Μοντελοποίηση και ανάλυση κτιρίων μηδενικής ενεργειακής κατανάλωσης

Η αλόγιστη εκμετάλλευση των ενεργειακών πηγών του πλανήτη έχει οδηγήσει στις μέρες μας σε μια ανεξέλεγκτη μορφή της κλιματικής αλλαγής, με αρνητικότατες επιπτώσεις τόσο για τον άνθρωπο όσο και για το περιβάλλον. Στην προσπάθεια ανάσχεσης αυτής της κατάστασης, η εξοικονόμηση ενέργειας τόσο στον κτιρ...

Πλήρης περιγραφή

Λεπτομέρειες βιβλιογραφικής εγγραφής
Κύριος συγγραφέας:	Αυγέρης, Λάζαρος
Άλλοι συγγραφείς:	Γρουμπός, Πέτρος
Μορφή:	Thesis
Γλώσσα:	Greek
Έκδοση:	2016
Θέματα:	Κτίρια μηδενικής ενεργειακής κατανάλωσης Εξοικονόμηση ενέργειας Zero energy buildings Energy saving 621.312 44
Διαθέσιμο Online:	http://hdl.handle.net/10889/9402

id	nemertes-10889-9402
record_format	dspace
institution	UPatras
collection	Nemertes
language	Greek
topic	Κτίρια μηδενικής ενεργειακής κατανάλωσης Εξοικονόμηση ενέργειας Zero energy buildings Energy saving 621.312 44
spellingShingle	Κτίρια μηδενικής ενεργειακής κατανάλωσης Εξοικονόμηση ενέργειας Zero energy buildings Energy saving 621.312 44 Αυγέρης, Λάζαρος Μοντελοποίηση και ανάλυση κτιρίων μηδενικής ενεργειακής κατανάλωσης
description	Η αλόγιστη εκμετάλλευση των ενεργειακών πηγών του πλανήτη έχει οδηγήσει στις μέρες μας σε μια ανεξέλεγκτη μορφή της κλιματικής αλλαγής, με αρνητικότατες επιπτώσεις τόσο για τον άνθρωπο όσο και για το περιβάλλον. Στην προσπάθεια ανάσχεσης αυτής της κατάστασης, η εξοικονόμηση ενέργειας τόσο στον κτιριακό τομέα όσο και σε άλλους τομείς δραστηριότητας (βιομηχανία, μεταφορές κλπ.) αποτελεί στόχο πρώτιστης σημασίας και απαραίτητο συστατικό κάθε σύγχρονης ενεργειακής πολιτικής. Δεδομένου ότι ο κτιριακός τομέας καταναλώνει το 40% της απαιτούμενης ενέργειας σε Ευρωπαϊκό επίπεδο, η Ευρωπαϊκή Ένωση καταβάλει σημαντικές προσπάθειες προκειμένου να μειώσει σημαντικά αυτά τα επίπεδα κατανάλωσης. Στα πλαίσια αυτά εξάλλου έχουν εκδοθεί μια σειρά από Κοινοτικές Οδηγίες (91/2002, 32/2006, 31/2010) για τον έλεγχο και βελτίωση της ενεργειακής απόδοσης των κτιρίων. Στις οδηγίες αυτές δίνονται γενικές κατευθύνσεις στα κράτη – μέλη και προδιαγράφονται οι διαδικασίες για την έκδοση πιστοποιητικών ενεργειακής αποδοτικότητας των κτιρίων, τον καθορισμό των ελάχιστων ενεργειακών απαιτήσεων για τα νέα κτήρια κλπ. Στην Ελλάδα τα τελευταία χρόνια γίνεται μια προσπάθεια βελτίωσης της κατάστασης σε ζητήματα ενεργειακής πολιτικής και σχεδιασμού, με κεντρικούς άξονες την εξοικονόμηση ενέργειας καθώς και η χρήση των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας που αποδεδειγμένα έχουν σημαντικά οφέλη για το περιβάλλον, την κοινωνία αλλά και την οικονομία. Η πρώτη προσπάθεια έγινε με τους Νόμους 3661/2008 και 3851/2010 και έλαβε μια πιο ολοκληρωμένη μορφή με την έκδοση του Κανονισμού Ενεργειακής Απόδοσης Κτιρίων (Κ.Εν.Α.Κ - Φ.Ε.Κ. 407/9.4.2010). Είναι χαρακτηριστικό ότι στα πλαίσια των προσπαθειών εξοικονόμησης στον κτιριακό τομέα, έχουν ενσωματωθεί διατάξεις σχετικές με τις προδιαγραφές Κτιρίων Μηδενικής Ενεργειακής Κατανάλωσης τόσο στις αντίστοιχες κοινοτικές οδηγίες όσο και στην ελληνική νομοθεσία (Κ.Ο 31/2010 και Ν. 3851/2010). Οι διατάξεις αυτές προβλέπουν την κατασκευή όλων των νέων κτιρίων το αργότερο μέχρι το 2021 με προδιαγραφές μηδενικής κατανάλωσης. Ειδικότερα για τα δημόσια νεοαναγειρόμενα κτίρια ο χρονικός ορίζοντας είναι ακόμα μικρότερος. Στα πλαίσια αυτά, στην παρούσα εργασία εξετάζεται η δυνατότητα ενσωμάτωσης δύο διαφορετικών συστημάτων αξιοποίησης της ηλιακής ενέργειας σε ένα κτίριο κατοικίας στην περιοχή της Πάτρας, προκειμένου να επιτευχθεί η ενεργειακή αυτονόμησή του και κατ’ επέκταση η κατάταξή του στην κατηγορία Κτιρίων Μηδενικής Ενεργειακής Κατανάλωσης. Πιο συγκεκριμένα, εξετάστηκε η ενσωμάτωση φωτοβολταϊκών αλλά και υβριδικών φωτοβολταϊκών – θερμικών συλλεκτών. Η εξέταση των συστημάτων αυτών έναντι άλλων τεχνολογιών Α.Π.Ε. προτιμήθηκε λόγω της ευκολότερης ενσωμάτωσής τους σε κτιριακές υποδομές αλλά και της μεγαλύτερης εξοικείωσης που συνήθως έχουν οι χρήστες των κτιρίων τόσο με φωτοβολταϊκά όσο και με ηλιακά – θερμικά συστήματα. Η μοντελοποίηση της λειτουργίας των δύο συστημάτων έγινε με τη βοήθεια του προγραμματιστικού περιβάλλοντος Matlab, λαμβάνοντας υπόψη τη σχετική βιβλιογραφία αλλά και δεδομένα διαθέσιμα από κατασκευαστές σχετικού εξοπλισμού. Αναπτύχθηκε κώδικας διαφορετικής μορφής για τη μοντελοποίηση των δύο τεχνολογιών, λόγω των διαφορετικών μαθηματικών εξισώσεων που διέπουν τη λειτουργία καθενός από τα προτεινόμενα συστήματα. Η μοντελοποίηση έγινε για τέσσερις αντιπροσωπευτικούς μήνες του έτους (Ιανουάριο, Απρίλιο, Ιούλιο και Οκτώβριο) και ακολούθως πραγματοποιήθηκε αναγωγή των αποτελεσμάτων σε ετήσια βάση προκειμένου να υπολογιστεί η ενεργειακή συνεισφορά κάθε συστήματος ξεχωριστά και να γίνει η κατάλληλη διαστασιολόγηση αυτού ώστε να εξασφαλιστεί η ενεργειακή αυτονομία του υπό εξέταση κτιρίου. Για τη διεξαγωγή των υπολογισμών θεωρήθηκε κτίριο μονοκατοικίας στην περιοχή της Πάτρας με θερμομονωτική προστασία των δομικών στοιχείων του τέτοια ώστε να καλύπτει τις απαιτήσεις και προδιαγραφές του ΚΕΝΑΚ. Στη συνέχεια, με χρήση λογισμικού κατάλληλου για τη διεξαγωγή ενεργειακών επιθεωρήσεων και μελετών, έγινε υπολογισμός των πραγματικών ενεργειακών αναγκών του κτιρίου για κάθε τελική χρήση (θέρμανση, ψύξη και ΖΝΧ). Για τις τελικές συνολικές ετήσιες ενεργειακές ανάγκες έγινε μια σχετική προσαύξηση των υπολογιζόμενων ποσοτήτων, έτσι ώστε να συμπεριληφθεί η επίδραση και των ηλεκτρικών καταναλώσεων (φωτισμός, συσκευές κλπ.) που δε λαμβάνονται υπόψη στους υπολογισμούς με βάση τη μεθοδολογία του ΚΕΝΑΚ. Τα απαιτούμενα για τη διαδικασία κλιματικά δεδομένα (ένταση ηλιακής ακτινοβολίας και θερμοκρασία περιβάλλοντος) ελήφθησαν από το διαδικτυακό τόπο PVGIS, απ’ όπου είναι δυνατή η άντληση τέτοιων πληροφοριών με βήμα 15 λεπτών της ώρας. Για το λόγο αυτό και κατά το σύνολο της υπολογιστικής διαδικασίας ακολουθήθηκε το ίδιο χρονικό βήμα. Στην περίπτωση των φωτοβολταϊκών συλλεκτών απαιτήθηκαν δεδομένα σε σχέση με την ονομαστική απόδοση αλλά και τη συσχέτιση της ισχύος εξόδου με τη θερμοκρασία του συλλέκτη. Για τον υβριδικό συλλέκτη χρειάστηκε να αναζητηθούν επιπλέον και δεδομένα της θερμικής του απόδοσης συναρτήσει της έντασης της ηλιακής ακτινοβολίας και της ροής του νερού μέσα από αυτόν. Το σύνολο των στοιχείων αυτών αντλήθηκε από τα τεχνικά φυλλάδια κατασκευαστών, τα οποία παρατίθενται για λόγους ευκολίας και στο Παράρτημα Α του παρόντος. Με βάση τις υπολογιζόμενες ενεργειακές ανάγκες της κατοικίας, στην περίπτωση των φωτοβολταϊκών συλλεκτών υπολογίστηκε η ετήσια ηλεκτρική παραγωγή συστοιχιών διαφορετικού μεγέθους ώστε να προσδιοριστεί το συνολικό μέγεθος της συστοιχίας που απαιτείται για την αυτονόμηση του κτιρίου. Αντίστοιχα, στην περίπτωση των υβριδικών φωτοβολταϊκών – θερμικών συλλεκτών διερευνήθηκε η ηλεκτρική και θερμική παραγωγή διαφορετικού αριθμού εν σειρά συνδεδεμένων υδραυλικά συλλεκτών. Ακολούθως, επιλέχθηκε ο κατάλληλος συνδυασμός παράλληλων κλάδων, έτσι ώστε να εξασφαλιστεί η ενεργειακή αυτονομία με τον μικρότερο δυνατό αριθμό υβριδικών συλλεκτών. Τα αποτελέσματα της υπολογιστικής διαδικασίας έδειξαν ότι ενώ στην περίπτωση των φωτοβολταϊκών συλλεκτών η απόδοση ανά μονάδα επιφάνειας είναι ανεξάρτητη του συνολικού αριθμού των συλλεκτών, για τους υβριδικούς συλλέκτες τόσο η ηλεκτρική όσο και η θερμική απόδοση ανά m2 βαίνουν μειούμενες με την αύξηση του συνολικού αριθμού των εν σειρά συνδεδεμένων συλλεκτών. Επιπλέον, η αυτονόμηση του υπό εξέταση κτιρίου κατοικίας είναι δυνατή με μικρότερο αριθμό υβριδικών συλλεκτών, λόγω της επιπλέον θερμικής ενέργειας που είναι διαθέσιμη στην περίπτωση αυτή. Το κόστος κάθε προτεινόμενης λύσης, με βάση το κόστος ανά συλλέκτη όπως προέκυψε από διαδικτυακή αναζήτηση, είναι σημαντικά μεγαλύτερο για το υβριδικό σύστημα, παρά το μικρότερο συνολικά αριθμό συλλεκτών που απαιτείται. Δεδομένου όμως ότι στην περίπτωση του φωτοβολταϊκού συστήματος απαιτείται η ύπαρξη και επιπλέον συστήματος για τη θέρμανση και την παραγωγή ΖΝΧ (για τους σκοπούς της παρούσας εργασίας θεωρήθηκε κεντρική αντλία θερμότητας αέρα - νερού) το τελικό κόστος των δύο προτεινόμενων λύσεων είναι παρεμφερές.
author2	Γρουμπός, Πέτρος
author_facet	Γρουμπός, Πέτρος Αυγέρης, Λάζαρος
format	Thesis
author	Αυγέρης, Λάζαρος
author_sort	Αυγέρης, Λάζαρος
title	Μοντελοποίηση και ανάλυση κτιρίων μηδενικής ενεργειακής κατανάλωσης
title_short	Μοντελοποίηση και ανάλυση κτιρίων μηδενικής ενεργειακής κατανάλωσης
title_full	Μοντελοποίηση και ανάλυση κτιρίων μηδενικής ενεργειακής κατανάλωσης
title_fullStr	Μοντελοποίηση και ανάλυση κτιρίων μηδενικής ενεργειακής κατανάλωσης
title_full_unstemmed	Μοντελοποίηση και ανάλυση κτιρίων μηδενικής ενεργειακής κατανάλωσης
title_sort	μοντελοποίηση και ανάλυση κτιρίων μηδενικής ενεργειακής κατανάλωσης
publishDate	2016
url	http://hdl.handle.net/10889/9402
work_keys_str_mv	AT augerēslazaros montelopoiēsēkaianalysēktiriōnmēdenikēsenergeiakēskatanalōsēs AT augerēslazaros modelingandanalysisofzeroenergybuildings
_version_	1771297174918791168
spelling	nemertes-10889-94022022-09-05T06:58:10Z Μοντελοποίηση και ανάλυση κτιρίων μηδενικής ενεργειακής κατανάλωσης Modeling and analysis of zero energy buildings Αυγέρης, Λάζαρος Γρουμπός, Πέτρος Γρουμπός, Πέτρος Τζες, Αντώνιος Αλεξανδρίδης, Αντώνιος Avgeris, Lazaros Κτίρια μηδενικής ενεργειακής κατανάλωσης Εξοικονόμηση ενέργειας Zero energy buildings Energy saving 621.312 44 Η αλόγιστη εκμετάλλευση των ενεργειακών πηγών του πλανήτη έχει οδηγήσει στις μέρες μας σε μια ανεξέλεγκτη μορφή της κλιματικής αλλαγής, με αρνητικότατες επιπτώσεις τόσο για τον άνθρωπο όσο και για το περιβάλλον. Στην προσπάθεια ανάσχεσης αυτής της κατάστασης, η εξοικονόμηση ενέργειας τόσο στον κτιριακό τομέα όσο και σε άλλους τομείς δραστηριότητας (βιομηχανία, μεταφορές κλπ.) αποτελεί στόχο πρώτιστης σημασίας και απαραίτητο συστατικό κάθε σύγχρονης ενεργειακής πολιτικής. Δεδομένου ότι ο κτιριακός τομέας καταναλώνει το 40% της απαιτούμενης ενέργειας σε Ευρωπαϊκό επίπεδο, η Ευρωπαϊκή Ένωση καταβάλει σημαντικές προσπάθειες προκειμένου να μειώσει σημαντικά αυτά τα επίπεδα κατανάλωσης. Στα πλαίσια αυτά εξάλλου έχουν εκδοθεί μια σειρά από Κοινοτικές Οδηγίες (91/2002, 32/2006, 31/2010) για τον έλεγχο και βελτίωση της ενεργειακής απόδοσης των κτιρίων. Στις οδηγίες αυτές δίνονται γενικές κατευθύνσεις στα κράτη – μέλη και προδιαγράφονται οι διαδικασίες για την έκδοση πιστοποιητικών ενεργειακής αποδοτικότητας των κτιρίων, τον καθορισμό των ελάχιστων ενεργειακών απαιτήσεων για τα νέα κτήρια κλπ. Στην Ελλάδα τα τελευταία χρόνια γίνεται μια προσπάθεια βελτίωσης της κατάστασης σε ζητήματα ενεργειακής πολιτικής και σχεδιασμού, με κεντρικούς άξονες την εξοικονόμηση ενέργειας καθώς και η χρήση των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας που αποδεδειγμένα έχουν σημαντικά οφέλη για το περιβάλλον, την κοινωνία αλλά και την οικονομία. Η πρώτη προσπάθεια έγινε με τους Νόμους 3661/2008 και 3851/2010 και έλαβε μια πιο ολοκληρωμένη μορφή με την έκδοση του Κανονισμού Ενεργειακής Απόδοσης Κτιρίων (Κ.Εν.Α.Κ - Φ.Ε.Κ. 407/9.4.2010). Είναι χαρακτηριστικό ότι στα πλαίσια των προσπαθειών εξοικονόμησης στον κτιριακό τομέα, έχουν ενσωματωθεί διατάξεις σχετικές με τις προδιαγραφές Κτιρίων Μηδενικής Ενεργειακής Κατανάλωσης τόσο στις αντίστοιχες κοινοτικές οδηγίες όσο και στην ελληνική νομοθεσία (Κ.Ο 31/2010 και Ν. 3851/2010). Οι διατάξεις αυτές προβλέπουν την κατασκευή όλων των νέων κτιρίων το αργότερο μέχρι το 2021 με προδιαγραφές μηδενικής κατανάλωσης. Ειδικότερα για τα δημόσια νεοαναγειρόμενα κτίρια ο χρονικός ορίζοντας είναι ακόμα μικρότερος. Στα πλαίσια αυτά, στην παρούσα εργασία εξετάζεται η δυνατότητα ενσωμάτωσης δύο διαφορετικών συστημάτων αξιοποίησης της ηλιακής ενέργειας σε ένα κτίριο κατοικίας στην περιοχή της Πάτρας, προκειμένου να επιτευχθεί η ενεργειακή αυτονόμησή του και κατ’ επέκταση η κατάταξή του στην κατηγορία Κτιρίων Μηδενικής Ενεργειακής Κατανάλωσης. Πιο συγκεκριμένα, εξετάστηκε η ενσωμάτωση φωτοβολταϊκών αλλά και υβριδικών φωτοβολταϊκών – θερμικών συλλεκτών. Η εξέταση των συστημάτων αυτών έναντι άλλων τεχνολογιών Α.Π.Ε. προτιμήθηκε λόγω της ευκολότερης ενσωμάτωσής τους σε κτιριακές υποδομές αλλά και της μεγαλύτερης εξοικείωσης που συνήθως έχουν οι χρήστες των κτιρίων τόσο με φωτοβολταϊκά όσο και με ηλιακά – θερμικά συστήματα. Η μοντελοποίηση της λειτουργίας των δύο συστημάτων έγινε με τη βοήθεια του προγραμματιστικού περιβάλλοντος Matlab, λαμβάνοντας υπόψη τη σχετική βιβλιογραφία αλλά και δεδομένα διαθέσιμα από κατασκευαστές σχετικού εξοπλισμού. Αναπτύχθηκε κώδικας διαφορετικής μορφής για τη μοντελοποίηση των δύο τεχνολογιών, λόγω των διαφορετικών μαθηματικών εξισώσεων που διέπουν τη λειτουργία καθενός από τα προτεινόμενα συστήματα. Η μοντελοποίηση έγινε για τέσσερις αντιπροσωπευτικούς μήνες του έτους (Ιανουάριο, Απρίλιο, Ιούλιο και Οκτώβριο) και ακολούθως πραγματοποιήθηκε αναγωγή των αποτελεσμάτων σε ετήσια βάση προκειμένου να υπολογιστεί η ενεργειακή συνεισφορά κάθε συστήματος ξεχωριστά και να γίνει η κατάλληλη διαστασιολόγηση αυτού ώστε να εξασφαλιστεί η ενεργειακή αυτονομία του υπό εξέταση κτιρίου. Για τη διεξαγωγή των υπολογισμών θεωρήθηκε κτίριο μονοκατοικίας στην περιοχή της Πάτρας με θερμομονωτική προστασία των δομικών στοιχείων του τέτοια ώστε να καλύπτει τις απαιτήσεις και προδιαγραφές του ΚΕΝΑΚ. Στη συνέχεια, με χρήση λογισμικού κατάλληλου για τη διεξαγωγή ενεργειακών επιθεωρήσεων και μελετών, έγινε υπολογισμός των πραγματικών ενεργειακών αναγκών του κτιρίου για κάθε τελική χρήση (θέρμανση, ψύξη και ΖΝΧ). Για τις τελικές συνολικές ετήσιες ενεργειακές ανάγκες έγινε μια σχετική προσαύξηση των υπολογιζόμενων ποσοτήτων, έτσι ώστε να συμπεριληφθεί η επίδραση και των ηλεκτρικών καταναλώσεων (φωτισμός, συσκευές κλπ.) που δε λαμβάνονται υπόψη στους υπολογισμούς με βάση τη μεθοδολογία του ΚΕΝΑΚ. Τα απαιτούμενα για τη διαδικασία κλιματικά δεδομένα (ένταση ηλιακής ακτινοβολίας και θερμοκρασία περιβάλλοντος) ελήφθησαν από το διαδικτυακό τόπο PVGIS, απ’ όπου είναι δυνατή η άντληση τέτοιων πληροφοριών με βήμα 15 λεπτών της ώρας. Για το λόγο αυτό και κατά το σύνολο της υπολογιστικής διαδικασίας ακολουθήθηκε το ίδιο χρονικό βήμα. Στην περίπτωση των φωτοβολταϊκών συλλεκτών απαιτήθηκαν δεδομένα σε σχέση με την ονομαστική απόδοση αλλά και τη συσχέτιση της ισχύος εξόδου με τη θερμοκρασία του συλλέκτη. Για τον υβριδικό συλλέκτη χρειάστηκε να αναζητηθούν επιπλέον και δεδομένα της θερμικής του απόδοσης συναρτήσει της έντασης της ηλιακής ακτινοβολίας και της ροής του νερού μέσα από αυτόν. Το σύνολο των στοιχείων αυτών αντλήθηκε από τα τεχνικά φυλλάδια κατασκευαστών, τα οποία παρατίθενται για λόγους ευκολίας και στο Παράρτημα Α του παρόντος. Με βάση τις υπολογιζόμενες ενεργειακές ανάγκες της κατοικίας, στην περίπτωση των φωτοβολταϊκών συλλεκτών υπολογίστηκε η ετήσια ηλεκτρική παραγωγή συστοιχιών διαφορετικού μεγέθους ώστε να προσδιοριστεί το συνολικό μέγεθος της συστοιχίας που απαιτείται για την αυτονόμηση του κτιρίου. Αντίστοιχα, στην περίπτωση των υβριδικών φωτοβολταϊκών – θερμικών συλλεκτών διερευνήθηκε η ηλεκτρική και θερμική παραγωγή διαφορετικού αριθμού εν σειρά συνδεδεμένων υδραυλικά συλλεκτών. Ακολούθως, επιλέχθηκε ο κατάλληλος συνδυασμός παράλληλων κλάδων, έτσι ώστε να εξασφαλιστεί η ενεργειακή αυτονομία με τον μικρότερο δυνατό αριθμό υβριδικών συλλεκτών. Τα αποτελέσματα της υπολογιστικής διαδικασίας έδειξαν ότι ενώ στην περίπτωση των φωτοβολταϊκών συλλεκτών η απόδοση ανά μονάδα επιφάνειας είναι ανεξάρτητη του συνολικού αριθμού των συλλεκτών, για τους υβριδικούς συλλέκτες τόσο η ηλεκτρική όσο και η θερμική απόδοση ανά m2 βαίνουν μειούμενες με την αύξηση του συνολικού αριθμού των εν σειρά συνδεδεμένων συλλεκτών. Επιπλέον, η αυτονόμηση του υπό εξέταση κτιρίου κατοικίας είναι δυνατή με μικρότερο αριθμό υβριδικών συλλεκτών, λόγω της επιπλέον θερμικής ενέργειας που είναι διαθέσιμη στην περίπτωση αυτή. Το κόστος κάθε προτεινόμενης λύσης, με βάση το κόστος ανά συλλέκτη όπως προέκυψε από διαδικτυακή αναζήτηση, είναι σημαντικά μεγαλύτερο για το υβριδικό σύστημα, παρά το μικρότερο συνολικά αριθμό συλλεκτών που απαιτείται. Δεδομένου όμως ότι στην περίπτωση του φωτοβολταϊκού συστήματος απαιτείται η ύπαρξη και επιπλέον συστήματος για τη θέρμανση και την παραγωγή ΖΝΧ (για τους σκοπούς της παρούσας εργασίας θεωρήθηκε κεντρική αντλία θερμότητας αέρα - νερού) το τελικό κόστος των δύο προτεινόμενων λύσεων είναι παρεμφερές. The irrational exploitation of energy resources of the planet has resulted nowadays in an uncontrolled form of climate change, most negative consequences for humans and the environment. In halting effort this situation, energy saving both in the building sector and in other sectors (industry, transport, etc.) Is an objective of prime importance and a necessary component of any modern energy policy. Since the building sector consumes 40% of the energy required at European level, the European Union has made considerable efforts in order to significantly reduce these consumption levels. In this context also issued a series of European Directives (91/2002, 32/2006, 31/2010) for controlling and improving the energy efficiency of buildings. These instructions are given guidance to Member - States and specifying the procedures for issuing energy performance certificates for buildings, the setting of minimum energy requirements for new buildings etc. In Greece in recent years made an effort to improve the situation in energy policy and planning issues, with the central pillars of saving energy and the use of renewable energy sources have proven significant benefits for the environment, society and the economy. The first attempt was made by Laws 3661/2008 and 3851/2010 and received a more complete form with the adoption of the Rules of the Energy Performance of Buildings (K.En.A.K - GG 407 / 9.4.2010). It is characteristic that in the context of conservation efforts in the building sector, incorporated provisions on the Building specification Zero Energy Consumption in both respective EU directives and the Greek legislation (RO 31/2010 and Law. 3851/2010). These provisions provide for the construction of all new buildings at the latest by 2021 with zero energy standards. Especially for public new buildings the time horizon is even smaller. In this context, the present study examined the possibility of integrating two different systems utilizing solar energy in a residential building in the Patras region, in order to achieve energy appropriate autonomy and hence the ranking in the category Building Zero Energy Consumption. More specifically examined the integration of photovoltaic and hybrid photovoltaic - thermal collectors. The examination of these systems over other technologies RES preferred because of their ease of incorporation into building infrastructure and greater familiarity usually the users of buildings as both photovoltaic and solar - thermal systems. The modeling of the two operating systems was made with the assistance of Matlab programming environment, taking into account the relevant literature and data available from relevant equipment manufacturers. Developed different format code for modeling of both technologies, because of different mathematical equations governing the operation of each of the proposed systems. The modeling was done for four representative months of the year (January, April, July and October) and then held reduction of income on an annual basis to calculate the energy contribution of each system separately and do the proper dimensioning of this to ensure energy sufficiency the building under consideration. To carry out the calculations was house building in the area of Patras with thermal protection of structural elements such as to meet the requirements and specifications of KENAK. Then, using software suitable for conducting energy audits and studies, was of real energy needs of the building for each end use (heating, cooling and hot water). For the final total annual energy needs was a relative increase of the estimated quantities, in order to include the effect and the electrical consumption (lighting, appliances, etc.) That are not taken into account in the calculations based on the methodology KENAK. The need to process weather data (solar radiation intensity and ambient temperature) were obtained from the website PVGIS, from where the pumping of such information with step 15 minutes of the hour is possible. For this reason and in the whole computing process followed the same time step. In the case of photovoltaic collectors data required in relation to the nominal capacity and the correlation of the output power with the temperature of the collector. In the hybrid collector had to seek additional information and its thermal efficiency as a function of the intensity of solar radiation and the flow of water therethrough. This set of data drawn from the technical manufacturers' brochures, which are listed for convenience in Annex A of this. Based on the calculated energy needs of the dwelling, in the case of PV modules estimated annual electricity production of arrays of different sizes to determine the total size of the array required for the autonomy of the building. And in the case of hybrid solar - thermal collectors investigated the electrical and thermal output different numbers in series hydraulically connected collector. Subsequently, the appropriate combination of parallel branches chosen so as to ensure energy independence with the smallest possible number of hybrid collectors. The results of the computing process showed that while in the case of the photovoltaic panels, the yield per unit area is independent of the total number of panels, for hybrid collectors both electrical and thermal efficiency per m2 progressively decrease with the increase of the total number of series of connected modules. Moreover, the autonomy of the residential building examination is possible with a smaller number of hybrid panels, because of additional heat energy is available in this case. The cost of any proposed solution, based on the cost per collector as a result of web search, is significantly higher for the hybrid system, despite the smaller total number of collectors required. However, as in the case of the photovoltaic system requires the existence of additional system for heating and domestic hot water (for the purpose of this work was central air heat pump - water) the final cost of the two proposed solutions are similar. 2016-06-09T16:00:29Z 2016-06-09T16:00:29Z 2016-02-22 Thesis http://hdl.handle.net/10889/9402 gr 0 application/pdf

Μοντελοποίηση και ανάλυση κτιρίων μηδενικής ενεργειακής κατανάλωσης

Παρόμοια τεκμήρια