Κατάλογος Εκδηλώσεων

Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών

Πρόγραμμα Προπτυχιακών Σπουδών

ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ

ΓΕΩΡΓΙΟΥ ΝΤΑΗ

με θέμα

Ενεργειακή Προσομοίωση και Μελέτη Βελτίωσης Κολυμβητηρίου Εσωτερικού Χώρου

Energy Building Simulation for Optimization of Indoor Pools

Παρασκευή 5 Ιουλίου 2019, 12:30 μ.μ.

Αίθουσα Κοσμητείας (141Α18), Κτίριο Επιστημών, Πολυτεχνειούπολη

Εξεταστική Επιτροπή

 Καθηγητής Γεώργιος Σταυρακάκης (επιβλέπων)

 Καθηγητής Κωνσταντίνος Καλαϊτζάκης

 Δρ. Ελευθερία Σεργάκη, ΕΔΙΠ

Περίληψη

            Η έννοια της ενεργειακής απόδοσης ενός κτιρίου σχετίζεται άμεσα με τη μεταβολή της θερμικής του ισορροπίας και το βαθμό αναγκαιότητας για επιπλέον θέρμανση ή ψύξη με σκοπό τη διατήρηση συνθηκών άνεσης. Τα χαρακτηριστικά ενός κτιρίου επηρεάζουν την ενεργειακή του απόδοση με διαφορετικό τρόπο κατά την πάροδο του χρόνου. Για το λόγο αυτό, καθίσταται επιτακτική η ανάγκη για ανάπτυξη τεχνικών πρόβλεψης της απόδοσης των κτιρίων και εύρεσης του πιο αποδοτικού μέσου για μείωση της ενεργειακής τους κατανάλωσης.

            Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται τη διατύπωση ακριβούς μεθοδολογίας για τη «γρήγορη» ανάπτυξη και ανάλυση της αλληλεπίδρασης των θερμικών φορτίων ενός κτιρίου. Με αυτό τον τρόπο αποφεύγεται η μεγάλη οικονομική δαπάνη που απαιτείται από τις εκτενείς ενεργειακές μελέτες, που συχνά είναι αδύνατο να πραγματοποιηθούν. Η συγκεκριμένη μεθοδολογία εστιάζει στην ανάλυση του ενεργειακού ισοζυγίου του εκάστοτε κτιρίου και την μεταβολή των συνιστωσών που το καθορίζουν (όταν κρίνεται απαραίτητο) για την επίτευξη θερμικής άνεσης.

            Για την ανάπτυξη της, το μοντέλο βασίστηκε στο Ολυμπιακών διαστάσεων κλειστό κολυμβητήριο των Χανίων, τηρώντας τις διαστάσεις του, όπως αυτές είχαν αποτυπωθεί σε σχέδια AutoCAD. Ο σχεδιασμός του πραγματοποιήθηκε με τη βοήθεια του προγράμματος Google SketchUp και μέσω του Openstudio plug-in, αφού πρώτα, έγιναν ορισμένες παραδοχές για όσα στοιχεία του κολυμβητηρίου δεν ήταν γνωστά. Στη συνέχεια, με τη χρήση του προγράμματος EnergyPlus έγινε δήλωση όλων των απαραίτητων παραμέτρων για την ενεργειακή προσομοίωση του μοντέλου, ενώ δόθηκε ιδιαίτερη προσοχή στον τρόπο ορισμού του συστήματος μεταβλητού όγκου αέρα που χρησιμοποιήθηκε για τον κλιματισμό των εσωτερικών χώρων. Μετά την αναλυτική αξιολόγηση της ενεργειακής απόδοσης και συμπεριφοράς του κολυμβητηρίου, παρουσιάστηκαν οι προτάσεις ενεργειακής αναβάθμισης, που έχουν ως σκοπό τόσο την εξοικονόμηση ενέργειας και των λειτουργικών εξόδων όσο και τη μείωση εκπομπής ρύπων στην ατμόσφαιρα. Πιο συγκεκριμένα, προτάθηκε η εφαρμογή συστήματος έξυπνου φυσικού δροσισμού, η χρήση υαλοπινάκων χαμηλής εκπομπής Low-E και η τοποθέτηση σκίαστρων στη νότια πλευρά του κολυμβητηρίου. Μετά την κατά σειρά αναφοράς προσομοίωση της κάθε επέμβασης μέσω των ίδιων προγραμμάτων, προέκυψε μείωση της συνολικής ενεργειακής κατανάλωσης κατά 1,39%, 2,15% και 1,44%, με τα ετήσια οικονομικά οφέλη να ανέρχονται στα 1070,87 €, 1655,59 € και 1159,400 €. Τέλος, υπολογίστηκε ο χρόνος απόσβεσης του κόστους εφαρμογής τους στα 9, 17 και 7 έτη αντίστοιχα.

Λέξεις Κλειδιά

Ενεργειακή Προσομοίωση Κτιρίων, Ανάλυση Θερμικών Φορτίων, Κολυμβητική Δεξαμενή Εσωτερικού Χώρου, Google SketchUp, Openstudio plug-in, EnergyPlus, Variable Air Volume Systems (VAV), Υαλοπίνακες Χαμηλής Εκπομπής​​​​​​​

Abstract

A building's overall energy performance is related to the variation of its energy balance and the extent to which additional heating or cooling energy is needed to maintain comfort. The characteristics of a building impact the energy performance in ways that vary over time. For this reason, there is a need for development of techniques that estimate buildings’ performance and reduce their overall energy consumption.

This diploma thesis deals with the formulation of a strength methodology for quick development and analysis of the interaction between building loads. In this way, exorbitant amounts of financial costs that may arise from extensive energy analysis, which frequently become unaffordable, can be eliminated. The proposed methodology allows to understand building’s energy performance as a variation of its energy balance needed to maintain comfort.

For its development, the case study used is the Olympic size swimming pool in Chania (located in university campus), maintaining its dimensions, as mentioned in the AutoCAD architectural drawings. The building envelope was designed using the Google SketchUp program and the Openstudio plug-in software, after taking some necessary admissions of its unknown operating parameters. Furthermore, the simulation parameters for the conduction of the thermal analysis were implanted using the EnergyPlus software, while special care was given to the exact definition of the Variable Air Volume System (VAV) used for the air conditioning of the internal spaces. After the analytical evaluation of the energy performance and the behavior of the natatorium in the requirements, proposals for energy upgrading were presented, aiming both at saving energy and operating costs and also in reducing the emission of pollutants in the atmosphere. In specific, proposals referred to the installation of an Efficient Natural Ventilation System, the use of Low-Emissivity Glasses and the construction of South Oriented Shadings. After being simulated through the same software, the results showed energy savings per 1.39%, 2.15% and 1.44%, while the operating costs’ savings were 1070.87 €, 1655,59 € and 1159,400 €, in correspondence to the order that the proposals were previously mentioned. In conclusion, the time period during which, amortization of the initial capital spent for every proposal will be achieved, was calculated and resulted in 9, 17 and 7 years.

Key Words

Residential Energy Analysis, Building Envelope Load Analysis, Indoor Swimming Pool, Google SketchUp, Openstudio plug-in, EnergyPlus, Variable Air Volume Systems (VAV), Low Emissivity Glasses