ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΔΙΕΡΕΥΝΗΣΗ ΔΥΝΑΤΟΤΗΤΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΗΣ ΤΗΣ ΑΝΑΘΕΩΡΗΜΕΝΗΣ ΟΔΗΓΙΑΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗΣ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑΣ ΚΤΙΡΙΩΝ ΣΕ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΑΚΟ ΚΤΙΡΙΟ ΤΟΥ Α.Π.Θ.

Transcript

1 ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΤΟΜΕΑΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΔΙΕΡΕΥΝΗΣΗ ΔΥΝΑΤΟΤΗΤΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΗΣ ΤΗΣ ΑΝΑΘΕΩΡΗΜΕΝΗΣ ΟΔΗΓΙΑΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗΣ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑΣ ΚΤΙΡΙΩΝ ΣΕ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΑΚΟ ΚΤΙΡΙΟ ΤΟΥ Α.Π.Θ. ΠΑΠΑΘΑΝΑΣΙΟΥ ΦΩΤΗΣ ΣΑΡΑΚΕΝΙΔΗΣ ΛΕΩΝΙΔΑΣ ΕΠΙΒΛΕΠΟΝΤΕΣ: ΠΑΠΑΓΙΑΝΝΗΣ ΓΡΗΓΟΡΙΟΣ, ΑΝΑΠΛΗΡΩΤΗΣ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ ΤΗΜΜΥ ΠΑΠΑΔΟΠΟΥΛΟΣ ΘΕΟΦΙΛΟΣ, Δρ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΟΣ ΜΗΧΑΝΙΚΟΣ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ 2011

2 Πρόλογος Αντικείμενο μελέτης της παρούσας διπλωματικής εργασίας, είναι η ενεργειακή επιθεώρηση του κτιρίου της Υδραυλικής της Πολυτεχνικής Σχολής, και η εφαρμογή μέτρων εξοικονόμησης ενέργειας με σκοπό να εναρμονιστεί στην Οδηγία Ενεργειακής Συμπεριφοράς Κτιρίων της Ευρωπαϊκής Ένωσης. Σε αυτό το σημείο, θα θέλαμε να ευχαριστήσουμε θερμά τον καθηγητή του τμήματος, κ. Παπαγιάννη Γρηγόριο, για τις χρήσιμες συμβουλές του και για την ευκαιρία που μας έδωσε να ασχοληθούμε με ένα τόσο ενδιαφέρον και χρήσιμο θέμα. Επίσης, θέλουμε να ευχαριστήσουμε τον Δρ του τμήματος, Παπαδόπουλο Θεόφιλο για την σημαντική βοήθεια και συνεργασία του, η οποία έπαιξε σημαντικό ρόλο στην πραγματοποίηση της διπλωματικής εργασίας. Θεσσαλονίκη, Ιούλιος 2011 Παπαθανασίου Φώτης Σαρακενίδης Λεωνίδας

3 Περίληψη H ανάγκη για εξοικονόμηση ενέργειας έχει γίνει αντιληπτή σε παγκόσμια κλίμακα. Οι ενέργειες προς αυτήν την κατεύθυνση έχουν οδηγήσει στην εύρεση μεθόδων και την εφαρμογή τεχνολογιών για την επίτευξη του στόχου. Η προσπάθεια αυτή συντονίζεται στην Ευρώπη από ένα συμπαγές και πρόσφατα αναθεωρημένο νομοθετικό πλαίσιο(εpbd), το όποιο αποβλέπει στο να καθοριστούν σταθερές συνεννόησης μεταξύ των κρατών και να επιβληθούν κοινές μεθοδολογίες. Επίκεντρο των νομοθετικών διατάξεων αποτελεί ο κτιριακός τομέας, ο οποίος ευθύνεται σε μεγάλο βαθμό για τη σπατάλη ενέργειας, ενώ επίσης παρουσιάζει πολύ μεγάλα περιθώρια βελτίωσης σχετικά με την ενεργειακή του απόδοση. Απώτερος στόχος των νομοθετικών διατάξεων είναι η επίτευξη κτιρίων μηδενικής ενεργειακής κατανάλωσης (ΖΕΒ). Τα κτίρια αυτά αναμένεται να διαδραματίσουν πρωταγωνιστικό ρόλο στην προσπάθεια εξοικονόμηση ενέργειας. Στην Ελλάδα ο Κανονισμός Ενεργειακής Απόδοσης Κτιρίων (Φ.Ε.Κ. 407/ ) αποτέλεσε την πρώτη οργανωμένη κίνηση. Το κτίριο της Υδραυλικής της Πολυτεχνικής Σχολής του Α.Π.Θ. είναι ένα χαρακτηριστικό κτίριο τριτογενή τομέα, δημόσιου χαρακτήρα, το οποίο παρουσιάζει σημαντικές ελλείψεις στην ενεργειακό σχεδιασμό του με αποτέλεσμα τη χαμηλή ενεργειακή απόδοση. Στα πλαίσια της παρούσας διπλωματικής εργασίας εξετάζεται η ενεργειακή συμπεριφορά του κτιρίου τις Υδραυλικής με γνώμονα τη μεθοδολογία που ορίζουν ο Κ.Εν.Α.Κ. και οι τεχνικές οδηγίες που έχουν εκδοθεί, μέσω της χρήσης του πιστοποιημένου λογισμικού «ΤΕΕ-ΚΕΝΑΚ Ενεργειακή Επιθεώρηση Κτιρίων». Στη συνέχεια εξετάζεται η εφαρμογή μέτρων και τεχνολογιών με αποκλειστικό στόχο την εξοικονόμηση ενέργειας και τη μετατροπή του κτιρίου της Υδραυλικής σε κτίριο μηδενικής ή σχεδόν μηδενικής ενεργειακής κατανάλωσης. Η εφαρμογή των μέτρων αυτών εξετάζεται με ενεργειακά, οικονομικά και περιβαλλοντικά κριτήρια. Στο τέλος, αναλύεται η επίδραση των μέτρων αυτών στην ενεργειακή συμπεριφορά του κτιρίου, καθώς και η επίτευξη του στόχου της μηδενικής ενεργειακής κατανάλωσης.

4 Περιεχόμενα 1. Εισαγωγή Γενικά Κτιριακός Τομέας στην Ευρώπη Κατανάλωση ενέργειας στον κτιριακό τομέα στην ΕΕ Αέρια θερμοκηπίου του κτιριακού τομέα στην ΕΕ Κτιριακός τομέας στην Ελλάδα Νομοθεσία για την εξοικονόμηση ενέργειας Νομοθεσία στην ΕΕ Νομοθεσία στην Ελλάδα Σκοπός διπλωματικής εργασίας Zero Energy Buildings Εισαγωγή στα κτίρια χαμηλής κατανάλωσης Διαφορετικοί τύποι ΖΕΒ Διαχωρισμός ανάλογα την παροχή ενέργειας Διαχωρισμός ανάλογα την σύνδεση του κτιρίου στο δίκτυο Βασικά μέτρα για την υλοποίηση ενός ΖΕΒ Προβλήματα πραγματοποίησης ΖΕΒ Παραδείγματα ΖΕΒ στο εξωτερικό Το κτίριο της Υδραυλικής Ενεργειακή επιθεώρηση με το λογισμικό ΤΕΕ-ΚΕΝΑΚ Ενεργειακή Επιθεώρηση Το λογισμικό ΤΕΕ-ΚΕΝΑΚ Ενεργειακή επιθεώρηση στο κτίριο της Υδραυλικής με το λογισμικό ΤΕΕ-ΚΕΝΑΚ Διαχωρισμός θερμικών ζωνών... 53

5 4.2 Γενικά στοιχεία κτιρίου Ανάλυση στοιχείων θερμικών ζωνών Γενικά στοιχεία θερμικής ζώνης Γεωμετρικά στοιχεία θερμικών ζωνών Ανάλυση συστημάτων κτιρίου Σύστημα θέρμανσης Σύστημα Ψύξης Σύστημα φωτισμού Μη θερμαινόμενοι χώροι Ενεργειακή Κατάταξη του κτιρίου της Υδραυλικής Υλοποιηση Μέτρων στο Κτίριο της Υδραυλικής Εξωτερική Θερμομόνωση Θερμομόνωση τοιχοποιίας Θερμομόνωση δώματος Αντικατάσταση κουφωμάτων Αντικατάσταση κλιματιστικών Αντικατάσταση συστήματος θέρμανσης Αντλίες θερμότητας εδάφους (GSHP) Μελέτη Συμπαραγωγής Ηλεκτρισμού και Θερμότητας Συστήματα ελέγχου Αλλαγή φωτιστικών σωμάτων Φωτοβολταϊκά Συστήματα Εγκατάσταση Ανεμογεννήτριας Αλλα μέτρα βελτίωσης Αποτελέσματα επεμβάσεων εξοικονόμησης ενέργειας και κατηγοριοποίηση ΖΕΒ

6 8. Συμπεράσματα Βιβλιογραφία

7

8 1. Εισαγωγή 1.1 Γενικά Η συνεχώς αυξανόμενη ζήτηση ενέργειας στην Ευρώπη τις τελευταίες δεκαετίες, έχει προκαλέσει σημαντικά προβλήματα στην ισορροπία του περιβάλλοντος. Τα διογκούμενα επιστημονικά στοιχεία για την κλιματική αλλαγή, οι υψηλές τιμές της ενέργειας, η αυξανόμενη εξάρτηση από εισαγόμενη ενέργεια και οι πιθανές γεωπολιτικές επιπτώσεις από την εξάρτηση αυτή, οδήγησαν την Ευρωπαϊκή Ένωση να υιοθετήσει δραστικά μέτρα. Συγκεκριμένα η ΕΕ καλύπτει τις ενεργειακές της ανάγκες σε ποσοστό 50% από τα εισαγόμενα προϊόντα και αν δεν είχαν καταβληθεί σχετικές ενέργειες, το ποσοστό μέχρι το 2020 θα έφτανε το 70%. Ένα άλλο σημαντικό στοιχείο είναι ότι οι ενεργειακές εισαγωγές αντιπροσωπεύουν το 6% των συνολικών εισαγωγών και αναλογούν σε ποσοστό 45% εισαγωγής πετρελαίου από την Μέση Ανατολή και σε ποσοστό 40% εισαγωγής φυσικού αερίου από την Ρωσία. Η ΕΕ επικεντρώθηκε στην μείωση της καταναλισκόμενης ενέργειας, στην αύξηση της παραγωγής ενέργειας από Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας (ΑΠΕ), καθώς και στην μείωση των εκπομπών των αερίων του θερμοκηπίου. Όπως παρατηρείται στο σχήμα 1.1, οι χώρες με την μεγαλύτερη ενεργειακή κατανάλωση στην ΕΕ-27 είναι οι χώρες με την μεγαλύτερη βιομηχανία και τον περισσότερο πληθυσμό (Γερμανία, Ηνωμένο Βασίλειο, Γαλλία, Ιταλία, Ισπανία, Πολωνία). Όπως είναι αναμενόμενο, οι ίδιες χώρες παράγουν και το μεγαλύτερο ποσοστό CO 2 στην Ευρώπη, όπως φαίνεται στο σχήμα 1.2: Σχήμα 1.1: Τελική Ενεργειακή Κατανάλωση στην ΕΕ-27 σε 1000 ΤΙΠ [Πηγή: Eurostat 2009] 1

9 Σχήμα 1.2: Συνολικές Εκπομπές CO 2 στην ΕΕ-27 (σε ισοδυναμία 1000 τόνους CO 2 ) [Πηγή: Eurostat] Στο σχήμα 1.3, φαίνεται η συνολική παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας από ΑΠΕ. Πρωτοπόροι στον τομέα αυτό, είναι η Γερμανία, οι Σκανδιναβικές Χώρες, η Γαλλία και η Ισπανία. Μειωμένη παραγωγή από ΑΠΕ, εμφανίζει η ανατολική Ευρώπη, όπως και η Ελλάδα. Σχήμα 1.3: Παραγωγή Ενέργειας από ΑΠΕ στην ΕΕ-27 σε 1000 ΤΙΠ [Πηγή: Eurostat] 2

10 Επίσημα η αρχή έγινε με το πρωτόκολλο του Κιότο όπου πρωτουπογράφηκε το Σύμφωνα με το πρωτόκολλο αυτό οι 191 χώρες που τελικά το υπέγραψαν (μέχρι το 2010) συμφώνησαν στην μείωση των ρύπων του θερμοκηπίου μέχρι το 2012 σε ποσοστό 5,2% με βάση τα δεδομένα του έτους 1990 [11]. Τον Ιανουάριο του 2007, η Επιτροπή πρότεινε την λήψη δραστικών μέτρων, δηλαδή επίτευξη 20% λιγότερης κατανάλωσης ενέργειας, 20% μείωση στις εκπομπές αερίων θερμοκηπίου, και 20% μερίδιο στην παραγωγή ενέργειας από ΑΠΕ, όπως φαίνεται παραστατικά στο σχήμα 1.4. Σχήμα 1.4: Στόχοι της ΕΕ το 2020 Η επίτευξη της μείωσης της καταναλισκόμενης ενέργειας κατά 20% μέχρι το 2020, που ισοδυναμεί με 390 MΤΙΠ (Εκατομμύρια Τόνους Ισοδύναμου Πετρελαίου), θα αποφέρει τεράστια ενεργειακά και περιβαλλοντικά οφέλη. Επιπλέον η αναμενόμενη μείωση του CO 2 κατά 20% σε σύγκριση με τα δεδομένα του έτους 1990 (που ισοδυναμεί περίπου με 780 εκατομμύρια τόνους) είναι μείωση περισσότερης από διπλάσια από αυτή που απαιτείται να επιτύχει η ΕΕ με βάση το πρωτόκολλο του Κιότο. Για να επιτευχθεί αυτός ο στόχος, πρέπει η ετήσια μείωση στην καταναλισκόμενη ενέργεια να είναι της τάξης του 1.5%. 1.2 Κτιριακός Τομέας στην Ευρώπη Κατανάλωση ενέργειας στον κτιριακό τομέα στην ΕΕ Ο κτιριακός τομέας στην Ευρώπη είναι ο μεγαλύτερος χρήστης ενέργειας και η μεγαλύτερη πηγή εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα καθώς ευθύνεται περίπου για το 40% περίπου της συνολικής ενεργειακής κατανάλωσης (σχήμα 1.5) και 40% των συνολικών εκπομπών CO 2. Τα τελευταία χρόνια υπάρχει μεγάλη αύξηση των κτιρίων 3

11 στον χώρο της Ευρώπης, και οι ρυθμοί απόσυρσης παλαιών κτιρίων είναι πολύ μικροί με αποτέλεσμα ακόμα μεγαλύτερη κατανάλωση ενέργειας. Σχήμα 1.5: Κατανάλωση ενέργειας στην ΕΕ ανά τομέα Οι επεμβάσεις στον κτιριακό τομέα με σκοπό την ελάττωση της καταναλισκόμενης ενέργειας είναι ξεκάθαρος στόχος της ΕΕ, καθώς όχι μόνο μπορεί να επιτευχθεί μεγάλη μείωση στην απαιτούμενη ενέργεια, αλλά παράλληλα βελτιώνεται και το εσώκλιμα του κτιρίου που είναι απαραίτητο για την άνεση των χρηστών του. Στον οικιακό τομέα της Ευρωπαϊκής Ένωσης, όπως παρουσιάζεται στο σχήμα 1.6, παρατηρείται ότι η ενέργεια που απαιτείται για τα κτίρια προέρχεται από διάφορες μορφές (πετρέλαιο, φυσικό αέριο, ηλεκτρική ενέργεια κ.α.). Αντίθετα στον τομέα των μεταφορών υπάρχει σχεδόν αποκλειστική χρήση του πετρελαίου. Δεδομένου των παραπάνω, οι επιλογές για τις επεμβάσεις στον κτιριακό τομέα είναι περισσότερες, αφού υπάρχουν πολλοί τρόποι παροχής ενέργειας στο κτίριο. 4

12 Σχήμα 1.6: Καταμερισμός μορφών ενέργειας ανά τομέα [Πηγή: Eurostat] Στον οικιακό τομέα η κατανάλωση της ενέργειας, αναλόγως με την χώρα δίνεται στο σχήμα 1.7. Παρατηρείται ότι η Γερμανία, το Ηνωμένο Βασίλειο και η Γαλλία ευθύνονται περίπου για το 51% της συνολικής κατανάλωσης ενέργειας στον οικιακό τομέα σε σχέση με την κατανάλωση συνολικά στις 27 χώρες της Ευρωπαϊκής Ένωσης ενώ ο πληθυσμός των κρατών αυτών είναι το 41% του συνολικού πληθυσμού που κατοικεί στην Ευρωπαϊκή Ένωση. 5

13 Σχήμα 1.7: Κατανάλωση Ενέργειας στον οικιακό τομέα σε 1000 ΤΙΠ [Πηγή: Eurostat] Αέρια θερμοκηπίου του κτιριακού τομέα στην ΕΕ Ένα από τα σοβαρότερα προβλήματα που αντιμετωπίζει η παγκόσμια κοινότητα τα τελευταία χρόνια, είναι η υπερθέρμανση του πλανήτη. Αυτό οφείλεται στην τρύπα του όζοντος που έχει προκληθεί από την αλόγιστη εκπομπή ρύπων. Οι ρύποι παράγονται από την καύση συμβατικών καυσίμων (πετρέλαιο, λιγνίτη κ.α.), οι οποίοι εκλύουν τεράστιες ποσότητες CO 2. H συνεχής αύξηση της συγκέντρωσης των αερίων στην ατμόσφαιρα παρουσιάζεται στα παρακάτω διαγράμματα (σχήμα 1.8): 6

14 Σχήμα 1.8: Διαγράμματα συγκέντρωσης αερίων θερμοκηπίου [Πηγή: wikipedia] Η εκπομπή διοξειδίου του άνθρακα οφείλεται κυρίως στην παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Όπως παρουσιάζεται και στο σχήμα 1.9, ο οικιακός τομέας ευθύνεται για το 13% περίπου των συνολικών εκπομπών του CO 2 από ανθρωπογενείς παράγοντες. 7

15 Σχήμα 1.9: Κατανομή της τελικής καταναλισκόμενης ενέργειας στην ΕΕ-27 κατά το έτος 2007 σε ΤΙΠ [Πηγή: Eurostat] Ο τομέας αυτός έχει πολλά περιθώρια βελτίωσης όσον αφορά στην εξοικονόμηση ενέργειας καθώς με τα κατάλληλα μέτρα, η συνολική εξοικονόμηση ενέργειας το 2020 θα φτάσει το 11%. Προκύπτει δηλαδή, ότι για την επίτευξη του απώτερου στόχου της μείωσης της ενέργειας και των εκπομπών των αερίων του θερμοκηπίου, καθώς και της αύξησης της παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας στο 20%, η αναβάθμιση του τριτογενούς τομέα είναι ένα απαραίτητο και πολύ ουσιαστικό μέτρο. Επίσης, οι σχετικές με τον τομέα των κτιρίων δραστηριότητες αποτελούν 8

16 σημαντικό μέρος της οικονομίας της ΕΕ, περίπου το 9% του ΑΕΠ της ΕΕ και το 7-8% της απασχόλησης στην ΕΕ αντιστοίχως. Συνεπώς, εκτός από τα περιβαλλοντικά οφέλη, η ενεργειακή αναβάθμιση των κτιρίων θα αποφέρει και νέες θέσεις εργασίας και αξιόλογα κοινωνικά και οικονομικά οφέλη. Για τους παραπάνω λόγους, η ΕΕ θέσπισε οδηγίες για την εξοικονόμηση ενέργειας στον κτιριακό τομέα, έτσι ώστε να δώσει την κύρια ώθηση στα κράτη μέλη. Τέλος μια σημαντική καινοτομία της ΕΕ για την μείωση των ρύπων είναι το σύστημα εμπορίας εκπομπών του 2005 [Οδηγία 2003/87/ΕΚ]. Οι χώρες που συμμετέχουν σ αυτό μπορούν να αγοράζουν ή να πωλούν τα μερίδια εκπομπών που τους αναλογούν εντός των ορίων των συνολικών ευρωπαϊκών εκπομπών. Το σύστημα αυτό, που είναι και το πρώτο αυτού του είδους, επιτρέπει στις χώρες να μειώνουν τις εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου με αποτελεσματικό ως προς το κόστος τρόπο. Το σύστημα εφαρμόζεται σε όλα τα κράτη μέλη της ΕΕ καθώς και στη Νορβηγία, την Ισλανδία και το Λιχτενστάιν. Δεδομένου ότι καλύπτει σήμερα ενεργειακές και βιομηχανικές μονάδες οι οποίες ευθύνονται για το 40% των συνολικών εκπομπών αερίου του θερμοκηπίου στην ΕΕ, τα περιθώρια αποτελεσματικής δράσης είναι τεράστια. Η ΕΕ έχει επεκτείνει το σύστημα για να συμπεριλάβει περισσότερα αέρια του θερμοκηπίου όπως το υποξείδιο του αζώτου (παραγωγή λιπασμάτων) και τους υπερφθοράνθρακες (παραγωγή αλουμινίου) καθώς και όλες τις μεγάλες βιομηχανικές πηγές εκπομπών, όπως τους σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής. Παρόλο που το ίδιο το σύστημα περιορίζεται σε ορισμένους μόνο τομείς, η πολιτική της ΕΕ καλύπτει και άλλους σημαντικούς τομείς παραγωγής αερίων του θερμοκηπίου, όπως η γεωργία, οι κατασκευές, τα απόβλητα και οι μεταφορές. Κάθε χώρα που συμμετέχει στο σύστημα θέτει έναν εθνικό στόχο, αναλαμβάνοντας έτσι μερίδιο της ευθύνης. 1.3 Κτιριακός τομέας στην Ελλάδα Ο κτιριακός τομέας στην Ελλάδα αποτελείται κατά 70% από κτίρια οικιακού τομέα ενώ το 30% αποτελείται από κτίρια του τριτογενή τομέα (αθλητικές εγκαταστάσεις, ξενοδοχεία, αεροδρόμια,σχολεία,εμπορικά καταστήματα κ.α.) όπως παρουσιάζεται στο σχήμα

17 Σχήμα 1.10 : Κατανομή ελληνικών κτιρίων ανά χρήση [Πηγή: Ομάδα εξοικονόμησης ενέργειας-ινστιτούτο μελετών περιβάλλοντος και βιώσιμης ανάπτυξης, Εθνικό Αστεροσκοπείο Αθηνών] Επίσης, στο παρακάτω σχήμα δίνεται η συνολική επιφάνεια των κτιρίων ανά χρήση. Όπως είναι φανερό το μεγαλύτερο ποσοστό αριθμού κτιρίων αλλά και επιφάνειας κτιρίων, ανήκει στις κατοικίες. Για το λόγο αυτό οι κατοικίες συμμετέχουν δυναμικά στο ενεργειακό πρόβλημα της χώρας μας. Σχήμα 1.11: Επιφάνεια κτιρίων ανά χρήση στην Ελλάδα [Πηγή: Ο κτιριακός τομέας στην Ελλάδα καταναλώνει περίπου το 40% της συνολικής καταναλισκόμενης ενέργειας. Πιο συγκεκριμένα η κατανάλωση θερμικής ενέργειας των κατοικιών κυμαίνεται από 35 ως 329 kwh/m 2 με μέση τιμή 126 kwh/m 2 ενώ η κατανάλωση της θερμικής ενέργειας στον τριτογενή τομέα κυμαίνεται από 9 ως 618 kwh/m 2 με μέση τιμή τα 145 kwh/m 2. Η συνολική κατανάλωση ενέργειας στον οικιακό τομέα κυμαίνεται από 41 ως 409 kwh/m 2 με μέση τιμή 167 kwh/m 2 ενώ 10

18 στον τριτογενή τομέα η κατανάλωση συνολικής ενέργειας κυμαίνεται από 17 ως 792 kwh/m 2 με μέση τιμή 251 kwh/m 2 [5]. Σχήμα 1.12: Κατανάλωση ενέργειας ανά χρήση σε κατοικίες [Πηγή: ΥΠ.ΑΝ.] Στο παραπάνω διάγραμμα παρατηρούμε ότι το μεγαλύτερο ποσοστό ενέργειας που καταναλώνεται σε μια κατοικία, είναι για τις ανάγκες θέρμανσης. Σημαντική επίσης κατανάλωση ενέργειας αποτελεί το μαγείρεμα καθώς και το ΖΝΧ. Σχήμα 1.13: Κατανάλωση ενέργειας ανά χρήση στον τριτογενή τομέα [Πηγή: ΥΠ.ΑΝ.] Στα κτίρια του τριτογενή τομέα το μεγαλύτερο ποσό ενέργειας (51%) χρησιμοποιείται για την θέρμανση του χώρου. Στον τριτογενή τομέα υπάρχει πολύ μεγαλύτερη κατανάλωση ενέργειας για την ανάγκη φωτισμού του χώρου. Οι μορφές ενέργειας που χρησιμοποιούνται στον τριτογενή τομέα για όλες τις ενεργειακές ανάγκες του κτιρίου, παρουσιάζονται στο παρακάτω σχήμα: 11

19 Σχήμα 1.14: Ενεργειακά ισοζύγια ανά είδος καυσίμου στον τριτογενή τομέα για το έτος 2001 [Πηγή: Η μεγαλύτερη κατανάλωση παρουσιάζεται σε κλειστές αθλητικές εγκαταστάσεις με πισίνες και λόγω της υψηλής ζήτησης θερμικής ενέργειας (θέρμανση πισίνας, θέρμανση χώρων, κλίβανοι κτλ.). Οι τιμές αυτές είναι ακόμα μεγαλύτερες όταν υπάρχουν ειδικά Η/Μ συστήματα. Την μικρότερη κατανάλωση ενέργειας παρουσιάζουν τα σχολεία και οι κλειστές αθλητικές εγκαταστάσεις με γυμναστήρια. Τα σχολεία λειτουργούν συνήθως 9 μήνες, τις πρωινές ώρες, έχουν λίγες εγκατεστημένες ηλεκτρικές συσκευές, δεν ψύχονται, δεν κλιματίζονται, ενώ τα θερμικά φορτία, τους είναι περιορισμένα λόγω της υψηλής συγκέντρωσης ατόμων. Τα γυμναστήρια συνήθως δεν κλιματίζονται παρά μόνο κατά την διάρκεια αγώνων, ενώ τα θερμικά τους φορτία είναι πολύ περιορισμένα. Τα ξενοδοχεία είναι ιδιαίτερα ενεργοβόρα, αν ληφθεί υπόψη ότι το μεγαλύτερο ποσοστό λειτουργούν λιγότερο από έξι μήνες ετησίως. Σε περίπτωση ετήσιας λειτουργίας όλων των ξενοδοχειακών μονάδων, ο ενεργειακός δείκτης θα ήταν αρκετά υψηλότερος. Τα ξενοδοχεία είναι συνήθως χώροι πολυτελείας, και τα συστήματα που χρησιμοποιούνται για την κάλυψη των υψηλών απαιτήσεων των πελατών, είναι αρκετά ενεργοβόρα [Mavrotas et al, 2000]. Τα αεροδρόμια, εξαιτίας των υψηλών προδιαγραφών για τις συνθήκες των εσωτερικών χώρων τους, αλλά και της παρατεταμένης 24ωρης λειτουργίας τους, παρουσιάζουν υψηλή κατανάλωση ενέργειας κυρίως για τον κλιματισμό και για φωτισμό. Αρκετά ενεργοβόρος είναι και ο εξοπλισμός για τις ανάγκες φωτισμού στους χώρους πίστας. 12

20 Τα κτίρια γραφείων και εμπορικών, έχουν αυξημένη ζήτηση ενέργειας λόγω της συνεχής λειτουργίας του Η/Μ εξοπλισμού κατά τις ώρες λειτουργίας τους. Οι εργαζόμενοι επιβαρύνουν αρκετές φορές την κατάσταση αυτή με την περιττή λειτουργία του εξοπλισμού, αφού δεν είναι αυτοί που χρεώνονται άμεσα το ενεργειακό κόστος [Goldman et al, 1986]. Τα κτίρια κατοικιών έχουν χαμηλότερο ενεργειακό δείκτη συγκριτικά με τα υπόλοιπα κτίρια, αλλά αν ληφθεί υπόψη ο μεγάλος αριθμός των κατοικιών γίνεται αντιληπτό ότι η συμμετοχή τους στην κατανάλωση ενέργειας στον κτιριακό τομέα είναι πολύ μεγάλη, Σχήμα Οι ενεργειακοί δείκτες των κατοικιών αναμένεται να αυξηθούν ακόμη περισσότερο με τη συνεχή αύξηση της χρήσης κλιματιστικών συστημάτων [ΚΑΠΕ, 1999]. 1.4 Νομοθεσία για την εξοικονόμηση ενέργειας Πολιτική της Ευρωπαϊκής Ένωσης είναι η παροχή στους κατοίκους της των πιο ενεργειακά αποδοτικών προϊόντων, η κατασκευή κτιρίων με χαμηλή ενεργειακή κατανάλωση, καθώς και η εγκατάσταση των πιο ενεργειακά αποδοτικών συστημάτων. Για το λόγο αυτό, η Ευρωπαϊκή Επιτροπή προχώρησε σε μια σειρά από μέτρα τα οποία είναι : A. Μέτρα για την ενεργειακή επίδοση στον κτιριακό τομέα: Όπως αναφέρθηκε και προηγουμένως ο τριτογενής τομέας οφείλεται για περίπου το 40% της συνολικής κατανάλωσης ενέργειας, καθώς και το 40% των εκπομπών του CO 2. Για αυτό τον λόγο συστάθηκαν οι κατάλληλες οδηγίες οι οποίες περιλαμβάνουν μέτρα για την ενεργειακή επίδοση των κτιρίων. Η αρχή έγινε με την Directive 2002/91/EC που αποτελεί την τρέχουσα νομοθεσία. Στην συνέχεια το 2010 συστάθηκε η αναθεώρηση της οδηγίας αυτής λόγω κάποιων ασαφειών και λειτουργικών προβλημάτων που εμφάνιζε η προκάτοχος της. B. Μέτρα για την ενεργειακή επίδοση των προϊόντων: Η οικολογική σχεδίαση των προϊόντων και των ηλεκτρικών συσκευών είναι ζωτικής σημασίας όσον αφορά την μείωση της καταναλισκόμενης ενέργειας στην ΕΕ. Για αυτό τον λόγο συστάθηκε η Directive 92/75/EEC η οποία περιλαμβάνει τις κατάλληλες οδηγίες και μέτρα που αφορούν στα προϊόντα αυτά. C. Συμπαραγωγή: Η Συμπαραγωγή Ηλεκτρισμού και Θερμότητας (ΣΗΘ) είναι ένα αρκετά αποδοτικό μέτρο για την επίτευξη του στόχου μας. Για αυτό η ΕΕ θέσπισε την Directive 2004/8/EC. 13

21 D. Χρηματοδότηση: Για την επίτευξη των παραπάνω στόχων απαιτούνται μεγάλα κεφάλαια, δεδομένου ότι οι τεχνολογίες που πρόκειται να χρησιμοποιηθούν έχουν αρκετά μεγάλο αρχικό κόστος. Η ΕΕ κάλεσε τον τραπεζικό τομέα να συνεισφέρει οικονομικά στην κατεύθυνση αυτή. Επίσης, η Ευρωπαϊκή τράπεζα Ανακατασκευής και ανάπτυξης, η Ευρωπαϊκή Τράπεζα επενδύσεων καθώς και άλλοι οργανισμοί της ΕΕ, θα συνεισφέρουν οικονομικά στην διεκπεραίωση της οδηγίας για την ενεργειακή επίδοση στον κτιριακό τομέα. Επίσης, η Ευρωπαϊκή Επιτροπή στοχεύει στο να καταργήσει τα εθνικά νομικά εμπόδια και να επιτρέψει την συμμετοχή επενδύσεων από τρίτους (ΕSCO). Οι ΕSCO είναι εταιρίες που μπορούν να καλύψουνε το αρχικό κεφάλαιο για την πραγματοποίηση της ανακαίνισης του υφιστάμενου κτιρίου. Το κόστος για τον περιβαλλοντολογικά φιλικό εξοπλισμό είναι πολύ μεγάλο και η μεγαλύτερη πλειοψηφία δεν διαθέτει το αρχικό αυτό κεφάλαιο. Οι ESCO αφού έρθουν σε συνεννόηση με τον ιδιοκτήτη του κτιρίου αναλαμβάνουν την απαραίτητη μελέτη του κτιρίου λαμβάνοντας υπόψη όλους τους διαθέσιμους φυσικούς πόρους που υπάρχουν στην περιοχή και προχωρούν στην ανακαίνιση του κτιρίου καθώς και στην εγκατάσταση συστημάτων που στοχεύουν στην εξοικονόμηση αλλά και στην παραγωγή ενέργειας (μόνωση, εγκατάσταση φωτοβολταϊκών κλπ). Συνεπώς, ο ιδιοκτήτης δεν χρειάζεται να διαθέσει χρήματα. Για τα επόμενα χρόνια, οι ESCOs παραλαμβάνουν τα κέρδη από την εξοικονόμηση ενέργειας που επιτεύχθηκε στο κτίριο. Μόλις εξοφληθεί η ESCO, ο φιλικός προς το περιβάλλον εξοπλισμός παραμένει στον ιδιοκτήτη και μπορεί να λαμβάνει αυτός τα κέρδη από την εξοικονόμηση ενέργειας που επιτεύχθηκε. Η φοροαπαλλαγή επίσης είναι ένα πολύ σημαντικό μέτρο ώθησης των κατοίκων της ΕΕ. Επίσης συστάθηκε και η GEEREF (Global Energy Efficiency and Renewable energy Fund) που θα βοηθήσει οικονομικά τις ιδιωτικές επενδύσεις προς την ανακαίνιση του κτιριακού τομέα καθώς και την εγκατάσταση τεχνολογιών που χρησιμοποιούν ΑΠΕ. Η GEEREF θα ενισχύει οικονομικά επενδύσεις μεσαίου και υψηλού ρίσκου σε ποσοστό από 25% μέχρι 50% ενώ για επενδύσεις χαμηλού ρίσκου σε ποσοστό 15% [13] Νομοθεσία στην ΕΕ I. Directive 2002/91/EC (16 December 2002)[Ενεργειακή επίδοση Κτιρίων]: Η οδηγία αυτή αφορά στην ενεργειακή επίδοση του κτιριακού τομέα. Αποτελεί το νομικό εργαλείο της Ευρωπαϊκής Κοινότητας με στόχο την ορθολογική χρήση της ενέργειας στον κτιριακό τομέα. Οι διατάξεις καλύπτουν τις ενεργειακές ανάγκες για θέρμανση χώρων, παραγωγή ΖΝΧ, ψύξης, αερισμού και φωτισμού για νέα αλλά και 14

22 για υφιστάμενα κτίρια. Η οδηγία συνδυάζει διάφορα μέσα κανονιστικής και πληροφοριακής φύσης [17]. Σημαντικό να αναφερθεί είναι ότι η EPBD δεν καθορίζει τα επίπεδα και την νομοθεσία για το κάθε μέλος της, αλλά τα μέλη πρέπει να θεσπίσουν τους αντίστοιχους μηχανισμούς καθώς και τις απαιτήσεις λαμβάνοντας υπόψη τις τοπικές κλιματολογικές, οικονομικές και κοινωνικές συνθήκες. Το θετικό είναι ότι η ΕPBD έχει ενσωματωθεί στο πολιτικό θεματολόγιο, στους πολεοδομικούς νόμους στην πλειοψηφία των κρατών μελών της ΕΕ. Επίσης, θετική είναι και η ανταπόκριση που υπάρχει από τους πολίτες της Ευρωπαϊκής Κοινότητας. Τα κύρια σημεία της EPBD είναι: Μια κοινή μεθοδολογία για τον υπολογισμό της ενεργειακής επίδοσης του κτιρίου Θέσπιση ελάχιστων ορίων για την ενεργειακή επίδοση των νέων κτιρίων, αλλά και αυτών που πρόκειται να υποστούν σημαντική ανακαίνιση (πάνω από το 25 % της αξίας τους ή/και πάνω από 25 % της συνολικής έκτασης τους). Θέσπιση κανονισμών όσον αφορά στα πιστοποιητικά ενεργειακής απόδοσης των νέων και υφιστάμενων κτιρίων καθώς και τη δημοσιοποίηση αυτών των πιστοποιητικών στα δημόσια κτίρια. Τα πιστοποιητικά αυτά πρέπει να είναι το αργότερο ηλικίας 5 ετών. Τακτικές επιθεωρήσεις στους λέβητες και στην κεντρική κλιματιστική μονάδα στα νέα και υφιστάμενα κτίρια, καθώς και αξιολόγηση για τις εγκαταστάσεις θέρμανσης, σε κτίρια που το σύστημα τους είναι περισσότερο από 15 χρόνια. Το πεδίο δράσης της Οδηγίας Ενεργειακής Επίδοσης Κτιρίων είναι οι κατοικίες, καθώς και ο τριτογενής τομέας (γραφεία, δημόσια κτίρια κλπ). Στην κατηγορία αυτή δεν περιλαμβάνονται τα κτίρια με ιστορική σημασία, κτίρια μικρότερα από 50 m 2, κτίρια που δεν είναι μόνιμες κατοικίες και έχουν μικρή κατανάλωση ενέργειας και εργοτάξια. Τα πιστοποιητικά ενεργειακής επίδοσης πρέπει να είναι διαθέσιμα όταν τα κτίρια κατασκευαστούν, πουληθούν ή νοικιαστούν. Επίσης η οδηγία αναφέρει ότι οι χρήστες των κτιρίων πρέπει να είναι ικανοί ώστε να μπορούν να ρυθμίσουν την κατανάλωση ενέργειας για θέρμανση και ΖΝΧ, σε τέτοιο βαθμό ώστε να είναι οικονομικά συμφέρουσα. 15

23 II. Directive 2010/31/EU[Ενεργειακή επιθεώρηση κτιρίων-αναθεώρηση] H οδηγία αυτή είναι μια αναθεώρηση της προηγούμενης και ήρθε για να καλύψει κάποια κενά και να αποσαφηνίσει κάποιες έννοιες. Οι ενστάσεις που εμφανίστηκαν εναντίον της προηγούμενης οδηγίας είναι : Κατάργηση του ορίου των 1000 m 2. Σύμφωνα με την προηγούμενη οδηγία τα κτίρια που θα έπρεπε να ανακαινιστούν είναι μόνο αυτά που η επιφάνεια τους είναι μεγαλύτερη από 1000 m 2. Έτσι όμως η πλειοψηφία των κτιρίων είναι μικρότερη από 1000 m 2 και αυτά οφείλονται για το μεγαλύτερο κομμάτι της ενεργειακής κατανάλωσης. Τα κράτη μέλη πρέπει επίσης να θέσουν κατώτατα όρια στις τεχνικές εγκαταστάσεις όπως λέβητες και κεντρικές κλιματιστικές μονάδες. Η νέα οδηγία επίσης αναφέρεται και σε προϊόντα και ηλεκτρικές συσκευές που πρόκειται να προωθηθούν στην αγορά. Στην νέα οδηγία υπάρχει η σύσταση μέτρων για την ενεργειακή απόδοση των συσκευών. Σε γενικές γραμμές αναφέρει ότι τα κράτη μέλη της ΕΕ θα πρέπει να υιοθετήσουν είτε σε εθνικό είτε σε τοπικό επίπεδο, μια μεθοδολογία για τον υπολογισμό της ενεργειακής επίδοσης των κτιρίων η οποία λαμβάνει υπόψη τα παρακάτω: Τα θερμικά χαρακτηριστικά του κτιρίου (μόνωση, θερμοχωρητικότητα κ.α.) Μόνωση του συστήματος θέρμανσης και του συστήματος ΖΝΧ. Τις εγκαταστάσεις κλιματισμού Τις εγκαταστάσεις φωτισμού Τις εσωτερικές κλιματολογικές συνθήκες Τη θετική επίδραση της έκθεσης του κτιρίου σε κατάλληλο προσανατολισμό για την επίδραση ηλιοφάνειας Την παραγωγή ηλεκτρισμού από ΣΗΘ Τα κράτη μέλη πρέπει να ορίσουν τις ελάχιστες ενεργειακές απαιτήσεις που πρέπει να εμφανίζει ένα κτίριο καθώς και μεθοδολογία όπου να θέτει την οικονομικά βέλτιστη λύση για την εφαρμογή της οδηγίας. Επίσης, έχουν το δικαίωμα να διαφοροποιούν αυτά τα όρια ανάλογα με το αν τα κτίρια είναι υφιστάμενα ή νέα, καθώς και ανάλογα με την λειτουργία του κτιρίου (γραφεία, εργοστάσια, νοσοκομεία κλπ). Η Οδηγία προτείνει ένθερμα επίσης και την εγκατάσταση έξυπνων μετρητικών διατάξεων σε νέα και υφιστάμενα κτίρια. Ένα πολύ ουσιαστικό σημείο που αναφέρεται στην EPBD είναι τα κτίρια χαμηλής ενεργειακής κατανάλωσης (Zero Energy Building ). Ως τις 31 Δεκεμβρίου του 2020 όλα τα νέα κτίρια θα πρέπει να είναι κτίρια σχεδόν μηδενικής κατανάλωσης ενώ τα κτίρια που στεγάζουν δημόσιες αρχές ή είναι ιδιοκτησίας τους να αποτελούν κτίρια 16

24 με σχεδόν μηδενική κατανάλωση ενέργειας. Τα κράτη μέλη πρέπει να εφαρμόσουν εθνικά σχέδια με σκοπό: Την εφαρμογή καθώς και τον ακριβή ορισμό του όρου Zero Energy Building. Την δημιουργία ενδιάμεσων στόχων για την βελτίωση της ενεργειακής επίδοσης των νέων κτιρίων ως το Την παροχή πληροφοριών για τις πολιτικές καθώς και για τα οικονομικά μέτρα που πρέπει να παρθούν. Τα κράτη μέλη πρέπει να θεσπίσουν μια λίστα με ήδη υπάρχοντες οργανισμούς που να προωθούν την βελτίωση της ενεργειακής επίδοσης των κτιρίων. Αυτή η λίστα πρέπει να ανανεώνεται κάθε τρία χρόνια. Επίσης όσον αφορά στα πιστοποιητικά ενεργειακής επίδοσης των κτιρίων, αν τα κτίρια έχουν επιφάνεια μεγαλύτερη από 500 m 2 και το κτίριο χρησιμοποιείται από τις δημόσιες αρχές ή κτίρια που επισκέπτονται τακτικά από το κοινό, το πιστοποιητικό πρέπει να είναι σε εμφανές σημείο [18]. III. Directive 2006/32/EC [Ενεργειακή απόδοση κατά την τελική χρήση και τις ενεργειακές υπηρεσίες] Αυτή η οδηγία της ΕΕ ακυρώνει τον προκάτοχο της (Directive 93/76/EEC). Η οδηγία αυτή: Θέτει ενδεικτικά μέτρα, κίνητρα καθώς και οικονομικά και νομικά πλαίσια έτσι ώστε να καταργηθούν τα εμπόδια στην αγορά καθώς και οι ατέλειες που εμποδίζουνε την αποτελεσματική χρήση ενέργειας. Δημιουργεί συνθήκες για την ανάπτυξη και την προώθηση μιας αγοράς προσανατολισμένης προς τις υπηρεσίες ενέργειας, ώστε να μπορούν να εφαρμοστούν προγράμματα εξοικονόμησης ενέργειας και άλλα μέτρα που συντελούν στην βελτίωση της ενεργειακής απόδοσης. Σύμφωνα με την οδηγία αυτή τα κράτη μέλη πρέπει να υιοθετήσουν και να επιτύχουν 9% μείωση στην καταναλισκόμενη ενέργεια μέσα στο πλαίσιο του εθνικού σχεδίου για την ενεργειακή επίδοση (ΝΕΕΑΠ). Επίσης, είναι υπεύθυνα στην σύσταση ανεξάρτητων δημόσιων οργανισμών, οι οποίοι θα είναι υπεύθυνοι για την παρακολούθηση της προόδου. Ο δημόσιος τομέας επίσης πρέπει να πάρει μέτρα έτσι ώστε να επιτευχθεί η αγορά συσκευών και οχημάτων που καταναλώνουν χαμηλά ποσά ενέργεια καθώς και την σύσταση οργάνων οικονομικής υποστήριξης. Ένα άλλο σημαντικό σημείο της οδηγίας αυτής αφορά τους λογαριασμούς που πληρώνουν οι κάτοικοι του κράτους μέλους. Οι λογαριασμοί για την αγορά ενέργειας πρέπει να βασίζονται μόνο στην κατανάλωση της εκάστοτε ενέργειας. 17

25 Επίσης, πρέπει να εγκαθίστανται σε κάθε καταναλωτή, προσωπικοί μετρητές που να δείχνουν το ποσό της ενέργειας που καταναλώθηκε από το κάθε χρήστη [19]. IV. Directive 2004/8/EC [Προώθηση της συμπαραγωγής ενέργειας βάσει της ζήτησης για χρήσιμη θερμότητα στην εσωτερική αγορά ενέργειας] Η Συμπαραγωγή είναι η τεχνική που μπορεί να παραχθεί μέσω κατάλληλης διαδικασίας ηλεκτρισμού και θερμότητας. Οι εγκαταστάσεις ΣΗΘ μπορούν να επιτύχουν ενεργειακές αποδόσεις ως και 90%. Στόχος αυτής της οδηγίας είναι να δημιουργηθεί ένα πλαίσιο δράσης που να προωθεί την χρήση συμπαραγωγής. Προσανατολίζεται σε δύο άξονες: Βραχυπρόθεσμος: Η οδηγία πρέπει να εδραιώσει τις υπάρχουσες εγκαταστάσεις ΣΗΘ αλλά και να προωθήσει νέες. Μακροπρόθεσμος: Η οδηγία πρέπει να υποβάλλει το κατάλληλο πλαίσιο για την ΣΗΘ υψηλής αποδοτικότητας έτσι ώστε να μειωθούν οι εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου. Τα κράτη μέλη πρέπει να ελέγχουν ανά τέσσερα χρόνια τις αποδόσεις στην εγκαταστάσεις ΣΗΘ. Επίσης, πρέπει να ενθαρρύνουν την δημιουργία νέων μονάδων ΣΗΘ καθώς και να αναλάβουν μέτρα έτσι ώστε να εξαλειφθούν οι οικονομικές αδυναμίες που εμποδίζουν την προώθηση των μονάδων ΣΗΘ [20]. V. Directive 2010/30/EU [Οδηγία για την ένδειξη της κατανάλωσης ενέργειας και λοιπών πόρων των οικιακών συσκευών με την επισήμανση και την παροχή ομοιόμορφων πληροφοριών σχετικά με τα προϊόντα] Η οδηγία αυτή αναφέρεται σε προϊόντα που έχουν άμεση ή έμμεση επίδραση στην κατανάλωση της ενέργειας. Τα κράτη μέλη πρέπει να την θέσουν σε εφαρμογή από της 20 Ιουλίου Η οδηγία αυτή καταργεί την Directive 92/75/EEC. Οι προμηθευτές αυτών των προϊόντων πρέπει να τοποθετήσουν ετικέτες στα προϊόντα που παράγουν για, η οποία να αναγράφει την ενεργειακή κατανάλωση του προϊόντος, καθώς και μια σύντομη περιγραφή του, τα αποτελέσματα από τους υπολογισμούς κατά την διάρκεια της σχεδίασης του προϊόντος, σχετικές αναφορές που να επιτρέπουν την παρουσίαση άλλων προϊόντων. Επίσης πρέπει να περιέχει την ενεργειακή κατάταξη του προϊόντος ( A-G με την G να είναι το χειρότερο αποδοτικά). Το πιο ενεργειακά αποδοτικό σύμβολο είναι το Α+++. VI. Directive 2009/125/EC [Οδηγία για την θέσπιση πλαισίου για τον καθορισμό απαιτήσεων οικολογικού σχεδιασμού όσον αφορά τα συνδεόμενα με την ενέργεια προϊόντα.] 18

26 Οι παράγοντες που σχετίζονται με το κατά πόσο ένα προϊόν είναι ενεργειακά φιλικό προς το περιβάλλον εξαρτάται από όλες τις φάσεις της σχεδίασης του (εξόρυξη πρώτων υλών, κατασκευή, διανομή και μεταφορά, εγκατάσταση και συντήρηση, χρήση, ανακύκλωση). Για αυτό η ΕΕ υποχρεώνει όλα τα προϊόντα που κυκλοφορούν στην αγορά να φέρουν το σήμα CE (Conformite Europeene στα γαλλικά). Αν το προϊόν δεν ικανοποιεί τα κριτήρια που θέτει το κάθε κράτος μέλος, πρέπει να απαγορεύσει την είσοδο του στην αγορά. VII. Decision 2006/1005/EC [Συμφωνία μεταξύ ΗΠΑ και ΕΕ για την προσθήκες ετικετών στον εξοπλισμό γραφείου] Η οδηγία αυτή αφορά στον εξοπλισμού γραφείου. Η ΕΕ μαζί με τις ΗΠΑ υπέγραψαν συμφωνία σχετικά με το σήμα Energy Star. Σύμφωνα με αυτή την συμφωνία οι συσκευές γραφείου όπως ηλεκτρονικοί υπολογιστές, εκτυπωτές, fax, πολυμηχανήματα πρέπει να φέρουν το σήμα Energy Star που σημαίνει ότι έχουνε χαμηλή ενεργειακή κατανάλωση. VIII. Directive 2000/55/EC [Σχετικά με τις απαιτήσεις ενεργειακής απόδοσης για τα στραγγαλιστικά πηνία που προορίζονται για τους λαμπτήρες φθορισμού] Αυτή η οδηγία αφορά την εγκατάσταση τεχνητού φωτισμού στο κτίριο. Συγκεκριμένα μέσω του προγράμματος SAVE η Ευρωπαϊκή επιτροπή ενθαρρύνει την χρήση ballast στα φωτιστικά με σκοπό την μεγαλύτερη απόδοση και συνεπώς τις μικρότερες εκπομπές CO 2. Όλες οι λάμπες φθορίου περιλαμβάνουν ballast τα οποία πρέπει να φέρουν την σήμανση CE. Μεγαλύτερη ανάλυση θα γίνει στην μελέτη φωτισμού Νομοθεσία στην Ελλάδα Η Ελλάδα ως μέλος της Ευρωπαϊκής Ένωσης συμμετέχει στην αναβάθμιση του κτιριακού τομέα με σκοπό την μείωση της ενεργειακής κατανάλωσης. Η Ευρωπαϊκή Επιτροπή έκανε σαφές ότι τα κράτη μέλη θα θεσπίσουν τις δικές τους οδηγίες λαμβάνοντας υπόψη τις τοπικές κλιματολογικές, οικονομικές και κοινωνικές συνθήκες. Έτσι συστάθηκε ο ΚΕΝΑΚ (Κανονισμός Ενεργειακής Απόδοσης Κτιρίων). Η πρώτη προσπάθεια της Ελλάδας για εξοικονόμηση ενέργειας στον κτιριακό τομέα εμφανίστηκε το 1979 με τον Κανονισμό Θερμομόνωσης Κτιρίων (ΚΘΚ) και στην συνέχεια με την σύσταση του Κανονισμού Ορθολογικής Χρήσης και Εξοικονόμησης Ενέργειας (Κ.Ο.Χ.Ε.Ε.) 19

27 ΚΘΚ [9]: είχε κύριο στόχο τη μείωση των απωλειών θερμότητας από το κτιριακό κέλυφος, έτσι ώστε οι απαιτήσεις θέρμανσης του κτιρίου να ελαχιστοποιούνται. δεν διατύπωνε απαιτήσεις για τα υφιστάμενα κτίρια. Απαιτούσε υπολογισμούς με βάση: o Το χωρισμό της χώρας σε 3 κλιματικές ζώνες o Τη χρήση πίνακα θερμικής αγωγιμότητας υλικών o Τη χρήση πίνακα κατηγοριών θερμοπερατότητας κουφωμάτων. ΚΟΧΕΕ [10]: Προσανατολίζεται στον περιορισμό των εκπομπών CO 2 με τον καθορισμό μέτρων και όρων για τη βελτίωση της ενεργειακής απόδοσης των κτιρίων. Περιείχε μέτρα πολιτικής για τη βελτίωση της ενεργειακής απόδοσης των κτιρίων και του μικροκλίματος. Εισήγαγε έννοιες και θεσμούς για προαγωγή της ορθολογικής χρήσης και διαχείρισης των ενεργειακών πόρων και της χρήσης των ΑΠΕ, τη βελτίωση της ποιότητας κατασκευής κλπ, που εντάσσονται στις αρχές του αειφόρου σχεδιασμού και της οικολογικής δόμησης. ΚΕΝΑΚ [4]: Ο σκοπός της εγκυκλίου αυτής είναι η διαμόρφωση του πλαισίου και ο καθορισμός των ελάχιστων απαιτήσεων για την αναβάθμιση της ενεργειακής απόδοσης των κτιρίων. Αποτελεί υλοποίηση του νόμου 3661/2008 που εκδόθηκε με σκοπό την εναρμόνιση της ελληνικής νομοθεσίας με την οδηγία 2002/91/ΕΚ. Ο ΚΕΝΑΚ είναι η πρώτη ολοκληρωμένη προσπάθεια από ελληνικής πλευράς όσον αφορά τον καθορισμό όλων των παραμέτρων που επιδρούν στην ενεργειακή απόδοση ενός κτιρίου. Ειδικότερα εστιάζεται στην μείωση της κατανάλωσης συμβατικής ενέργειας για Θέρμανση, Ψύξη, Κλιματισμό, Φωτισμό και Παραγωγή Ζεστού Νερού Χρήσης(ΖΝΧ). Αναφέρεται σε τεχνικές όπως ο Ενεργειακός Σχεδιασμός του Κελύφους, τα αποδοτικά δομικά υλικά που πρέπει να χρησιμοποιούνται, τις ηλεκτρομηχανολογικές εγκαταστάσεις, τις ΑΠΕ και την συμπαραγωγή ηλεκτρισμού και θερμότητας (ΣΗΘ). Για τον σκοπό αυτό με τον ΚΕΝΑΚ: Εφαρμόζεται μία μεθοδολογία υπολογισμού της ενεργειακής απόδοσης των κτιρίων. 20

28 Καθορίζονται ελάχιστες απαιτήσεις για την ενεργειακή απόδοση και κατηγορίες για την ενεργειακή κατάταξη των κτιρίων. Καθορίζονται οι ελάχιστες προδιαγραφές για τον αρχιτεκτονικό σχεδιασμό των κτιρίων, τα θερμικά χαρακτηριστικά των δομικών στοιχείων του κελύφους, οι προδιαγραφές των Η/Μ εγκαταστάσεων. Ορίζεται το περιεχόμενο της μελέτης της ενεργειακής απόδοσης των κτιρίων Καθορίζεται η μορφή του Πιστοποιητικού Ενεργειακής Απόδοσης Κτιρίου. Καθορίζεται η διαδικασία ενεργειακών επιθεωρήσεων λεβήτων και εγκαταστάσεων θέρμανσης και κλιματισμού. Σύμφωνα με το άρθρο 4 του ΚΕΝΑΚ, η ενεργειακή απόδοση των κτιρίων προσδιορίζεται με βάση μια μεθοδολογία υπολογισμού της κατανάλωσης πρωτογενούς ενέργειας η οποία περιέχει τουλάχιστον: Την χρήση του κτιρίου, τις επιθυμητές συνθήκες εσωτερικού περιβάλλοντος, τα χαρακτηριστικά λειτουργίας και τον αριθμό των χρηστών. Τα κλιματικά δεδομένα της περιοχής του κτιρίου. Τα γεωμετρικά χαρακτηριστικά των δομικών στοιχείων του κτιριακού κελύφους σε σχέση με τον προσανατολισμό και τα χαρακτηριστικά των εσωτερικών δομικών στοιχείων. Τα θερμικά χαρακτηριστικά των δομικών στοιχείων του κτιριακού κελύφους. Τα τεχνικά χαρακτηριστικά της εγκατάστασης θέρμανσης χώρων, της εγκατάστασης ψύξης/κλιματισμού, της εγκατάστασης παραγωγής ζεστού νερού χρήσης, της εγκατάστασης φωτισμού. Τα παθητικά ηλιακά συστήματα. Η αναγωγή της υπολογιζόμενης τελικής κατανάλωσης καυσίμου σε πρωτογενή γίνεται με την χρήση των συντελεστών που βρίσκονται στον επόμενο πίνακα: Πηγή ενέργειας Συντελεστής μετατροπής σε πρωτογενή ενέργεια Εκλυόμενοι ρύποι ανά μονάδα ενέργειας (kgco 2 /kwh) Φυσικό αέριο 1,05 0,196 Πετρέλαιο θέρμανσης 1,10 0,264 Ηλεκτρική ενέργεια 2,90 0,989 Βιομάζα 1, Πίνακας 1.1: Συντελεστής μετατροπής της τελικής κατανάλωσης ενέργειας του κτιρίου σε πρωτογενή ενέργεια [Πηγή: ΚΕΝΑΚ] Στην μεθοδολογία συνεκτιμάται επίσης η θετική επίδραση των ενεργητικών ηλιακών συστημάτων και άλλων συστημάτων παραγωγής θερμότητας, ψύξης και ηλεκτρισμού με την χρήση ΑΠΕ. Επίσης θετική είναι και η συμβολή του φυσικού φωτισμού, της εγκατάστασης ΣΗΘ, καθώς και της τηλεθέρμανσης. Η μεθοδολογία 21

29 υπολογισμού της ενεργειακής απόδοσης των κτιρίων επανεξετάζεται κατά τακτά χρονικά διαστήματα. Για να γίνει πραγματοποιήσιμη η μελέτη, συστάθηκαν τεχνικές οδηγίες από το τεχνικό επιμελητήριο (ΤΟΤΕΕ) οι οποίες περιέχουν πληροφορίες σχετικά με τις κλιματολογικές συνθήκες της περιοχής, ανάλυση του υπολογισμού για την ενεργειακή επιθεώρηση καθώς και ελάχιστες και μέγιστες τιμές που πρέπει να παρουσιάζουν τα διάφορα υλικά και ο εξοπλισμός του κτιρίου. Για την ανάγκη της ενεργειακής μελέτης του κτιρίου, δημιουργήθηκε το λογισμικό του ΤΕΕ, του οποίου ο προκάτοχος είναι το EPA-NR. Η ανάλυση των ΤΟΤΕΕ και του λογισμικού θα παρουσιαστεί αργότερα. Στον ΚΕΝΑΚ καθορίζονται όπως ειπώθηκε και παραπάνω, οι ελάχιστες προδιαγραφές των κτιρίων: Σχεδιασμός κτιρίου: Εδώ περιλαμβάνεται η κατάλληλη χωροθέτηση και ο προσανατολισμός του κτιρίου για την μέγιστη αξιοποίηση των τοπικών κλιματικών συνθηκών. Επίσης οι θέσεις των κουφωμάτων πρέπει να είναι τοποθετημένα ανάλογα με τις απαιτήσεις ηλιασμού, φυσικού φωτισμού και αερισμού. Επίσης λαμβάνεται υπόψη η ενσωμάτωση ενός εκ των Παθητικών Ηλιακών Κτιριακό κέλυφος: Τα θερμικά χαρακτηριστικά των δομικών στοιχείων του κτιριακού κελύφους νέου η ριζικά ανακαινισμένου κτιρίου πρέπει να εμφανίζουν μικρότερους συντελεστές από αυτούς που περιλαμβάνονται στον παρακάτω πίνακα: Δομικό στοιχείο Εξωτερική οριζόντια ή κεκλιμένη επιφάνεια σε επαφή με τον εξωτερικό αέρα (οροφές) Εξωτερικοί τοίχοι σε επαφή με τον εξωτερικό αέρα Δάπεδα σε επαφή με τον εξωτερικό αέρα (pilotis) Δάπεδα σε επαφή με το έδαφος ή με κλειστούς μη θερμαινόμενους χώρους Εξωτερικοί τοίχοι σε επαφή με μη θερμαινόμενους χώρους ή με το έδαφος Ανοίγματα (παράθυρα, πόρτες μπαλκονιών κα) Γυάλινες προσόψεις κτιρίων μη Συντελεστής θερμοπερατότητας Σύμβολο [W/(m 2 K)] Κλιματική ζώνη Α Β Γ Δ U D 0,50 0,45 0,40 0,35 U W 0,60 0,50 0,45 0,40 U DL 0,50 0,45 0,40 0,35 U G 1,20 0,90 0,75 0,70 U WE 1,50 1,00 0,80 0,70 U F 3,20 3,00 2,80 2,60 U GF 2,20 2,00 1,80 1,80 ανοιγόμενες και μερικώς ανοιγόμενες Πίνακας 1.2: Μέγιστος επιτρεπόμενος Συντελεστής Θερμοπερατότητας δομικών στοιχείων κατά κλιματική ζώνη [Πηγή: ΚΕΝΑΚ] Αντίστοιχα ανάλογα με την κλιματική ζώνη της Ελλάδας ο μέγιστος συντελεστής θερμοπερατότητας είναι 22

30 F/V (m -1 ) Μέγιστος επιτρεπόμενος μέσος συντελεστής ( U m ) σε W/(m 2 K) Ζώνη Α Ζώνη Β Ζώνη Γ Ζώνη Δ <0,2 1,26 1,14 1,05 0,96 0,3 1,20 1,09 1,00 0,92 0,4 1,15 1,03 0,95 0,87 0,5 1,09 0,98 0,90 0,83 0,6 1,03 0,93 0,86 0,78 0,7 0,98 0,88 0,81 0,73 0,8 0,92 0,83 0,76 0,69 0,9 0,86 0,78 0,71 0,64 >1,0 0,81 0,73 0,66 0,60 Πίνακας 1.3: Μέγιστος επιτρεπόμενος μέσος συντελεστής θερμοπερατότητας κατά κλιματική ζώνη [Πηγή: ΚΕΝΑΚ] Ηλεκτρομηχανολογικές εγκαταστάσεις (Η/Μ) : Οι επιμέρους Η/Μ εγκαταστάσεις νέου ή ριζικά ανακαινιζόμενου κτιρίου πρέπει να πληρούν κάποιες βασικές προϋποθέσεις: 1. Κάθε κεντρική κλιματιστική μονάδα με παροχή νωπού αέρα >= 60% πρέπει να επιτυγχάνει ανάκτηση θερμότητας σε ποσοστό τουλάχιστον 50%. 2. Όλα τα δίκτυα διανομής νερού ή άλλου μέσου πρέπει να έχουν θερμομόνωση (19mm για θέρμανση και 13 mm για ψύξη και το υλικό θερμομόνωσης να έχει συντελεστή αγωγιμότητας λ=0,04 W/mK). 3. Οι αεραγωγοί διανομής κλιματιζόμενου αέρα να είναι θερμομονωμένοι με υλικό με λ=0,04 W/mΚ και πάχος του υλικού σε περίπτωση διέλευσης σε εξωτερικό χώρο 40 mm ενώ σε περίπτωση διέλευσης σε εσωτερικό χώρο 30 mm. 4. Τα δίκτυα διανομής θερμού και ψυχρού μέσου πρέπει να διαθέτουν σύστημα αντιστάθμισης. 5. Σε περίπτωση μεγάλου κυκλώματος του ΖΝΧ εφαρμόζεται κυκλοφορία με σταθερό Δp και κυκλοφορητή με ρύθμιση στροφών βάσει της ζήτησης ΖΝΧ. 6. Η ζήτηση του ΖΝΧ πρέπει να καλύπτεται τουλάχιστον κατά 60% από ηλιοθερμικά συστήματα σε περίπτωση που στο κτίριο δεν υπάρχει ΑΠΕ, ΣΗΘ, συστήματα τηλεθέρμανσης και αντλίες θερμότητας. 7. Τα συστήματα γενικού φωτισμού έχουν μέγιστη ενεργειακή απόδοση 55 lumen/w. Στους χώρους με φυσικό φωτισμό μπορεί το 50% των λαμπτήρων να μην χρησιμοποιείται. 8. Επιβάλλεται αυτονομία θέρμανσης και ψύξης καθώς και έλεγχος αυτών με ειδικούς θερμιδομετρητές. 23

31 9. Σε όλα τα κτίρια του τριτογενή τομέα απαιτείται η εγκατάσταση κατάλληλου εξοπλισμού αντιστάθμισης της άεργου ισχύος των ηλεκτρικών τους καταναλώσεων, για την αύξηση του συντελεστή ισχύος τουλάχιστον ίσου με 0,95. Ο ΚΕΝΑΚ επίσης ορίζει και ένα κτίριο αναφοράς, το οποίο έχει την ίδια γεωμετρία καθώς και τον ίδιο προσανατολισμό με το υπό εξέταση κτίριο. Σε επόμενο κεφάλαιο υπάρχει η πλήρης ενεργειακή μελέτη του κτιρίου υδραυλικής καθώς και ανάλυση του κτιρίου αναφοράς. Με τον ΚΕΝΑΚ η Ελλάδα έθεσε τα θεμέλια για την επίτευξη κτιρίων που θα καταναλώνουν όσο το δυνατό λιγότερη ενέργεια. 1.5 Σκοπός διπλωματικής εργασίας Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η εφαρμογή της αναθεωρημένης οδηγίας για την ενεργειακή επίδοση των κτιρίων (EPBD) στο πανεπιστημιακό κτίριο της Υδραυλικής. Κύριο σημείο της οδηγίας, είναι η αναφορά στα κτίρια μηδενικής ενεργειακής κατανάλωσης (Ζero Energy Buildings). Στην εργασία αυτή, παρουσιάζεται η μέθοδος καθώς και οι επεμβάσεις που εφαρμόζονται στο κτίριο της Υδραυλικής, με σκοπό την ελαχιστοποίηση της ενεργειακής κατανάλωσης της σε μηδενικό βαθμό, καθώς και οι αξιολογήσεις των επεμβάσεων αυτών, με βάση τα περιβαλλοντικά και οικονομικά οφέλη. Για να εκτιμηθεί η ενεργειακή συμπεριφορά του υφιστάμενου κτιρίου, διενεργήθηκε ενεργειακή με το νέο λογισμικό του ΤΕΕ το οποίο είναι εναρμονισμένο με τον ΚΕΝΑΚ. Στην παρούσα εργασία επίσης, γίνεται ανάλυση του λογισμικού, καθώς και των νέων τρόπων υπολογισμού των γεωμετρικών χαρακτηριστικών και συστημάτων του κτιρίου, με τις μεθόδους που αναφέρονται στις τεχνικές οδηγίες του ΤΕΕ. 24

32 2. Zero Energy Buildings 2.1 Εισαγωγή στα κτίρια χαμηλής κατανάλωσης Ένα πολύ σημαντικό μέτρο που περιέχεται μέσα στην EPBD είναι το ότι όλα τα νέα κτίρια ως τις 31 Δεκεμβρίου το 2020, πρέπει να χαρακτηρίζονται Zero Energy Buildings δηλαδή κτίρια μηδενικής ενεργειακής κατανάλωσης. Η αρχή έγινε με τα παθητικά κτίρια που η κεντρική τους ιδέα είναι να μειωθεί η ενεργειακή κατανάλωση των κτιρίων, ανακαινίζοντας το κέλυφος του κτιρίου με τις κλασσικές τεχνικές της μόνωσης, της αντικατάστασης κουφωμάτων κ.α. Ο όρος προήλθε από τον Professor Wolfgang Feist και την ομάδα του στο πολυτεχνείο του Darmstadt στη Γερμανία. Για να μπορεί ένα οίκημα να χαρακτηριστεί παθητικό, στην Γερμανία, έπρεπε η ανάγκη του για θέρμανση να είναι το μέγιστο 15 kwh/m 2 και λιγότερο από 120 kwh/m 2 για τις απαιτήσεις θέρμανσης, ψύξης, φωτισμού και ηλεκτρικής ενέργειας. Βέβαια κάθε κράτος έδωσε τους δικούς της περιορισμούς έτσι ώστε τα κτίρια της να χαρακτηρίζονται παθητικά ή κτίρια χαμηλής ενεργειακής κατανάλωσης. Παρακάτω παρατίθεται ο πίνακας 2.1 με τα όρια του κάθε κράτους: Κράτη Όρια κατανάλωσης ενέργειας για κτίρια πολύ χαμηλής ενεργειακής κατανάλωσης Αυστρία Κτίρια χαμηλής ενεργειακής κατανάλωσης : Κατανάλωση θερμικής ενέργειας κάτω από kwh/m 2 ακαθάριστη επιφάνεια Παθητικά κτίρια: Κατανάλωση ενέργειας για θέρμανση λιγότερο από 15 kwh/m 2 (passive house) Δανία Οι ελάχιστες απαιτήσεις για κτίρια κατοικιών δίνεται από τον τύπο /Α kwh/m 2 ανά έτος( Α είναι η θερμαινόμενη μικτή επιφάνεια δαπέδου) Για τα υπόλοιπα κτίρια οι ελάχιστες απαιτήσεις είναι ίσες με: /Α kwh/m 2 ανά έτος. Η ελάχιστη απαίτηση για μη οικιστικά κτίρια περιλαμβάνει και τον ηλεκτρισμό για τη δημιουργία φωτισμού Γαλλία Κτίρια Χαμηλής ενεργειακής Κατανάλωσης : Για τις νέες κατοικίες οι ετήσιες ανάγκες για θέρμανση, ψύξη, αερισμό, ΖΝΧ και φωτισμό πρέπει να είναι μικρότερες από περίπου 50 kwh/m 2 (στην πρωτογενή ενέργεια) ανάλογα με τις κλιματικές συνθήκες της περιοχής και το υψόμετρο. Για τα άλλα νέα κτίρια: Οι ετήσιες ανάγκες για θέρμανση, ψύξη, αερισμό, ΖΝΧ και φωτισμό πρέπει να είναι τουλάχιστον 50% χαμηλότερο από ότι απαιτείται από τον ισχύοντα κανονισμό για τα νέα κτίρια. Για ανακαίνιση, η Grenelle de l Environment είναι πιθανό να υιοθετήσει μια ετικέτα του BBC kwh/m 2 ετησίως για θέρμανση, ψύξη, αερισμό, ΖΝΧ και φωτισμό, ξεκινώντας το 2009 Γερμανία Οι ελάχιστες απαιτήσεις ενεργειακής απόδοσης σε νέα κτίρια στη Γερμανία ορίζονται με βάση τον τύπο : A ,94+ 75, 29 + kwh/m 2 V 100+ A e N 25

33 όπου Α είναι η εξωτερική επιφάνεια,v e είναι ο όγκος και Α Ν η ωφέλιμη επιφάνεια Η ζήτηση πρωτογενούς ενέργειας περιορίζεται στα 60 kwh/m 2 a ή 40 kwh/m 2 a τότε δικαιούται επιχορήγηση Επιπλέον το Passive House ορίζεται το κτίριο που καταναλώνει για θέρμανση το περισσότερο 15 kwh/m 2 Ελβετία Για νέα κτίρια από 1/1/2009 λιγότερο από 38 kwh/m 2. Η κατανάλωση ενέργειας περιλαμβάνει θέρμανση, ΖΝΧ και ανάγκες αερισμού. Πίνακας 2.1: Όρια κατανάλωσης ενέργειας για κτίρια σε Ευρωπαϊκά κράτη Το επόμενο βήμα από τα παθητικά κτίρια είναι τα κτίρια σχεδόν μηδενικής ενεργειακής κατανάλωσης. Αν και ακόμα δεν υπάρχει σαφής ορισμός του ZEB η κεντρική ιδέα είναι η παρακάτω : Zero energy building είναι το κτίριο το οποίο είναι χτισμένο έτσι ώστε να εκμεταλλεύεται πλήρως την βιοκλιματική αρχιτεκτονική, να έχει όσο το δυνατόν λιγότερες ενεργειακές απαιτήσεις, και η εισερχόμενη ενέργεια από το δίκτυο με την εξερχόμενη ενέργεια να είναι ίσες κατά την διάρκεια ενός έτους. Nearly Zero energy building είναι το κτίριο το οποίο έχει πολύ υψηλή ενεργειακή συμπεριφορά. Η σχεδόν μηδενική ή πολύ μικρή ποσότητα ενέργειας που χρειάζεται το κτίριο, πρέπει να καλύπτεται σε μεγάλο βαθμό από ΑΠΕ που παράγονται επί τόπου ή κοντά στον χώρο που βρίσκεται το κτίριο [19]. Επίσης, πρέπει να σημειωθεί ότι η ποσότητα που πρέπει να εισέρχεται στο κτίριο ΖΕΒ πρέπει να παράγεται και αυτή από σταθμούς της γύρω περιοχής που βρίσκεται το κτίριο και να είναι από ΑΠΕ. Σε αυτό το σημείο, αναγκαίο είναι να ορίσουμε και την διαφορά της on-site και off-site ενέργειας. Παρακάτω παρατίθεται ο πίνακας ο οποίος επεξηγεί τί μορφές ενέργειας χρησιμοποιούμε στις περιπτώσεις on-site και off-site [7]: Επιλογή Επιλογές παροχής ενέργειας στο ΖΕΒ Παραδείγματα 0 Μείωση της απαιτούμενης ενέργειας μέσω Α. Φυσικός φωτισμός, τεχνολογιών χαμηλής κατανάλωσης Β. Υψηλά αποδοτικός εξοπλισμός θέρμανσης, ψύξης, εξαερισμού Γ. Φυσικός αερισμός Παροχή ενέργειας από πηγές που βρίσκονται στο οικόπεδο του κτιρίου 1 Χρήση ΑΠΕ εγκατεστημένες πάνω στο κτίριο Α. Φωτοβολταϊκά Πάνελ Β. Ηλιακοί συλλέκτες για ΖΝΧ Γ. Ανεμογεννήτρια στο κτίριο 2 Χρήση ΑΠΕ εγκατεστημένες στο οικόπεδο του κτιρίου Α. Φωτοβολταϊκά πάνελ Β. Ηλιακοί συλλέκτες για ΖΝΧ Γ. Υδροηλεκτρικός σταθμός μικρής ισχύος Δ. Ανεμογεννήτρια εγκατεστημένη στο οικόπεδο αλλά όχι πάνω στο κτίριο Παροχή ενέργειας από πηγές που δεν βρίσκονται στο οικόπεδο του κτιρίου 3 Χρήση ΑΠΕ που είναι διαθέσιμες εκτός του χώρου του κτιρίου, για παραγωγή ενέργειας στο κτίριο Α. Βιομάζα, pellets, biodiesel που εισάγονται στο κτίριο με σκοπό την παραγωγή ενέργειας στον χώρο που 26

34 4 Αγορά ενέργειας από ΑΠΕ που είναι διαθέσιμες εκτός του χώρου του κτιρίου Πίνακας 2.2: Επιλογές παροχής ενέργειας σε κτίριο ΖΕΒ βρίσκεται το κτίριο Α. Ανεμογεννήτριες, Φωτοβολταϊκά πάρκα, Υδροηλεκτρικός σταθμός ιδιοκτησίας εταιρίας παροχής ηλεκτρικής ενέργειας (ΔΕΗ) Β. Αγορά credits εκπομπής ρύπων ή αγορά άλλων «πράσινων» επιλογών Επιλογή 0: Όπως έχει αναφερθεί και παραπάνω το βασικότερο και σίγουρα πιο οικονομικό βήμα για την επίτευξη του ΖΕΒ είναι η μείωση της απαιτούμενης ενέργειας για το κτίριο. Είναι πάντα προτιμότερο να εξοικονομείται ενέργεια παρά να παράγεται επιπλέον. Έτσι σε αυτή την κατηγορία ανήκουν τεχνικές οι οποίες στοχεύουν στην εκμετάλλευση του φυσικού φωτός, του φυσικού δροσισμού, τον προσανατολισμό και άλλα. Επίσης, περιλαμβάνει την εγκατάσταση μόνωσης, αντικατάσταση κουφωμάτων και εγκαταστάσεις υψηλής απόδοσης ψύξης, θέρμανσης, φωτισμού. Είναι το απαραίτητο βήμα για την επίτευξη του στόχου του ΖΕΒ. Επιλογή 1: Σε αυτή την κατηγορία ανήκουν τα κτίρια τα οποία έχουν τις απαραίτητες τεχνολογίες στο κτίριο για την παραγωγή ανανεώσιμης ενέργειας. Δηλαδή είναι εγκατεστημένες πάνω στο δώμα του κτιρίου ή σε λίγες περιπτώσεις στο κέλυφος. Αυτή η επιλογή περιέχει Φωτοβολταϊκά Πάνελ στην οροφή, ηλιακούς συλλέκτες και ανεμογεννήτρια μικρής ισχύος. Είναι η πιο συνηθισμένη λύση γιατί επίσης δεν υπάρχουν ανάγκες μεταφοράς και διανομής της ενέργειας και συνεπώς δεν υπάρχουν απώλειες. Επιλογή 2: Σε αυτή την κατηγορία εφαρμόζονται και πάλι ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, οι οποίες είναι αποκλειστικά για τις ανάγκες αυτού του κτιρίου αλλά δεν είναι εγκατεστημένες πάνω στο κτίριο. Σε αυτή την κατηγορία περιλαμβάνονται φωτοβολταϊκά, ηλιακοί συλλέκτες, μικρής ισχύος υδροηλεκτρικοί σταθμοί και ανεμογεννήτριες που δεν είναι εγκαταστημένα πάνω στο κτίριο. Επιλογή 3: Σε αυτή την κατηγορία ανήκουν ΑΠΕ όπως βιομάζα, pellets, αιθανόλη, biodiesel, βιοκαύσιμα που μπορούν να εισαχθούν στο κτίριο για τις ενεργειακές του ανάγκες. Αυτές οι μορφές ΑΠΕ χαρακτηρίζονται ως off-site γιατί είναι διαθέσιμες έξω από το κτίριο και συνεπώς πρέπει να αγοραστούν. Χρησιμοποιούνται για θέρμανση κυρίως αλλά ο κύριος λόγος που δεν θεωρούνται on-site ΑΠΕ, είναι επειδή είναι διαθέσιμες στο εξωτερικό περιβάλλον του κτιρίου και χρειάζονται μεταφορά, που σημαίνει πρόσθετη σπατάλη ενέργειας. Επιλογή 4: Τέλος, όταν δεν καλύπτονται οι ενεργειακές ανάγκες του κτιρίου από τις παραπάνω μορφές ΑΠΕ, τότε μπορεί να αγορασθεί ενέργεια η οποία παράγεται από ΑΠΕ όπως από εγκατάσταση φωτοβολταϊκών ή ανεμογεννήτριας. 27

35 Αναλόγως με το πως είναι χτισμένο το κτίριο (σε κέντρο πόλης, προσανατολισμός) καθώς και αναλόγως τις τοπικές κλιματολογικές συνθήκες επιλέγουμε την παροχή ενέργειας από ΑΠΕ. Το αναγκαίο μέτρο είναι όμως πρώτα να μειώσουμε τις ανάγκες για ενέργεια και μετά να παράγουμε. Στο επόμενο σχήμα βλέπουμε ότι ο διαχωρισμός έγινε λίγο διαφορετικός όσον αφορά την επιλογή 4 η οποία περιλαμβάνει κυρίως την επένδυση σε κατασκευή ανεμογεννήτριας ή σταθμού φωτοβολταϊκών πάρκων έξω από το κτίριο έτσι ώστε να μπορέσει να μας παρέχει ηλεκτρική ενέργεια [12]: Σχήμα 2.1: Επιλογές παροχής στο κτίριο ΑΠΕ [Πηγή: Πίνακας 1 Zero Energy Building A review of definitions and calculation methodologies] Ωστόσο, υπάρχουν διαφορετικές εκδοχές ενός ZEB αν και σε όλες, η κεντρική ιδέα είναι η παραπάνω. Στην συνέχεια, θα αναλυθούν διαφορές των ΖΕΒ με βάση τους ορισμούς που έχουν εμφανιστεί. 2.2 Διαφορετικοί τύποι ΖΕΒ Διαχωρισμός ανάλογα την παροχή ενέργειας Είναι εύκολα κατανοητό ότι στην εξέλιξη των κτιρίων υπάρχουν και πολλά ενδιαφερόμενα μέρη με συνέπεια να μην υπάρχει καθολικά ένας ορισμός. Για 28

36 παράδειγμα ο ιδιοκτήτης του κτίσματος ενδιαφέρεται κυρίως για το κόστος της εγκατάστασης καθώς και τα χρόνια απόσβεσης. Οι κρατικοί οργανισμοί εστιάζουν στα εθνικά νούμερα έτσι ώστε να καλύψουν και τις απαιτήσεις της οδηγίας, ο αρχιτέκτονας και ο μηχανικός εστιάζει στο να γίνει το κτίριο όσο το δυνατόν πιο αυτόνομο που σημαίνει περισσότερες τεχνολογίες ΑΠΕ πάνω στο κτίριο, ενώ οι οικολογικοί οργανισμοί εστιάζουν στην εκπομπή ρύπων. Έτσι έχουν προταθεί τέσσερις διαφορετικοί ορισμοί για το ΖΕΒ οι οποίοι παρουσιάζονται παρακάτω [7]: Net Zero site Energy: Ένα site ZEB παράγει όση ενέργεια χρειάζεται κατά την διάρκεια ενός έτους από ΑΠΕ εγκατεστημένες στην τοποθεσία του κτιρίου. Net Zero Source Energy: Ένα source ZEB παράγει όση πρωτογενή ενέργεια χρειάζεται κατά την διάρκεια ενός έτους. Για να υπολογίσουμε την συνολική πρωτογενή ενέργεια που χρησιμοποιεί ένα κτίριο πρέπει να πολλαπλασιάσουμε την εισερχόμενη και εξερχόμενη ενέργεια με τους αντίστοιχους συντελεστές μετατροπής της ενέργειας σε πρωτογενή για κάθε μορφή ενέργειας. Net zero energy Costs: Σε ένα cost ZEB το ποσό των χρημάτων που πληρώνει η εταιρεία παραγωγής ενέργειας στον ιδιοκτήτη για την εξερχόμενη ενέργεια από το κτίριο πρέπει να είναι ίσο με το ποσό που πληρώνει ο ιδιοκτήτης στην εταιρία για την εξυπηρέτηση καθώς και για την ενέργεια που αγοράζει όλη την χρονιά. Net Zero Energy Emissions: Σε ένα emissions ZEB, η εκπομπή ρύπων από τη χρήση συμβατικών καυσίμων αντισταθμίζεται από την χρήση ΑΠΕ. Πλεονεκτήματα και Μειονεκτήματα κάθε τύπου ΖΕΒ: Net Zero site Energy: Ένα site ΖΕΒ παράγει όση τελική ενέργεια χρειάζεται κατά τη διάρκεια ενός έτους. Τεχνολογίες που μπορούν να χρησιμοποιηθούν σύμφωνα με αυτό τον ορισμό είναι τα φωτοβολταϊκά στις στέγες, οι ηλιακοί συλλέκτες, η μικρή ανεμογεννήτρια. Μπορεί επίσης να χρησιμοποιεί ενέργεια που παράγεται κοντά στην τοποθεσία του (όπως υδροηλεκτρική, φωτοβολταϊκά σε παρκινγκ κλπ). Ένα σημαντικό μειονέκτημα αυτού του είδους είναι ότι δεν λαμβάνει υπόψη τους συντελεστές μετατροπής της καταναλισκόμενης ενέργειας σε πρωτογενή. Σύμφωνα με τον πίνακα 1.1 προκύπτει ότι η ηλεκτρική ενέργεια έχει περίπου την τριπλάσια αξία από την ενέργεια που παράγεται από το φυσικό αέριο. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα η ηλεκτρική παραγόμενη ενέργεια αλλά και η ενέργεια από φυσικό αέριο που χρησιμοποιεί το κτίριο να είναι ισοδύναμες. Για παράδειγμα για κάθε kwh ηλεκτρικής ενέργειας που εξάγουμε, μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε 1 kwh θερμικής ενέργειας από φυσικό αέριο. Έτσι σε κτίρια με μεγάλη απαίτηση θέρμανσης, θα πρέπει να έχουμε και μεγάλη παραγωγή ηλεκτρικής 29

37 ενέργειας έτσι ώστε να αντισταθμίσουμε αυτό το μειονέκτημα. Συνεπώς το site ΖΕΒ απαιτεί πολύ καλό σχεδιασμό και μεγαλύτερο εξοπλισμό που δεν παράγει ρύπους και συνεπώς το κόστος του αυξάνεται. Ωστόσο το site ΖΕΒ είναι το είδος το οποίο επηρεάζεται λιγότερο από εξωτερικούς παράγοντες και έτσι είναι το πιο μεστό και πλήρες μοντέλο ΖΕΒ. Συνεπώς πρέπει να δώσει έμφαση σε εναλλακτικά συστήματα θέρμανσης όπως οι αντλίες θερμότητας και όχι στην χρήση φυσικού αερίου. Στα site ZEB, λαμβάνεται υπόψη η τελική ενέργεια και όχι η πρωτογενής. Net Zero Source Energy: Την αδυναμία του προηγούμενου μοντέλου ΖΕΒ έρχεται να καλύψει αυτός ο ορισμός. Σύμφωνα με το source ZEB όπως ειπώθηκε η εισερχόμενη και η εξερχόμενη ενέργεια στο κτίριο πολλαπλασιάζεται με τους συντελεστές μετατροπής σε πρωτογενή μορφή ενέργειας και έτσι εκμεταλλεύεται την αξία της ηλεκτρικής ενέργειας, της οποίας η τιμή είναι σχεδόν τριπλάσια από τον συντελεστή του φυσικού αερίου. Έτσι σε τέτοια κτίρια μπορούμε να έχουμε εκτεταμένη την χρήση φυσικού αερίου. Το πλεονέκτημα όμως αυτό μπορεί να οδηγήσει σε παραπλάνηση από τον αρχικό στόχο που θέλουμε όλη η ενέργεια μας να παράγεται από ΑΠΕ και να μην ενθαρρύνεται η χρήση φυσικού αερίου. Net zero energy Costs: Η ενέργεια που πουλάει ένα cost ΖΕΒ πρέπει να αντισταθμίσει τα έξοδα διανομής της εισερχόμενης ενέργειας, τους φόρους σε περίπτωση υψηλής ζήτησης, με τα έξοδα για τις μετρήσεις της ηλεκτρικής αλλά και της θερμικής ενέργειας. Net Zero Energy Emissions: Σε αυτή την περίπτωση, οι συνολικές εκπομπές ρύπων ενός κτιρίου πρέπει να είναι μηδενικές. Η χρήση των ΑΠΕ για παραγωγή ενέργειας αντικαθιστούν άλλους τρόπους παραγωγής από συμβατικά καύσιμα. Συνεπώς το τελικό ισοζύγιο των ρύπων που παράγονται από την καύση συμβατικών καυσίμων με τους ρύπους που θα παραγόντουσαν από τα συμβατικά καύσιμα τα οποία αντικαταστάθηκαν από ΑΠΕ, πρέπει να είναι μηδέν. 30

38 Συνοπτικά παρουσιάζονται στον επόμενο πίνακα Ορισμός Πλεονεκτήματα Μειονεκτήματα Άλλα θέματα Site ZEB Α. Εύκολο στην εφαρμογή Β. Επαληθεύσιμες μετρήσεις στην τοποθεσία του Γ. Συντηρητική προσέγγιση για την επίτευξη ΖΕΒ Δ. Οι εξωτερικοί παράγοντες δεν το επηρεάζουν πολύ Α. Απαιτεί περισσότερα φωτοβολταϊκά πάνελ Β. Δεν περιέχει όλα τα έξοδα της λειτουργίας Γ. Δεν εξισώνει τις μορφές ενέργειας Ε. Εύκολο στην κατανόηση του Δ. Δεν λαμβάνει Ζ. Ενισχύει τον ενεργειακά αποδοτικό σχεδιασμό υπόψη τους ρύπους που παράγει κάθε μορφή ενέργειας Source ZEB Cost ZEB Emissions ZEB Α. Εξισώνει τις διάφορες μορφές ενέργειας με βάση την πρωτογενή Β. Καλύτερο μοντέλο όσον αφορά το εθνικό σύστημα Γ. Ευκολότερο ΖΕΒ να δημιουργηθεί Α. Εύκολο στην εφαρμογή και στην μέτρηση Β. Οι νόμοι της αγοράς έχουν ως αποτέλεσμα σε μια καλή ισορροπία μεταξύ των διάφορων μορφών καυσίμων Γ. Επιτρέπει τον έλεγχο στην πλευρά της ζήτησης της ενέργειας ( καταναλωτή) Δ. Ελέγξιμο μέσω των λογαριασμών Α. Το καλύτερο μοντέλο για πράσινη ανάπτυξη Β. Λαμβάνει υπόψη τους συντελεστές μόλυνσης των μορφών ενέργειας Γ. Ευκολότερο ΖΕΒ για να επιτευχθεί Α. Δεν λαμβάνει υπόψη τους ρύπους που παράγει κάθε μορφή ενέργειας Β. Δεν λαμβάνει υπόψη όλα τα έξοδα ενέργειας. Γ. Οι υπολογισμοί σε πρωτογενή ενέργεια πολύ μεγάλοι Δ. Δεν εστιάζει στον ενεργειακό σχεδιασμό πολύ Α. Δεν έχει σημαντική επίδραση σε εθνικό επίπεδο γιατί μπορεί η αποθήκευση ενέργειας από PV να είναι πιο συμφέρουσα από ότι η εξαγωγή στο δίκτυο. Β. Απαιτεί μετρητές ώστε η εξαγόμενη ηλεκτρική ενέργεια να αντισταθμίσει τις χρεώσεις της εισαγόμενης ενέργειας καθώς και των υπηρεσιών Γ. Οι ασταθείς τιμές της ενέργειας κάνουν δύσκολη την επίτευξή του Α. Απαιτούνται συντελεστές μετατροπής καταναλισκόμενης ενέργειας σε πρωτογενή, που απαιτούν αρκετές πληροφορίες για να καθοριστούν Α. Απαιτεί κάθε μήνα service και άλλες χρεώσεις. Β. Αν οι μετρητικές διατάξεις δεν λειτουργούν καλά και ξεπεράσουν τα όρια χωρητικότητας, αλλάζουν και οι τιμές της εισαγόμενης και εξαγόμενης ενέργειας. Α. Απαιτεί κατάλληλους συντελεστές εκπομπής ρύπων Πίνακας 2.3: Περίληψη ορισμών ΖΕΒ [Πηγή: Πίνακας 3 A critical look at the definition ] 31

39 2.2.2 Διαχωρισμός ανάλογα την σύνδεση του κτιρίου στο δίκτυο Στην συνέχεια, τα ΖΕΒ διαχωρίζονται με βάση του αν είναι διασυνδεδεμένα ή μη [13]: Off-grid ZEB: Off-grid ΖΕΒ είναι το κτίριο το οποίο είναι αποκομμένο από το εθνικό δίκτυο διανομής και μεταφοράς της ηλεκτρικής ενέργειας. Ένα τέτοιο κτίριο πρέπει να καλύπτει τις ενεργειακές του ανάγκες αποκλειστικά και μόνο από τις δικές του πηγές. Αναγκαίο στοιχείο είναι η ύπαρξη συσσωρευτών για την τροφοδότηση του κτιρίου σε περιόδους που δεν παράγεται ενέργεια (όπως νύχτα, περίοδος συννεφιασμένου καιρού). Το κόστος είναι μεγάλο για την επίτευξη ενός off-grid ΖΕΒ λόγω του αυξημένου κόστους των συσσωρευτών. Επιπλεόν, οι υπάρχουσες τεχνολογίας αποθήκευσης ενέργειας είναι πολύ περιορισμένες κάνοντας την επίτευξη ενός off-grid ZEB ακόμα δυσκολότερη υπόθεση. Επίσης ένα άλλο μειονέκτημα είναι ότι η περίσσεια ενέργεια σε περιόδους μεγάλης ηλιοφάνειας δεν εξάγεται στο δίκτυο, με αποτέλεσμα η πλεονάζουσα αυτή ενέργεια πρέπει να αποθηκεύεται. On-grid ZEB: Είναι η πιο συνηθισμένη μορφή ΖΕΒ, όπου το κτίριο είναι συνδεδεμένο στο δίκτυο και συνεπώς εισάγει και εξάγει ενέργεια από το δίκτυο. Μια ενδιαφέρουσα μορφή on-grid ZEB είναι μια περιοχή ή γειτονιά. Σύμφωνα με τον Clark (2008), οι ΖΕΒ κοινότητες ανήκουνε σε έναν γεωπολιτικό χώρο και με διάφορες μορφές ΑΠΕ (ηλιακή, βιομάζα, γεωθερμία, ανεμογεννήτριες). Δηλαδή, σε αυτό το συγκρότημα πρέπει όλα τα κτίρια μέλη να έχουν πολύ μειωμένες ενεργειακές απαιτήσεις καθώς και όσο είναι δυνατόν οικονομικά να παράγουν ενέργεια on-site. Επίσης στον χώρο που βρίσκονται τα κτίρια είναι δυνατή η γίνει εγκατάσταση φωτοβολταϊκού πάρκου, ανεμογεννήτριες, υδροηλεκτρικοί σταθμοί και το κόστος εγκατάστασης να μοιραστεί ανάμεσα στα κτίρια μέλη της ΖΕΒ community. Η πλεονάζουσα παραγόμενη ενέργεια θα μπορεί επίσης να πωλείται στο δίκτυο καθώς ενώ αν υπάρξει έλλειψη να παρέχεται από το δίκτυο. Επειδή κάθε γεωγραφικός χώρος χαρακτηρίζεται από τις δικές του γεωγραφικές ιδιαιτερότητες θα μπορούν να χρησιμοποιηθούν και διαφορετικές μορφές ΑΠΕ. 2.3 Βασικά μέτρα για την υλοποίηση ενός ΖΕΒ. A. Τοποθεσία και γεωμετρία του κτιρίου Το πρώτο κομμάτι αφορά την γεωμετρία του κτιρίου, τον προσανατολισμό του, καθώς και άλλες τεχνικές έτσι ώστε το κτίριο να εκμεταλλεύεται πλήρως το κλίμα του τόπου αλλά και την τοποθεσία [6]. Αφορά τα νέα κτίρια. 32

40 Προσανατολισμός κτιρίου: Η μεγαλύτερη πλευρά του κτιρίου πρέπει να έχει νότιο προσανατολισμό. Επιτρέπονται αποκλίσεις ως 30 ο. Αυτό συμβαίνει λόγω της τροχιάς του ήλιου. Συνεπώς με το μεγαλύτερο μέρος του κελύφους να κοιτάει στον νότο, έχουμε μεγαλύτερο κέρδος φυσικού φωτισμού. Σχήμα 2.2: Κίνηση του ήλιου κατά την διάρκεια της ημέρας και αναλόγως την εποχή Σχήμα κτιρίου: Το καλύτερο σχήμα για το κλίμα της Ελλάδας είναι το επίμηκες κατά τον άξονα ανατολής δύσης γιατί προσφέρει μεγαλύτερη επιφάνεια προς το νότο και για την συλλογή της ηλιακής θερμότητας το χειμώνα. Μέγεθος ανοιγμάτων συναρτήσει του προσανατολισμού: Επίσης τα μεγαλύτερα ανοίγματα πρέπει να είναι στην νότια πλευρά, μέτριου μεγέθους στην ανατολική και δυτική πλευρά του κτιρίου, και μικρότερου στον βορρά. Πρέπει να προβλέπονται και στις τέσσερις πλευρές του κτιρίου μας για την διασφάλιση όχι μόνο φυσικού φωτισμού αλλά και για αερισμό το καλοκαίρι. Διάρθρωση των εσωτερικών χώρων: Στον βόρεια επιφάνεια, ως ψυχρότερη και με λιγότερο φυσικό φωτισμό, προτιμότερο είναι οι χώροι που βλέπουν προς τα εκεί να μην είναι συχνής χρήσης. B. Επεμβάσεις με στόχο την μείωση της απαιτούμενης ενέργειας Σε αυτό το κομμάτι των μέτρων περιλαμβάνονται μέτρα, τα οποία εστιάζουν στο να μειώσουμε την καταναλισκόμενη ενέργεια. Μόνωση κελύφους, δώματος: Αποτελεί το πρώτο μέτρο που πρέπει να εφαρμοστεί για την μείωση της απαιτούμενης ενέργειας για θέρμανση και ψύξη. Κλασικά υλικά που χρησιμοποιούνται ευρέως είναι η διογκωμένη και η εξιλασμένη πολυστερίνη με πολύ χαμηλούς συντελεστές αγωγιμότητας. Η 33

41 μόνωση μπορεί να είναι είτε εσωτερική είτε εξωτερική. Στο παράδειγμα εφαρμογής στο κτίριο Υδραυλικής γίνεται μεγαλύτερη ανάλυση. Αντικατάσταση κουφωμάτων : Τα ανοίγματα αποτελούν σημαντικό κομμάτι που αφορά όχι μόνο την μόνωση για μικρότερες απώλειες θερμότητας, αλλά και για τον φυσικό ηλιασμό του κτιρίου. Χρησιμοποιούνται σε όλες τις επιφάνειες του κτιριακού κελύφους ενώ είναι πολύ συνηθισμένη και η χρήση ανοιγμάτων στην οροφή. Οι τεχνολογίες που χρησιμοποιούνται ευρέως, είναι τα διπλά και τα τριπλά τζάμια (κυρίως σε ψυχρά κλίματα) αλλά και πιο σύγχρονες τεχνολογίες όπως τα ηλεκτροχρωμικά τζάμια. Σημαντικό παράγοντα παίζουν και τα πλαίσια τα οποία μπορεί να είναι κατασκευασμένα από PVC, μεταλλικά ή ξύλινα. Καλή αεροστεγάνωση των αρμών των κουφωμάτων: Με αυτό τον τρόπο, δεν υπάρχει διαρροή από και προς το περιβάλλον, με αποτέλεσμα να διατηρείται σταθερό το εσώκλιμα. Συστήματα φυσικής ψύξης: Τους καλοκαιρινούς μήνες η ανάγκη για ψύξη είναι αυξημένη. Για αυτό για τον νότιο προσανατολισμό τα πιο κατάλληλα είναι τα οριζόντια, σταθερά ή κινητά. Για τον ανατολικό και δυτικό προσανατολισμό κατάλληλα είναι τα κατακόρυφα συστήματα σκίασης. Για το νοτιοανατολικό και νοτιοδυτικό προσανατολισμό τα συστήματα σκίασης πρέπει να είναι συνδυασμός οριζόντιων και κατακόρυφων στοιχείων. Επίσης, ο φυσικός αερισμός βοηθάει στην απαγωγή της πλεονάζουσας θερμότητας προς το ύπαιθρο. Χρώμα και υφή εξωτερικών επιφανειών: Επειδή τους καλοκαιρινούς μήνες τα δώματα επιβαρύνονται από την ηλιακή ακτινοβολία συνιστάται ανοιχτό χρώμα βαφής του. Επίσης οι δυτικού προσανατολισμού τοίχοι πρέπει να έχουν ανοιχτό χρώμα. Ηλιακά συστήματα θέρμανσης: Σημαντική συνεισφορά στην εξοικονόμηση ενέργειας για τη θέρμανση ενός κτιρίου αποτελεί η αξιοποίηση της ηλιακής ενέργειας με τεχνικές στο κτιριακό κέλυφος. Τα παθητικά ηλιακά συστήματα αξιοποιούν την ηλιακή ενέργεια για θέρμανση των χώρων τον χειμώνα. Αποτελούν δομικά στοιχεία του κτιρίου, αξιοποιώντας τους νόμους μεταφοράς θερμότητας, συλλέγουν την ηλιακή ενέργεια, την αποθηκεύουν υπό μορφή θερμότητας και τη διανέμουν στον χώρο. Η συλλογή της ηλιακής ενέργειας βασίζεται στο φαινόμενο του θερμοκηπίου και ειδικότερα στην είσοδο της ηλιακής ακτινοβολίας μέσω του δομικού υλικού. Τα συνηθέστερα διαφανή υλικά που χρησιμοποιούνται σε κτιριακές κατασκευές είναι οι υαλοπίνακες, τα σκληρά πλαστικά και η διαφανής θερμομόνωση. Για την εκμετάλλευση της ηλιακής ενέργειας για την θέρμανση και την ψύξη των κτιρίων έχουμε τρεις κατηγορίες τεχνικών συστημάτων ανάλογα με τα αν παρεμβάλλονται ή όχι μηχανολογικά συστήματα [6]. 34

42 I. Παθητικά ηλιακά συστήματα: Εκμεταλλεύονται την ηλιακή ακτινοβολία για θέρμανση ή ψύξη χωρίς την χρήση μηχανικών μέσων. Στο σχήμα βλέπουμε ένα σύστημα άμεσου κέρδους Σχήμα 2.3: Παθητικό ηλιακό σύστημα Αυτό το σύστημα περιλαμβάνει τον σχεδιασμό παραθύρων κατάλληλου προσανατολισμού και μεγέθους, σε συνδυασμό με την απαιτούμενη θερμική μάζα η οποία απορροφά μέρος της εισερχόμενης ακτινοβολίας και θερμότητας και την αποδίδει στον χώρο αργότερα και έτσι διατηρείται ο χώρος ζεστός για περισσότερες ώρες. Άλλα παθητικά συστήματα είναι τα συστήματα έμμεσου κέρδους όπως: a) Τοίχοι θερμικής αποθήκευσης: Είναι η συνδυασμένη κατασκευή τοίχου και υαλοπίνακα και διαχωρίζεται σε ηλιακό τοίχο μη θερμοσιφωνικής ροής και θερμοσιφωνικής ροής (τοίχος Trombe). Είναι ένα σύστημα που περιλαμβάνει έναν τοίχο χωρίς θερμομόνωση με νότιο προσανατολισμό ή με απόκλιση ως 30 ο προς την Ανατολή ή την Δύση κατασκευασμένο από υλικά μεγάλης θερμοχωρητικότητας. b) Θερμοκήπια (ηλιακοί χώροι): Είναι κλειστοί χώροι που ενσωματώνονται σε νότια τμήματα του κτιριακού κελύφους και περιβάλλονται από υαλοστάσια. Η ηλιακή θερμότητα από το θερμοκήπιο μεταφέρεται στους κυρίως χώρους του κτιρίου μέσω ανοιγμάτων ή του ενδιάμεσου τοίχου. c) Ηλιακά αίθρια: Είναι εσωτερικοί χώροι του κτιρίου οι οποίοι έχουν στην οροφή τους υαλοστάσια και λειτουργούν όπως τα θερμοκήπια. II. III. Ενεργητικά ηλιακά συστήματα: Απαιτούν μηχανικά μέσα είτε απλά είτε πιο σύγχρονα (αντλίες θερμότητας, εναλλάκτες θερμότητας κλπ). Υβριδικά συστήματα: Βασίζονται στην παθητική εκμετάλλευση της ηλιακής ενέργειας παρεμβάλλοντας συγχρόνως μηχανικά συστήματα κατανάλωσης και απλής κατασκευής. 35

43 Σύστημα εξαερισμού: Ένα πολύ σημαντικό μέτρο για την διατήρηση της κατάλληλης θερμοκρασίας αλλά και γενικά του εσωκλίματος είναι το σύστημα εξαερισμού. Αντικατάσταση τεχνητού φωτισμού και ηλεκτρικών συσκευών: Αναγκαίο μέτρο για την μείωση της καταναλισκόμενης ενέργειας είναι και η χρήση ενεργειακά αποδοτικών συσκευών καθώς και λαμπτήρες είτε φθορισμού είτε LED με την χρήση LED. Με αυτά τα μέτρα έχουμε μεγάλη μείωση στην κατανάλωση ενέργειας. C. Παροχή ενέργειας στο κτίριο Φωτοβολταϊκά Πάνελ: Η εγκατάσταση φωτοβολταϊκών συστημάτων είναι πολύ βασικό στοιχείο για την επίτευξη ενός κτιρίου μηδενικής κατανάλωσης ενέργειας όχι μόνο για την κάλυψη μέρους του ηλεκτρικού του φορτίου, αλλά και για την εξαγωγή ενέργειας στο δίκτυο. Όπως ειπώθηκε και στους ορισμούς του ΖΕΒ, η εξαγόμενη ενέργεια είναι απαραίτητη έτσι ώστε να αντισταθμιστεί η χρήση ενέργειας από άλλες μορφές ενέργειας. Ανεμογεννήτρια: Η χρήση της ανεμογεννήτριας αποτελεί και αυτή μέσο για την παραγωγή ενέργειας. Σε μέρη ιδιαίτερα όπου υπάρχει μεγάλο δυναμικό, μπορούν να χρησιμοποιηθούν πολύ αποδοτικά. Γεωθερμική αντλία θερμότητας νερού-νερού: Για τις ανάγκες ψύξης και θέρμανσης χρησιμοποιείται σε πολλές περιπτώσεις η γεωθερμική αντλία θερμότητας. Εκμεταλλεύεται την σταθερή θερμοκρασία του εδάφους, και έτσι με την ηλεκτροκινούμενη αντλία, το νερό διαρρέεται μέσω των σωλήνων που είναι τοποθετημένοι είτε οριζόντιοι είτε κάθετα στην γη. Έτσι απάγει θερμότητα από το κτίριο κατά την διάρκεια του καλοκαιριού ενώ προσάγει θερμότητα κατά την διάρκεια του χειμώνα. Το κόστος εγκατάστασης είναι αρκετά μεγάλο λόγω της γεώτρησης. Ηλιοβοηθούμενη αντλία θερμότητας αέρα-νερού: Κατά την περίοδο του χειμώνα, ο αέρας αφού διέλθει και προθερμανθεί από τους ηλιακούς συλλέκτες αέρα της νότιας όψης του κτιρίου, προσάγεται στον εξατμιστή της ηλιοβοηθούμενης αντλίας θερμότητας αέρα-νερού, υποβοηθούμενος από φυγοκεντρικούς ανεμιστήρες, και προσφέρει τη θερμότητα του στον ψυκτικό κύκλο. Ηλιακοί συλλέκτες: Τοποθετούνται κυρίως για την παραγωγή ΖΝΧ αλλά και ορισμένες φορές για την θέρμανση του κτιρίου. Συστήματα θέρμανσης με ΑΠΕ: Σε αυτή την κατηγορία μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε λέβητες με καύσιμα βιομάζα ή όπως είναι αρκετά διαδεδομένο με το καύσιμο να είναι pellets, θρύμματα ξύλου, καυσόξυλα. Είναι η μόνη φυσικά ευρισκόμενη πηγή ενέργειας με άνθρακα που τα αποθέματα της είναι ικανά ώστε να μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως 36

44 υποκατάστατο των ορυκτών καυσίμων. Αντίθετα απoό αυτά η βιομάζα είναι ανανεώσιμη καθώς απαιτείται μόνο μια σύντομη χρονική περίοδος για να αναπληρωθεί. Στην πραγματικότητα είναι αποθηκευμένη ηλιακή ενέργεια που δεσμεύτηκε από τα φυτά κατά την φωτοσύνθεση. Συμπαραγωγή Ηλεκτρισμού και θερμότητας και Τριπαραγωγή: Ένα πολύ αποτελεσματικό μέτρο και ενεργειακά αποδοτικά είναι η εγκατάσταση μονάδας Συμπαραγωγής όπως προβλέπει και η ΕυρωπαΪκή Ένωση. Η χαμένη θερμότητα από την μετατροπή της Ηλεκτρικής ενέργειας χρησιμοποιείται για την παροχή θέρμανσης στο κτίριο. Η τριπαραγωγή (Ηλεκτρισμός/ Θέρμανση/ Ψύξη) είναι επίσης ένα πιο εξελιγμένο στάδιο όπου θα μελετηθεί αργότερα για την περίπτωση μας. D. Άλλες μέθοδοι για βελτίωση Σύστημα επίβλεψης ΒΜS: Είναι ένα σύστημα εγκατεστημένο στο κτίριο, μέσω του οποίου ελέγχονται οι ηλεκτρικές και μηχανολογικές εγκαταστάσεις του κτιρίου όπως το σύστημα μηχανολογικού εξαερισμού, σύστημα φωτισμού, σύστημα ασφάλειας και σύστημα πυρασφάλειας. Αποτελείται και από software αλλά και από hardware. Συμπεριφορά χρηστών: Αναγκαίο μέτρο για την όσο δυνατόν αποτελεσματικότερη κατανάλωση ενέργειας παίζουν και οι χρήστες, οι οποίοι με την συμπεριφορά τους μπορούν να μειώσουν την καταναλισκόμενη ενέργεια. 2.4 Προβλήματα πραγματοποίησης ΖΕΒ Η ανακαίνιση ή το χτίσιμο ενός κτιρίου μηδενικής ή σχεδόν μηδενικής ενεργειακής κατανάλωσης δεν είναι εύκολη υπόθεση. Τα κυριότερα προβλήματα που εμφανίζονται είναι [13]: Κόστος εγκατάστασης: Αν και υπάρχουν οικονομική οφέλη σε βάθος χρόνου από την πραγματοποίηση ενός ΖΕΒ, το αρχικό κόστος είναι μεγάλο για τον ιδιοκτήτη. Η έλλειψη εκπαιδευμένου προσωπικού για την πλήρη πραγματοποίηση ενός ΖΕΒ. Η έλλειψη ενημέρωσης σχετικά με το πόσο ένας ιδιοκτήτης μπορεί να εκμεταλλευτεί τις τοπικές κλιματολογικές και περιβαλλοντικές συνθήκες. Οι χρήστες με την συμπεριφορά τους διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο στην επίτευξη ενός ZEB. Η πολεοδομία πολλές φορές μπορεί να εμφανιστεί ως εμπόδιο για κάποιες τεχνικές. 37

45 Οι συντονισμένες κινήσεις της Ευρωπαϊκής Επιτροπής, όπως και των κρατών μελών, έχουν βοηθήσει στο να ξεπεραστούν τα παραπάνω εμπόδια. Τα κράτη μέλη είναι υπεύθυνα για την επίτευξη των στόχων που έχει θέσει η Οδηγία για την Ενεργειακή Επίδοση Κτιρίων. Λύσεις στα παραπάνω προβλήματα αποτελούν: Καταγραφή ανώτατου επιτρεπόμενου ορίου καταναλισκόμενης ενέργειας που θα επιτρέπεται να έχει ένα σπίτι. Ολοκληρωμένες προσπάθειες για μέτρηση και αναφορά ενεργειακής επίδοσης κτιρίων και συνεχής καταγραφή όλης της προόδου του κτιρίου για τον τελικό στόχο. Προσπάθεια προώθησης κινήτρων για να μειωθούν τα οικονομικά και νομοθετικά εμπόδια για την πραγματοποίηση του ΖΕΒ. Ενημέρωση του κοινού σχετικά με τα περιβαλλοντικά και τα οικονομικά οφέλη που προσφέρει η τεχνολογία του ΖΕΒ. Η πρόκληση για την εφαρμογή της EPBD είναι μεγάλη, και απαιτείται οργανωμένη αντιμετώπιση όχι μόνο από τις αρμόδιες ευρωπαϊκές αρχές και τις εθνικές, αλλά και από τους κατοίκους των κρατών μελών. 2.5 Παραδείγματα ΖΕΒ στο εξωτερικό Στην συνέχεια παρουσιάζονται τρία παραδείγματα κτιρίων χαμηλής ενεργειακής κατανάλωσης που έχουν ανακαινιστεί: 1. REC Conference Center (Σεντέντρε, Ουγγαρία) [ Σχήμα 2.4: Κτίριο μηδενικών εκπομπών ρύπων REC 38

46 Το κτίριο αυτό αποτελείται από γραφεία καθώς και αίθουσες διαλέξεων. Πρόκειται για ένα on-grid κτίριο με σκοπό την κατανάλωση ενέργειας από ΑΠΕ. Τα μέτρα ανακαίνισης που έχουν εφαρμοστεί περιέχονται παρακάτω: Φωτοβολταϊκά Πάνελ: Στην οροφή του κτιρίου έχουν τοποθετηθεί 140 φωτοβολταϊκά πάνελ με σκοπό την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Η μέγιστη ισχύς τους είναι 29 kw. Σε περιόδους νύχτας ή συννεφιασμένου καιρού, το κτίριο παίρνει ηλεκτρική ενέργεια από το δίκτυο, ενώ σε μέρες με καθαρό ουρανό το κτίριο παράγει πλεονάζουσα ηλεκτρική ενέργεια που διοχετεύει στο δίκτυο. Αντλίες Θερμότητας: Στο κτίριο είναι εγκατεστημένες 2 αντλίες θερμότητας οι οποίες καλύπτουν τις ανάγκες θέρμανσης και ψύξης του κτιρίου. Μόνωση κελύφους και οροφής: Το κτίριο μονώνεται με περιβαλλοντικά φιλικό υλικό και έτσι συντελείται μείωση των ενεργειακών απαιτήσεων για θέρμανση και ψύξη. Τεχνητός φωτισμός: Χρησιμοποιήθηκαν ενεργειακά αποδοτικοί λαμπτήρες μαζί με ballast καθώς και ανιχνευτές κίνησης για την αποτελεσματική εξοικονόμηση ενέργειας. Φυσικός φωτισμός: Η χρήση φυσικού φωτισμού εκμεταλλεύτηκε στο μέγιστο δυνατό στο κτίριο με σκοπό να μειωθεί η ανάγκη για χρήση του τεχνητού φωτισμού. Έτσι χρησιμοποιήθηκε ένα πλαίσιο από τζάμια στο πάνω μέρος των τοίχων. 2. Κεντρικά γραφεία της εταιρείας Abalone (Ναντ, Γαλλία) [ Σχήμα 2.5: Κτίριο γραφείων της εταιρεία Abalone Το κτίριο αυτό είναι πολύ κοντά στο επιτύχει πλήρης τον στόχο ενός ΖΕΒ ενώ στο μέλλον με κάποιες αλλαγές, θα μπορεί να εξάγει και 18.3 kwh/m 2 a. Τα μέτρα που έχουν ληφθεί είναι τα εξής : 39

47 Εγκατάσταση 3 ανεμογεννητριών δίπλα στο κτίριο ( ύψος = 15 m και P=10 kw η καθεμιά). Η ετήσια παραγωγή ενέργειας φτάνει τις 45 ΜWh. Εγκατάσταση 3 ανεμογεννητριών στην οροφή του κτιρίου με ύψος 3 m η καθεμιά και συνολικά παραγωγή ενέργειας 15 MWh τον χρόνο. Εγκατάσταση φωτοβολταϊκών πάνελ στην οροφή σε επιφάνεια 80 m 2. H ετήσια παραγωγή ενέργειας ανέρχεται στις 2 MWh τον χρόνο. Εγκατάσταση ηλιακών συλλεκτών που χρησιμεύουν στην θέρμανση και στην παροχή Ζεστού Νερού Χρήσης (ΖΝΧ). Σύστημα ψύξης του αέρα με εναλλάκτες γη-αέρα. Σύστημα εξαερισμού με δυνατότητα εκμετάλλευσης του θερμού αέρα. 3. Ευώνυμος Οικολογική Βιβλιοθήκη (Αθήνα) [ Σχήμα 2.6: Ευώνυμος βιβλιοθήκη Το κτίριο αυτό βρίσκεται στην χώρα μας. Οι εργασίες ανακαίνισης με σκοπό την μείωση της καταναλισκόμενης ενέργειας ξεκίνησαν το Τα μέτρα που έχουν ληφθεί αναφέρονται παρακάτω: Μόνωση κελύφους: Εξωτερική θερμομόνωση του κελύφους με 4 cm πάχος Αντικατάσταση Κουφωμάτων με διπλά τζάμια χαμηλής εκπομπής Αεροστεγάνωση με σκοπό την μη διαρροή αέρα προς τα έξω και προς τα μέσα Συστήματα σκίασης ανάλογα με τον προσανατολισμό του κτιρίου Εγκατάσταση φωτοβολταϊκών πάνελ Ηλιακοί Συλλέκτες για την ανάγκη του Ζεστού νερού χρήσης 40

48 Σύστημα θέρμανσης ενεργειακά αποδοτικό με φυσικό αέριο Εξαερισμός υβριδικός εγκατεστημένος στην οροφή του κτιρίου Φυσικό σύστημα ψύξης μέσω του συστήματος εξαερισμού Βοηθητικό σύστημα ψύξης (1.5 kw) Tεχνητός φωτισμός με Τ5 λαμπτήρες φιλικού προς το περιβάλλον Εγκατάσταση ΒΕΜS. To σύστημα αυτό ελέγχει το σύστημα θέρμανσης, ψύξης και εξαερισμού, την λειτουργία των ΑΠΕ καθώς και μετράει το ποσό της καταναλισκόμενης ενέργειας. 2.6 Το κτίριο της Υδραυλικής Ως εφαρμογή με στόχο την σχεδόν μηδενική ενεργειακή κατανάλωση, επιλέχθηκε το κτίριο της Υδραυλικής, στο οποίο θα εφαρμοστούν όλες οι τεχνικές και τα μέτρα ανακαίνισης. Το κτίριο της Υδραυλικής κατασκευάστηκε το 1963 και στεγάζει τον τομέα Υδραυλικής και Τεχνικής Περιβάλλοντος (Τ.Υ.Τ.Π.), ο οποίος αποτελεί έναν από τους τέσσερις Τομείς του Τμήματος Πολιτικών Μηχανικών του Α.Π.Θ. Το κτίριο της Υδραυλικής βρίσκεται στο χώρο της Πολυτεχνικής Σχολής του Α.Π.Θ και ανατολικά του νοσοκομείου Α.Χ.Ε.Π.Α, όπως φαίνεται στην παρακάτω εικόνα Σχήμα 2.7: Τοποθεσία κτιρίου Υδραυλικής Ο μεγάλος άξονας του κτιρίου εκτείνεται από τη Δύση στην Ανατολή με την κύρια είσοδο του κτιρίου να βρίσκεται στη βόρεια όψη του. Επομένως, θεωρείται ότι το κτίριο έχει σωστό προσανατολισμό. Η ακριβής του γεωγραφική διεύθυνση 41

49 προσδιορίζεται σε γεωγραφικές συντεταγμένες (40,628179, 22,960647). Πρόκειται για ένα τυπικό κτίριο δημόσιου/πανεπιστημιακού χαρακτήρα. Ανήκει, δηλαδή, σε μια κατηγορία κτιρίων που αναμένεται να διαδραματίσουν στο μέλλον πρωταγωνιστικό ρόλο στην εφαρμογή των κανονισμών για την εξοικονόμηση ενέργειας. Στο κτίριο στεγάζονται πλήθος γραφείων εκπαιδευτικού προσωπικού του Α.Π.Θ. καθώς και 3 εργαστήρια (Υδραυλικής και Υδραυλικών έργων, Τεχνικής και Διαχείρισης Υδάτινων πόρων, Τεχνικής και Σχεδιασμού Περιβάλλοντος) τα οποία εξυπηρετούν τους φοιτητές του τμήματος στο πλαίσιο των εργαστηριακών ασκήσεων καθώς και για ερευνητικούς σκοπούς. Αποτελείται από δύο ορόφους όμοιους σε εξωτερικές διαστάσεις, ισόγειο, υπόγειο και ένα δώμα στην οροφή. Το κτίριο είναι εκτεθειμένο από όλες τις πλευρές ενώ στην ανατολική πλευρά και σε απόσταση 25 m στεγάζεται κτίριο παιδικού σταθμού, το οποίο έχει ύψος περίπου 12 μέτρα. Στο ισόγειο του κτιρίου, στο οποίο βρίσκεται και η είσοδός του από τη βόρεια πλευρά, αποτελείται από έναν χώρο αναμονής και τα εργαστήρια Τεχνικής και Σχεδιασμού Περιβάλλοντος και Υδραυλικής και Υδραυλικών έργων. Στους δύο ορόφους στεγάζονται κυρίως γραφεία διδακτικού προσωπικού, καθώς επίσης και μια αίθουσα διαλέξεων, μια βιβλιοθήκη και χώροι αναμονής. Το υπόγειο, τέλος, αποτελείται από την αίθουσα αναμονής, γραφεία, αποθηκευτικούς χώρους και το εργαστήριο Θαλάσσιας Τεχνικής και Θαλασσίων έργων. Επίσης, στο υπόγειο βρίσκεται και το λεβητοστάσιο. Το δώμα δεν χρησιμοποιείται για κάποιο σκοπό και απλά εκεί βρίσκεται η απόληξη του κλιμακοστασίου. Παρακάτω παρουσιάζονται μερικές φωτογραφίες του κτιρίου 42

50 Σχήμα 2.8: Βόρεια όψη κτιρίου Υδραυλικής Μήκος Πλάτος Ύψος Υπόγειο Ισόγειο ος Όροφος ος Όροφος Πίνακας 2.4: Διαστάσεις επιπέδων κτιρίου Υδραυλικής Σχήμα 2.9: Νότια όψη κτιρίου Υδραυλικής 43

51 Στο κτίριο δεν έχουν πραγματοποιηθεί σημαντικές βελτιώσεις και παρεμβάσεις στο κέλυφός του, ενώ η σημαντικότερη μεταβολή στη λειτουργία του πραγματοποιήθηκε το 2004 με την αντικατάσταση του λέβητα πετρελαίου, που υπήρχε για τη θέρμανση του κτιρίου, με λέβητα φυσικού αερίου. Mια σημαντική ιδιαιτερότητα που παρουσιάζει το συγκεκριμένο κτίριο οφείλεται στο γεγονός ότι το σύστημα θέρμανσης εξυπηρετεί ανάγκες και του γειτονικού κτιρίου παιδικού σταθμού. Το γεγονός ότι δεν πραγματοποιήθηκε ουσιαστική ανακαίνιση στο κτιριακό κέλυφος έχει αρνητικές επιπτώσεις τόσο στις συνθήκες άνεσης του κτιρίου όσο και στο λειτουργικό του κόστος και στην περιβαλλοντική του συμπεριφορά. 44

52 3. Ενεργειακή επιθεώρηση με το λογισμικό ΤΕΕ-ΚΕΝΑΚ Η Ευρωπαϊκή Ένωση με την οδηγία για την Ενεργειακή Επίδοση των Κτιρίων, έθεσε γερά θεμέλια για την οργανωμένη αντιμετώπιση της μεγάλης καταναλισκόμενης ενέργειας στον κτιριακό τομέα. Σημαντική παράμετρος για την εφαρμογή της οδηγίας αυτής, είναι η επίβλεψη της προόδου, καθώς και η εκτίμηση της ενεργειακής ταυτότητας των κτιρίων. Για αυτό τον λόγο, στην Ελλάδα δημιουργείται η θέση του Ενεργειακού Επιθεωρητή, ο οποίος είναι το αρμόδιο πρόσωπο για την εκτίμηση της καταναλισκόμενης ενέργειας σε κτίριο. Το μέσο για την καταγραφή της ενεργειακής συμπεριφοράς του κτιρίου είναι το λογισμικό του ΤΕΕ το οποίο αναλύεται παρακάτω. 3.1 Ενεργειακή Επιθεώρηση A. Ορισμός Η ενεργειακή επιθεώρηση των κτιρίων θεσμοθετήθηκε και στη χώρα μας με τον Κανονισμό Ενεργειακής Απόδοσης των Κτιρίων (ΚΕΝΑΚ) και με το Προεδρικό Διάταγμα για τους Ενεργειακούς Επιθεωρητές, αλλά και τη σύσταση της Ειδικής Υπηρεσίας Επιθεωρητών Ενέργειας. Με το συγκεκριμένο κανονιστικό πλαίσιο θεσμοθετείται ένας νέος ενεργειακός κανονισμός, που δίνει σαφείς οδηγίες και κατευθύνσεις για την ορθολογική ενεργειακή μελέτη των κτιρίων και που επιτρέπει τη γρήγορη και μη δαπανηρή επιθεώρηση των κτιρίων. Ενεργειακή επιθεώρηση είναι η διαδικασία εκτίμησης των πραγματικών καταναλώσεων ενέργειας, των παραγόντων που τις επηρεάζουν καθώς και των μεθόδων βελτίωσης για την εξοικονόμηση ενέργειας στον κτιριακό τομέα.[4] Η όλη διαδικασία έχει σχεδιαστεί έτσι ώστε η ενεργειακή επιθεώρηση να είναι μια ουσιαστική επιθεώρηση αναβάθμισης του κτιριακού αποθέματος της χώρας και να μην είναι μια τυπική και γραφειοκρατική διαδικασία. Για τη διενέργεια της ενεργειακής επιθεώρησης ενός κτιρίου χρησιμοποιούνται πλήθος στοιχείων και δεδομένων, που σχετίζονται με τα χαρακτηριστικά του κτιριακού κελύφους, τα κλιματικά δεδομένα, τις Η/Μ εγκαταστάσεις και άλλους παράγοντες. Ωστόσο, ιδιαίτερα σημαντικό ρόλο στα αποτελέσματα της ενεργειακής επιθεώρησης και τα συμπεράσματα που προκύπτουν από αυτή διαδραματίζει η έννοια του κτιρίου αναφοράς το οποίο ορίζεται παρακάτω: B. Κτίριο αναφοράς 45

53 Το κτίριο αναφοράς καθορίζεται να είναι το ίδιο με το υπό μελέτη κτίριο. Συγκεκριμένα θεωρείται πως έχει τα ίδια γεωμετρικά χαρακτηριστικά, προσανατολισμό, χρήση και χαρακτηριστικά λειτουργίας με το υπάρχον κτίριο. Το κτίριο αναφοράς πληροί τις ελάχιστες προδιαγραφές και έχει καθορισμένα τεχνικά χαρακτηριστικά τόσο στα εξωτερικά δομικά στοιχεία του, όσο και στις Η/Μ εγκαταστάσεις που αφορούν στη Θ.Ψ.Κ. των εσωτερικών χώρων, στην παραγωγή Ζ.Ν.Χ. και στο φωτισμό [1]. Στις τεχνικές οδηγίες (ΤΟΤΕΕ) καθορίζονται με λεπτομέρεια τα τεχνικά χαρακτηριστικά του κτιρίου αναφοράς τόσο ως προς το κτηριακό κέλυφος, όσο και ως προς τις ηλεκτρομηχανολογικές εγκαταστάσεις. C. Διαδικασία ενεργειακής επιθεώρησης Οι ενεργειακές επιθεωρήσεις διενεργούνται από τους ενεργειακούς επιθεωρητές οι οποίοι έχουν σχετική άδεια από το ΥΠΕΚΑ και είναι εγγεγραμμένοι στο Μητρώο Ενεργειακών Επιθεωρητών σύμφωνα με το ΠΔ 100/2010(ΦΕΚ 177/Α/ ). Η έκδοση πιστοποιητικού ενεργειακής απόδοσης κτιρίου είναι υποχρεωτική από 9 Ιανουαρίου 2011 για κάθε πώληση ή μίσθωση κτιρίου ή μέρους αυτού. Σύμφωνα με τον Κανονισμό Ενεργειακής Απόδοσης Κτιρίου (ΚΕΝΑΚ) καθιερώνονται περιοδικές ενεργειακές επιθεωρήσεις λεβήτων εγκαταστάσεων θέρμανσης και εγκαταστάσεων κλιματισμού (η αρχική επιθεώρηση πρέπει να έχει διεξαχθεί εντός διαστήματος 4 ετών δηλαδή έως ). Ιδιαίτερα, με το Προεδρικό Διάταγμα 100/2010 «Ενεργειακοί Επιθεωρητές Κτιρίων, Λεβήτων και Εγκαταστάσεων Θέρμανσης και Εγκαταστάσεων Κλιματισμού» (ΦΕΚ 177/Α/ ) προβλέπεται τόσο η δημιουργία σώματος Ενεργειακών Επιθεωρητών που θα διενεργεί ενεργειακές επιθεωρήσεις, ενώ με το Προεδρικό Διάταγμα 72/2010 «Συγκρότηση, διοικητική οργανωτική δομή και στελέχωση της Ειδικής Υπηρεσίας Επιθεωρητών Ενέργειας (ΕΥΕΠΕΝ)» (ΦΕΚ 132/Α/2010) θεσπίζεται διαδικασία ελέγχου και επιβολής κυρώσεων. Η υπολογιστική μέθοδος που χρησιμοποιείται για τη διενέργεια της ενεργειακής επιθεώρησης είναι η μέθοδος ημισταθερής κατάστασης μηνιαίου βήματος του ευρωπαϊκού προτύπου ΕΛΟΤ ΕΝ ISO για τον υπολογισμό της ενεργειακής απόδοσης και την ενεργειακή ταξινόμηση των κτιρίων. Αυτή είναι η μέθοδος που προτείνεται από τον Κ.Εν.Α.Κ. Τα Πιστοποιητικά Ενεργειακής Απόδοσης και τα αντίστοιχα έντυπα ενεργειακής επιθεώρησης κτιρίων, οι εκθέσεις επιθεώρησης λεβήτων/εγκαταστάσεων θέρμανσης και οι εκθέσεις επιθεώρησης εγκαταστάσεων κλιματισμού κτιρίων θα καταχωρούνται ηλεκτρονικά στο Αρχείο Επιθεώρησης Κτιρίων υπό τη μορφή ηλεκτρονικής βάσης δεδομένων. Τα ΠΕΑ φαίνονται στα δύο παρακάτω σχήματα [4]: 46

54 Σχήμα 3.1: Πιστοποιητικό Ενεργειακής Απόδοσης 1/2 [Πηγή: ΚΕΝΑΚ] 47

55 Σχήμα 3.2: Πιστοποιητικό Ενεργειακής Απόδοσης 2/2 [Πηγή: ΚΕΝΑΚ] Στην Ελλάδα, όπου ο κτιριακός τομέας καταναλώνει το 1/3 περίπου της παραγόμενης ενέργειας και το κτιριακό απόθεμα είναι από τα πιο ενεργειακά σπάταλα στην Ευρώπη, υπάρχουν σημαντικά περιθώρια εξοικονόμησης στη θέρμανση, στον κλιματισμό και στο φωτισμό και με τις ρυθμίσεις αυτές σχεδιάζεται να ξεκινήσει και στη χώρα μας η ενεργειακή αναβάθμιση των κτιρίων και η αξιοποίηση του τεράστιου δυναμικού εξοικονόμησης ενέργειας. 48

56 Το πρώτο βήμα για την επίτευξη αυτού του στόχου είναι η θεσμοθέτηση της διαδικασίας των ενεργειακών επιθεωρήσεων των κτιρίων και της έκδοσης Πιστοποιητικών Ενεργειακής Απόδοσης και η καταχώριση τους σε ειδικό Αρχείο που θα τηρείται υπό τη μορφή ηλεκτρονικής βάσης δεδομένων. Με τη συλλογή, επεξεργασία και μελέτη των αποτελεσμάτων από τον έλεγχο των Πιστοποιητικών Ενεργειακής Απόδοσης, αλλά και των επιθεωρήσεων των λεβήτων και εγκαταστάσεων θέρμανσης και κλιματισμού θα είναι δυνατή όχι μόνο η αναβάθμιση του υφιστάμενου κτιριακού αποθέματος, αλλά και η εξαγωγή χρήσιμων συμπερασμάτων που θα οδηγήσουν στη λήψη περαιτέρω μέτρων στοχεύοντας σε ουσιαστικές βελτιώσεις του κτιριακού τομέα. Αναμφίβολα, σε μια εξαιρετικά δυσμενή οικονομική συγκυρία και ιδιαίτερα για τον κατασκευαστικό κλάδο που διανύει μια έντονη περίοδο ύφεσης, τόσο ο ΚΕΝΑΚ όσο και η διαδικασία των ενεργειακών επιθεωρήσεων θα συμβάλλουν στην αναθέρμανση της οικοδομικής δραστηριότητας, στη δημιουργία νέων θέσεων εργασίας, καθώς και στην ανταγωνιστικότητα των καθαρών τεχνολογιών. Επίσης, με τη διαδικασία της ενεργειακής επιθεώρησης και την έκδοση Πιστοποιητικών Ενεργειακής Απόδοσης των κτιρίων, η αγορά ακινήτων εφοδιάζεται με ένα πολύτιμο εργαλείο άμεσα σχετιζόμενο με την αξία του ακινήτου. Ένα εργαλείο πολύτιμο τόσο για την κτηματαγορά, όσο και για τον εκάστοτε αγοραστή ή μισθωτή, καθώς θα αποτελεί ένα πραγματικό στοιχείο προστιθέμενης ή μη αξίας επί του ακινήτου. Ο στόχος εξάλλου, όπως άλλωστε εκφράζεται από τη νέα Ευρωπαϊκή Οδηγία για την Ενεργειακή Απόδοση των Κτιρίων [19], είναι ότι έως τις όλα τα νέα κτίρια να αποτελούν κτίρια με σχεδόν μηδενική κατανάλωση ενέργειας. 3.2 Το λογισμικό ΤΕΕ-ΚΕΝΑΚ Το ΤΕΕ ανέπτυξε ένα ειδικό λογισμικό για την καταχώρηση των απαραίτητων στοιχείων για τις ενεργειακές επιθεωρήσεις και τον αντίστοιχο υπολογισμό για την ενεργειακή κατάταξη των κτιρίων, το οποίο βρίσκεται σε λειτουργία από τον Οκτώβριο του Το ειδικό λογισμικό TEE-ΚΕΝΑΚ αναπτύχθηκε από την Ομάδα Εξοικονόμησης Ενέργειας, του Ινστιτούτου Ερευνών Περιβάλλοντος και Βιώσιμης Ανάπτυξης (ΙΕΠΒΑ) του Εθνικού Αστεροσκοπείου Αθηνών (ΕΑΑ) στο πλαίσιο του προγράμματος συνεργασίας με το Τεχνικό Επιμελητήριο Ελλάδας (ΤΕΕ). Επίσης, με τη συμβολή μεγάλου αριθμού εξειδικευμένων επιστημόνων αλλά και 49

57 απλών χρηστών έγινε προσπάθεια ενσωμάτωσης των περισσότερων παρατηρήσεων από την πιλοτική διάθεσή του και πλέον αποτελεί ένα κοινό σημείο αναφοράς για τον υπολογισμό της ενεργειακής απόδοσης των κτηρίων στην Ελλάδα. Το λογισμικό ΤΕΕ-ΚΕΝΑΚ για την Ενεργειακή Επιθεώρηση Κτιρίων είναι το λογισμικό βάσης που χρησιμοποιείται για την εκπόνηση υπολογισμών της ενεργειακής απόδοσης κτιρίου σύμφωνα με τις απαιτήσεις και προδιαγραφές: του νόμου 3661/2008 (ΦΕΚ Α 89) του Κανονισμού Ενεργειακή Απόδοσης Κτιρίων - ΚΕΝΑΚ (Φ.Ε.Κ. 407/ ) της σχετικής Τεχνικής Οδηγίας του Τεχνικού Επιμελητηρίου Ελλάδας ( /2010). Συγκεκριμένα το ειδικό λογισμικό ΤΕΕ χρησιμοποιείται: Στην εκπόνηση Μελέτης Ενεργειακής Απόδοσης για τον υπολογισμό της ενεργειακής κατάταξης του κτιρίου. Στην Ενεργειακή Επιθεώρηση για την καταχώρηση των απαραίτητων στοιχείων και τον αντίστοιχο υπολογισμό για την ενεργειακή κατάταξη. Το συγκεκριμένο λογισμικό αναπτύχθηκε με σκοπό να διαμορφωθεί μία κοινή μεθοδολογία και η μέγιστη αντικειμενικότητα, σε ότι αφορά στον υπολογισμό για την ενεργειακή κατάταξη των κτιρίων στις επιθεωρήσεις και στην έκδοση του Πιστοποιητικού Ενεργειακής Απόδοσης κτηρίου (ΠΕΑ). Το ειδικό λογισμικό δέχεται τα γεωμετρικά χαρακτηριστικά του κελύφους του κτιρίου, τη χωροθέτησή του στο περιβάλλον και τα στοιχεία των απαραίτητων Η/Μ εγκαταστάσεων για τον υπολογισμό της ενεργειακής απόδοσης και της κατάταξης του κτιρίου. Δηλαδή υλοποιεί τους απαραίτητους αλγόριθμους για τον υπολογισμό της ενεργειακής απόδοσης των κτιρίων στην Ελλάδα, βασιζόμενο στις αντίστοιχες Τ.Ο.Τ.Ε.Ε. και τα διεθνή και εθνικά πρότυπα, ενώ τα αποτελέσματά του εκτυπώνονται στις αντίστοιχες αναφορές. 50

58 Σχήμα 3.3: Βασική δομή λογισμικού ΤΕΕ-ΚΕΝΑΚ Το λογισμικό δεν υποστηρίζει τις μελέτες που πρέπει να προηγηθούν της Μελέτης Ενεργειακής Απόδοσης (π.χ. αρχιτεκτονικά, θερμομόνωση, εγκαταστάσεις Η/Μ κλπ) καθώς και την απαιτούμενη τεκμηρίωση που πρέπει, ως αποτέλεσμα αυτών των μελετών, να συνοδεύουν μια πλήρη μελέτη Ενεργειακής Απόδοσης. Για τους υπόλοιπους υπολογισμούς και γενικότερα για την πλήρη τεκμηρίωση των δεδομένων και των αποτελεσμάτων που απαιτούνται για την εκπόνηση της Μελέτης Ενεργειακής Απόδοσης των Κτιρίων, χρησιμοποιούνται υπολογιστικά εργαλεία (λογισμικά), που αξιολογούνται και εγκρίνονται από την Ειδική Υπηρεσία Επιθεωρητών Ενέργειας (ΕΥΕΠΕΝ) [4]. Το λογισμικό ΤΕΕ-ΚΕΝΑΚ βασίζεται στο ήδη υπάρχον λογισμικό EPA-NR (το οποίο αναπτύχθηκε στα πλαίσια του Ευρωπαϊκού Προγράμματος Intelligent Energy - Europe, 17η Γ.Δ. της Ε.Ε. (EIE/04/125/S ), αλλά έχει τροποποιηθεί κατάλληλα ώστε να είναι σύμφωνο με τις εθνικές απαιτήσεις, όπως αυτές προβλέπονται στον Κανονισμό Ενεργειακής Επιθεώρησης Κτιρίων και στις σχετικές Τεχνικές Οδηγίες Τεχνικού Επιμελητηρίου Ελλάδας. Για αυτό παρατηρούνται αρκετές διαφορές σε σχέση με το λογισμικό βάσης (δηλαδή το EPA-NR), καθώς επίσης υπάρχουν περισσότερες επιλογές κάνοντας την ενεργειακή επιθεώρηση πιο πλήρη. Οι κυριότερες διαφορές αναφέρονται παρακάτω. 51

59 Θεμελιώδης διαφορά ανάμεσα στα δύο λογισμικά είναι ότι στο ΕPA-NR υπήρχε η ανάγκη δημιουργίας του κτιρίου αναφοράς, ώστε να είναι δυνατή στη συνέχεια η σύγκριση με το εξεταζόμενο κτίριο και η ενεργειακή κατάταξη αυτού. Αντίθετα στο ΤΕΕ-ΚΕΝΑΚ, με την ολοκλήρωση της εισαγωγής δεδομένων για το προς επιθεώρηση κτίριο/τμήμα κτιρίου, το λογισμικό δημιουργεί αυτόματα το κτίριο αναφοράς με το οποίο συγκρίνεται το υπάρχον κτίριο. Σημαντική, επίσης, διαφορά σε σχέση με το EPA-NR είναι η εισαγωγή στα δεδομένα εισόδου της «χρήσης κτιρίου» που επηρεάζει τα τελικά αποτελέσματα του πιστοποιητικού ενεργειακής απόδοσης και τις παραδοχές για το κτίριο αναφοράς. Για κάθε θερμική ζώνη, ή συνολικά για το κτίριο αν πρόκειται για μονοζωνικό κτίριο, καθορίζονται αρχικά οι γενικές πληροφορίες χρήσης και λειτουργίας. Η επιλογή χρήσης για την θερμική ζώνη συνδέεται με συγκεκριμένες εσωτερικές συνθήκες λειτουργίας (επιθυμητή θερμοκρασία, υγρασία, απαιτούμενο αερισμό, επίπεδα φωτισμού και εσωτερικά κέρδη, ωράριο λειτουργίας, κ.α.). Το λογισμικό με την επιλογή χρήσης, εισάγει αυτόματα για κάθε θερμική ζώνη συγκεκριμένες εσωτερικές συνθήκες λειτουργίας, τόσο για το υπό επιθεώρηση κτίριο όσο και για το κτίριο αναφοράς. Επιπλέον στο ΤΕΕ-ΚΕΝΑΚ υπάρχει η παράμετρος για την έκθεση του κτιρίου, όπου λαμβάνεται υπόψη η πυκνότητα δόμησης της περιοχής του κτιρίου. Κάποιες από τις παραμέτρους που εισάγονται στο λογισμικό κατά την ενεργειακή επιθεώρηση είναι καθαρά για στατιστικούς λόγους όπως τα τεχνικά χαρακτηριστικά για τους ανελκυστήρες, την ύδρευση, την άρδευση, την αποχέτευση του κτηρίου, κ.ά. 52

60 4. Ενεργειακή επιθεώρηση στο κτίριο της Υδραυλικής με το λογισμικό ΤΕΕ-ΚΕΝΑΚ Για τη διενέργεια της ενεργειακής επιθεώρησης και για την εισαγωγή των δεδομένων του κτιρίου στο λογισμικό ΤΕΕ-ΚΕΝΑΚ ακολουθούνται τα παρακάτω βήματα: 1. Καθορισμός θερμικών ζωνών. 2. Ανάλυση και υπολογισμός γενικών στοιχείων κτιρίου (χρήση, κλιματικά δεδομένα, γεωμετρικά στοιχεία). Εισαγωγή δεδομένων στο λογισμικό ΤΕΕ- ΚΕΝΑΚ. 3. Ανάλυση και υπολογισμός γενικών στοιχείων κάθε θερμικής ζώνης και των παραμέτρων των επιφανειών τους (αδιαφανείς, διαφανείς, επιφάνειες σε επαφή με το έδαφος). Εισαγωγή δεδομένων στο λογισμικό ΤΕΕ-ΚΕΝΑΚ. 4. Ανάλυση και υπολογισμός στοιχείων των συστημάτων (ψύξης, θέρμανσης, φωτισμού) κάθε θερμικής ζώνης. Εισαγωγή δεδομένων στο λογισμικό ΤΕΕ- ΚΕΝΑΚ. 5. Ανάλυση και υπολογισμός στοιχείων για τις επιφάνειες των μη θερμαινόμενων χώρων. Εισαγωγή δεδομένων στο λογισμικό ΤΕΕ-ΚΕΝΑΚ. 4.1 Διαχωρισμός θερμικών ζωνών Για την εκτίμηση της ενεργειακής απόδοσης κάθε κτίριο χωρίζεται σε θερμικές ζώνες, δηλαδή σε χώρους με παρόμοια χρήση, ίδιο προφίλ λειτουργίας και κοινά ηλεκτρομηχανολογικά συστήματα. Για το διαχωρισμό των θερμικών ζωνών ακολουθούνται οι παρακάτω γενικοί κανόνες: Ο διαχωρισμός του κτιρίου να γίνεται στο μικρότερο δυνατό αριθμό ζωνών, προκειμένου να επιτυγχάνεται οικονομία στο πλήθος των δεδομένων εισόδου και στον υπολογιστικό χρόνο. Κατά τη μελέτη ή την επιθεώρηση ο προσδιορισμός των θερμικών ζωνών να γίνεται καταγράφοντας την πραγματική εικόνα λειτουργίας του κτιρίου. Τμήματα του κτιρίου με όγκο μικρότερο από το 10% του συνολικού όγκου του κτιρίου να εξετάζονται ενταγμένα σε άλλες θερμικές ζώνες, κατά το δυνατόν παρόμοιες. Για τους υπολογισμούς των απαιτούμενων φορτίων θέρμανσης και ψύξης είναι σκόπιμο αυτοί να πραγματοποιούνται χωρίς να μελετάται η θερμική σύζευξη μεταξύ των θερμικών ζωνών καθώς πολλαπλασιάζει τα δεδομένα εισόδου κάνοντας 53

61 πολύπλοκους τους υπολογισμούς χωρίς να επιτυγχάνεται σημαντική βελτίωση της ακρίβειας των αποτελεσμάτων. Ο καθορισμός ανεξάρτητων θερμικών ζωνών σύμφωνα με τον ΚΕΝΑΚ και το πρότυπο ΕΛΟΤ ΕΝ ISO επιβάλλεται στις περιπτώσεις κατά τις οποίες: H επιθυμητή θερμοκρασία των εσωτερικών χώρων διαφέρει περισσότερο από 4 Κ (4 ο C) σε σχέση με τα υπόλοιπα τμήματα του κτιρίου κατά τη χειμερινή ή τη θερινή περίοδο. Υπάρχουν χώροι με διαφορετική χρήση. Για παράδειγμα, σε ένα νοσοκομείο υπάρχουν αίθουσες νοσηλείας, γραφείων χειρουργείων ειδικών ιατρικών μηχανημάτων, εργαστήρια κ.ά. Οι χώροι διαφορετικών χρήσεων έχουν συνήθως και διαφορετικές εσωτερικές συνθήκες σχεδιασμού (θερμοκρασία, σχετική υγρασία, νωπό αέρα κ.ά.) Υπάρχουν χώροι στο κτίριο που παρουσιάζουν πολύ μεγάλες (σε σχέση με το υπόλοιπο κτίριο) συναλλαγές ενέργειας (π.χ. εσωτερικά ή/και ηλιακά κέρδη, θερμικές απώλειες). Για παράδειγμα οι χώροι με νότιο προσανατολισμό σε ένα κτίριο έχουν σημαντικά ηλιακά κέρδη σε σχέση με τους υπόλοιπους χώρους. Υπάρχουν χώροι στους οποίους το σύστημα του μηχανικού αερισμού (παροχής νωπού αέρα ή κλιματισμού) καλύπτει λιγότερο από το 80% της επιφάνειας της κάτοψης του χώρου. Χώροι που καταλαμβάνουν όγκο μικρότερο του 10% του συνολικού όγκου ή/και έχουν χαμηλή ενεργειακή κατανάλωση συγκριτικά με τη συνολική, δεν μπορούν να χαρακτηριστούν ως αυτόνομες θερμικές ζώνες. Εν κατακλείδι, ο διαχωρισμός σε θερμικές ζώνες εναπόκειται στην ευχέρεια και την κρίση του ενεργειακού επιθεωρητή και μπορεί να βασιστεί στους εθνικούς κανονισμούς και τις σχετικές τεχνικές οδηγίες. Ωστόσο στα πλαίσια της ενεργειακής επιθεώρησης ο διαχωρισμός των θερμικών ζωνών δεν επηρεάζει ιδιαίτερα τους τελικούς υπολογισμούς και επομένως συστήνεται η επιλογή του μικρότερου δυνατού αριθμού ζωνών [1]. Αν το κτίριο δεν παρουσιάζει ιδιαίτερα σημαντικές διαφορές στους χώρους του, η βέλτιστη προσέγγιση είναι να αντιμετωπιστεί ως μια ενιαία θερμική ζώνη. Για το εξεταζόμενο κτίριο της Υδραυλικής καθορίστηκαν τρεις (3) θερμικές ζώνες με βάση τα κριτήρια της διαφορετικής χρήσης και του διαφορετικού συστήματος ψύξης, όπως παρουσιάζονται παρακάτω: 54

62 ΖΩΝΕΣ ΧΩΡΟΙ ΠΟΥ ΠΕΡΙΚΛΕΙΟΥΝ Ζώνη 1 εργαστήριο υδραυλικής ισογείου εργαστήριο τεχνικής περιβάλλοντος ισογείου εργαστήριο υδάτινων πόρων υπογείου αποθηκευτικοί χώροι εργαστηρίων υπογείου Ζώνη 2 γραφεία 1 ου και 2 ου ορόφου αίθουσα διαλέξεων 1 ου ορόφου γραφεία υπογείου Ζώνη 3 διάδρομοι και αίθουσες αναμονής ορόφων αίθουσα αναμονής ισογείου WC υπογείου WC 2 ου ορόφου Πίνακας 4.1: Θερμικές ζώνες κτιρίου της Υδραυλικής 4.2 Γενικά στοιχεία κτιρίου Χρήση Από τη χρήση των χώρων του κτιρίου της Υδραυλικής προκύπτει το συμπέρασμα ότι το κτίριο προορίζεται για μεικτή χρήση, οπότε η κατάταξή του όσον αφορά τη χρήση κτιρίου γίνεται με βάση την πλησιέστερη περιγραφή. Συνεπώς, το κτίριο εντάσσεται στην κατηγορία της «Τριτοβάθμιας Εκπαίδευσης». Κλιματικά Δεδομένα Για την πραγματοποίηση της ενεργειακής επιθεώρησης απαραίτητη είναι η εισαγωγή κλιματικών δεδομένων που συνδέονται με το εξεταζόμενο κτίριο. Στα πλαίσια της μελέτης της ενεργειακής απόδοσης των κτιρίων η ελληνική επικράτεια χωρίζεται σε τέσσερις κλιματικές ζώνες (σχήμα 4.1) ανάλογα με τις βαθμοημέρες θέρμανσης. Σε κάθε νομό οι περιοχές που βρίσκονται σε υψόμετρο άνω των 500 μέτρων εντάσσονται στην επόμενη ψυχρότερη κλιματική ζώνη. Στον επόμενο πίνακα, υπάρχουν πληροφορίες για το ποιοί νομοί εντάσσονται στις κλιματικές ζώνες. Το κτίριο της Υδραυλικής εύλογα προκύπτει ότι κατατάσσεται στην κλιματική ζώνη Γ [3]. 55

63 Πίνακας 4.2: Κατηγοριοποίηση Νομών ελληνικής επικράτειας σε κλιματικές ζώνες Σχήμα 4.1: Χαρτογράφηση κλιματικών ζωνών στο χάρτη της Ελλάδας 56

64 Γεωμετρικά δεδομένα κτιρίου Για τον υπολογισμό της επιφάνειας του κτιρίου χρησιμοποιούνται τα αρχιτεκτονικά σχέδια του κτιρίου και οι αναλυτικές κατόψεις, βασίζοντας πάντα τους υπολογισμούς στις εξωτερικές διαστάσεις των δομικών στοιχείων. H συνολική επιφάνεια του κτιρίου υπολογίζεται στα 2587,87 m 2. Τα αρχιτεκτονικά σχέδια του κτιρίου, παρουσιάζονται στα σχήματα (4.2 έως 4.5). Σχήμα 4.2: Κάτοψη ισογείου κτιρίου Υδραυλικής Σχήμα 4.3: Κάτοψη υπογείου κτιρίου Υδραυλικής 57

65 Σχήμα 4.4: Κάτοψη 1 ου ορόφου κτιρίου Υδραυλικής Σχήμα 4.5: Κάτοψη 2 ου ορόφου κτιρίου Υδραυλικής Όσον αφορά στην εκτίμηση του όγκου του κτιρίου αυτός εστιάζεται στον υπολογισμό του μεικτού όγκου, ο οποίος αναφέρεται στον όγκο της εξεταζόμενης θερμικής ζώνης η οποία περικλείεται από: το δάπεδο της, το οποίο έρχεται σε επαφή με τον αέρα, το έδαφος, μη θερμαινόμενους χώρους ή άλλη θερμική ζώνη τις κατακόρυφες πλευρικές επιφάνειες της οι οποίες μπορεί να είναι σε επαφή με τον αέρα, το έδαφος, μη θερμαινόμενους χώρους ή άλλες θερμικές ζώνες και την επιστέγασή της 58

66 Ο συνολικός όγκος του κτιρίου εκτιμήθηκε στα ,28 m 3. Οι παραπάνω πληροφορίες περιλαμβάνονται στο επόμενο σχήμα, που παρουσιάζει την φόρμα εισαγωγής στο λογισμικό ΤΕΕ-ΚΕΝΑΚ. Σχήμα 4.6: Εισαγωγή γενικών στοιχείων κτιρίου Υδραυλικής 4.3 Ανάλυση στοιχείων θερμικών ζωνών Γενικά στοιχεία θερμικής ζώνης Ως γενικά στοιχεία για κάθε θερμική ζώνη απαιτούνται: Συνολική επιφάνεια (m 2 ) Εισάγεται το συνολικό εμβαδόν δαπέδου της θερμικής ζώνης, λαμβάνοντας υπόψη τις εξωτερικές διαστάσεις της κατασκευής. Η συνολική επιφάνεια κάθε ζώνης υπολογίστηκε ως το άθροισμα των επιφανειών των επιμέρους χώρων της. Ανηγμένη θερμοχωρητικότητα (kj /m 2 * Κ) Εισάγεται η μέση ειδική θερμοχωρητικότητα της κατασκευής, σύμφωνα με την λεπτομερή περιγραφή και τις τυπικές τιμές που περιλαμβάνονται στην ΤΟΤΕΕ 2010α. Για τον τύπο κατασκευής του κτιρίου της Υδραυλικής η τιμή της ανηγμένης θερμοχωρητικότητας προκύπτει 260 (kj/(m 2.K)). 59

67 Κατηγορία Περιγραφή Ανηγμένη θερμοχωρητικότητα (kj/(m 2 K)) 1 Ελαφριά κατασκευή με ξύλινο σκελετό και στοιχεία πλήρωσης από γυψοσανίδα ή ξύλο και εσωτερική 80 θερμομόνωση σε όλα τα δομικά στοιχεία (τοιχοποιία, οροφή, δάπεδο). 2 Φέρων οργανισμός από ελαφριά μεταλλική κατασκευή, πλήρωση από υαλοπετάσματα ή ελαφριά πετάσματα με θερμομόνωση Φέρων οργανισμός από σκυρόδεμα, στοιχεία πλήρωσης από ελαφροβαρείς τσιμεντόλιθους ή γυψοσανίδα και ύπαρξη ψευδοροφών Φέρων οργανισμός από σκυρόδεμα και στοιχεία πλήρωσης από διάτρητους οπτόπλινθους. 260 Φέρων οργανισμός από σκυρόδεμα και στοιχεία 5 πλήρωσης από βαριά υλικά, όπως πέτρα, συμπαγείς οπτόπλινθους, ωμόπλινθους ή σκυρόδεμα. Πίνακας 4.3: Μέση ειδική θερμοχωρητικότητα [Πηγή: ΤΟΤΕΕ 2010α] 370 Μέση κατανάλωση ΖΝΧ (m 3 /έτος) Εισάγεται η υπολογιζόμενη ετήσια κατανάλωση ζεστού νερού χρήσης για την συγκεκριμένη ζώνη. Η μέση ετήσια κατανάλωση υπολογίζεται με βάση τις ώρες και ημέρες λειτουργίας της συγκεκριμένης ζώνης. [1] Για το κτίριο της Υδραυλικής χρησιμοποιήθηκε για τους υπολογισμούς των δεδομένων ΖΝΧ η τιμή που αφορά την κατανάλωση για χρήση κτιρίων Τριτοβάθμιας εκπαίδευσης, της πλησιέστερης δηλαδή της πραγματικής χρήσης Χρήσεις κτιρίων ή Κατανάλωση ζεστού Ημερήσια Ετήσια κατανάλωση θερμικών ζωνών νερού χρήσης κατανάλωση ανά ανά δομημ. επιφάνεια [l/άτομο/ημέρα] δομημ. επιφάνεια [m 3 /m 2 /έτος] [l/m 2 /ημέρα] Λουτρό (κοινόχρηστο) 40 4,00 1,46 Νηπιαγωγείο 5 2,50 0,43 Πρωτοβάθμια 7 3,50 0,68 εκπαίδευση, δευτεροβάθμιας εκπαίδευσης Τριτοβάθμια 7 3,50 0,76 εκπαίδευση, αίθουσα διδασκαλίας Φροντιστήριο, ωδείο 5 2,75 0,54 Πίνακας 4.4: Κατανάλωση ΖΝΧ ανά κτίριο [Πηγή: ΤΟΤΕΕ 2010α] Κατηγορία διατάξεων ελέγχου & αυτοματισμών 60

68 Καθορίζεται η κατηγορία διατάξεων αυτομάτου ελέγχου που αφορούν στις μονάδες παραγωγής θέρμανσης/ψύξης, στις μονάδες αερισμού, στο δίκτυο διανομής και στις τερματικές μονάδες της συγκεκριμένης ζώνης, σύμφωνα με τον 4.5. Στην περίπτωση που δεν υπάρχουν τέτοιες διατάξεις η κατηγορία είναι «Δ». Η κατηγορία διατάξεων ελέγχου και αυτοματισμών «Δ» επιλέχθηκε για την περίπτωση του κτιρίου της Υδραυλικής, όπως παρουσιάζεται και στο παρακάτω σχήμα. Περιγραφή διατάξεων ελέγχου ανά κατηγορία Κατηγορία Συστήματα παραγωγής, διανομής & εκπομπής θέρμανσης/ψύξης Δ 1. Κανένας αυτόματος έλεγχος της λειτουργίας των τερματικών μονάδων, του δικτύου διανομής, των αντλιών διανομής. 2. Η μονάδα παραγωγής θέρμανσης/ψύξης λειτουργεί με σταθερή θερμοκρασία παροχής μέσου προς το δίκτυο και το χώρο. 3. Σε περίπτωση αλληλουχίας μεταξύ διαφορετικών μονάδων παραγωγής θέρμανσης/ψύξης δεν ελέγχεται η προτεραιότητα. 4. Σε περίπτωση αντλίας θερμότητας δεν υπάρχει σύστημα απόψυξης. Συστήματα αερισμού κτιρίων τριτογενή τομέα 1. Σε περίπτωση μονάδων αερισμού ή/και κεντρικής κλιματιστικής μονάδας δεν υπάρχει κανένας έλεγχος ή είναι χειροκίνητος ο έλεγχος της ροής αέρα μέσα στον χώρο ή στο επίπεδο της κεντρικής κλιματιστικής μονάδας. 2. Δεν υπάρχει η δυνατότητα ελεύθερης μηχανικής ψύξης (free cooling) ή νυχτερινού αερισμού (night ventilation cooling). 3. Κανένας θερμοστατικός έλεγχος του αέρα προσαγωγής και της υγρασίας του αέρα. Πίνακας 4.5: Συστήματα διατάξεων ελέγχου για την κατηγορία Δ [Πηγή: ΤΟΤΕΕ 2010α] Διείσδυση αέρα από κουφώματα (m 3 /h) Εισάγεται η υπολογιζόμενη συνολική διείσδυση του εξωτερικού (νωπού) αέρα από τις χαραμάδες κουφωμάτων, σύμφωνα με τον πίνακα 4.5 Είδος ανοίγματος (υαλοστάσια, πόρτες κ.α.) Διείσδυση του αέρα Πόρτα Παράθυρο [m 3 /h/m 2 ] [m 3 /h/m 2 ] Κουφώματα με ξύλινο πλαίσιο Κούφωμα με μονό υαλοπίνακα, μη αεροστεγές χωνευτό ή συρόμενο. 11,8 15,1 Κούφωμα με δίδυμο υαλοπίνακα, συρόμενο επάλληλα ή μη, με 9,8 12,5 ψύκτρες, αεροστεγές, με πιστοποίηση. Ανοιγόμενο κούφωμα με δίδυμο υαλοπίνακα, αεροστεγές με 7,9 10,0 πιστοποίηση. Κούφωμα, χωρίς υαλοπίνακα, αεροστεγές, με πιστοποίηση. Κουφώματα με μεταλλικό ή συνθετικό πλαίσιο Κούφωμα με μονό υαλοπίνακα, μη αεροστεγές χωνευτό ή συρόμενο. 7,4 8,7 Κούφωμα με δίδυμο υαλοπίνακα, συρόμενο επάλληλα ή μη, με 5,3 6,8 ψύκτρες, αεροστεγές, με πιστοποίηση. Ανοιγόμενο κούφωμα, με διπλό υαλοπίνακα, μη πιστοποιημένο. Ανοιγόμενο κούφωμα με δίδυμο υαλοπίνακα, αεροστεγές με πιστοποίηση. Κούφωμα, χωρίς υαλοπίνακα, αεροστεγές, με πιστοποίηση. 4,8 6,2 61

69 Γυάλινες προσόψεις Για τα μερικώς ανοιγόμενα κουφώματα των γυάλινων προσόψεων (π.χ. με προβαλλόμενα τμήματα) λαμβάνεται υπόψη μόνο το μη σταθερό τμήμα, ανάλογα προς τις παραπάνω κατηγορίες αυτού του πίνακα Πίνακας 4.5: Τιμές διείσδυσης του αέρα σε είδη ανοίγματος [Πηγή: ΤΟΤΕΕ 2010α] Η διείσδυση αέρα επιβαρύνει επιπλέον τα φορτία λόγω αερισμού του κτιρίου. Η διείσδυση αέρα από τις καμινάδες και τις θυρίδες εξαερισμού για συσκευές φυσικού αερίου, εάν υπάρχουν, επηρεάζουν την διείσδυση αέρα στους εσωτερικούς χώρους [Πίνακας 3.22 ΤΟΤΕΕ 2010α]. Τα δεδομένα εισόδου είναι τα παρακάτω (4.7 ως 4.9): Σχήμα 4.7: Γενικά στοιχεία ζώνης 1 Σχήμα 4.8: Γενικά στοιχεία ζώνης 2 62

70 Σχήμα 4.9: Γενικά στοιχεία ζώνης Γεωμετρικά στοιχεία θερμικών ζωνών Σε κάθε θερμική ζώνη απαιτείται να υπολογιστούν για όλες τις επιφάνειες τα γεωμετρικά τους στοιχεία (εμβαδόν, κλίση, προσανατολισμός) [1]. Εμβαδόν (m 2 ) Εισάγεται το συνολικό εμβαδόν των επιφανειών (αδιαφανών, σε επαφή με το έδαφος, διαφανών) με βάση τις εξωτερικές διαστάσεις τους. Για τη διενέργεια της ενεργειακή επιθεώρησης, απαραίτητα είναι τα αρχιτεκτονικά σχέδια του κτιρίου, τα οποία πρέπει να προσκομισθούν από τον ιδιοκτήτη ή συντηρητή του κτιρίου, ενώ σε περίπτωση απόκλισης της πραγματικής γεωμετρίας από τα αρχιτεκτονικά σχέδια, λαμβάνεται υπόψη η σχηματική αποτύπωση της γεωμετρίας του κτιρίου από τον επιθεωρητή. Τα στοιχεία γεωμετρίας του κτιρίου της Υδραυλικής προέκυψαν από τις κατόψεις των τεσσάρων επιπέδων καθώς και από τις τομές των επιφανειών. Για τον υπολογισμό των γεωμετρικών χαρακτηριστικών των δομικών στοιχείων λαμβάνονται υπόψη μόνο οι εξωτερικές διαστάσεις. Συγκεκριμένα, τα μήκη των δομικών στοιχείων, δηλαδή οι οριζόντιες διαστάσεις προσμετρούνται όπως παρουσιάζεται και στο παρακάτω σχήμα

71 Σχήμα 4.10: Τρόπος υπολογισμού επιφάνειας [Πηγή: ΤΟΤΕΕ 2010α] Οι πλευρικές διαστάσεις των οριζόντιων δομικών στοιχείων ορίζονται με βάση την αφετηρία μέτρησης των κατακόρυφων δομικών στοιχείων που τα ορίζουν. Το ύψος των κατακόρυφων δομικών στοιχείων μετράται από τα σχέδια των τομών όπως παρουσιάζεται και στο παρακάτω σχήμα. Προσανατολισμός, γ (deg) Ο προσανατολισμός μιας επιφάνειας ορίζεται ως η απόκλιση της καθέτου στην επιφάνεια προς την κατεύθυνση του βορρά. Οι γωνίες αζιμούθιου των επιφανειών ανάλογα με τον προσανατολισμό τους δίνονται στον παρακάτω πίνακα. Η γωνία κλίσης της επιφάνειας μετράται μεταξύ της καθέτου στην επιφάνεια και της κατακόρυφου. Εισάγεται ο προσανατολισμός του δομικού στοιχείου. Σύμφωνα με την σύμβαση, επιφάνεια με προσανατολισμό προς Βορά η τιμή είναι 0, προς Ανατολή 90, προς Νότο 180 και προς Δύση 270. Προσανατολισμός Βόρειος Ανατολικός Νότιος Δυτικός Γωνία αζιμούθιου Κλίση, β (deg) Εισάγεται η κλίση του δομικού στοιχείου, μετρούμενη μεταξύ της καθέτου στην επιφάνεια και της κατακόρυφου (ζενίθ περιοχής). Ένας κατακόρυφο άνοιγμα έχει κλίση 90 και ένας φεγγίτης σε μια επίπεδη οροφή 0. Επιπλέον, απαιτείται να υπολογιστούν παράμετροι που έχουν να κάνουν με τις θερμοφυσικές ιδιότητες των δομικών στοιχείων και τη σκίαση. Αυτές οι παράμετροι θα εξεταστούν ξεχωριστά για κάθε κατηγορία επιφανειών, λόγω των ιδιαιτεροτήτων που παρουσιάζουν οι υπολογισμοί σε κάθε περίπτωση. 64

72 Αδιαφανείς επιφάνειες Περιλαμβάνει δεδομένα για τις αδιαφανείς επιφάνειες, δηλαδή της τοιχοποιίας του κτιρίου, του κελύφους της κάθε ζώνης που βρίσκονται σε επαφή με τον εξωτερικό αέρα. a. Συντελεστής θερμοπερατότητας, U (W/m 2. K) Εισάγεται ο συντελεστής θερμοπερατότητας του δομικού στοιχείου. Συγκεκριμένα, στα πλαίσια της ενεργειακής επιθεώρησης και όσον αφορά τα αδιαφανή δομικά στοιχεία, εκτιμάται η θερμική τους συμπεριφορά λαμβάνοντας υπόψη και το έτος έκδοσης της οικοδομικής άδειας του κτιρίου. Συνεπώς, στις περιπτώσεις που δεν ήταν διαθέσιμα επαρκή στοιχεία για να πραγματοποιηθούν υπολογισμοί με βάση τον ΚΕΝΑΚ χρησιμοποιήθηκαν οι τιμές του πίνακα 4.6: Περιγραφή στοιχείου Κατακόρυφα δομικά στοιχεία Χωρίς θερμομονωτική προστασία Σε επαφή με αέρα Σε επαφή με μη θερμαινόμενο χώρο Σε επαφή με έδαφος Με ανεπαρκή θερμομονωτική προστασία κατά Κ.Θ.Κ. Σε επαφή Σε επαφή με μη Σε επαφή με με αέρα θερμαινόμενο έδαφος χώρο [W/(m 2 K)] [W/(m 2 K)] [W/(m 2 K)] [W/(m 2 K)] [W/(m 2 K)] [W/(m 2 K)] Στοιχείο φέροντος οργανισμού οπλισμένου σκυροδέματος (πάχους μικρότερου των 80 cm) Ανεπίχριστο από 3,65 2,75 4,30 1,00 0,90 1,05 τη μία ή τις δύο όψεις. Επιχρισμένο και 3,40 2,60-1,00 0,90 - από τις δύο όψεις. Επενδεδυμένο με 2,45 2,00 2,90 0,90 0,85 0,95 απλή ή διακοσμητική οπτοπλινθοδομή. Επενδεδυμένο με 2,90 2,30 3,25 0,90 0,85 0,95 αργολιθοδομή Επενδεδυμένο με 3,50 2,05 4,00 1,00 0,90 1,05 μαρμάρινες πλάκες. Επενδεδυμένο με 2,05 1,75 2,25 0,80 0,75 0,85 γυψοσανίδα, τσιμεντοσανίδα, ξυλοσανίδα ή άλλες πλάκες Πίνακας 4.6: Συντελεστής θερμοπερατότητας δομικών στοιχείων [Πηγή: ΤΟΤΕΕ 2010α] Για τις επιφάνειες και τα δομικά στοιχεία, για τα οποία ήταν γνωστά τα κατασκευαστικά τους στοιχεία, οι υπολογισμοί έγιναν βάσει όσων αναφέρονται στη αναλυτική οδηγία ΤΟΤΕΕ-2010β. Αναλυτικά, κατά απλοποιητική παραδοχή η ροή 65

73 θερμότητας μέσω ενός δομικού στοιχείου αντιμετωπίζεται ως μονοδιάστατο μέγεθος και με διεύθυνση κάθετη προς την επιφάνεια του εξεταζόμενου δομικού στοιχείου. Οι ανταλλαγές θερμότητας θεωρούνται επίσης ανεξάρτητες από το χρόνο (στάσιμη κατάσταση) και ανεπηρέαστες από εξωγενείς παράγοντες. Ομοίως όλα τα δομικά υλικά θεωρούνται κατά παραδοχή ομογενή και ισότροπα, με σταθερά θερμοφυσικά χαρακτηριστικά και ανεπηρέαστα από τις μεταβολές της θερμοκρασίας [2]. Με βάση τα παραπάνω, η αντίσταση που προβάλλει μια ομογενής στρώση ενός δομικού στοιχείου στη ροή θερμότητας υπολογίζεται από το γενικό τύπο: d R= [m 2 K/W] (4.1) λ όπου R [m 2 K/W] η αντίσταση που προβάλλει στη ροή θερμότητας η συγκεκριμένη στρώση d [m] το πάχος της στρώσης λ [W/mK] o συντελεστής θερμικής αγωγιμότητας του υλικού της στρώσης Το σύνολο των θερμικών αντιστάσεων όλων των στρώσεων ενός πολυστρωματικού δομικού στοιχείου, που αποτελείται από ομογενείς στρώσεις υλικών, ορίζει την αντίσταση θερμοδιαφυγής και προκύπτει από το άθροισμα των επί μέρους αντιστάσεων της κάθε στρώσης κατά τη γενικευμένη σχέση: R Λ d n n j = = R j [m 2 K/W] (4.2) j= 1λ j j Η σειρά των στρώσεων ενός δομικού στοιχείου πρακτικά δεν επηρεάζει τη ροή θερμότητας, επηρεάζει όμως την αξιοποίηση της θερμοχωρητικότητάς του. Ωστόσο, η θερμοχωρητικότητα του δομικού στοιχείου επηρεάζεται καθοριστικά από τη μάζα του. Όσο μεγαλύτερη είναι αυτή, τόσο μεγαλύτερη είναι και η ικανότητα αποθήκευσης θερμότητας. Η συνολική θερμική αντίσταση που προβάλλει ένα πολυστρωματικό δομικό στοιχείο, ορίζεται από το άθροισμα των επιμέρους αντιστάσεων των επί μέρους στρώσεων και του στρώματος αέρα από την εξίσωση 4.3: R = R + i R ολ R + n R (4.3) a Οι θερμικές απώλειες ενός δομικού στοιχείου καθορίζονται από το συντελεστή θερμοπερατότητας, που δείχνει την ποσότητα θερμότητας που μεταφέρεται στη μονάδα του χρόνου σε σταθερό θερμοκρασιακό πεδίο μέσω της μοναδιαίας επιφάνειας ενός δομικού στοιχείου, όταν η διαφορά θερμοκρασίας του αέρα στις δύο όψεις ισούται με τη μονάδα. Ο συντελεστής αυτός ορίζεται από τη σχέση: 66

74 n 1 = Ri + Rj+ Ra U j= 1 [m 2 K/W] (4.4) ενώ για τα αδιαφανή δομικά στοιχεία ο συντελεστής θερμοπερατότητας U δίνεται από τη σχέση: U = 1 n d j Ri + + Rδ + R λ j= 1 j a [m 2 K/W] (4.5) όπου R δ [m² K/W] η θερμική αντίσταση στρώματος αέρα σε τυχόν υφιστάμενο διάκενο ανάμεσα στις στρώσεις 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 προβάλλει το επιφανειακό στρώμα αέρα στη μετάδοση της θερμότητας από το δομικό στοιχείο προς το εξωτερικό περιβάλλον Το κτίριο της Υδραυλικής λόγω της παλαιότητας της κατασκευής του παρουσιάζει ελλιπή θερμομόνωση. Συγκεκριμένα ως υλικά θερμομόνωσης χρησιμοποιούνται Heraclith, για την τοιχοποιία της νότιας πλευράς ασφαλτόχαρτο και ασφαλτική επίστρωση, για τους τοίχους του υπογείου και για την τοιχοποιία της βόρειας πλευράς Ακολουθεί ο αναλυτικός υπολογισμός του συντελεστή θερμοπερατότητας U για τη Νότια πλευρά : R εξωτ.επιχρίσματος 0,02 = = [m 2 K/W] (4.6α) 1,045 R heraclith 0,025 = = 0,416 [m 2 K/W] (4.6β) 0,06 0,15 R beton_arme = = 0,162 [m 2 K/W] 0,93 (4.6γ) 0,02 R εσωτ.επίχρισμα = = 0,023 [m 2 K/W] 0,872 (4.6δ) 67

75 R νότιας_πλευράς = R εξωτ.επιχρίσματος + R heraclith + R beton_arme + R εσωτ.επίχρισμα = 0,62 [m 2 K/W] (4.6ε) 1 U νότιας_τοιχοποίας = = 1,27 Ri + Rδ + Ra (4.7) Οι τιμές των αντιστάσεων θερμικής μετάβασης υπολογίστηκαν από τον πίνακα 4.7: Α/Α Κατεύθυνση θερμικής ροής Συντελεστές θερμικής μετάβασης Αντιστάσεις θερμικής μετάβασης 1/R i 1/R a R i R a W/(m 2 K) W/(m 2 K) W/(m 2 K) W/(m 2 K) 1 Οριζόντια θερμική ροή 7,70 25,00 0,13 0,04 2 Κατακόρυφη θερμική 10,00 25,00 0,10 0,04 ροή προς τα άνω 3 Κατακόρυφη θερμική 5,88 25,00 0,17 0,04 ροή προς τα κάτω Πίνακας 4.7: Αντιστάσεις Θερμικής μετάβασης [Πηγή: ΤΟΤΕΕ 2010β] Αντίστοιχοι υπολογισμοί πραγματοποιούνται για τις αδιαφανείς επιφάνειες της βόρειας τοιχοποιίας, όπου προκύπτει: U βόρειας_τοιχοποίας = 2,61 [m 2 K/W] Για τα κατακόρυφα αδιαφανή δομικά στοιχεία της ανατολικής και δυτικής πλευράς, χρησιμοποιήθηκαν οι τιμές του πίνακα 4.6 για «επιχρισμένα δομικά στοιχεία και από τις δύο όψεις». Αναφορικά με τις θερμογέφυρες και τον ρόλο που διαδραματίζουν αυτές στον υπολογισμό της θερμοπερατότητας των αδιαφανών δομικών στοιχείων ακολουθούνται οι τιμές τους παρακάτω πίνακα της ΤΟΤΕΕ-2010α. Περίοδος έκδοσης οικοδομικής άδειας Πριν από το 1979 (ανυπαρξία κανονισμού) Θερμομονωτική προστασία Χωρίς θερμομονωτική προστασία Μερική πρόνοια θερμικής προστασίας (εξαρχής πρόνοια ή Υπολογισμός τιμών U Τιμές από πίνακα 4.5. Τιμές από πίνακα 4.5. Κτίριο μελέτης Υπολογισμός θερμογεφυρών Όχι U + 0,1 W/(m 2 K) Υπολογισμός τιμών U U max κατά Κ.Εν.Α.Κ. U max κατά Κ.Εν.Α.Κ. Κτίριο αναφοράς Υπολογισμός θερμογεφυρών U + 0,1 W/m 2 K U + 0,1 W/m 2 K 68

76 μετέπειτα επέμβαση) Μετέπειτα επεμβάσεις που καλύπτουν τις απαιτήσεις του Κ.Θ.Κ. Μετέπειτα επεμβάσεις που καλύπτουν τις απαιτήσεις του Σύμφωνα με τη μελέτη ή με k max Κ.Θ.Κ. Σύμφωνα με τη μελέτη ή με U max κατά Κ.Εν.Α.Κ. U + 0,1 W/(m 2 K) U + 0,1 W/(m 2 K) U max κατά Κ.Εν.Α.Κ. U max κατά Κ.Εν.Α.Κ. U + 0,1 W/m 2 K U + 0,1 W/m 2 K Κ.Εν.Α.Κ. Πίνακας 4.8: Συντελεστής θερμοπερατότηας και θερμογέφυρες πριν το 1979 [Πηγή: ΤΟΤΕΕ 2010α] Απορροφητικότητα Καθορίζεται ο συντελεστής απορροφητικότητας στην ηλιακή ακτινοβολία στην εξωτερική πλευρά της επιφάνειας του δομικού στοιχείου. Εξαρτάται από τον τύπο του δομικού στοιχείου, το υλικό και το χρώμα των τελικών επιστρώσεων, σύμφωνα με τις τυπικές τιμές από την ΤΟΤΕΕ 2010α. Οι τιμές της απορροφητικότητας που χρησιμοποιήθηκαν ως δεδομένα εισαγωγής στο λογισμικό ΤΕΕ-ΚΕΝΑΚ για το εξεταζόμενο κτίριο, προέκυψαν από τον προσανατολισμό του δομικού στοιχείου (οριζόντιο ή κατακόρυφο) και από τον τύπο του επιχρίσματος. Συντελεστής εκπομπής θερμικής ακτινοβολίας Καθορίζεται ο συντελεστής εκπομπής για την θερμική ακτινοβολία στην εξωτερική πλευρά της επιφάνειας του δομικού στοιχείου σύμφωνα με τις τυπικές τιμές από την ΤΟΤΕΕ 2010α ( Συντελεστής εκπομπής στη θερμική ακτινοβολία. Πίνακας Τιμές του συντελεστή εκπομπής (εκπεμπτικότητα) θερμικής ακτινοβολίας). Οι τιμές του συντελεστή εκπομπή θερμικής ακτινοβολίας, που χρησιμοποιήθηκαν ως δεδομένα εισαγωγής στο λογισμικό ΤΕΕ-ΚΕΝΑΚ για το εξεταζόμενο κτίριο, προέκυψαν από τις ενδεικτικές τιμές που αντιστοιχούν σε συνήθη δομικά υλικά. Συντελεστές σκίασης Τα δομικά στοιχεία ενός κτιρίου μπορεί να σκιάζονται εξωτερικά λόγω ύπαρξης εξωτερικών εμποδίων αλλά και στοιχείων του ίδιου του κτηρίου, όπως προστεγάσματα, πλευρικά στοιχεία ή ακόμη και τμήματα της κατασκευής (π.χ. εσοχές). Η κινητή εσωτερική σκίαση δεν λαμβάνεται υπόψη. Η μείωση της ηλιακής ακτινοβολίας λαμβάνεται υπόψη στους υπολογισμούς, είτε πρόκειται για την ενεργειακή μελέτη ενός νέου ή ριζικώς ανακαινιζόμενου κτηρίου είτε για την 69

77 ενεργειακή επιθεώρηση, με τη χρήση τριών ανεξάρτητων μεταξύ του συντελεστών σκίασης. Οι συντελεστές σκίασης, καθορίζονται ανάλογα το είδος των σκιάστρων (οριζόντια, πλευρικά εξωτερικά εμπόδια και σκίαστρα) και την γεωμετρία τους. Επειδή ανάλογα με την εποχή οι συντελεστές σκίασης αλλάζουν, καθορίζονται για κάθε εξωτερική επιφάνεια με ορισμένο προσανατολισμό, οι αντίστοιχοι μέσοι συντελεστές σκίασης, ένας για τη χειμερινή περίοδο και ένας για τη θερινή περίοδο, ανάλογα με το είδος σκιάστρου. Στην περίπτωση ταυτόχρονης ύπαρξης προβόλου και εξωτερικού σκιάστρου η σκίαση λόγω προβόλου αγνοείται. Ο συνολικός σκιασμός δομικού στοιχείου προκύπτει ως το γινόμενο των τριών συντελεστών σκίασης: του συντελεστή σκίασης από εμπόδιο του περιβάλλοντος χώρου (γειτνιάζοντα κτήρια κ.τ.λ.), του συντελεστή σκίασης από πλευρικό εμπόδιο. και του συντελεστή σκίασης από οριζόντιο πρόβολο ή εξωτερικό σκίαστρο κατά περίπτωση. Τονίζεται ότι όλοι οι συντελεστές είναι μειωτικοί λαμβάνοντας τιμή ίση με την μονάδα (1), όταν δεν υπάρχει καθόλου σκίαση και ίση με μηδέν (0) για πλήρη σκίαση. Στην περίπτωση καλά θερμομονωμένων κτιρίων η επίδραση της ηλιακής ακτινοβολίας στα κατακόρυφα δομικά στοιχεία είναι περιορισμένη. Για λόγους απλοποίησης, για τον υπολογισμό της ενεργειακής απόδοσης κτιρίων, με συντελεστή θερμοπερατότητας κατακόρυφων δομικών αδιαφανών στοιχείων μικρότερο από 0,6 [W/(m 2 K)], ο συντελεστής σκίασης θα θεωρηθεί ίσος με 0,9. Συντελεστές σκίασης Ορίζοντας- χειμώνας-καλοκαίρι Αυτός ο συντελεστής προσδιορίζει τη σκίαση που προκύπτει στις επιφάνειες του κτηρίου από την ύπαρξη φυσικών εμποδίων (π.χ. λόφων) ή τεχνητών (π.χ. υψηλών κτηρίων). Όταν ο ορίζοντας είναι ελεύθερος ο συντελεστής ισούται με τη μονάδα (F hor =1), ενώ για πλήρη σκίαση παίρνει την τιμή μηδέν (F hor =0). Για τον προσδιορισμό του συντελεστή σκίασης ορίζοντα μιας επιφάνειας είναι απαραίτητος ο υπολογισμός της γωνίας θέασης α (πίνακας 4.9) του εμποδίου [1]. 70

78 Σχήμα 4.11: Γραφική Απεικόνιση της γωνίας θέσης σε ένα (α) αδιαφανές στοιχείο και σε ένα (β) διαφανές δομικό στοιχείο [Πηγή: ΤΟΤΕΕ 2010α] Στο κτίριο της Υδραυλικής, σημαντικότερη αιτία σκίασης στον ορίζοντα αποτελεί το κτίριο του παιδικού σταθμού στην ανατολική πλευρά του κτιρίου. Λόγω της σκίασης στα αδιαφανή δομικά στοιχεία της πλευράς αυτής, υπολογίστηκε ενιαίος συντελεστής σκίασης για την πλευρά αυτή. Επίσης, σκίαση στον ορίζοντά τους δέχονται αδιαφανείς επιφάνειες του υπογείου από παράπλευρα εμπόδια. Οι συγκεκριμένες επιφάνειες, δεν κατατάσσονται στην κατηγορία «Επιφάνειες σε επαφή με το έδαφος», καθώς βρίσκονται εξ ολοκλήρου πάνω από την επιφάνεια του εδάφους. Γωνία α Περίοδος Προσανατολισμός επιφάνειας Ν ΝΑ και ΝΔ Α και Δ ΒΑ και ΒΔ Β 0 ο θέρμανσης 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 ψύξης 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 5 ο θέρμανσης 0,98 0,97 0,96 0,98 1,00 ψύξης 1,00 0,98 0,97 0,96 0,96 10 ο θέρμανσης 0,96 0,95 0,93 0,95 1,00 ψύξης 1,00 0,97 0,94 0,92 0,92 15 ο θέρμανσης 0,91 0,89 0,86 0,92 1,00 ψύξης 1,00 0,94 0,90 0,88 0,90 20 ο θέρμανσης 0,86 0,84 0,80 0,89 1,00 ψύξης 1,00 0,92 0,86 0,84 0,87 25 ο θέρμανσης 0,73 0,73 0,72 0,87 1,00 ψύξης 1,00 0,90 0,83 0,82 0,87 30 ο θέρμανσης 0,61 0,62 0,65 0,85 1,00 ψύξης 1,00 0,89 0,81 0,81 0,86 35 ο θέρμανσης 0,53 0,54 0,61 0,84 1,00 ψύξης 0,99 0,85 0,77 0,77 0,86 40 ο θέρμανσης 0,44 0,47 0,57 0,83 1,00 ψύξης 0,98 0,82 0,72 0,73 0,85 45 ο θέρμανσης 0,40 0,44 0,55 0,82 1,00 71

79 ψύξης 0,95 0,78 0,68 0,70 0,85 50 ο θέρμανσης 0,36 0,40 0,53 0,81 1,00 ψύξης 0,93 0,74 0,63 0,67 0,85 55 ο θέρμανσης 0,34 0,38 0,52 0,81 1,00 ψύξης 0,89 0,70 0,60 0,65 0,85 Πίνακας 4.9: Συντελεστής σκίασης από ορίζοντα [Πηγή: ΤΟΤΕΕ 2010α] Συντελεστές σκίασης Πρόβολοι- χειμώνας-καλοκαίρι. Ο συντελεστής σκίασης οριζόντιων προστεγασμάτων (F ov ) προσδιορίζει τη σκίαση των επιφανειών του κτιρίου λόγω ύπαρξης οριζόντιων προεξοχών (εξωστών, προστεγασμάτων, υπέρθυρων ανοιγμάτων). Στην περίπτωση που δεν υπάρχει οριζόντια προεξοχή ο συντελεστής ισούται με τη μονάδα, ενώ όταν η σκίαση είναι πλήρης ο συντελεστής γίνεται ίσος με μηδέν. Για τον υπολογισμό του συντελεστή είναι απαραίτητος ο υπολογισμός της γωνίας β του προβόλου όπως παρουσιάζεται στο παρακάτω σχήμα. Σχήμα 4.12: Γραφική απεικόνιση της γωνίας β σε ένα κατακόρυφο αδιαφανές δομικό στοιχείο και (β) σε ένα διαφανές δομικό στοιχείο [Πηγή: Σχήμα 3.7 ΤΟΤΕΕ 2010α] Μετά τον υπολογισμό της γωνίας β είναι δυνατός ο υπολογισμός του συντελεστή για καλοκαίρι/χειμώνα σύμφωνα με τον παρακάτω πίνακα: Γωνία β Περίοδος Προσανατολισμός επιφάνειας Ν ΝΑ και ΝΔ Α και Δ ΒΑ και ΒΔ Β 0 ο θέρμανσης 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 ψύξης 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 5 ο θέρμανσης 0,97 0,97 0,97 0,97 0,96 ψύξης 0,95 0,96 0,96 0,97 0,97 72

80 10 ο Θέρμανσης 0,94 0,94 0,94 0,93 0,92 ψύξης 0,89 0,91 0,93 0,93 0,94 15 ο θέρμανσης 0,91 0,91 0,91 0,90 0,89 ψύξης 0,84 0,86 0,89 0,90 0,90 20 ο θέρμανσης 0,87 0,88 0,88 0,86 0,85 ψύξης 0,78 0,82 0,85 0,87 0,87 25 ο θέρμανσης 0,84 0,84 0,85 0,83 0,81 ψύξης 0,73 0,77 0,81 0,83 0,84 30 ο θέρμανσης 0,80 0,81 0,82 0,80 0,77 ψύξης 0,67 0,72 0,77 0,80 0,80 35 ο θέρμανσης 0,76 0,77 0,78 0,76 0,74 ψύξης 0,61 0,67 0,72 0,76 0,77 40 ο θέρμανσης 0,72 0,73 0,75 0,73 0,70 ψύξης 0,56 0,62 0,68 0,72 0,74 45 ο θέρμανσης 0,68 0,69 0,70 0,69 0,66 ψύξης 0,51 0,57 0,63 0,68 0,70 50 ο θέρμανσης 0,63 0,64 0,66 0,65 0,62 ψύξης 0,46 0,52 0,58 0,64 0,67 55 ο θέρμανσης 0,57 0,58 0,62 0,61 0,59 ψύξης 0,42 0,48 0,53 0,59 0,63 Πίνακας 4.10: Συντελεστής σκίασης από οριζόντιους προβόλους [Πηγή: ΤΟΤΕΕ 2010α] Συντελεστής σκίασης Πλευρικές προεξοχές- χειμώνας, καλοκαίρι Ο συντελεστής σκίασης από πλευρικές προεξοχές (F fin ) προσδιορίζει τη σκίαση των επιφανειών του κτηρίου λόγω ύπαρξης κατακόρυφων προεξοχών (πλευρικών προεξοχών, τμημάτων του ιδίου του κτηρίου, διπλανών κτηρίων). Στην περίπτωση που δεν υπάρχει πλευρική προεξοχή ο συντελεστής ισούται με μονάδα (F fin = 1), ενώ όταν η σκίαση είναι πλήρης ο συντελεστής γίνεται ίσος με μηδέν (F fin = 0). Για την εκτίμηση του συντελεστή σκίασης από πλευρικές προεξοχές είναι απαραίτητος ο υπολογισμός της γωνίας γ της πλευρικής προεξοχής. Ο υπολογισμός γίνεται ανά προσανατολισμό και ανά δομικό στοιχείο του κτηρίου ή της εξεταζόμενης ζώνης. Σκίαση λόγω πλευρικών προεξοχών δεν παρουσιάζεται σε καμία επιφάνεια του κτιρίου, οπότε όλοι οι αντίστοιχοι συντελεστές θεωρήθηκαν ίσοι με 1. Στο παρακάτω πίνακα δίνονται οι αντίστοιχες τιμές (πίνακας 4.11, 4.12) Γωνία γ Περίοδος Προσανατολισμός επιφάνειας Ν ΝΔ Δ ΒΔ Β ΒΑ Α ΝΑ 0 ο θέρμανσης 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 ψύξης 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 10 ο θέρμανσης 0,97 0,99 1,00 1,00 1,00 0,95 0,95 0,97 ψύξης 0,97 0,97 1,00 1,00 0,97 0,96 0,99 0,99 20 ο Θέρμανσης 0,95 0,99 1,00 1,00 1,00 0,92 0,90 0,93 ψύξης 0,95 0,94 0,99 1,00 0,95 0,93 0,98 0,99 30 ο θέρμανσης 0,92 0,98 1,00 1,00 1,00 0,89 0,86 0,90 ψύξης 0,93 0,90 0,99 1,00 0,93 0,89 0,96 0,98 40 ο θέρμανσης 0,89 0,97 1,00 1,00 1,00 0,86 0,80 0,87 73

81 ψύξης 0,91 0,86 0,98 1,00 0,92 0,84 0,95 0,97 50 ο θέρμανσης 0,85 0,95 1,00 1,00 1,00 0,84 0,75 0,83 ψύξης 0,89 0,81 0,97 1,00 0,92 0,79 0,93 0,96 60 ο θέρμανσης 0,81 0,93 1,00 1,00 1,00 0,82 0,69 0,79 ψύξης 0,88 0,76 0,96 1,00 0,92 0,73 0,91 0,96 70 ο θέρμανσης 0,76 0,90 1,00 1,00 1,00 0,81 0,62 0,73 ψύξης 0,86 0,71 0,94 1,00 0,92 0,66 0,88 0,95 Πίνακας 4.11: Συντελεστής σκίασης από πλευρικές προεξοχές από την αριστερή πλευρά [Πηγή: ΤΟΤΕΕ 2010] Γωνία γ Περίοδος Προσανατολισμός επιφάνειας Ν ΝΔ Δ ΒΔ Β ΒΑ Α ΝΑ 0 ο θέρμανσης 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 ψύξης 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 10 ο θέρμανσης 0,97 0,97 0,95 0,95 1,00 1,00 1,00 0,99 ψύξης 0,97 0,99 0,99 0,96 0,97 1,00 1,00 0,97 20 ο Θέρμανσης 0,95 0,93 0,90 0,92 1,00 1,00 1,00 0,99 ψύξης 0,95 0,99 0,98 0,93 0,95 1,00 0,99 0,94 30 ο θέρμανσης 0,92 0,90 0,86 0,89 1,00 1,00 1,00 0,98 ψύξης 0,93 0,98 0,96 0,89 0,93 1,00 0,99 0,90 40 ο θέρμανσης 0,89 0,87 0,80 0,86 1,00 1,00 1,00 0,97 ψύξης 0,91 0,97 0,95 0,84 0,92 1,00 0,98 0,86 50 ο θέρμανσης 0,85 0,83 0,75 0,84 1,00 1,00 1,00 0,95 ψύξης 0,89 0,96 0,93 0,79 0,92 1,00 0,97 0,81 60 ο θέρμανσης 0,81 0,79 0,69 0,82 1,00 1,00 1,00 0,93 ψύξης 0,88 0,96 0,91 0,73 0,92 1,00 0,96 0,76 70 ο θέρμανσης 0,76 0,73 0,62 0,81 1,00 1,00 1,00 0,90 ψύξης 0,86 0,95 0,88 0,66 0,92 1,00 0,94 0,71 Πίνακας 4.12: Συντελεστής σκίασης από πλευρικές προεξοχές από την δεξιά πλευρά [Πηγή: ΤΟΤΕΕ 2010α] Σχήμα 4.13: Γραφική απεικόνιση της γωνίας γ σε ένα κατακόρυφο αδιαφανές δομικό στοιχείο και (β) σε ένα διαφανές δομικό στοιχείο [Πηγή: ΤΟΤΕΕ 2010α] 74

82 Παρακάτω παρουσιάζονται τα δεδομένα εισαγωγής των αδιαφανών επιφανειών, σύμφωνα με τις προηγούμενες παραδοχές και υπολογισμούς (Σχήμα ) Σχήμα 4.14: Αδιαφανείς επιφάνειες- Ζώνη 1 Σχήμα 4.15: Αδιαφανείς επιφάνειες -Ζώνη 2 Σχήμα 4.16: Αδιαφανείς επιφάνειες - Ζώνη 3 Επιφάνειες σε επαφή με το έδαφος Σ αυτήν την κατηγορία συμπεριλαμβάνονται όλες οι επιφάνειες (τοίχοι, δάπεδα) του υπό εξέταση κτιρίου, οι οποίες βρίσκονται σε επαφή με το έδαφος. 75

83 Για τη διενέργεια ενεργειακής επιθεώρησης μέσω του πιστοποιημένου λογισμικού ΤΕΕ-ΚΕΝΑΚ, απαραίτητος είναι ο υπολογισμός των παρακάτω δεδομένων εισόδου. a. Συντελεστής θερμοπερατότητας U (W/m 2.K) Η ροή θερμότητας από ένα δομικό στοιχείο που έρχεται σε επαφή με το έδαφος είναι ένα σύνθετο τρισδιάστατο φαινόμενο που εξαρτάται από πολλές παραμέτρους, βασικότερες των οποίων είναι: η θερμική αγωγιμότητα του εδάφους, το πάχος του στρώματος εδάφους που το διαχωρίζει από τον εξωτερικό αέρα, η γεωμετρία του κτιρίου, η ίδια η θερμική αντίσταση του δομικού στοιχείου Εισάγεται ο ονομαστικός συντελεστής θερμοπερατότητας του δομικού στοιχείου. Για τα νέα κτίρια υπολογίζεται σύμφωνα με την ΤΟΤΕΕ 2010β ( Δομικό στοιχείο σε επαφή με το έδαφος). Για τα νέα κτίρια μετά την ισχύ του ΚΕΝΑΚ, ο μέγιστος επιτρεπόμενος συντελεστής θερμοπερατότητας των δομικών στοιχείων για τις διαφορετικές κλιματικές ζώνες πρέπει να πληροί τις απαιτήσεις της ΤΟΤΕΕ 2010α [ 3.2. Θερμικά Χαρακτηριστικά Δομικών Στοιχείων Κτηρίου. Πίνακας 3.3α]. Για κτίρια που δεν υπάρχουν διαθέσιμα στοιχεία χρησιμοποιούνται εναλλακτικά οι τυπικές κατασκευές δομικών στοιχείων ανά χρονική περίοδο κατασκευής, σύμφωνα με τις τυπικές τιμές από την ΤΟΤΕΕ 2010α ( Συντελεστής θερμοπερατότητας αδιαφανών δομικών στοιχείων. Πίνακας 3.4β.] b. Κ. Βάθος (m) Εισάγεται το βάθος έδρασης (απόλυτη τιμή) μέσα στο έδαφος του κάτω τμήματος του δομικού στοιχείου. Για δάπεδα σε επαφή με το έδαφος, το βάθος λαμβάνεται 0, σύμφωνα με την ΤΟΤΕΕ 2010α ( Αδιαφανή δομικά στοιχεία σε επαφή με το έδαφος). c. Α. Βάθος (m) Εισάγεται το βάθος έδρασης (απόλυτη τιμή) μέσα στο έδαφος από το οποίο ξεκινάει το κατακόρυφο δομικό στοιχείο (τοίχος), σύμφωνα με την ΤΟΤΕΕ 2010α ( Αδιαφανή δομικά στοιχεία σε επαφή με το έδαφος). Για δάπεδα το πεδίο είναι ανενεργό. 76

84 d. Περίμετρος (m) Εισάγεται η εκτεθειμένη περίμετρος του δαπέδου. Σε περίπτωση τοίχου το πεδίο είναι ανενεργό. Παρακάτω παρουσιάζονται τα δεδομένα εισαγωγής στο λογισμικό για τις επιφάνειες που είναι σε επαφή με το έδαφος: Σχήμα 4.17: Επιφάνειες σε επαφή με το έδαφος- Ζώνη 1 Σχήμα 4.18: Επιφάνειες σε επαφή με το έδαφος Ζώνη 2 Σχήμα 4.19: Επιφάνειες σε επαφή με το έδαφος Ζώνη 3 Διαφανείς επιφάνειες Περιλαμβάνει δεδομένα για τις διαφανείς επιφάνειες του κελύφους κάθε θερμικής ζώνης που βρίσκονται σε επαφή με το εξωτερικό περιβάλλον. 77

85 a. Τύπος ανοίγματος Καθορίζεται ο τύπος του ανοίγματος, ανάλογα με τον τύπο πλαισίου, το ποσοστό του πλαισίου επί του κουφώματος και το υλικό του υαλοπίνακα. Σε περίπτωση που υπάρχει πιστοποιητικό από αναγνωρισμένο φορέα σχετικά με τον «Συντελεστή θερμοπερατότητας ανοίγματος» τότε εισάγεται στο λογισμικό η περιγραφή του τύπου ανοίγματος. Αναλυτικότερα, στο κτίριο της Υδραυλικής συναντώνται δύο τύποι ανοιγμάτων: Δίδυμος μεταλλικός υαλοπίνακας χωρίς θερμοδιακοπή, 30% ποσοστό πλαισίου, με διάκενο αέρα 12mm, στη βόρεια πλευρά των ορόφων. Μονός μεταλλικός υαλοπίνακας χωρίς θερμοδιακοπή, 20% ποσοστό πλαισίου, στη νότια πλευρά των ορόφων, όπως επίσης στα ανοίγματα του ισογείου και του υπογείου. Στη δυτική και την ανατολική πλευρά του κτιρίου δεν υπάρχουν διαφανείς επιφάνειες. b. Συντελεστής θερμοπερατότητας ανοίγματος, U (W/m 2.K), Εμφανίζεται ο συνολικός συντελεστής θερμοπερατότητας του κουφώματος (για τον υαλοπίνακα μαζί με το πλαίσιο), ανάλογα με τον «τύπο ανοίγματος» σύμφωνα με τις τυπικές τιμές από την ΤΟΤΕΕ 2010α ( Συντελεστής θερμοπερατότητας διαφανών επιφανειών. Πίνακας 3.12). Σε περίπτωση που υπάρχει πιστοποιητικό από αναγνωρισμένο φορέα σχετικά με τον «Συντελεστή θερμοπερατότητας ανοίγματος» τότε εισάγεται η συγκεκριμένη τιμή για τον συντελεστή θερμοπερατότητας. Στην περίπτωση του εξεταζόμενου κτιρίου της Υδραυλικής χρησιμοποιήθηκαν οι ενδεικτικές τιμές που δίνει το πιστοποιημένο λογισμικό ΤΕΕ-ΚΕΝΑΚ μετά την εισαγωγή του τύπου ανοίγματος, ιδιαίτερα από τη στιγμή που δεν υπήρχαν οι απαραίτητες πιστοποιήσεις λόγω παλαιότητας του κτιρίου. c. Διαπερατότητα, g_w Εμφανίζεται ο συντελεστής συνολικής διαπερατότητας στην ηλιακή ακτινοβολία της διαφανούς επιφάνειας, ανάλογα με τον «τύπο ανοίγματος» σύμφωνα με τις τυπικές τιμές από την ΤΟΤΕΕ 2010α ( Συντελεστής ηλιακού θερμικού κέρδους υαλοπινάκων και κουφωμάτων. Πίνακας 3.17). Σε περίπτωση που υπάρχει 78

86 πιστοποιητικό από αναγνωρισμένο φορέα σχετικά με τον «Συντελεστή θερμοπερατότητας ανοίγματος» τότε εισάγεται η συγκεκριμένη τιμή για τον συντελεστή διαπερατότητας. Kαι σε αυτήν την περίπτωση χρησιμοποιήθηκαν οι τιμές του λογισμικού ΤΕΕ-ΚΕΝΑΚ που αντιστοιχούν στον εισαγόμενο τύπο ανοίγματος. d. Συντελεστές σκίασης- (F_hor, F_ov, F_fin) - χειμώνας-καλοκαίρι. Για τον υπολογισμό των συντελεστών σκίασης, ισχύει ότι και στην περίπτωση των αδιαφανών επιφανειών, με μοναδική διαφορά ότι δεν είναι δυνατόν να υπολογιστεί ενιαία τιμή ανά προσανατολισμό. Στα παρακάτω σχήματα βλέπουμε την εισαγωγή των δεδομένων στο λογισμικό ΤΕΕ-ΚΕΝΑΚ: Σχήμα 4.20: Διαφανείς επιφάνειες Ζώνη 1 Σχήμα 4.21: Διαφανείς επιφάνειες Ζώνη 2 79

87 Σχήμα 4.22: Διαφανείς επιφάνειες Ζώνη Ανάλυση συστημάτων κτιρίου Σύστημα θέρμανσης Το σύστημα θέρμανσης αποτελείται από το σύστημα παραγωγής, το δίκτυο διανομής, τις τερματικές και τις βοηθητικές μονάδες. Ως σύστημα παραγωγής θέρμανσης στο υπό εξέταση κτίριο της Υδραυλικής χρησιμοποιείται λέβητας φυσικού αερίου ονομαστικής ισχύος 581,5 kw. Αναλυτικά, ο πραγματικός βαθμός απόδοσης του λέβητα φυσικού αερίου του κτιρίου είναι n gm =0.89 όπως προέκυψε από την ανάλυση καυσαερίων. Στους υπολογισμούς της ενεργειακής απόδοσης των κτηρίων κατά την επιθεώρηση, ως είσοδος στο λογισμικό χρησιμοποιείται ο βαθμός απόδοσης (n gen ), που προκύπτει από τον πραγματικό βαθμός απόδοσης της μονάδας λέβητα - καυστήρα (n gm ), όπως μετρήθηκε κατά την ανάλυση καυσαερίων, μειωμένος κατά το συντελεστή υπερδιαστασιολόγησης (n g1 ) και το συντελεστή μόνωσης λέβητα (n g2 ) που δίνονται στους πίνακες 4.3. και 4.4 της ΤΟΤΕΕ 2010α Έτσι, ο τελικός βαθμός απόδοσης της μονάδας παραγωγής θέρμανσης n = n * n * n (4.18) gen gm g1 g 2 όπου n g1 και n g2 οι μειωτικοί συντελεστές όπως προκύπτουν από τους πίνακες 4.13 και Για το συντελεστή n g1 απαιτείται ο υπολογισμός του λόγου της πραγματικής προς την υπολογιζόμενη θερμική ισχύ (P m /P gen ) όπου P m η πραγματική θερμική ισχύς του λέβητα και 80

88 P gen η υπολογιζόμενη μέγιστη απαιτούμενη θερμική ισχύς της μονάδας θέρμανσης του κτιρίου από την ακόλουθη σχέση, P gen = A* U * Τ *1,8 (4.19) m όπου, A [m 2 ] η συνολική πραγματική εξωτερική επιφάνεια του κτιριακού κελύφους, που είναι εκτεθειμένη στον εξωτερικό αέρα U m [W/(m 2.K)] ο μέγιστος επιτρεπόμενος μέσος συντελεστής θερμοπερατότητας για το σύνολο της επιφάνειας Α και ο οποίος λαμβάνει την τιμή 2,5 W/(m 2.K), για κτίρια πριν την εφαρμογή του κανονισμού θερμομόνωσης (οικοδομικές άδειες πριν από το 1979). Σχέση πραγματικής προς υπολογιζόμενη ισχύ Συντελεστής βαρύτητας n g μονάδας θέρμανσης (P m /P gen ) Λέβητας με διπλάσια ισχύ από τη μέγιστη 0,75 υπολογιζόμενη Λέβητας με 50% μεγαλύτερη ισχύ από τη μέγιστη 0,85 υπολογιζόμενη Λέβητας με 25% μεγαλύτερη ισχύ από τη μέγιστη 0,95 υπολογιζόμενη Λέβητας με ίση ή μικρότερη ισχύ από τη μέγιστη 1,00 υπολογιζόμενη Πίνακας 4.13: Συντελεστής υπερδιαστασιολόγησης n g μονάδας λέβητα-καυστήρα [Πηγή: ΤΟΤΕΕ 2010α] Ονομαστική ισχύς >400 (kw) Λέβητας με μόνωση 1,0 σε καλή κατάσταση μόνωσης Λέβητας γυμνός ή με 0,936 0,949 0,948 0,951 0,952 κατεστραμμένη μόνωση Πίνακας 4.14: Συντελεστής μόνωσης n g2 μονάδας λέβητα-καυστήρα [Πηγή: ΤΟΤΕΕ 2010α] Για την περίπτωση του κτιρίου της Υδραυλικής αντιστοιχούν οι τιμές n g1 =0.75 και n g2 =1. Ο δείκτης COP ισούται με την τιμή 1 από τη στιγμή που έχουμε παραγωγή με λέβητα, ενώ με τιμή 0 σημειώνεται ο βαθμός απόδοσης κατά τους θερινούς μήνες, κατά τη διάρκεια των οποίων δεν έχουμε παραγωγή θέρμανσης. Το σύστημα διανομής αποτελείται από εσωτερικούς σωλήνες κατά κύριο λόγο, ενώ η ισχύς του υπολογίστηκε 409 kw. O υπολογισμός έγινε κατά προσέγγιση 81

89 θεωρώντας ότι με εγκατεστημένη ισχύς 581 kw και πραγματικό βαθμό απόδοσης 0.88 θα απαιτούνταν ένα δίκτυο διανομής της τάξης των 0,88*581=511,28 kw. Σ αυτό το σημείο, όμως, κρίθηκε αναγκαίο να συνυπολογίσουμε ότι ένα ποσοστό 20% αυτής της ισχύος αναφέρεται στο κτίριο του παιδικού σταθμού, οπότε η ισχύς του δικτύου διανομής υπολογίστηκε προσεγγιστικά στα 409 kw. Η απόδοση των τερματικών μονάδων υπολογίστηκε βάσει των τιμών του Πίνακα 4.12 της ΤΟΤΕΕ 2010α για την κατηγορία «Άμεσης απόδοσης σε εξωτερικό τοίχο». Σχήμα 4.23: Σύστημα θέρμανσης- Κτίριο Υδραυλικής Σύστημα Ψύξης Οι παράμετροι που πρέπει να καθοριστούν για το σύστημα ψύξης των χώρων είναι η απόδοση των συστημάτων παραγωγής ψύξης, των εγκαταστάσεων διανομής και των τερματικών μονάδων εκπομπής (απόδοσης) ψύξης (μονάδες ανεμιστήρα στοιχείου, κεντρικές μονάδες διαχείρισης αέρα - Κ.Κ.Μ. κ.ά.). Οι μονάδες παραγωγής ψύξης που εφαρμόζονται στα ελληνικά κτίρια είναι κατά κανόνα ψύκτες ή αντλίες θερμότητας με χρήση κυρίως ηλεκτρικής ενέργειας και σπανιότερα με τη χρήση κινητήρων που καταναλώνουν φυσικό αέριο ή άλλο συμβατικό καύσιμο. Στα κτίρια κατοικιών χρησιμοποιούνται συνήθως τοπικά συστήματα αντλιών θερμότητας άμεσης εξάτμισης μικρής ψυκτικής ικανότητας. Αντίθετα, σε πολλά και κυρίως νεόδμητα κτίρια του τριτογενούς τομέα χρησιμοποιούνται κεντρικά ή ημικεντρικά συστήματα ψύξης/κλιματισμού. 82

90 Σε κτιριακές εγκαταστάσεις που διαθέτουν συστήματα συμπαραγωγής ηλεκτρισμού και θερμότητας, ενδείκνυται να γίνεται και χρήση ψυκτών προσρόφησης ή/και απορρόφησης. Ωστόσο, αυτές οι εφαρμογές στην ελληνική πρακτική είναι εξαιρετικά περιορισμένες και συναντώνται μόνο σε μεγάλες και κατά το πλείστον βιομηχανικές εγκαταστάσεις. Στο κτίριο της Υδραυλικής για την ψύξη των χώρων χρησιμοποιούνται 36 τοπικές αερόψυκτες αντλίες θερμότητας που λειτουργούν με ηλεκτρικό ρεύμα, με ονομαστική ισχύ 2630 W η καθεμιά και έχουν ως τερματικές μονάδες συμβατικά Α/C. Για τους ψύκτες και τις αντλίες θερμότητας που χρησιμοποιούνται για την ψύξη χώρων η απόδοση καθορίζεται από τον ονομαστικό δείκτη ενεργειακής αποδοτικότητας (EER) στις ονομαστικές συνθήκες λειτουργίας (για ψύξη), όπως δίνονται στις τεχνικές προδιαγραφές του κατασκευαστή. Διευκρινίζεται πως στον ΚΕΝΑΚ και σ' αυτήν την τεχνική οδηγία οι αποδόσεις των συστημάτων για τη λειτουργία ψύξης κρίνονται κατά σύμβαση βάσει των δεικτών EER. Στις μονάδες του υπό εξέταση κτιρίου η τιμή του δείκτη ΕΕR είναι 2, ενώ επισημαίνεται ότι οι μονάδες δεν βρίσκονται σε λειτουργία κατά την περίοδο θέρμανσης. Σχήμα 4.24: Σύστημα ψύξης-κτίριο Υδραυλικής Σύστημα φωτισμού Η κατανάλωση ενέργειας από τα συστήματα φωτισμού συνυπολογίζεται βάσει του ΚΕΝΑΚ μόνο για τον υπολογισμό της ενεργειακής απόδοσης των κτιρίων του 83

91 τριτογενούς τομέα, στον οποίο ανήκει και το υπό εξέταση κτίριο. Για το σύστημα φωτισμού για κάθε ζώνη ξεχωριστά λαμβάνονται υπόψη: Η εγκατεστημένη ισχύς των λαμπτήρων και των φωτιστικών του χώρου (W), Η φωτεινή δραστικότητα [lm/w] των λαμπτήρων, ανά τύπο λαμπτήρα, όπως αναγράφεται στις τεχνικές προδιαγραφές. Τα σύστημα ελέγχου λειτουργίας φωτισμού, όπως αισθητήρες στάθμης φωτισμού, αισθητήρες παρουσίας, χρονοδιακόπτες (ανάλογα με το ωράριο λειτουργίας του κτηρίου), σκίαση κ.ά. Το ποσοστό του χώρου που λαμβάνεται ως ζώνη φυσικού φωτισμού. Εκτιμάται το ποσοστό της θερμικής ζώνης για το οποίο οι απαιτήσεις φωτισμού μπορούν να καλυφθούν με φυσικό φως από τα διαθέσιμα ανοίγματα. Αναλυτικά, για τη χρήση φυσικού φωτισμού εξαρτάται από τον προσανατολισμό του κτιρίου, τον ηλιασμό του, τα πλευρικά ανοίγματα των χώρων του ή τα ανοίγματα της οροφής, τις ώρες λειτουργίας, τη χρήση και τις διαστάσεις των χώρων του (βάθος, μήκος, πλάτος, ύψος) κ.ά. Σε πολλές εγκαταστάσεις φωτισμού, υπάρχει τεχνολογία ελέγχου και αξιοποίησης του φυσικού φωτισμού μέσω διατάξεων αυτομάτου ελέγχου, όπως αισθητήρων παρουσίας, αισθητήρων στάθμης φωτισμού, αυτόματο σύστημα αφής / σβέσης κ.ά. Εάν σε ένα χώρο υπάρχει πλευρικό άνοιγμα, το οποίο έχει πλάτος W π και ύψος πρεκιού h π, τότε η ζώνη φυσικού φωτισμού που σχηματίζεται καλύπτει μέρος του χώρου επάνω από την επιφάνεια εργασίας (με ύψος h ΕΕ ) και έχει βάθος L ΖΦΦ, που εξαρτάται από το ύψος της δέσμης φυσικού φωτισμού h ΖΦΦ (ύψος μεταξύ πρεκιού και επιφάνεια εργασίας) και υπολογίζονται από τις σχέσεις: L ΖΦΦ = 2,5* h (4.20) ΖΦΦ hζφφ = hπ h EE (4.21) Αντίστοιχα, το πλάτος της ζώνης φυσικού φωτισμού W Π υπολογίζεται ως το άθροισμα του πλάτους του παραθύρου W Π και το μισό του βάθους της ζώνης φυσικού φωτισμού L ΖΦΦ, όπως περιγράφεται στην ακόλουθη σχέση: W = W + 0,5* L (4.22) ΖΦΦ Π ΖΦΦ Για τους παραπάνω υπολογισμούς ενδεικτικό είναι το σχήμα 4.25: 84

92 Σχήμα 4.25: Ζώνη φυσικού φωτισμού από πλευρικά ανοίγματα χώρων [Πηγή: ΤΟΤΕΕ 2010α] 4.5 Μη θερμαινόμενοι χώροι Στο πλαίσιο της ενεργειακής μελέτης ενός κτιρίου καθορίζονται και οι μη θερμαινόμενοι χώροι, που γειτνιάζουν και έχουν θερμική σύζευξη με τους θερμαινόμενους χώρους. Οι μη θερμαινόμενοι χώροι του κτιρίου είναι ενεργειακά αδρανείς χώροι, χωρίς απαιτήσεις για θέρμανση, ψύξη και αερισμό. Διευκρινίζεται, ωστόσο, ότι στους μη θερμαινόμενους χώρους ενός κτιρίου, δεν συμπεριλαμβάνονται μη θερμαινόμενοι χώροι κύριας χρήσης (π.χ. χώροι στάθμευσης, αποθήκες καταστημάτων, κ.ά.), για τους οποίους προβλέπεται η υπαγωγή τους στο κτήριο ως θερμικών ζωνών με την αντίστοιχη χρήση (όταν ο όγκος τους είναι τουλάχιστον 10% του συνόλου του κτηρίου). Οι μη θερμαινόμενοι δεν έχουν σύστημα θέρμανσης, ψύξης και κλιματισμού, δηλαδή είναι ενεργειακά αδρανείς χώροι. Στους μη θερμαινόμενους δεν λαμβάνονται υπόψη τα εσωτερικά θερμικά κέρδη και ο φωτισμός. Στο κτίριο της Υδραυλικής και για τις ανάγκες της ενεργειακής επιθεώρησης, εντάχθηκε στην κατηγορία «Μη Θερμαινόμενοι Χώροι» μόνο ο χώρος του δώματος καθώς θεωρήθηκε ότι υπόλοιποι μη θερμαινόμενοι χώροι, λόγω αμελητέου όγκου, μπορούσαν να ενταχθούν στις αντίστοιχες γειτονικές θερμικές ζώνες. 85

93 Σχήμα 4.26: Μη θερμαινόμενος χώρος 86

94 5. Ενεργειακή Κατάταξη του κτιρίου της Υδραυλικής Μετά την εισαγωγή των δεδομένων στο λογισμικό ΤΕΕ-ΚΕΝΑΚ, πραγματοποιούνται από το ίδιο το λογισμικό οι απαραίτητοι υπολογισμοί, όπως και η σύγκριση με τα αντίστοιχα δεδομένα του κτιρίου αναφοράς. Ως αποτελέσματα των υπολογισμών αυτών δίνονται οι τελικές χρήσεις για θέρμανση, ψύξη, ΖΝΧ και φωτισμό για κτίρια του τριτογενή τομέα, όπως αυτό της Υδραυλικής. Η κατανάλωση για τον αερισμό συμπεριλαμβάνεται στις καταναλώσεις για θέρμανση/ψύξη, όπως επίσης και η κατανάλωση ενέργειας των βοηθητικών συστημάτων (θέρμανσης, ψύξης και αερισμού) και του συστήματος ύγρανσης, αν υπάρχει. Με βάση τις προδιαγραφές του κτιρίου αναφοράς, εμφανίζεται η ενεργειακή κατάταξη του κτιρίου καθώς επίσης και ένας συγκριτικός πίνακας με την κατανάλωση πρωτογενούς ενέργειας ανά τελική χρήση (θέρμανση, ψύξη, ΖΝΧ, φωτισμός και συνεισφορά από ΑΠΕ και ΣΗΘ) και την ενεργειακή κατάταξη του κτιρίου, όπως θα εμφανίζονται στο ΠΕΑ για το υπάρχον κτίριο και το κτίριο αναφοράς. Επιπλέον, εμφανίζονται σε μορφή πίνακα τα αποτελέσματα του κτιρίου σε μηνιαία και ετήσια βάση για: Ενεργειακές απαιτήσεις kwh/m 2 : Εμφανίζονται μηνιαίες και ετήσιες τιμές ενεργειακών απαιτήσεων για θέρμανση, ψύξη, ύγρανση και ΖΝΧ. Ενεργειακή κατανάλωση, kwh/m 2 : Εμφανίζονται μηνιαίες και ετήσιες τιμές τελικής ενεργειακής κατανάλωσης για θέρμανση, συνεισφορά ηλιακών συλλεκτών για θέρμανση, ψύξη, ζεστό νερό χρήσης (ΖΝΧ), συνεισφορά ηλιακών συλλεκτών για ΖΝΧ, φωτισμό, συνεισφορά ηλεκτρικής ενέργειας από ΦΒ και συνολική τελική ενεργειακή κατανάλωση. Κατανάλωση καυσίμων, kwh/m 2 : Εμφανίζονται ετήσιες τιμές για κατανάλωση καυσίμων, Εκπομπές CO2, kg/m2: Εμφανίζονται ετήσιες τιμές για τις εκπομπές CO2, ανάλογα με το ποιά καύσιμα χρησιμοποιούνται στα διάφορα συστήματα του κτιρίου. 87

95 Οι κατηγορίες για την ενεργειακή ταξινόμηση των κτιρίων δίνονται στον πίνακα 5.1 Κατηγορία Όρια κατηγορίας Όρια κατηγορίας A+ ΕΡ 0,33R R T 0,33 A 0,33R R < EP 0,50 R R 0,33 < T 0,50 B+ 0,50R R <EP 0.75R R 0,50 <T 0.75 B 0,75R R <EP 1.00R R 0,75 <T 1.00 Γ 1,00R R <EP 1.41R R 1,00 <T 1.41 Δ 1,41R R <EP 1,82R R 1,41 <T 1,82 Ε 1,82R R <EP 2,27R R 1,82 <T 2,27 Ζ 2,27R R <EP 2,73R R 2,27<T 2,73 Η 2,73R R <EP 2,73<T Πίνακας 5.1: Κατηγορίες Ενεργειακής Απόδοσης Κτιρίων [Πηγή: ΚΕΝΑΚ] ΕΡ : Κατανάλωση πρωτογενούς ενέργειας του εξεταζόμενου κτιρίου R R : Κατανάλωση πρωτογενούς ενέργειας του κτιρίου αναφοράς Τ : Λόγος της υπολογιζόμενης κατανάλωσης πρωτογενούς ενέργειας του εξεταζόμενου κτιρίου (ΕΡ) προς την υπολογιζόμενη κατανάλωση πρωτογενούς ενέργειας του κτιρίου αναφοράς (R R ). Δηλαδή: T EP = (5.1) R R Συνεπώς, από την εισαγωγή των δεδομένων στο λογισμικό προκύπτει η τελική ενεργειακή κατάταξη του κτιρίου, όπως φαίνεται στο σχήμα

96 Σχήμα 5.1: Αποτελέσματα και ενεργειακή κατάταξη- λογισμικό ΤΕΕ-ΚΕΝΑΚ Προκύπτει δηλαδή ότι το κτίριο ανήκει στην κατηγορία Δ (256 kwh/m 2 ). Παρατηρείται μεγάλη διαφορά στις ανάγκες θέρμανσης και ψύξης του υπό μελέτη κτιρίου με το κτίριο αναφοράς. Σημαντικό είναι να αναφερθεί, ότι στο κτίριο της Υδραυλικής δεν υπάρχει κατανάλωση ΖΝΧ. Η εισαγωγή κατανάλωσης ΖΝΧ οφείλεται στην υποχρέωση που έχουμε να ορίσουμε ένα θεωρητικό σύστημα παραγωγής ΖΝΧ στα πλαίσια λειτουργίας του λογισμικού, για να πραγματοποιηθεί αξιόπιστα η ενεργειακή κατάταξη του κτιρίου Οι ενεργειακές απαιτήσεις και οι ενεργειακές καταναλώσεις του υπό μελέτη κτιρίου παρουσιάζονται στο σχήμα 5.2. Επίσης στο ίδιο σχήμα, το λογισμικό, μας δίνει πληροφορίες για την κατανάλωση κάθε μορφής ενέργειας καθώς και τις εκπομπές του CO 2. 89

97 Σχήμα 5.2: Απαιτήσεις, Κατανάλωση και εκπομπές CO2 λογισμικό ΤΕΕ-ΚΕΝΑΚ Στα σχήματα 5.3 και 5.4, παρουσιάζεται η μηνιαία κατανάλωση ενέργειας σε τελική μορφή ενέργειας του υπό μελέτη κτιρίου για τις ανάγκες θέρμανσης και ψύξης αντίστοιχα, για ένα έτος. Σχήμα 5.3: Κατανάλωση ενέργειας για θέρμανση κατά την διάρκεια ενός έτους σε τελική ενέργεια 90

98 Σχήμα 5.4: Κατανάλωση ενέργειας για ψύξη κατά την διάρκεια ενός έτους Το συνολικό εμβαδό του κτιρίου είναι 2587,87 m 2. Άρα οι συνολικές εκπομπές του CO 2 από το κτίριο είναι 71 kg/m 2, δηλαδή συνολικά: 183,74 τόνους Συνεπώς, πρέπει να ληφθούν δραστικά μέτρα για την μείωση της απαιτούμενης ενέργειας του κτιρίου. Αυτά τα μέτρα αναλύονται στο επόμενο κεφάλαιο. 91

99 6. Υλοποίηση Μέτρων στο Κτίριο της Υδραυλικής Σε αυτό το κεφάλαιο, θα εφαρμοστούν τα μέτρα εξοικονόμησης ενέργειας, καθώς και η μελέτη εγκαταστάσεων συστημάτων παραγωγής ενέργειας στο κτίριο της Υδραυλικής. Η μείωση στο ελάχιστο δυνατό της απαιτούμενης ενέργειας, απαιτεί δραστικά μέτρα. Στη συνέχεια παρουσιάζονται αναλυτικά όλα τα μέτρα που χρησιμοποιούνται ευρέως σε περιπτώσεις ριζικής ανακαίνισης για να γίνει το κτίριο μηδενικής ενεργειακής κατανάλωσης. 6.1 Εξωτερική Θερμομόνωση Θερμομόνωση τοιχοποιίας Επιλογή υλικού Ένα πολύ σημαντικό μέτρο για την μείωση της ενεργειακής κατανάλωσης για τις ανάγκες της θέρμανσης και της ψύξης είναι η τοποθέτηση εξωτερικής θερμομόνωσης στο κέλυφος του κτιρίου. Από τις εκτεθειμένες στον εξωτερικό αέρα πλευρές του κτιρίου έχουμε μεγάλες απώλειες ενέργειας της τάξης του % των συνολικών απωλειών του κελύφους όπως παρουσιάζεται στο παρακάτω σχήμα: Σχήμα 6.1: Απώλειες ενέργειας από τις επιφάνειες του κτιρίου 92

100 Με την εξωτερική θερμομόνωση, περιορίζεται στο ελάχιστο δυνατό η ανταλλαγή θερμότητας του κτιρίου με το εξωτερικό περιβάλλον, κρατώντας την θερμοκρασία στον εσωτερικό χώρο σε σταθερά επίπεδα. Το εσώκλιμα του κτιρίου παίζει πολύ σημαντικό ρόλο στην άνεση των ατόμων που ζούνε ή εργάζονται μέσα σε αυτό. Η τοποθέτηση εξωτερικής θερμομόνωσης όχι μόνο μειώνει την καταναλισκόμενη ενέργεια, αλλά βελτιώνει επίσης και τις συνθήκες διαβίωσης των ανθρώπων μέσα στο κτίριο. Ανάμεσα στην λύση της εσωτερικής και εξωτερικής θερμομόνωσης προτιμάται η εξωτερική θερμομόνωση γιατί παρουσιάζει τα παρακάτω πλεονεκτήματα: Εκμεταλλεύεται την θερμοχωρητικότητα της υφιστάμενης τοιχοποιίας και διατηρεί τη θερμοκρασία του χώρου μετά την διακοπή λειτουργίας των θερμαντικών σωμάτων. Αυτό το πλεονέκτημα είναι απαραίτητο για τη συγκεκριμένη περίπτωση, επειδή το κτίριο είναι συχνής χρήσης και χρειάζεται να διατηρείται σταθερή η θερμοκρασία στον εσωτερικό χώρο. Μείωση στο ελάχιστο της πιθανότητας σχηματισμού θερμογεφυρών. Προστασία της τοιχοποιίας από τις μεταβολές της εξωτερικής θερμοκρασίας. Εκμετάλλευση όλου του εσωτερικού χώρου. Η περίπτωση εσωτερικής θερμομόνωσης θα μείωνε τον ωφέλιμο χώρο του κτιρίου μας. Πιο εύκολη διάχυση των υδρατμών με μειωμένο το ενδεχόμενο σχηματισμού υγρασίας, συμπύκνωσης. Τα σημαντικότερα μειονεκτήματα της εξωτερικής θερμομόνωσης είναι το μεγαλύτερο κόστος εγκατάστασης, καθώς και ότι για να θερμανθεί το κτίριο χρειάζεται μεγαλύτερο χρονικό διάστημα απ ότι στην περίπτωση της εσωτερικής θερμομόνωσης. Για αυτό και την εξωτερική θερμομόνωση την χρησιμοποιούμε σε κτίρια συνεχούς λειτουργίας ενώ την εσωτερική θερμομόνωση σε κτίρια μη συνεχούς. Στην αγορά υπάρχουν πολλά υλικά τα οποία μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την εξωτερική θερμομόνωση. Από αυτά τα σημαντικότερα είναι η εξηλασμένη πολυστερίνη (XPS), η διογκωμένη πολυστερίνη (EPS), ο υαλοβάμβακας, η πολυουρεθάνη, περλίτης, πετροβάμβακας και άλλα, με την πολυστερίνη να χρησιμοποιείται ευρέως στις περισσότερες περιπτώσεις. Στην συνέχεια θα αναφερθούν τα κύρια χαρακτηριστικά της διογκωμένης πολυστερίνης που θα χρησιμοποιήσουμε και στην περίπτωση μας. Διογκωμένη πολυστερίνη EPS: Η διογκωμένη πολυστερίνη είναι ένα ελαφρύ, άκαμπτο, πλαστικό και αφρώδες υλικό που παράγεται από συμπαγείς σταγόνες πολυστυρολίου. Είναι εύχρηστο, οικονομικό και ευέλικτο υλικό. Ένα άλλο 93

101 σημαντικό του προτέρημα είναι η ανθεκτικότητα του στην υγρασία καθώς και ότι είναι ανακυκλώσιμο και περιβαλλοντολογικά ασφαλές. Εκτός από την θερμομόνωση συμβάλλει αποτελεσματικά και στην ηχομόνωση του ανακαινιζόμενου κτιρίου, και μπορεί να χρησιμοποιηθεί εξίσου αποτελεσματικά και στην θερμομόνωση της οροφής. Παράγεται από την διάλυση πεντανίου σε ένα υλικό που έχει ως βάση την πολυστερίνη και το οποίο όταν θερμανθεί με ατμό, παράγει τέλεια κλειστές σφαιρικές κυψέλες EPS. Η διαστολή επιτυγχάνεται λόγω των μικρών ποσοτήτων πεντανίου αερίου που απελευθερώνονται μέσα στο πολυστυρόλιο κατά την διάρκεια της παραγωγής. Το αέριο διαστέλλεται με την ενέργεια της θερμότητας που χρησιμοποιείται σε μορφή ατμού, και σχηματίζει ερμητικά κλειστές κυψέλες EPS. Αυτές οι κυψέλες καταλαμβάνουν περίπου 40 φορές τον όγκο της αρχικής σταγόνας της πολυστερίνης. Στην συνέχεια οι κυψέλες EPS τοποθετούνται μέσα σε κατάλληλες φόρμες που είναι κατασκευασμένα έτσι ώστε να παράγουν διάφορα προϊόντα όπως μονωτικές σανίδες, πρίσματα, κορνίζες ή σε διάφορες άλλες μορφές για τις κατασκευές και την βιομηχανία συσκευασίας. Μια εξελιγμένη μορφή του EPS, είναι το THP EPS 80, το οποίο θα προτιμηθεί να χρησιμοποιηθεί για την θερμομόνωση του κτιρίου. Το 3% της σύστασης του παραπάνω υλικού είναι μόρια γραφίτη, τα οποία λειτουργούν σαν ανακλαστήρες που εμποδίζουν την μετάδοση θερμότητας μέσω ακτινοβολίας, επιτρέποντας μόνο στην συναγωγή να συμβάλλει στην απώλεια θερμότητας. Να σημειώσουμε ότι σε κάθε υλικό η θερμότητα μεταδίδεται μέσω αγωγής, συναγωγής και ακτινοβολίας σε όλα τα θερμομονωτικά υλικά. Έτσι αυτό το πλεονέκτημα του THP EPS 80, συμβάλλει στο να έχει 15-20% καλύτερες θερμομονωτικές ιδιότητες από την συμβατική EPS. To THP EPS, παρουσιάζει όλα τα πλεονεκτήματα της συμβατικής διογκωμένης πολυστερίνης και επιπλέον ο συντελεστής θερμικής του αγωγιμότητας είναι μειωμένος σε λ = 0,032 W/mK [29]. Περαιτέρω πλεονεκτήματα του ΤΗP EPS 80 είναι : Αναπνέει περισσότερο από όλα τα αφρώδη μονωτικά υλικά με αποτέλεσμα να επιτρέπει την αποβολή υδρατμών από το εσωτερικό του κτιρίου. Επιβραδύνει την εξάπλωση της φωτιάς. Δεν αποσυντίθεται. Παρέχει μεγάλη σταθερότητα διαστάσεων. Τα τεχνικά χαρακτηριστικά του THP EPS 80 παρουσιάζονται στον παρακάτω πίνακα: 94

102 Σχήμα 6.2: Τεχνικά χαρακτηριστικά THP EPS 80 Τοποθέτηση μονωτικού Υλικού Τα στρώματα υλικών που απαιτούνται για την μόνωση παρουσιάζονται παρακάτω: Σχήμα 6.3: Στρώματα υλικών για την μόνωση εξωτερικών επιφανειών Η τοποθέτηση του EPS 80 απαιτεί κάποια βήματα. Αυτά τα βήματα με την σειρά έχουν ως εξής: 95

103 1. Τοποθετείται οδηγός εκκίνησης του συστήματος σε απόσταση 30 cm πάνω από την τελική στάθμη του περιβάλλοντος χώρου. 2. Τοποθετείται το μονωτικό υλικό. 3. Στην ζώνη κάτω από τον οδηγό εκκίνησης τοποθετείται διογκωμένη πολυστερίνη υψηλής πυκνότητας για επιπλέον προστασία από την ανιούσα υγρασία. 4. Τοποθετούνται 6 βύσματα/m 2 για προστασία από σεισμούς και ανεμοπιέσεις. 96

104 5. Προστίθεται γωνιόκραμα από PVC για άριστο αισθητικό αποτέλεσμα. 6. Ενσωματώνεται το ειδικών προδιαγραφών πλέγμα για την ενίσχυση της θερμοπρόσοψης. 7. Ως τελικό επίχρισμα, χρησιμοποιείται το ενισχυμένο με ίνες λευκό υλικό σοβατίσματος με βάση το τσιμέντο. 97

105 Η Θεσσαλονίκη, όπως αναφέρθηκε και παραπάνω ανήκει στην Γ κλιματική ζώνη. Ο μέγιστος επιτρεπόμενος συντελεστής θερμοπερατότητας δομικών στοιχείων για τους εξωτερικούς τοίχους σε επαφή με τον εξωτερικό αέρα είναι U = 0,45 W/m 2 K [4]. Προς την κατεύθυνση δημιουργίας κτιρίου κατηγορίας ΖΕΒ, θα πρέπει να αυξηθεί περισσότερο το πάχος της θερμομόνωσης για την εξωτερική τοιχοποιία. Αν και δεν υπάρχει ακόμα μέγιστος επιτρεπόμενος συντελεστής θερμοπερατότητας για τα ελληνικό κλίμα όσον αφορά το σχεδιασμό κτιρίων ΖΕΒ, θα αναζητηθεί μια ιδιαίτερα χαμηλή τιμή. Για να επιτευχθεί αυτός ο συντελεστής, λόγω της διαφορετικής τοιχοποιίας στα διάφορα μέρη του κελύφους, απαιτείται και διαφορετικό πάχος θερμομόνωσης με το υλικό EPS THP 80. Οι συντελεστές που έχουν υπολογιστεί σύμφωνα με την ΤΟΤΕΕ 2010α κατά την ενεργειακή επιθεώρηση του κτιρίου της Υδραυλικής για κάθε υφιστάμενη τοιχοποιία σε κάθε πλευρά δίνονται παρακάτω. Σημειώνεται ότι σε περίπτωση που στην ίδια πλευρά έχει υπολογιστεί διαφορετικός συντελεστής, επιλέγουμε τον μεγαλύτερο για ομοιόμορφο χτίσιμο της θερμομόνωσης, για λόγους αισθητικής αλλά και για ακόμα περισσότερη μείωση του συντελεστή θερμοπερατότητας. Συντελεστής θερμοπερατότητας U (W/m 2 K) Βόρεια πλευρά Νότια πλευρά Ανατολική πλευρά Δυτική πλευρά Ζώνη 1 2,61 2,61 2,61 1,27 Ζώνη 2 2,61 2,61 3,4 3,4 Ζώνη 3 2,61 2, Μέγιστο 2,61 2,61 3,4 3,4 Πίνακας 6.1: Συντελεστές θερμοπερατότητας στις επιφάνειες του κτιρίου Σύμφωνα με τις (ΤΟΤΕΕβ σχέση 2.1) γνωρίζουμε ότι U = 1 d R R R n j ι + + δ + α j= 1λ j [W/m 2 K] (6.1) Όπως αναφέρθηκε και προηγουμένως το R i =0,130 (m 2 K)/W, R δ = 0 (m 2 K)/W και R a = 0,04 (m 2 K)/W. Στην περίπτωση του κτιρίου της Υδραυλικής, θα επιδιώκεται ένας χαμηλός συντελεστής θερμοπερατότητας περίπου U = 0,2 W/m 2 K Συνεπώς θα έχουμε από τον τύπο 6.1: 98

106 Βόρεια πλευρά: U = 1 0, 2 0,13 0, 213 d = + + µον + 0, 04 λ µον W/m 2 K (6.1α) Τελικά, μετά από πράξεις και αφού λ = 0,032 W/mK, το πάχος προκύπτει d=15 cm Νότια πλευρά: 1 U = = 0, 2 d 0,13+ 0, 63+ µον + 0, 04 λ µον άρα προκύπτει ότι d=13,5 cm Ανατολική και δυτική πλευρά: 1 U = = 0, 2 W/m 2 K d 0, 294+ µον λ µον άρα προκύπτει ότι d=15 cm Υπόγειο: 1 U = = 0,2 W/m 2 K d 0,383+ µον λ µον άρα προκύπτει περίπου d=15 cm Οροφή: W/m 2 K (6.1β) (6.1γ) (6.1δ) 1 U = = 0, 2 d 0, 27+ µον λ µον άρα προκύπτει d=15,1 cm W/m 2 K (6.1ε) Για λόγους ομοιομορφίας, θα τοποθετήσουμε σε όλο το κέλυφος του κτιρίου d=15 cm μόνωση με σκοπό την μείωση της κατανάλωσης για θέρμανση. Έτσι με αντίσταση μόνωσης: R µον dµον = = 4, 6875 m 2 K/W (6.2 λ µον Οι συντελεστές θερμοπερατότητας είναι οι παρακάτω για κάθε πλευρά: 99

107 Πλευρά Συντελεστής θερμοπερατότητας πλευράς [W/m 2 K] Βόρεια 0,197 Νότια 0,183 Ανατολική και Δυτική 0,2 Υπόγειο 0,197 Οροφή 0,202 Πίνακας 6.2: Νέοι συντελεστές θερμοπερατότητας Θερμομόνωση δώματος Οι απώλειες ενέργειας μέσω του δώματος είναι πολύ μεγάλες, της τάξης του 30-35%. Έτσι, καταλαβαίνουμε ότι η θερμομόνωση του δώματος είναι ένα πολύ σημαντικό κομμάτι, ώστε το κτίριο μας να γίνει ΖΕΒ. Τα δώματα ως στοιχεία του εξωτερικού κελύφους δέχονται έντονα τις επιδράσεις του περιβάλλοντος και είναι πλήρως εκτεθειμένα στις επιπτώσεις του (βροχές, καταιγίδες, ηλιακή ακτινοβολία). Για αυτό είναι επιτακτική η ανάγκη όχι μόνο της θερμομόνωσης αλλά και της στεγανοποίησης του. Διαθέσιμοι τρόποι έτσι ώστε να μπορέσουμε να θερμομονώσουμε το δώμα είναι οι παρακάτω τέσσερις : Εξωτερικά σε όλη την επιφάνεια του με συμβατικό τρόπο Εξωτερικά σε όλη την επιφάνεια με τον ανεστραμμένο τρόπο Εξωτερικά σε όλη την επιφάνεια με προσθήκη πρασίνου Εσωτερικά σε όλη την επιφάνεια Από τους παραπάνω διαθέσιμους τρόπους, ο πιο συνηθισμένος είναι η θερμομόνωση με τον συμβατικό τρόπο στην Ελλάδα κι έτσι είναι γνωστή η συμπεριφορά του, τα σημεία στα οποία πρέπει να δίνεται προσοχή στην κατασκευή του καθώς και συχνά προβλήματα που εμφανίζει. Σε αυτή την περίπτωση η θερμομόνωση βρίσκεται κάτω από την στρώση στεγανοποίησης. Στην περίπτωση του ανεστραμμένου δώματος συμβαίνει το αντίθετο. Στο ανεστραμμένο δώμα η στεγανοποίηση βρίσκεται κάτω από την θερμομόνωση και προφανώς είναι πιο προστατευμένη σε σχέση με την συμβατική μόνωση. Η θερμομόνωση με τον ανεστραμμένο τρόπο προτιμάται σε υφιστάμενα κτίρια γιατί παρουσιάζει κάποια πλεονεκτήματα [30] : 100

108 Σχήμα 6.4: Στρώματα υλικών για τη μόνωση του δώματος Τα πλεονεκτήματα αυτά είναι : Η στεγάνωση προστατεύεται από την υπεριώδη ακτινοβολία, τις θερμοκρασιακές διακυμάνσεις και τις μηχανικές καταπονήσεις. Έχει μικρότερο βάρος και δεν αυξάνεται το τόσο το ύψος της στάθμης του δώματος Η στεγανοποίηση είναι προστατευμένη από μηχανική κατάχρηση Δεν υφίσταται κίνδυνος εγκλωβισμού υγρασίας που υπάρχει στην συμβατική μόνωση Καταλληλότερο σύστημα για εφαρμογή σε χειμερινές συνθήκες Η επιλογή μας όσον αφορά το θερμομονωτικό υλικό είναι πολύ περιορισμένη για την θερμομόνωση του δώματος με ανεστραμμένο τρόπο. Αυτό το υλικό είναι η εξηλασμένη πολυστερίνη γιατί είναι το πλέον αδιάβροχο υλικό. Η διαδικασία ανακαίνισης του δώματος είναι η εξής : Εφαρμόζεται η στεγανοποιητική στρώση. Πάνω από αυτήν, εφαρμόζουμε την θερμομονωτική στρώση. Στην συνέχεια τοποθετούμε γεωύφασμα για το φιλτράρισμα του χρώματος από το νερό της βροχής και από σκουπίδια έτσι ώστε να διατηρούνται ανοιχτές οι απολήξεις των υδρορροών και προστατεύοντας την θερμομονωτική στρώση από τον ήλιο. 101

109 Στην συνέχεια μπορούμε να βάλουμε πλακάκια πεζοδρομίου, άμα θέλουμε το δώμα να είναι βατό. Όπως αναφέρθηκε, το υλικό που θα χρησιμοποιήσουμε για την θερμομόνωση του δώματος είναι η εξηλασμένη πολυστερίνη: Η εξηλασμένη πολυστερίνη (XPS - Extruded polystyrene) είναι ελαφρύ, θερμομονωτικό υλικό με βάση την πολυστερίνη. Παράγεται σε πλάκες με την μέθοδο της εξέλασης και έχει μονωτικές ιδιότητες λόγω παγίδευσης αερίου σε κλειστές κυψελίδες. Ένα κύριο χαρακτηριστικό της είναι οι κλειστοί πόροι και η έλλειψη απορρόφησης νερού, κάτι που κάνει την εξηλασμένη πολυστερίνη κατάλληλη για εφαρμογές σε υψηλή υγρασία. Η παραγωγή της εξηλασμένης πολυστερίνης γίνεται με εξέλαση, κατά τη διάρκεια της οποίας γίνεται πολυμερισμός της θερμοπλαστικής πολυστερίνης. Σημαντικό μέρος του προϊόντος αποτελεί προωθητικό αέριο με χαμηλό συντελεστή θερμικής αγωγιμότητας, το οποίο προσφέρει και επιβραδυντική επίδραση στη φωτιά. Το αέριο αυτό είναι ο χλωροφθοράνθρακας HCFC. Πίνακας 6.3: Τεχνικά χαρακτηριστικά XPS [Πηγή: Fibran XPS] Για την μόνωση του δώματος του κτιρίου της Υδραυλικής θα χρησιμοποιήσουμε το υλικό Fibran XPS με πάχος 40 cm. Η μόνωση του δώματος είναι πολύ βασικό κριτήριο για την εξοικονόμηση ενέργειας, για αυτό και έγινε αυστηρότερη επιλογή πάχους υλικού. Συνεπώς με d = 40 cm, από τον προηγούμενο πίνακα θα έχουμε λ = 0,036 W/(m 2 K) 102

110 Έτσι, η θερμική αντίσταση του μονωτικού υλικού θα είναι : R XPS 2 d 40*10 = = = 11,11 m 2 K/W (6.3) λ 0,036 Στο παρακάτω διάγραμμα φαίνεται παραστατικά μείωση στην κατανάλωση ενέργειας για θέρμανση και για ψύξη που προκαλεί η εξωτερική θερμομόνωση. Σχήμα 6.5: Καταναλώσεις θέρμανσης και ψύξης Κόστος εξωτερικής θερμομόνωσης: Το κόστος της μονωτικής πλάκας είναι περίπου 18 Euro/m 2 ενώ το κόστος της εγκατάστασης, καθώς και των υλικών είναι περίπου 25 Euro/m 2 και το κόστος τελικά ανέρχεται στα 43 Euro/m 2. Συνεπώς, το συνολικό κόστος της εγκατάστασης της θερμομόνωσης είναι το εμβαδό της αδιαφανή επιφάνειας που καλύπτεται πολλαπλασιασμένο με το κόστος της μονωτικής πλάκας. Για θέρμανση πριν την επέμβαση στο κέλυφος το κτίριο καταναλώνει 122,5 kwh/m 2 για τις θερμικές ανάγκες του. Μετά την προσθήκη εξωτερικής θερμομόνωσης το κτίριο καταναλώνει 81,8 kwh/m 2. Για ψύξη πριν την επέμβαση στο κέλυφος το κτίριο καταναλώνει 59,8 kwh/m 2, ενώ μετά 50,1 kwh/m 2. Έτσι, η οικονομοτεχνική ανάλυση του ΤΕΕ-ΚΕΝΑΚ μας δίνει τα παρακάτω αποτελέσματα: 103

111 Πίνακας 6.4: Αποτελέσματα ΤΕΕ-ΚΕΝΑΚ Δηλαδή η απόσβεση επιτυγχάνεται σε 4,5 χρόνια. 6.2 Αντικατάσταση κουφωμάτων Η αντικατάσταση των κουφωμάτων αποτελεί αναπόσπαστο κομμάτι της ανακαίνισης του κτιρίου. Από τα κουφώματα έχουμε μεγάλες απώλειες ενέργειας. Το καλοκαίρι ποσά θερμότητας μεταφέρονται προς το κτίριο, ενώ τον χειμώνα ποσά θερμότητας μεταφέρονται έξω από το κτίριο, προκαλώντας έτσι μεγαλύτερη κατανάλωση ενέργειας για να διατηρηθεί η θερμοκρασία του εσωκλίματος σταθερή. Τα κουφώματα εκτός από την μεγάλη συμβολή τους στην εξοικονόμηση ενέργειας, επιπλέον μειώνουν στο ελάχιστο τον ακούσιο αερισμό, ενώ επιτρέπουν τον ασφαλή και εκούσιο αερισμό χάρη στους μηχανισμούς τους. Τα ποσά της ενέργειας που χάνονται μέσω των κουφωμάτων μπορούν να αγγίξουν το 25 % από τις συνολικές απώλειες ενέργειας με το εξωτερικό περιβάλλον. Συνεπώς είναι αποφασιστικής σημασίας, η αντικατάσταση τους ειδικά στο κτίριο της Υδραυλικής όπου από την μελέτη μας, προκύπτει ότι χρειάζεται επέμβαση έτσι ώστε το κτίριο να μετατραπεί σε κτίριο χαμηλής ενεργειακής κατανάλωσης. 104

112 Τα κουφώματα εκτός από την μεγάλη συμβολή τους στην εξοικονόμηση ενέργειας, επιπλέον μειώνουν στο ελάχιστο τον ακούσιο αερισμό, ενώ επιτρέπουν τον ασφαλή και εκούσιο αερισμό χάρη στους μηχανισμούς τους. Στην περίπτωση του κτιρίου της υδραυλικής έχουμε διάφορα ήδη κουφωμάτων. Πιο συγκεκριμένα στον παρακάτω πίνακα παρουσιάζονται συνοπτικά ο χώρος και το είδος του κουφώματος που χρησιμοποιεί σύμφωνα με την σχετική μελέτη που έγινε με το λογισμικό του ΤΕΕ. Χώρος Κούφωμα χώρου Εργαστήριο υπογείου Μεταλλικό πλαίσιο χωρίς θερμοδιακοπή 20% ποσοστό πλαισίου Μονός υαλοπίνακας Εργαστήριο υδραυλικής Μεταλλικό πλαίσιο χωρίς θερμοδιακοπή 20% ποσοστό πλαισίου Μονός υαλοπίνακας Εργαστήριο υδραυλικών έργων Μεταλλικό πλαίσιο χωρίς θερμοδιακοπή και τεχνικής περιβάλλοντος 20% ποσοστό πλαισίου Βόρεια πλευρά γραφείων ορόφων Νότια πλευρά γραφείων Ορόφων Βόρεια πλευρά αίθουσας διαλέξεων Νότια πλευρά αίθουσας διαλέξεων Μονός υαλοπίνακας Μεταλλικό πλαίσιο χωρίς θερμοδιακοπή 30% ποσοστό πλαισίου Δίδυμος υαλοπίνακας με διάκενο αέρα 12mm Μεταλλικό πλαίσιο χωρίς θερμοδιακοπή 20% ποσοστό πλαισίου Μονός υαλοπίνακας Μεταλλικό πλαίσιο χωρίς θερμοδιακοπή 30% ποσοστό πλαισίου Δίδυμος υαλοπίνακας με διάκενο αέρα 12mm Μεταλλικό πλαίσιο χωρίς θερμοδιακοπή 20% ποσοστό πλαισίου 105

113 Μονός υαλοπίνακας Βόρεια πλευρά γραφείων Μεταλλικό πλαίσιο χωρίς θερμοδιακοπή υπογείου 20% ποσοστό πλαισίου Μονός υαλοπίνακας Νότια πλευρά γραφεία υπογείου Μεταλλικό πλαίσιο χωρίς θερμοδιακοπή 20% ποσοστό πλαισίου Μονός υαλοπίνακας Βόρεια πλευρά Διαδρόμων ορόφων Νότια πλευρά διαδρόμων ορόφων Βόρεια πλευρά αίθουσα αναμονής ισογείου Νότια πλευρά αίθουσα αναμονής ισογείου Νότια πλευρά τουαλέτας 2 ου όροφου Πίνακας 6.5: Υπάρχοντα κουφώματα Μεταλλικό πλαίσιο χωρίς θερμοδιακοπή 30% ποσοστό πλαισίου Δίδυμος υαλοπίνακας με διάκενο αέρα 12mm Μεταλλικό πλαίσιο χωρίς θερμοδιακοπή 20% ποσοστό πλαισίου Μονός υαλοπίνακας Μεταλλικό πλαίσιο χωρίς θερμοδιακοπή 30% ποσοστό πλαισίου Δίδυμος υαλοπίνακας με διάκενο αέρα 12mm Μεταλλικό πλαίσιο χωρίς θερμοδιακοπή 20% ποσοστό πλαισίου Μονός υαλοπίνακας Μεταλλικό πλαίσιο χωρίς θερμοδιακοπή 20% ποσοστό πλαισίου Μονός υαλοπίνακας Στον παραπάνω πίνακα παρατηρούμε ότι σε πολλά μέρη του κτιρίου έχουμε παλιά κουφώματα ακατάλληλα για την εξοικονόμηση ενέργειας. Στα υπόλοιπα μέρη του κτιρίου έχουμε πιο σύγχρονα παράθυρα είτε αυτά είναι ανοιγόμενα είτε όχι. Θέλοντας όμως να επιτύχουμε όσο το δυνατόν χαμηλότερη ενεργειακή κατανάλωση, θα προβούμε σε αντικατάσταση όλων των κουφωμάτων. Για την σωστή επιλογή των κουφωμάτων που θα εγκαταστήσουμε, πρέπει να λάβουμε υπόψη ορισμένες σημαντικές παραμέτρους. Ένας υαλοπίνακας χαρακτηρίζεται από 3 συντελεστές Συντελεστής θερμοπερατότητας U: Εκφράζει το ποσό ενέργειας που διαπερνάει την επιφάνεια. Σε όλα τα κλίματα επιδιώκουμε να έχουμε χαμηλό συντελεστή. Συντελεστή κέρδους ηλιακής θερμότητας SHGC: Αυτός ο συντελεστής δείχνει το σύνολο της ηλιακής ενέργειας που θα περάσει στον εσωτερικό χώρο, δηλαδή το ποσοστό της ηλιακής θερμότητας. Οι τιμές του κυμαίνονται από 0 ως 1. Η τιμή 0 δηλώνει ότι το παράθυρο λειτουργεί σαν ένα τοίχος που αποτρέπει την είσοδο της ηλιακής ενέργειας στον εσωτερικό χώρο. Η τιμή 1 δείχνει ότι το παράθυρο λειτουργεί σαν ένα άνοιγμα που επιτρέπει όλη την ηλιακή ενέργεια να εισέλθει στον χώρο μας. Στα ψυχρά κλίματα θέλουμε μεγάλο SHGC ενώ στα θερμά μικρό. 106

114 Οπτική διαπερατότητα (VT): Ο συντελεστής αυτός μας δείχνει το ποσοστό της φωτεινής ακτινοβολίας που περνάει μέσα από το τζάμι. Επιδιώκεται σε όλες τις περιπτώσεις όσο υψηλότερο γίνεται. Ευρέως διαδομένο σε παρόμοιες εφαρμογές στο εξωτερικό είναι το γυαλί χαμηλής εκπομπής (low-e). Ενεργειακό (low-e) γυαλί είναι ένα διάφανο γυαλί το οποίο έχει επίστρωση μικροσκοπικών μεταλλικών οξειδίων στη μία του πλευρά. Αυτή η επίστρωση δεν επιτρέπει την μεταφορά θερμότητας από τον εσωτερικό στον εξωτερικό χώρο ή και αντίστροφα. Υπάρχουν πολλοί μέθοδοι επίστρωσης λόγω των διαφορετικών συνδυασμών των μετάλλων. Ενδεικτικά έχουμε: Ενεργειακό γυαλί σκληρής επίστρωσης : Αναφέρεται σε γυαλί του οποίου η επιφάνεια έχει επιστρωθεί μέσω εβάπτισης ή χημικού ψεκασμού. Θεωρείται ξεπερασμένη τεχνολογία γιατί εμφανίζουν τα παρακάτω μειονεκτήματα: α. Η τιμή U είναι ψηλότερη σε σχέση με αυτή της μαλακής επίστρωσης β. Χαμηλότερη διαφάνεια (ορατότητα και φωτεινότητα ) σε σχέση με αυτή της μαλακής επίστρωσης γ. Δημιουργία χρωματικών αποχρώσεων στην μεριά της επίστρωσης Ενεργειακό γυαλί μαλακής επίστρωσης: Αναφέρεσαι σε γυαλί του οποίου η επιφάνεια έχει επιστρωθεί μέσω φυσικού ψεκασμού. Ο φυσικός ψεκασμός επιτυγχάνεται με την Μαγνετρονική Μέθοδο η οποία είναι ανεξάρτητη από την διαδικασία παραγωγής του γυαλιού. Είναι η εξέλιξη στην τεχνολογία των ενεργειακών υαλοπινάκων. Τα πλεονεκτήματα που παρουσιάζουν είναι τα εξής : α. Προσφέρουν τη χαμηλότερη τιμή U που υπάρχει στην αγορά. β. Υψηλή μετάδοση του ορατού φωτός. γ. Μειώνει ως και 70% την UV ακτινοβολία σε σχέση με τον απλό υαλοπίνακα δ. Οπτική διαφάνεια χωρίς χρωματισμούς. Τα γυαλιά χαμηλής εκπομπής παίζουνε σημαντικό ρόλο στην διατήρηση σταθερής της κατάστασης στο εσώκλιμα. Η ενέργεια της ακτινοβολίας που απορροφάται από το γυαλί σε ένα διπλό υαλοπίνακα, κατά ένα μέρος θερμαίνει τον αέρα που βρίσκεται ανάμεσα στις δυο γυάλινες πλάκες, και το υπόλοιπο που φθάνει το 84%, εκπέμπεται προς τον εσωτερικό χώρο του σπιτιού. Στα low-e γυαλιά το ποσοστό της εκπεμπόμενης ακτινοβολίας δεν ξεπερνάει το 4%, ενώ το 96 % της θερμικής ενέργειας ανακλάται ή απορροφάται από το γυαλί όπως φαίνεται και στο παρακάτω σχήμα 7.5. Αυτή η ιδιότητα δίνει τη δυνατότητα στα low-e γυαλιά να μην αφήνουν το καλοκαίρι να μπαίνει η ζέστη και τον χειμώνα να κρατούν τη ζέστη στο εσωτερικό του χώρου. 107

115 Σχήμα 6.6: Απορροφούμενη και ανακλώμενη ενέργεια σε low-e γυαλιά [Πηγή: Στην περίπτωση του διπλού υαλοπίνακα, η θέση που θα τοποθετηθεί η μαλακή επίστρωση έχει σημασία. Στα ψυχρά κλίματα, η ηλιακή θερμότητα και το φως είναι ευπρόσδεκτα. Αντίθετα στα ζεστά κλίματα δεν είναι επιθυμητή η θερμότητα αλλά το φως. Το ενεργειακό γυαλί επιτρέπει και τα δυο. Έτσι στα ζεστά κλίματα τα low-e τζάμια είναι προτιμότερο να τοποθετούνται στο εσωτερικό μέρος του εξωτερικού υαλοπίνακα έτσι ώστε να αντανακλούν την ηλιακή θερμική ενέργεια και να επιτρέπουν τη διέλευση στο φως διατηρώντας μας το σπίτι πιο δροσερό το καλοκαίρι όπως φαίνεται στο σχήμα 6.7 Σχήμα 6.7: Θέση επίστρωσης στα ζεστά κλίματα Αντίθετα σε ψυχρά κλίματα είναι προτιμότερο να τοποθετούνται στην εξωτερική θέση του εσωτερικού υαλοπίνακα ώστε να αντανακλούν την ακτινοβολούμενη θερμότητα πίσω στο σπίτι και να επιτρέπουν τη διέλευση στο ορατό φως. Η μικρότερη ακτινοβολία του ορατού φωτός απορροφάται από το δάπεδο, τους τοίχους και τα έπιπλα και επανεκπέμπεται ως θερμότητα η οποία διατηρείται μέσα στον χώρο αφού ανακλάται από το ενεργειακό γυαλί όπως φαίνεται στο σχήμα

116 Σχήμα 6.8: Θέση επίστρωσης στα ψυχρά κλίματα Επιλογή υαλοπίνακα Ο συντελεστής θερμοπερατότητας ενός υαλοπίνακα βρίσκεται στις τεχνικές οδηγίες κάθε υαλοπίνακα. Στις ΤΟΤΕΕ δίνονται τυπικές τιμές οι οποίες λαμβάνονται υπόψη. Τύπος υαλοπίνακα U g [W/m 2 K] Μονός Υαλοπίνακας 5,70 Δίδυμος υαλοπίνακας με διάκενο αέρα 6 3,30 mm Δίδυμος υαλοπίνακας με διάκενο αέρα 12 2,80 mm Δίδυμος υαλοπίνακας με διάκενο 6 mm 2,60 αέρα και με επίστρωση μεμβράνης χαμηλής εκπεμπτικότητας (ε=0,10) Δίδυμος υαλοπίνακας με διάκενο 12 mm 1,80 αέρα και με επίστρωση μεμβράνης χαμηλής εκπεμπτικότητας ( ε=0,10) Πίνακας 6.6: Συντελεστές θερμοπερατότητας υαλοπινάκων [Πηγή: ΤΟΤΕΕ 2010α] Νότια πλευρά Για την νότια πλευρά θα χρησιμοποιηθούν διπλά τζάμια χαμηλής εκπομπής με σχετικά χαμηλό SHGC. Έτσι, επιλέχθηκαν οι παρακάτω υαλοπίνακες οι οποίοι χρησιμοποιούνται στης ΗΠΑ. Χαρακτηριστικός υαλοπίνακας είναι αυτός που απεικονίζεται στο παρακάτω σχήμα. 109

117 Σχήμα 6.9:Διπλός υαλοπίνακας [Πηγή: Βόρεια πλευρά. Στην βόρεια πλευρά του κτιρίου έχουμε μεγαλύτερες απώλειες θερμότητας λόγω της κίνησης του ήλιου. Για αυτό τον λόγο οι επιλογές μας είναι δύο, όπως φαίνεται στο σχήμα 6.10 Α) Διπλά τζάμια αλλά με μεγαλύτερο SHGC B) Tριπλά τζάμια Από άποψη θερμομόνωσης, τα τριπλά τζάμια είναι καλύτερα από τα διπλά αν και όχι με μεγάλη διαφορά. Το μεγαλύτερο κόστος τους καθώς και οι μεγαλύτερες ανάγκης αντοχής μας οδηγούνε στην πρώτη επιλογή. Σχήμα 6.10: Διπλός υαλοπίνακας [Πηγή: 110

118 Επιλογή πλαισίου Σε αυτό το σημείο πρέπει επιλεχθεί το κατάλληλο πλαίσιο για το κούφωμά μας. Τα είδη πλαισίων είναι τα παρακάτω Συνθετικό πλαίσιο (PVC): Χαρακτηρίζονται από εξαιρετικά υψηλό συντελεστή θερμομόνωσης. Οι μονάδες παράγουν κουφώματα με πολύ καλές εφαρμογές και άριστη λειτουργικότητα. Τα μειονεκτήματα είναι ότι από πολλούς αμφισβητείται η αντοχή τους στις καταπονήσεις., την ηλιακή ενέργεια και η χρήση του σε πολύ μεγάλα ανοίγματα. Επίσης, από περιβαλλοντικής άποψης είναι το χειρότερο πλαστικό και η χρήση του πρέπει να αποφεύγεται. Ωστόσο, παρουσιάζει επίσης υψηλό δείκτη ηχομόνωσης και ελάχιστη απαίτηση συντήρησης. Σχήμα 6.11: Συνθετικό πλαίσιο Ξύλινο πλαίσιο: Παρουσιάζουν άψογες θερμομονωτικές ικανότητες και ηχομόνωση και από άποψη αισθητικής είναι τα καλύτερα. Ως οργανικό υλικό όμως έχει αυξημένες απαιτήσεις συντήρησης Σχήμα 6.12: Ξύλινο πλαίσιο 111

119 Πλαίσιο αλουμινίου: Τα πλεονεκτήματα που παρουσιάζουν είναι υψηλή μηχανική αντοχή, μεγάλη ποικιλία διατομών, βρίσκονται εύκολα στην αγορά. Το κύριο μειονέκτημα τους είναι οι ανεπαρκείς θερμομονωτικές ιδιότητες. Πλέον όμως με την χρήση της θερμοδιακοπής, έχει ελαττωθεί κατά πολύ ο συντελεστής θερμοπερατότητας U, με αποτέλεσμα να χρησιμοποιούνται ευρέως ιδιαίτερα στην χώρα μας. Θερμοδιακοπη είναι η παρεμβολή μεταξύ του εσωτερικού και εξωτερικού προφίλ αλουμινίου, ενός υλικού που είναι κακός αγωγός της θερμότητας. Αποτελείται από πολυαμίδιο, ένα πολύ ανθεκτικό υλικό το οποίο εκτός από την πολύ μικρή αγωγιμότητα διαθέτει και υψηλή σκληρότητα, γεγονός το οποίο συμβάλλει στη στιβαρότητα και ανθεκτικότητα των κουφωμάτων. Σχήμα 6.13: Πλαίσιο αλουμινίου Οι ΤΟΤΕΕ δίνουν τυπικές τιμές για τους συντελεστές θερμοπερατότητας των πλαισίων όπως φαίνεται και στον παρακάτω πίνακα: Τύπος πλαισίου U f (W/m 2 K) Μεταλλικό πλαίσιο χωρίς θερμοδιακοπή 7,00 Μεταλλικό πλαίσιο με θερμοδιακοπή 12 3,50 mm Μεταλλικό πλαίσιο με θερμοδιακοπή 24 2,80 mm Συνθετικό πλαίσιο 2,80 Ξύλινο πλαίσιο 2,20 Πίνακας 6.7: Τιμές του συντελεστή θερμοπερατότητας πλαισίου [Πηγή: ΤΟΤΕΕ 2010α] Με βάση τα παραπάνω επιλέγεται η χρήση μεταλλικών πλαισίων με θερμοδιακοπή 24 mm. 112

120 Συντελεστής γραμμικής θερμοπερατότητας υαλοπίνακα Ψ g Όπως αναφέρεται στις ΤΟΤΕΕ απαραίτητος προσδιορισμός της θερμοπερατότητας του κουφώματος αποτελεί ο προσδιορισμός της θερμογέφυρας που εμφανίζεται κατά μήκος της συναρμογής της υάλωσης με το πλαίσιο. Τύπος πλαισίου Γραμμική θερμοπερατότητα για διάφορους τύπους υαλοπινάκων Ψ g [W/mK] Χωρίς επίστρωση χαμηλής εκπομπής Με επίστρωση χαμηλής εκπομπής Μεταλλικό πλαίσιο χωρίς 0,02 0,05 θερμοδιακοπή Μεταλλικό πλαίσιο με 0,08 0,11 θερμοδιακοπή Συνθετικό πλαίσιο 0,06 0,08 Ξύλινο πλαίσιο 0,06 0,08 Πίνακας 6.8: Συντελεστές γραμμικής θερμοπερατότητας υαλοπίνακα [Πηγή: 3.11 ΤΟΤΕΕ ] Έτσι για τον υπολογισμό του συνολικού συντελεστή θερμοπερατότητας μονού κουφώματος χρησιμοποιήθηκε ο παρακάτω τύπος. Όπου U w Af * U f + Ag * U g + lg * Ψ g = (6.4) A w U w [W/m 2 K] = ο συντελεστής θερμοπερατότητας όλου του κουφώματος U f [W/m 2 K] = ο συντελεστής θερμοπερατότητας πλαισίου του κουφώματος A f [m 2 ] = η επιφάνεια του πλαισίου του κουφώματος U g [W/m 2 K] = ο συντελεστής θερμοπερατότητας του υαλοπίνακα A f [m 2 ] = η επιφάνεια του υαλοπίνακα l g [m] = το μήκος της θερμογέφυρας του υαλοπίνακα Ψ g [W/mK] = ο συντελεστής γραμμικής θερμοπερατότητας του υαλοπίνακα A w [m 2 ] = το εμβαδό επιφάνειας του κουφώματος Από τους πίνακες 6.6 και 6.7 έχουμε για την περίπτωσή μας: U f = 2,8 W/m 2 K U g = 0,24 W/m 2 K Ψ g = 0,11 W/mK 113

121 Συνεπώς από την παραπάνω σχέση λαμβάνοντας το ίδιο ποσοστό πλαισίου για κάθε νέο παράθυρο με το αντίστοιχο παλιό του, θα έχουμε: Πλευρά Συντελεστής θερμοπερατότητας[w/m 2 K] Βόρεια εργαστηρίου Υδραυλικής 0,99 Νότια εργαστηρίου Υδραυλικής 0,99 Βόρεια εργαστηρίου υδραυλικών έργων 1 Νότια εργαστηρίου υδραυλικών έργων 0,99 Νότια εργαστηρίου υπογείου 1,26 Βόρεια εργαστηρίου υπογείου 1,26 Βόρεια διαδρόμων ορόφων 1,11 Νότια διαδρόμων ορόφων 0,855 Βόρεια αίθουσα αναμονής ισογείου 1,09 Νότια αίθουσα αναμονής ισογείου 0,83 Νότια WC 2 ου ορόφου 0,9 Νότια WC Υπογείου 1,26 Βόρεια γραφεία ορόφων 1,05 Βόρεια αίθουσα διαλέξεων 1,108 Νότια γραφεία ορόφων 0,85 Νότια αίθουσα διαλέξεων 0,86 Βόρεια γραφεία υπογείου 1,21 Νότια γραφεία υπογείου 1,26 Πίνακας 6.9: Συντελεστές θερμοπερατότητας νέων κουφωμάτων Η αντικατάσταση κουφωμάτων εκτός από τη σημαντική επίδραση που έχει στη μείωση του συντελεστή θερμοπερατότητας U-value, συμβάλλει θετικά στην καλύτερη αεροστεγάνωση του χώρου. Το γεγονός αυτό αποδεικνύεται ποσοτικά από τη διαφοροποίηση στην τιμή της διείσδυσης αέρα που παρατηρείται σε όλες τις ζώνες του κτιρίου της Υδραυλικής. Συγκεκριμένα, σύμφωνα με τον Πίνακα 3.26 της ΤΟΤΕΕ 2010α, η τιμή της διείσδυσης αέρα για τα νέα κουφώματα προτείνονται προς εγκατάσταση καθορίζεται στα 6,8 m 3 /h/m 2. Συνεπώς, οι τιμές της διείσδυσης αέρα για τις 3 θερμικές ζώνες του κτιρίου προκύπτουν, Ζώνη 1: 83,125*6,8= 565,25 m 3 /h, Ζώνη 2: 387,185*6,8=2632,852 m 3 /h, Ζώνη 3: 189,393*6,8=1287,872 m 3 /h 114

122 Πίνακας 6.10: Τυπικές τιμές αερισμού λόγω ύπαρξης χαραμάδων ανά μονάδα επιφάνειας κουφώματος [Πηγή: ΤΟΤΕΕ 2010α] Στο σχήμα 6.14 παρουσιάζεται η μείωση στην κατανάλωση της ενέργειας για ψύξη και για θέρμανση μετά την αντικατάσταση των κουφωμάτων Σχήμα 6.14: Καταναλώσεις ενέργειας μετά την αντικατάσταση κουφωμάτων 115

123 Έτσι οι συνολικές επεμβάσεις στο κέλυφος μειώνουν την απαιτούμενη ενέργεια για θέρμανση κατά 80% και για ψύξη κατά 37% όπως παρουσιάζεται και στο επόμενο σχήμα. Σχήμα 6.15: Καταναλώσεις ενέργειας μετά από τις επεμβάσεις στο κέλυφος Κόστος κουφωμάτων Η μέση τιμή του κουφώματος που θα χρησιμοποιηθούν ανέρχεται στα 300 Euro/m 2. Πίνακας 6.11: Αποτελέσματα λογισμικού ΤΕΕ-ΚΕΝΑΚ για την αντικατάσταση κουφωμάτων Συνεπώς, αν και η αντικατάσταση κουφωμάτων είναι αρκετά μεγάλη επένδυση, συνεισφέρει στην μείωση της ενέργειας για θέρμανση και ψύξη. 116

124 6.3 Αντικατάσταση κλιματιστικών Η ψύξη του κτιρίου της Υδραυλικής με ενεργειακά αποδοτικά κλιματιστικά αποτελεί αναπόσπαστο κομμάτι της βελτίωσης της ενεργειακής επίδοσης του. Μετά τις επεμβάσεις στα διαφανή και αδιαφανή μέρη του κελύφους, η απαιτούμενη ηλεκτρική ενέργεια για ψύξη μειώθηκε. Για να επιτευχθεί ο στόχος της μηδενικής ενεργειακής κατανάλωσης, πρέπει να ληφθούν δραστικά και αυστηρά μέτρα. Για την επιλογή των ενεργειακά αποδοτικών κλιματιστικών συστάθηκε η οδηγία 2002/31/ΕΚ και η κοινή Ευρωπαϊκή πύλη topten. Σύμφωνα με τις παραπάνω οδηγίες τα κλιματιστικά πρέπει να πληρούν ορισμένες προϋποθέσεις, οι σημαντικότερες από τις οποίες είναι: Να είναι ενεργειακής κλάσης Α σε λειτουργία ψύξης Να είναι ενεργειακής κλάσης Α σε λειτουργία θέρμανσης Να έχουν ψυκτική ισχύ μέχρι 4 kw και βαθμό ενεργειακής απόδοσης ΕΕR>= 4,0 Να έχουν ψυκτική ισχύ μεγαλύτερη από 4 kw και βαθμό ενεργειακής απόδοσης EER>= 3,5 Να είναι διαιρούμενου τύπου Να είναι αερόψυκτα Η κατάταξη των κλιματιστικών σε ενεργειακές κλάσεις παρουσιάζεται στο παρακάτω διάγραμμα ανάλογα με τον συντελεστή EER: Σχήμα 6.16: Ενεργειακή κλάση αερόψυκτων κλιματιστικών σε λειτουργία ψύξης, σε συνάρτηση με το βαθμό απόδοσής τους, σύμφωνα με την οδηγία 2002/31/ΕΚ [Πηγή: 117

125 Και Σχήμα 6.17: Ενεργειακή κλάση αερόψυκτων κλιματιστικών σε λειτουργία θέρμανσης, σε συνάρτηση με το βαθμό απόδοσής τους, σύμφωνα με την οδηγία 2002/31/ΕΚ [πηγή: Για την επιλογή του κλιματιστικού, χρήσιμο είναι να αναφερθούν ορισμένες έννοιες των χαρακτηριστικών: Ενεργειακή κλάση Η τάξη ενεργειακής απόδοσης (ενεργειακή κλάση) κάθε συσκευής καθορίζεται σύμφωνα με την οδηγία 2002/31/ΕΕ, όπως αυτή ενσωματώθηκε από την ΚΥΑ Δ6/β, οικ.3155 (ΦΕΚ266/Β), που αφορά στην ένδειξη της κατανάλωσης ενέργειας των οικιακών κλιματιστικών. Η κατάταξη των κλιματιστικών ποικίλει από Α (πιο αποδοτικό) μέχρι G (λιγότερο αποδοτικό). Όλα τα μοντέλα που επιλέγονται για να προβληθούν στο ecotopten, θα πρέπει να είναι ενεργειακής κλάσης Α. Τα μοντέλα ενεργειακής κλάσης Α που κυκλοφορούν στην αγορά δεν έχουν απαραίτητα χαμηλή κατανάλωση ενέργειας. Για το λόγο αυτό το topten υιοθέτησε αυστηρότερα κριτήρια για την επιλογή μόνο των μοντέλων εκείνων που επιτυγχάνουν πολύ χαμηλή ενεργειακή κατανάλωση, όπως φαίνεται, παραπάνω στην παράγραφο των τεχνικών κριτηρίων επιλογής. Βαθμός ενεργειακής απόδοσης (ΕΕR) 118

126 Βαθμός ενεργειακής απόδοσης (EER) της συσκευής κατά τη λειτουργία ψύξης (θέρμανσης) υπό πλήρες φορτίο, είναι ο λόγος της αποδιδόμενης ψύξης(θέρμανσης) (W) προς την καταναλισκόμενη ηλεκτρική ισχύ (W). Όσο μεγαλύτερη είναι η τιμή του λόγου, τόσο πιο ενεργειακά αποδοτική είναι η συσκευή. Ο βαθμός ενεργειακής απόδοσης καθορίζει και την ενεργειακή κλάση του κλιματιστικού όπως αναφέρεται στους παραπάνω πίνακες. Ψυκτική ισχύς (kw) Η ψυκτική ισχύς ορίζεται ως η ψυκτική ικανότητα της συσκευής σε kw κατά τη λειτουργία ψύξης υπό πλήρες φορτίο. Θερμική ισχύς (kw) Η θερμική ισχύς ορίζεται ως η θερμαντική ικανότητα της συσκευής σε kw κατά τη λειτουργία θέρμανσης υπό πλήρες φορτίο. Mία σημαντική καινοτομία στην τεχνολογία των κλιματιστικών, είναι η λειτουργία inverter. Η λειτουργία inverter, ελέγχει αναλογικά την ισχύ του κλιματιστικού, τροποποιώντας τη συχνότητα του ρεύματος τροφοδότησης ή την έντασή του. Έτσι εξασφαλίζεται ομαλή γραμμική μεταβολή της ταχύτητας περιστροφής του συμπιεστή. Αυτό επιτρέπει την εναρμόνιση της ψυκτικής και της θερμικής ισχύος με τις εκάστοτε απαιτούμενες πραγματικές συνθήκες λειτουργίας. Όταν η θερμοκρασία του κλιματιζόμενου χώρου διαφέρει κατά πολύ από την ρυθμισμένη θερμοκρασία, το κλιματιστικό λειτουργεί με την μέγιστη ισχύ, εξασφαλίζοντας την γρήγορη επίτευξη της επιθυμητής θερμοκρασίας. Μόλις επιτευχθεί η επιθυμητή θερμοκρασία στον κλιματιζόμενο χώρο, ο συμπιεστής ρυθμίζει με ακρίβεια την ισχύ για την διατήρηση της επιθυμητής θερμοκρασίας. Η τεχνολογία inverter προσφέρει πολλά πλεονεκτήματα, τα κυριότερα από τα οποία είναι : Μείωση μέχρι και 30% λιγότερη ηλεκτρική ενέργεια, αφού απαιτεί πολύ λιγότερη κατανάλωση για συνεχόμενη συντήρηση της θερμοκρασίας και παρουσιάζει συνεχόμενη λειτουργία σε χαμηλές στροφές σε σχέση με τις πολλαπλές εκκινήσεις. Παρουσιάζει ελάχιστα επίπεδα θορύβου Διατηρείται η θερμοκρασία πιο σταθερή συνεχόμενα. Παρακάτω παρουσιάζει η διακύμανση θερμοκρασίας σε δύο κλιματιστικά, ένα τύπου inverter και ένα συμβατικό. 119

127 Σχήμα 6.18: Λειτουργία συμβατικού κλιματιστικού Σχήμα 6.19 : Λειτουργία κλιματιστικού inverter Κλιματιστικά στο κτίριο της Υδραυλικής Στο κτίριο της Υδραυλικής έχουμε: 32 κλιματιστικές μονάδες των 9000 BTU ή 2,637 kw 2 κλιματιστικές μονάδες των 9200 ΒΤU ή 2,695 kw 4 κλιματικές μονάδες των ΒΤU ή 6,446 kw 120

128 Από έρευνες αγοράς που έχουν γίνει για τα αποδοτικότερα κλιματιστικά, παρουσιάζονται τα τεχνικά χαρακτηριστικά των επιλογών μας: Κατηγορία BTU Σχήμα 6.20 : Κλιματιστικό 9000 BTU [Πηγή: ecotopten] Κατηγορία ΒΤU 121

129 Σχήμα 6.21 Κλιματιστικό BTU [πηγή : ecotopten] Εξελίξεις στην τεχνολογία των κλιματιστικών: Στις 4 Μαΐου η Ευρωπαϊκή Επιτροπή υιοθέτησε και επίσημα τις νέες σημάνσεις για τα κλιματιστικά. Με τις νέες σημάνσεις η Ευρωπαϊκή Ένωση θα εισάγει τις νέες κατηγορίες, ανώτερες της Α, Α+ έως Α+++. Ταυτόχρονα, μια νέα μεθοδολογία αξιολόγησης ετοιμάζεται, σύμφωνα με την οποία η αποδοτικότητα των κλιματιστικών θα εκφράζεται με εποχιακούς συντελεστές (συντελεστής για την ψύξη SEER, και για τη θέρμανση SCOP), οι οποίοι προσμετρούν εγκυρότερα την βελτιωμένη αποδοτικότητα των κλιματιστικών μεταβλητής ταχύτητας. Η Βουλή και το Συμβούλιο πρέπει σε διάστημα 2 μηνών να αποδεχτούν ή να απορρίψουν την πρόταση. Τον Ιούνιο του 2011, ο οργανισμός topten τέσταρε ένα αποδοτικό κλιματιστικό κινέζικης προέλευσης, σύμφωνα με την τωρινή και μελλοντική ευρωπαϊκή και κινεζική μεθοδολογία. Τα αποτελέσματα της τωρινής ευρωπαϊκής μεθοδολογίας κατατάσσουν το κλιματιστικό κοντά στα επίπεδα της Βέλτιστης Διαθέσιμης Τεχνολογίας, χωρίς όμως να τα ξεπερνάνε. Σύμφωνα με τα κριτήρια που πρόκειται να υιοθετήσει σύντομα η Ευρωπαϊκή Ένωση, το ίδιο μοντέλο κατηγοριοποιείται ως Α+++ τόσο για την ψύξη όσο και για τη λειτουργία 122

130 θέρμανσης (SEER=8.6 και SCOP=5.6). Παρατηρείται δηλαδή μεγάλη πρόοδος στην τεχνολογία των κλιματιστικών τα επόμενα χρόνια. Κόστος κλιματιστικών και χρόνος απόσβεσης Η ηλεκτρική καταναλισκόμενη ενέργεια πριν την αντικατάσταση των κλιματιστικών είναι 37,7 kwh/m 2, ενώ μετά την αντικατάσταση έχουμε 22,7 kwh/m 2, δηλαδή 40% μείωση. Η αντικατάσταση των κλιματιστικών έγινε μετά τις συνολικές επεμβάσεις στο κέλυφος. Σχήμα 6.22: Επίδραση των κλιμαστιστικών στην ενέργεια ψύξης Στην περίπτωση του κτιρίου της Υδραυλικής, τα κλιματιστικά ψυκτικής απόδοσης BTU/h είναι πολύ ακριβά, με πολύ μεγάλο χρόνο απόσβεσης, για αυτό θα αποφευχθεί και η χρήση τους. Θα αντικατασταθούν μόνο τα 34 κλιματιστικά ψυκτικής απόδοσης 9000 BTU/h. Παρατηρούμε ότι σύμφωνα με το λογισμικό ΤΕΕ- ΚΕΝΑΚ, τα έτη απόσβεσης είναι 22,4. Αυτό είναι αρκετά μεγάλο χρονικό διάστημα, αλλά σε συνδυασμό με τις επεμβάσεις στο κέλυφος συνιστάται η χρήση τους 6.4 Αντικατάσταση συστήματος θέρμανσης Στο κτίριο της Υδραυλικής υπάρχει εγκατεστημένο σύστημα θέρμανσης με λέβητα εγκατεστημένης ισχύος Ρ = 581 kw με καύσιμο φυσικό αέριο. Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, το 20% της θερμικής ενέργειας του λέβητα χρησιμοποιείται για την κάλυψη του θερμικού φορτίου του παιδικού σταθμού. 123

131 Σε αυτή την ενότητα θα μελετηθεί η δυνατότητα θέρμανσης του χώρου με βιομάζα. Με τον όρο βιομάζα αποκαλείται οποιοδήποτε υλικό παράγεται από ζωντανούς οργανισμούς (όπως είναι το ξύλο και άλλα προϊόντα του δάσους, υπολείμματα καλλιεργειών, κτηνοτροφικά απόβλητα, απόβλητα βιομηχανιών τροφίμων κ.λπ.) και μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως καύσιμο για παραγωγή ενέργειας. Η ενέργεια που είναι δεσμευμένη στις φυτικές ουσίες προέρχεται από τον ήλιο. Με τη διαδικασία της φωτοσύνθεσης, τα φυτά μετασχηματίζουν την ηλιακή ενέργεια σε βιομάζα. Οι ζωικοί οργανισμοί αυτή την ενέργεια την προσλαμβάνουν με την τροφή τους και αποθηκεύουν ένα μέρος της. Αυτή την ενέργεια αποδίδει τελικά η βιομάζα, μετά την επεξεργασία και τη χρήση της. Είναι μια ανανεώσιμη πηγή ενέργειας γιατί στην πραγματικότητα είναι αποθηκευμένη ηλιακή ενέργεια που δεσμεύτηκε από τα φυτά κατά τη φωτοσύνθεση. H χρήση βιομάζας παρουσιάζει μια σειρά οικονομικών και κοινωνικών πλεονεκτημάτων, τα σημαντικότερα από τα οποία είναι [g] : 1. Η καύση της βιομάζας έχει μηδενικό ισοζύγιο διοξειδίου του άνθρακα (CO2) δεν συνεισφέρει στο φαινόμενο του θερμοκηπίου - επειδή οι ποσότητες του διοξειδίου του άνθρακα (CO2) που απελευθερώνονται κατά την καύση της βιομάζας δεσμεύονται πάλι από τα φυτά για τη δημιουργία της βιομάζας. 2. Η μηδαμινή ύπαρξη του θείου στη βιομάζα συμβάλλει σημαντικά στον περιορισμό των εκπομπών του διοξειδίου του θείου (SO2) που είναι υπεύθυνο για την όξινη βροχή. 3. Εφόσον η βιομάζα είναι εγχώρια πηγή ενέργειας, η αξιοποίησή της σε ενέργεια συμβάλλει σημαντικά στη μείωση της εξάρτησης από εισαγόμενα καύσιμα και βελτίωση του εμπορικού ισοζυγίου, στην εξασφάλιση του ενεργειακού εφοδιασμού και στην εξοικονόμηση του συναλλάγματος. 4. Η ενεργειακή αξιοποίηση της βιομάζας σε μια περιοχή, αυξάνει την απασχόληση στις αγροτικές περιοχές με τη χρήση εναλλακτικών καλλιεργειών (διάφορα είδη ελαιοκράμβης, σόργο, καλάμι, κενάφ) τη δημιουργία εναλλακτικών αγορών για τις παραδοσιακές καλλιέργειες (ηλίανθος κ.ά.), και τη συγκράτηση του πληθυσμού στις εστίες τους, συμβάλλοντας έτσι στη κοινωνικο-οικονομική ανάπτυξη της περιοχής. Μελέτες έχουν δείξει ότι η παραγωγή υγρών βιοκαυσίμων έχει θετικά αποτελέσματα στον τομέα της απασχόλησης τόσο στον αγροτικό όσο και στο βιομηχανικό χώρο. Ωστόσο παρουσιάζει και μια σειρά μειονεκτημάτων από τα οποία τα σημαντικότερα είναι: 1. Ο αυξημένος όγκος και η μεγάλη περιεκτικότητα σε υγρασία, σε σχέση με τα ορυκτά καύσιμα δυσχεραίνουν την ενεργειακή αξιοποίηση της βιομάζας. 2. Η μεγάλη διασπορά και η εποχιακή παραγωγή της βιομάζας δυσκολεύουν την συνεχή τροφοδοσία με πρώτη ύλη των μονάδων ενεργειακής αξιοποίησης της βιομάζας. 124

132 3. Βάση των παραπάνω παρουσιάζονται δυσκολίες κατά τη συλλογή, μεταφορά, και αποθήκευση της βιομάζας που αυξάνουν το κόστος της ενεργειακής αξιοποίησης. 4. Οι σύγχρονες και βελτιωμένες τεχνολογίες μετατροπής της βιομάζας απαιτούν υψηλό κόστος εξοπλισμού, συγκρινόμενες με αυτό των συμβατικών καυσίμων. 5. Στην Ελλάδα, υπάρχει απαγόρευση χρήσης λέβητας βιομάζας, αν και υπάρχει συζήτηση για κατάργηση αυτού του μέτρου. Από τα διαθέσιμα υλικά βιομάζας που χρησιμοποιούνται για την θέρμανσης του χώρου, επιλέγεται η χρήση των συσσωμάτων ξύλου (wood pellets). (Σχήμα 6.23 ) Σχήμα 6.23: Wood pellets Τα pellets σε σχέση με άλλα υλικά βιομάζας παρουσιάζουν περισσότερα πλεονεκτήματα, όπως: Είναι εξευγενισμένο, βολικό και συμπαγές βιοκαύσιμο Έχει τη μεγαλύτερη θερμογόνο δύναμη όπως παρουσιάζεται στο παρακάτω διάγραμμα (5 ΜWh/tone) 125

133 Σχήμα 6.24: Ενεργειακή πυκνότητα στερεών βιοκαυσίμων Εγκατάσταση λέβητα με καύσιμο wood pellets Στη συνέχεια θα μελετηθεί η εγκατάσταση λέβητα με καύσιμο woοd pellets. Λόγω, της θερμομόνωσης του κελύφους και της αντικατάστασης των κουφωμάτων, η καταναλισκόμενη ενέργεια για θέρμανση μειώθηκε σε μεγάλο βαθμό. Πρέπει να αναφερθεί ότι ο λέβητας του κτιρίου Υδραυλικής τροφοδοτεί και τον παιδικό σταθμό. Το 20% της θερμικής ενέργειας που παράγεται, που χρησιμοποιείται στον παιδικό σταθμό. Έτσι, ο νέος λέβητας βιομάζας που θα εγκατασταθεί θα έχει συνολική ισχύ την απαραίτητη ισχύ για τον παιδικό σταθμό καθώς και για την κάλυψη του θερμικού φορτίου του κτιρίου της Υδραυλικής. Από τις ΤΟΤΕΕ, για να βρούμε την ισχύ που πρέπει να έχει ο λέβητας έχουμε τον τύπο: P gen = A* U * Τ *1,8 (6.5) m P en: ισχύς του λέβητα Α : η συνολική πραγματική εξωτερική επιφάνεια του κτιριακού κελύφους που είναι εκτεθειμένη στον εξωτερικό αέρα U m : ο μέγιστος επιτρεπόμενος συντελεστής θερμοπερατότητας για το σύνολο της επιφάνειας Α ΔΤ : η διαφορά θερμοκρασίας για τη διαστασιολόγηση του συστήματος όπου είναι για την Γ κλιματική ζώνη 23 ο C. 1.8 : συντελεστής που περιλαμβάνει τα φορτία λόγω αερισμού και τους συντελεστές προσαύξησης λόγω διακοπτόμενης λειτουργίας, απωλειών δικτύου διανομής κλπ. Για να βρεθεί ο συντελεστής θερμοπερατότητας U m όλου του κτιρίου μετά την μόνωση και την αντικατάσταση κουφωμάτων, θα χρησιμοποιηθεί ο τύπος που αναφέρεται στην ΤΟΤΕΕ 2010β 126

134 U m = n A * U * b+ l * Ψ * b j j i j= 1 i= 1 n j= 1 A j v ι (6.6) U m : ο μέσος συντελεστής θερμοπερατότητας του κελύφους όλου του κτιρίου n : το πλήθος των επί μέρους δομικών στοιχείων στο κέλυφος του κτιρίου v : το πλήθος των θερμογεφυρών που αναπτύσσονται στα εξωτερικά ή εσωτερικά όρια κάθε επιφάνειας Α του κελύφους Αj : το εμβαδό επιφάνειας που καταλαμβάνει το κάθε δομικό στοιχείο στη συνολική επιφάνεια του κελύφους του κτιρίου U m : ο συντελεστής θερμοπερατότητας του κάθε δομικού στοιχείου j του κελύφους του κτιρίου L : το συνολικό μήκος του κάθε τύπου θερμογέφυρας που αναπτύσσεται στο περίβλημα του κτιρίου Ψ : ο συντελεστής γραμμικής θερμοπερατότητας του κάθε τύπου θερμογέφυρας που αναπτύσσεται στο περίβλημα του κτιρίου B : μειωτικός συντελεστής (όπως αναλύεται στην επόμενη ενότητα για κάθε τύπο δομικού στοιχείου) Για τον υπολογισμό δεν λήφθηκαν υπόψη οι θερμογέφυρες ενώ ισχύει b=1. Έτσι μετά από πράξεις, U m = 0,59 W/m 2 K. Συνεπώς, από τη σχέση 6.3 η μέγιστη ισχύς του λέβητα για την κάλυψη του φορτίου του κτιρίου Υδραυλικής, θα είναι : P= 57,9 kw. Ο λέβητας όμως πρέπει να καλύπτει και τις θερμικές ανάγκες του παιδικού σταθμού οι οποίες εκτιμήθηκαν στο 20% της ισχύος του αρχικού λέβητα. Συνολικά δηλαδή θα έχουμε P λέβητα = 57, ,2 = 174,1 kw ή kcal/h 127

135 Ο λέβητας που θα χρησιμοποιηθεί για την θέρμανση των χώρων είναι ο P200 της εταιρίας EVOTHERM. Σχήμα 6.25: Λέβητας βιομάζας [Πηγή: Τα τεχνικά χαρακτηριστικά του παρουσιάζονται στον παρακάτω πίνακα: Σχήμα 6.26: Τεχνικά χαρακτηριστικά λέβητα βιομάζας [Πηγή 128