μετατροπή Υπολογισμός της ενεργειακής απόδοσης κτιρίων Θεόδωρος Γ. Θεοδοσίου επίκουρος καθηγητής Α.Π.Θ. Εργαστήριο Οικοδομικής και Φυσικής των Κτιρίων Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών Πολυτεχνική Σχολή Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης
Ενεργειακός σχεδιασμός κτιρίων Κατηγορίες υπολογιστικών εργαλείων Ειδικού σκοπού (π.χ. πεπερασμένων στοιχείων) Χρήση Υπολογισμός ειδικών θερμογεφυρών ή θερμογεφευρών που δεν καλύπτουν οι κατάλογοι (π.χ. σημειακές θερμογέφυρες) δεν επιτρέπεται στην Ελλάδα. Μεμονωμένων συστημάτων (φωτισμός / PV / κλπ)
Ενεργειακός σχεδιασμός κτιρίων Κατηγορίες υπολογισμού ενεργειακής συμπεριφοράς κτιρίων Υπολογισμοί διασφάλισης ελάχιστων απαιτήσεων Υπολογισμοί προσέγγισης εν. κατανάλωσης για τυποποιημένες απαιτήσεις λειτουργίας υπό συγκεκριμένες συνθήκες Υπολογισμοί εκτίμησης ενεργειακής συμπεριφοράς υπο πρότυπες συνθήκες λειτουργίας Υπολογισμοί προσέγγισης της πραγματικής λειτουργίας του κτιρίου ΑΚΡΙΒΕΙΑ - ΑΞΙΟΠΙΣΤΙΑ - ΔΥΝΑΤΟΤΗΤΕΣ Χρήση Συμμόρφωση με απαιτήσεις Διαστασιολόγηση συστημάτων ΘΨΚ Κατάταξη ενεργειακής συμπεριφοράς σε προκαθορισμένη κλίμακα Διερεύνηση & βελτιστοποίηση ενεργειακής συμπεριφοράς κτιρίου πριν την κατασκευή του ΕΥΚΟΛΙΑ ΕΚΜΑΘΥΝΣΗΣ & ΧΡΗΣΗΣ - ΚΑΤΑΝΟΗΣΗ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΟΣ
Ενεργειακός σχεδιασμός κτιρίων Μεθοδολογίες Στατικές Ημι-Στατικές Υπολογισμός θερμικού ισοζυγίου χωρίς τη διάσταση του χρόνου Υπολογισμός θερμικού ισοζυγίου χωρίς τη διάσταση του χρόνου με εκτίμηση δυναμικών χαρακτηριστικών (π.χ. θερμική μάζα, συντελεστής εκμετάλλευσης κερδών) μέσω εμπειρικών σχέσεων Δυναμικές μέθοδοι Προσέγγιση του θερμικού ισοζυγίου σε μικρά χρονικά διαστήματα (max 1 ώρα). EN ISO 13790 Εποχιακή στατική μέθοδος Μηνιαία ημιστατική μέθοδος Ωριαία μέθοδος Διαδικασίες προσομοιωτικών υπολογισμών προσομοιώσεων ΚΕΝΑΚ 2 υπολογισμοί ισοζυγίου 12 υπολογισμοί 8760 υπολογισμοί 8760 x 4 υπολογισμοί
Ενεργειακός σχεδιασμός κτιρίων «Λογική» υπολογισμών Σε κάθε βήμα υπολογισμού Θερμικές απώλειες αγωγιμότητα αερισμός διηθήσεις Ακτινοβολία (θερμική) Θερμικά κέρδη αερισμός αγωγιμότητα διηθήσεις Θερμική απαίτηση Ενεργειακή απαίτηση QHVAC=QIN-QOUT Βαθμός απόδοσης Ακτινοβολία (θερμική ηλιακή) Εσωτερικά κέρδη χρήστες φωτισμός συσκευές Ρύθμιση θερμοστάτη
Μεθοδολογία υπολογισμού K.Eν.Α.Κ. Εκτίμηση ενεργειακής απόδοσης Λειτουργική εκτίμηση Βάσει πραγματικών καταναλώσεων Αντιπροσωπεύει την πραγματική κατανάλωση Στερείται χονδροειδών παραδοχών Ποιοτική εκτίμηση Βάσει προκαθορισμένων λειτ. χαρακτηριστικών Αξιολόγηση ανεξάρτητα των χρηστών Ενιαία μεθοδολογία για όλα τα κτίρια Εξαρτάται από τα λειτουργικά χαρακτηριστικά και τις συνήθειες του ενοίκου (αξιολόγηση τι καταναλώνει χρήσης το & όχι κτιρίου) κτίριο κατά τη Επηρεάζεται από τη χρονική περίοδο λειτουργία του στην μελέτης (π.χ. κρύος χειμώνας) πράξη Μεταβάλλεται η κατάταξη με τη μεταβολή της χρήσης Απαίτηση μετρήσεων/καταγραφών Απαιτούνται παραδοχές που οδηγούν συχνά σε μεγάλες αποκλίσεις από την πραγματικότητα θα κατανάλωνε το κτίριο υπό Αγνοούνται σημαντικά στοιχεία της προκαθορισμένες ενεργειακής συμπεριφοράς (φυσικός συνθήκες λειτουργίας αερισμός, κινητά σκιάδια κλπ) Κ.Εν.Α.Κ
Μεθοδολογία υπολογισμού K.Eν.Α.Κ. Κατάταξη Ενεργειακής Απόδοσης Με χρήση απόλυτων τιμών κατανάλωσης Με χρήση σχετικών τιμών κατανάλωσης Πόση πρωτογενή ενέργεια καταναλώνει το εξεταζόμενο κτίριο? Τί καταναλώνει το εξεταζόμενο κτίριο σε σχέση με κάποιο κτίριο αναφοράς?
Μεθοδολογία υπολογισμού K.Eν.Α.Κ. Κατάταξη Ενεργειακής Απόδοσης Με χρήση απόλυτων τιμών κατανάλωσης Με χρήση σχετικών τιμών κατανάλωσης Απαίτηση για κτίρια σχεδόν μηδενικής κατανάλωσης Δεν αξιολογείται η υπολογιζόμενη κατανάλωση! Αξιολογείται η πραγματική κατανάλωση Δίνεται δυνατότητα βελτιστοποίησης σχεδιασμού Επιτρέπει ακόμη και χονδροειδείς παραδοχές χωρίς μεταβολή του αποτελέσματος Επιτρέπει υιοθέτηση απλούστερης επιτρεπτής μεθοδολογίας υπολογισμών Απαιτεί βάση δεδομένων με ενεργειακή κατανάλωση κτιρίων ανάλογα χρήση / περιοχή Απαιτεί ακριβέστερη (πολυπλοκότερη) μεθοδολογία υπολογισμού για καλύτερη προσέγγιση των πραγματικών καταναλώσεων Απαιτεί ακρίβεια δεδομένων εισαγωγής & γνώση της πραγματικής κατασκευής (πρόβλημα σε υφιστάμενα κτίρια) Μεγάλη πιθανότητα σφαλμάτων «μοντελοποίησης» Στο ίδιο οικόπεδο, το βόρεια προσανατολισμένο κτίριο θα έχει χειρότερη κατάταξη από δίδυμο κτίριο με νότιο προσανατολισμό (όπως συμβαίνει και στην πραγματικότητα) Η γεωμετρία της περιοχής επηρεάζει την κατάταξη (π.χ. σκιαζόμενο κτίριο) Κτίριο με αυξημένη υπολογιζόμενη κατανάλωση μπορεί να κατατάσσεται σε καλύτερη κατηγορία από πιο πραγματικά αποδοτικό κτίριο Πρακτικά αγνοείται ο αποδοτικός αρχιτεκτονικός σχεδιασμός (το κτίριο αναφοράς έχει τον ίδιο σχεδιασμό, προσανατολισμό, ηλιακό κέρδος απο ανοίγματα κ.α.) Αγνοείται η θετική επίδραση γνωστών τεχνικών (π.χ. εξωτερική θερμομονωτική προστασία έναντι εσωτερικής σε κτίριο κατοικίας) Σταδιακή δημιουργία βάσης δεδομένων από ΠΕΑ
Μεθοδολογία υπολογισμού K.Eν.Α.Κ. Κατάταξη Ενεργειακής Απόδοσης Με χρήση απόλυτων τιμών κατανάλωσης Μεθοδολογία σχεδιασμού νέων κτιρίων / αναβάθμισης υφιστάμενων? Κ.Εν.Α.Κ 2018 Με χρήση σχετικών τιμών κατανάλωσης Μεθοδολογία κατάταξης υφιστάμενων κτιρίων
Προσομοίωση Προσομοίωση / Simulation Η αναπαράσταση της λειτουργίας ενός συστήματος ή διαδικασίας δια μέσου της λειτουργίας ενός άλλου συστήματος (... προσομοίωση σε ηλεκτρονικό υπολογιστή μιας διαδικασίας...) Προσομοίωση Στην προσομοίωση επιχειρείται η αναπαράσταση της λειτουργίας ενός συστήματος Προσεγγίζεται με μαθηματικό τρόπο η λειτουργία ενός συστήματος χωρίς να ορίζεται απόλυτα ο σκοπός της προσέγγισης. Το τελικό μαθηματικό υπόβαθρο δεν είναι σταθερό, αλλά εξαρτάται απο τη φύση και την πολυπλοκότητα του συστήματος Η αλληλεπίδραση του συστήματος με το περιβάλλον του (συνοριακές συνθήκες) αποτελεί αναπόσπαστο τμήμα της μαθηματικής προσέγγισης. Το μαθηματικό υπόβαθρο βασίζεται σε αριθμητικές μεθόδους ή σε προηγμένες αναλυτικές μεθόδους Ανεξάρτητα απο τα ζητούμενα μεγέθη (π.χ. ενεργειακή κατανάλωση), υποχρεωτικά υπολογίζεται ένα μεγάλο πλήθος μεγεθών. Μεθοδολογίες υπολογισμού (απλές ή προηγμένες) Το μαθηματικό υπόβαθρο συνήθως έχει πλήρως αλγεβρική βάση Η μαθηματική περιγραφή του μελετούμενου φαινομένου είναι προκαθορισμένη και αμετάβλητη (π.χ. EN 13790) Οι υπολογιστικές μεθοδολογίες έχουν σαφή προσανατολισμό (π.χ. υπολογισμός καταναλισκούμενης ενέργειας) Συνήθως δεν μπορούν να εξαχθούν ενδιάμεσα αποτελέσματα / μεγέθη, αλλά μόνο τα τελικά
Ενεργειακός Η γέννηση της ενεργειακής σχεδιασμός προσομοίωσης κτιρίων κτιρίων...
Ενεργειακός Η γέννηση της ενεργειακής σχεδιασμός προσομοίωσης κτιρίων κτιρίων... 1920 s Nessi and Nisolle : Response Factor Methods (RFM s) to calculate transient heat flow 1967 Mitalas and Stephenson : heat transfer through walls using RFM s (ASHRAE Transactions) 1973 University of Wisconsin-Madison Solar Lab and the Colorado State University Solar Applications Lab = TRaNsient SYstems Simulation Program (TRNSYS) (V6.0 in public) 1974 Esp-r U.K. University of Strathclyde Open-source!!!! 1975 ASHRAE Standard 90-75, standard to address building energy conservation. U.S. Army Construction Engineering Research Laboratory (CERL) created the Building Loads Analysis and System Thermodynamics (BLAST) program7 1977 U.S. Division of (DOE) DOE-1 1978 U.S. Division of (DOE) DOE-2 1981 DOE 2.1a 1990 BLAST 2.0 1992 DOE-2.2 Lawrence Berkeley National Labs 1998 Plus: combine BLAST & DOE Η ενεργειακή προσομοίωση κτιρίων έχει ήδη κλείσει 56 χρόνια ανάπτυξης και βελτιστοποίησης επι πειραματικών διατάξεων με κόστος εκατοντάδων εκατομμυρίων. Έχει συμβάλλει τα μέγιστα στην ανάπτυξη του κλάδου των κατασκευών έχοντας 1. Εξοικονομήσει εκατοντάδες εκατομμύρια από πειράματα που δεν χρειάστηκε να γίνουν πράξη σε κλίμακα 1-1 2. Βελτιώσει την πραγματική (ΟΧΙ σε επίπεδο πιστοποίησης / ταξινόμησης) ενεργειακή απόδοση και θερμική άνεση εκατομμυρίων κτιρίων στον κόσμο (είτε άμεσα μέσω μελέτης, είτε έμμεσα μέσω δημιουργίας προδιαγραφών) Σε αντίθεση με... ΕΝ 13790. 2008 (βρίσκεται ήδη υπό ριζική αναθεώρηση) Ωστόσο, δεν απαιτεί εμπειρία, γνώση, αντίληψη του ενεργειακού και θερμικού ισοζυγίου και βαθιά κατανόηση της ενεργειακής αλληλεπίδρασης κελύφους με εσωτερικό και κυρίως εξωτερικό περιβάλλον. Δεν απαιτεί ιδιαίτερη γνώση της φυσικής των κτιρίων.
Εγκατάσταση Plus Openstudio legacy Plug-in Περιγραφή καταλόγων
Εγκατάσταση Plus Openstudio legacy Plug-in Περιγραφή καταλόγων Έτοιμες βιβλιοθήκες υλικών / δομικών στοιχείων / συστημάτων και εξαρτημάτων / λειτουργικών χαρακτηριστικών Αρχεία βοήθειας προγράμματος (pdf) Έτοιμα παραδείγματα Μόνο για ΠΟΛΥ προχωρημένους Κλιματικά αρχεία
Εγκατάσταση Plus Openstudio legacy Plug-in Περιγραφή καταλόγων Κλιματικά αρχεία Περιβάλλον εργασίας