Κτίρια Σχεδόν Μηδενικής Κατανάλωσης Ενέργειας Σχεδιασμός, Μετατροπή MEnS - Meeting of Energy Professional Skills 3 ΟΜΑΔΑ ΕΡΓΑΣΙΑΣ Κωνσταντίνος Κρανιώτης, Ηλεκτρολόγος Μηχανικός Σοφία Μαυρίδου, Αρχιτέκτων Μηχανικός Αμπντέλ Φαττάχ Νάτσε, Μηχανολόγος Μηχανικός Λορένα Σκέυη, Πολιτικός Μηχανικός Τζιόλας Αλέξανδρος, Πολιτικός Μηχανικός EΝΕΡΓΕΙΑΚH ΑΝΑΒAΘΜΙΣΗ ΤΟΥ ΚΤΙΡIΟΥ ΥΔΡΑΥΛΙΚHΣ ΤΗΣ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚHΣ ΣΧΟΛHΣ ΤΟΥ ΑΠΘ
001.1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ το υπό μελέτη κτίριο της Υδραυλικής του Α.Π.Θ Αποτελεί αρχιτεκτονικό δείγμα του Μοντέρνου κινήματος αποτελείται από 5 επίπεδα: υπόγειο, ισόγειο, 1ο επίπεδο γραφείων, 2ο επίπεδο γραφείων & δώμα με απόληξη κλιμακοστασίου Πολεοδομική χρήση κτιρίου: Γραφεία 1248 m2 γραφείων-αιθουσών 870 m2 κοινόχρηστων / βοηθητικών χώρων Εολ = 2468,00m2 E = 2468 V = 12.328,309 m3 δεδομένα Κατασκευάστηκε το 1967
001.2 001.2 CONCEPT μέτρα ενεργειακής αναβάθμισης κέλυφος > θερμομόνωση > αλλαγή κουφωμάτων αποφυγή θερμικών απωλειών > παθητικά συστήματα : σκίαση, φυτεμένο δώμα /δυτικός τοίχος > σκούρες/ανακλαστικές βαφές σε επιλεγμένες επιφάνειες προσθήκη υαλοστασίου στη νότια όψη σε οροφή νότιας αποθήκης αναβάθμισης συστήματος Θέρμανσης/ψύξης (VRV) τοποθέτηση νέου συστήματος εξαερισμού ηλεκτρολογική αναβάθμιση: φωτισμός > μελετη προτύπου τοποθέτηση ΑΠΕ : φωτοβολταϊκά στο δώμα βιοκλιματικές επεμβάσεις :αναβάθμιση περιβάλλοντος χώρου & τοπίου
002 κέλυφος 01 τοποθέτηση θερμομόνωσης: μέτρα ενεργειακής αναβάθμισης 02 αλλαγή κουφωμάτων Κατακόρυφη: πλάκες διογκωμένης πολυστερίνης με γραφίτη (EPS100 Graph) πάχους 7cm, με συντελεστή θερμικής αγωγιμότητας λ=0,031w/mk (δυνατότητα διαπνοής) Οριζόντια: Αφρώδης εξηλασμένη πολυστερίνη (XPS) δώμα/ επιφάνειες της απόληξης κλιμακοστασίου/ 4 όψεις του κτιρίου/ οροφή υπογείου > ανεστραμμένη θερμομόνωση δώματος φυτεμένο δώμα με αφρώδη εξηλασμένη πολυστερίνη (λ=0,034w/mk) πάχους 10 cm > σκούρη βαφή χρώματος γκρί σκούρο στη βόρεια & ανατολική όψη του κτιρίου για απορρόφηση ηλιακής ακτινοβολίας > ανοιχτόχρωμη ανακλαστική βαφή στη νότια όψη για αποφυγή υπερθέρμανσης τους θερινούς μήνες > Βόρειας όψης Κουφώματα αλουμινίου με θερμοδιακοπή χαμηλής εκπεμπτικότητας low-e : Uw = 1.49 W/m2K. > Νότιας όψης Κουφώματα αλουμινίου με θερμοδιακοπή & διπλής υάλωσης διάκενο > Uw = 2.74 W/m2K. Για αποφυγή υπερθέρμανσης θερινών μηνών από έντονη ηλιακή ακτινοβολία
002.3 σκίαση νότιας όψης 03 μέτρα ενεργειακής αναβάθμισης Hook Panel System παθητικά συστήματα σκίασης / διπλό κέλυφος πτώση θερμοκρασιών σε επιθυμητό επίπεδο Perforated Copper Cladding - Double Skin Facade Proteus SC : σύστημα μεταλλικών, ανοιγόμενων, διάτρητων πάνελ, Αναρτημένα σε μεταλλική κατασκευή συνθέτουν ένα ενδιαφέρον πλέγμα
01 002.3 Παθητικά συστήματα παθητικά συστήματα σκίασης διπλού κελύφους Perforated Copper Cladding - Double Skin Facade Proteus SC
002.3 κελυφος 02 φυτεμένο δώμα φυτεμένος δυτικός τοίχος καλωδιακό σύστημα στήριξης αναρριχητικών φυτών Επιλογή φυτών: φυτ.οικογένεια Σεδών μεσογειακά ξηρανθεκτικά μικρές απαιτήσεις άρδευσης/συντήρησης πυκνός φυτικός φράκτης: Ελαίαγνος/ Φιλυρέα /Δάφνη Απόλλωνος αμβλύνουν τις υψομετρικές διαφορές & ενισχύουν με αρώματα : Μυρτιά/Λεβάντα/Φασκόμηλο/Αρμπαρόρι ζα/δενδρολίβανο/έρικα πάχος:7-20 εκατοστά (για υφιστάμενη κατασκευή) Βάρος:<100 κιλά/τ.μ. μειώση απαιτούμενων φορτίων θέρμανσης/ ψύξης ορόφου επαφής 30% καλοκαίρι & 10% χειμώνα μειώση η ατμοσφαιρικής ρύπανσης λόγω φωτοσύνθεσης διατήρηση της βιοποικιλότητας Μείωση της έντασης της απορροής των όμβριων υδάτων (καθυστέρηση απορροής 0,5-2,5h ηχομόνωση μείωση θερμοκρασίας θερινής περιόδου
μέτρα ενεργειακής αναβάθμισης 002.3 βιοκλιματικές επεμβάσεις 03 διευρυμένο υαλοστασίο/θερμοκήπιο νότια όψη - οροφή αποθήκης Ηλιακός συλλέκτης χειμερινής περιόδου Χωρις επιβάρυνση δόμησης > διπλό ύψος Ανοιγόμενη οροφή Δομή: Μεταλλικός σκελετός, κουφώματα διπλών υαλοπινάκων Περσίδες σκιασμού Αναρρηχιτικά φυτά εσωτερικού χώρου Τοποθέτηση επιπρόσθετων φωτοβολταϊκών πάνελ
μέτρα ενεργειακής αναβάθμισης > 002.3 βιοκλιματικές επεμβάσεις 04 tips διαμόρφωση περιβάλλοντος χώρου > φύτευση των υπαίθριων χώρων για βελτίωση του μικροκλίματος Δημιουργία μικρών ανοιγμάτων σε νότια & βόρεια όψη απόληξης κλιμακοστασίου > ενίσχυση φυσικού δροσισμού & ανακύκλωση αέρα μέσω της θερμικής καμινάδας
003.1 συστήματα &εγκαταστάσεις ΣΕΝΑΡΙΟ 3 01 Η/Μ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΕΙΣ Αντλία θερμότητας VRV (ΘΕΡΜΑΝΣΗ/ΨΥΞΗ) Κεντρικό σύστημα ελέγχου αυτοματισμών (KNX) ΑΠΕ Φωτοβολταϊκά πανέλα > Κατανάλωση για θέρμανση = 192kW Κατανάλωση για ψύξη = 168kW Κατανάλωση για ΖΝΧ = δεν λήφθηκε υπόψη > συνθήκες άνεσης με σύστημα προσαγωγής νωπού αέρα > υψηλότερη ενεργειακή απόδοση > 5 εξωτερικές μονάδες της τέταρτης γενιάς VRV IV με συμπιεστή scroll/inverter / χαμηλή στάθμη θορύβου /ψυκτικό υγρό φιλικό προς το περιβάλλον > μεταβολή θερμοκρασίας εκτόνωσης > πολλαπλές κλιματιζόμενες ζώνες μικρόδιάστατες μονάδες (απευθείας εκτόνωση ψυκτικού μέσου)
01 003.1 Η/Μ εγκαταστάσεις & αυτοματισμοί μέτρα ενεργειακής αναβάθμισης ΕΛΕΓΧΟΣ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ ΕΛΕΓΧΟΣ ΑΠΩΛΕΙΩΝ ΑΕΡΙΣΜΟΥ ΕΛΕΓΧΟΣ ΠΟΙΟΤΗΤΑΣ ΑΕΡΑ ΕΛΕΓΧΟΣ ΦΩΤΙΣΜΟΥ
02 004 Ηλεκτρικές εγκαταστάσεις φωτισμός Αντικατάσταση των συμβατικών λαμπτήρων φθορισμού με LED tubes Verbatim LED Tube, T8, G13, 1200mm, 18W, 2300lm, 4000K σε συνδυασμό με ανιχνευτές κίνησης και επιπέδου φωτεινότητας. Νέα εγκατεστημένη ισχύς φωτισμού: 930 φωτ. * 18 W = 16,74 kw Μικρή εξοικονόμηση ενέγειας σε σχέση με την υφιστάμενη κατάσταση (19,2 kw) Επίτευξη του επιθυμητού επιπέδου φωτισμού
02 004 Ανανεώσιμες πηγές ενέργειας Φωτοβολταϊκά πάνελ στο δώμα Εγκατάσταση μονοκρυσταλλικών πάνελ Luxor ECO LINE LX-200M, ισχύος 200 W και απόδοσης 15,79 % (STD) Εγκατεστημένη ισχύς: 202 πάνελ * 200 W/πάνελ = 40,40 kw Δύο inverter Sunny Tripower 20000TL, με ονομαστική ισχύ 20,44 kw.
Economic evaluation of proposal Οικονομική αξιολόγηση της επένδυσης Χρόνος μελέτης επένδυσης: 20 έτη ΓΕΝΙΚΟΣ ΠΡΟΫΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΚΕΛΥΦΟΣ Θερμοπρόσοψη & μόνωση δώματος 90.541,53 Αντικατάσταση κουφωμάτων 69.958,51 Σύστημα σκίασης νότιας όψης 25000 Γυάλινη προσθήκη τύπου θερμοκηπίου στη Νότια όψη 18.600 Φυτεμένος τοίχος και εξωτερική βαφή 31.091,64 ΦΩΤΙΣΜΟΣ Αλλαγή λαμπτήρων & συστήματα αυτόματου έλεγχου 27.280 Η/Μ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΕΙΣ Αντλία θερμότητας (VRV) +(VAM)-ΑΕΡΑΓΩΓΟΙ & συστήματα αυτόματου έλεγχου 151.100,20 ΑΠΕ Εγκατάσταση Φ/Β πανέλων 47.000 ΣΥΝΟΛΟ ΕΠΕΝΔΥΣΗΣ 502.531,87 Σενάριο 1 : Θερμοπρόσοψη - Κουφώματα - Σύστημα σκίασης νότιας όψης Λοιπές κτιριακές παρεμβάσεις ΕΞΟΔΑ // Κόστος επένδυσης: 241.191,97 ΕΣΟΔΑ // Μείωση λειτουργικού κόστος λόγω της μείωσης των ενεργειακών απαιτήσεων και της αύξησης της ενεργειακής απόδοσης ανά έτος: 27.134,60 Κέρδος σε πραγματική ενέργεια : 133,3kWh/m 2 Κέρδος σε πρωτογενή ενέργεια : 170,4kWh/m 2 Εσωτερικός βαθμός απόδοσης της επένδυσης IRR: 10,47% Καθαρή Παρούσα αξία NPV (WACC=5%): 128.872,94 Περίοδος αποπληρωμής: 11.2 χρόνια Σενάριο 2 : Σενάριο 1 & Επεμβάσεις φωτισμού & αυτοματισμοί ΕΞΟΔΑ // Κόστος επένδυσης: 268.471,67 ΕΣΟΔΑ // Μείωση λειτουργικού κόστος λόγω της μείωσης των ενεργειακών απαιτήσεων και της αύξησης της ενεργειακής απόδοσης ανά έτος: 29.082,20 Κέρδος σε πραγματική ενέργεια : 162,6kWh/m 2 Κέρδος σε πρωτογενή ενέργεια : 192,2kWh/m 2 Εσωτερικός βαθμός απόδοσης της επένδυσης IRR : 9,932% Καθαρή Παρούσα αξία NPV (WACC=5%): 128.155,08 Περίοδος αποπληρωμής: 11.8 χρόνια Σενάριο 3 : Σενάριο 2 & VRV & VAM & PV (τελική πρόταση) ΕΞΟΔΑ // Κόστος επένδυσης: 502.531,87 ΕΣΟΔΑ // Μείωση λειτουργικού κόστος λόγω της μείωσης των ενεργειακών απαιτήσεων και της αύξησης της ενεργειακής απόδοσης ανά έτος: 43.371,00 Κέρδος σε πραγματική ενέργεια : 213,0kWh/m 2 Κέρδος σε πρωτογενή ενέργεια : 347,5kWh/m 2 Εσωτερικός βαθμός απόδοσης της επένδυσης IRR : 6,93% Καθαρή Παρούσα αξία NPV (WACC=5%): 88.966,36 Περίοδος αποπληρωμής: 15.7 χρόνια
Energy results Ενεργειακά αποτελέσματα ΚΑΤΑΝΟΜΗ ΚΑΤΑΝΑΛΩΣΗΣ ΠΡΩΤΟΓΕΝΟΥΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΑΝΑ ΧΡΗΣΗ - ΣΕΝΑΡΙΟ 1 (ΠΑΡΕΜΒΑΣΕΙΣ ΚΕΛΥΦΟΥΣ) Φωτισμός 39% ΣΕΝΑΡΙΟ 1 ΚΕΛΥΦΟΣ Θέρμανση 18% Ψύξη 43% ΚΑΤΑΝΟΜΗ ΚΑΤΑΝΑΛΩΣΗΣ ΠΡΩΤΟΓΕΝΟΥΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΑΝΑ ΧΡΗΣΗ - ΣΕΝΑΡΙΟ 2 (ΠΑΡΕΜΒΑΣΕΙΣ ΚΕΛΥΦΟΥΣ, ΦΩΤΙΣΜΟΣ & ΑΥΤΟΜΑΤΙΣΜΟΙ) Φωτισμός 30% ΣΕΝΑΡΙΟ 2 ΚΕΛΥΦΟΣ&ΦΩΤΙΣΜΟΣ Ψύξη 45% Θέρμανση 25% ΚΑΤΑΝΟΜΗ ΚΑΤΑΝΑΛΩΣΗΣ ΠΡΩΤΟΓΕΝΟΥΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΑΝΑ ΧΡΗΣΗ - ΣΕΝΑΡΙΟ 3 (ΠΑΡΕΜΒΑΣΕΙΣ ΚΕΛΥΦΟΥΣ, ΦΩΤΙΣΜΟΣ & ΕΝΙΣΧΥΣΗ ΑΥΤΟΜΑΤΙΣΜΩΝ, VRV & PV) Φωτισμός 68% ΣΕΝΑΡΙΟ 3 ΚΕΛΥΦΟΣ, ΦΩΤΙΣΜΟΣ & ΗΜ Θέρμανση 13% Ψύξη 19% ΚΑΤΑΝΟΜΗ ΚΑΤΑΝΑΛΩΣΗΣ ΠΡΩΤΟΓΕΝΟΥΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΑΝΑ ΧΡΗΣΗ - ΥΠΑΡΧΟΝ ΚΤΙΡΙΟ Φωτισμός 20% Θέρμανση 44% Ψύξη 36% ΥΠΑΡΧΟΝ ΚΤΙΡΙΟ Προσομοίωση πρόγραμμα ΚΕΝΑΚ
Energy results Ενεργειακά αποτελέσματα ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΗ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΕΠΕΝΔΥΣΗΣ Περίοδος αποπληρωμής τελικής πρότασης & NPV & ΙRR Net Present Value [ ] 250.000 200.000 150.000 100.000 50.000 0-50.000-100.000-150.000 3% 5% 6,93% 9,00% 12% 15% Cumulative Net Present Value [ ] 150.000 50.000-50.000-150.000-250.000-350.000 3% 5% 6,93% 9,00% 0 1 2 12% 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 15% -200.000-450.000-250.000 WACC [%] -550.000 Year
Please take responsibility for the ENERGY you bring into this place