ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗ ΑΝΑΒΑΘΜΙΣΗ ΤΟΥ ΔΗΜΟΤΙΚΟΥ ΚΑΤΑΣΤΗΜΑΤΟΣ ΟΔΟΥ ΦΑΡΜΑΚΙΔΟΥ ΔΗΜΟΥ ΧΑΛΚΙΔΕΩΝ ΜΙΧΑΛΗΣ Π. ΚΑΡΑΓΙΩΡΓΑΣ Δρ. ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΟΣ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΟΣ 1
ΣΚΟΠΟΣ ΜΕΛΕΤΗΣ Με βάση την εφαρμογή της οδηγίας του Νόμου 3661/2008 μας ανατέθηκε ενεργειακή μελέτη με στόχο: Καταγραφή και αξιολόγηση των φορτίων κλιματισμού, Πετρελαίου, Ηλεκτρικού ρεύματος της υπάρχουσας κατάστασης-υσχύουσα ενεργειακή κλάση του κτιρίου. Tην εξασφάλιση εξοικονόμησης ενέργειας στο κτήριοπροσδοκώμενη νέα ενεργειακή κλάση του κτηρίου. Την εξασφάλιση θερμικής άνεσης στον εσωτερικό χώρο κατά την διάρκεια όλου του χρόνου. 2
ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ Καταγραφή υπάρχουσας κατάστασης κτηρίου. Εκτίμηση των φορτίων κλιματισμού, θέρμανσης καθώς και των ηλεκτρικών φορτίων. Προσομοίωση του κτηρίου με το πρόγραμμα EPA-NR ώστε να υπολογισθούν οι ανά κέντρο κόστους καταναλισκόμενες ποσότητες ενέργειας. Συγκεκριμένα, η προσομοίωση έχει την ακόλουθη προσέγγιση: 1.Προσομοίωση ενεργειακών καταναλώσεων του υφιστάμενου κτηρίου. 2.Προσομοίωση ενεργειακών καταναλώσεων του κτηρίου λαμβάνοντας υπ όψη τηνεπέμβαση υβριδικού αερισμού με ανεμιστήρες οροφής. 3.Προσομοίωση ενεργειακών καταναλώσεων του κτηρίου λαμβάνοντας υπ όψη τηνεπέμβαση εφαρμογής τεχνικής free cooling και night cooling. 4.Προσομοίωση ενεργειακών καταναλώσεων του κτηρίου λαμβάνοντας υπ όψη τηνεπέμβαση κεντρικού συστήματος VRF έναντι 42 μονάδων splits, υδρόψυκτου απο θάλασσα σε συνέργεια με το free cooling και night cooling. 5. Προσομοίωση ενεργειακών καταναλώσεων του κτηρίου με όλες τις επεμβάσεις συνολικά. 3
ΣΗΜΕΡΙΝΗ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΔΗΜΟΤΙΚΟΥ ΚΑΤΑΣΤΗΜΑΤΟΣ Θέση: Xαλκίδα ( 38 o Β, 23 o Α) Χρονολογία κατασκευής: 1908 Περιβάλλων χώρος: Ημιαστική περιοχή μέσης πυκνότητας δόμησης. Σύντομη περιγραφή: Μια ελεύθερη όψη από Α χωρίς σκίαση από τον περιβάλλοντα χώρο. Δύο όψεις εφαπτόμενες σε άλλα κτίρια από Β,Ν. Μια μερικώς ελεύθερη όψη από Δ. Το κτίριο αποτελείται από 5 επίπεδα (υπόγειο λεβητοστάσιο 50m 2, ισόγειο 667m 2, μεσοπάτωμα 508m 2, πρώτος 594m 2, δεύτερος όροφος 182m 2 ). Ωράριο λειτουργίας: 07:00 έως τις 15:00, πενθήμερη Προσανατολισμός: Ο μεγάλος άξονας του κτιρίου έχει Β-Ν προσανατολισμό. Κατασκευή: Μη μονωμένο κτίριο. Τοιχοποιία από λιθοδομή πάχους 60cm Ξύλινη στέγη με επικάλυψη βυζαντινού κεραμιδιού, λιθόκτιστος τρούλος με επικάλυψη φύλλων μολύβδου. Δάπεδο απο οπλισμένο σκυρόδεμα και πλάκες. Υαλοστάσια με μονούς υαλοπίνακες. Προσέλευση: 125 άτομα/ημέρα Θέρμανση/Ψύξη/Αερισμός: Θέρμανση χώρων με λέβητα πετρελαίου. Οι χώροι κλιματίζονται μέσω 42splits και 2 ΚΚΜ. O αερισμός είναι ανύπαρκτος. 4
ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ Εξωτερικοί τοιχοποία:λιθοδομή πάχους 60εκ. με συντελεστή θερμοπερατότητας (U=1.7W/m 2 K). Διατηρητέα ξύλινα κουφώματα: Mονοί υαλοπίνακες με συντελεστή θερμοπερατότητας (U=5.2W/m 2 K). Δάπεδο: Oπλισμένο σκυρόδεμα και πλάκες με συντελεστή θερμοπερατότητας (U=2.2W/m 2 K). Oροφή: Ξύλινη στέγη με επικάλυψη βυζαντινού κεραμιδιού με συντελεστή θερμοπερατότητας (U=1.7W/m 2 K). Οι διαφανείς επιφάνειες καλύπτουν 33% της Α όψης, και 20% της Δ όψης. Το κτίριο αποτελεί χαρακτηριστικό δείγμα αρχιτεκτονικής για την πόλη της Χαλκίδας, από τα λίγα που έχουν εναπομείνει, τόσογιατανεοκλασικάτουστοιχεία, όσοκαιγιαταεπιμέρους αρχιτεκτονικά του στοιχεία, σκάλες, ταβάνια, πόρτες κ.λ.π. Για τους λόγους αυτούς οι όψεις του και οι στέγες του έχουν κηρυχτεί διατηρητέες από το Υπουργείο Πολιτισμού, γεγονός που εμποδίζει την χρήση συστημάτων εξωτερικής θερμομόνωσης και διπλών υαλοπινάκων. 5
Η/Μ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΕΙΣ Το κτίριο κλιματίζεται μέσω 42 splits και 2 ΚΚΜ συνολικής ψυκτικής ισχύς 315κW με COP 2.8 εκτός από το υπόγειο που χρησιμοποιείται σαν χώρος αποθήκευσης και μηχανοστασίων. Τα δίκτυα διανομής είναι σε καλή κατάσταση. Το σύστημα ψύξης λειτουργεί 8ώρες/ημέρα τους μήνες Ιούνιο και Ιούλιο και 4ώρες/ημέρα τους μήνες Μάιο και Σεπτέμβριο. Η επιθυμητή εσωτερική θερμοκρασία των χώρων για την περίοδο της θέρμανσης είναι 20 o C, ενώ για την περίοδο ψύξης είναι η επιθυμητή εσωτερική θερμοκρασία είναι 26 o C. Η θέρμανση των χώρων γίνεται με την χρήση κεντρικού λέβητα πετρελαίου συνολικής ισχύος 280κW, απόδοσης 85%, ήδη εξοπλισμένο με σύστημα αντιστάθμισης. Τα δίκτυα διανομής είναι σε σχετικά καλή κατάσταση. Υπάρχουν συνολικά 52 παλαιά θερμαντικά σώματα καλοριφέρ δικτυωμένα σε 6 κλάδους. To σύστημα θέρμανσης λειτουργεί 8ώρες/ ημέρα για 4 μήνες (Δεκέμβριος-Μάρτιος) και 5ώρες/ημέρα για 2 μήνες (15 Οκτωβρίου-30Νοεμβρίου,1-15Απριλίου). O μηχανικός αερισμός είναι ανύπαρκτος. Ο φυσικός αερισμός ανέρχεται σε 20m 3 /hr/άτομο. Εσωτερικά του κτιρίου υπάρχουν 320 λαμπτήρες συμβατικής τεχνολογίας φθορισμού σε σκαφάκια των 76W. Περιφερειακά του κτιρίου υπάρχουν 4 λαμπτήρες - προβολείς του 1kW έκαστος καθώς και 110 λαμπτήρες πυρακτώσεως. Το σύνολο της ισχύος του φωτισμού να φτάνει τα 24.520W για όλο το κτίριο. Η εγκατεστημένη ισχύς των διαφόρων συσκευών στο κτίριο ανέρχεται σε 30κW. H μέση ετήσια διάρκεια λειτουργίας των συσκευών (φωτοτυπικά, Υ/Η, ανελκυστήρας) ανέρχεται στο 25%. 6
ΕΝΕΡΓΕΙΑΚEΣ ΚΑΤΑΝΑΛΩΣΕΙΣ ΤΗΣ ΥΦΙΣΤΑΜΕΝΗΣ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗΣ [ΠΡΙΝ ΤΙΣ ΕΠΕΜΒΑΣΕΙΣ] Το κτίριο βρίσκεται στην κλιματική ζώνη Β και σύμφωνα με τον ΚΕΝΑΚ κατατάσσεται στην ενεργειακή κλάση Γ (147 κwh/ m 2 ).{2000m 2 } 7
3 ΠΡΟΤΕΙΝΟΜΕΝΕΣ ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΛΥΣΕΙΣ ΕΞΟΙΚΟΝΟΜΗΣΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ Ανεμιστήρες οροφής 48 τεμάχια (υπάρχουν ήδη 5 παλιοί ανεμιστήρες οροφής σε ισάριθμους χώρους εργασίας). Η τοποθέτηση ανεμιστήρων οροφής θα ανεβάσει στο χώρο το θερμοκρασιακό όριο της θερμικής άνεσης, δημιουργώντας στο ανθρώπινο σώμα την αίσθηση 3-4 βαθμών χαμηλότερης θερμοκρασίας. Ο υπολογισμός της εξοικονόμησης ενέργειας έγινε υποθέτοντας ότι η ανεκτή θερμοκρασία άνεσης χώρου είναι κατά 1Κ υψηλότερη απο αυτήν χωρίς υβριδικό αερισμό. (ΜΕΣΗ ΕΣΩΤΕΡΙΚΗ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ ΨΥΞΗΣ: 27 O C(ανύψωση θερμοκρασίας κατά 1Κ, 26+1=27 0 C)). Θέση σε λειτουργία free cooling αέρα παροχής 12.000 m 3 /h σε 2 αίθουσες συνάθροισης κοινού (τελετών-συμβουλίου). Οι δύο κλιματιστικές μονάδες των δυό εν λόγω χώρων είναι ίδιες με τεχνικά χαρακτηριστικά εκάστης 6.000m 3 /h και εξυπηρετούν φορτία κλιματισμού σε καθένα από τους δύο χώρους ίσα με 31kW. Ο υπολογισμός της εξοικονόμησης ενέργειας έγινε με τα λογισμικά «FREE COOLAIR SIMULATION PROGRAM» και «NIGHT COOLAIR SIMULATION PROGRAM» της BONAIR. (ΜΕΣΗ ΕΣΩΤΕΡΙΚΗ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ ΨΥΞΗΣ (ΣΤΗΝ ΑΙΘΟΥΣΑ ΤΕΛΕΤΩΝ ΚΑΙ ΔΗΜΟΤΙΚΟΥ ΣΥΜΒΟΥΛΙΟΥ): 28 O C(ανύψωση θερμοκρασίας κατά 2Κ, 26+2=28 0 C)). 8
3 ΠΡΟΤΕΙΝΟΜΕΝΕΣ ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΛΥΣΕΙΣ ΕΞΟΙΚΟΝΟΜΗΣΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ Τοποθέτηση κεντρικού συστήματος VRF έναντι 42 μονάδων splits και 2 ΚΚΜ, υδρόψυκτου απο θάλασσα σε συνέργεια με το free cooling και night cooling. Το κεντρικό σύστημα κλιματισμού, είναι υδρόψυκτο από θάλασσα (χρησιμοποιώντας έτσι και γεωθερμική ενέργεια) και βασισμένο σε λειτουργία VRF (Variant Refrigerant Flow) που βελτιστοποεί ακόμη περισσότερο επί όροις ετεροχρονισμών ή/και μερικών φορτίων, την ενεργειακή αποδοτικότητα του συστήματος συνολικά. COP κεντρικού συστήματος & απόδοση λέβητα για θέρμανση χώρων:4.5 - efficiency:0.85 COP κεντρικού συστήματος για κλιματισμό χώρων:3.5 9
ΚΕΝΤΡΙΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ VRF 10
ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΙ FREE-COOLΙNG αέρα 11
ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΙ NIGHT-COOLΙNG αέρα 12
ΕΠΕΜΒΑΣΕΙΣ ΕΞΟΙΚΟΝΟΜΗΣΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ Παρακάτω, γίνεται μια καταγραφή των αποτελεσμάτων προσομοίωσης των ποσών εξοικονόμησης ενέργειας, τόσο της ηλεκτρικής όσο και της θερμικής καυσίμου, του εκτιμώμενου κόστους έργων καθώς και του υπολογιζόμενου απλού χρόνου αποπληρωμής. 13
ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΜΕΛΕΤΗΣ EPA-NR KTIΡΙΟΥ ΔΗΜΑΡΧΕΙΟΥ ΦΑΡΜΑΚΙΔΟΥ 14
ΕΝΕΡΓΕΙΑΚEΣ ΚΑΤΑΝΑΛΩΣΕΙΣ [ΜΕΤΑ ΤΙΣ ΕΠΕΜΒΑΣΕΙΣ] Μετά τις επεμβάσεις προέκυψε νέα ενεργειακή κλάση Α (67 κwh/ m 2 ) για το εν λόγω κτίριο. {2000m 2 } 15
ΕΥΧΑΡΙΣΤΩ ΠΟΛΥ ΓΙΑ ΤΗΝ ΠΡΟΣΟΧΗ ΣΑΣ!!!!! 16