ΠΡΑΣΙΝΟ ΔΩΜΑ ΣΕ ΚΤΗΡΙΟ ΤΟΥ 1 ΟΥ ΔΗΜΟΤΙΚΟΥ ΝΕΟΥ ΨΥΧΙΚΟΥ ΤΟΥ ΔΗΜΟΥ ΦΙΛΟΘΕΗΣ - ΨΥΧΙΚΟΥ

ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΣΧΟΛΗ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΤΟΜΕΑΣ ΠΟΛΕΟΔΟΜΙΑΣ ΚΑΙ ΧΩΡΟΤΑΞΙΑΣ ΣΧΟΛΗ ΧΗΜΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΕΜΠ ΜΟΝΑΔΑ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΗΣ ΡΕΥΣΤΟΜΗΧΑΝΙΚΗΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΑΣΤΙΚΟΥ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΠΡΑΣΙΝΟ ΔΩΜΑ ΣΕ ΚΤΗΡΙΟ ΤΟΥ 1 ΟΥ ΔΗΜΟΤΙΚΟΥ ΝΕΟΥ ΨΥΧΙΚΟΥ ΤΟΥ ΔΗΜΟΥ ΦΙΛΟΘΕΗΣ - ΨΥΧΙΚΟΥ ΕΚΘΕΣΗ ΤΕΚΜΗΡΙΩΣΗΣ ΤΟΥ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΟΥ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΟΣ ΚΑΙ ΤΗΣ ΕΠΙΔΡΑΣΗΣ ΤΟΥ ΠΡΑΣΙΝΟΥ ΔΩΜΑΤΟΣ ΣΤΗΝ ΕΞΟΙΚΟΝΟΜΗΣΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΣΤΟ ΚΤΗΡΙΟ Απρίλιος 2012

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ. 2 2. ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΟΥ ΚΤΙΡΙΟΥ. 3 3 ΚΛΙΜΑΤΟΛΟΓΙΚΑ ΔΕΔΟΜΕΝΑ. 3 4. ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΚΕΛΥΦΟΥΣ.. 4 5. ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΨΥΞΗΣ ΘΕΡΜΑΝΣΗΣ. 4 6. ΥΛΙΚΑ ΦΥΤΕΜΕΝΟΥ ΔΩΜΑΤΟΣ 5 7. ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ 6 8. ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ.. 9 9. ΠΑΡΑΚΟΛΟΥΘΗΣΗ ΔΕΙΚΤΩΝ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗΣ ΜΕΛΕΤΗΣ.. 15 10. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ.. 16 11. ΑΝΑΦΟΡΕΣ 17 12. ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Α ΤΟ ΛΟΓΙΣΜΙΚΟ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗΣ Design Builder.. 18 1

Έκθεση Τεκμηρίωσης του ενεργειακού προβλήματος και της επίδρασης του πράσινου δώματος στην εξοικονόμηση ενέργειας στο κτίριο 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Το φυτεμένο δώμα είναι μια τεχνική παθητικής θερμικής προστασίας του κελύφους των κτιρίων, η οποία προσφέρει προστασία τόσο τους χειμερινούς όσο και τους καλοκαιρινούς μήνες. Κατά τη θερινή περίοδο, το φαινόμενο της εξατμισοδιαπνοής βελτιώνει τη θερμική αδράνεια του κτιρίου στο οποίο εφαρμόζεται το πράσινο δώμα, ενώ το φύλλωμα των φυτών επιτρέπει σ' ένα μικρό μόνο ποσοστό της προσπίπτουσας ηλιακής ενέργειας να φτάσει στην επιφάνεια του δώματος, μειώνοντας, έτσι, τις ανάγκες του κτιρίου για ψύξη. Συγχρόνως, η εφαρμογή του πράσινου δώματος αυξάνει τη θερμική μόνωση στο δώμα του κτιρίου, καθώς η αύξηση της θερμοχωρητικότητας της οροφής σε σχέση με μια συμβατική οροφή επιτυγχάνεται μέσω των διαφορετικών κηπευτικών στρώσεων. Κατά τη χειμερινή περίοδο, σε αντίθεση με τους καλοκαιρινούς μήνες, η ηλιακή ακτινοβολία είναι επιθυμητή. Για το λόγο αυτό στο φυτεμένο δώμα χρησιμοποιούνται φυτά των όποιων το φύλλωμα πέφτει κατά τους χειμερινούς μήνες. Η πτώση του φυλλώματος επιτρέπει στην ηλιακή ακτινοβολία να προσπίπτει ελεύθερα στην επιφάνεια του δώματος συμβάλλοντας στην αύξηση των θερμικών κερδών, ενώ με την αυξημένη θερμική αδράνεια που έχει ως αποτέλεσμα η εφαρμογή πράσινου δώματος, η θερμότητα αυτή διοχετεύεται σταδιακά κατά τη διάρκεια της ημέρας στο εσωτερικό του κτιρίου. Επιπλέον η κατασκευή του φυτεμένου δώματος, όπως και στην περίπτωση των θερινών μηνών, αυξάνει την μονωτική ικανότητα του δώματος λόγω των διάφορων επιστρώσεων, μειώνοντας έτσι τις ανάγκες για θέρμανση. Όπως προκύπτει από ερευνητική εργασία με τη χρήση υπολογιστικών μοντέλων, τα συστήματα πράσινων δωμάτων διασφαλίζουν ενεργειακή εξοικονόμηση για τις ανάγκες θέρμανσης και σε σχέση με μη μονωμένες οροφές της τάξης των 25 %. Όμως για τις περιπτώσεις εγκατάστασης σε καλώς μονωμένες οροφές, επιφέρουν σχετικά μικρότερη βελτίωση στην ενεργειακή εξοικονόμηση [2]. Επίσης, βρέθηκε ότι όλα τα συστήματα πράσινων δωμάτων διασφαλίζουν υψηλό βαθμό ενεργειακής εξοικονόμησης για τις ανάγκες ψύξης και σε σχέση με μη μονωμένες οροφές. Επιπλέον, τα πράσινα δώματα τα οποία εγκαθίστανται σε καλώς μονωμένες οροφές, βελτιώνουν αισθητά την εξοικονόμηση ενέργειας για τις ανάγκες ψύξης, λόγω του φαινομένου της εξατμισοδιαπνοής [2]. 2

2. ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΟΥ ΚΤΙΡΙΟΥ Εικόνα 1: Βόρειο δυτική όψη του κτιρίου Το 1ο δημοτικό σχολείο Ν. Ψυχικού βρίσκεται μέσα στο αστικό περιβάλλον της περιοχής του Ν. Ψυχικού. Στο ευρύτερο περιβάλλον του δεν υπάρχει έντονη δενδροφύτευση, ενώ δεν σκιάζεται από γειτνιάζοντα κτίρια. Το υπό μελέτη κτίριο αποτελεί προσθήκη στο υπάρχον παλαιότερο κτίριο και στεγάζει κάποιες αίθουσες του δημοτικού σχολείου, ενώ στο ισόγειό του λειτουργεί νηπιαγωγείο. Πρόκειται για ένα κτίσμα της δεκαετίας του 1980, του οποίου η κατασκευή και τα υλικά δόμησης είναι αντιπροσωπευτικά της εποχής. Ως χρόνος λειτουργίας του κτιρίου ορίζεται έναρξη στις 8 π.μ. και λήξη στις 2 μ.μ. Τα Σαββατοκύριακα το κτίριο παραμένει κλειστό. Η πυκνότητα ατόμων ανά τετραγωνικό μέτρο εντός των αιθουσών διδασκαλίας ορίστηκε ίση με 0,35 άτομα/m 2. 3

3. ΚΛΙΜΑΤΟΛΟΓΙΚΑ ΔΕΔΟΜΕΝΑ Για τις ανάγκες της μελέτης έγινε χρήση των κλιματολογικών δεδομένων του Energy Plus για την περιοχή της Αθήνας. Τα δεδομένα αυτά προέρχονται από τα δεδομένα της ASHRAE για την περιοχή της Ελευσίνας. Στο παρακάτω διάγραμμα παρουσιάζεται η μεταβολή της μέσης ημερήσιας θερμοκρασίας περιβάλλοντος για την περιοχή ενδιαφέροντος: Εικόνα 2: Μεταβολή μέσης ημερήσιας θερμοκρασίας περιβάλλοντος 4. ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΚΕΛΥΦΟΥΣ Οι τιμές θερμοπερατότητας των δομικών στοιχείων είναι: Εξωτερική τοιχοποιία: 0,585 W/m 2 K Δάπεδο: 0,25 W/m 2 K Δώμα μπετόν: 0,415 W/m 2 K Παράθυρα (διπλά τζάμια): 3,2 W/m 2 K Ο συντελεστής εισροής ηλιακής θερμότητας (Solar Heat Gain Coefficient) των ανοιγμάτων θεωρήθηκε ίσος με 0,503. 4

5. ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΨΥΞΗΣ ΘΕΡΜΑΝΣΗΣ Η θέρμανση του σχολείου πραγματοποιείται με εξαναγκασμένη κυκλοφορία ζεστού νερού (μέσω κυκλοφορητών). Η εγκατάσταση της κεντρικής θέρμανσης γίνεται με χαλύβδινο λέβητα ζεστού νερού απόδοσης 55.000 Kcal/ h. Ο λέβητας θερμαίνεται με φυσικό αέριο. Η διανομή του ζεστού νερού θέρμανσης γίνεται με σιδηροσωλήνες και ακολουθεί το δισωλήνιο σύστημα διανομής ζεστού νερού. Η θέρμανση των χώρων γίνεται με θερμαντικά σώματα τύπου ΑΚΑΝ. 6. ΥΛΙΚΑ ΦΥΤΕΜΕΝΟΥ ΔΩΜΑΤΟΣ Τα υλικά του πράσινου δώματος που πρόκειται να εφαρμοστούν στο κτίριο παρουσιάζονται στην παρακάτω εικόνα σε τομή. Εικόνα 3: Τομή φυτεμένου δώματος 5

Οι παράμετροι που εισάγονται στο λογισμικό ενεργειακής προσομοίωσης και αφορούν στο πράσινο δώμα είναι: ο δείκτης Leaf Area Index (LAI), τα γεωμετρικά χαρακτηριστικά του φυλλώματος, η πυκνότητα του υποστρώματος, το πάχος του και η περιεκτικότητά του σε υγρασία για πολύ καλά ανεπτυγμένη φυτοκάλυψη, η αντίσταση στη διάχυση υδρατμών (mean canopy resistance ή canopy external resistance, rc σε s/m) και η ανάκλαση μίας φυτοκάλυψης. Παράμετρος Τιμή Ύψος φυτών 0,3 m Δείκτης φυλλικής επιφάνειας (Leaf Area Index, LAI) 3,5 m 2 /m 2 Ανακλαστικότητα φύλλων (Leaf reflectivity) 0,22 Εκπεμψιμότητα φύλλων (Leaf emissivity) 0,95 Ελάχιστη αντίσταση στομάτων (minimum stomatal resistance, 180 s/m s/m) Μέγιστο ογκομετρικό περιεχόμενο υγρασίας σε κατάσταση 0,5 m 3 /m 3 κορεσμού (max volumetric moisture content at saturation) Ελάχιστο υπολειπόμενο ογκομετρικό περιεχόμενο υγρασίας 0,01 m 3 /m 3 (min residual volumetric moisture content) Αρχικό ογκομετρικό περιεχόμενο υγρασίας (Initial volumetric 0,15 m 3 / m 3 moisture content) *Filippi Olivier, «Για έναν άνυδρο κήπο», [8] Για τις ανάγκες της ενεργειακής μελέτης, στο μοντέλο εισήχθησαν μόνο τα υλικά που είχαν αξιοσημείωτη επίδραση στη θερμική συμπεριφορά του δώματος. Τα υλικά αυτά με τις θερμικές ιδιότητές τους παρουσιάζονται στον κάτωθι πίνακα. Παράγων Πάχος Είδος, υλικό Αγωγής m W/mK Ισοδύναμο επικάλυμμα φύλων αέρα 0,03 0,1 χώμα ειδικό υπόστρωμα + ελαφρόπετρα + Αέρα 30% 0,12 0,27 Στρώμα Αέρα (ισοδύναμο πάχος) 0,015 0,02 Αποστραγγιστικό σύστημα από διογκωμένη πολυστερίνη (ισοδύναμο πάχος) 0,04 0,16 Αντιρριζική Μεμβράνη 0,01 0,15 Ο μέσος ισοδύναμος συντελεστής θερμοπερατότητας του δώματος μετά την εφαρμογή των παραπάνω υλικών και λαμβάνοντας υπόψη τη μέση ισοδύναμη τιμή συντελεστού θερμοπερατότητας του υφιστάμενου δώματος (μπετόν και τσέλνερ) είναι 0,256 W/m 2 K. 6

7. ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ Η μελέτη πραγματοποιήθηκε με το λογισμικό ανάλυσης κτιριακού περιβάλλοντος Design Builder. Το Design Builder συνδυάζει την εύκολη μοντελοποίηση του κτιρίου με την αξιόπιστη μηχανή δυναμικής προσομοίωσης του Energy Plus το οποίο έχει αναπτυχθεί από το Υπουργείο Ενέργειας των ΗΠΑ. Το Energy Plus παρέχει τη δυνατότητα υπολογισμού σε ωριαία βάση, των θερμικών και ψυκτικών φορτίων του κτιρίου, της ενεργειακής κατανάλωσης των συστημάτων θέρμανσης και ψύξης, τον υπολογισμό των θερμοκρασιών των θερμικών ζωνών καθώς και των επιφανειακών εσωτερικών και εξωτερικών θερμοκρασιών των δομικών στοιχείων, κλπ. (βλ. Παράρτημα Α). Πραγματοποιήθηκαν προσομοιώσεις για εσωτερική θερμοκρασία 26 0 C κατά την περίοδο της ψύξης και για εσωτερική θερμοκρασία 21 0 C για την περίοδο της θέρμανσης, όπως απαιτείται από τον Οδηγό Εφαρμογής του Προγράμματος. Υπολογιστήκαν τα φορτία για ένα ημερολογιακό έτος με ωριαίο βήμα, λαμβάνοντας υπόψη τις πραγματικές συνθήκες λειτουργίας του κτιρίου. Ο ακούσιος αερισμός του κτιρίου θεωρήθηκε ίσος με 0,5 ac/h (ανανεώσεις αέρα) καθώς κατά την αυτοψία διαπιστώθηκε ότι η αεροστεγανότητα του κελύφους του κτιρίου είναι Εικόνα 4: Απεικόνιση μοντέλου του κτιρίου: βόρειο ανατολική όψη 7

Εικόνα 5: Απεικόνιση μοντέλου του κτιρίου: βόρειο δυτική όψη Εικόνα 6: Απεικόνιση ζωνών ισογείου 8

Εικόνα 7: απεικόνιση ζωνών α' ορόφου 9

8. ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ 8.1 Ετήσια φορτία θέρμανσης και ψύξης για το σύνολο του κτηρίου (Κωδ Ε.Μ.1 και Ε.Μ.2) Πριν την επέμβαση ΜΗΝΙΑΙΑ ΦΟΡΤΙΑ ΘΕΡΜΑΝΣΗΣ/ΨΥΞΗΣ ΓΙΑ ΤΟ ΣΥΝΟΛΟ ΤΟΥ ΚΤΙΡΙΟΥ ΠΡΙΝ ΤΗΝ ΕΠΕΜΒΑΣΗ ΜΗΝΑΣ ΘΕΡΜΑΝΣΗ ΨΥΞΗ ΣΥΝΟΛΟ Ιανουάριος 2403,86 0,00 2403,86 Φεβρουάριος 2448,68 0,00 2448,68 Μάρτιος 1782,02 0,00 1782,02 Απρίλιος 687,39 0,00 687,39 Μάιος 17,70 0,00 17,70 Ιούνιος 0,00 0,00 0,00 Ιούλιος 0,00 0,00 0,00 Αύγουστος 0,00 0,00 0,00 Σεπτέμβριος 0,00 0,00 0,00 Οκτώβριος 25,71 0,00 25,71 Νοέμβριος 643,57 0,00 643,57 Δεκέμβριος 2555,68 0,00 2555,68 ΣΥΝΟΛΟ 10564,62 0,00 10564,62 Ανά m² θερμαινόμενης επιφάνειας 20,34 0,00 20,34 Θερμαινόμενη επιφάνεια (m²): 519,43 10

Μετά την επέμβαση ΜΗΝΙΑΙΑ ΦΟΡΤΙΑ ΘΕΡΜΑΝΣΗΣ/ΨΥΞΗΣ ΓΙΑ ΤΟ ΣΥΝΟΛΟ ΤΟΥ ΚΤΙΡΙΟΥ ΜΕΤΑ ΤΗΝ ΕΠΕΜΒΑΣΗ ΜΗΝΑΣ ΘΕΡΜΑΝΣΗ ΨΥΞΗ ΣΥΝΟΛΟ Ιανουάριος 2285,84 0 2285,84 Φεβρουάριος 2356,68 0 2356,68 Μάρτιος 1753,43 0 1753,43 Απρίλιος 702,58 0 702,58 Μάιος 23,87 0 23,87 Ιούνιος 0,00 0 0,00 Ιούλιος 0,00 0 0,00 Αύγουστος 0,00 0 0,00 Σεπτέμβριος 0,00 0 0,00 Οκτώβριος 22,14 0 22,14 Νοέμβριος 594,28 0 594,28 Δεκέμβριος 2419,35 0 2419,35 ΣΥΝΟΛΟ 10158,16 0 10158,16 Ανά m² θερμαινόμενης επιφάνειας 19,56 0 19,56 Θερμαινόμενη επιφάνεια (m²): 519,43 11

Τα παραπάνω μηνιαία αποτελέσματα για το σύνολο του κτιρίου παρουσιάζονται στα παρακάτω διαγράμματα: 12

8.2 Ετήσια κατανάλωση ενέργειας για θέρμανση και ψύξη για τον όροφο που βρίσκεται σε επαφή με το πράσινο δώμα Πριν την επέμβαση ΜΗΝΙΑΙΑ ΦΟΡΤΙΑ ΘΕΡΜΑΝΣΗΣ/ΨΥΞΗΣ ΓΙΑ ΤΟΝ ΟΡΟΦΟ ΚΑΤΩ ΑΠΟ ΤΟ ΔΩΜΑ ΠΡΙΝ ΤΗΝ ΕΠΕΜΒΑΣΗ ΜΗΝΑΣ ΘΕΡΜΑΝΣΗ ΨΥΞΗ ΣΥΝΟΛΟ Ιανουάριος 1490,94 0,00 1490,94 Φεβρουάριος 1515,57 0,00 1515,57 Μάρτιος 1104,28 0,00 1104,28 Απρίλιος 429,28 0,00 429,28 Μάιος 12,85 0,00 12,85 Ιούνιος 0,00 0,00 0,00 Ιούλιος 0,00 0,00 0,00 Αύγουστος 0,00 0,00 0,00 Σεπτέμβριος 0,00 0,00 0,00 Οκτώβριος 18,93 0,00 18,93 Νοέμβριος 415,68 0,00 415,68 Δεκέμβριος 1580,00 0,00 1580,00 ΣΥΝΟΛΟ 6567,54 0,00 6567,54 Ανά m² θερμαινόμενης επιφάνειας 23,67 0,00 23,67 Θερμαινόμενη επιφάνεια (m²): 277,46 13

ΜΗΝΙΑΙΑ ΦΟΡΤΙΑ ΘΕΡΜΑΝΣΗΣ/ΨΥΞΗΣ ΓΙΑ ΤΟΝ ΟΡΟΦΟ ΚΑΤΩ ΑΠΟ ΤΟ ΔΩΜΑ ΜΕΤΑ ΤΗΝ ΕΠΕΜΒΑΣΗ ΜΗΝΑΣ ΘΕΡΜΑΝΣΗ ΨΥΞΗ ΣΥΝΟΛΟ Ιανουάριος 1398,62 0,00 1398,62 Φεβρουάριος 1433,67 0,00 1433,67 Μάρτιος 1082,67 0,00 1082,67 Απρίλιος 437,95 0,00 437,95 Μάιος 14,69 0,00 14,69 Ιούνιος 0,00 0,00 0,00 Ιούλιος 0,00 0,00 0,00 Αύγουστος 0,00 0,00 0,00 Σεπτέμβριος 0,00 0,00 0,00 Οκτώβριος 13,58 0,00 13,58 Νοέμβριος 371,79 0,00 371,79 Δεκέμβριος 1473,08 0,00 1473,08 ΣΥΝΟΛΟ 6226,06 0,00 6226,06 Ανά m² θερμαινόμενης επιφάνειας 22,44 0,00 22,44 Θερμαινόμενη επιφάνεια (m²): 277,46 Το συνολικό ποσοστό μείωσης κατανάλωσης ενέργειας για θέρμανση και ψύξη στον όροφο που βρίσκεται σε επαφή με το πράσινο δώμα είναι 5,2%. 14

15

9. ΠΑΡΑΚΟΛΟΥΘΗΣΗ ΔΕΙΚΤΩΝ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗΣ ΜΕΛΕΤΗΣ Όπως προκύπτει από τους παραπάνω πίνακες, η συνολική εξοικονόμηση τελικής ενέργειας για ολόκληρο το κτίριο είναι 3,85%. Πιο συγκεκριμένα, σύμφωνα με τα αποτελέσματα της προσομοίωσης, η εγκατάσταση πράσινου δώματος στο 1ο Δημοτικό Σχολειό Ν. Ψυχικού επιφέρει μείωση της τάξης των 0,78 kwh/m² θερμαινόμενης επιφάνειας ετησίως ή 3,85% στην κατανάλωση φυσικού αερίου για θέρμανση των χώρων. Σύμφωνα με την ΤΟΤΕΕ 20701 1 για τον ΚΕΝΑΚ, οι εκλυόμενοι ρύποι ανά μονάδα ενέργειας έχουν ως εξής: Πηγή ενέργειας Εκλυόμενοι ρύποι ανά μονάδα ενέργειας (kg CO2/kWh) Φυσικό Αέριο 0,196 Πετρέλαιο Θέρμανσης 0,264 Ηλεκτρική Ενέργεια 0,989 Υγραέριο 0,238 Βιομάζα Τηλεθέρμανση από τη ΔΕΗ 0,347 Κατά τον παραπάνω πίνακα, η μείωση κατανάλωσης ενέργειας κατά 0,78 kwh/m² για θέρμανση με φυσικό αέριο έχει ως συνέπεια τη συνολική μείωση κατά 0,15 kg/m² του εκλυόμενου CO2 ετησίως. Η τιμή αυτή αντιστοιχεί σε συνολικό ποσοστό μείωσης εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου της τάξης του 3,85%. 16

10. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Από τα αποτελέσματα της εργασίας δυναμικής προσομοίωσης του κτιρίου στην υφιστάμενη κατάσταση, καθώς και μετά την εφαρμογή του φυτεμένου δώματος προκύπτουν τα ακόλουθα: Τα ετήσια φορτία θέρμανσης του κτιρίου στην υπάρχουσα κατάσταση είναι 20,4 kwh/m² θερμαινόμενης επιφάνειας, ενώ μετά την επέμβαση, η τιμή τα φορτία θέρμανσης για το σύνολο του κτιρίου αναμένονται να είναι 19,55 kwh/m² θερμαινόμενης επιφάνειας Η ετήσια κατανάλωση ενέργειας για θέρμανση και ψύξη, του ορόφου που βρίσκεται σε επαφή με το πράσινο δώμα στην υφιστάμενη κατάσταση είναι 23,67 kwh/m² θερμαινόμενης επιφάνειας, ενώ μετά την επέμβαση η αντίστοιχη κατανάλωση ενέργειας αναμένεται να φτάσει στις 22,44 kwh/m² θερμαινόμενης επιφάνειας : συνολικό ποσοστό μείωσης 5,2%. Από τα παραπάνω προκύπτει ότι οι στόχοι του προγράμματος έχουν επιτευχθεί ώστε να ικανοποιούνται οι προδιαγραφές της πρόσκλησης. Όσον αφορά στους δείκτες για το σύνολο του κτιρίου, όπως η εξοικονόμηση ενέργειας και η μείωση των εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα, καταγράφονται τα ακόλουθα αποτελέσματα: Ποσοστό εξοικονόμησης ενέργειας: 3,85% Μείωση εκπομπής CO 2 : 3,85% 17

11. ΑΝΑΦΟΡΕΣ 1. ΚΑΠΕ, Πράσινα Δώματα σε Δημόσια Κτήρια Προδιαγραφές, 2011. 2. G. Kotsiris, A. Androutsopoulos, E. Polychroni, P.A. Nektarios, Dynamic U value estimation and energy simulation for green roofs, Energy and Buildings 45 (2012) 24. 3. M. Santamouris, C. Pavlou, P. Doukas, G. Mihalakakou, A. Synnefa, A. Hatzibiros, P. Patargias, Investigating and analysing the energy and environmental performance of an experimental green roof system installed in a nursery school building in Athens, Greece, Energy 32 (2007) 1781 1788. 4. Niachou, K. Papakonstantinou, M. Santamouris, A. Tsangrassoulis, G. Mihalakou, Analysis of the green thermal properties and investigation of its energy performance, Energy and Buildings 33 (2001), 719 7129. 5. Χρήστος Ευαγγελίου, Ηλίας Αλούπης, Ζαχαρένια Κρεμαλή, Μιχάλης Βραχόπουλος, ΤΑ ΦΥΤΕΜΕΝΑ ΔΩΜΑΤΑ ΩΣ ΟΙΚΟΛΟΓΙΚΗ ΑΝΑΓΚΑΙΟΤΗΤΑ. ΝΕΑ ΥΛΙΚΑ ΚΑΙ ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΓΙΑ ΤΗΝ ΕΦΑΡΜΟΓΗ ΤΟΥΣ ΚΑΙ ΤΗΝ ΕΞΕΛΙΞΗ ΤΟΥΣ ΣΕ ΣΥΓΧΡΟΝΟΥΣ ΑΣΤΙΚΟΥΣ ΠΝΕΥΜΟΝΕΣ, 1ο Πανελλήνιο Συνέδριο Δομικών Υλικών και Στοιχείων, ΤΕΕ, Αθήνα, 21 23 Μαΐου, 2008. 6. Βραχόπουλος Μ. Γρ., Φιλιός Α.Ε., Κωτσιόβελος Γ. Τρ., ΕΞΟΙΚΟΝΟΜΗΣΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΣΤΑ ΚΤΙΡΙΑ ΜΕ ΦΥΤΕΜΕΝΟ ΔΩΜΑ, http://www.eng.auth.gr/iht/a%20tomos/a03%20 %20eksikonomish%20energiasbioklimatikh/09 Vrahopoulos_Filios_Kwtsiovelos ENERGY%20SAVINGS%20.pdf. 7. Ε. Αλεξανδρή, Μετριασμός του φαινομένου θερμικής νήσου μέσω της φύτευσης δωμάτων και όψεων, Τεχνικά Χρονικά, Μάρτιος Απρίλιος 2010. 8. Filippi Olivier, Για έναν άνυδρο κήπο, Εκδόσεις Καστανιώτη, Αθήνα, 2008 9. ΑΙΜ. Γ. ΚΟΡΩΝΑΙΟΣ, Γ. Ι. ΠΟΥΛΑΚΟΣ, ΤΕΧΝΙΚΑ ΥΛΙΚΑ (Τόμοι 1 & 2), ΕΜΠ, 2004 18

ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Α ΤΟ ΛΟΓΙΣΜΙΚΟ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗΣ Design Builder Η μελέτη πραγματοποιήθηκε με το λογισμικό ανάλυσης κτιριακού περιβάλλοντος Design Builder. Το Design Builder συνδυάζει την εύκολη μοντελοποίηση του κτιρίου με την αξιόπιστη μηχανή δυναμικής προσομοίωσης του Energy Plus το οποίο έχει αναπτυχθεί από το Υπουργείο Ενέργειας των ΗΠΑ. Το λογισμικό ενεργειακής ανάλυσης Energy Plus αποτελεί δυναμική μέθοδο προσομοίωσης του υπό μελέτη κτιρίου αφού εισαχθούν τα κατασκευαστικά δεδομένα, τα ηλεκτρομηχανολογικά συστήματα, οι διάφορες θερμικές ζώνες και τα κλιματικά δεδομένα της περιοχής. Η δυναμική μέθοδος υπολογίζει το ενεργειακό ισοζύγιο εντός μιας θερμικής ζώνης με μικρά χρονικά βήματα λαμβάνοντας υπόψη τη θερμότητα που αποθηκεύεται και απελευθερώνεται από τη μάζα του κτιρίου. Στη μέθοδο αυτή, ένα στιγμιαίο πλεόνασμα της θερμότητας κατά τη διάρκεια της περιόδου θέρμανσης έχει ως αποτέλεσμα την αύξηση της εσωτερικής θερμοκρασίας πάνω από το επίπεδο θερμοκρασίας που λειτουργεί ο θερμοστάτης. Επίσης, μία αλλαγή στη θερμοκρασία του θερμοστάτη ή ακόμα και το κλείσιμό του δεν έχει άμεσα αποτελέσματα στην αλλαγή θερμοκρασίας του χώρου, λόγω της θερμικής αδράνειας που έχει το κτίριο. Το Energy Plus παρέχει τη δυνατότητα υπολογισμού σε ωριαία βάση, των θερμικών και ψυκτικών φορτίων του κτιρίου, της ενεργειακής κατανάλωσης των συστημάτων θέρμανσης και ψύξης, τον υπολογισμό των θερμοκρασιών των θερμικών ζωνών καθώς και των επιφανειακών εσωτερικών και εξωτερικών θερμοκρασιών των δομικών στοιχείων, κλπ. Η λειτουργία του προγράμματος βασίζεται στην περιγραφή από το χρήστη της γεωμετρίας, των δομικών στοιχείων που το συνθέτουν και του προσανατολισμού του κτιρίου, καθώς και των σχετικών μηχανολογικών συστημάτων που θα χρησιμοποιηθούν κατά τη λειτουργία του. Κατόπιν υπολογίζονται τα απαραίτητα για τη διατήρηση του θερμοστατικού ελέγχου θερμικά και ψυκτικά φορτία, μελετάται και αξιολογείται η συνεισφορά δευτερευόντων συστημάτων θέρμανσης, ψύξης και αερισμού και αποτιμάται η συνολική κατανάλωση ενέργειας κατά τη λειτουργία του βασικού εξοπλισμού. Επιπρόσθετα, το πρόγραμμα παρέχει στο χρήστη και την παρακάτω δυνατότητα υπολογισμών: των μηνιαίων απωλειών ενέργειας των θερμικών ζωνών προς το περιβάλλον, λόγω της ροής θερμότητας από αγωγιμότητα, των μηνιαίων τιμών ενεργειακών απωλειών των θερμικών ζωνών λόγω αερισμού των ζωνών, των μηνιαίων τιμών των ηλιακών κερδών των θερμικών ζωνών από τα διαφανή στοιχεία, των μηνιαίων τιμών των θερμικών κερδών από τους χρήστες, το φωτισμό και τον ηλεκτρικό εξοπλισμό των ζωνών, και των μηνιαίων τιμών απαιτούμενου ενεργειακού φορτίου για ψύξη ή θέρμανση των θερμικών ζωνών Υπολογισμός των θερμικών φορτίων του κτιρίου με χρήση της μεθόδου θερμικής ισορροπίας, βάσει της οποίας για κάθε δομικό στοιχείο συνεκτιμώνται ταυτόχρονα τόσο τα κέρδη από την ηλιακή ακτινοβολία, όσο και αυτά λόγω της μεταφοράς 19

θερμότητας. Ο υπολογισμός γίνεται τόσο για την εξωτερική, όσο και για την εσωτερική πλευρά του στοιχείου και για κάθε χρονικό βήμα ανάλυσης Χρήση μαθηματικών εξισώσεων για την περιγραφή της ροής θερμότητας διαμέσου των δομικών στοιχείων του κτιρίου, όπως τους τοίχους, τα πατώματα, τις στέγες κ.τ.λ. Βελτιστοποίηση του προσομοιωτικού μοντέλου μεταφοράς θερμότητας στο έδαφος με χρήση τρισδιάστατων εδαφικών μοντέλων πεπερασμένων στοιχείων και απλοποιημένων αναλυτικών μοντέλων Συνδυασμένο μοντέλο μεταφοράς θερμότητας και μάζας, το οποίο υπολογίζει απορρόφηση και αποβολή υγρασίας είτε ως ενσωμάτωση από στρώμα σε στρώμα στις λειτουργίες μεταφοράς και αγωγιμότητας είτε ως αποτελεσματικό μοντέλο βάθους διείσδυσης υγρασίας Αξιοποίηση μοντέλων θερμικής άνεσης, τα οποία λαμβάνουν υπόψη τις δραστηριότητες που αναπτύσσονται στο χώρο, τις τιμές υγρασίας που έχουν καταγραφεί, τη θερμοκρασία ξηρού θερμομέτρου κ.τ.λ. Χρήση ανισότροπων μοντέλων για τον ασφαλέστερο υπολογισμό της διάχυτης ακτινοβολίας σε κεκλιμένες επιφάνειες Διενέργεια ελέγχων του φυσικού φωτισμού, οι οποίοι περιλαμβάνουν τον υπολογισμό της έντασης του εσωτερικού φωτισμού, την προσομοίωση και τον έλεγχό του, τον έλεγχο των φωτιστικών σωμάτων και την επίδραση του μειωμένου τεχνητού φωτισμού στη θέρμανση και στην ψύξη Έλεγχος του ποσοστού φυσικού φωτισμού με τη βοήθεια υπολογιστικών μοντέλων, που λαμβάνουν υπόψη τη φωτεινότητα των εσωτερικών χώρων, προσομοιωτικών μοντέλων υπολογισμού και ελαχιστοποίησης του φαινομένου της θάμβωσης και μελετών της επίδρασης που θα έχει μια πιθανή μείωση του ποσοστού του τεχνητού φωτισμού στις απαιτήσεις για θέρμανση και ψύξη Ο υπολογισμός των ψυκτικών και θερμικών φορτίων πραγματοποιείται με την μέθοδο της "ASHRAE heat balance" που αναπτύσσεται στην πλατφόρμα του Energyplus. Κατά την προσομοίωση ενός κτιρίου με το πρόγραμμα, αυτό χωρίζεται σε ζώνες οι οποίες επικοινωνούν θερμικά τόσο μεταξύ τους, όσο και με το εξωτερικό περιβάλλον και δέχονται τις επιδράσεις του εξωτερικού περιβάλλοντος. Μια θερμική ζώνη μπορεί να συντίθεται είτε από ένα μεμονωμένο χώρο, είτε από μια ενότητα χώρων που λειτουργούν υπό τις ίδιες συνθήκες εσωκλίματος. Το πρόγραμμα είναι οργανωμένο γύρω από τα βασικά θερμικά συστατικά στοιχεία ή τις οδούς ροής θερμότητας της κατασκευής. Οι πιο κοινές οδοί θερμικής επικοινωνίας είναι τα συμπαγή στοιχεία του κτιρίου (τοίχοι, δάπεδα και οροφές) και τα κουφώματα (πόρτες, παράθυρα). Το κέρδος ή η απώλεια θερμότητας εξαιτίας της διείσδυσης του εξωτερικού αέρα, η οποία προκαλείται είτε από τον άνεμο είτε από τη διαφορά θερμοκρασίας ανάμεσα στον εσωτερικό χώρο και στο εξωτερικό περιβάλλον, αποτελεί θεμελιώδη συνιστώσα της συνολικής μεταφοράς θερμότητας σε ένα τυποποιημένο κτίριο. Στα δεδομένα που εισάγονται στο πρόγραμμα, πέρα από την περιγραφή του προσανατολισμού, των γεωμετρικών και οικοδομικών χαρακτηριστικών του κτιρίου, περιλαμβάνεται και ένα 20

αρχείο κλιματικών δεδομένων για την περιοχή στην οποία βρίσκεται το κτίριο. Το αρχείο αυτό οφείλει να παρέχει ωριαίες τιμές των εξής κλιματικών παραμέτρων: συνολική ακτινοβολία (διάχυτη και άμεση), θερμοκρασία περιβάλλοντος, κατεύθυνση και ταχύτητα ανέμου, συνολικό και διάχυτο φως, σχετική υγρασία, πίεση αέρα και νεφοσκίαση. 21