ΕΚΤΙΜΗΣΗ ΤΗΣ ΚΑΤΑΝΑΛΩΣΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΓΙΑ ΘΕΡΜΑΝΣΗ ΣΕ ΚΤΙΡΙΑ ΚΑΤΟΙΚΙΩΝ ΣΤΗΝ ΑΘΗΝΑ ΚΑΙ ΤΗ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ

ΕΚΤΙΜΗΣΗ ΤΗΣ ΚΑΤΑΝΑΛΩΣΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΓΙΑ ΘΕΡΜΑΝΣΗ ΣΕ ΚΤΙΡΙΑ ΚΑΤΟΙΚΙΩΝ ΣΤΗΝ ΑΘΗΝΑ ΚΑΙ ΤΗ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ Κ. Τ. Παπακώστας Τµήµα Μηχανολόγων Μηχανικών, Πολυτεχνική Σχολή, Αριστοτέλειο Πανεπιστήµιο Θεσσαλονίκης, 541 24 Θεσσαλονίκη, e-mail: dinpap@eng.auth.gr ΠΕΡΙΛΗΨΗ Η µέθοδος βαθµοηµερών µε µεταβλητή βάση (variable base degree day method), εφαρµόστηκε σε ιδεατά κτίρια µονοκατοικιών και πολυκατοικιών της Αθήνας και της Θεσσαλονίκης, για την εκτίµηση της κατανάλωσης ενέργειας στη διάρκεια της θερµαντικής περιόδου. Η κατανάλωση ενέργειας υπολογίστηκε σε kwh/m 2 κατοικήσιµης επιφάνειας και για κάθε µήνα της θερµαντικής περιόδου ξεχωριστά. Οι ενεργειακοί υπολογισµοί περιέλαβαν τα θερµικά κέρδη από τον ήλιο και τις εσωτερικές πηγές θερµότητας των κτιρίων. Η κατανάλωση ενέργειας στους δύο τύπους κτιρίων υπολογίστηκε θεωρώντας τα κτίρια αρχικά χωρίς θερµική µόνωση και στη συνέχεια θερµοµονωµένα σύµφωνα µε τον Ελληνικό Κανονισµό Θερµοµόνωσης. Από τα αποτελέσµατα της εργασίας προκύπτουν συγκριτικά συµπεράσµατα για τις δύο πόλεις που αφορούν στις ενεργειακές απαιτήσεις των κτιρίων για θέρµανση, τόσο σε µηνιαία όσο και σε εποχιακή βάση, καθώς και στην επίδραση που έχει η χρήση της θερµοµόνωσης, το ποσοστό ανοιγµάτων και ο τύπος του κτιρίου στην κατανάλωση ενέργειας. 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Η εκτίµηση της εποχιακής κατανάλωσης ενέργειας για θέρµανση και για ψύξη είναι ζωτικής σηµασίας στον σχεδιασµό ενός κτιρίου. Οι καταναλώσεις ενέργειας για θέρµανση και για ψύξη είναι απαραίτητο να υπολογίζονται σε κάθε κτίριο, γιατί είναι από τους κυριότερους παράγοντες του λειτουργικού κόστους του κτιρίου και αποτελούν τους σηµαντικότερους δείκτες ενεργειακού σχεδιασµού. Η καλύτερη µέθοδος εκτίµησης για την κατανάλωση ενέργειας συστηµάτων θέρµανσης και κλιµατισµού σε υπάρχοντα κτίρια είναι οι µετρήσεις και οι παρατηρήσεις στην λειτουργία των συστηµάτων. Ακριβείς µετρήσεις στην διάρκεια ορισµένων ετών αποτελούν το καλύτερο αρχείο για την εκτίµηση της ενεργειακής συµπεριφοράς των συστηµάτων στο µέλλον και για την διόρθωση διαφόρων ενεργειακών αστοχιών. Εάν τέτοιες µετρήσεις δεν υπάρχουν είναι απαραίτητο να γίνουν υπολογισµοί µε µία από τις µεθόδους εκτίµησης, οι οποίες υπάρχουν. Μία απλή αλλά αξιόπιστη µέθοδος για την πρόβλεψη της ενεργειακής κατανάλωσης για θέρµανση, ιδιαίτερα σε κτίρια κατοικιών χωρίς παθητικά ηλιακά συστήµατα, είναι η µέθοδος των βαθµοηµερών µεταβλητής βάσης (variable base degree day method) [1], [2]. Η µέθοδος αυτή διατηρεί την γενική ιδέα των βαθµοηµερών αλλά ο υπολογισµός τους εδώ γίνεται µε βάση τη θερµοκρασία ισορροπίας του κτιρίου. Ως θερµοκρασία ισορροπίας του κτιρίου t bal ορίζεται εκείνη η θερµοκρασία του εξωτερικού περιβάλλοντος, στην οποία για τη δεδοµένη εσωτερική θερµοκρασία του κτιρίου οι συνολικές θερµικές απώλειες είναι ίσες µε τα θερµικά κέρδη από τον ήλιο, τους ανθρώπους, τα φώτα και τις συσκευές, και το κτίριο δεν χρειάζεται ούτε ψύξη ούτε θέρµανση. Η µέθοδος δίνει απλά και γρήγορα µια εκτίµηση των µηνιαίων ή εποχιακών αναγκών σε ενέργεια, η οποία είναι ικανοποιητικά ακριβής όταν η εσωτερική θερµοκρασία και οι εσωτερικές πηγές ενέργειας του κτιρίου είναι σταθερές, και το σύστηµα θέρµανσης

λειτουργεί για όλη τη χειµερινή περίοδο. Μία εκτεταµένη ανάλυση της µεθόδου καθώς και όλων των παραγόντων που υπεισέρχονται στις σχέσεις υπολογισµού των ενεργειακών απαιτήσεων ενός κτιρίου για θέρµανση, δίνονται στις αναφορές [3], [4]. Ο σκοπός της παρούσας εργασίας είναι η παρουσίαση των αποτελεσµάτων από την εφαρµογή της µεθόδου σε κτίρια-µοντέλα µονοκατοικιών και πολυκατοικιών της Αθήνας και της Θεσσαλονίκης, τα οποία θερµαίνονται µε συµβατικά συστήµατα θέρµανσης (κεντρική θέρµανση θερµού νερού µε λέβητα πετρελαίου). Τα αποτελέσµατα από την εφαρµογή της µεθόδου είναι η εκτιµούµενη κατανάλωση ενέργειας σε kwh/m 2 κατοικήσιµης επιφάνειας των κτιρίων και η κατανάλωση καυσίµου σε lt πετρελαίου/ m 2. 2. ΜΕΘΟ ΟΛΟΓΙΑ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΩΝ 2.1 Βαθµοηµέρες θέρµανσης Οι τιµές των βαθµοηµερών σε διάφορες βάσεις, οι οποίες χρησιµοποιήθηκαν στους υπολογισµούς των ενεργειακών απαιτήσεων, προέκυψαν από την στατιστική επεξεργασία των ωριαίων µετρήσεων της θερµοκρασίας ξηρού θερµοµέτρου του εξωτερικού αέρα των ετών 1983 έως 1992 [4], [5]. Τα θερµοκρασιακά δεδοµένα ελήφθησαν από τους µετεωρολογικούς σταθµούς του Εθνικού Αστεροσκοπείου Αθηνών και του Αριστοτελείου Πανεπιστηµίου Θεσσαλονίκης. 2.2 Χαρακτηριστικά κτιρίων Για την εκτίµηση της απαιτούµενης ενέργειας για θέρµανση χρησιµοποιήθηκαν δύο τύποι κτιρίων, µία µονοκατοικία και µία πολυκατοικία. Τα δύο ιδεατά κτίρια, τα οποία σχεδιάστηκαν ειδικά για την παρούσα µελέτη, έγινε προσπάθεια να έχουν όσο το δυνατόν πιο απλό σχεδιασµό και τυπικά κατασκευαστικά χαρακτηριστικά (τοίχοι από τούβλα, δάπεδαοροφές-υποστηλώµατα και δοκοί από οπλισµένο σκυρόδεµα). Επίσης, τα δύο κτίρια-µοντέλα θεωρήθηκαν και στις δύο περιοχές µε τις ίδιες συνθήκες δόµησης, ώστε τα αποτελέσµατα των ενεργειακών υπολογισµών να είναι άµεσα συγκρίσιµα. α) Κτίριο µονοκατοικίας Το κτίριο της µονοκατοικίας θεωρήθηκε µονώροφο, πανταχόθεν ελεύθερο, µε επίπεδη οροφή κάτω από τη στέγη, µε µη θερµαινόµενο υπόγειο και µε εµβαδόν δαπέδου 125 m 2. Οι διαστάσεις κάτοψης του κτιρίου είναι 10x12.5 m και το ύψος του 3 m. Τα ανοίγµατα είναι κατανεµηµένα µε το ίδιο ποσοστό σε όλες τις πλευρές. α) Κτίριο πολυκατοικίας Το κτίριο της πολυκατοικίας θεωρήθηκε πενταόροφο, σε συνεχές σύστηµα δόµησης, µε επίπεδη οροφή (δώµα), µε pilotis και µε δύο διαµερίσµατα των 125 m 2 ανά όροφο. Κάθε διαµέρισµα έχει διαστάσεις κάτοψης 10x12.5 m και ύψος 3 m. Τα ανοίγµατα είναι κατανεµηµένα µε το ίδιο ποσοστό στο Βορρά και στο Νότο. Οι πλευρές του κτιρίου µε ανατολικό και δυτικό προσανατολισµό εφάπτονται σε κτίρια και δεν έχουν ανοίγµατα. Οι ενεργειακές απαιτήσεις των κτιρίων υπολογίστηκαν σε κάθε περιοχή θεωρώντας αρχικά τα κτίρια χωρίς µόνωση και στη συνέχεια θερµοµονωµένα σύµφωνα µε τον Ελληνικό Κανονισµό Θερµοµόνωσης. Τα κτίρια εξετάστηκαν επίσης για δύο διαφορετικά ποσοστά εξωτερικών ανοιγµάτων που αντιπροσωπεύουν το 25% και το 35% της εξωτερικής παράπλευρης επιφάνειας. 2.3 Θερµοκρασία ισορροπίας κτιρίων

Στα συγκεκριµένα κτίρια και για κάθε µία από τις δύο περιοχές υπολογίστηκαν κατ αρχήν τα θερµικά κέρδη από τον ήλιο (χωρίς διατάξεις ηλιακής προστασίας στα ανοίγµατα), τους ανθρώπους, τα φώτα και τις συσκευές και στη συνέχεια η θερµοκρασία ισορροπίας του κτιρίου. Για την εκτίµηση των εσωτερικών πηγών ενέργειας χρησιµοποιήθηκαν δεδοµένα κατάλληλα για ελληνικά κτίρια κατοικιών 3,4,6,7. Ο ρυθµός εξαερισµού των χώρων θεωρήθηκε ίσος µε µία ανανέωση του όγκου των κατοικιών ανά ώρα και οι οικογένειες των µονοκατοικιών και των διαµερισµάτων τετραµελείς. 2.4 Ενεργειακές απαιτήσεις για θέρµανση κατανάλωση καυσίµου Με βάση τη θερµοκρασία ισορροπίας κάθε κτιρίου και τις βαθµοηµέρες που αντιστοιχούν στη θερµοκρασία αυτή, υπολογίστηκε η ενεργειακή απαίτηση των κτιρίων σε KWh/m 2 και η κατανάλωση καυσίµου σε λίτρα πετρελαίου ανά m 2 κατοικήσιµης επιφάνειας. Ο µέσος βαθµός απόδοσης των συστηµάτων θέρµανσης θεωρήθηκε ίσος µε 0.85. Οι υπολογισµοί έγιναν για κάθε µήνα της θερµαντικής περιόδου ξεχωριστά. 3. ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ - ΣΧΟΛΙΑ Τα αποτελέσµατα των ενεργειακών υπολογισµών δίνονται στους πίνακες 1 έως 4. Η εκτιµούµενη κατανάλωση ενέργειας και η κατανάλωση καυσίµου για το κτίριο της µονοκατοικίας µε θερµική µόνωση και χωρίς θερµοµόνωση, δίνονται αντίστοιχα στους πίνακες 1 και 2. Η εκτιµούµενη κατανάλωση ενέργειας και η κατανάλωση καυσίµου για το κτίριο της πολυκατοικίας µε θερµική µόνωση και χωρίς θερµοµόνωση, δίνονται αντίστοιχα στους πίνακες 3 και 4. Όπως αναφέρθηκε τα αποτελέσµατα δίνονται ανά µήνα και συνολικά για όλη τη θερµαντική περίοδο ενώ δίδεται και η διαφορά (%) στην κατανάλωση ενέργειας ανάµεσα στις δύο περιοχές. Οι υπολογισµοί έγιναν για δύο περιπτώσεις ανοιγµάτων των κτιρίων, δηλαδή για 25% και για 35% της παράπλευρης ελεύθερης επιφάνειας. Από τα αποτελέσµατα αυτά προκύπτει: Η µέση θερµοκρασία ισορροπίας σε κτίρια µονοκατοικιών µε θερµοµόνωση κυµαίνεται από 17.2 C έως 17.7 C ενώ σε κτίρια µονοκατοικιών χωρίς µόνωση κυµαίνεται από 18.3 C έως 18.6 C. Αντίστοιχα η διακύµανση της µέσης θερµοκρασίας ισορροπίας σε κτίρια πολυκατοικιών µε θερµοµόνωση είναι από 15.4 C έως 15.9 C ενώ σε κτίρια πολυκατοικιών χωρίς µόνωση είναι από 17.2 C έως 17.5 C. Το ποσοστό ανοιγµάτων δεν επηρεάζει σηµαντικά τις θερµοκρασίες ισορροπίας στα κτίρια και η αύξηση του ποσοστού ανοιγµάτων από 25% σε 35% αυξάνει τη θερµοκρασία ισορροπίας από 0.1 C έως 0.3 C. Το πρώτο συµπέρασµα το οποίο προκύπτει από τα παραπάνω αποτελέσµατα είναι ότι στα σύγχρονα κτίρια µε θερµοµόνωση και διπλούς υαλοπίνακες δεν µπορεί να χρησιµοποιηθεί η κλασσική µέθοδος των βαθµοηµερών, η οποία θεωρεί ως θερµοκρασία ισορροπίας τους 18.3 C. Ακόµη και στα κτίρια κατοικιών χωρίς µόνωση, µε εξαίρεση τις µονοκατοικίες, η θερµοκρασία ισορροπίας είναι µικρότερη των 18.3 C. Το δεύτερο συµπέρασµα είναι ότι οι θερµοκρασίες ισορροπίας σε κτίρια κατοικιών συνήθως είναι υψηλότερες των 15 C, εκτός και αν υπάρχουν παθητικά ηλιακά συστήµατα. Το συµπέρασµα αυτό επιβεβαιώνεται από το γεγονός ότι τα κτίρια, για τα οποία έγιναν οι ενεργειακοί υπολογισµοί, θεωρήθηκαν χωρίς εξωτερικές διατάξεις ηλιακής προστασίας. Η θερµοκρασία ισορροπίας ενός κτιρίου αποτελεί έναν από τους δείκτες κατανάλωσης ενέργειας, διότι όσο χαµηλότερη είναι τόσο λιγότερη ενέργεια απαιτεί το κτίριο για θέρµανση. Φυσικά η κατανάλωση ενέργειας εξαρτάται και από το µέσο συντελεστή θερµοπερατότητας του κτιρίου.

Πίνακας 1 : Εκτίµηση της κατανάλωσης ενέργειας για θέρµανση (kw/m 2 κατοικήσιµης επιφάνειας) και της κατανάλωσης καυσίµου (lt/m 2 κατοικήσιµης επιφάνειας), σε κτίριο θερµοµονωµένης µονοκατοικίας στην Αθήνα και τη Θεσσαλονίκη. ΚΑΤΑΝΑΛΩΣΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΓΙΑ ΘΕΡΜΑΝΣΗ (kwh/m 2 ) ΣΕ ΘΕΡΜΟΜΟΝΩΜΕΝΗ ΜΟΝΩΡΟΦΗ ΜΟΝΟΚΑΤΟΙΚΙΑ ΜΕ ΛΟΓΟ ΠΛΕΥΡΩΝ 1:1.25 ΠΟΣΟΣΤΟ ΑΝΟΙΓΜΑΤΩΝ 25% Θερµοκρασία ισορροπίας, t bal ( C) 17.6 17.5 17.4 17.2 17.5 17.6 Κατανάλωση ενέργειας, (kwh/m 2 ) 20.9 18.9 15.5 5.9 9.8 19.1 90.1 Κατανάλωση καυσίµου, (lt/m 2 ) 2.46 2.22 1.82 0.70 1.16 2.25 10.6 Θερµοκρασία ισορροπίας, t bal ( C) 17.6 17.5 17.4 17.1 17.5 17.6 Κατανάλωση ενέργειας, (kwh/m 2 ) 29.3 24.4 19.6 8.1 16.6 28.2 126.2 Κατανάλωση καυσίµου, (lt/m 2 ) 3.45 2.87 2.31 0.95 1.95 3.31 14.84 ιαφορά κατανάλωσης ενέργειας (%) 40.2 29.1 26.5 37.3 69.4 47.6 40.1 ΠΟΣΟΣΤΟ ΑΝΟΙΓΜΑΤΩΝ 35% Θερµοκρασία ισορροπίας, t bal ( C) 17.7 17.6 17.5 17.2 17.6 17.7 Κατανάλωση ενέργειας, (kwh/m 2 ) 23.1 20.8 17.1 6.5 11.1 21.3 99.9 Κατανάλωση καυσίµου, (lt/m 2 ) 2.72 2.45 2.01 0.76 1.30 2.50 11.75 Θερµοκρασία ισορροπίας, t bal ( C) 17.7 17.5 17.4 17.2 17.6 17.8 Κατανάλωση ενέργειας, (kwh/m 2 ) 32.3 27.0 21.6 8.8 18.5 31.1 139.4 Κατανάλωση καυσίµου, (lt/m 2 ) 3.80 3.18 2.54 1.04 2.17 3.66 16.39 ιαφορά κατανάλωσης ενέργειας (%) 39.8 29.8 26.3 35.4 66.7 46.0 39.5 Επιβεβαιώνεται για µία ακόµη φορά η σηµαντική εξοικονόµηση ενέργειας και καυσίµων που προκύπτει από τη χρήση της θερµοµόνωσης στις κατοικίες. Τα κτίρια µονοκατοικιών χωρίς θερµοµόνωση παρουσιάζουν αυξηµένες ενεργειακές απαιτήσεις από 83% έως 94% σε σχέση µε τις µονοκατοικίες µε θερµική µόνωση, ανάλογα µε το ποσοστό ανοιγµάτων και την περιοχή. Επίσης τα κτίρια πολυκατοικιών χωρίς θερµοµόνωση απαιτούν 98% έως 120% περισσότερη ενέργεια, εποµένως και ποσότητα καυσίµων για θέρµανση, σε σχέση µε τις πολυκατοικίες µε θερµική µόνωση. Επαληθεύεται και πάλι ότι η διαµονή σε πολυώροφα κτίρια επιφέρει σηµαντική εξοικονόµηση ενέργειας. Η εξοικονόµηση αυτή είναι της τάξεως του 60% σε κατοικίες µε θερµοµόνωση και του 55% σε κατοικίες χωρίς θερµική µόνωση, και για τις δύο περιοχές. Η µείωση στην κατανάλωση ενέργειας ανάµεσα στις µονοκατοικίες χωρίς µόνωση και στις πολυκατοικίες µε θερµοµόνωση είναι περίπου 80%.

Πίνακας 2 : Εκτίµηση της κατανάλωσης ενέργειας για θέρµανση (kw/m 2 κατοικήσιµης επιφάνειας) και της κατανάλωσης καυσίµου (lt/m 2 κατοικήσιµης επιφάνειας), σε κτίριο µονοκατοικίας χωρίς θερµική µόνωση στην Αθήνα και τη Θεσσαλονίκη. ΚΑΤΑΝΑΛΩΣΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΓΙΑ ΘΕΡΜΑΝΣΗ (kwh/m 2 ) ΣΕ ΜΟΝΩΡΟΦΗ ΜΟΝΟΚΑΤΟΙΚΙΑ ΧΩΡΙΣ ΘΕΡΜΙΚΗ ΜΟΝΩΣΗ ΚΑΙ ΜΕ ΛΟΓΟ ΠΛΕΥΡΩΝ 1:1.25 ΠΟΣΟΣΤΟ ΑΝΟΙΓΜΑΤΩΝ 25% Θερµοκρασία ισορροπίας, t bal ( C) 18.6 18.5 18.4 18.3 18.5 18.6 Κατανάλωση ενέργειας, (kwh/m 2 ) 39.1 35.5 30.4 13.3 19.9 36.4 174.7 Κατανάλωση καυσίµου, (lt/m 2 ) 4.60 4.18 3.58 1.56 2.34 4.28 20.55 Θερµοκρασία ισορροπίας, t bal ( C) 18.6 18.5 18.4 18.3 18.5 18.6 Κατανάλωση ενέργειας, (kwh/m 2 ) 53.3 45.1 37.3 17.3 31.7 51.5 236.2 Κατανάλωση καυσίµου, (lt/m 2 ) 6.27 5.30 4.39 2.03 3.73 6.05 27.91 ιαφορά κατανάλωσης ενέργειας (%) 36.8 27.0 22.7 30.1 59.3 41.5 35.2 ΠΟΣΟΣΤΟ ΑΝΟΙΓΜΑΤΩΝ 35% Θερµοκρασία ισορροπίας, t bal ( C) 18.6 18.5 18.5 18.3 18.6 18.6 Κατανάλωση ενέργειας, (kwh/m 2 ) 43.6 38.4 32.7 14.3 22.0 39.2 190.2 Κατανάλωση καυσίµου, (lt/m 2 ) 5.13 4.51 3.85 1.69 2.59 4.61 22.37 Θερµοκρασία ισορροπίας, t bal ( C) 18.6 18.5 18.5 18.3 18.6 18.6 Κατανάλωση ενέργειας, (kwh/m 2 ) 57.8 48.7 40.3 18.7 34.6 55.5 255.6 Κατανάλωση καυσίµου, (lt/m 2 ) 6.80 5.73 4.74 2.20 4.07 6.52 30.06 ιαφορά κατανάλωσης ενέργειας (%) 32.6 26.8 23.2 30.8 57.3 41.6 34.3 Η αύξηση του ποσοστού ανοιγµάτων κατά 10% στα κτίρια επιφέρει µια αύξηση στις ενεργειακές απαιτήσεις από 10.5% έως 13.5% στις κατοικίες µε θερµοµόνωση και µία αύξηση από 8% έως 10% στις κατοικίες χωρίς θερµική µόνωση. Φυσικά τα αποτελέσµατα αυτά ισχύουν για τις συγκεκριµένες κατοικίες µε τους συγκεκριµένους προσανατολισµούς ανοιγµάτων. Η επίπτωση στην κατανάλωση ενέργειας της διαφορετικής κατανοµής των ανοιγµάτων στους διάφορους προσανατολισµούς, αποτελεί αντικείµενο ιδιαίτερης διερεύνησης και εντάσσεται στα πλαίσια του ενεργειακού σχεδιασµού των κτιρίων. Οι ενεργειακές απαιτήσεις των κτιρίων της περιοχής Θεσσαλονίκης είναι από 34% έως 54% µεγαλύτερες σε σχέση µε τις ενεργειακές απαιτήσεις των αντίστοιχων κτιρίων στην περιοχή Αθηνών. Η διαφορά στην κατανάλωση ενέργειας ανάµεσα στις δύο περιοχές είναι 40% για τις µονοκατοικίες µε θερµική µόνωση και 34% έως 35% για τις µονοκατοικίες χωρίς θερµοµόνωση. Αντίστοιχα στις πολυκατοικίες µε θερµική µόνωση, η επιπλέον κατανάλωση

ενέργειας στη Θεσσαλονίκη είναι από 51.5% έως 54% και στις πολυκατοικίες χωρίς θερµοµόνωση είναι από 40% έως 41%. Πίνακας 3 : Εκτίµηση της κατανάλωσης ενέργειας για θέρµανση (kw/m 2 κατοικήσιµης επιφάνειας) και της κατανάλωσης καυσίµου (lt/m 2 κατοικήσιµης επιφάνειας), σε κτίριο θερµοµονωµένης πολυκατοικίας στην Αθήνα και τη Θεσσαλονίκη. ΚΑΤΑΝΑΛΩΣΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΓΙΑ ΘΕΡΜΑΝΣΗ (kwh/m 2 ) ΣΕ ΘΕΡΜΟΜΟΝΩΜΕΝΗ ΠΕΝΤΑΟΡΟΦΗ ΠΟΛΥΚΑΤΟΙΚΙΑ ΜΕ ΛΟΓΟ ΠΛΕΥΡΩΝ ΙΑΜΕΡΙΣΜΑΤΩΝ 1:1.25 ΠΟΣΟΣΤΟ ΑΝΟΙΓΜΑΤΩΝ 25% Θερµοκρασία ισορροπίας, t bal ( C) 15.6 15.5 15.5 15.4 15.5 15.6 Κατανάλωση ενέργειας, (kwh/m 2 ) 8.4 7.5 5.9 1.7 3.2 7.5 34.2 Κατανάλωση καυσίµου, (lt/m 2 ) 0.99 0.89 0.69 0.19 0.37 0.89 4.02 Θερµοκρασία ισορροπίας, t bal ( C) 15.6 15.5 15.5 15.4 15.5 15.6 Κατανάλωση ενέργειας, (kwh/m 2 ) 12.8 10.6 8.0 2.7 6.4 12.2 52.6 Κατανάλωση καυσίµου, (lt/m 2 ) 1.51 1.24 0.94 0.32 0.75 1.43 6.19 ιαφορά κατανάλωσης ενέργειας (%) 52.4 41.3 35.6 58.8 100.0 62.7 53.8 ΠΟΣΟΣΤΟ ΑΝΟΙΓΜΑΤΩΝ 35% Θερµοκρασία ισορροπίας, t bal ( C) 15.8 15.7 15.7 15.6 15.8 15.9 Κατανάλωση ενέργειας, (kwh/m 2 ) 9.4 8.5 6.7 2.0 3.7 8.5 38.8 Κατανάλωση καυσίµου, (lt/m 2 ) 1.11 1.01 0.78 0.23 0.44 1.0 4.56 Θερµοκρασία ισορροπίας, t bal ( C) 15.8 15.7 15.7 15.6 15.8 15.9 Κατανάλωση ενέργειας, (kwh/m 2 ) 14.2 11.7 9.0 3.1 7.3 13.5 58.8 Κατανάλωση καυσίµου, (lt/m 2 ) 1.63 1.35 1.02 0.35 0.81 1.55 6.71 ιαφορά κατανάλωσης ενέργειας (%) 51.1 37.6 34.3 55.0 97.3 58.8 51.5 Οι διαφορές στην κατανάλωση ενέργειας ανά µήνα ποικίλλουν και φαίνονται στους πίνακες 1 έως 4. Οι µεγαλύτερες διαφορές παρατηρούνται τους µήνες Νοέµβριο (έως 100% στην πολυκατοικία µε θερµική µόνωση) και εκέµβριο και οι µικρότερες τους µήνες Μάρτιο και Φεβρουάριο. Ο µήνας, στον οποίο παρουσιάζονται διαφορές στην κατανάλωση ενέργειας περίπου ίσες µε τις εποχιακές, είναι ο Ιανουάριος. Ο µήνας µε τις µεγαλύτερες ενεργειακές απαιτήσεις και στις δύο περιοχές είναι ο Ιανουάριος και ακολουθούν οι εκέµβριος, Φεβρουάριος, Μάρτιος, Νοέµβριος και Απρίλιος. Φυσικά η κατανάλωση ενέργειας ανά µήνα εξαρτάται και από τις κλιµατολογικές συνθήκες κάθε έτους και δεν είναι σταθερή από χρόνο σε χρόνο.

Πίνακας 4 : Εκτίµηση της κατανάλωσης ενέργειας για θέρµανση (kw/m 2 κατοικήσιµης επιφάνειας) και της κατανάλωσης καυσίµου (lt/m 2 κατοικήσιµης επιφάνειας), σε κτίριο πολυκατοικίας χωρίς θερµική µόνωση στην Αθήνα και τη Θεσσαλονίκη. ΚΑΤΑΝΑΛΩΣΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΓΙΑ ΘΕΡΜΑΝΣΗ (kwh/m 2 ) ΣΕ ΠΕΝΤΑΟΡΟΦΗ ΠΟΛΥΚΑΤΟΙΚΙΑ ΧΩΡΙΣ ΘΕΡΜΙΚΗ ΜΟΝΩΣΗ ΚΑΙ ΜΕ ΛΟΓΟ ΠΛΕΥΡΩΝ ΙΑΜΕΡΙΣΜΑΤΩΝ 1:1.25 ΠΟΣΟΣΤΟ ΑΝΟΙΓΜΑΤΩΝ 25% Θερµοκρασία ισορροπίας, t bal ( C) 17.3 17.3 17.3 17.2 17.3 17.3 Κατανάλωση ενέργειας, (kwh/m 2 ) 17.4 15.9 13.1 5.2 8.1 15.9 75.7 Κατανάλωση καυσίµου, (lt/m 2 ) 2.05 1.87 1.54 0.61 0.96 1.87 8.90 Θερµοκρασία ισορροπίας, t bal ( C) 17.3 17.3 17.2 17.2 17.3 17.3 Κατανάλωση ενέργειας, (kwh/m 2 ) 24.7 20.8 16.7 7.1 13.9 23.7 106.8 Κατανάλωση καυσίµου, (lt/m 2 ) 2.91 2.44 1.96 0.83 1.64 2.79 12.56 ιαφορά κατανάλωσης ενέργειας (%) 42.0 30.8 27.5 36.5 71.6 49.1 41.1 ΠΟΣΟΣΤΟ ΑΝΟΙΓΜΑΤΩΝ 35% Θερµοκρασία ισορροπίας, t bal ( C) 17.4 17.4 17.4 17.3 17.4 17.5 Κατανάλωση ενέργειας, (kwh/m 2 ) 19.0 17.4 14.4 5.8 8.9 17.6 83.2 Κατανάλωση καυσίµου, (lt/m 2 ) 2.24 2.05 1.70 0.68 1.05 2.07 9.79 Θερµοκρασία ισορροπίας, t bal ( C) 17.4 17.4 17.4 17.3 17.4 17.5 Κατανάλωση ενέργειας, (kwh/m 2 ) 26.9 22.6 18.1 7.8 15.2 25.9 116.6 Κατανάλωση καυσίµου, (lt/m 2 ) 3.16 2.66 2.13 0.92 1.79 3.05 13.71 ιαφορά κατανάλωσης ενέργειας (%) 41.6 29.9 25.7 34.5 70.8 47.2 40.1 Τα αποτελέσµατα αυτά προκύπτουν µε τη χρήση των θερµοκρασιακών δεδοµένων των δύο συγκεκριµένων µετεωρολογικών σταθµών (Εθνικό Αστεροσκοπείο Αθηνών και Αριστοτελείου Πανεπιστηµίου Θεσσαλονίκης) και δεν µπορούν να γενικευθούν για όλες τις περιοχές των δύο µεγαλουπόλεων. Ποσοτική διερεύνηση των διαφορών που µπορούν να παρατηρηθούν στις ενεργειακές απαιτήσεις για θέρµανση, όταν χρησιµοποιηθούν κλιµατολογικά δεδοµένα από διάφορα σηµεία στο κέντρο και στα προάστια της Αθήνας, έχει γίνει σε άλλες επιστηµονικές εργασίες [8], [9], [10]. Επίσης έχει αποδειχθεί ότι και στην πόλη τις Θεσσαλονίκης παρατηρούνται σηµαντικές θερµοκρασιακές διαφορές ανάµεσα στις περιοχές του κέντρου και των προαστίων [11]. 4. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Στην παρούσα εργασία έγινε µια εκτίµηση των ενεργειακών απαιτήσεων για θέρµανση σε δύο τύπους κτιρίων κατοικιών και σε δύο περιοχές µε διαφορετικά κλιµατολογικά δεδοµένα. Οι τύποι κτιρίων που επιλέχθηκαν είναι µια µονώροφη µονοκατοικία και µια πενταόροφη πολυκατοικία ενώ για τον υπολογισµό της απαιτούµενης ενέργειας χρησιµοποιήθηκαν

θερµοκρασιακά δεδοµένα από τον µετεωρολογικό σταθµό του Εθνικού Αστεροσκοπείου Αθηνών και από τον µετεωρολογικό σταθµό του Αριστοτελείου Πανεπιστηµίου Θεσσαλονίκης. Οι ενεργειακοί υπολογισµοί έγιναν σύµφωνα µε τη µέθοδο βαθµοηµερών µεταβλητής βάσης. Η µέθοδος αυτή δίνει απλά και γρήγορα µια εκτίµηση των ενεργειακών αναγκών για θέρµανση ενός κτιρίου, η οποία µπορεί να είναι ακριβής όταν η εσωτερική θερµοκρασία και οι εσωτερικές πηγές ενέργειας είναι σταθερές, και δεν έχει χάσει καθόλου από τη σπουδαιότητά της. Η µέθοδος µπορεί να αποτελέσει ένα σηµαντικό εργαλείο του ενεργειακού σχεδιασµού των κτιρίων. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 1. ASHRAE, Fundamentals, American Society of Heating, Refrigerating and Air- Conditioning Engineers, Atlanta, USA, 1997. 2. Claridge D.E., M. Bida, M. Krarti, H.S. Jeon, E. Hamzavi, W. Zwack and I. Weiss, A validation study of Variable-Base Degree-Day heating calculations, ASHRAE Transactions, 93(2), pp.57-89, 1987. 3. Παπακώστας Κ.Τ., Εκτίµηση της κατανάλωσης ενέργειας για θέρµανση κατοικιών, µε τη µέθοδο βαθµοηµερών µεταβλητής βάσης, πρακ. 6ου Εθνικού Συνεδρίου ΙΗΤ για τις Ήπιες Μορφές Ενέργειας, τόµος Α, Αθήνα, 1999. 4. Παπακώστας Κ.Τ., Συµβολή στην εκτίµηση της κατανάλωσης ενέργειας σε συστήµατα θέρµανσης και κλιµατισµού στην Ελλάδα, µε τη χρήση µεθόδων απλής και πολλαπλής µέτρησης, ιδακτορική διατριβή, Τµήµα Μηχανολόγων Μηχανικών Α.Π.Θ., Θεσσαλονίκη, 2001. 5. Παπακώστας Κ.Τ., Μοντέλο υπολογισµού βαθµοηµερών θέρµανσης και ψύξης µε τυχαία βάση. Βαθµοηµέρες Αθηνών - Θεσσαλονίκης, πρακ. 6ου Εθνικού Συνεδρίου ΙΗΤ για τις Ήπιες Μορφές Ενέργειας, τόµος Α, Αθήνα, 1999. 6. Παπακώστας K.T. και Σωτηρόπουλος B.A., Εσωτερικές πηγές ενέργειας σε κατοικίες, πρακ. 5ου Εθνικού Συνεδρίου ΙΗΤ για τις Ήπιες Μορφές Ενέργειας, τόµος Α, Αθήνα, 1996. 7. Papakostas K.T. and Sotiropoulos B.A., Occupational and Energy behaviour patterns in Greek residences, Energy and Buildings, 26, pp. 207-213, 1997. 8. Hassid S., Santamouris M., Papanikolaou N., Linardi A., Klitsikas N., Georgakis C. and Assimakopoulos D.N., The effect of the Athens heat island on air conditioning load, Energy and Buildings, 32, pp. 131-141, 2000. 9. Santamouris M., Papanikolaou N., Livada I., Koronakis I., Georgakis C., Agriniou A. and Assimakopoulos D.N., On the impact of urban climate on the energy consumption of buildings, Solar Energy, Vol. 32, pp. 201-216, 2001. 10. Παπακώστας K.T., Χρηστίδης Χ. Β., Γεωργάτης.Ε., Τσιλιγκιρίδης Γ.Ι., Εκτίµηση των ενεργειακών απαιτήσεων για θέρµανση και ψύξη σε κτίρια του κέντρου της Αθήνας και της Λυκόβρυσης Αττικής, ΚΤΙΡΙΟ Επιστηµονική έκδοση (εργασία δεκτή προς δηµοσίευση). 11. Papadopoulos A.M. and Kalognomou E.A., Heat island effect in urban areas: Airborne measurements to determine the radiation intensity, Experimental Heat Transfer, Fluid Mechanics and Thermodynamics, Vol. 3, pp. 1743-1748, 2001