλληλα, 2. αντλία θερμότητας σταθερών στροφών λειτουργίας του συμπιεστή με δοχείο αδράνειας 1 lit, 3. ψυκτική μονάδα σταθερών στροφών λειτουργίας του συμπιεστή με δοχείο αδράνειας και λέβητα παραγωγής θερμού νερού. Στην επιλογή 2 η μοναδική αντλία θερμότητας είναι ικανή να καλύψει τα θερμικά αλλά και τα ψυκτικά φορτία του κτιρίου στο σύνολό τους. Το ίδιο ισχύει και για την 3η περίπτωση με την ψυκτική μονάδα και τα ψυκτικά φορτία του κτιρίου. Αντίθετα στην περίπτωση 1, λόγω του περιορισμού της διαθέσιμης ισχύος σε μονάδες inverter από τον κατασκευαστή, απαιτούνται δύο αντλίες θερμότητας ώστε να καλύψουν τα συνολικά ψυκτικά φορτία του κτιρίου. Τοποθετώντας το δοχείο αδράνειας στη διάταξη με την αντλία θερμότητας ή την ψυκτική μονάδα σταθερών στροφών, ο συμπιεστής πλέον λειτουργεί για μεγαλύτερο χρονικό διάστημα για τη θέρμανση ή ψύξη του νερού του δικτύου αλλά παράλληλα παραμένει και ανενεργός για μεγαλύτερο διάστημα. Αυτό έχει ως συνέπεια τη μείωση του αριθμού εκκινήσεων του συμπιεστή, στις οποίες εμφανίζεται και η μέγιστη απαίτηση στην ένταση του ηλεκτρικού ρεύματος, με αποτέλεσμα τη μείωση της ενεργειακής κατανάλωσης. Το δοχείο αδράνειας μπορεί να τοποθετηθεί και στη διάταξη με την αντλία θερμότητας μεταβαλλόμενων στροφών του συμπιεστή, κάτι το οποίο δεν επιλέχθηκε ώστε η λειτουργία της αντλίας θερμότητας σταθερών στροφών από ενεργειακή άποψη, να προσεγγίζει τη λειτουργία της αντλίας θερμότητας μεταβαλλόμενου αριθμού στροφών. Τα τεχνικά χαρακτηριστικά των αντλιών θερμότητας και της ψυκτικής μονάδας που επιλέχθηκαν παρουσιάζονται στον πίνακα

62 Εργαστήριο Κατασκευής Συσκευών Διεργασιών Πίνακας 6.4: Τεχνικά χαρακτηριστικά αντλιών θερμότητας και ψυκτικής μονάδας [18] Τεχνικά Χαρακτηριστικά Αντλία θερμότητας μεταβαλλόμενων στροφών Αντλία θερμότητας σταθερών στροφών Ψυκτική μονάδα σταθερών στροφών Θέρμανση Ψύξη Θέρμανση Ψύξη Ψύξη Ισχύς [kw] 2 x 14 2 x 13 29,6 27, 27,6 Ηλεκτρική ισχύς [kw] 2 x 4,36 2 x 4,47 9,4 8,62 8,52 COP (θέρμανση) ή EER (ψύξη) [kw/kw] 2 x 3,21 2 x 2,91 3,27 3,13 3,24 ESEER (ψύξη) [kw/kw] - 2 x 4,4-3,52 3,65 Ψυκτικό μέσο R-41A R-41A R-41A Περιεκτικότητα νερού [l] 2 x 2,3 2,28 2,28 Τα παραπάνω στοιχεία ισχύουν σύμφωνα με τον κατασκευαστή στις ακόλουθες συνθήκες: θερμοκρασία εισόδου του νερού κατά την ψύξη 12 C, θερμοκρασία εξόδου του νερού κατά την ψύξη 7 C, θερινή θερμοκρασία εξωτερικού αέρα 35 C, θερμοκρασία εισόδου του νερού κατά την θέρμανση 4 C, θερμοκρασία εξόδου του νερού κατά την θέρμανση 45 C, χειμερινή θερμοκρασία εξωτερικού αέρα 7 C ξηρού βολβού (DB) και 6 C υγρού βολβού (WB). Οι βαθμοί απόδοσης που παρουσιάζονται στον πίνακα 6.4 εμφανίζονται κατά την λειτουργία των συσκευών σε πλήρες φορτίο στις συνθήκες που αναφέρονται. Για τον καλύτερο προσδιορισμό της ενεργειακής απόδοσης των συσκευών σε κανονικές συνθήκες λειτουργίας, υπολογίζεται ο εποχιακός ενεργειακός βαθμός απόδοσης ESEER (European Seasonal Energy Efficiency Ratio) [19] ο οποίος υπολογίζεται σύμφωνα με την παρακάτω σχέση. ESEER=,3 EER 1 +,33 EER 75 +,41 EER 5 +,23 EER 25 (6.1) όπου: EER 1 ο ενεργειακός βαθμός απόδοσης σε 1% φορτίο για εξωτερική θερμοκρασία αέρα 35 C DB, EER 75 ο ενεργειακός βαθμός απόδοσης σε 75% φορτίο για εξωτερική θερμοκρασία αέρα 3 C DB, EER 5 ο ενεργειακός βαθμός απόδοσης σε 5% φορτίο για εξωτερική θερμοκρασία αέρα 25 C DB, EER 25 ο ενεργειακός βαθμός απόδοσης σε 25% φορτίο για εξωτερική θερμοκρασία αέρα 2 C DB. Οι αποδόσεις σε μερικό φορτίο EER και ο εποχιακός ενεργειακός βαθμός απόδοσης ESEER παρουσιάζονται στους πίνακες 6.5 έως και 6.7 για τις τρεις μονάδες. 62

63 Συγκριτική Μελέτη Κόστους Εγκατάστασης Τριών Συστημάτων Κλιματισμού σε Κτίριο Γραφείων Πίνακας 6.5: Τιμές EER σε μερικό φορτίο και ESEER για την αντλία θερμότητας μεταβαλλόμενων στροφών Φορτίο Εξωτερική θερμοκρασία Ψυκτική ισχύς Ηλεκτρική ισχύς EER ESEER [%] [ C] [kw] [kw] [kw/kw] [kw/kw] ,47 2, ,82 3, ,5 1,7 5, ,25,7 6,1 4,4 Πίνακας 6.6: Τιμές EER σε διάφορες θερμοκρασίες και ESEER για την αντλία θερμότητας σταθερών στροφών Εξωτερική θερμοκρασία Ψυκτική ισχύς Ηλεκτρική ισχύς EER ESEER [ C] [kw] [kw] [kw/kw] [kw/kw] ,62 3, ,3 7,87 3, ,4 7,23 4,7 2 3,4 6,6 4,6 3,51 Πίνακας 6.7: Τιμές EER σε διάφορες θερμοκρασίες και ESEER για την ψυκτική μονάδα σταθερών στροφών Εξωτερική θερμοκρασία Ψυκτική ισχύς Ηλεκτρική ισχύς EER ESEER [ C] [kw] [kw] [kw/kw] [kw/kw] 35 27,6 8,52 3, ,77 3, ,2 7,13 4, ,1 6,51 4,78 3,64 Διαφορετική απόδοση έχουν οι αντλίες θερμότητας και κατά τη λειτουργία σε θέρμανση ανάλογα με την εξωτερική θερμοκρασία του αέρα όπως παρουσιάζεται στους πίνακες 6.8 και 6.9. Πίνακας 6.8: Βαθμός απόδοσης COP στην λειτουργία θέρμανσης της αντλίας θερμότητας μεταβαλλόμενων στροφών σε πλήρες φορτίο για διάφορες θερμοκρασίες εξωτερικού αέρα Θερμοκρασία εξωτερικού αέρα Θερμική ισχύς Ηλεκτρική ισχύς COP [ C] [kw] [kw] [kw/kw] -7 9,1 4,4 2, ,49 2, ,36 3, ,7 4,97 3,75 63

64 Εργαστήριο Κατασκευής Συσκευών Διεργασιών Πίνακας 6.9: Βαθμός απόδοσης COP στην λειτουργία θέρμανσης της αντλίας θερμότητας σταθερών στροφών για διάφορες θερμοκρασίες εξωτερικού αέρα Θερμοκρασία εξωτερικού αέρα Θερμική ισχύς Ηλεκτρική ισχύς COP [ C] [kw] [kw] [kw/kw] -7 2,5 8,87 2,31 24,8 8,95 2, ,6 9,4 3, ,3 9,22 3,93 Δεδομένου ότι κατά τη λειτουργία θέρμανσης οι μονάδες ανεμιστήρα στοιχείου απαιτούν χαμηλές θερμοκρασίες νερού (45 5 C) επιλέχθηκε ένας λέβητας από χυτοσίδηρο. Πίνακας 6.1: Τεχνικά χαρακτηριστικά λέβητα πετρελαίου Τεχνικά χαρακτηριστικά Λέβητας μέγιστης ισχύος 25kW Ονομαστική θερμική ισχύς [kw] Βαθμός απόδοσης [%] Έως 94 Περιεχόμενο νερού [l] 33 Αντίθλιψη [mbar],4,11 Περιεκτικότητα καυσαερίων [l] 36,5 Θερμοκρασία καυσαερίων [ C] Ρυθμός ροής καυσαερίων [kg/s],78,116 Για την επιλογή του καυστήρα πρέπει να υπολογιστεί η απαιτούμενη παροχή καυσίμου ώστε να επιτυγχάνεται η θερμική ισχύς του λέβητα, σύμφωνα με την σχέση 6.2 [11]. G= 36 Q H η K (6.2) όπου: G [kg/h ή Nm³/h] η απαραίτητη παροχή καυσίμου του καυστήρα, Q [kw] η θερμική ισχύς του λέβητα, Η [kj/kg ή kj/nm³] η κατώτερη θερμογόνος δύναμη του καυσίμου, η Κ ο βαθμός απόδοσης του λέβητα. Θεωρώντας τον βαθμό απόδοσης του λέβητα ίσο με 92%, την κατώτερη θερμογόνου δύναμη του πετρελαίου ίση με 42 kj/kg και την αντίστοιχη του φυσικού αερίου ίση με 3744 kj/nm³, υπολογίζεται η απαιτούμενη παροχή καυσίμου του καυστήρα σε 1,584 kg/h πετρελαίου και 1,777 Nm³/h αερίου βάσει των οποίων επιλέγονται και οι αντίστοιχοι καυστήρες ώστε ο λέβητας να αποδίδει 17kW Υπολογισμός διαμέτρου των σωληνώσεων και κυκλοφορητών Το δίκτυο σωληνώσεων πρέπει να είναι ικανό να μεταφέρει την απαραίτητη ποσότητα νερού σε κάθε τερματική μονάδα ώστε αυτή να αποδώσει την απαιτούμενη ισχύ στην ταχύτητα του 64

65 Συγκριτική Μελέτη Κόστους Εγκατάστασης Τριών Συστημάτων Κλιματισμού σε Κτίριο Γραφείων ανεμιστήρα που έχει επιλεγεί, θεωρώντας ότι όλες οι τερματικές μονάδες είναι σε ταυτόχρονη λειτουργία. Για τον υπολογισμό της διαμέτρου κάθε τμήματος του δικτύου των σωλήνων θα πρέπει να υπολογιστεί η απαιτούμενη παροχή νερού βάσει της μεταφερόμενης ισχύος σύμφωνα με την παρακάτω σχέση [11]: V= Q c ΔΤ (6.3) όπου: V [l/s] η απαιτούμενη παροχή νερού, Q [kw] η μεταφερόμενη θερμική ισχύς στο τμήμα του δικτύου, c [kj/kg K] η ειδική θερμότητα του νερού, ΔΤ [Κ] η διαφορά θερμοκρασίας προσαγωγής επιστροφής του νερού. Η διάμετρος της σωλήνωσης που θα επιλεγεί για το κάθε τμήμα θα πρέπει να είναι τέτοια ώστε η ταχύτητα του νερού να μην ξεπερνά την τιμή 1,2 m/s στους κεντρικούς κλάδους και το 1, m/s στους κλάδους που διέρχονται μέσα από τους κλιματιζόμενους χώρους. Ο έλεγχος της ταχύτητας σε κάθε τμήμα για την διάμετρο που έχει επιλεγεί, γίνεται χρησιμοποιώντας τη σχέση 6.4, που σε κάθε περίπτωση θα πρέπει το αποτέλεσμα να είναι μικρότερο από τις τιμές που καθορίστηκαν ως όρια: όπου: w [m/s] η ταχύτητα ροής του νερού, ρ [kg/m³] η πυκνότητα του νερού, d [m] η εσωτερική διάμετρος της σωλήνας. w= 4 V π ρ d 2 (6.4) Το δίκτυο των σωλήνων έχει αριθμηθεί όπως εμφανίζεται στα σχέδια των κατόψεων (σχέδια Κ.Α-1 έως Κ.Α-3) αλλά και στο κατακόρυφο λειτουργικό διάγραμμα (σχέδιο Κ.Α-4) στο παράρτημα Δ. Η επιλογή της διαμέτρου σε κάθε τμήμα της σωλήνωσης καθώς και η ταχύτητα ροής παρουσιάζονται στον πίνακα Πίνακας 6.11: Διάμετροι σωλήνων και ταχύτητα ροής νερού ανά κλάδο στο δίκτυο σωληνώσεων Τμήμα δικτύου Φορτίο Μήκος Μέγιστη Επιλογή Φορτίο Παροχή Εσωτερική Ταχ. ροής ταχύτητα σωλήνα τμήματος νερού διάμετρος νερού Αρχ. Τελ. [kw] [m] [m/s] [kw] [l/s] [m] [m/s] ,2 Cu - 54x1.2 35,54 1,7,516, ,2 Cu - 42x1.2 21,34 1,2,396, ,5 1, Cu - 35x1. 11,47,55,33, ,85 1 1, Cu - 22x.9 2,85,14,22, ,5 1, Cu - 28x.9 5,77,28,262, ,85 4 1, Cu - 22x.9 2,85,14,22, ,85 3 1, Cu - 22x.9 2,85,14,22, ,92 4,5 1, Cu - 22x.9 2,92,14,22,44 65

66 Εργαστήριο Κατασκευής Συσκευών Διεργασιών Τμήμα δικτύου Φορτίο Μήκος Μέγιστη Επιλογή Φορτίο Παροχή Εσωτερική Ταχ. ροής ταχύτητα σωλήνα τμήματος νερού διάμετρος νερού Αρχ. Τελ. [kw] [m] [m/s] [kw] [l/s] [m] [m/s] , Cu - 35x1. 9,87,47,33, , Cu - 28x.9 6,27,3,262, ,8 1,2 1, Cu - 18x.8 1,8,9,164, ,8 2,3 1, Cu - 18x.8 1,8,9,164, ,8 3 1, Cu - 18x.8 1,8,9,164, ,47 4 1, Cu - 28x.9 4,47,21,262, ,2 Cu - 35x1. 14,2,68,33, ,8 1, Cu - 28x.9 7,25,35,262, ,85 2 1, Cu - 22x.9 2,85,14,22, ,6 1, Cu - 28x.9 4,4,21,262, ,85 2 1, Cu - 22x.9 2,85,14,22, ,55 5 1, Cu - 18x.8 1,55,7,164, , Cu - 28x.9 6,95,33,262, ,8 2 1, Cu - 18x.8 1,8,9,164, , Cu - 28x.9 5,15,25,262, ,8 2,1 1, Cu - 18x.8 1,8,9,164, ,3 1, Cu - 22x.9 3,35,16,22, ,55 2,7 1, Cu - 18x.8 1,55,7,164, ,8 2,2 1, Cu - 18x.8 1,8,9,164,43 Ως υλικό των σωλήνων έχει επιλεγεί ο χαλκός με την στήλη 6 του πίνακα 6.11 να αναφέρει την εξωτερική διάμετρο του σωλήνας και το πάχος του τοιχώματος. Στην στήλη 2 του πίνακα 6.11 εμφανίζεται το μήκος μεταξύ των δύο αριθμημένων σημείων του δικτύου και όχι το ολικό μήκος του σωλήνα στο δισωλήνιο σύστημα. Για τον έλεγχο της καταλληλότητας της διαμέτρου που επιλέχθηκε σε κάθε τμήμα του δικτύου πρέπει να υπολογιστεί και η πτώση πίεσης του νερού στο τμήμα αυτό. Για την πτώση πίεσης στα ευθύγραμμα τμήματα της σωλήνωσης χρησιμοποιείται η εξίσωση Darcy Weisbach [2] όπως παρουσιάζεται στη σχέση 6.5. Όπου: Δp [Pa] η πτώση πίεσης, f ο συντελεστής τριβής, L [m] το μήκος της σωλήνας, D [m] η εσωτερική διάμετρος της σωλήνωσης, ρ [kg/m³] η πυκνότητα του νερού και V [m/s] η ταχύτητα ροής Δp=f ( L D) ( ρ V2 2 ) (6.5) Για τον προσδιορισμό του συντελεστή τριβής f χρησιμοποιήθηκε η σχέση του Churchill [21] η οποία μπορεί να αντικαταστήσει με μεγαλύτερη ακρίβεια το διάγραμμα Moody. Ο 66

67 Συγκριτική Μελέτη Κόστους Εγκατάστασης Τριών Συστημάτων Κλιματισμού σε Κτίριο Γραφείων υπολογισμός του συντελεστή τριβής γίνεται από την σχέση: f=8 [( Re D ) (A +B) 1,5 ]1/12 (6.6) Με τις παραμέτρους Α και Β να υπολογίζονται όπως παρακάτω: ( A=[2,457 ln ( 7,9 Re D ) B=( Re D ) 1 +(,27 ε D ))]16 (6.7) (6.8) όπου: Re D [αδιάστατο] ο αριθμός Reynolds για τη διάμετρο D, ε [m] η τραχύτητα του υλικού. Ο αριθμός Reynolds υπολογίζεται σύμφωνα με την σχέση 6.9: Re D = D V ρ μ (6.9) Όπου μ το ιξώδες του νερού σε N s/m². Για τους υπολογισμούς το ιξώδες του νερού στη θερμοκρασία 1 C λαμβάνεται ίσο με 136 μn s/m² [22] και η τραχύτητα των χαλκοσωλήνων ίση με 1,52 μm [21]. Οι παραπάνω υπολογισμοί για κάθε τμήμα του δικτύου παρουσιάζονται στον πίνακα Πίνακας 6.12: Πτώση πίεσης στα ευθύγραμμα τμήματα της σωλήνωσης Μέγιστη Τμήμα επιτρεπόμενη πτώση Αριθμός Re Συντελεστής Πτώση πίεσης ανά μέτρο δικτύου τριβής f πίεσης ανά μέτρο σωλήνας Πτώση πίεσης [Pa/m] [Pa/m] [Pa] ,577, ,666, ,143, ,36, ,871, , ,36, ,36, ,36, , ,764, ,78, ,5624, ,5624, ,5624,

68 Εργαστήριο Κατασκευής Συσκευών Διεργασιών Μέγιστη Τμήμα επιτρεπόμενη πτώση Αριθμός Re Συντελεστής Πτώση πίεσης ανά μέτρο δικτύου τριβής f πίεσης ανά μέτρο σωλήνας Πτώση πίεσης [Pa/m] [Pa/m] [Pa] ,936, ,929, ,839, , ,36, ,936, , ,36, ,784, ,3, ,5624, ,1171, ,5624, ,625, , ,784, , ,5624, Εκτός από τα ευθύγραμμα τμήματα, αντιστάσεις στο δίκτυο των σωληνώσεων εμφανίζονται και στα τοπικά εξαρτήματα (γωνίες, ταυ, κτλ) αλλά και στις τερματικές συσκευές κλιματισμού. Οι τοπικές απώλειες πίεσης σε ένα εξάρτημα υπολογίζονται σύμφωνα με την ακόλουθη σχέση [2]: Δp=K ρ ( V 2 2 ) (6.1) όπου Κ ο αδιάστατος συντελεστής τοπικών απωλειών του εξαρτήματος. Οι συντελεστές Κ για κάθε εξάρτημα δίνονται σε πίνακες ενώ η πτώση πίεσης σε κάθε τερματική κλιματιστική συσκευή δίνεται από τον κατασκευαστή. Έτσι υπολογίζεται η συνολική πτώση πίεσης του νερού στο δισωλήνιο σύστημα και προσδιορίζονται οι δυσμενέστερα υδραυλικά κλάδοι. Στον πίνακα 6.13 παρουσιάζονται οι υπολογισμοί για τον τελικό υπολογισμό της συνολικής πτώσης πίεσης. Πίνακας 6.13: Πτώση πίεσης στα τοπικά εξαρτήματα, τερματικές συσκευές και συνολική στο δισωλήνιο Άθροισμα Πτώση πίεσης Ολική Ολική πτώση Πτώση Τμήμα συντελεστών λόγω τοπικών πτώση πίεσης στο πίεσης δικτύου τοπικών εξαρτημάτων πίεσης δισωλήνιο στο FCU απωλειών, K Συνολική πτώση πίεσης άκρου [Pa] [Pa] [Pa] [Pa] [Pa] , , , , , , , ,

69 Συγκριτική Μελέτη Κόστους Εγκατάστασης Τριών Συστημάτων Κλιματισμού σε Κτίριο Γραφείων Άθροισμα Πτώση πίεσης Ολική Ολική πτώση Πτώση Τμήμα συντελεστών λόγω τοπικών πτώση πίεσης στο πίεσης δικτύου τοπικών εξαρτημάτων πίεσης δισωλήνιο στο FCU απωλειών, K Συνολική πτώση πίεσης άκρου [Pa] [Pa] [Pa] [Pa] [Pa] 11 31, , , , , , , ,2 1266, , , , ,2 156, , , , , , , , , , , ,1 118, , ,8 1945, , , ,2 Οι υπολογισμοί που παρουσιάζονται στους πίνακες 6.11, 6.12 και 6.13 μέχρι την στήλη 18 πραγματοποιούνται μόνο για την προσαγωγή, ενώ στην στήλη 19 υπολογίζεται η συνολική πτώση πίεσης στο δισωλήνιο, προσαγωγή και επιστροφή. Όπως φαίνεται στους πίνακες αλλά και στα αντίστοιχα σχέδια, υπάρχουν δύο κεντρικοί κλάδοι μετά τον διανομέα που όπως εξηγήθηκε θα εξυπηρετούνται από δύο ανεξάρτητους ηλεκτρονικούς κυκλοφορητές ενώ θα υπάρχει ένας σταθερής παροχής που θα τροφοδοτεί τους δύο αυτούς από την μονάδα παραγωγής θερμότητας. Οι πτώσεις πίεσης που παρουσιάζονται στους δυσμενέστερους κλάδους αλλά και η συνολική παροχή του καθενός από αυτούς εμφανίζονται παρακάτω. Πίνακας 6.14: Παροχή νερού και μανομετρικό ύψος δυσμενέστερων υδραυλικά κλάδων Κλάδος Παροχή νερού [l/s] Μέγιστη πτώση πίεσης [Pa] Μανομετρικό ύψος [m] Δυσμενέστερη διαδρομή Ηλεκτρική ισχύς κυκλοφορητή [W] Κεντρικός (1 3) 1,7 2562,26-6 / 7 / 115 Ανατολικός (3 11) 1, , Δυτικός (3 21), , Για το σύστημα Α επιλέγονται τρεις κυκλοφορητές (αντλίες νερού). Ένας για τον κεντρικό κλάδο, σταθερών στροφών και σταθερής παροχής, ένας για τον ανατολικό κλάδο και ένας για τον δυτικό κλάδο με μεταβαλλόμενο αριθμό στροφών και μεταβαλλόμενη παροχή. Ο κάθε κυκλοφορητής έχει τη δυνατότητα να καλύψει τις μέγιστες ανάγκες του κάθε κλάδου, όπως 69

70 Εργαστήριο Κατασκευής Συσκευών Διεργασιών αυτές παρουσιάζονται στον πίνακα Το μανομετρικό ύψος που δίνεται στον πίνακα υπολογίζεται από τη σχέση Δh= Δp ρ g (6.11) Όπου: Δh [m] το απαιτούμενο μανομετρικό ύψος του κυκλοφορητή, g [m/s²] η επιτάχυνση της βαρύτητας Υπολογισμός του δικτύου αεραγωγών Στο σύστημα Α το δίκτυο αεραγωγών είναι ανεξάρτητο σε κάθε όροφο και μεταφέρει μόνο την απαραίτητη ποσότητα αέρα για τον αερισμό των χώρων. Στόμια αέρα στην προσαγωγή δεν υπάρχουν εφόσον ο κλιματιζόμενος εξωτερικός αέρας καταλήγει στις τερματικές μονάδες FCU. Για την απαγωγή του αέρα χρησιμοποιούνται στόμια με σταθερά πτερύγια. Η επιλογή των διαστάσεων των στομίων γίνεται με κριτήριο τον θόρυβο που δημιουργείται κατά την ροή μέσα από αυτό, με ανώτερο όριο τα 3dBA και μέγιστη ταχύτητα τα 2 m/s. Οι θέσεις των στομίων φαίνονται στα σχέδια Κ.Α-2 και Κ.Α-3 μαζί με την αρίθμηση του δικτύου των αεραγωγών. Στο πίνακα 6.15 παρουσιάζεται ο αριθμός των στομίων και που έχει εγκατασταθεί ανά όροφο, οι διαστάσεις τους, και η συνολική παροχή αέρα που απάγει το καθένα ώστε να καλύπτονται οι απαιτήσεις του πίνακα 3.2 για τον ρυθμό ανανέωσης αέρα σε κάθε χώρο. Πίνακας 6.15: Διαστάσεις και παροχή στομίων επιστροφής για τον αερισμό των χώρων Επίπεδο Ισόγειο 1ος όροφος Αρίθμηση Διαστάσεις στομίου [mm x mm] Παροχή [l/s] Ε.6 35 x Ε.8 3 x 3 34 E.1 35 x Ε.6 35 x 35 6 E.8 35 x 35 6 E.1 3 x 3 3 E.12 3 x 3 34 Σύνολο: 32 Η μέθοδος επιλογής των διαμέτρων των κυκλικών αεραγωγών που χρησιμοποιήθηκαν σε αυτό το σύστημα είναι αυτή της σταθερής πτώσης πίεσης ανά μονάδα μήκους. Ορίζεται ως τιμή για την πτώση πίεσης τα,8 Pa/m και από το διάγραμμα απωλειών τριβής για κυκλικούς αεραγωγούς κατά ASHRAE (εικόνα 6.1) επιλέγεται η διάμετρος του αγωγού για την μεταφερόμενη παροχή αέρα. 7

71 Συγκριτική Μελέτη Κόστους Εγκατάστασης Τριών Συστημάτων Κλιματισμού σε Κτίριο Γραφείων Εικόνα 6.1: Διάγραμμα απωλειών τριβής κυκλικών αεραγωγών [23] Για τον προσδιορισμό των απωλειών τριβής στα εξαρτήματα του δικτύου αεραγωγών χρησιμοποιείται η παρακάτω σχέση: Δp=C ρ ( V 2 όπου: Δp [Pa] η πτώση πίεσης στο τοπικό εξάρτημα, C [-] ο συντελεστής τοπικών απωλειών, ρ [kg/m³] η πυκνότητα του αέρα και V [m/s] η ταχύτητα ροής του αέρα. 2 ) (6.12) Οι υπολογισμοί για το δίκτυο αεραγωγών, γίνονται ανεξάρτητα σε κάθε όροφο και ξεχωριστά για το δίκτυο προσαγωγής με αυτό της επιστροφής. Οι πίνακες με τα στοιχεία υπολογισμού παρουσιάζονται στους πίνακες 6.16 έως

72 Εργαστήριο Κατασκευής Συσκευών Διεργασιών Πίνακας 6.16: Υπολογισμοί δικτύου αεραγωγών προσαγωγής φρέσκου αέρα στο ισόγειο Τμήμα δικτύου Προσαγωγή στομίου Μήκος τμ/τος Παροχή τμήματος Διάμετρος αγωγού Ταχύτητα αέρα Πτώση πίεσης ανά μέτρο αγωγού Πτώση πίεσης στο ευθύγραμμο τμήμα Σύνολο συντελεστών τοπικών αντιστάσεων Πτώση πίεσης λόγω εξαρτημάτων Συνολική πτώση πίεσης στο τμήμα Α Τ [l/s] [m] [l/s] [mm] [m/s] [Pa/m] [Pa] [Pa] [Pa] 1 3, ,8,421,1688,22 1,349 1, , ,8,421 1,632 1,1 5,1744 6, , ,5,628 3,7734,28 1,5 4, ,5 1,4 25, ,1,598,8383,75 1,9845 2, ,5 1,8 25, ,1,598 1,778,75 1,9845 3, , ,8 1,3,827,45 2,1168 2, , ,3,78,4248,42 1,3331 1, , ,9 1,229 5,5341,94 2,36 7, , ,5,628 2,4527,28 1,5 3, ,5,9 25, ,1,598,5389,75 1,9845 2, ,5 2,3 25, ,1,598 1,3772,75 1,9845 3,3617 Η δυσμενέστερη διαδρομή του δικτύου προσαγωγής φρέσκου αέρα στο ισόγειο είναι η 1 18 με συνολική πτώση πίεσης ίση με 18,47 Pa. Πίνακας 6.17: Υπολογισμοί δικτύου αεραγωγών απαγωγής αέρα των χώρων του ισογείου Τμήμα δικτύου Επιστροφή στομίου Μήκος τμήματος Παροχή τμήματος Διάμετρος αγωγού Ταχύτητα αέρα Πτώση πίεσης ανά μέτρο αγωγού Πτώση πίεσης στο ευθύγραμμο τμήμα Σύνολο συντελεστών τοπικών αντιστάσεων Πτώση πίεσης λόγω εξαρτημάτων Πτώση πίεσης λόγω στομίου Συνολική πτώση πίεσης στο τμήμα Α Τ [l/s] [m] [l/s] [mm] [m/s] [Pa/m] [Pa] [Pa] [Pa] [Pa] 1 3 1, ,8,4219,4219,22 1,349 1, , ,8,4219,5485,17,7997 1, , ,5,6289,3773,91 3,4125 6,2 9, , ,7,5343 1,9235 1,1 4,8114 6, , ,8 1,34 2,171 1,8 5,83 6,9 14, , ,5,6289 5,661 1,36 5,1 6,2 16,96 Η μέγιστη πτώση πίεσης στο δίκτυο απαγωγής του αέρα και στα στόμια των χώρων στο ισόγειο εμφανίζεται στην διαδρομή 1 1 και είναι ίση με 26,5 Pa. 72

73 Συγκριτική Μελέτη Κόστους Εγκατάστασης Τριών Συστημάτων Κλιματισμού σε Κτίριο Γραφείων Πίνακας 6.18: Υπολογισμοί δικτύου αεραγωγών προσαγωγής φρέσκου αέρα στον 1ο όροφο Τμήμα δικτύου Προσαγωγή στομίου Μήκος τμήματος Παροχή τμήματος Διάμετρος αγωγού Ταχύτητα αέρα Πτώση πίεσης ανά μέτρο αγωγού Πτώση πίεσης στο ευθύγραμμο τμήμα Σύνολο συντελεστών τοπικών αντιστάσεων Πτώση πίεσης λόγω εξαρτημάτων Συνολική πτώση πίεσης στο τμήμα Α Τ [l/s] [m] [l/s] [mm] [m/s] [Pa/m] [Pa] [Pa] [Pa] 1 3, ,7,7211,3655,26 2,1356 2, , ,7,7211 5,4825,88 7, , , ,5,4791 1,24566,11,4125 1, , ,3,5557,513,46 1,46 1, , ,3,5557 2,55622,28,8887 3, , ,8,628,7536,17,7997 1, , ,7,4234,2117 1,13 1,9594 2, , ,4,5853 1,87296,13,4493 2, , ,8,818 2,2454 1,16 2,255 4, , ,3,5557 2,7785,28,8887 3, , ,8 1,34 3,2188,61 2,8694 6, , ,2,8515 1,27725,83 2,413 3, , ,2,8515 1,44755,83 2,413 3,8579 Η δυσμενέστερη διαδρομή του δικτύου προσαγωγής φρέσκου αέρα στον 1ο όροφο είναι η 1 24 με συνολική πτώση πίεσης ίση με 25,7 Pa. Πίνακας 6.19: Υπολογισμοί δικτύου αεραγωγών απαγωγής αέρα των χώρων του 1ου ορόφου Τμήμα δικτύου Επιστροφή στομίου Μήκος τμήματος Παροχή τμήματος Διάμετρος αγωγού Ταχύτητα αέρα Πτώση πίεσης ανά μέτρο αγωγού Πτώση πίεσης στο ευθύγραμμο τμήμα Σύνολο συντελεστών τοπικών αντιστάσεων Πτώση πίεσης λόγω εξαρτημάτων Πτώση πίεσης λόγω στομίου Συνολική πτώση πίεσης στο τμήμα Α Τ [l/s] [m] [l/s] [mm] [m/s] [Pa/m] [Pa] [Pa] [Pa] [Pa] 1 3 3, ,7,7282 2,25742,93 7,639 9, , ,7,7282,5974,28 2,2999 2, , ,8424,5544,94 5,76 6,7 12, , ,1,687 3,46959,83 4,7858 8, , ,8424,4212 1,48 7,992 6,7 15, , ,5,5345 1,555 1,48 5,55 7, , ,4,813 2,325 1,14 3,9398 6,2 12, , ,8 1,34 7,238 1,35 6,354 6,9 2,274 73

74 Εργαστήριο Κατασκευής Συσκευών Διεργασιών Η μέγιστη πτώση πίεσης στο δίκτυο απαγωγής του αέρα και στα στόμια των χώρων στο ισόγειο εμφανίζεται στην διαδρομή 1 12 και είναι ίση με 48,34 Pa. Η πτώση πίεσης στα δίκτυα προσαγωγής καλύπτεται από τους ανεμιστήρες των καναλάτων μονάδων που έχουν επιλεγεί σε κάθε όροφο ενώ η πτώση πίεσης του δικτύου απαγωγής από τους ανεμιστήρες των μονάδων ανάκτησης θερμότητας. Συγκεντρωτικά στον πίνακα 6.2 φαίνονται οι μέγιστες πτώσεις πίεσης στα δίκτυα αεραγωγών του συστήματος Α και οι αντίστοιχες μονάδες που τις καλύπτουν. Πίνακας 6.2: Απώλειες πίεσης στο δίκτυο αεραγωγών του συστήματος Α Επίπεδο Ισόγειο 1ος όροφος Δίκτυο Χαρακτηριστικά δικτύου Δυσμενέστερη διαδρομή Μέγιστη πτώση πίεσης [Pa] Χαρακτηριστικά μονάδας Μονάδα Μέγιστη στατική πίεση [Pa] Προσαγωγή ,47 Καναλάτη 3,37kW 5 Απαγωγή ,5 Ανάκτησης 5m³/h Προσαγωγή ,7 Καναλάτη 4,94kW 5 Απαγωγή ,34 Ανάκτησης 65m³/h Σύστημα μεταβλητής παροχής ψυκτικού ρευστού VRF (σύστημα Β) Όπως αναλύθηκε στο κεφάλαιο 5 η φιλοσοφία σχεδιασμού και η διάταξη των τερματικών μονάδων στο σύστημα VRF είναι πανομοιότυπη με το σύστημα Α με τις τερματικές μονάδες νερού. Εδώ υπάρχει μια κεντρική αντλία θερμότητας με ψυκτικό ρευστό που αναλαμβάνει την θέρμανση και την ψύξη του κτιρίου. Επίσης η ίδια η αντλία θερμότητας με τις ενσωματωμένες συσκευές της είναι αυτή που αναλαμβάνει και την κυκλοφορία του ψυκτικού ρευστού χωρίς να χρειάζεται κάποιος υπολογισμός για κυκλοφορητές Επιλογή των τερματικών μονάδων σε κάθε χώρο Σε αντιστοιχία με το σύστημα Α, επιλέγονται οι τερματικές μονάδες ψυκτικού μέσου όπως παρουσιάζονται στον πίνακα

75 Συγκριτική Μελέτη Κόστους Εγκατάστασης Τριών Συστημάτων Κλιματισμού σε Κτίριο Γραφείων Πίνακας 6.21: Απόδοση των τερματικών μονάδων VRF στην θέρμανση και την ψύξη [24] Αριθ. Χώρου Χρήση Μονάδα FCU Θέρμανση Ψύξη Τύπος Ποσ. Ισχύς [kw] Ισχύς ζώνης [kw] Ισχύς [kw] Ισχύς ζώνης [kw] 1.1 Κλιμακοστάσιο 2.1 Διάδρομος κλιμακοστάσιο Κασέτα 2,2 kw 1 2,5 2,5 2,2 2,2 2.5 WC 2.2 Γραφείο λογιστηρίου Κασέτα 2,2 kw 2 2,5 5 2,2 4,4 2.3 Γραφείο παραγγελιών Κασέτα 2,2 kw 2 2,5 5 2,2 4,4 2.4 Χώρος υπολογιστών (server) Κασέτα 2,2 kw 1 2,5 2,5 2,2 2,2 Ισόγ. Παροχή νωπού αέρα Καναλάτη 3,6 kw ,6 3,6 3.1 Διάδρομος κλιμακοστάσιο 3.5 WC Κασέτα 2,2 kw 1 2,5 2,5 2,2 2,2 3.2 Γραφείο Κασέτα 2,2 kw 1 2,5 2,5 2,2 2,2 3.3 Γραφείο προέδρου συμβουλίου Κασέτα 2,2 kw 3 2,5 7,5 2,2 6,6 3.4 Γραφείο διευθυντή γραμματείας Κασέτα 2,2 kw 2 2,5 5 2,2 4,4 1ος όρ. Παροχή νωπού αέρα Καναλάτη 5,6 kw 1 6,3 6,3 5,6 5,6 Σύνολο μονάδων/ισχύος: 15 42,8 37,8 Οι παραπάνω αποδόσεις ισχύουν σύμφωνα με τον κατασκευαστή για τις παρακάτω συνθήκες: θερμοκρασία εισόδου του αέρα στην ψύξη 27 C ξηρού βολβού (DB), θερμοκρασία εξωτερικού αέρα κατά την ψύξη 35 C ξηρού βολβού (DB), θερμοκρασία εισόδου του αέρα στην θέρμανση 2 C και θερμοκρασία εξωτερικού αέρα στην θέρμανση 7 C ξηρού βολβού (DB), 6 C υγρού βολβού (WB). Λεπτομέρειες των τεχνικών χαρακτηριστικών των μονάδων ψυκτικού ρευστού παρουσιάζονται στον πίνακα Πίνακας 6.22: Τεχνικά χαρακτηριστικά τερματικών μονάδων VRF Τεχνικά χαρακτηριστικά Κασέτα 2,2 kw Καναλάτη 3,6 kw Καναλάτη 5,6 kw Θ Ψ Θ Ψ Θ Ψ Παροχή αέρα [l/s] Στατική πίεση ανεμιστήρα [Pa] Ολική ισχύς [kw] 2,5 2,2 4, 3,6 6,3 5,6 Αισθητή ισχύς [kw] - 1,7-2,5-3,7 Ηλεκτρική ισχύς [W] Θα πρέπει να επισημανθεί πως η πραγματική απόδοση των τερματικών μονάδων στο σύστημα VRF εξαρτάται από το μήκος της σωλήνωσης από την αντλία θερμότητας μέχρι αυτήν, όπως και από τον αριθμό των διακλαδώσεων που υπάρχουν σε αυτή την διαδρομή. Η διορθωμένη ισχύς της κάθε τερματικής μονάδας υπολογίζεται στο πρόγραμμα υπολογισμού 75

76 Εργαστήριο Κατασκευής Συσκευών Διεργασιών του κατασκευαστή [25] και λήφθηκε υπόψη στην τελική επιλογή της κάθε μονάδας ξεχωριστά. Οι μονάδες ανάκτησης θερμότητας, είναι ίδιες με αυτές που επιλέχθηκαν στο σύστημα Α και τα τεχνικά τους χαρακτηριστικά παρουσιάζονται στον πίνακα Επιλογή της κεντρικής μονάδας παραγωγής θερμότητας Η επιλογή της ισχύος της κεντρικής αντλίας θερμότητας του συστήματος VRF δεν εξαρτάται μόνο από το συνολικό μέγιστο φορτίο του κτιρίου, αλλά και από την εγκατεστημένη ισχύ των τερματικών μονάδων όπως και από τον συνολικό τους αριθμό τους. Σημαντικό ρόλο επίσης παίζει και η διαμόρφωση του δικτύου (διακλαδώσεις και μήκος των επιμέρους κλάδων) για την επιλογή της ισχύος της αντλίας θερμότητας. Όλα τα παραπάνω συντελούν στο να επιλέγεται τελικά μια αντλία θερμότητας η οποία είναι σημαντικά ισχυρότερη από τα συνολικά φορτία του κτιρίου ή ακόμα και από την συνολική εγκατεστημένη ισχύ των τερματικών μονάδων. Για την επιλογή της ισχύος της αντλίας θερμότητας βασιζόμαστε πλήρως στο λογισμικό του κατασκευαστή. Βάσει των στοιχείων που εισήχθησαν στο λογισμικό επιλέχθηκε μια αντλία θερμότητας, τα τεχνικά χαρακτηριστικά της οποίας εμφανίζονται στον πίνακα Η αντλία, όπως και στην περίπτωση του συστήματος Α είναι μεταβαλλόμενου αριθμού στροφών του συμπιεστή (inverter). Πίνακας 6.23: Τεχνικά χαρακτηριστικά αντλίας θερμότητας VRF Τεχνικά Χαρακτηριστικά Θέρμανση Ψύξη Ισχύς [kw] 37,5 33,5 Ηλεκτρική ισχύς [kw] 1,2 9,55 COP (θέρμανσης) ή EER (ψύξη) [kw/kw] 3,68 3,51 Ψυκτικό μέσο R-41A Τα παραπάνω στοιχεία ισχύουν σύμφωνα με τον κατασκευαστή στις ακόλουθες συνθήκες: θερινή θερμοκρασία εξωτερικού αέρα 35 C (DB), εσωτερική θερμοκρασία χώρων κατά την ψύξη 27 C ξηρού βολβού (DB) και 19 C υγρού βολβού (WB), χειμερινή θερμοκρασία εξωτερικού αέρα 7 C ξηρού βολβού (DB) και 6 C υγρού βολβού (WB), εσωτερική θερμοκρασία χώρων κατά την θέρμανση 2 C. Οι αποδόσεις της αντλίας θερμότητας VRF σε μερικό φορτίο παρουσιάζονται στον πίνακα Επίσης υπολογίζεται και ο εποχιακός ενεργειακός βαθμός απόδοσης (ESEER) σύμφωνα με την σχέση

77 Συγκριτική Μελέτη Κόστους Εγκατάστασης Τριών Συστημάτων Κλιματισμού σε Κτίριο Γραφείων Πίνακας 6.24: Τιμές EER σε μερικό φορτίο και ESEER για την αντλία θερμότητας VRF Φορτίο Εξωτερική θερμοκρασία αέρα Ψυκτική ισχύς Ηλεκτρική ισχύς EER ESEER [%] [ C] [kw] [kw] [kw/kw] [kw/kw] ,5 9,55 3, ,2 4,62 5, ,8 2,28 7, ,5 1,54 6,52 6,42 Αντίστοιχα ο βαθμός απόδοσης της αντλίας στη λειτουργία θέρμανσης για διάφορες εξωτερικές θερμοκρασίες σε πλήρες φορτίο φαίνεται παρακάτω. Πίνακας 6.25: Βαθμός COP της αντλίας θερμότητας VRF στην λειτουργία θέρμανσης για διάφορες εξωτερικές θερμοκρασίες σε πλήρες φορτίο Θερμοκρασία εξωτερικού αέρα Θερμική ισχύς Ηλεκτρική ισχύς COP [ C] [kw] [kw] [kw/kw] -7 27,8 9,9 3,6 32,9 9,65 3, ,5 1,2 3, ,5 8,51 4, Υπολογισμός του δικτύου σωληνώσεων ψυκτικού ρευστού Το λογισμικό για την επιλογή της αντλίας θερμότητας του συστήματος VRF υπολογίζει και τις διαμέτρους των σωλήνων σε κάθε τμήμα του δικτύου λαμβάνοντας υπόψη τη μεταφερόμενη ισχύ και έναν συντελεστή ετεροχρονισμού. Τα αποτελέσματα για την διάταξη του δικτύου παρουσιάζονται στον ακόλουθο πίνακα. Πίνακας 6.26: Διαστάσεις σωλήνων στο δίκτυο VRF Τμήμα δικτύου Ψυκτικό φορτίο Μήκος τμήματος Γραμμή αερίου Γραμμή υγρού Φορτίο τμήματος Α Τ [kw] [m] [inch] [inch] [kw] 1 3 1, 1 1/8 5/8 25, ,3 7/8 1/2 13, ,5 5/8 3/8 6, ,76 1,2 3/8 1/4 1, ,8 5/8 3/8 5, ,7 1, 1/2 1/4 1, , 1/2 3/8 3, ,66 2,3 3/8 1/4 1, ,66 3, 3/8 1/4 1, , 5/8 3/4 6, ,84,8 3/8 1/4 1, ,3 5/8 3/4 4,38 77

78 Εργαστήριο Κατασκευής Συσκευών Διεργασιών Τμήμα δικτύου Ψυκτικό φορτίο Μήκος τμήματος Γραμμή αερίου Γραμμή υγρού Φορτίο τμήματος Α Τ [kw] [m] [inch] [inch] [kw] 25 26,7 2,7 3/8 1/4, , 1/2 3/8 3, ,84 2, 3/8 1/4 1, ,84 3, 3/8 1/4 1, , 5/8 3/8 12, ,5 5/8 3/8 6, ,83 1,5 3/8 1/4 1, ,7 5/8 3/4 5, ,26 1,8 3/8 1/4 1, ,4 1/2 3/8 3, ,94,9 3/8 1/4 1, ,83 4, 3/8 1/4 1, ,2 5/8 3/8 5, ,44 2, 3/8 1/4 1, ,5 1/2 3/8 3, ,86 1,9 3/8 1/4 1, ,86 2,4 3/8 1/4 1, Σύστημα μόνο με αέρα (σύστημα Γ) Στο σύστημα Γ η κεντρική κλιματιστική μονάδα κλιματίζει το σύνολο των χώρων του κτιρίου ενώ παράλληλα αναλαμβάνει και την παροχή φρέσκου εξωτερικού αέρα καθώς και την απόρριψη αέρα από τους χώρους. Οι μεταφερόμενες ποσότητες αέρα συνολικά αλλά και σε κάθε χώρο είναι μεγαλύτερες από ότι στα συστήματα Α και Β στα οποία το δίκτυο αεραγωγών μεταφέρει μόνο την απαραίτητη ποσότητα αέρα για τον αερισμό των χώρων. Έτσι οι διατομές των αεραγωγών του συστήματος Γ θα είναι μεγαλύτερες σε σύγκριση με τα συστήματα Α και Β. Στο σύστημα Γ επιλέχθηκαν ορθογωνικοί αεραγωγοί λόγω του περιορισμένου διαθέσιμου ύψος πάνω από την ψευδοροφή, το οποίο δεν επιτρέπει την επιλογή μεγάλων διαμέτρων κυκλικών αεραγωγών. Οι διατομές των αεραγωγών που καταλήγουν στα στόμια είναι κυκλικές Υπολογισμός του δικτύου αεραγωγών Σε κάθε χώρο υπάρχουν στόμια οροφής προσαρμοσμένα σε κιβώτιο μίξης (plenum boxes) για την προσαγωγή και την επιστροφή του αέρα. Οι θέσεις των στομίων καθώς και η όδευση του δικτύου αεραγωγών για το σύστημα Γ εμφανίζονται στα σχέδια Κ.Γ-1 έως Κ.Γ-4 στο Παράρτημα Δ. Οι διαστάσεις των στομίων όπως και η παροχή τους φαίνονται στους πίνακες 6.27 και

79 Συγκριτική Μελέτη Κόστους Εγκατάστασης Τριών Συστημάτων Κλιματισμού σε Κτίριο Γραφείων Πίνακας 6.27: Διαστάσεις και παροχή στομίων προσαγωγής συστήματος Γ Επίπεδο 1ος όροφος Ισόγειο Αρίθμηση Διαστάσεις στομίου [mm x mm] Παροχή [l/s] S.6 4 x 4 94,5 S.8 4 x 4 94,5 S.1 4 x 4 95, S.12 4 x 4 95,7 S.16 3 x 3 37, S.18 4 x 4 95,7 S.2 4 x 4 95,7 S.26 4 x 4 11, S.28 4 x 4 11, S.3 5 x 5 118, S.32 4 x 4 88, S.34 4 x 4 13 S.36 4 x 4 13 Σύνολο: 1222 Πίνακας 6.28: Διαστάσεις και παροχή στομίων επιστροφής συστήματος Γ Επίπεδο 1ος όροφος Ισόγειο Αρίθμηση Διαστάσεις στομίου [mm x mm] Παροχή [l/s] R.4 2 x 2 37 R.6 35 x ,5 R.8 3 x 3 95 R.1 35 x ,5 R.12 4 x R.18 3 x 3 13 R.2 3 x 3 88 R.24 3 x 3 13 R x R.28 4 x 4 22 Σύνολο: 1222 Για τον προσδιορισμό των διαστάσεων των αεραγωγών σε κάθε τμήμα του δικτύου, αρχικά υπολογίζεται η διάμετρος κυκλικού αεραγωγού που είναι ικανή να μεταφέρει την εκάστοτε παροχή, βάσει των όσων παρουσιάστηκαν στην παράγραφο και στο διάγραμμα της εικόνας 6.1. Στην συνέχεια, για να προσδιοριστεί η ορθογωνική διατομή του αεραγωγού χρησιμοποιείται η ισοδύναμη διάμετρος, όπως δίνεται στην σχέση 6.12, η οποία μας δίνει για την ίδια παροχή αέρα την ίδια πτώση πίεσης [23]. D e = 1,3 (a b),625 (a+b),25 (6.13) όπου: D e [mm] ισοδύναμη κυκλική διάμετρος ορθογωνικού αεραγωγού για ίδιο μήκος, πτώση πίεσης και παροχή, a [mm] το μήκος της μιας πλευράς της διατομής του ορθογωνικού αεραγωγού και b [mm] το μήκος της άλλης πλευράς της διατομής του ορθογωνικού αεραγωγού. Για τον υπολογισμό των απωλειών στα τοπικά εξαρτήματα ισχύει η σχέση Σύμφωνα με τα παραπάνω υπολογίζονται οι διαστάσεις στα τμήματα του δικτύου αεραγωγών. 79

80 Εργαστήριο Κατασκευής Συσκευών Διεργασιών Πίνακας 6.29: Υπολογισμός διατομών δικτύου αεραγωγών προσαγωγής Τμήμα δικτύου Προσαγωγή στομίου Μήκος τμήματος Παροχή τμήματος Μέγεθος αγωγού Ταχύτητα αέρα Πτώση πίεσης ανά μέτρο αγωγού Πτώση πίεσης στο ευθύγραμμο τμήμα Συντελεστής τοπικών αντιστάσεων Πτώση πίεσης λόγω εξαρτημάτων Πτώση πίεσης λόγω στομίου Α Τ [l/s] [m] [l/s] [mm] [m/s] [Pa/m] [Pa] [Pa] [Pa] [Pa] Συνολική πτώση τμήματος 1 3 4,7 1222,1 45x5 5,4,65 3,7,54 9,45 12,51 3 5,8 68,1 35x35 5,8,64 2,22 33,3 33, ,5 2 94,5 ø2 3,65 1,29 3,35 18,9 13,6 32,98 5 7,4 513,51 35x35 4,2,59,23,4,42, ,5,8 94,5 ø2 3,65,52 2,7 14,58 13,6 28, ,8 419,1 35x3 4,59 1,66,5,48 2, ,3 95 ø2 3,65,2 1,71 9,23 13,7 23, ,3 324,1 3x25 4,3,85 1,95,2,22 2, ,67 2,3 95,67 ø2 3,66 1,52 1,85 9,99 13,8 25, ,34 25x25 3,7,7,7,1,82 1, ,5 37 ø15 2,1,48,72 3,65 9,66 11,1 21, ,2 191,34 25x225 3,4,65 1,44,6,42 1, ,67 2,3 95,67 ø2 3,66 1,52 1,2 6,48 13,8 21, ,67 1,1 95,67 ø2 3,66,73 1,5 5,67 13,8 2, , x35 5,81 3,8 2,13 31,95 35, ø2 3,2,73 1,46 2,99 18,37 14,6 34, , x35 4,2,58,18,5,53, ,8 11 ø2 3,2,73,58 1,79 11, 14,6 26, , x3 4,6,83 2,33,6,76 3, ,2 118 ø225 3,56,11 1,3 7,2 6,4 13, , x25 3,9,71 2,41,1,9 2, ø2 2,8,57,57 1,77 8,33 12,5 21, , x225 3,7,75 2,2,6,49 2, ,1 13 ø2 3,3,76 1,59 3,5 22, , ,1 13 ø2 3,3,76,83 3,5 22, ,7 Η δυσμενέστερη διαδρομή στο δίκτυο αεραγωγών της προσαγωγής του αέρα είναι η 1 34 με μέγιστη πτώση πίεσης ίση με 96 Pa. 8

81 Συγκριτική Μελέτη Κόστους Εγκατάστασης Τριών Συστημάτων Κλιματισμού σε Κτίριο Γραφείων Πίνακας 6.3: Υπολογισμός διατομών δικτύου αεραγωγών επιστροφής Τμήμα δικτύου Επιστροφή στομίου Μήκος τμήματος Παροχή τμήματος Μέγεθος αγωγού Ταχύτητα αέρα Πτώση πίεσης ανά μέτρο αγωγού Πτώση πίεσης στο ευθύγραμμο τμήμα Συντελεστής τοπικών αντιστάσεων Πτώση πίεσης λόγω εξαρτημάτων Πτώση πίεσης λόγω στομίου Α Τ [l/s] [m] [l/s] [mm] [m/s] [Pa/m] [Pa] [Pa] [Pa] [Pa] Συνολική πτώση τμήματος 1 3 7, x5 5,4,65 4,89,37 6,47 11, , x125 2,4,76 4,16 7, 24,19 22,9 51, , x35 4,7,71 2,27 3,96 52,49 54, ,5,5 143,5 ø225 3,6,79,4 2,7 21, 14,2 35, ,9 427,5 35x3 4,1,61 1,17,4,4 1, ,5 95 ø2 3,65 1,63 1,65 8,91 15,7 26, ,6 332,5 3x3 3,7,56 2,3,1,82 2, ,5,2 143,5 ø225 3,6,79,16 1,23 9,56 14,2 23, , x225 3,4,64 4,79 1, 6,94 12,2 23, , x35 5,81 2,68,1 1,5 4, , x225 3,4,65 3,6,5,35 3, ,2 13 ø2 3,3,76,15 1,6 1,45 16,7 27, ,5 88 ø2 2,8,57,28 2, 9,41 14,7 24, , x3 4,6 3,13 2,5 24, 27, ,7 13 ø2 3,3,76,53 2,34 15,29 16,7 32, ,2 32 3x25 4,3,83,17,55 6,1 6, ,5 118 ø225 3,56,83 1,43 7,72 12,1 2, x225 3,6,72 7,21 1,9 14,77 12,8 34,78 Στο δίκτυο επιστροφής των αεραγωγών στο σύστημα Γ, η μέγιστη πτώση πίεσης παρουσιάζεται στη διαδρομή 1 6 και είναι ίση με 12 Pa Επιλογή της κεντρικής μονάδας παραγωγής θερμότητας Όπως αναφέρθηκε ήδη, οι επιλογές όσον αφορά τη μονάδα παραγωγής θερμότητας είναι τρεις, με αντλία θερμότητας μεταβαλλόμενων στροφών του συμπιεστή, με αντλία θερμότητας σταθερών στροφών του συμπιεστή ή με συνδυασμό λέβητα πετρελαίου/αερίου και ψυκτικής μονάδας σταθερών στροφών. Η επιλογή των μηχανημάτων και στις τέσσερις αυτές περιπτώσεις γίνεται όπως και στο σύστημα Α και τα τεχνικά χαρακτηριστικά τους παρουσιάζονται στην παράγραφο Επιλογή της κεντρικής κλιματιστικής μονάδας Η κεντρική κλιματιστική μονάδα θα πρέπει να υπερκαλύπτει τις απαιτήσεις του δικτύου των αεραγωγών του συστήματος. Θα πρέπει να είναι ικανή να παρέχει την απαιτούμενη ποσότητα αέρα υπερνικώντας την μέγιστη πτώση πίεσης του δικτύου. Η διάταξη της κεντρικής κλιματιστικής μονάδας παρουσιάστηκε στην εικόνα 5.4. Σε αυτήν την παράγραφο παρουσιάζονται τα τεχνικά χαρακτηριστικά των επιμέρους εξαρτημάτων της. 81

82 Εργαστήριο Κατασκευής Συσκευών Διεργασιών Η επιλογή του ανεμιστήρα προσαγωγής και της επιστροφής γίνεται όπως φαίνεται στον πίνακα Πίνακας 6.31: Τεχνικά χαρακτηριστικά ανεμιστήρων ΚΚΜ Τεχνικά χαρακτηριστικά Προσαγωγής Επιστροφής Συνολική μέγιστη παροχή [l/s] Ταχύτητα εξόδου [m/s] 7,51 7,5 Εξωτερική μέγιστη στατική πίεση [Pa] 3 25 Στροφές περιστροφής ανεμιστήρα [rpm] Βαθμός απόδοσης [%] 8 79 Ηλεκτρική ισχύς κινητήρα [kw] 2,2 1,5 Στροφές περιστροφής κινητήρα [rpm] Για την ανάκτηση θερμότητας από την απορριπτόμενη ποσότητα αέρα προς την ποσότητα που προσάγεται στο χώρο από το εξωτερικό περιβάλλον, επιλέγεται ο παρακάτω πλακοειδής εναλλάκτης αέρα αέρα του οποίου τα χαρακτηριστικά δίνονται στον πίνακα 6.32 Πίνακας 6.32: Τεχνικά χαρακτηριστικά εναλλάκτη ανάκτησης θερμότητας της αέρα αέρα Τεχνικά χαρακτηριστικά Τιμές Χειμερινές συνθήκες εισερχόμενου αέρα απόρριψης [ C / % Σχετ. Υγρασία] 22 / 4 Χειμερινές συνθήκες εξερχόμενου αέρα απόρριψης [ C / % Σχετ. Υγρασία] 6,5 / 84 Χειμερινές συνθήκες εισερχόμενου φρέσκου αέρα [ C / % Σχετ. Υγρασία] -1 / 9 Χειμερινές συνθήκες εξερχόμενου φρέσκου αέρα [ C / % Σχετ. Υγρασία] 9,3 / 22 Θερινές συνθήκες εισερχόμενου αέρα απόρριψης [ C / % Σχετ. Υγρασία] 25 / 5 Θερινές συνθήκες εξερχόμενου αέρα απόρριψης [ C / % Σχετ. Υγρασία] 26,7 / 45 Θερινές συνθήκες εισερχόμενου φρέσκου αέρα [ C / % Σχετ. Υγρασία] 28 / 6 Θερινές συνθήκες εξερχόμενου φρέσκου αέρα [ C / % Σχετ. Υγρασία] 26,3 / 66 Βαθμός απόδοσης [%] 6 Πτώση πίεσης στο ρεύμα απόρριψης [Pa] 148 Πτώση πίεσης στο ρεύμα προσαγωγής φρέσκου [Pa] 13 Στην κεντρική κλιματιστική μονάδα θα εγκατασταθεί ένα στοιχείο εναλλάκτη αέρα νερού το οποίο και θα διαχειρίζεται τα ψυκτικά και τα θερμικά φορτία ανάλογα την λειτουργία. Η διαστασιολόγηση γίνεται βάσει της λειτουργίας σε ψύξη. 82

83 Συγκριτική Μελέτη Κόστους Εγκατάστασης Τριών Συστημάτων Κλιματισμού σε Κτίριο Γραφείων Πίνακας 6.33: Τεχνικά χαρακτηριστικά θερμαντικού/ψυκτικού στοιχείου της ΚΚΜ Τεχνικά χαρακτηριστικά Τιμές Παροχή αέρα [l/s] 154 Συνολικό φορτίο [kw] 3 Συνθήκες εισερχόμενου αέρα [ C ξ.β. / C υ.β. / % σχ. Υγρ.] 32 / 23,5 / 49 Συνθήκες εξερχόμενου αέρα [ C ξ.β. / C υ.β. / % σχ. Υγρ.] 2,6 / 18,9 / 86 Πτώση πίεσης αέρα [Pa] 48 Θερμοκρασία εισόδου νερού [ C] 7 Θερμοκρασία εξόδου νερού [ C] 12 Πτώση πίεσης στο δίκτυο νερού [kpa] 33 83

84 Εργαστήριο Κατασκευής Συσκευών Διεργασιών 7 Ανάλυση κόστους των τριών συστημάτων κλιματισμού Ο προσδιορισμός του κόστους ενός συστήματος κλιματισμού ξεφεύγει από τους καθαρά τεχνικούς όρους που παρουσιάστηκαν στα προηγούμενα κεφάλαια. Ο μελετητής σε συνεργασία με τον ιδιοκτήτη του κτιρίου καλούνται να επιλέξουν συγκεκριμένες συσκευές οι οποίες πρέπει να ικανοποιούν τις απαιτήσεις του κτιρίου σε θέρμανση και ψύξη όπως παρουσιάζονται στην μελέτη κλιματισμού. Εκτός από τα ονομαστικά λειτουργικά χαρακτηριστικά που πρέπει να πληρούν όλες οι συσκευές που θα επιλεγούν, ιδιαίτερα σημαντικό ρόλο παίζει η τεχνολογία που προσφέρει η συγκεκριμένη συσκευή του κατασκευαστή, η ποιότητά της και η ενεργειακή της κατανάλωση. Η επιλογή του κατασκευαστή, που στις περισσότερες περιπτώσεις καθορίζει και την τάξη μεγέθους του κόστους, γίνεται συνήθως από τον ιδιοκτήτη του κτιρίου σε συνεννόηση με τον μελετητή μηχανικό. Θεωρείται ότι την κατασκευή του συστήματος κλιματισμού την αναλαμβάνει ένα εργολαβικό συνεργείο το οποίο προμηθεύεται τα υλικά από τον εκάστοτε κατασκευαστή σε προνομιακές τιμές. Οι εκπτώσεις που γίνονται διαφέρουν και εξαρτώνται από τα περιθώρια κέρδους που έχει ορίσει ο κατασκευαστής γενικά στα προϊόντα του ή σε κάθε σειρά ξεχωριστά. Στην έρευνα αγοράς που πραγματοποιήθηκε διαπιστώθηκε πως στα συστήματα VRF υπάρχει μεγαλύτερο ποσοστό έκπτωσης σε σύγκριση με αυτό των συστημάτων νερού. Για την εκτίμηση του κόστους των βασικών συσκευών των συστημάτων κλιματισμού (μονάδες ανεμιστήρα στοιχείου νερού και VRF, εναλλάκτες θερμότητας, κεντρική κλιματιστική μονάδα, αντλία θερμότητας και ψυκτική μονάδα) επιλέχθηκε ένας εισαγωγέας ώστε η σύγκριση του συνολικού κόστους να μην επηρεαστεί από διαφορές τιμών μεταξύ των κατασκευαστών. Συγκεκριμένα οι τιμές που παρουσιάζονται για τις συσκευές νερού έχουν έκπτωση 48% στην τιμή καταλόγου, ενώ οι συσκευές VRF και οι καναλάτοι εναλλάκτες θερμότητας αέρα αέρα 54%. Σε όλα τα υπόλοιπα υλικά θεωρήθηκε μια μέση τιμή έκπτωσης 35% στις τιμές καταλόγου. Για τον προσδιορισμό των απαιτούμενων ημερών εργασίας για την εγκατάσταση των συστημάτων θεωρήθηκε συνεργείο 2 ατόμων με ημερήσιο αντιμίσθιο ίσο με 1 /άτομο συμπεριλαμβάνοντας τις ασφαλιστικές εισφορές. Θεωρήθηκε επίσης ένα πρόσθετο ποσοστό ίσο με 5% για υλικά και εργασίες που δεν προβλέφθηκαν στην μελέτη. Το εργολαβικό κέρδος λήφθηκε ίσο με 15%, ενώ στο άθροισμα όλων των εξόδων συνυπολογίζεται και ο φόρος προστιθέμενης αξίας ίσος με 23%. Αναλυτική παρουσίαση του κόστους για τις κατηγορίες που αναφέρονται στους πίνακες αυτού του κεφαλαίου υπάρχει στο Παράρτημα Γ. 7.1 Κόστος του συστήματος Α Σύμφωνα με τα όσα αναφέρθηκαν παραπάνω, το κόστος του συστήματος Α αναλύεται στον πίνακα 7.1, υπολογίζοντας το κόστος για καθεμιά από τις τέσσερις επιλογές όσον αφορά την διάταξη της παραγωγής της ενέργειας. 84

85 Συγκριτική Μελέτη Κόστους Εγκατάστασης Τριών Συστημάτων Κλιματισμού σε Κτίριο Γραφείων Πίνακας 7.1: Ανάλυση κόστους του συστήματος Α Α/Α Υλικά / Εργασία Αντλίες θερμότητας μεταβαλλόμ ενων στροφών Αντλία θερμότητας σταθερών στροφών με δοχείο αδράνειας 1lit Ψυκτική μονάδα με ΔΑ & λέβητας με καυστήρα πετρελαίου Ψυκτική μονάδα με ΔΑ & λέβητας με καυστήρα αερίου 1 Μονάδες ανεμιστήρα στοιχείου 6.39,9 2 Εναλλάκτες θερμότητας ψευδοροφής 2.393, 3 Παραγωγή ενέργειας 7.82, 5.756, , ,46 4 Κυκλοφορητές 1.299,2 5 Δίκτυο χαλκοσωλήνων 1.512,23 6 Εξαρτήματα χαλκοσωλήνων 267,68 7 Θερμομόνωση σωλήνων 1,22 8 Σφαιρικοί κρουνοί 37,25 9 Κυκλικοί αεραγωγοί 673,71 1 Θερμομόνωση κυκλικών αεραγωγών 318, 11 Εξαρτήματα κυκλικών αεραγωγών 788,23 12 Στόμια επιστροφής 225,37 13 Κιβώτια στομίων επιστροφής 151,6 14 Δίκτυο συλλογής συμπυκνωμάτων FCU 65,52 15 Εργασίες εγκατάστασης 2.25, Σύνολο: , , , ,37 Εργολαβικό κέρδος (15%): 3.573, , , ,26 Απρόβλεπτα (5%): 1.191, , , ,42 Σύνολο: , , , ,4 Τελικό σύνολο με Φ.Π.Α. (23%): Αναλύοντας τα στοιχεία του πίνακα 7.1 είναι εμφανές πως το αρχικό κόστος αγοράς της αντλίας θερμότητας σταθερών στροφών του συμπιεστή είναι χαμηλότερο από τον συνδυασμό της ψυκτικής μονάδας με λέβητα και καυστήρα πετρελαίου ή αέριου. Αν και η ψυκτική μονάδα είναι φθηνότερη από την αντλία θερμότητας, με κόστος αντί 4.981, η διαφορά δεν αρκεί ώστε να καλυφθεί το επιπλέον κόστος αγοράς του λέβητα με τον αντίστοιχο καυστήρα. Στο συνολικό κόστος βέβαια το σύστημα με ψυκτική μονάδα και λέβητα πετρελαίου είναι κατά 3,6% ακριβότερο από το σύστημα με την αντλία θερμότητας σταθερών στροφών, ενώ το σύστημα με λέβητα και χρήση καυστήρα αερίου είναι κατά 5,% ακριβότερο σε σύγκριση με το σύστημα μόνο με αντλία θερμότητας σταθερών στροφών. Οι διαφορές αυτές δεν είναι αποτρεπτικές όσον αφορά το κόστος αγοράς, αρκεί αυτές να συνοδεύονται από αντίστοιχο όφελος κατά την λειτουργία των συστημάτων, κάτι όμως που για να διαπιστωθεί απαιτεί ενεργειακή ανάλυση της λειτουργίας των συστημάτων σε ετήσια βάση. Η επιλογή, όσον αφορά την διάταξη του συστήματος παραγωγής της ενέργειας, του συστήματος Α με το υψηλότερο κόστος, είναι αυτή με τις δύο αντλίες θερμότητας με συμπιεστή μεταβαλλόμενων στροφών (inverter). Συγκρίνοντας την διάταξη του συστήματος A με αντλία θερμότητας inverter με την διάταξη της αντλίας θερμότητας σταθερών στροφών του συμπιεστή, φαίνεται πως το συνολικό κόστος της πρώτης είναι κατά 5,9% ακριβότερο της δεύτερης. Θα μπορούσε να παρατηρηθεί ότι η σύγκριση δεν μπορεί να είναι ακριβής εφόσον χρησιμοποιούνται δύο μικρότερης ισχύος αντλίες θερμότητας μεταβαλλόμενων στροφών έναντι μιας μεγάλης ισχύος σταθερών στροφών. Στην περίπτωση που ο 85

86 Εργαστήριο Κατασκευής Συσκευών Διεργασιών κατασκευαστής διέθετε αντλίες θερμότητας μεταβαλλόμενων στροφών μεγαλύτερης ισχύος ώστε να καλύπτεται το σύνολο του φορτίου του κτιρίου από μια συσκευή, αναμένεται η διαφορά του κόστους των δύο διατάξεων να είναι μικρότερη. Στην εικόνα 7.1 παρουσιάζεται γραφικά το κόστος των διατάξεων παραγωγής ενέργειας όσον αφορά τις τέσσερις επιλογές που περιγράφηκαν για το σύστημα κλιματισμού Α. Υπενθυμίζεται ότι για την μείωση της ενεργειακής κατανάλωσης της αντλίας θερμότητας και της ψυκτικής μονάδας σταθερών στροφών, προστέθηκε στο δίκτυο δοχείο αδράνειας 1 λίτρων. 8., 7., 6., 5., 4., 3., 2., Αντλίες θερμότητας μεταβαλλόμενων στροφών Αντλία θερμότητας σταθερών στροφών με δοχείο αδράνειας 1lit Ψυκτική μονάδα με ΔΑ & λέβητας με καυστήρα πετρελαίου Ψυκτική μονάδα με ΔΑ & λέβητας με καυστήρα αερίου 1.,, Εικόνα 7.1: Κόστος των διατάξεων παραγωγής ενέργειας του συστήματος Α 9,4%,3% 1,6% 36,9% 7,5% 14,6% Τερματικές μονάδες και εναλλάκτες ανάκτησης θερμότητας Αντλία θερμότητας (inverter) Δίκτυο σωλήνων νερού Δίκτυο αεραγωγών Στόμια επιστροφής Δίκτυο αποχέτευσης συμπυκνωμάτων Εργασίες εγκατάστασης 29,7% Εικόνα 7.2: Κατανομή κόστους του συστήματος Α με αντλία θερμότητας (inverter) 86

87 Συγκριτική Μελέτη Κόστους Εγκατάστασης Τριών Συστημάτων Κλιματισμού σε Κτίριο Γραφείων Στην εικόνα 7.2 εμφανίζεται η κατανομή των επιμέρους δαπανών για το σύστημα Α με την χρήση μόνο αντλίας θερμότητας μεταβαλλόμενων στροφών (inverter). Οι εσωτερικές τερματικές μονάδες μαζί με τους εναλλάκτες ανάκτησης θερμότητας που χρησιμοποιήθηκαν σε κάθε όροφο αγγίζουν το 37% του συνολικού κόστους της εγκατάστασης. Συνυπολογίζοντας σε αυτά τα δύο και το κόστος της αντλίας θερμότητας το ποσοστό φθάνει στο 66,6% του συνολικού κόστους. Σημαντικό μέρος των δαπανών για την εγκατάσταση του συστήματος Α αποτελεί και το δίκτυο σωληνώσεων με ποσοστό ίσο με 14,6%. 7.2 Κόστος του συστήματος Β Το κόστος του συστήματος μεταβαλλόμενης παροχής ψυκτικού ρευστού VRF παρουσιάζεται στον πίνακα 7.2 και η ποσοστιαία κατανομή της συνολικής δαπάνης για κάθε τμήμα του συστήματος στην εικόνα 7.3. Πίνακας 7.2: Ανάλυση κόστους του συστήματος Β Α/Α Υλικά / Εργασία Κόστος 1 Τερματικές μονάδες 7.48, 2 Εναλλάκτες θερμότητας ψευδοροφής 2.393, 3 Αντλία θερμότητας 4.876, 4 Δίκτυο χαλκοσωλήνων 364,55 5 Εξαρτήματα χαλκοσωλήνων 645, 6 Κυκλικοί αεραγωγοί 673,71 7 Θερμομόνωση κυκλικών αεραγωγών 318, 8 Εξαρτήματα κυκλικών αεραγωγών 788,23 9 Στόμια επιστροφής 225,37 1 Κιβώτια στομίων επιστροφής 151,6 11 Δίκτυο συλλογής συμπυκνωμάτων FCU 65,52 12 Εργασίες εγκατάστασης 1.6, Σύνολο: 19.58,98 Εργολαβικό κέρδος (15%): 2.937,15 Απρόβλεπτα (5%): 979,5 Σύνολο: ,17 Τελικό σύνολο με Φ.Π.Α. (23%): Οι τερματικές μονάδες και οι εναλλάκτες θερμότητας αέρα αέρα αποτελούν πάνω από το 5% του συνολικού κόστους του συστήματος. Συνυπολογίζοντας και το ποσοστό 24,9% της αντλίας θερμότητας του συστήματος VRF, το συνολικό ποσοστό των κλιματιστικών συσκευών φθάνει το 75,3%. 87

88 Εργαστήριο Κατασκευής Συσκευών Διεργασιών 8,2%,3% 1,9% 5,4% 9,1% 5,2% Τερματικές μονάδες και εναλλάκτες ανάκτησης θερμότητας Αντλία θερμότητας (inverter) Δίκτυο σωλήνων ψυκτικού ρευστού Δίκτυο αεραγωγών Στόμια επιστροφής Δίκτυο αποχέτευσης συμπυκνωμάτων Εργασίες εγκατάστασης 24,9% Εικόνα 7.3: Κατανομή κόστους του συστήματος Β 7.3 Κόστος του συστήματος Γ Στον πίνακα 7.3 παρουσιάζεται η ανάλυση του κόστους του συστήματος. Πίνακας 7.3: Ανάλυση κόστους του συστήματος Γ Α/Α Υλικά / Εργασία Αντλία Αντλίες θερμότητας θερμότητας σταθερών μεταβαλλόμ στροφών με ενων δοχείο αδράνειας στροφών Ψυκτική μονάδα με ΔΑ & λέβητας με καυστήρα πετρελαίου Ψυκτική μονάδα με ΔΑ & λέβητας με καυστήρα αερίου 1lit 1 Στόμια προσαγωγής 667,52 2 Κιβώτια στομίων προσαγωγής 34,27 3 Αντλία θερμότητας 7.82, 5.756, , ,46 4 Κεντρική Κλιματιστική Μονάδα 13.15, 5 Κυκλοφορητές 375,2 6 Δίκτυο χαλκοσωλήνων 138,8 7 Θερμομόνωση σωλήνων 21,6 8 Ορθογωνικοί αεραγωγοί 1.945,66 9 Κυκλικοί αεραγωγοί 187,49 1 Θερμομόνωση αεραγωγών 754,74 11 Στόμια επιστροφής 32,81 12 Κιβώτια στομίων επιστροφής 218,5 13 Εργασίες εγκατάστασης 8, Σύνολο: 26.2, , , ,5 Εργολαβικό κέρδος (15%): 3.9, , , ,91 Απρόβλεπτα (5%): 1.3, , ,5 1.29,3 Σύνολο: 31.23, , , ,26 Τελικό σύνολο με Φ.Π.Α. (23%):

89 Συγκριτική Μελέτη Κόστους Εγκατάστασης Τριών Συστημάτων Κλιματισμού σε Κτίριο Γραφείων Η διάταξη του συστήματος Γ, δηλαδή του συστήματος μόνο με αέρα, διαφέρει αρκετά από αυτήν των συστημάτων Α και Β. Δεν υπάρχουν εκτεταμένα δίκτυα σωλήνων, ως τερματικές συσκευές μπορούν να θεωρηθούν τα στόμια, ενώ στη θέση των μονάδων ανεμιστήρα στοιχείου νερού ή ψυκτικού ρευστού υπάρχει η κεντρική κλιματιστική μονάδα. Οι τρεις επιλογές, όσον αφορά τη διάταξη παραγωγής της ενέργειας, υπάρχουν και στο σύστημα με αέρα με το κόστος να είναι ίδιο με αυτό του συστήματος Α, δεδομένου ότι χρησιμοποιούνται ακριβώς οι ίδιες συσκευές. Η επιλογή της ψυκτικής μονάδας σταθερών στροφών με τον λέβητα πετρελαίου επιβαρύνει το συνολικό κόστος της εγκατάστασης κατά 3,3% έναντι της διάταξης μόνο με αντλία θερμότητας σταθερών στροφών, ενώ η επιλογή της ψυκτικής μονάδας σταθερών στροφών σε συνδυασμό με τον λέβητα αερίου κατά 4,6%. Η διάταξη με τη χρήση της αντλίας θερμότητας μεταβαλλόμενων στροφών έχει όπως αναμενόταν το υψηλότερο κόστος ανάμεσα στις τέσσερις επιλογές, με κόστος υψηλότερο κατά 5,4% από την διάταξη με αντλία θερμότητας με σταθερό αριθμό στροφών του συμπιεστή. Στην εικόνα 7.4 παρουσιάζεται η κατανομή του κόστους των επιμέρους υλικών και εργασιών για την εγκατάσταση του συστήματος κλιματισμού μόνο με αέρα και με αντλία θερμότητας μεταβαλλόμενων στροφών. Το κόστος της κεντρικής κλιματιστικής μονάδας παίζει καθοριστικό ρόλο στο συνολικό κόστος του έργου, καθώς αποτελεί περίπου το 51% του συνολικού κόστους του συστήματος. Η ΚΚΜ μαζί με την αντλία θερμότητας αποτελούν το 77,8% του συνολικού κόστους του συστήματος. 3,1% 5,9% 5,6% 11,1% 2,1% Κεντρική Κλιματιστική Μονάδα Αντλία θερμότητας (inverter) Δίκτυο σωλήνων νερού Δίκτυο αεραγωγών Στόμια προσαγωγής και επιστροφής Εργασίες εγκατάστασης 27,2% Εικόνα 7.4: Κατανομή κόστους του συστήματος Γ με αντλία θερμότητας inverter 7.4 Σύγκριση του κόστους των τριών συστημάτων Δεδομένου ότι η διάταξη των συστημάτων Α και Β είναι πανομοιότυπη, ιδιαίτερα στην επιλογή με αντλία θερμότητας μεταβαλλόμενου αριθμού στροφών του συμπιεστή, όπου η μόνη διαφορά είναι το χρησιμοποιούμενο μέσο μεταφοράς της ενέργειας, στη συνέχεια γίνεται ένας σχολιασμός στις διαφοροποιήσεις του κόστους ανάμεσα σε αυτά τα δύο συστήματα. Συγκρίνοντας τις κατανομές του επιμέρους κόστους των συστημάτων Α και Β από τις εικόνες 7.2 και 7.3 φαίνεται ότι οι τερματικές μονάδες του συστήματος VRF (σύστημα Β) μαζί με τους 89

90 Εργαστήριο Κατασκευής Συσκευών Διεργασιών εναλλάκτες ανάκτησης θερμότητας αποτελούν το 5,4% του συνολικού κόστους του συστήματος ενώ στην περίπτωση του συστήματος με νερό (σύστημα Α), οι μονάδες ανεμιστήρα στοιχείου και εναλλακτών ανάκτησης θερμότητας αποτελούν το 36,9% του συνολικού κόστους. Δεδομένου ότι οι μονάδες ανάκτησης θερμότητας που χρησιμοποιήθηκαν στα δύο συστήματα είναι ίδιες και εξετάζοντας τις απόλυτες τιμές κόστους αγοράς που παρουσιάζονται στους πίνακες 7.1 και 7.2 διαπιστώνεται πως οι μονάδες ανεμιστήρα στοιχείου του συστήματος VRF είναι κατά 17% ακριβότερες από τις αντίστοιχες του νερού, παρόλο που η έκπτωση στο σύστημα του VRF είναι μεγαλύτερη από αυτήν του συστήματος με νερό. Μια άλλη διαφοροποίηση του συστήματος VRF σε σύγκριση με αυτό του νερού, είναι το κόστος του δικτύου σωληνώσεων για τη μεταφορά του μέσου μεταφοράς της θερμότητας. Και στις δύο περιπτώσεις επιλέχθηκε ο χαλκός ως υλικό των σωλήνων ώστε να υπάρξει άμεση σύγκριση. Λόγω των κατά πολύ μικρότερων διαμέτρων που χρησιμοποιούνται στο δίκτυο του ψυκτικού ρευστού, το κόστος του δικτύου νερού είναι κατά 45% ακριβότερο από αυτό του ψυκτικού μέσου. Αυτός είναι και ένας από τους λόγους που στο συνολικό κόστος το σύστημα Α είναι κατά 21,7,% ακριβότερο του συστήματος Β, το οποίο μεταφράζεται σε απόλυτη διαφορά ίση με σε τρέχουσες τιμές. Αυτή η διαφορά οφείλεται και στο κόστος των δύο αντλιών θερμότητας inverter του συστήματος Α, οι οποίες είναι κατά 45% ακριβότερες από την αντίστοιχη inverter αντλία θερμότητας του συστήματος Β (VRF). Συγκρίνοντας την αντλία θερμότητας σταθερών στροφών και συνυπολογίζοντας το κόστος του δοχείου αδράνειας, τότε παρουσιάζεται μια διαφορά της τάξης του 18% με φθηνότερη την αντλία θερμότητας του συστήματος Β. Το κόστος του συστήματος μόνο με αέρα (σύστημα Γ), και στις τέσσερις παραλλαγές του, είναι υψηλότερο από το κόστος των άλλων δύο συστημάτων λόγω του υψηλού κόστους της κεντρικής κλιματιστικής μονάδας. Στο διάγραμμα που παρουσιάζεται στην εικόνα 7.5 εμφανίζονται συγκριτικά το συνολικό κόστος των τριών διαφορετικών συστημάτων κλιματισμού. Για τα συστήματα Α και Γ εμφανίζονται και οι τέσσερις επιλογές όσον αφορά τη διάταξη των συσκευών παραγωγής της ενέργειας. 45., 4., Συνολικό κόστος με Φ.Π.Α. 35., 3., 25., 2., 15., 1., 5., Αντλίας θερμότητας inverter Αντλία θερμότητας σταθερών στροφών Ψυκτική μονάδα σταθερών στροφών και λέβητας με καυστήρα πετρελαίου Ψυκτική μονάδα σταθερών στροφών και λέβητας με καυστήρα αερίου, Σύστημα Α Σύστημα Β Σύστημα Γ Εικόνα 7.5: Ολικό κόστος εγκατάστασης των τριών συστημάτων κλιματισμού Όσον αφορά το κόστος των εργασιών εγκατάστασης, αυτό εξαρτάται από τις απαιτούμενες 9

91 Συγκριτική Μελέτη Κόστους Εγκατάστασης Τριών Συστημάτων Κλιματισμού σε Κτίριο Γραφείων ημέρες για την ολοκλήρωση των εργασιών τοποθέτησης των συσκευών αλλά και των δικτύων. Στα συστήματα Α και Β εκτός από το δίκτυο αεραγωγών υπάρχει και το δίκτυο σωληνώσεων, του οποίου η τοποθέτηση έχει επίδραση στο συνολικό αριθμό ημερών που απαιτούνται για την ολοκλήρωση των εργασιών. Στο διάγραμμα της εικόνας 7.6 παρουσιάζονται οι διαφορές στο συνολικό κόστος των εργασιών που απαιτούνται για την εγκατάσταση των συστημάτων. 2.5, Κόστος Εργασίας 2., 1.5, 1., 5,, Σύστημα Α Σύστημα Β Σύστημα Γ Εικόνα 7.6: Κόστος εργασιών εγκατάστασης των συστημάτων Γενικά, ένα σύστημα κλιματισμού μπορεί να θεωρηθεί ότι αποτελείται από τρία επιμέρους τμήματα. Το τμήμα παραγωγής ενέργειας, το τμήμα μεταφοράς της ενέργειας και το τμήμα απόδοσης της ενέργειας στους κλιματιζόμενους χώρους. Η αντλία θερμότητας, η ψυκτική μονάδα και ο λέβητας ανήκουν στο τμήμα της παραγωγής της ενέργειας. Στο τμήμα μεταφοράς της ενέργειας ανήκουν τα δίκτυα σωληνώσεων και αεραγωγών μαζί με τα απαραίτητα εξαρτήματά τους. Στο τμήμα απόδοσης της ενέργειας στους χώρους θεωρείται ότι ανήκουν οι τερματικές μονάδες ανεμιστήρα στοιχείου, οι εναλλάκτες θερμότητας καθώς και τα στόμια προσαγωγής και επιστροφής. Η κεντρική κλιματιστική μονάδα θεωρείται ότι ανήκει στο τμήμα απόδοσης της ενέργειας εφόσον η θερμότητα αποδίδεται ή απορροφάται σε αυτήν. Δεδομένης αυτής της ταξινόμησης μπορεί να πραγματοποιηθεί μια σύγκριση του κόστους με διακριτοποίηση στους τρεις αυτούς τομείς. Στην εικόνα 7.7 παρουσιάζεται αυτή η σύγκριση για τα τρία συστήματα κλιματισμού με αντλία θερμότητας, εξετάζοντας την περίπτωση που στα συστήματα Α και Γ έχει εγκατασταθεί η αντλία θερμότητας μεταβαλλόμενων στροφών ώστε να υπάρχει άμεση σύγκριση μεταξύ των συστημάτων. 91

92 Εργαστήριο Κατασκευής Συσκευών Διεργασιών 16., 14., 12., Κόστος Υλικών 1., 8., 6., 4., 2., Σύστημα Α Σύστημα Β Σύστημα Γ, Παραγωγή ενέργειας Μεταφορά ενέργειας Απόδοση ενέργειας Τμήμα του συστήματος κλιματισμού Εικόνα 7.7: Σύγκριση του κόστους υλικών ανά τμήμα των συστημάτων κλιματισμού με αντλίες θερμότητας inverter Όπως ήδη αναφέρθηκε, η αντλία θερμότητας του συστήματος VRF είναι σημαντικά φθηνότερη από το ζεύγος των αντλιών θερμότητας αέρα νερού με μεταβαλλόμενο αριθμό στροφών του συμπιεστή. Ο συνδυασμός δικτύου σωληνώσεων ανεξάρτητων κλάδων με τη χρήση τριών κυκλοφορητών και δικτύου αεραγωγών, κατατάσσει το σύστημα Α στην υψηλότερη θέση από άποψη κόστους. Το σύστημα Β με το ψυκτικό ρευστό έχει το μικρότερο κόστος όσον αφορά το δίκτυο μεταφοράς της ενέργειας, παρόλο που και εδώ υπάρχει συνδυασμός αεραγωγών και σωλήνων, διότι δεν υπάρχουν κυκλοφορητές που αποτελούν το 6% του συνολικού κόστους του συστήματος Α. Οι μεγαλύτερες διαστάσεις των ορθογωνικών αγωγών του συστήματος μόνο με αέρα έχουν μεγαλύτερο κόστος από τους αντίστοιχους κυκλικούς των συστημάτων Α και Β, απουσιάζει όμως το δίκτυο σωληνώσεων οπότε και το σύστημα Γ κατατάσσεται στην μεσαία θέση από άποψη κόστους όσον αφορά τα δίκτυα μεταφοράς ανάμεσα στα τρία συστήματα. Οι τερματικές συσκευές αποτελούν το μεγαλύτερο τμήμα του συνολικού κόστους και στα τρία συστήματα που εξετάζονται. Για τα συστήματα Α και Β πρόκειται για τις μονάδες ανεμιστήρα στοιχείου αλλά και τους εναλλάκτες θερμότητας, ενώ για το σύστημα Γ για την κεντρική κλιματιστική μονάδα, η οποία και καθορίζει την διαφορά του κόστους του συστήματος Γ από τα άλλα δύο. Αυτό είναι το μόνο τμήμα των συστημάτων στο οποίο το σύστημα Β δεν παρουσιάζει την ελάχιστη δαπάνη, διότι οι τερματικές μονάδες ανεμιστήρα στοιχείου νερού είναι φθηνότερες από τις αντίστοιχες του ψυκτικού ρευστού. Δεδομένου ότι η συνολική κλιματιζόμενη επιφάνεια του κτιρίου γραφείων είναι 244m², μπορεί να υπολογιστεί το ανηγμένο κόστος των συστημάτων κλιματισμού στην κλιματιζόμενη επιφάνεια, το οποίο και παρουσιάζεται αναλυτικά για όλα τα συστήματα και τους συνδυασμούς αυτών στον πίνακα

93 Συγκριτική Μελέτη Κόστους Εγκατάστασης Τριών Συστημάτων Κλιματισμού σε Κτίριο Γραφείων Πίνακας 7.4: Ανηγμένο κόστος των τριών συστημάτων κλιματισμού Διάταξη τμήματος παραγωγής ενέργειας Σύστημα Α Σύστημα Β Σύστημα Γ Αντλία θερμότητας μεταβαλλόμενων στροφών του συμπιεστή Αντλία θερμότητας σταθερών στροφών με δοχείο αδράνειας Ψυκτική μονάδα με δοχείο αδράνειας και λέβητα με καυστήρα πετρελαίου Ψυκτική μονάδα με δοχείο αδράνειας και λέβητα με καυστήρα αερίου 144,12 /m² (21,7%) 136,1 /m² (14,9%) 14,97 /m² (19,%) 142,93 /m² (2,7%) 118,45 /m² (,%) ,29 /m² (32,8%) 149,28 /m² (26,%) 154,14 /m² (3,1%) 156,11 /m² (31,8%) Από τα στοιχεία του πίνακα 7.4, είναι εμφανές ότι το σύστημα VRF έχει το μικρότερο κόστος αγοράς και εγκατάστασης. Στον πίνακα, μέσα σε παρενθέσεις, εμφανίζεται το πόσο ακριβότερο (%) είναι το κάθε σύστημα, σε σύγκριση με το σύστημα Β. 93

94 Εργαστήριο Κατασκευής Συσκευών Διεργασιών 8 Συμπεράσματα Στην εργασία αυτή έγινε μια προσπάθεια για τον προσδιορισμό του κόστους εγκατάστασης τριών συστημάτων κλιματισμού σε ένα κτίριο γραφείων. Στα πλαίσια της μελέτης των συστημάτων, το κτίριο θεωρήθηκε ως ενιαία ιδιοκτησία, με όλους τους χώρους παραμονής και εργασίας στις ίδιες εσωτερικές συνθήκες κλιματισμού. Μετά τον υπολογισμό της θερμομόνωσης σύμφωνα με τις προδιαγραφές του Κανονισμού Ενεργειακής Απόδοσης Κτιρίων (ΚΕΝΑΚ) και των Τεχνικών Οδηγιών του Τεχνικού Επιμελητηρίου της Ελλάδας (ΤΟΤΕΕ 271), υπολογίσθηκαν τα θερμικά φορτία του κτιρίου σύμφωνα με το πρότυπο EN 12831:23 και τα ψυκτικά φορτία κατά ASHRAE με την μέθοδο CLTD/CF. Ο ακριβής υπολογισμός των χαρακτηριστικών της θερμομόνωσης, των θερμικών απωλειών και των ψυκτικών φορτίων του κτιρίου είναι παράγοντας ο οποίος σχετίζεται άμεσα με το κόστος των συστημάτων κλιματισμού. Στην περίπτωση που τα φορτία του κτιρίου υπερεκτιμηθούν επηρεάζεται ανοδικά το αρχικό κόστος εγκατάστασης των συστημάτων, ενώ αντίθετα στην περίπτωση υποεκτίμησης των φορτίων, υπάρχει αρνητική επίπτωση στην ενεργειακή συμπεριφορά και τη λειτουργία των συστημάτων κλιματισμού. Οι διατάξεις των συστημάτων κλιματισμού που εξετάσθηκαν είναι: Σύστημα κλιματισμού με μονάδες ανεμιστήρα στοιχείου (Fan Coil Units, FCU) νερού για την κάλυψη των φορτίων των χώρων του κτιρίου και ξεχωριστές μονάδες FCU για την κάλυψη των φορτίων αερισμού. Για την τροφοδοσία των μονάδων αυτών με θερμό και ψυχρό νερό τοποθετήθηκε μια αντλία θερμότητας αέρα νερού ή συνδυασμός ψυκτικής μονάδας για την θερινή λειτουργία, με λέβητα θερμού νερού για την χειμερινή. Η αντλία θερμότητας αέρα νερού θεωρήθηκε ότι μπορεί να είναι είτε μεταβαλλόμενων είτε σταθερών στροφών του συμπιεστή. Στην περίπτωση που χρησιμοποιηθεί αντλία θερμότητας σταθερών στροφών, προδιαγράφηκε και η τοποθέτηση δοχείου αδράνειας ώστε να λειτουργεί πιο αποδοτικά η αντλία θερμότητας. Το σύστημα αυτό στην παρούσα εργασία αναφέρεται ως σύστημα Α. Σύστημα κλιματισμού με μονάδες ανεμιστήρα στοιχείου με ψυκτικό ρευστό μεταβαλλόμενης παροχής (Variable Refrigerant Flow, VRF) για την κάλυψη των φορτίων των χώρων του κτιρίου και ξεχωριστές μονάδες VRF για την κάλυψη των φορτίων αερισμού. Το σύστημα αυτό αναφέρεται ως σύστημα Β. Σύστημα κλιματισμού μόνο με αέρα σταθερής παροχής (CV), με κεντρική κλιματιστική μονάδα (ΚΚΜ) και δίκτυο αεραγωγών. Οι επιλογές όσον αφορά τη διάταξη των μονάδων παραγωγής ενέργειας, λήφθηκαν πανομοιότυπες με αυτές του συστήματος Α. Το σύστημα αυτό αναφέρεται ως σύστημα Γ. Τα τρία αυτά διαφορετικά συστήματα κλιματισμού επιλέχθηκαν έτσι ώστε να παρέχουν τις ίδιες συνθήκες κλιματισμού στους χώρους του κτιρίου. Τα συστήματα Α και Β, που διαφέρουν μόνο στο μέσο μεταφοράς της θερμότητας από την μονάδα παραγωγής στις τερματικές μονάδες, έχουν την δυνατότητα να ελέγχουν την θερμοκρασία τοπικά σε κάθε χώρο. Αντίθετα στο σύστημα Γ μόνο με αέρα, η θερμοκρασία και η υγρασία του αέρα ρυθμίζονται κεντρικά στην ΚΚΜ και είναι ενιαίες για όλους τους χώρους του κτιρίου. Αν και οι τερματικές μονάδες στα συστήματα Α και Β έχουν επιλεγεί έτσι ώστε να καλύπτουν και το λανθάνον φορτίο από τις συσκευές και τα άτομα σε κάθε χώρο, η κεντρική κλιματιστική μονάδα πλεονεκτεί στην διαχείριση της υγρασίας ακόμα και στις ακραίες συνθήκες, δεδομένου ότι ο έλεγχος των συνθηκών γίνεται κεντρικά. Δεδομένου ότι στα συστήματα Α και Β η μεταφορά του ψυκτικού μέσου γίνεται μέσω σωληνώσεων στις τερματικές μονάδες και η ανανέωση του αέρα με αεραγωγούς, γίνεται 94

95 Συγκριτική Μελέτη Κόστους Εγκατάστασης Τριών Συστημάτων Κλιματισμού σε Κτίριο Γραφείων κατανοητό ότι απαιτείται μεγαλύτερος αριθμός δικτύων εντός του κτιρίου για την λειτουργία των συστημάτων Α και Β σε σύγκριση με το σύστημα Γ, το οποίο διαθέτει μόνο ένα δίκτυο αεραγωγών για την μεταφορά του κλιματιζόμενου αέρα. Συνυπολογίζοντας το δίκτυο αποχέτευσης των συμπυκνωμάτων και της καλωδίωσης για την τροφοδοσία των τερματικών μονάδων σε κάθε χώρο για τα συστήματα Α και Β, ο αριθμός των εσωτερικών δικτύων έναντι του μοναδικού δικτύου αεραγωγών του συστήματος Γ, γίνεται ακόμη μεγαλύτερος. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα οι εργασίες εγκατάστασης για τα συστήματα Α και Β να κοστίζουν περισσότερο από ότι οι αντίστοιχες στο σύστημα Γ, αλλά και τελικά να καταλαμβάνεται μεγαλύτερος όγκος της ψευδοροφής για το σύστημα κλιματισμού στην πρώτη περίπτωση. Η πολυπλοκότητα των εσωτερικών εγκαταστάσεων των συστημάτων Α και Β έχει αντίκτυπο και στην συντήρηση του συστήματος κλιματισμού, εφόσον πρέπει να γίνεται τόσο στις κεντρικές μονάδες όσο και στις τερματικές. Αντίθετα στην περίπτωση του συστήματος μόνο με αέρα, η συντήρηση γίνεται στην κεντρική κλιματιστική μονάδα χωρίς να επηρεάζεται η λειτουργία του κτιρίου στους εσωτερικούς χώρους. Ακόμα ένα σημείο στο οποίο διαφοροποιούνται τα συστήματα κλιματισμού που εξετάστηκαν, είναι αυτό του παραγόμενου θορύβου που γίνεται αντιληπτός από τους χρήστες του κτιρίου. Λόγω της ύπαρξης στα συστήματα Α και Β των τερματικών μονάδων με τους ανεμιστήρες στους χώρους του κτιρίου, ο θόρυβος που παράγεται είναι περισσότερο αισθητός συγκρίνοντας τον με τον αντίστοιχο του συστήματος Γ δεδομένου ότι οι ανεμιστήρες είναι τοποθετημένοι εκτός των εσωτερικών χώρων. Για όλες τις συσκευές που επιλέχθηκαν σε καθένα από τα παραπάνω συστήματα, έγινε καταγραφή των τεχνικών τους χαρακτηριστικών, ιδιαίτερα αυτών που σχετίζονται με την ενεργειακή τους κατανάλωση. Το κόστος εγκατάστασης των συστημάτων παρουσιάστηκε αναλυτικά στο κεφάλαιο 7. Οι απόλυτες τιμές του κόστους σίγουρα δεν μπορούν να θεωρηθούν αδιαμφισβήτητες και με διαχρονική ισχύ, διότι είναι δυνατόν να μεταβάλλονται ανάμεσα σε διάφορους κατασκευαστές όπως και χρονικά. Στην έρευνα αγοράς πάντως έγινε προσπάθεια να διατηρείται όσο είναι δυνατόν ο ίδιος προμηθευτής για συσκευές και υλικά ίδιας λειτουργικότητας μεταξύ των συστημάτων, ώστε να υπάρχει μια άμεση σύγκριση του κόστους. Εξετάζοντας τα συστήματα στο σύνολό τους, προκύπτει ότι το οικονομικότερο, από άποψη κόστους εγκατάστασης, είναι το σύστημα με το ψυκτικό ρευστό μεταβλητής παροχής, δηλαδή το σύστημα Β (εικόνα 7.5). Αυτό οφείλεται στο οικονομικότερο δίκτυο μεταφοράς του ψυκτικού μέσου σε σύγκριση με το δίκτυο μεταφοράς του νερού ή του αέρα στα συστήματα Α και Γ αντίστοιχα, αλλά και στο μικρότερο κόστος της αντλίας θερμότητας βάσει της τρέχουσας τιμής, αλλά και της εκπτωτικής πολιτικής της εταιρίας. Ανεξάρτητα από την διάταξη των συσκευών παραγωγής της ενέργειας στα συστήματα Α και Γ, αυτό με το υψηλότερο κόστος είναι το σύστημα Γ, και αυτό οφείλεται στο ιδιαίτερα υψηλό κόστος αγοράς της κεντρικής κλιματιστικής μονάδας (εικόνα 7.4). Πλησιέστερα στο κόστος του συστήματος VRF είναι το σύστημα Α με την αντλία θερμότητας σταθερών στροφών και το δοχείο αδράνειας νερού (πίνακας 7.4). Οι αντλίες θερμότητας σταθερών στροφών, λειτουργούν συνεχώς σε πλήρη ισχύ. Με την προσθήκη του δοχείου αδράνειας, ελαχιστοποιούνται οι παύσεις και εκκινήσεις (on/off) της αντλίας θερμότητας και κατά συνέπεια μειώνεται η ενεργειακή κατανάλωση και έτσι η λειτουργία τους είναι συγκρίσιμη με την αντίστοιχη των αντλιών θερμότητας μεταβαλλόμενων στροφών του συμπιεστή. Διαχωρίζοντας τη μονάδα παραγωγής ενέργειας για την λειτουργία σε θέρμανση και ψύξη στα συστήματα Α και Γ με την εγκατάσταση μιας ψυκτικής μονάδας και ενός λέβητα θερμού νερού, αυξάνεται το κόστος σε σύγκριση με αυτό μιας αντλίας θερμότητας σταθερών 95

96 Εργαστήριο Κατασκευής Συσκευών Διεργασιών στροφών. Επίσης, ο καυστήρας αερίου είναι ακριβότερος από τον αντίστοιχης ισχύος καυστήρα πετρελαίου (εικόνα 7.1). Οι αντλίες θερμότητας μεταβαλλόμενων στροφών (inverter) τόσο στο σύστημα Α όσο και στο Γ, έχουν το υψηλότερο κόστος σε σύγκριση με τις υπόλοιπες δυνατές επιλογές των αντίστοιχων συστημάτων. Αυτό οφείλεται εν μέρει και στην εγκατάσταση δύο μικρότερων αντλιών θερμότητας inverter για την κάλυψη των συνολικών ψυκτικών φορτίων του κτιρίου, λόγω των περιορισμένων διαθέσιμων μοντέλων από τον κατασκευαστή όσον αφορά την μέγιστη δυνατή ισχύ. Συγκρίνοντας άλλα μοντέλα του ίδιου κατασκευαστή ίδιας τεχνολογίας, διαπιστώνεται ότι μία αντλία θερμότητας είναι κατά 2% φθηνότερη από δύο αντλίες θερμότητας με την ίδια συνολική ισχύ. Τα συνολικά θερμικά φορτία του κτιρίου γραφείων, στο οποίο εφαρμόστηκαν τα συστήματα κλιματισμού, είναι 14kW και τα ψυκτικά φορτία 22kW. Δεδομένου ότι η μέγιστη θερμική ισχύς των αντλιών θερμότητας με μεταβαλλόμενες στροφές συμπιεστή που επιλέχθηκαν είναι 14kW, ενώ η μέγιστη ψυκτική ισχύς 13kW, γίνεται αντιληπτό ότι κατά μεγάλο διάστημα της χειμερινής λειτουργίας αρκεί η μία μονάδα για να καλύψει τις απαιτήσεις του κτιρίου. Αν και η επιλογή των δύο αντλιών θερμότητας έγινε λόγω έλλειψης διαθέσιμων μονάδων με μεγάλη ισχύ, αναμένεται να υπάρξει ενεργειακό όφελος κατά τη λειτουργία της συγκεκριμένης διάταξης, ιδιαίτερα σε σύγκριση με τα συστήματα με μονοβάθμιες αντλίες θερμότητας. Εξετάζοντας τα τεχνικά χαρακτηριστικά των επιλεγμένων συσκευών, διαπιστώνονται διαφορές στους βαθμούς απόδοσης των αντλιών θερμότητας κατά τη λειτουργία θέρμανσης (COP) και ψύξης (EER). Οι αντλίες θερμότητας αέρα νερού με μεταβαλλόμενο αριθμό στροφών του συμπιεστή παρουσιάζουν χαμηλότερο βαθμό απόδοσης στο 1% του φορτίου τους στην θερμοκρασία των 35 C του εξωτερικού περιβάλλοντος σε σύγκριση με τις αντλίες θερμότητας σταθερών στροφών. Η απόδοσή τους όμως βελτιώνεται κατά την λειτουργία σε μερικό φορτίο οπότε και παρουσιάζουν υψηλότερο εποχιακό ενεργειακό βαθμό απόδοσης (ESEER). Συγκεκριμένα, στη λειτουργία ψύξης ο εποχιακός ενεργειακός βαθμός απόδοσης για την αντλία με μεταβαλλόμενο αριθμό στροφών του συμπιεστή είναι 4,4 ενώ για την αντλία θερμότητας και την ψυκτική μονάδα σταθερών στροφών είναι 3,51 και 3,64 αντίστοιχα (πίνακες 6.5, 6.6, 6.7). Σημαντική διαφορά παρουσιάζει στον εποχιακό βαθμό απόδοσης κατά τη λειτουργία στην ψύξη η αντλία θερμότητας αέρα ψυκτικού μέσου με μεταβαλλόμενες στροφές του συμπιεστή του συστήματος VRF. Η τιμή του ESEER που επιτυγχάνεται, σύμφωνα πάντα με τα τεχνικά δεδομένα του κατασκευαστή, είναι 6,42 κάτι το οποίο αναμένεται να έχει άμεσο αντίκτυπο στην ενεργειακή κατανάλωση του συστήματος VRF (πίνακας 6.24). Εκτός λοιπόν από την χαμηλότερη συνολική τιμή κόστους εγκατάστασης, το σύστημα με την μεταβαλλόμενη παροχή ψυκτικού ρευστού προσφέρει και τον καλύτερο θεωρητικό εποχιακό βαθμό απόδοσης ανάμεσα στα συστήματα που χρησιμοποιούν αντλία θερμότητας για την παραγωγή θερμότητας και ψύχους. Βέβαια, αξίζει να επισημανθεί ότι οι θεωρητικοί βαθμοί απόδοσης σε θέρμανση και ψύξη διαφέρουν αρκετά από αυτούς που τελικά εμφανίζουν οι συσκευές κατά την ετήσια λειτουργία τους, διότι οι πραγματικές κλιματικές συνθήκες μεταβάλλονται συνεχώς και στο μεγαλύτερο χρονικό διάστημα διαφέρουν από αυτές στις οποίες έχουν γίνει οι υπολογισμοί των τεχνικών χαρακτηριστικών. Για να είναι ακριβής η σύγκριση των συστημάτων όσον αφορά το κόστος τους, τόσο αυτό της αγοράς και εγκατάστασης όσο και της λειτουργίας τους, θα πρέπει να εκπονηθεί μια ενεργειακή ανάλυση του κτιρίου αναφοράς και των εγκαταστάσεών του. Η ενεργειακή ανάλυση των συστημάτων σε συνδυασμό με οικονομοτεχνική ανάλυση (ανάλυση κόστους οφέλους) με κάποιες επιστημονικά παραδεκτές μεθόδους, μπορεί να οδηγήσει σε πιο τεκμηριωμένα συμπεράσματα σε σχέση με 96

97 Συγκριτική Μελέτη Κόστους Εγκατάστασης Τριών Συστημάτων Κλιματισμού σε Κτίριο Γραφείων το κόστος εγκατάστασης και λειτουργίας τους. Ιδιαίτερη βαρύτητα στο κόστος λειτουργίας των συστημάτων κλιματισμού έχει το κόστος της εκάστοτε πηγής ενέργειας που χρησιμοποιεί καθένα από αυτά, παράγοντας που μεταβάλλεται χρονικά ιδιαίτερα στην Ελλάδα, και που επηρεάζει σημαντικά την οικονομικότητα ενός συστήματος σε σχέση με άλλα. 97

98 Εργαστήριο Κατασκευής Συσκευών Διεργασιών Βιβλιογραφία [1] ASHRAE Handbook, HVAC Systems and Equipment, Ch.1 - HVAC System Analysis and Selection, 28 [2] ΦΕΚ Α 47/21, Κανονισμός Ενεργειακής Απόδοσης Κτιρίων, 21 [3] ΤΟΤΕΕ 271-2, Θερμοφυσικές Ιδιότητες Δομικών Υλικών και Έλεγχος της Θερμομονωτικής Επάρκειας των Κτιρίων, 21 [4] ΠΔ 4/7/79, ΦΕΚ Δ 362/1979, Περί εγκρίσεως κανονισμού δια την θερμομόνωσιν των κτιρίων, 1979 [5] EN 12831:23, Heating systems in buildings - Method for calculation of the design heat load, 23 [6] ISO 773:25, Ergonomics of the thermal environment Analytical determination and interpretation of thermal comfort using calculation of the PMV and PPD indices and local thermal comfort criteria, 25 [7] ASHRAE Standard 55, Thermal Environmental Conditions for Human Occupancy, 24 [8] ΤΟΤΕΕ 271-1, Αναλυτικές εθνικές προδιαγραφές παραμέτρων για τον υπολογισμό της ενεργειακής απόδοσης κτιρίων και την έκδοση του πιστοποιητικού ενεργειακής απόδοσης, Β' Έκδοση 212 [9] ASHRAE 62.1, Ventilation for Acceptable Indoor Air Quality, 21 [1] ΤΟΤΕΕ 271-3, Κλιματικά δεδομένα Ελληνικών περιοχών, Β' Έκδοση 212 [11] Κ. Τ. Παπακώστας, Σημειώσεις για το μάθημα Θέρμανση, Τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών, Α.Π.Θ., 212 [12] Elite Software, Έκδοση 7.x [13] ΤΟΤΕΕ 271-1, Αναλυτικές εθνικές προδιαγραφές παραμέτρων για τον υπολογισμό της ενεργειακής απόδοσης κτιρίων και την έκδοση του πιστοποιητικού ενεργειακής απόδοσης, Β' Έκδοση 212 [14] Κ. Τ. Παπακώστας, Σημειώσεις για το μάθημα Θέρμανση - Ψύξη - Κλιματισμός, Τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών, Α.Π.Θ., 26 [15] ASHRAE Handbook, Fundamentals, Ch 14 - Climatic Design Information, 29 [16] Carrier, General catalogue, Heating and air conditioning systems, 42GW, 42EM, 211 [17] Toshiba, Γενικός κατάλογος, VN-M***HE, [18] Carrier General catalogue, Heating and air conditioning systems, 3AWH, 3RQ, 3RB, 211 [19] Y. Saheb, S. Becirspahic, J. Simon, Effect of the Certification on Chillers Energy Efficiency, IEECB, 26 [2] ASHRAE Handbook, Fundamentals, Ch.22 - Pipe Sizing, 29 [21] ASHRAE Handbook, Fundamentals, Ch.3 - Fluid Flow, 29 [22] ASHRAE Handbook, Fundamentals, Ch.3 - Thermophysical Properties of Refrigerants, 29 [23] ASHRAE Handbook, Fundamentals, Ch.21 - Duct Design, 29 [24] Toshiba, Γενικός κατάλογος, MMU-AP***4MH-E, MMD-AP***4BH-E, [25] Toshiba, Selection Tool, 98

99 Συγκριτική Μελέτη Κόστους Εγκατάστασης Τριών Συστημάτων Κλιματισμού σε Κτίριο Γραφείων Παράρτημα Α: Υπολογισμοί θερμικών απωλειών των χώρων του κτιρίου Σε αυτό το παράρτημα, παρουσιάζονται αναλυτικά οι υπολογισμοί των θερμικών απωλειών των θερμαινόμενων χώρων του κτιρίου σύμφωνα με την ανάλυση που έγινε στο κεφάλαιο 3. 99

100 Εργαστήριο Κατασκευής Συσκευών Διεργασιών ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΘΕΡΜΙΚΩΝ ΦΟΡΤΙΩΝ ΧΩΡΟΥ ΓΕΝΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΧΩΡΟΥ ΚΤΙΡΙΟ: Κτίριο Γραφείων ΟΡΟΦΟΣ: Υπόγειο ΚΩΔ. ΑΡΙΘΜΟΣ ΧΩΡΟΥ: 1.1 ΧΡΗΣΗ ΧΩΡΟΥ: Κλιμακοστάσιο Εσωτερική θερμοκρασία θ int = 22, C Αερισμός Γεωμετρία χώρου Ελάχιστη ανανέωση αέρα n min = ac/h - Πλάτος b int = 3, m Ανανέωση αέρα λόγω διαφοράς πίεσης n 5 = h -1 - Μήκος l int = 5, m Συντελεστής προστασίας e =.2 - Επιφάνεια δαπέδου A int = 15, m² Ύψος πάνω από το έδαφος h = m - Ύψος ορόφου h F = 3, m Συντελεστής διόρθωσης ύψους ε = 1 - Πάχος πλάκας και ψευδοροφής d =,18 m Ρυθμός προσαγωγής αέρα κτιρίου V su = m³/h - Ύψος χώρου h R = 2,82 m Ρυθμός προσαγωγής αέρα χώρου V su,i = m³/h - Όγκος χώρου V int = 42,3 m³ - Θερμοκρασία προσαγωής αέρα θ su = C Έδαφος - Παράγοντας μείωσης θερ/σίας f v = - Βάθος κάτω από την πλάκα z = m Ρυθμός απόρριψης αέρα κτιρίου V ex = m³/h - Εξωτερική επιφάνεια δαπέδου Α g = m² Ρυθμός επιπλέον ροής αέρα κτιρίου V mech,inf = m³/h - Περίμετρος δαπέδου P = m Αναθέρμανση χώρου - Παράμετρος B' = m Διορθ. Παράγ. αναθέρμανσης f RH = 1 W/m² ΘΕΡΜΙΚΕΣ ΑΠΩΛΕΙΕΣ ΛΟΓΩ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ Προσανατολισμός Συμβολισμός δομικού στοιχείου Μήκος Πλάτος/Ύψος Επιφάνεια Αφαιρούμενη επιφάνεια Καθαρή επιφάνεια υπολογισμού Σύνορο επιφάνειας θερμοκρασία συνορεύοντος χώρου Συντελεστής διόρθωσης Συντελεστής θερμοπερατότητας Συντελεστής διόρθωσης λόγω θερμογεφυρών Διορθωμένος συντελεστής θερμοπερατότητας Συντελεστής θερμικών απωλειών Θερμικές απώλειες l b, h A A A e, u, g, a θ e, θ u, e k, b u, U k, U eq f c U kc H T Φ Τ θ m,e, θ a f g2, f ij m m m² m² m² C W / W / W / (m²k) (m²k) (m²k) W / K W Β Α1 1, 2,2 2,2 2,2 u 1,5 2,8,5 3,3 3,63 87,12 Β Ε1 3, 2,6 7,8 2,2 5,6 u 1,5,699,699 1,96 47, Α Ε1 4, 2,6 1,4 1,4 u 1,5,699,699 3,64 87,29 Α Τ2 1, 1,1 1,1 1,1 e -2 1,,43,43,47 11,36 Α Ε2 1, 1,9 1,9 1,9 g 15,8,258,44,44,31 7,52 Ν Τ2 3,1 1,1 3,41 3,41 e -2 1,,43,43 1,47 35,2 Ν Ε2 3,1 1,9 5,89 5,89 g 15,8,258,44,44,97 23,3 Δ Τ2 1, 1,1 1,1 1,1 e -2 1,,43,43,47 11,36 Δ Ε2 1, 1,9 1,9 1,9 g 15,8,258,44,44,31 7,52 Δ Ε1 4, 2,6 1,4 1,4 u 1,5,699,699 3,64 87,29 Δ2 5, 3, 15, 15, g 15,8,258,275,275 1,55 37,8 Συνολικός συντελεστής απωλειών λόγω μεταφοράς Η Τ / Συνολικές απώλειες μεταφοράς Φ Τ : 18, ΘΕΡΜΙΚΕΣ ΑΠΩΛΕΙΕΣ ΛΟΓΩ ΑΕΡΙΣΜΟΥ Ελάχιστη ανανέωση αέρα V min = m ³ /h Φυσικός αερισμός (χαραμάδες) V inf = m ³ /h Πρόσθετος αερισμός από το κέλυφος του κτιρίου V mech,inf,i = m ³ /h Μηχανικός αερισμός V su,i f v = m ³ /h Ρυθμός ανανέωσης αέρα V i = m ³ /h Συνολικός συντελεστής απωλειών αερισμού Η V [W/K] / Συνολικές απώλειες αερισμού Φ V [W]: Συνολικές θερμικές απώλειες χώρου Φ T + Φ V = 442 W Επιπλέον θερμικό φορτίο για αναθέρμανση Φ RH = 15 W Συνολικό θερμικό φορτίο σχεδιασμού Φ HL = 592 W 1

101 Συγκριτική Μελέτη Κόστους Εγκατάστασης Τριών Συστημάτων Κλιματισμού σε Κτίριο Γραφείων ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΘΕΡΜΙΚΩΝ ΦΟΡΤΙΩΝ ΧΩΡΟΥ ΓΕΝΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΧΩΡΟΥ ΚΤΙΡΙΟ: Κτίριο Γραφείων ΟΡΟΦΟΣ: Ισόγειο ΚΩΔ. ΑΡΙΘΜΟΣ ΧΩΡΟΥ: 2.1 ΧΡΗΣΗ ΧΩΡΟΥ: Διάδρομος - Κλιμακοστάσιο Εσωτερική θερμοκρασία θ int = 22, C Αερισμός Γεωμετρία χώρου Ελάχιστη ανανέωση αέρα n min = ac/h - Πλάτος b int = 1, m Ανανέωση αέρα λόγω διαφοράς πίεσης n 5 = h -1 - Μήκος l int = 3,6 m Συντελεστής προστασίας e =,2 - Επιφάνεια δαπέδου A int = 3,6 m² Ύψος πάνω από το έδαφος h = 1 m - Ύψος ορόφου h F = 3,2 m Συντελεστής διόρθωσης ύψους ε = 1 - Πάχος πλάκας και ψευδοροφής d =,55 m Ρυθμός προσαγωγής αέρα κτιρίου V su = m³/h - Ύψος χώρου h R = 2,65 m Ρυθμός προσαγωγής αέρα χώρου V su,i = 81,9 m³/h - Όγκος χώρου V int = 81,9 m³ - Θερμοκρασία προσαγωής αέρα θ su = 13,2 C Έδαφος - Παράγοντας μείωσης θερ/σίας f v =, Βάθος κάτω από την πλάκα z = m Ρυθμός απόρριψης αέρα κτιρίου V ex = m³/h - Εξωτερική επιφάνεια δαπέδου Α g = m² Ρυθμός επιπλέον ροής αέρα κτιρίου V mech,inf = m³/h - Περίμετρος δαπέδου P = m Αναθέρμανση χώρου - Παράμετρος B' = m Διορθ. Παράγ. αναθέρμανσης f RH = 1 W/m² ΘΕΡΜΙΚΕΣ ΑΠΩΛΕΙΕΣ ΛΟΓΩ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ Προσανατολισμός Συμβολισμός δομικού στοιχείου Μήκος Πλάτος/Ύψος Επιφάνεια Αφαιρούμενη επιφάνεια Καθαρή επιφάνεια υπολογισμού Σύνορο επιφάνειας θερμοκρασία συνορεύοντος χώρου Συντελεστής διόρθωσης Συντελεστής θερμοπερατότητας Συντελεστής διόρθωσης λόγω θερμογεφυρών Διορθωμένος συντελεστής θερμοπερατότητας Συντελεστής θερμικών απωλειών Θερμικές απώλειες l b, h A A A e, u, g, a θ e, θ u, e k, b u, U k, U eq f c U kc H T Φ Τ θ m,e, θ a f g2, f ij m m m² m² m² C W / W / W / (m²k) (m²k) (m²k) W / K W Β Τ1 1,2 2,7 3,24 3,24 e -2 1,,376,376 1,22 29,23 Β Τ3 1,2,5,6,6 e -2 1,,434,434,26 6,25 Α Τ2,66 3,2 2,11 2,11 e -2 1,,43,43,91 21,8 Ν Τ2,85 3,2 2,72 2,72 e -2 1,,43,43 1,17 28,8 Ν Α1 1, 2,5 2,5 2,5 e -2 1, 2,8,4 3,2 8, 192, Ν Τ1 2,2 2,7 5,94 2,5 3,44 e -2 1,,376,376 1,29 31,3 Ν Τ3 2,2,5 1,1 1,1 e -2 1,,434,434,48 11,46 Δ1 17,55 1, 17,55 17,55 u 1,5,618,618 5,43 13,22 Συνολικός συντελεστής απωλειών λόγω μεταφοράς Η Τ / Συνολικές απώλειες μεταφοράς Φ Τ : 18,75 45 ΘΕΡΜΙΚΕΣ ΑΠΩΛΕΙΕΣ ΛΟΓΩ ΑΕΡΙΣΜΟΥ Ελάχιστη ανανέωση αέρα V min = m ³ /h Φυσικός αερισμός (χαραμάδες) V inf = m ³ /h Πρόσθετος αερισμός από το κέλυφος του κτιρίου V mech,inf,i = m ³ /h Μηχανικός αερισμός V su,i f v = 29,733 m ³ /h Ρυθμός ανανέωσης αέρα V i = 29,733 m ³ /h Συνολικός συντελεστής απωλειών αερισμού Η V [W/K] / Συνολικές απώλειες αερισμού Φ V [W]: 1, Συνολικές θερμικές απώλειες χώρου Φ T + Φ V = 693 W Επιπλέον θερμικό φορτίο για αναθέρμανση Φ RH = 36 W Συνολικό θερμικό φορτίο σχεδιασμού Φ HL = 999 W 11

102 Εργαστήριο Κατασκευής Συσκευών Διεργασιών ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΘΕΡΜΙΚΩΝ ΦΟΡΤΙΩΝ ΧΩΡΟΥ ΓΕΝΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΧΩΡΟΥ ΚΤΙΡΙΟ: Κτίριο Γραφείων ΟΡΟΦΟΣ: Ισόγειο ΚΩΔ. ΑΡΙΘΜΟΣ ΧΩΡΟΥ: 2.2 ΧΡΗΣΗ ΧΩΡΟΥ: Λογιστήριο Εσωτερική θερμοκρασία θ int = 22, C Αερισμός Γεωμετρία χώρου Ελάχιστη ανανέωση αέρα n min = ac/h - Πλάτος b int = 4,5 m Ανανέωση αέρα λόγω διαφοράς πίεσης n 5 = h -1 - Μήκος l int = 8,55 m Συντελεστής προστασίας e =,2 - Επιφάνεια δαπέδου A int = 34,63 m² Ύψος πάνω από το έδαφος h = 1 m - Ύψος ορόφου h F = 3,2 m Συντελεστής διόρθωσης ύψους ε = 1 - Πάχος πλάκας και ψευδοροφής d =,55 m Ρυθμός προσαγωγής αέρα κτιρίου V su = m³/h - Ύψος χώρου h R = 2,65 m Ρυθμός προσαγωγής αέρα χώρου V su,i = 183,6 m³/h - Όγκος χώρου V int = 91,76 m³ - Θερμοκρασία προσαγωής αέρα θ su = 13,2 C Έδαφος - Παράγοντας μείωσης θερ/σίας f v =, Βάθος κάτω από την πλάκα z = m Ρυθμός απόρριψης αέρα κτιρίου V ex = m³/h - Εξωτερική επιφάνεια δαπέδου Α g = m² Ρυθμός επιπλέον ροής αέρα κτιρίου V mech,inf = m³/h - Περίμετρος δαπέδου P = m Αναθέρμανση χώρου - Παράμετρος B' = m Διορθ. Παράγ. αναθέρμανσης f RH = 1 W/m² ΘΕΡΜΙΚΕΣ ΑΠΩΛΕΙΕΣ ΛΟΓΩ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ Προσανατολισμός Συμβολισμός δομικού στοιχείου Μήκος Πλάτος/Ύψος Επιφάνεια Αφαιρούμενη επιφάνεια Καθαρή επιφάνεια υπολογισμού Σύνορο επιφάνειας θερμοκρασία συνορεύοντος χώρου Συντελεστής διόρθωσης Συντελεστής θερμοπερατότητας Συντελεστής διόρθωσης λόγω θερμογεφυρών Διορθωμένος συντελεστής θερμοπερατότητας Συντελεστής θερμικών απωλειών Θερμικές απώλειες l b, h A A A e, u, g, a θ e, θ u, e k, b u, U k, U eq f c U kc H T Φ Τ θ m,e, θ a f g2, f ij m m m² m² m² C W / W / W / (m²k) (m²k) (m²k) W / K W Β Τ2 1,7 3,2 3,42 3,42 e -2 1,,43,43 1,47 35,35 Β Τ1 3,3 2,7 8,91 8,91 e -2 1,,376,376 3,35 8,38 Β Τ3 3,3,5 1,65 1,65 e -2 1,,434,434,72 17,2 Ν Α1 2, 1,2 2,4 2,4 e -2 1, 2,8,4 3,2 7,68 184,32 Ν Τ1 3,3 2,7 8,91 2,4 6,51 e -2 1,,376,376 2,45 58,73 Ν Τ3 3,3,5 1,65 1,65 e -2 1,,434,434,72 17,2 Ν Τ2 1,7 2,7 2,89 2,89 e -2 1,,43,43 1,24 29,83 Δ Α1 4,5 1,2 5,4 5,4 e -2 1, 2,8,3 3,1 16,74 41,76 Δ Τ1 5, 3, 15, 5,4 9,6 e -2 1,,376,376 3,61 86,6 Δ Τ3 5,,5 2,5 2,5 e -2 1,,434,434 1,9 26,5 Δ Τ2 4,14 3,2 13,25 13,25 e -2 1,,43,43 5,7 136,77 Δ1 9,14 4,37 39,94 39,94 u 1,5,618,15,768 15,34 368,26 Συνολικός συντελεστής απωλειών λόγω μεταφοράς Η Τ / Συνολικές απώλειες μεταφοράς Φ Τ : 6, ΘΕΡΜΙΚΕΣ ΑΠΩΛΕΙΕΣ ΛΟΓΩ ΑΕΡΙΣΜΟΥ Ελάχιστη ανανέωση αέρα V min = m ³ /h Φυσικός αερισμός (χαραμάδες) V inf = m ³ /h Πρόσθετος αερισμός από το κέλυφος του κτιρίου V mech,inf,i = m ³ /h Μηχανικός αερισμός V su,i f v = 67,32 m ³ /h Ρυθμός ανανέωσης αέρα V i = 67,32 m ³ /h Συνολικός συντελεστής απωλειών αερισμού Η V [W/K] / Συνολικές απώλειες αερισμού Φ V [W]: 22, Συνολικές θερμικές απώλειες χώρου Φ T + Φ V = 1992 W Επιπλέον θερμικό φορτίο για αναθέρμανση Φ RH = 346 W Συνολικό θερμικό φορτίο σχεδιασμού Φ HL = 2338 W 12

103 Συγκριτική Μελέτη Κόστους Εγκατάστασης Τριών Συστημάτων Κλιματισμού σε Κτίριο Γραφείων ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΘΕΡΜΙΚΩΝ ΦΟΡΤΙΩΝ ΧΩΡΟΥ ΓΕΝΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΧΩΡΟΥ ΚΤΙΡΙΟ: Κτίριο Γραφείων ΟΡΟΦΟΣ: Ισόγειο ΚΩΔ. ΑΡΙΘΜΟΣ ΧΩΡΟΥ: 2.3 ΧΡΗΣΗ ΧΩΡΟΥ: Παραγγελίες Εσωτερική θερμοκρασία θ int = 22, C Αερισμός Γεωμετρία χώρου Ελάχιστη ανανέωση αέρα n min = ac/h - Πλάτος b int = 3,55 m Ανανέωση αέρα λόγω διαφοράς πίεσης n 5 = h -1 - Μήκος l int = 8,55 m Συντελεστής προστασίας e =,2 - Επιφάνεια δαπέδου A int = 3,35 m² Ύψος πάνω από το έδαφος h = 1 m - Ύψος ορόφου h F = 3,2 m Συντελεστής διόρθωσης ύψους ε = 1 - Πάχος πλάκας και ψευδοροφής d =,55 m Ρυθμός προσαγωγής αέρα κτιρίου V su = m³/h - Ύψος χώρου h R = 2,65 m Ρυθμός προσαγωγής αέρα χώρου V su,i = 183,6 m³/h - Όγκος χώρου V int = 8,43 m³ - Θερμοκρασία προσαγωής αέρα θ su = 13,2 C Έδαφος - Παράγοντας μείωσης θερ/σίας f v =, Βάθος κάτω από την πλάκα z = m Ρυθμός απόρριψης αέρα κτιρίου V ex = m³/h - Εξωτερική επιφάνεια δαπέδου Α g = m² Ρυθμός επιπλέον ροής αέρα κτιρίου V mech,inf = m³/h - Περίμετρος δαπέδου P = m Αναθέρμανση χώρου - Παράμετρος B' = m Διορθ. Παράγ. αναθέρμανσης f RH = 1 W/m² ΘΕΡΜΙΚΕΣ ΑΠΩΛΕΙΕΣ ΛΟΓΩ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ Προσανατολισμός Συμβολισμός δομικού στοιχείου Μήκος Πλάτος/Ύψος Επιφάνεια Αφαιρούμενη επιφάνεια Καθαρή επιφάνεια υπολογισμού Σύνορο επιφάνειας θερμοκρασία συνορεύοντος χώρου Συντελεστής διόρθωσης Συντελεστής θερμοπερατότητας Συντελεστής διόρθωσης λόγω θερμογεφυρών Διορθωμένος συντελεστής θερμοπερατότητας Συντελεστής θερμικών απωλειών Θερμικές απώλειες l b, h A A A e, u, g, a θ e, θ u, e k, b u, U k, U eq f c U kc H T Φ Τ θ m,e, θ a f g2, f ij m m m² m² m² C W / W / W / (m²k) (m²k) (m²k) W / K W Β Τ2 1,2 3,2 3,26 3,26 e -2 1,,43,43 1,4 33,7 Β Τ1 2,85 2,7 7,7 7,7 e -2 1,,376,376 2,89 69,42 Β Τ3 2,85,5 1,43 1,43 e -2 1,,434,434,62 14,85 Α Τ2 2,64 3,2 8,45 8,45 e -2 1,,43,43 3,63 87,22 Α Α1 5,4 1,2 6,48 6,48 e -2 1, 2,8,3 3,1 2,9 482,11 Α Τ1 6,5 2,7 17,55 6,48 11,7 e -2 1,,376,376 4,16 99,86 Α Τ3 6,5,5 3,25 3,25 e -2 1,,434,434 1,41 33,87 Ν Τ2,57 3,2 1,82 1,82 e -2 1,,43,43,78 18,83 Ν Α1 1,5 1,2 1,8 1,8 e -2 1, 2,8,5 3,3 5,94 142,56 Ν Τ1 3,3 2,7 8,91 1,8 7,11 e -2 1,,376,376 2,67 64,14 Δ1 9,14 3,87 35,37 35,37 u 1,5,618,618 1,94 262,46 Συνολικός συντελεστής απωλειών λόγω μεταφοράς Η Τ / Συνολικές απώλειες μεταφοράς Φ Τ : 54, ΘΕΡΜΙΚΕΣ ΑΠΩΛΕΙΕΣ ΛΟΓΩ ΑΕΡΙΣΜΟΥ Ελάχιστη ανανέωση αέρα V min = m ³ /h Φυσικός αερισμός (χαραμάδες) V inf = m ³ /h Πρόσθετος αερισμός από το κέλυφος του κτιρίου V mech,inf,i = m ³ /h Μηχανικός αερισμός V su,i f v = 67,32 m ³ /h Ρυθμός ανανέωσης αέρα V i = 67,32 m ³ /h Συνολικός συντελεστής απωλειών αερισμού Η V [W/K] / Συνολικές απώλειες αερισμού Φ V [W]: 22, Συνολικές θερμικές απώλειες χώρου Φ T + Φ V = 1858 W Επιπλέον θερμικό φορτίο για αναθέρμανση Φ RH = 34 W Συνολικό θερμικό φορτίο σχεδιασμού Φ HL = 2162 W 13

104 Εργαστήριο Κατασκευής Συσκευών Διεργασιών ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΘΕΡΜΙΚΩΝ ΦΟΡΤΙΩΝ ΧΩΡΟΥ ΓΕΝΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΧΩΡΟΥ ΚΤΙΡΙΟ: Κτίριο Γραφείων ΟΡΟΦΟΣ: Ισόγειο ΚΩΔ. ΑΡΙΘΜΟΣ ΧΩΡΟΥ: 2.4 ΧΡΗΣΗ ΧΩΡΟΥ: Server room Εσωτερική θερμοκρασία θ int = 22, C Αερισμός Γεωμετρία χώρου Ελάχιστη ανανέωση αέρα n min = ac/h - Πλάτος b int = 1, m Ανανέωση αέρα λόγω διαφοράς πίεσης n 5 = h -1 - Μήκος l int = 7,9 m Συντελεστής προστασίας e =,2 - Επιφάνεια δαπέδου A int = 7,9 m² Ύψος πάνω από το έδαφος h = 1 m - Ύψος ορόφου h F = 3,2 m Συντελεστής διόρθωσης ύψους ε = 1 - Πάχος πλάκας και ψευδοροφής d =,55 m Ρυθμός προσαγωγής αέρα κτιρίου V su = m³/h - Ύψος χώρου h R = 2,65 m Ρυθμός προσαγωγής αέρα χώρου V su,i = 2,94 m³/h - Όγκος χώρου V int = 2,94 m³ - Θερμοκρασία προσαγωής αέρα θ su = 13,2 C Έδαφος - Παράγοντας μείωσης θερ/σίας f v =, Βάθος κάτω από την πλάκα z = m Ρυθμός απόρριψης αέρα κτιρίου V ex = m³/h - Εξωτερική επιφάνεια δαπέδου Α g = m² Ρυθμός επιπλέον ροής αέρα κτιρίου V mech,inf = m³/h - Περίμετρος δαπέδου P = m Αναθέρμανση χώρου - Παράμετρος B' = m Διορθ. Παράγ. αναθέρμανσης f RH = 1 W/m² ΘΕΡΜΙΚΕΣ ΑΠΩΛΕΙΕΣ ΛΟΓΩ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ Προσανατολισμός Συμβολισμός δομικού στοιχείου Μήκος Πλάτος/Ύψος Επιφάνεια Αφαιρούμενη επιφάνεια Καθαρή επιφάνεια υπολογισμού Σύνορο επιφάνειας θερμοκρασία συνορεύοντος χώρου Συντελεστής διόρθωσης Συντελεστής θερμοπερατότητας Συντελεστής διόρθωσης λόγω θερμογεφυρών Διορθωμένος συντελεστής θερμοπερατότητας Συντελεστής θερμικών απωλειών Θερμικές απώλειες l b, h A A A e, u, g, a θ e, θ u, e k, b u, U k, U eq f c U kc H T Φ Τ θ m,e, θ a f g2, f ij m m m² m² m² C W / W / W / (m²k) (m²k) (m²k) W / K W Ν Τ2,73 3,2 2,34 2,34 e -2 1,,43,43 1, 24,12 Ν Α1 1, 1,2 1,2 1,2 e -2 1, 2,8,5 3,3 3,96 95,4 Ν Τ1 1,2 2,7 3,24 1,2 2,4 e -2 1,,376,376,77 18,4 Ν Τ3 1,2,5,6,6 e -2 1,,434,434,26 6,25 Δ1 7,5 1, 7,5 7,5 u 1,5,618,618 2,32 55,65 Συνολικός συντελεστής απωλειών λόγω μεταφοράς Η Τ / Συνολικές απώλειες μεταφοράς Φ Τ : 8, ΘΕΡΜΙΚΕΣ ΑΠΩΛΕΙΕΣ ΛΟΓΩ ΑΕΡΙΣΜΟΥ Ελάχιστη ανανέωση αέρα V min = m ³ /h Φυσικός αερισμός (χαραμάδες) V inf = m ³ /h Πρόσθετος αερισμός από το κέλυφος του κτιρίου V mech,inf,i = m ³ /h Μηχανικός αερισμός V su,i f v = 7,678 m ³ /h Ρυθμός ανανέωσης αέρα V i = 7,678 m ³ /h Συνολικός συντελεστής απωλειών αερισμού Η V [W/K] / Συνολικές απώλειες αερισμού Φ V [W]: 2, Συνολικές θερμικές απώλειες χώρου Φ T + Φ V = 262 W Επιπλέον θερμικό φορτίο για αναθέρμανση Φ RH = 79 W Συνολικό θερμικό φορτίο σχεδιασμού Φ HL = 341 W 14

105 Συγκριτική Μελέτη Κόστους Εγκατάστασης Τριών Συστημάτων Κλιματισμού σε Κτίριο Γραφείων ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΘΕΡΜΙΚΩΝ ΦΟΡΤΙΩΝ ΧΩΡΟΥ ΓΕΝΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΧΩΡΟΥ ΚΤΙΡΙΟ: Κτίριο Γραφείων ΟΡΟΦΟΣ: Ισόγειο ΚΩΔ. ΑΡΙΘΜΟΣ ΧΩΡΟΥ: 2.5 ΧΡΗΣΗ ΧΩΡΟΥ: WC Εσωτερική θερμοκρασία θ int = 22, C Αερισμός Γεωμετρία χώρου Ελάχιστη ανανέωση αέρα n min = ac/h - Πλάτος b int = 1, m Ανανέωση αέρα λόγω διαφοράς πίεσης n 5 = h -1 - Μήκος l int = 6,33 m Συντελεστής προστασίας e =,2 - Επιφάνεια δαπέδου A int = 6,33 m² Ύψος πάνω από το έδαφος h = 1 m - Ύψος ορόφου h F = 3,2 m Συντελεστής διόρθωσης ύψους ε = 1 - Πάχος πλάκας και ψευδοροφής d =,55 m Ρυθμός προσαγωγής αέρα κτιρίου V su = m³/h - Ύψος χώρου h R = 2,65 m Ρυθμός προσαγωγής αέρα χώρου V su,i = 16,77 m³/h - Όγκος χώρου V int = 16,77 m³ - Θερμοκρασία προσαγωής αέρα θ su = 13,2 C Έδαφος - Παράγοντας μείωσης θερ/σίας f v =, Βάθος κάτω από την πλάκα z = m Ρυθμός απόρριψης αέρα κτιρίου V ex = m³/h - Εξωτερική επιφάνεια δαπέδου Α g = m² Ρυθμός επιπλέον ροής αέρα κτιρίου V mech,inf = m³/h - Περίμετρος δαπέδου P = m Αναθέρμανση χώρου - Παράμετρος B' = m Διορθ. Παράγ. αναθέρμανσης f RH = 1 W/m² ΘΕΡΜΙΚΕΣ ΑΠΩΛΕΙΕΣ ΛΟΓΩ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ Προσανατολισμός Συμβολισμός δομικού στοιχείου Μήκος Πλάτος/Ύψος Επιφάνεια Αφαιρούμενη επιφάνεια Καθαρή επιφάνεια υπολογισμού Σύνορο επιφάνειας θερμοκρασία συνορεύοντος χώρου Συντελεστής διόρθωσης Συντελεστής θερμοπερατότητας Συντελεστής διόρθωσης λόγω θερμογεφυρών Διορθωμένος συντελεστής θερμοπερατότητας Συντελεστής θερμικών απωλειών Θερμικές απώλειες l b, h A A A e, u, g, a θ e, θ u, e k, b u, U k, U eq f c U kc H T Φ Τ θ m,e, θ a f g2, f ij m m m² m² m² C W / W / W / (m²k) (m²k) (m²k) W / K W Β Τ2,98 3,2 3,12 3,12 e -2 1,,43,43 1,34 32,21 Β Τ1 1,63 2,7 4,39 4,39 e -2 1,,376,376 1,65 39,58 Β Τ3 1,63,5,81,81 e -2 1,,434,434,35 8,47 Δ1 1, 7,28 7,28 7,28 u 1,5,618,618 2,25 54,2 Συνολικός συντελεστής απωλειών λόγω μεταφοράς Η Τ / Συνολικές απώλειες μεταφοράς Φ Τ : 5, ΘΕΡΜΙΚΕΣ ΑΠΩΛΕΙΕΣ ΛΟΓΩ ΑΕΡΙΣΜΟΥ Ελάχιστη ανανέωση αέρα V min = m ³ /h Φυσικός αερισμός (χαραμάδες) V inf = m ³ /h Πρόσθετος αερισμός από το κέλυφος του κτιρίου V mech,inf,i = m ³ /h Μηχανικός αερισμός V su,i f v = 6,149 m ³ /h Ρυθμός ανανέωσης αέρα V i = 6,149 m ³ /h Συνολικός συντελεστής απωλειών αερισμού Η V [W/K] / Συνολικές απώλειες αερισμού Φ V [W]: 2,91 5 Συνολικές θερμικές απώλειες χώρου Φ T + Φ V = 184 W Επιπλέον θερμικό φορτίο για αναθέρμανση Φ RH = 63 W Συνολικό θερμικό φορτίο σχεδιασμού Φ HL = 247 W 15

106 Εργαστήριο Κατασκευής Συσκευών Διεργασιών ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΘΕΡΜΙΚΩΝ ΦΟΡΤΙΩΝ ΧΩΡΟΥ ΓΕΝΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΧΩΡΟΥ ΚΤΙΡΙΟ: Κτίριο Γραφείων ΟΡΟΦΟΣ: 1ος Όροφος ΚΩΔ. ΑΡΙΘΜΟΣ ΧΩΡΟΥ: 3.1 ΧΡΗΣΗ ΧΩΡΟΥ: Διάδρομος - κλιμακοστάσιο Εσωτερική θερμοκρασία θ int = 22, C Αερισμός Γεωμετρία χώρου Ελάχιστη ανανέωση αέρα n min = ac/h - Πλάτος b int = 1, m Ανανέωση αέρα λόγω διαφοράς πίεσης n 5 = h -1 - Μήκος l int = 2,85 m Συντελεστής προστασίας e =,2 - Επιφάνεια δαπέδου A int = 2,85 m² Ύψος πάνω από το έδαφος h = 1 m - Ύψος ορόφου h F = 3,2 m Συντελεστής διόρθωσης ύψους ε = 1 - Πάχος πλάκας και ψευδοροφής d =,55 m Ρυθμός προσαγωγής αέρα κτιρίου V su = m³/h - Ύψος χώρου h R = 2,65 m Ρυθμός προσαγωγής αέρα χώρου V su,i = 55,25 m³/h - Όγκος χώρου V int = 55,25 m³ - Θερμοκρασία προσαγωής αέρα θ su = 13,2 C Έδαφος - Παράγοντας μείωσης θερ/σίας f v =, Βάθος κάτω από την πλάκα z = m Ρυθμός απόρριψης αέρα κτιρίου V ex = m³/h - Εξωτερική επιφάνεια δαπέδου Α g = m² Ρυθμός επιπλέον ροής αέρα κτιρίου V mech,inf = m³/h - Περίμετρος δαπέδου P = m Αναθέρμανση χώρου - Παράμετρος B' = m Διορθ. Παράγ. αναθέρμανσης f RH = 1 W/m² ΘΕΡΜΙΚΕΣ ΑΠΩΛΕΙΕΣ ΛΟΓΩ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ Προσανατολισμός Συμβολισμός δομικού στοιχείου Μήκος Πλάτος/Ύψος Επιφάνεια Αφαιρούμενη επιφάνεια Καθαρή επιφάνεια υπολογισμού Σύνορο επιφάνειας θερμοκρασία συνορεύοντος χώρου Συντελεστής διόρθωσης Συντελεστής θερμοπερατότητας Συντελεστής διόρθωσης λόγω θερμογεφυρών Διορθωμένος συντελεστής θερμοπερατότητας Συντελεστής θερμικών απωλειών Θερμικές απώλειες l b, h A A A e, u, g, a θ e, θ u, e k, b u, U k, U eq f c U kc H T Φ Τ θ m,e, θ a f g2, f ij m m m² m² m² C W / W / W / (m²k) (m²k) (m²k) W / K W Ν Τ2,4 3,2 1,28 1,28 e -2 1,,43,43,55 13,21 Ν Α1 1, 2,7 2,7 2,7 e -2 1, 2,8,4 3,2 8,64 27,36 Ν Τ1 2,2 2,7 5,94 2,7 3,24 e -2 1,,376,376 1,22 29,23 Ν Τ3 2,2,5 1,1 1,1 e -2 1,,434,434,48 11,46 Α Τ2,66 3,2 2,11 2,11 e -2 1,,43,43,91 21,8 Δ Τ2,66 3,2 2,11 2,11 e -2 1,,43,43,91 21,8 Ο1 22,85 1, 22,85 22,85 e -2 1,,381,5,431 9,85 236,42 Συνολικός συντελεστής απωλειών λόγω μεταφοράς Η Τ / Συνολικές απώλειες μεταφοράς Φ Τ : 22, ΘΕΡΜΙΚΕΣ ΑΠΩΛΕΙΕΣ ΛΟΓΩ ΑΕΡΙΣΜΟΥ Ελάχιστη ανανέωση αέρα V min = m ³ /h Φυσικός αερισμός (χαραμάδες) V inf = m ³ /h Πρόσθετος αερισμός από το κέλυφος του κτιρίου V mech,inf,i = m ³ /h Μηχανικός αερισμός V su,i f v = 2,258 m ³ /h Ρυθμός ανανέωσης αέρα V i = 2,258 m ³ /h Συνολικός συντελεστής απωλειών αερισμού Η V [W/K] / Συνολικές απώλειες αερισμού Φ V [W]: 6, Συνολικές θερμικές απώλειες χώρου Φ T + Φ V = 77 W Επιπλέον θερμικό φορτίο για αναθέρμανση Φ RH = 29 W Συνολικό θερμικό φορτίο σχεδιασμού Φ HL = 916 W 16

107 Συγκριτική Μελέτη Κόστους Εγκατάστασης Τριών Συστημάτων Κλιματισμού σε Κτίριο Γραφείων ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΘΕΡΜΙΚΩΝ ΦΟΡΤΙΩΝ ΧΩΡΟΥ ΓΕΝΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΧΩΡΟΥ ΚΤΙΡΙΟ: Κτίριο Γραφείων ΟΡΟΦΟΣ: 1ος Όροφος ΚΩΔ. ΑΡΙΘΜΟΣ ΧΩΡΟΥ: 3.2 ΧΡΗΣΗ ΧΩΡΟΥ: Γραφείο εργασίας Εσωτερική θερμοκρασία θ int = 22 C Αερισμός Γεωμετρία χώρου Ελάχιστη ανανέωση αέρα n min = ac/h - Πλάτος b int = 3, m Ανανέωση αέρα λόγω διαφοράς πίεσης n 5 = h -1 - Μήκος l int = 3, m Συντελεστής προστασίας e =,2 - Επιφάνεια δαπέδου A int = 9, m² Ύψος πάνω από το έδαφος h = 1 m - Ύψος ορόφου h F = 3,2 m Συντελεστής διόρθωσης ύψους ε = 1 - Πάχος πλάκας και ψευδοροφής d =,55 m Ρυθμός προσαγωγής αέρα κτιρίου V su = m³/h - Ύψος χώρου h R = 2,65 m Ρυθμός προσαγωγής αέρα χώρου V su,i = 32,4 m³/h - Όγκος χώρου V int = 23,85 m³ - Θερμοκρασία προσαγωής αέρα θ su = 13,2 C Έδαφος - Παράγοντας μείωσης θερ/σίας f v =, Βάθος κάτω από την πλάκα z = m Ρυθμός απόρριψης αέρα κτιρίου V ex = m³/h - Εξωτερική επιφάνεια δαπέδου Α g = m² Ρυθμός επιπλέον ροής αέρα κτιρίου V mech,inf = m³/h - Περίμετρος δαπέδου P = m Αναθέρμανση χώρου - Παράμετρος B' = m Διορθ. Παράγ. αναθέρμανσης f RH = 1 W/m² ΘΕΡΜΙΚΕΣ ΑΠΩΛΕΙΕΣ ΛΟΓΩ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ Προσανατολισμός Συμβολισμός δομικού στοιχείου Μήκος Πλάτος/Ύψος Επιφάνεια Αφαιρούμενη επιφάνεια Καθαρή επιφάνεια υπολογισμού Σύνορο επιφάνειας θερμοκρασία συνορεύοντος χώρου Συντελεστής διόρθωσης Συντελεστής θερμοπερατότητας Συντελεστής διόρθωσης λόγω θερμογεφυρών Διορθωμένος συντελεστής θερμοπερατότητας Συντελεστής θερμικών απωλειών Θερμικές απώλειες l b, h A A A e, u, g, a θ e, θ u, e k, b u, U k, U eq f c U kc H T Φ Τ θ m,e, θ a f g2, f ij m m m² m² m² C W / W / W / (m²k) (m²k) (m²k) W / K W Ν Τ2 1, 3,2 3,2 3,2 e -2 1,,43,43 1,38 33,4 Ν Α1 1, 1,2 1,2 1,2 e -2 1, 2,8,5 3,3 3,96 95,4 Ν Τ1 2,1 2,7 5,67 1,2 4,47 e -2 1,,376,376 1,68 4,32 Ν Τ3 2,1,5 1,5 1,5 e -2 1,,434,434,46 1,94 Ο1 1,3 1, 1,3 1,3 e -2 1,,381,5,431 4,44 16,57 Συνολικός συντελεστής απωλειών λόγω μεταφοράς Η Τ / Συνολικές απώλειες μεταφοράς Φ Τ : 11, ΘΕΡΜΙΚΕΣ ΑΠΩΛΕΙΕΣ ΛΟΓΩ ΑΕΡΙΣΜΟΥ Ελάχιστη ανανέωση αέρα V min = m ³ /h Φυσικός αερισμός (χαραμάδες) V inf = m ³ /h Πρόσθετος αερισμός από το κέλυφος του κτιρίου V mech,inf,i = m ³ /h Μηχανικός αερισμός V su,i f v = 11,88 m ³ /h Ρυθμός ανανέωσης αέρα V i = 11,88 m ³ /h Συνολικός συντελεστής απωλειών αερισμού Η V [W/K] / Συνολικές απώλειες αερισμού Φ V [W]: 4,39 97 Συνολικές θερμικές απώλειες χώρου Φ T + Φ V = 383 W Επιπλέον θερμικό φορτίο για αναθέρμανση Φ RH = 9 W Συνολικό θερμικό φορτίο σχεδιασμού Φ HL = 473 W 17

108 Εργαστήριο Κατασκευής Συσκευών Διεργασιών ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΘΕΡΜΙΚΩΝ ΦΟΡΤΙΩΝ ΧΩΡΟΥ ΓΕΝΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΧΩΡΟΥ ΚΤΙΡΙΟ: Κτίριο Γραφείων ΟΡΟΦΟΣ: 1ος Όροφος ΚΩΔ. ΑΡΙΘΜΟΣ ΧΩΡΟΥ: 3.3 ΧΡΗΣΗ ΧΩΡΟΥ: Πρόεδρος - Συμβούλιο Εσωτερική θερμοκρασία θ int = 22 C Αερισμός Γεωμετρία χώρου Ελάχιστη ανανέωση αέρα n min = ac/h - Πλάτος b int = 1, m Ανανέωση αέρα λόγω διαφοράς πίεσης n 5 = h -1 - Μήκος l int = 47,1 m Συντελεστής προστασίας e =,2 - Επιφάνεια δαπέδου A int = 47,1 m² Ύψος πάνω από το έδαφος h = 1 m - Ύψος ορόφου h F = 3,2 m Συντελεστής διόρθωσης ύψους ε = 1 - Πάχος πλάκας και ψευδοροφής d =,55 m Ρυθμός προσαγωγής αέρα κτιρίου V su = m³/h - Ύψος χώρου h R = 2,65 m Ρυθμός προσαγωγής αέρα χώρου V su,i = 428,4 m³/h - Όγκος χώρου V int = 124,82 m³ - Θερμοκρασία προσαγωής αέρα θ su = 13,2 C Έδαφος - Παράγοντας μείωσης θερ/σίας f v =, Βάθος κάτω από την πλάκα z = m Ρυθμός απόρριψης αέρα κτιρίου V ex = m³/h - Εξωτερική επιφάνεια δαπέδου Α g = m² Ρυθμός επιπλέον ροής αέρα κτιρίου V mech,inf = m³/h - Περίμετρος δαπέδου P = m Αναθέρμανση χώρου - Παράμετρος B' = m Διορθ. Παράγ. αναθέρμανσης f RH = 1 W/m² ΘΕΡΜΙΚΕΣ ΑΠΩΛΕΙΕΣ ΛΟΓΩ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ Προσανατολισμός Συμβολισμός δομικού στοιχείου Μήκος Πλάτος/Ύψος Επιφάνεια Αφαιρούμενη επιφάνεια Καθαρή επιφάνεια υπολογισμού Σύνορο επιφάνειας θερμοκρασία συνορεύοντος χώρου Συντελεστής διόρθωσης Συντελεστής θερμοπερατότητας Συντελεστής διόρθωσης λόγω θερμογεφυρών Διορθωμένος συντελεστής θερμοπερατότητας Συντελεστής θερμικών απωλειών Θερμικές απώλειες l b, h A A A e, u, g, a θ e, θ u, e k, b u, U k, U eq f c U kc H T Φ Τ θ m,e, θ a f g2, f ij m m m² m² m² C W / W / W / (m²k) (m²k) (m²k) W / K W Β Τ2 3,57 3,2 11,42 11,42 e -2 1,,43,43 4,91 117,94 Β Τ1 4,81 2,7 12,97 12,97 e -2 1,,376,376 4,88 117,4 Β Τ3 4,81,5 2,4 2,4 e -2 1,,434,434 1,4 25,4 Ν Τ2 1,7 3,2 3,42 3,42 e -2 1,,43,43 1,47 35,35 Ν Α1 2, 1,2 2,4 2,4 e -2 1, 2,8,4 3,2 7,68 184,32 Ν Τ1 2,4 2,7 6,48 2,4 4,8 e -2 1,,376,376 1,53 36,81 Ν Τ3 2,4,5 1,2 1,2 e -2 1,,434,434,52 12,51 Δ Τ2 4,14 3,2 13,25 13,25 e -2 1,,43,43 5,7 136,77 Δ Α1 4,5 1,2 5,4 5,4 e -2 1, 2,8,3 3,1 16,74 41,76 Δ Τ1 5, 2,7 13,5 5,4 8,1 e -2 1,,376,376 3,4 73,7 Δ Τ3 5,,5 2,5 2,5 e -2 1,,434,434 1,9 26,5 Ο1 53,13 1, 53,13 53,13 e -2 1,,381,15,531 28,22 677,22 Συνολικός συντελεστής απωλειών λόγω μεταφοράς Η Τ / Συνολικές απώλειες μεταφοράς Φ Τ : 76, ΘΕΡΜΙΚΕΣ ΑΠΩΛΕΙΕΣ ΛΟΓΩ ΑΕΡΙΣΜΟΥ Ελάχιστη ανανέωση αέρα V min = m ³ /h Φυσικός αερισμός (χαραμάδες) V inf = m ³ /h Πρόσθετος αερισμός από το κέλυφος του κτιρίου V mech,inf,i = m ³ /h Μηχανικός αερισμός V su,i f v = 157,8 m ³ /h Ρυθμός ανανέωσης αέρα V i = 157,8 m ³ /h Συνολικός συντελεστής απωλειών αερισμού Η V [W/K] / Συνολικές απώλειες αερισμού Φ V [W]: 53, Συνολικές θερμικές απώλειες χώρου Φ T + Φ V = 3126 W Επιπλέον θερμικό φορτίο για αναθέρμανση Φ RH = 471 W Συνολικό θερμικό φορτίο σχεδιασμού Φ HL = 3597 W 18

109 Συγκριτική Μελέτη Κόστους Εγκατάστασης Τριών Συστημάτων Κλιματισμού σε Κτίριο Γραφείων ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΘΕΡΜΙΚΩΝ ΦΟΡΤΙΩΝ ΧΩΡΟΥ ΓΕΝΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΧΩΡΟΥ ΚΤΙΡΙΟ: Κτίριο Γραφείων ΟΡΟΦΟΣ: 1ος Όροφος ΚΩΔ. ΑΡΙΘΜΟΣ ΧΩΡΟΥ: 3.4 ΧΡΗΣΗ ΧΩΡΟΥ: Διευθυντής Εσωτερική θερμοκρασία θ int = 22, C Αερισμός Γεωμετρία χώρου Ελάχιστη ανανέωση αέρα n min = ac/h - Πλάτος b int = 1, m Ανανέωση αέρα λόγω διαφοράς πίεσης n 5 = h -1 - Μήκος l int = 34,85 m Συντελεστής προστασίας e =,2 - Επιφάνεια δαπέδου A int = 34,85 m² Ύψος πάνω από το έδαφος h = 1 m - Ύψος ορόφου h F = 3,2 m Συντελεστής διόρθωσης ύψους ε = 1 - Πάχος πλάκας και ψευδοροφής d =,55 m Ρυθμός προσαγωγής αέρα κτιρίου V su = m³/h - Ύψος χώρου h R = 2,65 m Ρυθμός προσαγωγής αέρα χώρου V su,i = 122,4 m³/h - Όγκος χώρου V int = 92,35 m³ - Θερμοκρασία προσαγωής αέρα θ su = 13,2 C Έδαφος - Παράγοντας μείωσης θερ/σίας f v =, Βάθος κάτω από την πλάκα z = m Ρυθμός απόρριψης αέρα κτιρίου V ex = m³/h - Εξωτερική επιφάνεια δαπέδου Α g = m² Ρυθμός επιπλέον ροής αέρα κτιρίου V mech,inf = m³/h - Περίμετρος δαπέδου P = m Αναθέρμανση χώρου - Παράμετρος B' = m Διορθ. Παράγ. αναθέρμανσης f RH = 1 W/m² ΘΕΡΜΙΚΕΣ ΑΠΩΛΕΙΕΣ ΛΟΓΩ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ Προσανατολισμός Συμβολισμός δομικού στοιχείου Μήκος Πλάτος/Ύψος Επιφάνεια Αφαιρούμενη επιφάνεια Καθαρή επιφάνεια υπολογισμού Σύνορο επιφάνειας θερμοκρασία συνορεύοντος χώρου Συντελεστής διόρθωσης Συντελεστής θερμοπερατότητας Συντελεστής διόρθωσης λόγω θερμογεφυρών Διορθωμένος συντελεστής θερμοπερατότητας Συντελεστής θερμικών απωλειών Θερμικές απώλειες l b, h A A A e, u, g, a θ e, θ u, e k, b u, U k, U eq f c U kc H T Φ Τ θ m,e, θ a f g2, f ij m m m² m² m² C W / W / W / (m²k) (m²k) (m²k) W / K W Β Τ2 1,2 3,2 3,26 3,26 e -2 1,,43,43 1,4 33,7 Β Τ1 2,85 2,7 7,7 7,7 e -2 1,,376,376 2,89 69,42 Β Τ3 2,85,5 1,43 1,43 e -2 1,,434,434,62 14,85 Α Τ2 2,64 3,2 8,45 8,45 e -2 1,,43,43 3,63 87,22 Α Α1 5,4 1,2 6,48 6,48 e -2 1, 2,8,3 3,1 2,9 482,11 Α Τ1 6,5 2,7 17,55 6,48 11,7 e -2 1,,376,376 4,16 99,86 Α Τ3 6,5,5 3,25 3,25 e -2 1,,434,434 1,41 33,87 Ν Τ2 1,2 3,2 3,26 3,26 e -2 1,,43,43 1,4 33,7 Ν Τ1 4,45 2,7 12,2 12,2 e -2 1,,376,376 4,52 18,39 Ν Τ3 4,45,5 2,23 2,23 e -2 1,,434,434,97 23,19 Ο1 4,7 1, 4,7 4,7 e -2 1,,381,381 15,51 372,26 Συνολικός συντελεστής απωλειών λόγω μεταφοράς Η Τ / Συνολικές απώλειες μεταφοράς Φ Τ : 56, ΘΕΡΜΙΚΕΣ ΑΠΩΛΕΙΕΣ ΛΟΓΩ ΑΕΡΙΣΜΟΥ Ελάχιστη ανανέωση αέρα V min = m ³ /h Φυσικός αερισμός (χαραμάδες) V inf = m ³ /h Πρόσθετος αερισμός από το κέλυφος του κτιρίου V mech,inf,i = m ³ /h Μηχανικός αερισμός V su,i f v = 44,88 m ³ /h Ρυθμός ανανέωσης αέρα V i = 44,88 m ³ /h Συνολικός συντελεστής απωλειών αερισμού Η V [W/K] / Συνολικές απώλειες αερισμού Φ V [W]: 15, Συνολικές θερμικές απώλειες χώρου Φ T + Φ V = 1725 W Επιπλέον θερμικό φορτίο για αναθέρμανση Φ RH = 349 W Συνολικό θερμικό φορτίο σχεδιασμού Φ HL = 274 W 19

110 Εργαστήριο Κατασκευής Συσκευών Διεργασιών ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΘΕΡΜΙΚΩΝ ΦΟΡΤΙΩΝ ΧΩΡΟΥ ΓΕΝΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΧΩΡΟΥ ΚΤΙΡΙΟ: Κτίριο Γραφείων ΟΡΟΦΟΣ: 1ος Όροφος ΚΩΔ. ΑΡΙΘΜΟΣ ΧΩΡΟΥ: 3.5 ΧΡΗΣΗ ΧΩΡΟΥ: WC Εσωτερική θερμοκρασία θ int = 22 C Αερισμός Γεωμετρία χώρου Ελάχιστη ανανέωση αέρα n min = ac/h - Πλάτος b int = 2,3 m Ανανέωση αέρα λόγω διαφοράς πίεσης n 5 = h -1 - Μήκος l int = 3,25 m Συντελεστής προστασίας e =,2 - Επιφάνεια δαπέδου A int = 7,48 m² Ύψος πάνω από το έδαφος h = 1 m - Ύψος ορόφου h F = 3,2 m Συντελεστής διόρθωσης ύψους ε = 1 - Πάχος πλάκας και ψευδοροφής d =,55 m Ρυθμός προσαγωγής αέρα κτιρίου V su = m³/h - Ύψος χώρου h R = 2,65 m Ρυθμός προσαγωγής αέρα χώρου V su,i = 19,81 m³/h - Όγκος χώρου V int = 19,81 m³ - Θερμοκρασία προσαγωής αέρα θ su = 13,2 C Έδαφος - Παράγοντας μείωσης θερ/σίας f v =, Βάθος κάτω από την πλάκα z = m Ρυθμός απόρριψης αέρα κτιρίου V ex = m³/h - Εξωτερική επιφάνεια δαπέδου Α g = m² Ρυθμός επιπλέον ροής αέρα κτιρίου V mech,inf = m³/h - Περίμετρος δαπέδου P = m Αναθέρμανση χώρου - Παράμετρος B' = m Διορθ. Παράγ. αναθέρμανσης f RH = 1 W/m² ΘΕΡΜΙΚΕΣ ΑΠΩΛΕΙΕΣ ΛΟΓΩ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ Προσανατολισμός Συμβολισμός δομικού στοιχείου Μήκος Πλάτος/Ύψος Επιφάνεια Αφαιρούμενη επιφάνεια Καθαρή επιφάνεια υπολογισμού Σύνορο επιφάνειας θερμοκρασία συνορεύοντος χώρου Συντελεστής διόρθωσης Συντελεστής θερμοπερατότητας Συντελεστής διόρθωσης λόγω θερμογεφυρών Διορθωμένος συντελεστής θερμοπερατότητας Συντελεστής θερμικών απωλειών Θερμικές απώλειες l b, h A A A e, u, g, a θ e, θ u, e k, b u, U k, U eq f c U kc H T Φ Τ θ m,e, θ a f g2, f ij m m m² m² m² C W / W / W / (m²k) (m²k) (m²k) W / K W Β Τ1 2,4 2,7 6,48 6,48 e -2 1,,376,376 2,44 58,46 Β Τ3 2,4,5 1,2 1,2 e -2 1,,434,434,52 12,51 Δ1 3,57 2,4 8,57 8,57 u 1,5,618,618 2,65 63,57 Ο1 3,57 2,4 8,57 8,57 e -2 1,,381,381 3,27 78,37 Συνολικός συντελεστής απωλειών λόγω μεταφοράς Η Τ / Συνολικές απώλειες μεταφοράς Φ Τ : 5, ΘΕΡΜΙΚΕΣ ΑΠΩΛΕΙΕΣ ΛΟΓΩ ΑΕΡΙΣΜΟΥ Ελάχιστη ανανέωση αέρα V min = m ³ /h Φυσικός αερισμός (χαραμάδες) V inf = m ³ /h Πρόσθετος αερισμός από το κέλυφος του κτιρίου V mech,inf,i = m ³ /h Μηχανικός αερισμός V su,i f v = 7,2637 m ³ /h Ρυθμός ανανέωσης αέρα V i = 7,2637 m ³ /h Συνολικός συντελεστής απωλειών αερισμού Η V [W/K] / Συνολικές απώλειες αερισμού Φ V [W]: 2,47 59 Συνολικές θερμικές απώλειες χώρου Φ T + Φ V = 272 W Επιπλέον θερμικό φορτίο για αναθέρμανση Φ RH = 75 W Συνολικό θερμικό φορτίο σχεδιασμού Φ HL = 347 W 11

111 Συγκριτική Μελέτη Κόστους Εγκατάστασης Τριών Συστημάτων Κλιματισμού σε Κτίριο Γραφείων Παράρτημα Β: Υπολογισμοί των ψυκτικών φορτίων Στο παράρτημα αυτό, παρουσιάζονται τα αποτελέσματα των υπολογισμών με την χρήση του CHVAC για τα ψυκτικά φορτία των χώρων και του κτιρίου συνολικά. 111

112 Chvac - Full Commercial HVAC Loads Calculation Program Aristotle University of Thessalon Thessaloniki, Building Summary Loads Building peaks in August at 4pm. Elite Software Development, Inc. Κλιµατισµός µόνο µε αέρα Bldg Load Descriptions Area Quan Sen Loss %Tot Loss Lat Gain Sen Gain Net Gain %Net Gain Roof ,46 1, Wall Glass 38. 5,921 5, Floor Slab.. Skin Loads. 7,62 7, Lighting 3,661. 2,691 2, Equipment 3,362. 3,53 3, People 31. 1,79 2,441 4, Partition Cool. Pret... Heat. Pret... Cool. Vent ,85 1,98 2, Heat. Vent... Cool. Infil... Heat. Infil... Draw-Thru Fan Blow-Thru Fan.. Reserve Cap.. 3,516 3, Reheat Cap... Supply Duct.. Return Duct.. Misc. Supply.. Misc. Return.. Building Totals. 3,64 21,12 24, Building Summary Sen Loss %Tot Loss Lat Gain Sen Gain Net Gain %Net Gain Ventilation. 1,85 1,98 2, Infiltration.. Pretreated Air.. Zone Loads. 1,79 19,882 21, Plenum Loads.. Fan & Duct Loads Building Totals. 3,64 21,12 24, Check Figures Total Building Supply Air (based on a 11 TD): Total Building Vent. Air (21.49% of Supply): 1,484 L/s 319 L/s Total Conditioned Air Space: 244 Sq.m Supply Air Per Unit Area: L/s/Sq.m Area Per Cooling Capacity: Sq.m/kW 34.7 Sq.m/Ton Cooling Capacity Per Area:.114 kw/sq.m.288 Tons/Sq.m Heating Capacity Per Area:. Watts/Sq.m Total Heating Required With Outside Air:. kw Total Cooling With Outside Air: kw 7.4 Tons

113 Chvac - Full Commercial HVAC Loads Calculation Program Aristotle University of Thessalon Thessaloniki, Building Summary Loads (G) Building peaks in August at 4pm. Elite Software Development, Inc. Κλιµατισµός µόνο µε αέρα Bldg Load Descriptions Area Quan Sen Loss %Tot Loss Lat Gain Sen Gain Net Gain %Net Gain Roof ,46 1, Wall Glass 38. 5,921 5, Floor Slab.. Skin Loads. 7,62 7, Lighting 3,661. 2,691 2, Equipment 3,362. 3,53 3, People 31. 1,79 2,441 4, Partition Cool. Pret... Heat. Pret... Cool. Vent ,85 1,98 2, Heat. Vent ,258.. Cool. Infil... Heat. Infil... Draw-Thru Fan Blow-Thru Fan.. Reserve Cap... Reheat Cap... Supply Duct.. Return Duct.. Misc. Supply.. Misc. Return.. Building Totals 9,258. 3,64 17,565 21,25 1. Building Summary Sen Loss %Tot Loss Lat Gain Sen Gain Net Gain %Net Gain Ventilation 9,258. 1,85 1,98 2, Infiltration.. Pretreated Air.. Zone Loads. 1,79 16,366 18, Plenum Loads.. Fan & Duct Loads Building Totals 9,258. 3,64 17,565 21,25 1. Check Figures Total Building Supply Air (based on a 11 TD): Total Building Vent. Air (26.9% of Supply): 1,223 L/s 319 L/s Total Conditioned Air Space: 244 Sq.m Supply Air Per Unit Area: 5.99 L/s/Sq.m Area Per Cooling Capacity: Sq.m/kW 4.5 Sq.m/Ton Cooling Capacity Per Area:.869 kw/sq.m.247 Tons/Sq.m Heating Capacity Per Area:. Watts/Sq.m Total Heating Required With Outside Air:. kw Total Cooling With Outside Air: 21.2 kw 6.3 Tons

114 Chvac - Full Commercial HVAC Loads Calculation Program Aristotle University of Thessalon Thessaloniki, Zone Detailed Loads (At Zone Peak Times) Load Description Unit Quan -SC- CFAC CLTD SHGF U.Fac -CLF- Sen. Gain Elite Software Development, Inc. Κλιµατισµός µόνο µε αέρα Lat. Gain Htg. Mult. Zone peaks (sensible) in August at 8pm, Air Handler 1 (1.1), Group 1, 5. x 3., Construction Type: 22 (Medium) Htg. Loss Partition / Partition / Partition / Lights-Prof= Equipment-Prof= Sub-total 455 Safety factors: +5% % % Total w/ safety factors: 478 Zone peaks (sensible) in August at 1pm, Air Handler 1 (1.1), Group 1, 3.6 x 1., Construction Type: 1 (Light) Wall-1-N-C-M Wall-2-N-C-M Wall-3-E-C-M Wall-4-S-C-M Wall-5-S-C-M Wall-6-S-C-M Gls-S-1-9-Tran %S--UNS-Solar Lights-Prof= Equipment-Prof= Sub-total 1,219 Safety factors: +5% % % Total w/ safety factors: 1,28 Zone peaks (sensible) in August at 4pm, Air Handler 1 (1.1), Group 1, 8.6 x 4.1, Construction Type: 1 (Light) Wall-1-N-C-M Wall-2-N-C-M Wall-3-N-C-M Wall-4-S-C-M Wall-5-S-C-M Wall-6-S-C-M Wall-7-W-C-M Wall-8-W-C-M Wall-9-W-C-M Gls-S-1-9-Tran %S--UNS-Solar Gls-W-1-9-Tran %S--UNS-Solar ,617 Lights-Prof= Equipment-Prof= People-Prof= Sub-total 3,21 33

115 Chvac - Full Commercial HVAC Loads Calculation Program Aristotle University of Thessalon Thessaloniki, Zone Detailed Loads (At Zone Peak Times) (cont'd) Elite Software Development, Inc. Κλιµατισµός µόνο µε αέρα Load Description Unit Quan -SC- CFAC CLTD SHGF U.Fac -CLF- Sen. Gain Lat. Gain Htg. Mult. Htg. Loss Safety factors: +5% % % Total w/ safety factors: 3, Zone peaks (sensible) in August at 9am, Air Handler 1 (1.1), Group 1, 8.6 x 3.6, Construction Type: 1 (Light) Wall-1-N-C-M Wall-2-N-C-M Wall-3-N-C-M Wall-4-E-C-M Wall-5-E-C-M Wall-6-E-C-M Wall-7-S-C-M Wall-8-S-C-M Gls-E-1-9-Tran %S--UNS-Solar ,898 Gls-S-1-9-Tran %S--UNS-Solar Lights-Prof= Equipment-Prof= People-Prof= Sub-total 3, Safety factors: +5% % % Total w/ safety factors: 3, Zone peaks (sensible) in August at 1pm, Air Handler 1 (1.1), Group 1, 7.9 x 1., Construction Type: 1 (Light) Wall-1-S-C-M Wall-2-S-C-M Wall-3-S-C-M Wall-4-S-C-M Gls-S-1-9-Tran %S--UNS-Solar Lights-Prof= Equipment-Prof=3 1, 1. 1, Sub-total 1,37 Safety factors: +5% % % Total w/ safety factors: 1,439 Zone peaks (sensible) in August at 8pm, Air Handler 1 (1.1), Group 1, 1. x 6.3, Construction Type: 1 (Light) Wall-1-N-C-M Wall-2-N-C-M Wall-3-N-C-M Lights-Prof= Equipment-Prof=

116 Chvac - Full Commercial HVAC Loads Calculation Program Aristotle University of Thessalon Thessaloniki, Zone Detailed Loads (At Zone Peak Times) (cont'd) Load Description Unit Quan -SC- CFAC CLTD SHGF U.Fac -CLF- Sen. Gain Elite Software Development, Inc. Κλιµατισµός µόνο µε αέρα Lat. Gain Htg. Mult. Htg. Loss Sub-total 172 Safety factors: +5% % % Total w/ safety factors: 18 Zone peaks (sensible) in August at 1pm, Air Handler 1 (1.1), Group 1, 1. x 2.9, Construction Type: 1 (Light) Roof-1-6-Susp.C-D Wall-1-S-C-M Wall-2-S-C-M Wall-3-S-C-M Wall-4-E-C-M Wall-5-W-C-M Gls-S-1-9-Tran %S--UNS-Solar Lights-Prof= Equipment-Prof= Sub-total 1,195 Safety factors: +5% % % Total w/ safety factors: 1,255 Zone peaks (sensible) in August at 1pm, Air Handler 1 (1.1), Group 1, 3. x 3., Construction Type: 1 (Light) Roof-1-6-Susp.C-D Wall-1-S-C-M Wall-2-S-C-M Wall-3-S-C-M Gls-S-1-9-Tran %S--UNS-Solar Lights-Prof= Equipment-Prof= People-Prof= Sub-total Safety factors: +5% % % Total w/ safety factors: Zone peaks (sensible) in August at 5pm, Air Handler 1 (1.1), Group 1, 1. x 47.1, Construction Type: 1 (Light) Roof-1-6-Susp.C-D Wall-1-N-C-M Wall-2-N-C-M Wall-3-N-C-M Wall-4-S-C-M Wall-5-S-C-M Wall-6-S-C-M

117 Chvac - Full Commercial HVAC Loads Calculation Program Aristotle University of Thessalon Thessaloniki, Zone Detailed Loads (At Zone Peak Times) (cont'd) Elite Software Development, Inc. Κλιµατισµός µόνο µε αέρα Load Description Unit Quan -SC- CFAC CLTD SHGF U.Fac -CLF- Sen. Gain Lat. Gain Htg. Mult. Htg. Loss Wall-7-W-C-M Wall-8-W-C-M Wall-9-W-C-M Gls-S-1-9-Tran %S--UNS-Solar Gls-W-1-9-Tran %S--UNS-Solar ,634 Lights-Prof= Equipment-Prof= People-Prof= ,5 77 Sub-total 4, Safety factors: +5% % % Total w/ safety factors: 4, Zone peaks (sensible) in August at 8am, Air Handler 1 (1.1), Group 1, 1. x 34.9, Construction Type: 1 (Light) Roof-1-6-Susp.C-D Wall-1-N-C-M Wall-2-N-C-M Wall-3-N-C-M Wall-4-E-C-M Wall-5-E-C-M Wall-6-E-C-M Wall-7-S-C-M Wall-8-S-C-M Wall-9-S-C-M Gls-E-1-9-Tran %S--UNS-Solar ,919 Lights-Prof= Equipment-Prof= People-Prof= Sub-total 2, Safety factors: +5% % % Total w/ safety factors: 3,8 231 Zone peaks (sensible) in August at 8pm, Air Handler 1 (1.1), Group 1, 3.3 x 2.3, Construction Type: 1 (Light) Roof-1-6-Susp.C-D Wall-1-N-C-M Wall-2-N-C-M Lights-Prof= Equipment-Prof= Sub-total 281 Safety factors: +5% % % Total w/ safety factors: 295

118 Chvac - Full Commercial HVAC Loads Calculation Program Aristotle University of Thessalon Thessaloniki, Elite Software Development, Inc. Κλιµατισµός µόνο µε αέρα Air System #1 (1.1) Psychrometric Chart ZC Zone Condition OC Outdoor Condition LC Leaving Coil Condition EC Entering Coil Condition SD Supply Duct Temperature Rise RD Return Duct Temperature Rise DTF Draw Through Fan Sensible Gain BTF Blow Through Fan Sensible Gain RE Reserve or Reheat Sensible Gain PL Return Air Plenum Sensible Gain SM Supply Side Miscellaneous Sensible Gain RM Return Side Miscellaneous Gain PRE Pretreated Air Condition HRV Heat Recovery Ventilator Condition