Αξιολόγηση συστημάτων παραγωγής θερμικής ενέργειας στην ενεργειακή συμπεριφορά κτιρίου με βάση τον Κ.Εν.Α.Κ.

Abstract

Η προσπάθεια κάλυψης των διαρκώς αυξανόμενων ενεργειακών απαιτήσεων έχει ως συνέπεια την αύξηση των επιπέδων καταναλισκόμενης ενέργειας, αυξάνοντας ανάλογα τα επίπεδα των εκλυόμενων ρύπων. Για το λόγο αυτό καθίσταται αδήριτη η ανάγκη πραγματοποίησης παρεμβάσεων, με στόχο την μείωση των απαιτήσεων. Κινούμενη προς αυτήν την κατεύθυνση, η Ευρωπαϊκή Ένωση προχώρησε στην σύνταξη και κοινοποίηση οδηγιών εξοικονόμησης ενέργειας, πάνω στις οποίες κάθε χώρα-μέλος μπορεί να αναπτύξει το σχέδιο δράσης της. Τα ευρωπαϊκά κτίρια αποτελούν το μεγαλύτερο καταναλωτή της παραγόμενης ενέργειας, κυρίως για την κάλυψη των αναγκών θέρμανσης, ωστόσο κατέχουν και το μεγαλύτερο δυναμικό εξοικονόμησης ενέργειας. Στην Ελλάδα επικρατεί η ίδια κατάσταση, καθώς η πλειοψηφία των κατοικιών είναι αμόνωτη, ενώ η κάλυψη των αναγκών γίνεται με παλαιά και ενεργοβόρα συστήματα. Η αντικατάσταση των συστημάτων αυτών με νέες μονάδες παραγωγής θερμικής ενέργειας μπορεί να επιφέρει σημαντική μείωση των καταναλώσεων. Ο σκοπός της παρούσας Διπλωματικής εργασίας είναι να εξετάσει τις τεχνικές και οικονομικές επιπτώσεις εφαρμογής διαφόρων συστημάτων παραγωγής θερμικής ενέργειας σε τυπική αμόνωτη κατοικία περ. 100 m2. Το σύστημα που θα επιλεγεί εξαρτάται από τις απαιτήσεις του κτιρίου. Οι μονάδες οι οποίες αναλύθηκαν και εξετάσθηκαν στα πλαίσια της παρούσας διπλωματικής είναι λέβητες (συμβατικοί-συμπύκνωσης), αντλίες θερμότητας, ηλιοθερμικά συστήματα και μονάδες μ-Σ.Η.Θ. Για τις ανάγκες της εργασίας χρησιμοποιήθηκε το λογισμικό ΤΕΕ-Κ.ΕΝ.Α.Κ, με το οποίο εκπονούνται οι ενεργειακές μελέτες στην Ελλάδα. Με το λογισμικό ΤΕΕ-Κ.ΕΝ.Α.Κ, εξετάσθηκε η δυνατότητα αναβάθμισης του συστήματος θέρμανσης μιας παλαιάς κατοικίας, εφαρμόζοντας τα προαναφερθέντα συστήματα θέρμανσης και παραγωγής ζεστού νερού χρήσης. Με στόχο τη συνολική αναβάθμιση του κτιρίου, στις επεμβάσεις που εξετάσθηκαν συμπεριλήφθηκε η αντικατάσταση των παλαιών κλιματιστικών. Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι μπορεί να επιτευχθεί σημαντική μείωση της καταναλισκόμενης ενέργειας και του λειτουργικού κόστους τυπικής κατοικίας, χάριν στην αντικατάσταση των παλαιών συστημάτων. Ωστόσο παρατηρήθηκε ότι, οι απαιτήσεις σε ενέργεια παρέμειναν υψηλές, λόγω της μη μόνωση του κτιριακού κελύφους. Για την εγκατάσταση αντλιών θερμότητας και την επίτευξη της μέγιστης εξοικονόμησης ενέργειας, απαιτήθηκε η μόνωση του κτιριακού κελύφους. Τα δεδομένα των σεναρίων θερμικής μόνωσης αντλήθηκαν από την διπλωματική εργασία του Ν. Βάσιλα με τίτλο «ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΘΕΡΜΙΚΗΣ ΜΟΝΩΣΗΣ ΣΤΗΝ ΕΞΟΙΚΟΝΟΜΗΣΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΣΕ ΚΤΙΡΙΑ ΜΕ ΒΑΣΗ ΤΟΝ Κ.Εν.Α.Κ» η οποία εκπονήθηκε παράλληλα με τη παρούσα Διπλωματική εργασία.

Τhe continuous increase of energy requirements results in increased levels of energy consumption, as well as of pollutant emissions. For this reason, it is of utmost importance to intervene in order to reduce the energy requirements. Moving in this direction, the European Union has compiled and published a number of directives on energy saving, based on which each country-member can develop an action plan. The European building sector is the biggest consumer of produced energy, primarily to meet the heating needs. However, buildings have also the greatest potentional for reduction of energy consumption. In Greece, the situation is similar to the E.U. as, the majority of the buildings are not thermally insulated, while the heating systems are old and energy-inefficient. The replacement of these systems with new thermal power plants can result in significant reduction of energy consumption. The scope of the present Diploma Thesis is to examine the technical and economic consequences of implementing various energetic systems at a typical Greek house of ca. 100m2. The selection of the system depends on the requirements of the building. The systems which have been analyzed and examined within the present study are boilers (conventional or condensing), heat pumps, solar thermal systems and m-CHP systems. For the needs of this study, the software TEE-KENAK was used, which is commonly used for energy studies in Greece. Using the TEE-KENAK software, the possibility of upgrading the heating system of an old dwelling was examined, by implementing the above mentioned systems for heat and domestic hot water production. In order to achieve a total upgrade of the building, the replacement of the old air-conditioning systems was included in the proposed interventions. The results show that a significant decrease in energy consumption and in operational costs of the examined dwelling can be achieved due to the replacement of the old systems. However, the energy demands remain high due to the lack of insulation of the building envelope. The effects of thermal insulation of the envelope of examined building have been highlighted in combination with installation of heat pumps. The data for the thermal insulation scenarios has been drawn from the Diploma Thesis of N. Vasilas titled "'Influence of thermal insulation in building energy savings based on KENAK assessment”.