| Περίληψη: | Η παρούσα διπλωματική εργασία δραστηριοποιείται στο πλαίσιο των προσπαθειών διερεύνησης και καθορισμού των βέλτιστων χαρακτηριστικών και της απαιτούμενης υποδομής για την υλοποίηση Κτιρίων Μηδενικού Ενεργειακού Ισοζυγίου (ΚΜΕΙ). Η υλοποίηση των κτιρίων αυτών αντιμετωπίζει σημαντικές προκλήσεις όπως η επίδραση της κλιματικής αλλαγής, οι διαφορετικές εθνικές και περιφερειακές πολιτικές και στρατηγικές ανάπτυξης, ο οικονομικά βέλτιστος σχεδιασμός και οι πολιτικές ελέγχου και προγραμματισμού. Ειδικότερα, στη φάση του σχεδιασμού των ΚΜΕΙ, απαιτούνται ολιστικές αρχές σχεδίασης που θα λαμβάνουν υπόψη διάφορους παράγοντες όπως οι τοπικές κλιματικές συνθήκες και ενεργειακές απαιτήσεις, οι μελλοντικές τάσεις της κλιματικής αλλαγής, οι τύποι κτιρίων (π.χ. οικίες, βιομηχανίες, γραφεία, κλπ.), το μέγεθος των κτιρίων και τα υλικά κατασκευής και οι διαθέσιμες Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας (ΑΠΕ). Ωστόσο, που όλα τα μοντέλα και τα εργαλεία λογισμικού που έχουν αναπτυχθεί είναι πολύ καλά για τη μελέτη, την ανάλυση και το σχεδιασμό τμημάτων ή/και της απόδοσης ενός κτιρίου, δεν είναι σε θέση να αναπαραστήσουν ένα ΚΜΕΙ μέσα από μία ευρύτερη μαθηματική προσέγγιση που θα λαμβάνει υπόψη της το σύνολο και τις σύνθετες συσχετίσεις των αλληλεπιδρώντων συστατικών που το συνθέτουν.
Επιχειρώντας να συμβάλλει στην αντιμετώπιση των ανεπαρκειών και των προκλήσεων που έχουν εντοπιστεί, ειδικά στη φάση του σχεδιασμού των ΚΜΕΙ, η εργασία μελετά την εφαρμογή των εξελιγμένων Ασαφών Γνωστικών Δικτύων (ΑΓΔ) ως ένα μαθηματικό μοντέλο που θα λαμβάνει υπόψη του ένα ευρύ φάσμα παραγόντων για την περιγραφή ενός ΚΜΕΙ. Βασικοί στόχοι της εργασίας είναι η δημιουργία ενός επεκτάσιμου μοντέλου πληροφοριών κτιρίων που θα περιγράφει τους ανωτέρω παράγοντες και τις μεταξύ τους αλληλεπιδράσεις και η χρήση του μοντέλου αυτού για τον υπολογισμό ποσοτικοποιημένων δεικτών, όπως το ετήσιο ενεργειακό ισοζύγιο μεταξύ ζήτησης και παραγωγής ενέργειας από ανανεώσιμες πηγές. Απώτερος σκοπός είναι η διευκόλυνση της αξιολόγησης σχεδιαστικών επιλογών που σχετίζονται με την ενσωμάτωση συγκεκριμένου τύπου και ισχύος ΑΠΕ για την υλοποίηση ΚΜΕΙ.
Το πρώτο κεφάλαιο πραγματοποιεί μία εισαγωγή στον τομέα της ενέργειας περιγράφοντας εν συντομία την έννοια και τα βασικά χαρακτηριστικά ενός ΚΜΕΙ, το επιστημονικό πρόβλημα που επεξεργάζεται η διπλωματική εργασία και την προτεινόμενη προσέγγιση για την αντιμετώπισή του.
Το δεύτερο κεφάλαιο παρέχει δεδομένα αναφορικά με την παγκόσμια κατανάλωση ενέργειας κα τις εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα, καθώς και σχετικά με την ενεργειακή κατανάλωση κτιρίων στις ΗΠΑ, την Ευρωπαϊκή Ένωση (ΕΕ) και την Κίνα. Περιγράφει τις κυριότερες τελικές χρήσεις και τις προοπτικές εξοικονόμησης ενέργειας στα κτίρια, την κατανάλωση ενέργειας ανά τύπο καυσίμου στα κτίρια, τους λόγους που απαιτούνται ενεργειακά βιώσιμα κτίρια, καθώς και τις πολιτικές για την υλοποίηση ΚΜΕΙ κυρίως στην ΕΕ.
Το τρίτο κεφάλαιο επικεντρώνεται στις τεχνολογίες αιχμής για την επιτυχή ανάπτυξη ΚΜΕΙ. Ειδικότερα, αναφέρεται σε τεχνολογίες παθητικής εξοικονόμησης ενέργειας στα κτίρια, ενεργειακά αποδοτικά συστήματα υπηρεσιών κτιρίων και στις υπάρχουσες τεχνολογίες παραγωγής ανανεώσιμης ενέργειας.
Στο τέταρτο κεφάλαιο προσδιορίζονται οι βασικές προκλήσεις που αντιμετωπίζει η ανάπτυξη των ΚΜΕΙ, καθώς και το πλαίσιο, οι στόχοι και η συμβολή της διπλωματικής εργασίας.
Το πέμπτο κεφάλαιο εστιάζει στα ΑΓΔ, όπου εξηγείται η έννοια και ο σκοπός τους, η θεωρητική τους βάση, τα μειονεκτήματα των «κλασσικών» θεωριών τους και οι βελτιώσεις που έχουν οδηγήσει στα εξελιγμένα ΑΓΔ που χρησιμοποιήθηκαν στην παρούσα διπλωματική εργασία.
Στο έκτο κεφάλαιο παρουσιάζεται η εφαρμογή των εξελιγμένων ΑΓΔ για τη μοντελοποίηση των ενεργειακών πτυχών ενός ΚΜΕΙ και την εκτίμηση των ενεργειακών του επιδόσεων. Περιγράφεται η διαδικασία κατασκευής του μοντέλου ΑΓΔ, ο αλγόριθμος υπολογισμού των εμπλεκόμενων μεταβλητών στο μοντέλο αυτό και του ετήσιου ενεργειακού ισοζυγίου του κτιρίου που αναπαριστά, καθώς και η διαδικασία και τα αποτελέσματα της προσομοίωσης που πραγματοποιήθηκε για την αξιολόγηση της προτεινόμενης μεθοδολογίας.
Τέλος, το έβδομο κεφάλαιο περιλαμβάνει τις τελικές παρατηρήσεις και τα συμπεράσματα που προέκυψαν κατά την εκπόνηση της διπλωματικής εργασίας. Επίσης, καταγράφει πιθανές εφαρμογές και ερευνητικές προεκτάσεις για περαιτέρω μελλοντική έρευνα.
Τα πειραματικά αποτελέσματα και οι σχετικές παρατηρήσεις ήταν αρκετά ενθαρρυντικά και δείχνουν ότι τα εξελιγμένα ΑΓΔ είναι μια πολλά υποσχόμενη μεθοδολογία για τη μοντελοποίηση των ΚΜΕΙ ως σύνθετα δυναμικά συστήματα. Τα ΑΓΔ μπορούν να υποστηρίξουν την απόκτηση ποσοτικοποιημένων δεικτών για την παροχή πολύτιμων πληροφοριών κατά το σχεδιασμό και την ανάπτυξη ΚΜΕΙ, εστιάζοντας στην ενσωμάτωση των κατάλληλων ΑΠΕ (τόσο ως προς το είδος, όσο και ως προς την παρεχόμενη ισχύ), οι οποίες θα προσφέρουν επαρκή παραγωγή ενέργειας για την κάλυψη των απαιτήσεων ενέργειας σε διαφορετικά περιβαλλοντικά πλαίσια και φορτία.
Οι προοπτικές επέκτασης των αποτελεσμάτων της εργασίας είναι πάρα πολλές και με πολλές διακλαδώσεις. Το μοντέλο που αναπτύχθηκε είναι σχετικά απλό, καθώς η μελέτη που εκπόνησε η εργασία αυτή αποσκοπεί στην προκαταρκτική διερεύνηση των δυνατοτήτων των εξελιγμένων ΑΓΔ για τη μοντελοποίηση ΚΜΕΙ. Από τη μία πλευρά, το μοντέλο αυτό μπορεί να επεκταθεί για να συμπεριλάβει ένα σύνολο νέων εννοιών, οι οποίες θα αναπαριστούν πρόσθετες συνιστώσες που παίζουν σημαντικό ρόλο στην ενεργειακή απόδοση ενός κτιρίου, όπως τα δομικά συστατικά του κτιριακού κελύφους και πιθανά συστήματα αποθήκευσης ενέργειας. Από την άλλη πλευρά οι προσθήκες μπορεί να ενισχύουν το μοντέλο με σύνθετες αλληλεπιδράσεις όπως η επίδραση των χρησιμοποιούμενων λυχνιών φωτισμού στις ανάγκες ψύξης. Τέτοιες βελτιώσεις μπορούν να οδηγήσουν σε αύξηση της ακρίβειας του μηχανισμού λήψης σχεδιαστικών αποφάσεων για την υλοποίηση ΚΜΕΙ, αλλά και να καταστήσουν το μοντέλο ΑΓΔ ικανό να χρησιμοποιηθεί για τη διερεύνηση ενός ευρύτατου φάσματος σχεδιαστικών επιλογών, χωρίς να περιορίζεται στις ΑΠΕ.
|
|---|
