ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΒΑΘΜΟΗΜΕΡΩΝ ΘΕΡΜΑΝΣΗΣ ΚΑΙ ΨΥΞΗΣ ΑΠΟ ΜΕΤΡΗΣΕΙΣ ΜΕΤΕΩΡΟΛΟΓΙΚΩΝ ΣΤΑΘΜΩΝ ΣΤΗΝ ΕΥΡΥΤΕΡΗ ΠΕΡΙΟΧΗ ΤΗΣ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ

ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ KATΑΣΚΕΥΗΣ ΣΥΣΚΕΩΝ ΔΕΙΡΓΑΣΙΩΝ ΔΙΕΥΘΥΝΤΗΣ: ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ ΑΓΙΣ Μ. ΠΑΠΑΔΟΠΟΥΛΟΣ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΒΑΘΜΟΗΜΕΡΩΝ ΘΕΡΜΑΝΣΗΣ ΚΑΙ ΨΥΞΗΣ ΑΠΟ ΜΕΤΡΗΣΕΙΣ ΜΕΤΕΩΡΟΛΟΓΙΚΩΝ ΣΤΑΘΜΩΝ ΣΤΗΝ ΕΥΡΥΤΕΡΗ ΠΕΡΙΟΧΗ ΤΗΣ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΑΛΕΞΑΝΔΡΟΣ ΤΣΙΜΠΟΥΚΗΣ ΑΕΜ: 5044 ΕΠΙΒΛΕΠΩΝ: Επικ. καθηγητής ΚΩΣΤΑΝΤΙΝΟΣ ΠΑΠΑΚΩΣΤΑΣ ΑΡΜΟΔΙΟΣ ΠΑΡΑΚΟΛΟΥΘΗΣΗΣ: Δρ. ΓΕΩΡΓΙΟΣ ΜΑΡΤΙΝΟΠΟΥΛΟΣ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ ΦΕΒΡΟΥΑΡΙΟΣ 2014

Πρόλογος ΠΡΟΛΟΓΟΣ Η παρούσα διπλωματική εργασία εκπονήθηκε στο Εργαστήριο Κατασκευής Συσκευών Διεργασιών του Τμήματος Μηχανολόγων Μηχανικών της Πολυτεχνικής Σχολής του Αριστοτελείου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης. Αντικείμενο της εργασίας είναι ο υπολογισμός βαθμοημερών θέρμανσης και ψύξης από μετρήσεις μετεωρολογικών σταθμών στην ευρύτερη περιοχή της Θεσσαλονίκης. Επιθυμώ να ευχαριστήσω τον επίκουρο καθηγητή κ. Κ. Παπακώστα για την ανάθεση και την επίβλεψη αυτής της διπλωματικής εργασίας καθώς και για την δυνατότητα που μου έδωσε να ασχοληθώ με ένα τόσο ενδιαφέρον θέμα. Επίσης θα ήθελα να ευχαριστήσω θερμά τον αρμόδιο παρακολούθησης Δρα κ. Γ. Μαρτινόπουλο για την υποστήριξη και την καθοδήγηση που μου παρείχε καθ όλη τη διάρκεια εκπόνησης της εργασίας. Α. Τσιμπούκης ΕΚΣΔ 2

Περιεχόμενα Πίνακας Περιεχομένων 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ 6 2. ΒΑΘΜΟΗΜΕΡΕΣ: ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΚΑΙ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ 10 2.1 Η έννοια των βαθμοημερών 10 2.2 Υπολογισμός βαθμοημερών 11 2.2.1 Η κλασσική μέθοδος και η μέθοδος βαθμοημερών μεταβλητής βάσης 11 2.2.2 Tο μοντέλο των Erbs et al 14 2.2.3 Η μέθοδος της μέγιστης και της ελάχιστης ημερήσιας θερμοκρασίας (UKMO) 15 2.2.4 Η μέθοδος της μέσης μηνιαίας θερμοκρασίας κατά Schoenau-Kehrig 16 2.2.5 Σφάλματα που σχετίζονται με τις μεθόδους υπολογισμού βαθμοημερών 16 2.2.6 Σύνοψη μεθοδολογιών υπολογισμού βαθμοημερών 17 2.3 Εφαρμογές βαθμοημερών 18 2.3.1 Βαθμοημέρες για εκτίμηση ενεργειακών απαιτήσεων 19 2.3.2 Βαθμοημέρες για αξιολόγηση μέτρων εξοικονόμησης ενέργειας 22 2.3.3 Βαθμοημέρες για ενεργειακή διαχείριση 22 3. ΣΥΛΛΟΓΗ ΚΑΙ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΜΕΤΕΩΡΟΛΟΓΙΚΩΝ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ 27 3.1 Δίκτυο σταθμών ευρύτερης περιοχής Θεσσαλονίκης 27 3.2 3.3 Χαρακτηριστικά μετεωρολογικών σταθμών Συλλογή και διάρκεια μετρήσεων 31 46 3.4 Επεξεργασία μετρήσεων 47 4. ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΚΑΙ ΣΥΓΚΡΙΣΕΙΣ 50 4.1 Αποτελέσματα για Θεσσαλονίκη 49 ΕΚΣΔ 3

Περιεχόμενα 4.1.1 Αποτελέσματα για την περίοδο των μετρήσεων 50 4.1.2 Σύγκριση τιμών βαθμοημερών 2010-2013 με βαθμοημέρες 1983-2002 για το σταθμό του ΑΠΘ 85 4.2 Αποτελέσματα για Λονδίνο 85 4.3 Αποτελέσματα για Παρίσι 93 4.4 Αποτελέσματα για Βουδαπέστη 99 5. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΚΑΙ ΣΧΟΛΙΑ 106 5.1 Συμπεράσματα για Θεσσαλονίκη 106 5.2 Συμπεράσματα για Λονδίνο 109 5.3 Συμπεράσματα για Παρίσι 110 5.4 Συμπεράσματα για Βουδαπέστη 111 6. 7. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ 114 117 ΕΚΣΔ 4

Κεφ 1: Εισαγωγή ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 Ο ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΕΚΣΔ 5

Κεφ 1: Εισαγωγή 1.ΕΙΣΑΓΩΓΗ Τα επιστημονικά δεδομένα δείχνουν ότι το κλίμα αλλάζει. Πολλές πόλεις παγκοσμίως ήδη αντιμετωπίζουν τη πρόκληση των θερμικών αλλαγών που προκύπτουν από τη παγκόσμιο κλιματική αλλαγή [1]. Σχεδόν ο μισός πληθυσμός του πλανήτη ζει σε αστικές περιοχές κάτι το οποίο έχει οδηγήσει σε τεράστια επέκταση των περιοχών των μεγαλουπόλεων [1]. Αυτό έχει οδηγήσει και στην αλλαγή του τοπικού κλίματος των πόλεων. Αυτό το φαινόμενο ονομάζεται αστική θερμική νησίδα δηλαδή η εμφάνιση υψηλότερων θερμοκρασιών στα αστικά κέντρα σε σχέση με τις γύρω αστικές περιοχές [2]. Η άνοδος της μέσης θερμοκρασίας του πλανήτη εξαιτίας του φαινομένου του θερμοκηπίου είναι άρρηκτα και αποδεδειγμένα συνδεδεμένη με την ανθρώπινη δραστηριότητα και την εκπομπή των αποκαλούμενων αερίων του θερμοκηπίου (greenhouse gases, GHG). Ο αυξανόμενος ρυθμός εκπομπής των αερίων αυτών -και η κατ επέκταση επιδείνωση του φαινομένου του θερμοκηπίου- οδήγησε την παγκόσμια κοινότητα στη λήψη συγκεκριμένων μέτρων για την αντιμετώπιση των δυσμενών συνεπειών του. Τα μέτρα αυτά έλαβαν και νομική υπόσταση με την υπογραφή του Πρωτοκόλλου του ΚΙΟΤΟ. Σύμφωνα με τις δεσμεύσεις που απορρέουν από το Πρωτόκολλο του ΚΙΟΤΟ, η Ευρωπαϊκή Ένωση όφειλε να μειώσει της εκπομπές τις κατά 8% (σε σχέση με τις εκπομπές του 1990) την περίοδο 2008-2012. Το Συμβούλιο των Υπουργών Περιβάλλοντος της Ευρωπαϊκής Ένωσης το 1998 κατέληξε σε συμφωνία για τον επιμερισμό των υποχρεώσεων και δεσμεύσεων της, έναντι του ΚΙΟΤΟ, στις χώρες της (burden-sharing agreement). Η υποχρέωση δέσμευση της χώρας μας είναι η συγκράτηση της αύξησης των εκπομπών στο +25%, σε σχέση με τις αντίστοιχες εκπομπές του έτους βάσης (1990) [3]. Επιπλέον, η Ευρωπαϊκή Ένωση έχει θέσει τρεις στόχους που πρέπει να επιτευχθούν έως το 2020: 1. Ο στόχος της μείωσης των εκπομπών αερίων θερμοκηπίου στην ΕΕ κατά 20% σε σχέση με τις εκπομπές το 1990, 2. Το μερίδιο των ανανεώσιμων ενεργειακών πηγών να είναι στο ύψος 20% της ενέργειας που καταναλώνεται στην ΕΕ, με επιμέρους στόχους για τα κράτη μέλη, 3. 20% εξοικονόμηση στην κατανάλωση ενέργειας σε σύγκριση με τις προβλέψεις [4]. Για να αντιμετωπίσει συνεχώς αυξανόμενη ζήτηση ενέργειας από το κτιριακό δυναμικό, ιδίως για σκοπούς θέρμανσης και ψύξης, η ΕΕ εξέδωσε το 2010 αναθεωρημένη οδηγία για τις ενεργειακές επιδόσεις των κτηρίων. Τα κράτη μέλη οφείλουν να εφαρμόζουν ελάχιστες απαιτήσεις ενεργειακής απόδοσης για τα νέα και τα υφιστάμενα κτίρια, καθώς η οδηγία τους επιβάλλει να εξασφαλίσουν ότι έως το 2021 όλα τα νεόδμητα κτίρια θα αποτελούν «κτίρια με σχεδόν μηδενική κατανάλωση ενέργειας». Άρα, πρωτεύοντα ρόλο στην εκλογή της τελικής κατασκευαστικής λύσης για τα υπό κατασκευή κτίρια θα πρέπει να έχει η ενεργειακή τους κατανάλωση. Στην Ελλάδα αυτή η οδηγία της ΕΕ οδήγησε στο Κανονισμό Ενεργειακής Απόδοσης Κτιρίων (Κ.ΕΝ.Α.Κ) [5]. Ο σκοπός του είναι η μείωση της κατανάλωσης ΕΚΣΔ 6

Κεφ 1: Εισαγωγή συμβατικής ενέργειας για θέρμανση, ψύξη, κλιματισμό (ΘΨΚ), φωτισμό και παραγωγή ζεστού νερού χρήσης (ΖΝΧ) με την ταυτόχρονη διασφάλιση συνθηκών άνεσης στους εσωτερικούς χώρους των κτιρίων. Ο σκοπός αυτός επιτυγχάνεται μέσω του ενεργειακά αποδοτικού σχεδιασμού του κτιριακού κελύφους καθώς, και της χρήσης ενεργειακά αποδοτικών δομικών υλικών και ηλεκτρομηχανολογικών (Η/Μ) εγκαταστάσεων, ανανεώσιμων πηγών ενέργειας (ΑΠΕ) και συμπαραγωγής ηλεκτρισμού και θερμότητας (ΣΗΘ). Καθώς ένα μεγάλο μέρος του κτιριακού δυναμικού θα χρησιμοποιείται τα επόμενα χρόνια, είναι απαραίτητη η χρήση μεθόδων για εξοικονόμηση ενέργειας όπως αναφέρει και ο Κ.ΕΝ.Α.Κ. Επίσης, είναι επιτακτική η ανάγκη να εκτιμηθεί η βασική συμβολή του κτιριακού δυναμικού στις εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου αλλά και να αξιολογηθούν οι πιθανές επιπτώσεις της κλιματικής αλλαγής στην απόδοσή του. Έτσι, οι πόλεις έχουν να αντιμετωπίσουν εκτός από την παγκόσμια κλιματική αλλαγή και τις αστικές θερμικές νησίδες, για αυτό και πρέπει να υπάρξει προσοχή στον αστικό σχεδιασμό μιας πόλης. Για να προσδιοριστούν αυτές οι αλλαγές στις αστικές περιοχές είναι απαραίτητο να κατανοηθούν οι σύνθετες δυναμικές αλληλεπιδράσεις μεταξύ των φυσικών συστατικών του αστικού ιστού (π.χ. κτήρια, χώροι πρασίνου) και εξωτερικών ροών (π.χ. καιρικές συνθήκες, κοινωνικοοικονομικοί παράγοντες). Μια από τις πιο σημαντικές μεταβλητές σε αυτή την περίπλοκη σχέση είναι η θερμοκρασία, η οποία μπορεί να εκφραστεί σε βαθμοημέρες. Βαθμοημέρα είναι η διαφορά μεταξύ της εξωτερικής θερμοκρασίας και μιας επιλεγμένης θερμοκρασία βάσης [6]. Έτσι, γνωρίζοντας την εξωτερική θερμοκρασία μπορούμε να προσδιορίσουμε τις βαθμοημέρες, οι οποίες αποτελούν ένα δείκτη για τη δριμύτητα του κλίματος μιας περιοχής και μπορούν να δώσουν απλά και γρήγορα μία εκτίμηση των μηνιαίων ή ετήσιων αναγκών σε ενέργεια για θέρμανση ή ψύξη. Έχουν προταθεί διεθνώς διάφορες μέθοδοι για τον υπολογισμό των βαθμοημερών. Το «πρόβλημα» των περισσοτέρων από αυτές τις μεθόδους είναι η απαίτηση για αναλυτικά (σε ημερήσια ή και σε πολλές περιπτώσεις ωριαία βάση) θερμοκρασιακά (κυρίως) δεδομένα [7]. Η πρόσβαση σε τέτοιου είδους αναλυτικά μετεωρολογικά δεδομένα δεν είναι εύκολη υπόθεση για την πλειονότητα των μελετητών, με αποτέλεσμα η χρήση των αναλυτικών μεθόδων για των υπολογισμό των βαθμοημερών να καθίσταται δύσκολη. Στην εργασία αυτή γίνεται μια προσπάθεια υπολογισμού των βαθμοημερών ψύξης και θέρμανσης από μετεωρολογικούς σταθμούς που έχουν τέτοια ωριαία δεδομένα. Άλλωστε πολλές αστικές περιοχές έχουν μετεωρολογικούς σταθμούς είτε δημοτικούς είτε ερασιτεχνικούς με αποτέλεσμα να είναι εφικτό να χρησιμοποιηθούν δεδομένα θερμοκρασίας και δεδομένα υγρασίας σε συγκεκριμένες περιοχές μιας πόλης. Με αυτό τον τρόπο μπορούν να υπολογιστούν οι βαθμοημέρες της αντίστοιχης περιοχής με αποτέλεσμα να προκύπτουν κάποια συμπεράσματα σχετικά με το μικροκλίμα των αστικών περιοχών αλλά και τις επιπτώσεις των αστικών θερμικών νησίδων. Η μεθοδολογία και τα πρώτα στοιχεία που λαμβάνονται από την εφαρμογή αυτών των διερευνητικών εργαλείων θα παρουσιαστούν για τη Θεσσαλονίκη ενώ ΕΚΣΔ 7

Κεφ 1: Εισαγωγή στη συνέχεια θα παρουσιαστούν αποτελέσματα και για τρεις ευρωπαϊκές πόλεις, το Λονδίνο, το Παρίσι και τη Βουδαπέστη. ΕΚΣΔ 8

Κεφ 2: Βαθμοημέρες: υπολογισμός και εφαρμογές ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 Ο ΒΑΘΜΟΗΜΕΡΕΣ: ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΚΑΙ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΕΚΣΔ 9

Κεφ 2: Βαθμοημέρες: υπολογισμός και εφαρμογές 2. ΒΑΘΜΟΗΜΕΡΕΣ: ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΚΑΙ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ 2.1 Η έννοια των βαθμοημερών Όπως αναφέρθηκε και στην εισαγωγή, βαθμοημέρες είναι το άθροισμα διαφορών θερμοκρασίας σε μία χρονική περίοδο. Η διαφορά θερμοκρασίας είναι μεταξύ μιας θερμοκρασίας αναφοράς και της εξωτερικής θερμοκρασία του αέρα. Η θερμοκρασία αναφοράς είναι γνωστή ως θερμοκρασία βάσης, η οποία στα κτίρια είναι μια θερμοκρασία σημείου ισορροπίας, δηλαδή η εξωτερική θερμοκρασία στην οποία το κτίριο δεν απαιτεί ούτε ψύξη ούτε θέρμανση προκειμένου να διατηρήσει τις συνθήκες άνεσης. Οι μέθοδοι των βαθμοημερών είναι οι απλούστερες μεθοδολογίες για την εκτίμηση των ενεργειακών απαιτήσεων κτιρίων για θέρμανση και ψύξη, ιδιαίτερα εάν η χρήση των κτιρίων είναι συνεχής και ο βαθμός απόδοσης του εξοπλισμού θέρμανσης και κλιματισμού θεωρηθεί σταθερός. Οι μέθοδοι των βαθμοημερών δίνουν απλά και γρήγορα μία εκτίμηση των μηνιαίων ή ετήσιων αναγκών σε ενέργεια για θέρμανση ή ψύξη και συνιστώνται ιδιαίτερα σε κτίρια κατοικιών και μικρά εμπορικά κτίρια. Τα τελευταία χρόνια έχουν αναπτυχθεί πολλά προγράμματα σε Η/Υ όπως τα BLAST, BSim, Ener-Win Version EC, DOE-2.1E, Energy Express, EnergyPlus, equest, HAP, TRNSYS κλπ. [8], τα οποία προσομοιώνουν δυναμικά την ενεργειακή συμπεριφορά κτιρίων και συστημάτων και υπολογίζουν αξιόπιστα την κατανάλωση ενέργειας ενός κτιρίου. Όμως οι μέθοδοι των βαθμοημερών παραμένουν ακόμη πολύτιμα εργαλεία και δεν έχουν χάσει καθόλου τη σπουδαιότητά τους. Οι βαθμοημέρες είναι ένα μέτρο της διακύμανσης της εξωτερικής θερμοκρασίας μιας περιοχής και ένας δείκτης για το πόσο δριμύ είναι το κλίμα της [9]. Στην εικόνα 2.1 παρουσιάζεται ένα γράφημα που επεξηγεί τον ορισμό των βαθμοημερών. Εικόνα 2.1: Ο βασικός ορισμός των βαθμοημερών ως η διαφορά μεταξύ της θερμοκρασία βάσης και της μέσης ημερήσιας εξωτερικής θερμοκρασίας[10] Επομένως, με τη χρήση των βαθμοημερών η εκτίμηση των ενεργειακών απαιτήσεων ενός κτιρίου σχετίζεται με τη μεταβολή του κλίματος της περιοχής, στην οποία είναι εγκατεστημένο ΕΚΣΔ 10

Κεφ 2: Βαθμοημέρες: υπολογισμός και εφαρμογές το κτίριο. Η ακρίβεια της μεθόδου εξαρτάται από την ακριβή εκτίμηση των εσωτερικών πηγών ενέργειας του κτιρίου και των ηλιακών κερδών για την περίοδο υπολογισμού. Δεδομένου ότι η θερμική αδράνεια του κτιρίου παίζει σημαντικό ρόλο στην αξιοποίηση της ενέργειας από τον ήλιο και τις εσωτερικές πηγές ενέργειας, η μέθοδος πρέπει να χρησιμοποιείται κυρίως σε περιπτώσεις κτιρίων με ικανοποιητική θερμική αδράνεια. Η εφαρμογή της μεθόδου, δεν ενδείκνυται σε παθητικά ηλιακά κτίρια, στα οποία ένα μεγάλο ποσοστό των θερμικών απωλειών καλύπτεται από την ηλιακή ακτινοβολία. Η εκτίμηση της κατανάλωσης ενέργειας με τις μεθόδους των βαθμοημερών εφαρμόζεται κυρίως σε κτίρια κατοικιών με συμβατικά συστήματα θέρμανσης. Σε συστήματα με αντλίες θερμότητας εφαρμόζονται άλλες μέθοδοι, στις οποίες λαμβάνεται υπόψη η μεταβολή του βαθμού απόδοσης της αντλίας θερμότητας σε σχέση με το φορτίο. Επίσης, δεν ενδείκνυται η εφαρμογή της σε μεγάλα κτίρια με μεγάλες διακυμάνσεις των εσωτερικών φορτίων και με περιοδική λειτουργία των συστημάτων θέρμανσης (κτίρια γραφείων, εμπορικά κτίρια, κτίρια υπηρεσιών). Τόσο η κλασσική μέθοδος των βαθμοημερών όσο και η μέθοδος βαθμοημερών με μεταβλητή βάση απαιτούν τη γνώση διαφόρων μεγεθών του κτιρίου προκειμένου να εφαρμοσθούν με ακρίβεια, ενώ πρέπει να είναι γνωστός ο αριθμός των βαθμοημερών με βάση οποιαδήποτε θερμοκρασία, εφόσον οι εσωτερικές πηγές ενέργειας και η ηλιακή ακτινοβολία μπορεί να οδηγήσουν σε οποιαδήποτε θερμοκρασία ισορροπίας t bal. 2.2 Υπολογισμός βαθμοημερών Ανάλογα με τη διαθεσιμότητα των δεδομένων θερμοκρασίας του εξωτερικού αέρα, χρησιμοποιούνται διάφορες μέθοδοι για τον υπολογισμό των βαθμοημερών θέρμανσης και ψύξης. Η ωριαία μέθοδος παράγει την πιο ακριβή εκτίμηση. Ωστόσο, η ωριαία μέθοδος δεν είναι πάντοτε εφικτό να εφαρμοσθεί, λόγω της μη διαθεσιμότητας ωριαίων χρονοσειρών θερμοκρασίας για πολλές περιοχές. Ως εκ τούτου, πολλές προσπάθειες έχουν γίνει στο παρελθόν για την ανάπτυξη μεθόδων για τον υπολογισμό των βαθμοημερών από μειωμένα σύνολα δεδομένων. Αξίζει να σημειωθούν τα έργα των Erbs et al. [11], Hitchin [12] και Schoenau και Kehrig [13]. Από διαθέσιμες τεχνικές που χρησιμοποιούν μειωμένο σύνολο δεδομένων, χρησιμοποιούνται οι ακόλουθες: η μέθοδος της μέσης ημερήσιας θερμοκρασίας, από την American Society of Heating refrigerating and Air-Conditioning Engineers (ASHRAE), η μέθοδος της μέγιστης και ελάχιστης ημερήσιας θερμοκρασίας, από τη Μετεωρολογική Υπηρεσίας της Αγγλίας (UKMO), η κατά Schoenau και Kehrig μέθοδος της μέσης μηνιαίας θερμοκρασίας και το μοντέλο των Erbs et al. 2.2.1 Η κλασσική μέθοδος και η μέθοδος βαθμοημερών μεταβλητής βάσης ΕΚΣΔ 11

Κεφ 2: Βαθμοημέρες: υπολογισμός και εφαρμογές Η κλασσική μέθοδος των βαθμοημερών για την εκτίμηση των ενεργειακών απαιτήσεων για θέρμανση βασίζεται στην υπόθεση ότι, σε μακρές χρονικές περιόδους, (π.χ. μήνας, έτος) τα ηλιακά θερμικά κέρδη, καθώς και τα εσωτερικά θερμικά κέρδη ενός κτιρίου, αντισταθμίζουν τις θερμικές του απώλειες, όταν η εξωτερική θερμοκρασία είναι 18.3ºC ή υψηλότερη [6]. Επίσης, ότι η κατανάλωση ενέργειας είναι ανάλογη της διαφοράς ανάμεσα στη μέση εξωτερική θερμοκρασία της ημέρας και αυτή των 18.3ºC. Αυτή η βασική υπόθεση εκφράζεται μαθηματικά σε μία εξίσωση, στην οποία η κατανάλωση ενέργειας μίας χρονικής περιόδου είναι ανάλογη του αριθμού των βαθμοημερών της περιόδου, οι οποίες υπολογίζονται με βάση τη θερμοκρασία των 18.3ºC. Η εξίσωση αυτή είναι: όπου: Q h = 24 Φ HL DD C D k H (t i t e ) (2.1) Qh- η κατανάλωση ενέργειας ή καυσίμου στην περίοδο υπολογισμού, kj. ΦHL- τα θερμικά φορτία σχεδιασμού (περιλαμβάνεται και ο αερισμός), W. DD- ο αριθμός των βαθμοημερών πάνω από τους 18.3 C, για την περίοδο υπολογισμού. ti- η εσωτερική θερμοκρασία σχεδιασμού του κτιρίου, C te- η εξωτερική θερμοκρασία σχεδιασμού της περιοχής στην οποία βρίσκεται το κτίριο, C. k- συντελεστής διόρθωσης ο οποίος λαμβάνει υπόψη την απόδοση σε μερικό φορτίο, την υπερδιαστασιολόγηση των συσκευών και τις συσκευές εξοικονόμησης ενέργειας. H- η θερμογόνος δύναμη του καυσίμου (σε μονάδες συμβατές με αυτές της Qh) C- συντελεστής διόρθωσης, ο οποίος λαμβάνει υπόψη το λάθος από τη χρήση βαθμοημερών με βάση τους 18.3 C. Ο αριθμός των βαθμοημερών για την χρονική περίοδο θέρμανσης υπολογίζεται από τη σχέση: όπου: t- η θερμοκρασία των 18.3 C. DDh (t) = day (t t e,m) + days (2.2) tm,e- η μέση ημερήσια θερμοκρασία του εξωτερικού περιβάλλοντος, C. DDh- οι βαθμοημέρες θέρμανσης, Kdays. Μεγαλύτερη ακρίβεια στην εκτίμηση της ενεργειακής κατανάλωσης για θέρμανση σε ένα κτίριο κατοικιών επιτυγχάνεται με τη μέθοδο των βαθμοημερών μεταβλητής βάσης (Variable base degree day method) [14]. Η μέθοδος αυτή αναπτύχθηκε όταν παρατηρήθηκε ότι η κατανάλωση ενέργειας για θέρμανση σε ένα κτίριο προσεγγίζεται καλύτερα εάν χρησιμοποιηθούν βαθμοημέρες με άλλη βάση από αυτή των 18.3 C. Η μέθοδος βαθμοημερών μεταβλητής βάσης είναι μία γενίκευση της κλασσικής μεθόδου των βαθμοημερών. Διατηρεί ΕΚΣΔ 12

Κεφ 2: Βαθμοημέρες: υπολογισμός και εφαρμογές τη γενική ιδέα των βαθμοημερών αλλά ο υπολογισμός τους στη περίπτωση αυτή γίνεται με βάση τη θερμοκρασία ισορροπίας (balance point temperature), η οποία ορίζεται ως η θερμοκρασία εκείνη του εξωτερικού περιβάλλοντος, στην οποία το κτίριο δεν χρειάζεται ούτε ψύξη ούτε θέρμανση. Η μέθοδος χρησιμοποιείται κυρίως για τον υπολογισμό των ενεργειακών απαιτήσεων για θέρμανση, αλλά υπάρχουν παραλλαγές της μεθόδου οι οποίες χρησιμοποιούνται για τον υπολογισμό της απαραίτητης ενέργειας για την ψύξη του κτιρίου. Η θερμοκρασία ισορροπίας του κτιρίου περιβάλλοντος tbal, ορίζεται ως η θερμοκρασία εκείνη του εξωτερικού θo, στην οποία για τη δεδομένη εσωτερική θερμοκρασία του κτιρίου ti, οι συνολικές θερμικές απώλειες είναι ίσες με τα θερμικά κέρδη από τον ήλιο, τους ανθρώπους, τα φώτα και τις συσκευές. Q Gain = H B (t i t bal ) (2.3) όπου HB είναι ο συνολικός συντελεστής θερμικών απωλειών του κτιρίου, σε W/K. Η θερμοκρασία ισορροπίας του κτιρίου είναι όπου: t bal = t i Q gain H B (2.4) tbal- η θερμοκρασία ισορροπίας του κτιρίου, C. Qgain- τα συνολικά θερμικά κέρδη του κτιρίου (από ήλιο, ανθρώπους, φώτα και συσκευές),w. ti- η εσωτερική θερμοκρασία σχεδιασμού, C. Η τιμή της θερμοκρασίας ισορροπίας διαφέρει από κτίριο σε κτίριο λόγω των διαφορετικών χαρακτηριστικών (προσανατολισμός, ανοίγματα, θερμομόνωση) και των διαφορετικών εσωτερικών πηγών θερμότητας. Θέρμανση απαιτείται όταν η (μεταβαλλόμενη) θερμοκρασία περιβάλλοντος πέσει κάτω από τη θερμοκρασία ισορροπίας. Ο ρυθμός κατανάλωσης ενέργειας του κτιρίου τότε είναι: Q h = Η Β n h (t bal t o (τ)) όταν t o < t bal (2.5) όπου t είναι ο χρόνος και nh είναι ο βαθμός απόδοσης του συστήματος θέρμανσης, ο οποίος εξαρτάται από τις συνθήκες λειτουργίας (σταθερές ή μεταβαλλόμενες), από το μέγεθος και την ποιότητα κατασκευής της εγκατάστασης, από τις διακοπές λειτουργίας, από τη χρήση συσκευών εξοικονόμησης ενέργειας και από διάφορους άλλους παράγοντες. Εάν θεωρηθεί ότι τα μεγέθη t, HΒ είναι σταθερά τότε η μηνιαία ενεργειακή κατανάλωση για τη θέρμανση του κτιρίου μπορεί να υπολογισθεί από τη σχέση: Q h,mo = H B n h (t bal t o (τ)) + dt (2.6) όπου το θετικό σύμβολο (+) σημαίνει ότι λαμβάνονται υπόψη μόνο οι θετικές τιμές. Το ολοκλήρωμα της θερμοκρασιακής διαφοράς δείχνει ουσιαστικά την επίδραση της εξωτερικής ΕΚΣΔ 13

Κεφ 2: Βαθμοημέρες: υπολογισμός και εφαρμογές θερμοκρασίας στο κτίριο. Πρακτικά μπορεί να προσεγγισθεί από ένα άθροισμα θερμοκρασιακών διαφορών σε μικρά χρονικά βήματα (ημερήσια ή ωριαία), και το αποτέλεσμα είναι οι βαθμοημέρες ή οι βαθμοώρες με βάση τη θερμοκρασία tbal. Εάν ο υπολογισμός γίνει με τη μέση ημερήσια θερμοκρασία του εξωτερικού περιβάλλοντος te,m οι βαθμοημέρες θέρμανσης υπολογίζονται από τη σχέση: DDh (t bal) = 1day (t t e,m ) + days (2.7) Οι βαθμοημέρες (σε Kdays) ως συνάρτηση της tbal ενέργειας είναι ένας δείκτης της επίδρασης της εσωτερικής θερμοκρασίας του κτιρίου ti, των θερμικών κερδών από τις εσωτερικές πηγές και του συντελεστή HB. Ο υπολογισμός των βαθμοημερών μπορεί να γίνει και με τη μέση ωριαία θερμοκρασία του εξωτερικού περιβάλλοντος tm,e, σύμφωνα με τη σχέση: DDh (t bal) = 1day 24h 1h (t t e,m) + hours (2.8) Εκτός από τον υπολογισμό με βάση τη μέση ημερήσια θερμοκρασία ή τη μέση ωριαία θερμοκρασία οι βαθμοημέρες μπορούν να υπολογισθούν και με βάση τη μέση τιμή της μέγιστης και της ελάχιστης θερμοκρασίας της ημέρας. Οι διαφορετικοί τρόποι υπολογισμού εξηγούν και τις διαφορές που παρατηρούνται στις τιμές που δίνονται από διάφορες πηγές. Μετά τον υπολογισμό της θερμοκρασίας ισορροπίας tbal και των βαθμοημερών με βάση την tbal, η μηνιαία ενεργειακή κατανάλωση για τη θέρμανση του κτιρίου δίνεται από τη σχέση : Q h,mo = H B n h DD h (t bal ) (2.9) Η ετήσια ενεργειακή κατανάλωση για θέρμανση υπολογίζεται αθροίζοντας τις μηνιαίες καταναλώσεις: j Q h,yr = m=1 Q h,mo (2.10) όπου j ο αριθμός των μηνών της χειμερινής περιόδου. Για την εκτίμηση της ενεργειακής κατανάλωσης για ψύξη σε ένα κτίριο ισχύουν ανάλογες σχέσης, αλλά η διαφορά ti-tbal αντιστρέφεται και ο βαθμός απόδοσης του συστήματος θέρμανσης αντικαθίσταται από το βαθμό απόδοσης του συστήματος ψύξης. 2.2.2 Tο μοντέλο των Erbs et al Η δεύτερη μέθοδος σύμφωνα με το μοντέλο των Erbs et al [6] αποσκοπεί στην διόρθωση των χαμηλών ή και υψηλών τιμών των βαθμοημερών όταν στους υπολογισμούς χρησιμοποιούνται οι μέσες μηνιαίες θερμοκρασίες περιβάλλοντος. Η μέθοδος αυτή δεν ερμηνεύει τις θερμοκρασιακές διακυμάνσεις εντός του μήνα. Από τις μέσες μηνιαίες θερμοκρασίες, μπορεί να υπολογισθεί η τυπική απόκλιση των μέσων μηνιαίων θερμοκρασιών από τη μέση ετήσια (σyr) και η τυπική απόκλιση των μέσων ημερήσιων θερμοκρασιών από τη μέση μηνιαία θερμοκρασία (σm), σύμφωνα με τις σχέσεις: σ yr = 1 12 (t o.m t o,yr) 2 12 n=1 (2.11) ΕΚΣΔ 14

Κεφ 2: Βαθμοημέρες: υπολογισμός και εφαρμογές όπου: t o.m- μέση μηνιαία θερμοκρασία C, t o,yr- η μέση ετήσια θερμοκρασία, C. σ m = 1,45 0,0290 t o,m + 0,0664 σ yr (2.12) Οι βαθμοημέρες του μήνα υπολογίζονται από την παρακάτω εξίσωση: όπου: α- 1.698, Ν- ο αριθμός των ημερών κάθε μήνα, θ- θερμοκρασιακή μεταβλητή. DD h (t bal ) = σ m N 3/2 [ θ + ln(e αθ e αθ ) ] (2.13) 2 2α Η μεταβλητή θ εξομαλύνει τις μεταβολές στην κατανομή της εξωτερικής θερμοκρασίας από μήνα σε μήνα και από περιοχή σε περιοχή και δίνεται από τη σχέση: θ = t bal t o,m σ m N (2.14) 2.2.3 Η μέθοδος της μέγιστης και ελάχιστης ημερήσιας της θερμοκρασίας (UKMO) Η μέθοδος UKMO χρησιμοποιεί μια απλή καθημερινή ανάγνωση της μέγιστης και της ελάχιστης θερμοκρασία. Υπάρχουν τέσσερις πιθανές σχέσεις μεταξύ της θερμοκρασίας βάσης και της ημερήσιας διακύμανσης της θερμοκρασίας, με αποτέλεσμα να υπάρχουν τέσσερα διαφορετικά σενάρια. Ανάλογα με αυτά τα τέσσερα σενάρια, οι ημερήσιες βαθμοημέρες θέρμανσης HDDd, υπολογίζονται από τη θερμοκρασία βάσης, Tbal, και τις ημερήσιες μέγιστες και ελάχιστες θερμοκρασίες, Tmax και Tmin αντίστοιχα, χρησιμοποιώντας τις εξισώσεις (2.15). Επίσης, οι ημερήσιες βαθμοημέρες ψύξης, CDDd, μπορούν να υπολογιστούν χρησιμοποιώντας τις ίδιες εξισώσεις (2.16). T bal 0.5 (T max T min ), T max T bal HDD d = { 0.5 (T bal T min ) 0.25 (T max T bal ), T min < T bal και (T max T bal ) < (T bal T min ) 0.25 (T min T bal ),T max >T bal και (T max T bal )>(T bal T min ) 0,T min T bal (2.15) 0.5 (T max + T min ) T bal, T min T bal CDD d = { 0.5 (T max T bal ) 0.25 (T bal T min ), T max > T bal και (T max T bal ) > (T bal T min ) 0.25 (T max T bal ),T min <T bal και (T max T bal )<(T bal T min ) 0,T max T bal (2.16) Οι σταθερές των 0,5 και 0,25 στις εξισώσεις (2.15) και (2.16) καθορίστηκαν αρχικά με επαναληπτική διαδικασία. Η ακρίβεια των υπολογισμών με τη χρήση αυτών των συντελεστών έχει βρεθεί να διαφέρουν από τόπο σε τόπο και έχουν υπάρξει προτάσεις υπέρ συγκεκριμένων τιμών σε κάθε τοποθεσία. Μια μελέτη σχετικά με την επίδραση των συντελεστών για την ακρίβεια αυτών των εξισώσεων διεξήχθη από τους Day and Karayiannis [15]. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι στη δεύτερη υποπερίπτωση της εξίσωσης (2.14) υπάρχει μια τάση για μείωση των βαθμοημερών, ενώ στην τρίτη υποπερίπτωση για αύξηση (για ιδανικές ΕΚΣΔ 15

Κεφ 2: Βαθμοημέρες: υπολογισμός και εφαρμογές καμπύλες θερμοκρασίας). Η ακρίβεια των εξισώσεων (UKMO) αναλύεται στην ενότητα 2.2.5 για πραγματικά μετεωρολογικά δεδομένα όπου αποδεικνύονται οι τάσεις για τις αυξομειώσεις των βαθμοημερών, όμως οι διαφορές αυτές εξαρτώνται από τη τοποθεσία. Επίσης, στα αποτελέσματα φαίνεται ότι ο συντελεστής 0,25 θα πρέπει να μειωθεί, αλλά οποιεσδήποτε αλλαγές στο συντελεστή θα πρέπει να εξαρτώνται από τη τοποθεσία. Ωστόσο, όσο και να αλλάξει ο συντελεστής τα λάθη δεν μπορούν να εξαλειφθούν εντελώς γιατί οι μεταβολές της θερμοκρασίας διαφέρουν από ιδανικές καταστάσεις και δεν υπάρχει μαθηματική σχέση που να δίνει ένα ενιαίο σύνολο συντελεστών που να ταιριάζει σε όλες τις περιπτώσεις. 2.2.4 Η μέθοδος της μέσης μηνιαίας θερμοκρασίας κατά Schoenau-Kehrig Η μέθοδος αυτή αναπτύχθηκε από τους Schoenau και Kehrig [13] και είναι μια στατιστική προσέγγιση για να μπορούν να εκτιμηθούν μηνιαίες βαθμοημέρες σε οποιαδήποτε θερμοκρασία βάσης, υποθέτοντας ότι οι ημερήσιες μέσες θερμοκρασίες είναι κανονικά κατανεμημένες γύρω από το μέσο μηνιαίο όρο. Η σχέση υπολογισμού των μηνιαίων βαθμοημερών θέρμανσης HDDm με βάση τη θερμοκρασία Tbal είναι: όπου HDDm = NSd [Zb F(Zb) + f (Zb)] (2.17) Ν είναι ο αριθμός των ημερών του μήνα, Zb είναι η διαφορά μεταξύ της θερμοκρασίας βάσης, Tbal, και της μέσης μηνιαίας θερμοκρασίας, Tm, εξομαλημένη με την τυπική απόκλιση (SD) της ημερήσιας μέσης θερμοκρασίας, Sd, η οποία μπορεί να βρεθεί από την ακόλουθη σχέση: Z b = T b T m S d (2.18) Η συνάρτηση f είναι η συνάρτηση πυκνότητας πιθανότητας κατά Gauss με μέση τιμή 0 και τυπική απόκλιση (SD) 1, και η συνάρτηση F είναι η ισοδύναμη αθροιστική κανονική συνάρτηση πιθανότητας: f(z) = 1 2π e Ζ2 2 (2.19) F(Z) = Z f(z)dz (2.20) Ο τύπος για τον υπολογισμό των μηνιαίων βαθμοημερών ψύξης CDDm με βάση τη θερμοκρασία Tb δίνεται από τη σχέση: CDDm = NSd [Zb F(Zb) + f (Zb)] (2.21) Για βαθμοημέρες ψύξης, η Ζb για υπολογίζεται από την ακόλουθη έκφραση: Z b = T m T b S d (2.22) 2.2.5 Σφάλματα που σχετίζονται με τις μεθόδους υπολογισμού βαθμοημερών Το σφάλμα μιας μεθοδολογία υπολογισμού που χρησιμοποιεί μειωμένο σύνολο δεδομένων, μπορεί να εκφραστεί ως ποσοστιαία διαφορά από το μέσο όρο των βαθμοωρών, που ΕΚΣΔ 16

Κεφ 2: Βαθμοημέρες: υπολογισμός και εφαρμογές ονομάζεται Dactual. Έτσι, αν οριστεί ως Dapprox ο μέσος όρος της μεθοδολογίας υπολογισμού, το σφάλμα ή διαφορά δ, δίνεται από τη σχέση: δ= D actual-d approx D actual 100% (2.23) Οι τιμές του για τις μηνιαίες τιμές βαθμοημερών σε διάφορες θερμοκρασίες βάσης έχουν υπολογιστεί για τις προσεγγιστικές μεθόδους για δέκα έτη μετεωρολογικών δεδομένων καθώς και για μια σειρά από μεθοδολογίες [16]. Ένα παράδειγμα των αποτελεσμάτων για τη περιοχή Stansted στην Αγγλία χρησιμοποιώντας τις εξισώσεις UKMO απεικονίζεται στην εικόνα 2.2[10]. Φαίνεται καθαρά ότι το σφάλμα, ενώ είναι μικρό για μεγάλη διαφορά (tbal-to,m), αυξάνει όταν μειώνεται η διαφορά καθώς η βασική θερμοκρασία προσεγγίζει την μέση μηνιαία θερμοκρασία. Παρά το γεγονός ότι τα ποσοστά εμφανίζονται ψηλά, δεν πρέπει να παραβλέπεται ότι αυτά ισχύουν για μικρές αριθμητικές τιμές βαθμοημερών, οπότε δεν μπορεί να είναι υπερβολικά σημαντικά. Οποιαδήποτε προσπάθεια για τη βελτίωση των συντελεστών περιπλέκεται από το γεγονός ότι η φύση του σφάλματος (αν υπερεκτιμούν -ή μειώνουν) θα ποικίλει για μια συγκεκριμένη θέση από μήνα σε μήνα και από έτος σε έτος. Εικόνα 2.2: Ποσοστό διαφορών (δ) μεταξύ των εξισώσεων (UKMO) και της μέθοδου βαθμοωρών για τη περιοχή Stansted (1985-1994) [10] 2.2.6 Σύνοψη μεθοδολογιών υπολογισμού βαθμοημερών Σε αυτή την ενότητα παρουσιάστηκαν διάφορες μέθοδοι με τις οποίες μπορεί να υπολογιστούν οι βαθμοημέρες, καθώς επίσης και θέματα που σχετίζονται με την ακρίβεια των υπολογισμών. Ο πίνακας 2.1 συνοψίζει τις διάφορες μεθόδους υπολογισμού και τις προτεινόμενες εφαρμογές τους. ΕΚΣΔ 17

Κεφ 2: Βαθμοημέρες: υπολογισμός και εφαρμογές Πίνακας 2.1: Σύνοψη μεθόδων υπολογισμού βαθμοημερών Μέθοδος βαθμοημερών Μέση βαθμοώρα Απαιτούμενα δεδομένα Ωριαία εξωτερική θερμοκρασία ξηρού θερμομέτρου Προτεινόμενες εφαρμογές και σχόλια Στα συστήματα καταγραφής δεδομένων με αυτοματοποιημένες διαδικασίες. Η πιο ακριβής μέθοδος υπολογισμού. Μέση ημερήσια θερμοκρασία Μέσες ημερήσιες θερμοκρασίες Σε περίπτωση που τα διαθέσιμα δεδομένα περιορίζονται σε μέσες ημερήσιες θερμοκρασίες. Αποδεκτή πρότυπη μέθοδος στις ΗΠΑ και Γερμανία. Μετεωρολογικές εξισώσεις Ημερήσιες εξωτερικές μέγιστες και ελάχιστες θερμοκρασίες Αυτοματοποιημένες διαδικασίες και πιο περίπλοκη από τις βαθμοώρες. Η πρότυπη μέθοδος στο Ηνωμένο Βασίλειο για τις δημοσιευμένες βαθμοημέρες. Μοντέλο Erbs Μέση μηνιαία μέθοδος Schoenau- Kehrig Η μέση μηνιαία θερμοκρασία Μηνιαία τυπική απόκλιση (δεν είναι απαραίτητο) Η μέση μηνιαία θερμοκρασία Χρησιμοποιείται όταν δεν είναι διαθέσιμα αναλυτικά στοιχεία. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί για μετατροπή της θερμοκρασίας βάσης. Παρόμοια με το μοντέλο Erbs 2.3. Εφαρμογές βαθμοημερών 2.3.1 Βαθμοημέρες για ενεργειακή εκτίμηση Οι βαθμοημέρες μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να εκτιμηθούν τα θερμικά φορτία όταν σχεδιάζονται συστήματα θέρμανσης [17]. Έτσι, οι βαθμοημέρες σε συνδυασμό με το συνολικό συντελεστή θερμικών απωλειών του κτιρίου ΗΒ μπορούν να δώσουν μια εκτίμηση σχετικά με τις θερμικές απώλειες[6]. Ο συνολικός συντελεστής θερμικών απωλειών του κτιρίου ΗΒ είναι: H B = H T,B + H V,B (2.24) όπου: ΕΚΣΔ 18

Κεφ 2: Βαθμοημέρες: υπολογισμός και εφαρμογές H T,B = ο συνολικός συντελεστής θερμικών απωλειών λόγω μεταφοράς, H V,B = ο συνολικός συντελεστής θερμικών απωλειών λόγω αερισμού. Επίσης, πρέπει να καθορισθεί η θερμοκρασία βάσης tbal που επηρεάζεται από εσωτερικές πηγές ενέργειας και την ηλιακή ακτινοβολία. Παρακάτω περιγράφεται η μεθοδολογία για να υπολογισθούν αυτές οι τιμές[6]. Εσωτερικά θερμικά κέρδη σε κτίρια Τα εσωτερικά θερμικά κέρδη προέρχονται από τους ενοίκους, από τις διάφορες ηλεκτρικές συσκευές και από τον φωτισμό των χώρων του κτιρίου. Τα θερμικά αυτά κέρδη είναι θερμότητα που παράγεται (εκλύεται), επηρεάζουν την εσωτερική θερμοκρασία των κτιρίων και επιδρούν στο ενεργειακό τους ισοζύγιο. Τα εσωτερικά θερμικά κέρδη σε κτίρια περιλαμβάνουν τρεις βασικές κατηγορίες: Την έκλυση θερμότητας από τους ανθρώπους (αισθητά και λανθάνοντα κέρδη, η αναλογία των οποίων είναι συνάρτηση της δραστηριότητας των ανθρώπων), Qocc,sen. Στον πίνακα 2.2 δίνονται μέσες τυπικές τιμές θερμικών κερδών (W) ανά άτομο ή ανά (m 2 ) κατοικήσιμης επιφάνειας. Στον πίνακα δίνεται και ο μέσος συντελεστής παρουσίας (ετεροχρονισμού), ο οποίος είναι το ποσοστό του χρόνου που οι χρήστες είναι παρόντες στο κτίριο (κατά μέσο όρο). Πίνακας 2.2: Θερμικά κέρδη από άτομα [W] σε κτίρια διαφόρων χρήσεων Χρήση κτιρίου/θερμικής ζώνης Θερμικό κέρδος [W/άτομο] ή [W/m 2 επιφ.] Μέσος συντελεστής παρουσίας Μονοκατοικία, πολυκατοικία 80 / 4 0,75 Γραφείο 80 / 8 0,3 Θέατρο, κινηματογράφος 75 / 75 0,29 Κατάστημα (εμπορικό) 90 / 13 0,32 Εμπορικό κέντρο 90 / 13 0,43 Αίθουσα διδασκαλίας (πρωτοβάθμια, δευτεροβάθμια) Αίθουσα διδασκαλίας (τριτοβάθμια εκπαίδευση) 80 / 40 0,18 80 / 40 0,32 Τράπεζα 75 / 30 0,24 Εστιατόριο 75 / 60 0,50 ΕΚΣΔ 19

Κεφ 2: Βαθμοημέρες: υπολογισμός και εφαρμογές Την έκλυση θερμότητας από τον εξοπλισμό/συσκευές (κατά το μεγαλύτερο ποσοστό αισθητά κέρδη στην πλειοψηφία των εφαρμογών), Qequ,sen. Στον πίνακα 2.3 δίνονται μέσες τιμές θερμικών κερδών (W) ηλεκτρικών συσκευών ανά (m 2 ) κατοικήσιμης επιφάνειας, σε διάφορες κατηγορίες κτιρίων. Στον πίνακα δίνεται και ο μέσος συντελεστής ετεροχρονισμού καθώς και ο μέσος συντελεστής πραγματικού χρόνου λειτουργίας του κτιρίου και κατά συνέπεια και των συσκευών. Πίνακας 2.3: Θερμικά κέρδη από συσκευές [W/m 2 επιφ.] σε κτίρια διαφόρων χρήσεων Χρήση κτιρίου/θερμικής ζώνης Θερμικό κέρδος [W/m 2 επιφ.] Συντελεστής ετεροχρονισμού Μέσος συντελεστής λειτουργίας Μονοκατοικία, πολυκατοικία 4 0,50 0,75 Γραφείο 15 0,30 0,30 Θέατρο, κινηματογράφος 4 0,30 0,29 Κατάστημα (εμπορικό) 10 0,20 0,32 Εμπορικό κέντρο 10 0,25 0,43 Αίθουσα διδασκαλίας (πρωτοβάθμια, δευτεροβάθμια) Αίθουσα διδασκαλίας (τριτοβάθμια εκπαίδευση) 5 0,15 0,18 5 0,15 0,32 Τράπεζα 2 0,30 0,24 Εστιατόριο 20 0,50 0,50 Τον ηλεκτροφωτισμό (αισθητά κέρδη), Qlit. Συνήθως στους υπολογισμούς χρησιμοποιείται μια μέση τιμή ισχύος ηλεκτροφωτισμού σε [W] ανά [m 2 ] κατοικήσιμης επιφάνειας, που είναι η ελάχιστα απαιτούμενη για την κάλυψη της μέσης ελάχιστης στάθμης (lx) γενικού φωτισμού, όπως παρουσιάζεται στο πίνακα 2.4. ΕΚΣΔ 20