ΚΑΠΕ - Κέντρο Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας Ενεργειακή αποδοτικότητα στο δομημένο περιβάλλον Εφαρμογή απλών μέτρων εξοικονόμησης ενέργειας στο κέλυφος: Κτίριο Εργάνη Συκιές, 11 Φεβρουαρίου 2008 Ελπίδα Πολυχρόνη Μηχανολόγος Μηχανικός Τ.Ε. Τμήμα Κτιρίων - Διεύθυνση Ενεργειακής Αποδοτικότητας
Υφιστάμενο Θεσμικό Πλαίσιο στην Ε.Ε. ΟΔΗΓΙΑ 89/106/ΕΟΚ του Συμβουλίου της 21 ης Δεκεμβρίου 1988 για την προσέγγιση των νομοθετικών, κανονιστικών και διοικητικών διατάξεων των κρατών μελών όσον αφορά τα προϊόντα του τομέα των δομικών κατασκευών Τα προϊόντα του τομέα των δομικών κατασκευών πρέπει να είναι κατάλληλα για δομικά έργα τα οποία (και στο σύνολό τους και στα χωριστά μέρη) εξυπηρετούν τη χρήση για την οποία προορίζονται, παραμένοντας συνάμα οικονομικά και, στη συνάρτηση αυτή, πληρούν 6 βασικές απαιτήσεις, όπου αυτές προβλέπονται. Οι απαιτήσεις αυτές πρέπει υπό κανονικές συνθήκες συντήρησης του έργου, να πληρούνται επί μια οικονομικώς αποδεκτή διάρκεια ζωής. Οι απαιτήσεις, κατά κανόνα, προϋποθέτουν προβλεπτές ενέργειες επί του έργου. 6. Εξοικονόμηση ενέργειας και συγκράτηση θερμότητας Το δομικό έργο, καθώς και οι εγκαταστάσεις θέρμανσης, ψύξης και αερισμού, πρέπει να σχεδιάζονται και να κατασκευάζονται κατά τρόπο ώστε η απαιτούμενη κατανάλωση ενέργειας κατά τη χρησιμοποίηση του έργου να είναι χαμηλή, ανάλογα με τα κλιματικά δεδομένα του τόπου αλλά και τους χρήστες.
Υφιστάμενο Θεσμικό Πλαίσιο στην Ε.Ε. ΟΔΗΓΙΑ 2002/91/ΕΚ του Ευρωπαϊκού Κοινοβουλίου και του Συμβουλίου της 16 ης Δεκεμβρίου 2002 για την ενεργειακή απόδοση των κτιρίων (άρθρο 18): (18) Τα τελευταία χρόνια παρατηρείται όλο και μεγαλύτερη διάδοση των συσκευών κλιματισμού στις χώρες της Νοτίου Ευρώπης. Τούτο προκαλεί σοβαρά προβλήματα σε ώρες αιχμής φορτίου, με συνέπεια την αύξηση του κόστους της ηλεκτρικής ενέργειας και την διατάραξη της ενεργειακής ισορροπίας στις χώρες αυτές. Θα πρέπει να δοθεί προτεραιότητα σε στρατηγικές που βελτιώνουν τη θερμική συμπεριφορά των κτιρίων το καλοκαίρι. Συγκεκριμένα, θα πρέπει να αναπτυχθούν περισσότερο οι τεχνικές παθητικής ψύξης των κτιρίων, και πρωτίστως εκείνες που συμβάλουν στη βελτίωση της ποιότητας του κλίματος στο εσωτερικό των κτιρίων, καθώς και του μικροκλίματος πέριξ του κτιρίου. Ο τομέας της κατοικίας και ο τριτογενής τομέας, το μεγαλύτερο μέρος των οποίων είναι κτίρια, αντιπροσωπεύει περισσότερο από το 40 % της τελικής κατανάλωσης ενέργειας στην Κοινότητα και αναπτύσσεται, τάση που πρόκειται να αυξήσει την ενεργειακή του κατανάλωση και, κατά συνέπεια, τις εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα.
ΑΝΑΓΚΗ ΓΙΑ... Μείωση της ενεργειακής ζήτησης ζήτησης (έλεγχος και περιορισμός του φορτίου αιχμής και κατ επέκταση του υψηλού κόστους της παραγόμενης ηλεκτρικής ενέργειας) Ενδυνάμωση της εθνικής οικονομίας οικονομίας (ιδιαίτερα σε χώρες που εξαρτώνται από τις εισαγωγές καυσίμου) Περιορισμό των ατμοσφαιρικών ρύπων με ουσιαστικό όφελος στην ανθρώπινη υγεία (έμμεσο περιβαλλοντικό κόστος) Περιορισμό των αερίων από την καύση συμβατικών καυσίμων
επιτακτική η αναγκή για εξοικονόμηση ενέργειας στον κτιριακό τομέα... ένας από τους βασικούς στόχους του κοινοτικού έργου Green City Building Προώθηση μέτρων ΕΞΕ σε δημόσια - δημοτικά κτίρια
Ενεργειακός σχεδιασμός κτιρίων Οφέλη: Ενεργειακά (εξοικονόμηση ενέργειας και θερμική / οπτική άνεση) Οικονομικά (μείωση ενεργειακής κατανάλωσης και λειτουργίας Η/Μ εγκαταστάσεων) Περιβαλλοντικά (μείωση ρύπων) Κοινωνικά (αναβάθμιση των συνθηκών διαβίωσης)
Ενεργειακός σχεδιασμός κτιρίων Ποιοτικά Οφέλη Βελτίωση του εσωτερικού περιβάλλοντος συνθήκες άνεσης και ευεξίας Η θερμική άνεση ενός ανθρώπου επηρεάζεται από παράγοντες όπως είναι η θερμοκρασία, ηυγρασία, ηροήτουαέρα, ηστάθμηφυσικής δραστηριότητας, ο ρουχισμός, ακόμα και το βάρος του. Η επίτευξη συνθηκών θερμικής αλλά και οπτικής άνεσης μικρότερες θερμοκρασιακές διακυμάνσεις, ικανοποιητικά επίπεδα εσωτερικής θερμοκρασίας και υγρασίας Εξασφάλιση υγιεινής διαβίωσης στο εσωτερικό του κτιρίου φυσικός αερισμός, αποφυγή του συνδρόμου των άρρωστων κτιρίων Ποσοτικά Οφέλη Μείωση των αναγκών για θέρμανση και ψύξη
Η ενεργειακή λειτουργία-απόδοση απόδοση του κτιρίου αποτελεί μία δυναμική κατάσταση, η οποία: βασίζεται στην αντίστοιχη ενεργειακή συμπεριφορά των δομικών του στοιχείων και των ενσωματωμένων παθητικών τεχνολογιών, αλλά και το ενεργειακό προφίλ που προκύπτει από την λειτουργία του κτιρίου και τον εγκατεστημένο σε αυτό Η/Μ εξοπλισμό εξαρτάται από τις τοπικές κλιματικές και περιβαλλοντικές παραμέτρους, αλλά και την τυπολογία και τις συνθήκες χρήσης του κτιρίου
Σωστή μελέτη του κτιρίου Σωστή εφαρμογή της μελέτης του κτιρίου Χρήση σωστών υλικών και συστημάτων με γνώμονα το περιβάλλον μέσα και έξω από το κτίριο απόκλιση από την μελέτη του κτιρίου μπορεί να επιφέρει μείωση του αναμενόμενου ενεργειακού οφέλους έως και 100% με πιστοποιημένο δείκτη ενεργειακής απόδοσης
Ανάγκη για την πιστοποίηση/σήμανση σήμανση χαρακτηριστικών των δομικών προϊόντων των ενεργειακών Πράσινη πρωτοβουλία για ενεργειακά αποδοτικά «οικολογικά» σχεδιασμένα προϊόντα στη βιομηχανία δόμησης GREEN-IT Ενεργειακή σήμανση στον Ευρωπαϊκό παραγωγικό τομέα δομικών προϊόντων και συστημάτων Βελτίωση της Ευρωπαϊκής αγοράς στον κτιριακό τομέα Συμμόρφωση με τις νέες θεσμικές απαιτήσεις για Ενεργειακά Αποδοτικά Κτίρια και οικολογικά προϊόντα (eco-products)
ΥΑΛΟΣΤΑΣΙΑ Μεγάλες επιφάνειες υαλοστασίων που καθορίζουν : τον προσανατολισμό του κτιρίου (βασικό και δευτερεύοντα) ως δυσμενή ή μη ιδιαίτερα αυξημένες θερμικές απώλειες, ηλιακά φορτία και οπτική θάμβωση
ΥΑΛΟΣΤΑΣΙΑ Διαφοροποιημένες απαιτήσεις χρήσης και λειτουργίας των κτιρίων, όπως εξασφάλισης προστασίας (π.χ. πυροπροστασία), οι οποίες μειώνουν τις δυνατότητες οφέλους από την εφαρμογή ήπιων ενεργειακών τεχνικών, όπως: φυσικός αερισμός φυσικός φωτισμός
ΘΕΡΜΟΜΟΝΩΣΗ Ο στόχος της θερμομόνωσης ενός κτιρίου είναι : Η εξοικονόμηση ενέργειας Η δημιουργία θερμοκρασίας που εξασφαλίζει θερμική άνεση και σταθερό εσωτερικό περιβάλλον Η αποφυγή μεγάλων θερμικών συστολών και διαστολών των δομικών στοιχείων Η αποφυγή συμπύκνωσης υδρατμών μέσα στα δομικά στοιχεία
ΘΕΡΜΟΜΟΝΩΣΗ Επιλογή Μονωτικού Υλικού: Συντελεστή θερμικής αγωγιμότητας, λ Αντοχή στην υγρασία Γήρανση υλικού-αντοχή στο χρόνο Υγεία οικολογικό υλικό Ανακυκλώσιμο Ευκολία εφαρμογής
ΘΕΡΜΟΜΟΝΩΣΗ Συντελεστής Θερμικής αγωγιμότητας (λ) Ορίζεται ως τη ποσότητα θερμότητας που περνάει, σε μία ώρα, μέσα από ομογενές υλικό πάχους 1 μέτρου όταν η διαφορά θερμοκρασίας των επιφανειών του υλικού είναι 1 ο C. Ο συντελεστής Θερμικής αγωγιμότητας μετριέται σε Wm -1 K -1 6,000 5,000 λ - W/mK 5,000 4,000 3,000 3,000 3,500 2,000 1,750 0,850 1,000 0,500 0,600 0,020 0,033 0,035 0,040 0,000 Πολυουρ EPS XPS Πετροβάμβακας Τούβλο Γυψοσανίδα Επίχρισμα Σκυρόδεμα Διπλός Υαλοπίνακας Ασβεστόλιθος Aπλός Υαλοπίνακας Πηγή: Σύνδεσμος -EPS
ΘΕΡΜΟΜΟΝΩΣΗ ΠΡΟΣΟΨΗΣ ΥΦΙΣΤΑΜΕΝΟΥ ΚΤΙΡΙΟΥ Πηγή: Σύνδεσμος -EPS Πηγή: Σύνδεσμος -EPS Πηγή: POLYKEM
ΘΕΡΜΟΜΟΝΩΣΗ ΠΡΟΣΟΨΗΣ ΥΦΙΣΤΑΜΕΝΟΥ ΚΤΙΡΙΟΥ Τοποθεσία: Β Κλιματική Ζώνη Αθήνα Περίοδος Μελέτης: 2005 Κτιριακές Εγκαταστάσεις: Ισόγειο: 260 m 2 ΑΌροφος: 260 m 2 ΒΌροφος: 260 m 2 ΓΌροφος: 260 m 2 Ωράριο Λειτουργίας: Ώρες/Ημέρα Συνεχές Ημέρες/Εβδομάδα 7 Αριθμός ενοίκων: 5 άτομα ανά 130 m 2 Κατασκευή Τοιχοποιίας Αναφοράς: Τυπική μπατική αμόνωτη με μονά συστήματα υαλοστασίων θερμικής συμπεριφοράς, U=5,8 W/m2K Ποσοστό διαφανών στοιχείων στο σύνολο της τοιχοποιίας του κτιρίου: 20% Φωτισμός: Λαμπτήρες φθορισμού και υπάρχουσες συσκευές σε όλους τους χώρους συνολικής πυκνότητας ισχύος 10 W/m 2.
ΘΕΡΜΟΜΟΝΩΣΗ ΠΡΟΣΟΨΗΣ ΥΦΙΣΤΑΜΕΝΟΥ ΚΤΙΡΙΟΥ Δοκίμιο 1 Δοκίμιο 2
ΘΕΡΜΟΜΟΝΩΣΗ ΠΡΟΣΟΨΗΣ ΥΦΙΣΤΑΜΕΝΟΥ ΚΤΙΡΙΟΥ ΚΤΙΡΙΟ ΠΟΛΥΚΑΤΟΙΚΙΑΣ, B ΚΛΙΜΑΤΙΚΗ ΖΩΝΗ ΕΞΟΙΚΟΝΟΜΗΣΗ ΜΕΤΑ ΤΗΝ ΕΦ ΑΡΜΟΓΗ ΤΩΝ ΔΟΚΙΜΙΩΝ 1 ΚΑΙ 2 ΣΕ ΣΧΕΣΗ ΜΕ ΑΜΟΝΩΤΕΣ ΚΑΤΑΣΚΕΥΕΣ ΠΟΣΟΣΤΟ (%) 60.00% 50.00% 40.00% 30.00% 20.00% 35.17% 47.33% 38.71% 32.81% 46.55% 36.81% HEATING COOLING TOTAL 10.00% 0.00% ΔΟΚΙΜΙΟ 1 ΔΟΚΙΜΙΟ 2
ΘΕΡΜΟΜΟΝΩΣΗ ΠΡΟΣΟΨΗΣ ΥΦΙΣΤΑΜΕΝΟΥ ΚΤΙΡΙΟΥ ΚΤΙΡΙΟ ΠΟΛΥΚΑΤΟΙΚΙΑΣ B ΚΛΙΜΑΤΙΚΗ ΖΩΝΗ ΖΗΤΗΣΗ ΣΕ ΘΕΡΜΑΝΣΗ 80.00 70.00 60.00 50.00 ΔΟΚΙΜΙΟ 1 ΔΟΚΙΜΙΟ 2 kwh/m2 40.00 30.00 20.00 ΣΥΜΒΑΤΙΚΗ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ 10.00 0.00 JAN FEB MAR APR NOV DEC SUM ΚΤΙΡΙΟ ΠΟΛΥΚΑΤΟΙΚΙΑΣ B ΚΛΙΜΑΤΙΚΗ ΖΩΝΗ ΖΗΤΗΣΗ ΣΕ ΨΥΞΗ 35.00 31.08 kwh/m2 30.00 25.00 20.00 15.00 10.00 16.61 16.37 ΔΟΚΙΜΙΟ 1 ΔΟΚΙΜΙΟ 2 ΣΥΜΒΑΤΙΚΗ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ 5.00 0.00 JUN JUL AUG SEP SUM
ΘΕΡΜΟΜΟΝΩΣΗ ΠΡΟΣΟΨΗΣ ΥΦΙΣΤΑΜΕΝΟΥ ΚΤΙΡΙΟΥ Σχέση χρόνου αποπληρωμής - τιμής πετρελαίου σε κατοικία στην Β Κλιματική ζώνη - Αθήνα Χρόνος αποπληρωμης (έτη) 22 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 Τιμή πώλησης πετρελαίου - 2005 Τιμή πώλησης Τιμή πώλησης πετρελαίου - 2007 2008 πετρελαίου - 20ΧΧ? 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 Τιμή πετρελαίου ($/Βαρέλι) Δοκίμιο 1 Δοκίμιο 2
ΘΕΡΜΟΜΟΝΩΣΗ ΠΡΟΣΟΨΗΣ ΥΦΙΣΤΑΜΕΝΟΥ ΚΤΙΡΙΟΥ Εξοικονόμηση Ετήσιου Κόστους Ενέργειας μετά την ανακαίνιση του κτιρίου σε σχέση με την τιμή του πετρελαίου 3500 Εξοικονόμηση χρημάτων για το κτίριο / έτος (EURO/έτος) 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 Τιμή πετρελαίου $/Βαρέλι Δοκίμιο 1 Δοκίμιο 2
ΘΕΡΜΟΜΟΝΩΣΗ ΠΡΟΣΟΨΗΣ ΥΦΙΣΤΑΜΕΝΟΥ ΚΤΙΡΙΟΥ Σχέση χρόνου αποπληρωμής - τιμής πετρελαίου και ρεύματος σε κατοικία στην Β Κλιματική ζώνη - Αθήνα Χρόνος αποπληρωμης (έτη) 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 Νέα τιμή πώλησης ρεύματος 0,1Ε/kWh - 2008 Τιμή πώλησης πετρελαίου - 2007 2008 Τιμή πώλησης πετρελαίου - 20ΧΧ? 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 Τιμή πετρελαίου ($/Βαρέλι) Δοκίμιο 1 Δοκίμιο 2
ΘΕΡΜΟΜΟΝΩΣΗ ΠΡΟΣΟΨΗΣ ΥΦΙΣΤΑΜΕΝΟΥ ΚΤΙΡΙΟΥ Εξοικονόμηση Ετήσιου Κόστους Ενέργειας μετά την ανακαίνιση του κτιρίου σε σχέση με την τιμή του πετρελαίου και του ρεύματος Εξοικονόμηση χρημάτων για το κτίριο / έτος (EURO/έτος) 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 Τιμή πετρελαίου $/Βαρέλι Δοκίμιο 1 Δοκίμιο 2
Κτίριο πολλαπλών χρήσεων - «ΕΡΓΑΝΗ» Συμπλήρωση ερωτηματολογίων Green Build questionnaire: ποιότητα εσωτερικού περιβάλλοντος, υλικά κατασκευής, παράμετροι ενεργειακού σχεδιασμού, διαχείριση νερού, κ.α. Αποτύπωση υπάρχουσας κατάστασης: χωροθέτηση, περιβάλλων χώρος, δομικά υλικά, καταναλώσεις πετρελαίου & ηλεκτρισμού, κ.α.
Κτίριο πολλαπλών χρήσεων - «ΕΡΓΑΝΗ» Ενεργειακή εκτίμηση των επεμβάσεων Winter wind speed / direction Summer wind 1.94 m/sec speed / direction (except for August) 2.3 m/sec N 21 June 21 June W E Δεδομένα 21 December 21 December Κλιματικά δεδομένα περιοχής Γεωμετρικά δεδομένα κτιρίου Συνθήκες χρήσης κτιρίου Θερμικά και οπτικά χαρακτηριστικά υλικών και συστημάτων S Wind speed / direction during August 2.4 m/sec
Κτίριο πολλαπλών χρήσεων - «ΕΡΓΑΝΗ» Ενεργειακή εκτίμηση των επεμβάσεων Συνολική επιφάνεια κτιρίου: 650 m 2 Ζώνη 1 Ισόγειο: Κ.Α.Π.Η. (150m 2 ) Ζώνη 2 - Α όροφος: Κέντρο ΕΡΓΑΝΗ (250 m 2 ) Ζώνη 3 Β όροφος: Νηπιαγωγείο (250 m 2 )
Κτίριο πολλαπλών χρήσεων - «ΕΡΓΑΝΗ» Ενεργειακή εκτίμηση των επεμβάσεων Κέλυφος: οπλισμένο σκυρόδεμα διπλή τοιχοποιία με θερμομόνωση (5cm of Οροφή: κεραμίδια διογκωμένης πολυστερίνης) Συστήματα υαλοστασίων: μονοί υαλοπίνακες με ξύλινο πλαίσιο στο ισόγειο διπλοί υαλοπίνακες με πλαστικό πλαίσιο στον α και β όροφο (ανεπαρκής αεροστεγανότητα, θερμικές απώλειες) Σύστημα θέρμανσης: κεντρικό (λέβητας) Σύστημα ψύξης: δεν υπάρχει
Κτίριο πολλαπλών χρήσεων - «ΕΡΓΑΝΗ» Ενεργειακή εκτίμηση των επεμβάσεων Προτεινόμενες επεμβάσεις Σενάρια Υφιστάμενη κατάσταση Σενάριο 1: Προσθήκη θερμομόνωσης (τοιχοποιία σε επαφή με το έδαφος και στην οροφή) Σενάριο 2: Αντικατάσταση υαλοπινάκων με διπλούς βελτιωμένης θερμικής συμπεριφοράς υαλοπίνακες Σενάριο 3: Συνδυασμός των δύο παραπάνω «σεναρίων»
Κτίριο πολλαπλών χρήσεων - «ΕΡΓΑΝΗ» Ενεργειακή εκτίμηση των επεμβάσεων Energy Demand for Heating and Cooling Municipality Building of Sykies Total energy Demand for Heating and Cooling Municipality Building of Sykies 25,00 Base Case Scenario 1 Scenario 2 Scenario 3 140,00 20,00 120,00 100,00 kwh/m2 15,00 10,00 kwh/m2 80,00 60,00 40,00 5,00 20,00 0,00 JAN FEB MAR APR MAY JUN JUL AUG SEP OCT NOV DEC 0,00 Base Case Scenario 1 Scenario 2 Scenario 3
http://www.cres.gr http://www.europeangreencities.com/ongoing/gcb.asp Ευχαριστώ για την προσοχή σας