Κωνσταντίνος Α. Μπαλαράς Δρ. Μηχ/γος Μηχ/κός, Δντης Ερευνών

Κωνσταντίνος Α. Μπαλαράς Δρ. Μηχ/γος Μηχ/κός, Δντης Ερευνών costas@noa.gr Ομάδα Εξοικονόμησης Ενέργειας, Ινστιτούτο Ερευνών Περιβάλλοντος & Βιώσιμης Ανάπτυξης, Εθνικό Αστεροσκοπείο Αθηνών Ομάδα Εξοικονόμησης Ενέργειας www.energycon.org XX www.facebook.com/groupenergyconservation Ινστιτούτο Ερευνών Περιβάλλοντος & Βιώσιμης Ανάπτυξης www.meteo.noa.gr Εθνικό Αστεροσκοπείο Αθηνών Θερμική Ηλεκτρική 2 Τελική Κατανάλωση Ενέργειας: 1104,5 MΤΙΠ Κτίρια: 437,9 MΤΙΠ (39,6%) Κατοικίες: 289,2 MΤΙΠ (26,2%) Τριτογενής: 148,7 MΤΙΠ (13,5%) Πηγή: Eurostat Pocketbooks, 2014 Τελική Κατανάλωση Ενέργειας: 17,13 MΤΙΠ Κτίρια: 7,27 MΤΙΠ (42,4%) Κατοικίες: 5,04 MΤΙΠ (29,4%) Τριτογενής: 2,23 MΤΙΠ (13,0%) Τελική Κατανάλωση Ενέργειας: 1104,5 MΤΙΠ Κτίρια: 437,9 MΤΙΠ (39,6%) Κατοικίες: 289,2 MΤΙΠ (26,2%) Τριτογενής: 148,7 MΤΙΠ (13,5%) Πηγή: Eurostat Pocketbooks, 2014 Τελική Κατανάλωση Ενέργειας: 17,13 MΤΙΠ Κτίρια: 7,27 MΤΙΠ (42,4%) Κατοικίες: 5,04 MΤΙΠ (29,4%) Τριτογενής: 2,23 MΤΙΠ (13,0%) Ευρωπαϊκές Οδηγίες: Energy Efficiency (27/2012) EPBD (31/2010) RES (28/2009) ECODESIGN (125/2009) Στόχοι: 2020 20% Μείωση εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου, 20% Αύξηση συμμετοχής ΑΠΕ στο ενεργειακό ισοζύγιο, 20% Αύξηση της ενεργειακής αποδοτικότητας 2030 40% Μείωση εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου, 27% Αύξηση συμμετοχής ΑΠΕ στο ενεργειακό ισοζύγιο, 27% Αύξηση της ενεργειακής αποδοτικότητας Εθνική νομοθεσία: Σχέδιο νόμου για ΕξΕν (Δεκ 2014) Ν. 4122/2013 Ν. 3851/2009 για τις ΑΠΕ 3 4 ΒΗΘ 1434 1445 1342 1790 1655 1481 5 2009 vs 08 2010 vs 09 2011 vs 10 2012 vs 11 2013 vs 12 Ηλεκτρισμός -1,6% -3,1% -1,4% -0,5% +1,2% Φυσικό Αέριο +27,6% +15,4% -0,9% -2,1% -3,2% Πετρέλαιο -20,4% -8,0% -10,1% -14,7% -46,1% Στερεά Καύσιμα -17,9% +5,3% +1,1% +46,4% +20,7% 6

Γ έκδοση 11/2014 Νέα & Ριζικά Ενεργειακή κατάταξη ανακαινιζόμενα κτίρια τουλάχιστον Β Επιθεώρηση εγκαταστάσεων θέρμανσης & κλιματισμού ΝΖΕΒ Κτίρια δημοσίου 2019 Όλα τα κτίρια 2021 7 Συστήματα αξιολόγησης κτιρίων σε διάφορες χώρες Διαχείριση αειφορία για την επιλογή της θέσης του κτιρίου και τη χρήση γης Ενεργειακή αποδοτικότητα του κτιρίου Ποιότητα εσωτερικού περιβάλλοντος Διαχείριση νερού και αποβλήτων Περιβαλλοντικές επιπτώσεις (ρύπανση) Χρήση υλικών και πόρων Προσβασιμότητα (μεταφορές) στο κτίριο Οικονομικές παράμετροι Καινοτομία της κατασκευής Δυνατότητα επιλογής εργαλείων Απαιτήσεις του ιδιοκτήτη Αναγνωρισιμοτητά στην αγορά Κόστος εφαρμογής της Διαθεσιμότητα δεδομένων Εθνικοί κανονισμοί Διαφορές στη σήμανση Σύγχυση αγοράς 8 Ενίσχυση ολοκληρωμένου ενεργειακού σχεδιασμού & LCA Βελτιστοποίηση συνολικού κόστους - κύκλο ζωής κτιρίου (LCC) Προσομοιώσεις - Υπολογισμοί Θερμική Μέση Θωράκιση τιμή U (W/mΚελύφους 2 K) για τοίχους, & οροφές, Δικτύων δάπεδα Διανομής Υψηλών Αποδόσεων Συστήματα Ελαχιστοποίηση φορτίων Χρήση συστημάτων υψηλής ενεργειακής απόδοσης Εκμετάλλευση ΑΠΕ (οικονομικά βιώσιμες λύσεις) Αυτοματισμοί Συστήματα Ελέγχου Έλεγχος εφαρμογής κατά την κατασκευή / εγκατάσταση Λειτουργική παραλαβή κτιρίου-η/μ (Commissioning, RetroCx, ReCx) Συντήρηση COP h 3-4 COP c 2.8-3.6 COP Γεωθ. 4,55,5 9 10 Πηγή: www.zerocarbonhub.org 1. ΣΧΕΔΙΑΜΟΣ ΚΤΙΡΙΟΥ Υποστηρίζεται ο ολοκληρωμένος ενεργειακός σχεδιασμός & συνεργασία μηχανικών Κατάλληλη χωροθέτηση & προσανατολισμός (αξιοποίηση των τοπικών κλιματικών συνθηκών) Διαμόρφωση περιβάλλοντα χώρου (βελτίωση του μικροκλίματος) Ανοίγματα ανάλογα με τις απαιτήσεις ηλιασμού, φυσικού φωτισμού και αερισμού Χωροθέτηση εσωτερικών χώρων ανάλογα με τη χρήση και τις απαιτήσεις άνεσης Ενσωμάτωση τουλάχιστον ενός Παθητικού Ηλιακού Συστήματος (άμεσου ηλιακού κέρδους (νότια ανοίγματα), τοίχος μάζας, τοίχος Trombe, ηλιακός χώρος (θερμοκήπιο) κ.α. Κατάλληλη ηλιοπροστασία, εκμετάλλευση τεχνικών φυσικού αερισμού Εξασφάλιση οπτικής άνεσης με τεχνικές & συστήματα φυσικού φωτισμού 2. ΚΕΛΥΦΟΣ ΚΤΙΡΙΟΥ Νέοι μέγιστοι συντελεστές U, θερμογέφυρες Νέα ή ριζικά ανακαινιζόμενα κτίρια διαθέτουν θερμομονωμένα εξωτερικά δομικά στοιχεία σύμφωνα με τις νέες τιμές του μέγιστου & μέσου επιτρεπόμενου συντελεστή θερμοπερατότητας (U) 3. Η/Μ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΕΙΣ Ελάχιστες προδιαγραφές Κάλυψη 60% για ΖΝΧ από ηλιοθερμικά συστήματα (ή από ΑΠΕ, ΣΗΘ ή Α.Θ.) ΚΚΜ (παροχή νωπού αέρα 60%) διαθέτουν ανάκτηση θερμότητας (τουλάχιστον 50%) Δίκτυα διανομής & αεραγωγοί διαθέτουν καλή θερμομόνωση Δίκτυα διανομής διαθέτουν σύστημα αντιστάθμισης (κάλυψη μερικών φορτίων) Επανακυκλοφορία ΖΝΧ με ρύθμιση στροφών κυκλοφορητή (βάσει ζήτησης) Γενικός φωτισμός κτιρίων τριτογενή τομέα με ενεργειακούς λαμπτήρες, αυτονομία ελέγχου Αυτονομία θέρμανσης & ψύξης και θερμιδομέτρηση, Θερμοστατικός έλεγχος θερμικών ζωνών Αντιστάθμιση άεργου ισχύος (Σ.Ι. 0,95) σε κτίρια του τριτογενή τομέα 11 Πηγή: Solar Heat Worldwide, 2012 12

Source: Solar Heat Worldwide, 2012 Ηλιακά Συστήματα COMBI Ηλιακά Συστήματα COMBI Ευρωπαϊκή αγορά: 5% συνολικών ηλιακών θερμικών Αυστρία (40%), Ελβετία (35%), Ολλανδία (20%), Δανία (15%), Γαλλία (5%) Middle-East North Africa Εθνικοί Κανονισμοί σε πολλές Ευρωπαϊκές χώρες απαιτούν την εγκατάσταση ηλιακών συλλεκτών για την κάλυψη ποσοστού απαιτήσεων ΖΝΧ & θέρμανση χώρων σε νέα κτίρια Ελλάδα: 60% ΖΝΧ Ιρλανδία: 10 kwh/m 2 δαπέδου από ΑΠΕ Πορτογαλία: 1 m 2 συλλέκτες / χρήστη για ΖΝΧ Ισπανία: 30-70% ΖΝΧ Ελβετία: 20% απαιτήσεων θέρμανσης από ΑΠΕ 13 14 Ηλιακοί συλλέκτες Αποθήκη θερμότητας Δίκτυο διανομής θερμότητας Σύστημα απόδοσης Βοηθητική πηγή ενέργειας Ηλιακά Συστήματα COMBI Βασικές αρχές σχεδιασμού Ελαχιστοποίηση θερμικών φορτίων Ελαχιστοποίηση απωλειών στο δίκτυο διανομής Συστήματα ελέγχου-αυτοματισμοί (πιο πολύπλοκες εγκαταστάσεις από τα ηλιακά ΖΝΧ) Συνδυασμός με ενδοδαπέδια θέρμανση (χαμηλές θερμοκρασίες) ή κάλυψη μερικών φορτίων με καλοριφέρ 15 Ηλιακό Χωριό Συνδυασμός ενεργητικών & παθητικών ηλιακών συστημάτων για θέρμανση χώρων & ΖΝΧ Κεντρικό ηλιακό σύστημα με εποχιακή αποθήκευση ζεστού νερού 5οροφο κτίριο, 24 διαμερίσματα (1700 m 2 ) Θέρμανση χώρων: 42 MWh ΖΝΧ: 48 MWh Συνδυασμός 162 m 2 συλλέκτες κενού με δεξαμενή 500 m 3 για διεποχιακή αποθήκευση ζεστού νερού μέχρι 90 o C Μετρήσεις 2ετίας: 140 MWh αποθηκεύθηκαν στην δεξαμενή, 100 MWh διατέθηκαν για ΖΝΧ (23 MWh) ή θέρμανση χώρων (77 MWh). Απόδοση εποχιακής δεξαμενής 71% Λυκόβρυση, 1988 435 διαμερίσματα (33.000m 2 ) 1750 κάτοικοι 16 COMBI + COMBI-PLUS Ηλιακή Ψύξη COMBI + COMBI-PLUS Ηλιακή Ψύξη Χρήση ηλιακής ενέργειας & της εγκατάστασης για όλη τη διάρκεια του έτους Μέγιστα ψυκτικά φορτία το καλοκαίρι σε συνδυασμό με διαθέσιμη υψηλή ηλιακή ακτινοβολία => ευκαιρία να εκμεταλλευτούμε την ηλιακή ενέργεια με ψύκτες που απαιτούν θερμότητα για την λειτουργία τους 17 18

COMBI + COMBI-PLUS Ηλιακή Ψύξη Ηλιακοί Συλλέκτες Αποθήκη Ζ.Ν. Δίκτυο Διανομής Ζ.Ν. Μονάδα Ψύξης Αποθήκη Ψ.Ν. (προαιρετικό) Σύστημα Κλιματισμού Δίκτυο Διανομής Ψ.Ν. Εφεδρικό Σύστημα Θέρμανσης Ψύξης ενσωματώνεται στην εγκατάσταση είτε ως εφεδρική θέρμανση, είτε ως εφεδρικός ψύκτης ή και τα δύο 19 www.energycon.org/sace/sace.htm COMBI-PLUS 20 Εφαρμογές στα Κτίρια: Εφαρμογές στα κτίρια Τηλεθέρμανση Κλιματισμός Ζεστό Νερό Χρήσης Πηγή: ΦΒ Συστήματα Ενσωματωμένα στα Κτίρια Πρόγραμμα PURE, Πολυτεχνείο Κρήτης www.pure-eie.com Υψηλές αποδόσεις Μειωμένη συντήρηση Μειωμένες ανάγκες χώρων για την εγκατάσταση των μηχανημάτων (μικρότερης ισχύος/μεγέθους μονάδες) Μικρότερο λειτουργικό κόστος 21 22 www.ashrae.org/standards-research--technology/advanced-energy-design-guides Ανεμογεννήτρια απόδοσης 1 kw έχει διάμετρο περίπου 1,75 m 2,5 kw έχει διάμετρο περίπου 3,5 m 6 kw έχει διάμετρο περιστροφής περίπου 5,5 m 25 kw έχει διάμετρο περιστροφής περίπου 10 m 200 kw έχει διάμετρο περιστροφής περίπου 30 m www.anemogennitria.gr www.ashrae.gr Ανεμ/ες διαμέτρου 9m εγκαταστημένες στην οροφή του κτιρίου (ονομαστική ισχύ 19 kw) παράγουν 50 MWh ηλεκτρικής ενέργειας ετησίως (10% συνολικών ενεργειακών αναγκών του κτιρίου) Λονδίνο (43 όροφοι, 148 μ ύψος, 408 διαμερίσματα με περισσότερους από 1000 ενοίκους) www.ashrae.org/membership--conferences/student-zone http://eletaen.gr Eiffel Tower Wind Turbines (by UGE) Manama, Μπαχρέιν US Naval Facilities Engineering Command SW, San Clemente Island http://navylive.dodlive.mil www.zeroenergybuildings.org 23 24

www.ashrae.gr Φρανκφούρτη, Γερμανία 53 όροφοι, 120.000m 2 Διπλό κέλυφος Εξωτ. ηλιοπροστασία Φυσικός φωτισμός Ανοιγόμενα παράθυρα Φυσικός αερισμός BMS Ψύξη απορρόφησης Τηλεθέρμανση Πρόγραμμα & Πληροφορίες εγγραφής www.ashrae.gr 25 26 Αθήνα 600m 2 Διπλό κέλυφος Εξωτ. ηλιοπροστασία Φυσικός φωτισμός Ανοιγόμενα παράθυρα Φυσικός & Νυχτερινός αερισμός (15 ACH) Ανεμιστήρες οροφής (υβριδικός δροσισμός) Υποδαπέδιο σύστημα κλιματισμού Αποθήκη πάγου BMS, Αισθητήρες κίνησης Ηλιακοί συλλέκτες Αθήνα 3.050m 2 Ηλιακοί συλλέκτες (85 m 2 ) Διεποχιακή αποθήκευση Ηλιακή ψύξη Θέρμανση-Ψύξη χαμηλών θερμοκρασιακών απαιτήσεων (υποδαπέδια θέρμανση, ψύξη δομικών στοιχείων) Γεωθερμική αντλία θερμότητας Φωτοβολταϊκά (4,4 kw) BMS Κινούμενα κάθετα ημιδιαφανή πετάσματα 27 28 Βελτίωση μικροκλίματος Αυξημένη θερμοπροστασία Ηλιοπροστασία Φυσικός φωτισμός, Αποδοτικός τεχνητός φωτισμός Ανοιγόμενα παράθυρα Φυσικός φωτισμός Ανεμιστήρες οροφής (υβριδικός δροσισμός) BMS Παπαγεωργίου Θεσσαλονίκη 600 κρεβάτια 70.000 m 2 Μελέτες, Προτάσεις, Λύσεις, Υπάρχουσα τεχνογνωσία, Πιλοτικές εφαρμογές Ανάγκη επίτευξης πραγματικών αποτελεσμάτων Εφαρμογές μεγάλης κλίμακας? 29 30

ΥΨΗΛΟ ΔΥΝΑΜΙΚΟ ΠΟΛΥΚΑΤΟΙΚΙΕΣ Σχολεία Περίοδος Αποπληρωμής (έτη) Νοσοκομεία Εξοικονόμηση ενέργειας για θέρμανση (kwh/m2) Ξενοδοχεία Γραφεία/Εμπορικά Περίοδος Αποπληρωμής (έτη) HIGH ΥΨΗΛΟ POTENTIAL ΔΥΝΑΜΙΚΟ Εξοικονόμηση ενέργειας για θέρμανση (kwh/m2) ΜΟΝΟΚΑΤΟΙΚΙΕΣ Κατοικίες Σενάρια Ελάχιστη Περίοδος αποπληρωμής Σενάρια Πηγή: C.A. Balaras et al, European Residential Buildings and Empirical Assessment of the Hellenic Building Stock, Energy Consumption, Emissions & Potential Energy Savings, Building and Environment, Vol. 42, No 3, p. 1298-1314, 2007. A.G. Gaglia et al, Empirical Assessment of the Hellenic Non-Residential Building Stock, EnergyConsumption, Emissions and Potential Energy Savings, Energy Conversion andmanagement, Vol. 48, No 4, p. 1160-1175, 2007. 31 Κατοικίες Η Τριτογενής Δ Πηγή: K.G. Droutsa, et al., Ranking cost effective energy conservation measures for heating in Hellenic residential buildings, Energy & Buildings, Vol. 65, p. 318-332, (2014) Μέγιστη Εξοικονόμηση πρωτογενούς ενέργειας 32 vs Εκτιμήσεις ενεργειακών καταναλώσεων & δυναμικού εξοικονόμησης ενέργειας Αστοχείες λόγω ακρίβειας υπολογισμών Έλεγχος της θεωρητικής ακρίβειας των υπολογισμών (BESTEST) Ανάλογα με το υπολογιστικό εργαλείο, το αποτέλεσμα μπορεί να υπερ- ή υπόεκτιμήσει την πραγματική ενεργειακή συμπεριφορά των κτιρίων και την προκύπτουσα εξοικονόμηση Πιθανές πηγές σφαλμάτων, αβεβαιότητες, ανακρίβειες, διαφορές ή αποκλίσεις από την μελέτηκατασκευή, επικρατούσες μετεωρολογικές συνθήκες, (υποτιθέμενες) σταθερές συνθήκες λειτουργίας, διαφοροποίηση δεδομένων εισόδου από πραγματικά τεχνικά χαρακτηριστικά Πηγή: E.G. Dascalaki, S. Kontoyiannidis, C.A. Balaras, K.G. Droutsa, Energy Certification of Hellenic Buildings: First findings, Energy & Buildings, Vol. 65, p. 429-437, (2013). Κ.Γ. Δρούτσα, Σ. Κοντογιαννίδης, Ε.Γ. Δασκαλάκη, Κ.Α. Μπαλαράς, Αποτύπωσητης Ενεργειακής Συμπεριφοράς των Ελληνικών Κτιρίων μεσω των Ενεργειακών Πιστοποιητικών, 10ο Εθνικό Συνέδριο για τις Ήπιες Μορφές Ενέργειας, Τόμος Β, σ. 1047-1056, Θεσσαλονίκη, 26-27 Νοεμβρίου, (2014). Κτίρια Χαμηλής Ενεργειακής Κατανάλωσης 34 Beddington Zero Energy Development (BedZED) UK (London borough of Sutton) Από το 2002, περιλαμβάνει 100 κατοικίες, κοινόχρηστες και εμπορικές εγκαταστάσεις Διαφορετικοί όροι ( 17) που χρησιμοποιούνται στην Ευρώπη - low energy - high-performance - passive house (passivhaus) - Minergie - zero carbon - zero energy - energy savings house - energy positive - 3litre house κ.α. www.episcope.eu Μετρήσεις: 88% λιγότερη θέρμανση από μ.ο. UK 57% λιγότερο ΖΝΧ 25% χαμηλότερη ηλεκτρ. κατανάλωση (11% από ΦΒ) 50% χαμηλότερη κατανάλωση νερού Εναλλακτικοί όροι (ενέργεια/περιβάλλον): - eco-building - green building Σχεδόν Μηδενικής Ενεργειακής Κατανάλωσης Κτίρια στο τέλος της 10ετίας EPBD (31/2010) Ν. 4122/2013 Μονάδα ΣΗΘ (υπολείμματα ξύλου) καλύπτει το μεγαλύτερο ποσοστό των ενεργειακών απαιτήσεων http://www.zedfactory.com Ορισμός των ΝΖΕΒ σε εθνικό επίπεδο, προσδιορισμός εθνικών στόχων για τη βελτίωση της ενεργειακής απόδοσης, πολιτικές & οικονομικά ή άλλα μέτρα για την προώθηση των NZEBs 35 36

http://www.hpbmagazine.org Ενσωμάτωση ηλιακών θερμικών συστημάτων στα κτίρια High Performance Buildings DATABASE http://buildingdata.energy.gov/ IEA SHC, Task 40, Annex 52 Towards Net Zero Energy Solar Buildings http://www.iea-shc.org/task40/ www.iea-shc.org/task39/projects/projects.aspx 37 38 Βασισμένο στις τυπολογίες ελληνικών κτιρίων - TABULA Απλοποιημένοι υπολογισμοί (πρότυπα, ΚΕΝΑΚ, ΤΟΤΕΕ) Κατάταξη της ενεργειακής απόδοσης κτιρίου κατοικίας Αξιολόγηση επεμβάσεων εξοικονόμησης ενέργειας Κ.Α. Μπαλαράς Δρ. Μηχ/γος Μηχ/κός, Δντης Ερευνών costas@noa.gr Ομάδα Εξοικονόμησης Ενέργειας, Ινστιτούτο Ερευνών Περιβάλλοντος & Βιώσιμης Ανάπτυξης, Εθνικό Αστεροσκοπείο Αθηνών Ομάδα Εξοικονόμησης Ενέργειας www.energycon.org Ινστιτούτο Ερευνών Περιβάλλοντος & Βιώσιμης Ανάπτυξης www.meteo.noa.gr XX www.facebook.com/groupenergyconservation Εθνικό Αστεροσκοπείο Αθηνών 39 www.meteo.noa.gr Ινστιτούτο Αστρονομίας, Αστροφυσικής, Διαστημικών Εφαρμογών & Τηλεπισκόπησης Ινστιτούτο Ερευνών Περιβάλλοντος & Βιώσιμης Ανάπτυξης Γεωδυναμικό Ινστιτούτο Κύριες Δραστηριότητες: Ποιότητας της Ατμόσφαιρας - Παρακολούθηση Περιβάλλοντος Μετεωρολογία - Υδρολογία - Φυσικές Καταστροφές Κλίμα - Κλιματική Αλλαγή Ενέργεια Ενέργεια Εθνικό Αστεροσκοπείο Αθηνών Ερευνητικό ίδρυμα, ΝΠΔΔ εποπτευόμενο από τη Γενική Γραμματεία Έρευνας & Τεχνολογίας του Υπουργείου Πολιτισμού, Παιδείας και Θρησκευμάτων 41 www.facebook.com/groupenergyconservation Ερευνητικό ίδρυμα, ΝΠΔΔ εποπτευόμενο από τη Γενική Γραμματεία Έρευνας & Τεχνολογίας του Υπουργείου Πολιτισμού, Παιδείας και Θρησκευμάτων 42