Ενεργειακή αναβάθμιση βόρειου τμήματος κτιρίου Χημικών Μηχανικών E.M.Π., Πολυτεχνειούπολης Ζωγράφου

Abstract

Η παρούσα διπλωματική εργασία μελετά την ενεργειακή αναβάθμιση του βόρειου τμήματος του κτιρίου Χημικών Μηχανικών Ε.Μ.Π. που βρίσκεται στην Πολυτεχνειούπολη Ζωγράφου. Στόχος της βιοκλιματικής μελέτης είναι ο επανασχεδιασμός του κτιρίου με βιοκλιματικά κριτήρια και με σκοπό την εξασφάλιση συνθηκών θερμικής και οπτικής άνεσης, αξιοποιώντας ανανεώσιμες πηγές ενέργειας και άλλα μέσα. Επιπλέον, παρουσιάζονται κάποια γενικά στοιχεία για το βιοκλιματικό σχεδιασμό και τις μεθόδους εφαρμογής του, που αποτελούν το θεωρητικό υπόβαθρο για την εκπόνηση της μελέτης. Στα πλαίσια της μελέτης αυτής, αξιολογήθηκαν οι υπάρχουσες συνθήκες θερμικής άνεσης στους χώρους του κτιρίου με βάση τα στοιχεία που προέκυψαν από επί τόπου μετρήσεις θερμοκρασίας, υγρασίας και φυσικού φωτισμού, καθώς και από τις απαντήσεις που δόθηκαν από τους ίδιους τους χρήστες σε σχετικά ερωτηματολόγια. Στη συνέχεια, έγινε προσομοίωση του κτιρίου με χρήση του προγράμματος EnergyPlus, από την οποία προέκυψαν αναλυτικά αποτελέσματα για τις συνθήκες θερμικής άνεσης στο κτίριο, τα ενεργειακά κέρδη και τις ενεργειακές απώλειες που υπάρχουν, καθώς και για την ενέργεια που αυτό καταναλώνει για ψύξη, θέρμανση, τεχνητό φωτισμό και ηλεκτρολογικό εξοπλισμό. Τα αποτελέσματα αυτά δείχνουν ότι υπάρχουν μεγάλες ενεργειακές απώλειες και άρα σημαντικά περιθώρια βελτιώσεων. Τα βασικότερα προβλήματα που εντοπίστηκαν ήταν η έλλειψη μόνωσης, η ύπαρξη μονών υαλοπινάκων στα παράθυρα και η ύπαρξη ανοιγμάτων στο κέλυφος που φέρνουν σε άμεση επαφή τους εσωτερικούς χώρους με τις εξωτερικές συνθήκες. Με βάση αυτά τα στοιχεία προτείνονται επεμβάσεις για τη βελτίωση της ενεργειακής απόδοσής του, όπως η προσθήκη εξωτερικής μόνωσης, η αντικατάσταση των παραθύρων με υαλοστάσια χαμηλής εκπομπής, το κλείσιμο των ανοιγμάτων του κελύφους με υαλοπίνακες, η φύτευση του δώματος και η αξιοποίηση του νυχτερινού δροσισμού κατά τους θερινούς μήνες. Οι βελτιώσεις αποφέρουν 48,85% μείωση της ενεργειακής κατανάλωσης του κτιρίου. Το κόστος της συνολικής επέμβασης υπολογίστηκε στα 622.970€, με χρόνο απόσβεσης 3,8 χρόνια, άρα κρίνεται ως οικονομικά βιώσιμη.

This thesis studies the energy upgrade of the northern part of the building of Chemical Engineering located in the National Technical University of Athens at Zografou Campus. The purpose of green construction is the re-design of the building based on bioclimatic criteria, in order to provide thermal and visual comfort using renewable resources, as well as other means. Moreover, some general information is presented concerning the bioclimatic design and its implementation methods which constitute the theoretical background for the study. In this study, the existing conditions of thermal comfort in the spaces of the building were evaluated, based on data derived from on site temperature, humidity and lighting measurements, as well as on the responses of the users to questionnaires. Afterwards, the building was simulated using the program EnergyPlus; the simulation provided analytical results about the thermal comfort conditions in the building, the energy gains and energy losses occurring, as well as the energy it uses for cooling, heating, artificial lighting and electrical equipment. The results show that the energy consumption is high and thus has considerable scope for improvement. The main problems identified were the lack of insulation, the existence of single-glazed windows and the presence of openings in the shell bringing the interior of the building into direct contact with outdoors. Based on the underlying results, various improvements were suggested, such as addition of external insulation, replacement of windows with low-emissivity glazing, closing the openings with glazing, green roof planting and use of night cooling during the summer months. These improvements yield reduction of 48.85% in the energy consumption of the building. The total cost of the intervention was estimated at 622.970 €, with a payback period of 3.8 years, so it is considered economically viable.