Ορισμός (Οδηγία 2010/31/ΕΕ Άρθρο 2.2)

«κτίριο με σχεδόν μηδενική κατανάλωση ενέργειας»: κτίριο με πολύ υψηλή ενεργειακή απόδοση, προσδιοριζόμενη σύμφωνα με το παράρτημα I. Η σχεδόν μηδενική ή πολύ χαμηλή ποσότητα ενέργειας που απαιτείται θα πρέπει να συνίσταται σε πολύ μεγάλο βαθμό σε ενέργεια από ανανεώσιμες πηγές, περιλαμβανομένης της παραγομένης επιτόπου ή πλησίον του κτιρίου· στόχος είναι το «βέλτιστο από πλευράς κόστους επίπεδο» το επίπεδο ενεργειακής απόδοσης που έχει ως αποτέλεσμα το χαμηλότερο κόστος κατά την εκτιμώμενη διάρκεια του οικονομικού κύκλου ζωής»
Τα κτίρια «Μηδενικής Ενεργειακής Κατανάλωσης» θα πρέπει:
– να έχουν όσο το δυνατό λιγότερες ενεργειακές απαιτήσεις
– να έχουν συνεισφορά από Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας

Ορισμός

Παθητικά κτίρια

“Το παθητικό κτίριο είναι ένα κτίριο στο οποίο η εσωτερική θερμική άνεση (ISO 7730) εξασφαλίζεται αποκλειστικά από προθέρμανση ή πρόψυξη της ποσότητας του νωπού αέρα, η οποία απαιτείται (DIN 1946) για την σωστή εσωτερική ατμόσφαιρα, χωρίς τη χρήση επιπλέον ανακυκλοφορίας του αέρα.”
Το παθητικό κτίριο (Passiv Haus στα γερμανικά και Passive House στα αγγλικά) είναι ένα πρότυπο κτιρίου το οποίο προσφέρει ταυτόχρονα υψηλή ενεργειακή απόδοση, άνεση, οικονομία και είναι φιλικό προς το περιβάλλον. Το Παθητικό Κτίριο δεν είναι ένα εμπορικό σήμα, αλλά μια σχεδιαστική φιλοσοφία που είναι ανοικτή σε όλους και αυτό έχει αποδειχθεί στην πράξη. Ως εκ τούτου, το παθητικό κτίριο είναι κάτι περισσότερο από “απλώς” ένα ενεργειακά αποδοτικό κτίριο.

Αποδοτικότητα
Ανεξάρτητα από το κλίμα ή την περιοχή, τα Παθητικά Κτίρια διατηρούν όλο το χρόνο μια άνετη και ευχάριστη θερμοκρασία με ελάχιστες ενεργειακές απαιτήσεις. Τα κτίρια θερμαίνονται παθητικά, δηλαδή κάνουν αποτελεσματική χρήση του ήλιου, των εσωτερικών πηγών θερμότητας και της ανάκτησης θερμότητας, με αποτέλεσμα τα συμβατικά συστήματα θέρμανσης να μην είναι απαραίτητα ακόμη και τις πιο κρύες ημέρες του χειμώνα. Κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού, το Παθητικό Κτίριο χρησιμοποιεί παθητικές τεχνικές ψύξης, όπως είναι ο σωστός σχεδιασμός σκίασης και νυχτερινού φυσικού αερισμού, προκειμένου να διατηρείται δροσερό. Σε κάθε περίπτωση, τα εξαιρετικής ποιότητας και τεχνολογίας υλικά και ο προσεκτικός σχεδιασμός εγγυώνται ότι οι θερμοκρασίες παραμένουν όλο το χρόνο, σε σταθερά και ευχάριστα για τους ενοίκους / χρήστες επίπεδα.

Βιωσιμότητα
Ένα Παθητικό Κτίριο χρησιμοποιεί έως και 90% λιγότερη ενέργεια για θέρμανση και ψύξη από τα συμβατικά κτίρια της Κεντρικής Ευρώπης, με αποτέλεσμα να απαιτείται λιγότερο από 1,5 λίτρο πετρελαίου ή 1,5 κυβικό μέτρο φυσικού αερίου το χρόνο, για τη θέρμανση ενός τετραγωνικού μέτρου κατοικήσιμου χώρου. Εξαιρετικά μεγάλη οικονομία, όμως, επιτυγχάνεται και στις θερμότερες περιοχές, όπου τα κτίρια χρειάζονται ψύξη. Ο περιορισμός της χρήσης ενέργειας οδηγεί σε περιορισμό των εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου, και έτσι το Παθητικό Κτίριο είναι μια πραγματικά αειφόρος επιλογή σε σχέση με τις συμβατικές κατασκευές.

Οικονομία
Όπως έχει αποδειχθεί από τον τρόπο λειτουργίας των κτιρίων (δηλαδή το μόνο τρόπο καθορισμού του πραγματικού κόστους ενός κτιρίου), η λειτουργία των Παθητικών Κτιρίων έχει μειωμένες απαιτήσεις εξόδων, ενώ παράλληλα το κόστος κατασκευής τους είναι εκπληκτικά προσιτό. Η επένδυση σε υψηλής ποιότητας υλικά κατασκευής, βάσει των προδιαγραφών του Προτύπου Passive House, εξισορροπείται από την απουσία αναγκαιότητας αγοράς συμβατικών συστημάτων ψύξης και θέρμανσης. Επιπρόσθετα, η επένδυση αυτή στην εξοικονόμηση ενέργειας είναι πολλαπλά φθηνότερη και μακροπρόθεσμα αποδοτικότερη από τη μονομερή επένδυση σε ΑΠΕ ή την εύκολη λύση της «αλλαγής καυσίμου».

Άνεση
Τα Παθητικά Κτίρια επιτυγχάνουν θερμική άνεση χώρου με πολύ χαμηλές ενεργειακές απαιτήσεις. Τα μηχανικά συστήματα αερισμού με ανάκτηση ενέργειας, παρέχουν συνέχεια τον απαιτούμενο καθαρό αέρα προσφέροντας άριστης ποιότητας ατμόσφαιρα, χωρίς να γίνονται αντιληπτά λόγω μειωμένης στάθμης θορύβου λειτουργίας. Ο συνδυασμός σταθερών θερμοκρασιών και σωστής εναλλαγής αέρα εμποδίζουν τις φθορές από υγρασία και την ανάπτυξη μούχλας.

Βήματα για το σχεδιασμό Κτιρίου Σχεδόν Μηδενικής Κατανάλωσης Ενέργειας (ΚΣΜΚΕ)

Ο προσδιορισμός της έννοιας του ΚΣΜΚΕ όπως αναφέρεται πιο πάνω και όπως συμπληρώνεται από τον καθαρισμό τεχνικών απαιτήσεων με την έκδοση της Κ.Δ.Π. 366/2014, ουσιαστικά οδηγεί στο συμπέρασμα ότι για τον επιτυχή σχεδιασμό τους πρέπει πρώτα να εφαρμοσθούν όλα τα εφικτά σχεδιαστικά και κατασκευαστικά μέτρα που θα μειώσουν τη ζήτηση ενέργειας. Στην συνέχεια, θα πρέπει να εγκατασταθούν τα καταλληλότερα ανάλογα με την περίπτωση, συστήματα Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας (ΑΠΕ) που θα καλύψουν σε σημαντικό βαθμό τις εναπομείνασες ανάγκες. Τα βήματα σχεδιασμού για να σχεδιαστούν κτίρια που θα ανταποκρίνονται στις ανάγκες των χρηστών τους για ποιοτικότερες συνθήκες διαβίωσης, συνοψίζονται πιο κάτω:

1o ΣΤΑΔΙΟ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ

Μείωση της ζήτησης ενέργειας για θέρμανση, ψύξη και φωτισμό

Στα ΚΣΜΚΕ θα πρέπει να καταβάλλεται η κάθε δυνατή προσπάθεια ώστε να ικανοποιούνται οι συνθήκες θερμικής άνεσης με τη λιγότερη δυνατή χρήση των συστημάτων θέρμανσης και κλιματισμού. Για να επιτευχθεί αυτό απαιτείται το κέλυφος του κτιρίου να είναι κατασκευασμένο με τρόπο που να περιορίζει τις απώλειες προς το εξωτερικό περιβάλλον και ταυτόχρονα ένας αρχιτεκτονικός σχεδιασμός που να επιτρέπει στο χρήστη του κτιρίου να εκμεταλλεύεται τις τοπικές συνθήκες για σκοπούς δροσισμού, θέρμανσης, ηλιοπροστασίας και φυσικού φωτισμού. Πιο συγκεκριμένα συστήνονται τα ακόλουθα:

  1. Ανάλυση τοπικών συνθηκών όπως ο ηλιασμός, ο άνεμος και ο προσανατολισμός
  2. Βελτιστοποίηση της γεωμετρίας, του σχήματος και της διαρρύθμισης των χώρων μέσα στο κτίριο με βάση την ανάλυση των τοπικών συνθηκών
  3. Επαρκής θερμομόνωση και ελαχιστοποίηση των θερμογεφυρών
  4. Τοποθέτηση κουφωμάτων σε συνδυασμό με συστήματα σκίασης που θα μειώνουν τις θερμικές απώλειες αλλά θα επιτρέπουν την εκμετάλλευση της ηλιακής ακτινοβολίας για σκοπούς θέρμανσης ή/και φυσικού φωτισμού όπου αυτό κρίνεται αναγκαίο και αποφεύγοντας την πιθανότητα υπερθέρμανσης
  5. Καλή στεγάνωση του κτιρίου για αποφυγή απωλειών θερμότητας μέσω αέρα που εισέρχεται από τα κουφώματα ή άλλα στοιχεία του κελύφους
2ο ΣΤΑΔΙΟ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ

Τεχνικά συστήματα κτιρίου υψηλής ενεργειακής απόδοσης

Αφού με βάση την κατασκευή και τον σχεδιασμό η ζήτηση ενέργειας για το κτίριο έχει περιοριστεί σε μεγάλο βαθμό θα πρέπει να επιλεχθούν τα κατάλληλα τεχνικά συστήματα, όπου αυτά χρειάζονται, για την κάλυψη των αναγκών σε θέρμανση, κλιματισμό, ζεστό νερό χρήσης, φωτισμό και εξαερισμό. Πιο συγκεκριμένα συστήνονται τα ακόλουθα:

  1. Κλιματισμός και θέρμανση: Σε ένα κτίριο με σχεδόν μηδενική κατανάλωση ενέργειας οι ανάγκες για κλιματισμό και θέρμανση θα είναι πολύ περιορισμένες. Για το λόγο αυτό ιδιαίτερη προσοχή θα πρέπει να δίδεται στη σωστή διαστασιολόγηση των τεχνικών συστημάτων. Ο σχεδιασμός του συστήματος θέρμανσης και του συστήματος κλιματισμού θα πρέπει να έχει ως αποτέλεσμα τη μεγαλύτερη δυνατή συνολική ενεργειακή απόδοση του συστήματος. Αυτό επιτυγχάνεται με την επιλογή των πιο αποδοτικών επί μέρους στοιχείων όπως για παράδειγμα αντλίες θερμότητας και λέβητες υψηλής απόδοσης, την εφαρμογή των βέλτιστων μέτρων εξοικονόμησης ενέργειας, όπως η θερμομόνωση των σωληνώσεων διανομής της θέρμανσης, και βέλτιστη διάταξη του συστήματος.
  2. Ζεστό νερό χρήσης: Οι ανάγκες σε ζεστό νερό χρήσης εξαρτώνται αποκλειστικά από τον τρόπο ζωής των χρηστών του κτιρίου. Ωστόσο, η ενέργεια που απαιτείται μπορεί να μειωθεί σημαντικά με την επιλογή και το σχεδιασμό του κατάλληλου συστήματος παραγωγής ζεστού νερού. Τα ηλιακά θερμικά που χρησιμοποιούνται ευρέως σε κατοικίες, εφόσον εγκατασταθούν στο σωστό προσανατολισμό και κλίση, μπορούν να παράγουν τη μεγαλύτερη ποσότητα ζεστού νερού που χρειάζεται. Επίσης, υπάρχουν τεχνολογίες οι οποίες κατά τη μετατροπή της ηλιακής ενέργειας σε ηλεκτρική χρησιμοποιούν τις απώλειες για την παραγωγή ζεστού νερού. Ζεστό νερό μπορεί να παραχθεί και από απορριπτόμενη ενέργεια από τη θέρμανση ή τον κλιματισμό ή άλλες θερμικές διεργασίες που μπορεί να γίνονται στο κτίριο. Όπως και στα συστήματα κλιματισμού και θέρμανσης, είναι σημαντικό κατά το σχεδιασμό να γίνεται η σωστή διαστασιολόγηση και να επιτυγχάνεται η καλύτερη δυνατή συνολική ενεργειακή απόδοση του συστήματος παραγωγής ζεστού νερού.
  3. Φωτισμός: Ο φωτισμός μπορεί να αποτελεί μεγάλο μέρος της κατανάλωσης ενέργειας για ορισμένους τύπους κτιρίων όπως τα γραφεία. Ο περιορισμός της, μπορεί να γίνει με το σχεδιασμό ενός συστήματος φωτισμού που λαμβάνει υπόψη τη λειτουργία του κτιρίου, τις ανάγκες των χρηστών του και τη συνεισφορά του φυσικού φωτισμού. Η αξιολόγηση όλων των δεδομένων δίνει τη δυνατότητα να εγκατασταθεί σε κάθε χώρο μόνο η απαιτούμενη ισχύς φωτισμού. Η εφαρμογή αυτοματισμών μπορεί να δώσει επιπλέον εξοικονόμηση ενέργειας, ωστόσο είναι σημαντικό οι εφαρμογές αυτές να λαμβάνουν υπόψη τον τρόπο χρήσης του κτιρίου.
3ο ΣΤΑΔΙΟ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ

Κάλυψη της ενέργειας που απαιτείται σε πολύ μεγάλο βαθμό από ΑΠΕ

Τα συστήματα ΑΠΕ εγκαθίστανται σε ένα κτίριο με σχεδόν μηδενική κατανάλωση για να παράγουν ολόκληρη ή μεγάλο μέρος της σχετικά μικρής ποσότητας ενέργειας που χρειάζεται το κτίριο. Με βάση τεχνικά, οικονομικά και περιβαλλοντικά δεδομένα θα πρέπει να αποφασισθεί κατά πόσον το σύστημα ΑΠΕ που θα επιλεχθεί θα καλύπτει μέρος της ενέργειας που χρειάζεται για θέρμανση, κλιματισμό, ζεστό νερό χρήσης, ηλεκτρισμό ή συνδυασμό τους. Εφόσον είναι τεχνικά εφικτό, συστήματα που θα παρέχουν ανανεώσιμη ενέργεια στο χρόνο που χρειάζεται να γίνει χρήση της, είναι πιο κατάλληλα καθώς οδηγούν στην ενεργειακή αυτονομία του κτιρίου. Δηλαδή τα πιο σημαντικά τεχνικά κριτήρια για την επιλογή του πιο κατάλληλου συστήματος ΑΠΕ είναι η ποσότητα της ενέργειας που θα παράγει σε σχέση με τις ανάγκες του κτιρίου. Η αυτοπαραγωγή ενέργειας στα ΚΣΜΚΕ συστήνεται όπως επιδιώκεται στο μέγιστο βαθμό λαμβάνοντας υπόψη τις ευκαιρίες που δίδονται από την αγορά ηλεκτρισμού και τη σχέση κόστους – οφέλους στον κύκλο ζωής του κτιρίου. Ωστόσο, σε κάθε περίπτωση, πρέπει να λαμβάνονται υπόψη τεχνικοί περιορισμοί που μπορούν να αφορούν το κάθε κτίριο ξεχωριστά όπως για παράδειγμα η έλλειψη διαθέσιμου χώρου και οι γενικότεροι ρυθμιστικοί περιορισμοί όπως πολεοδομικοί κανόνες και τα καθεστώτα στήριξης των ΑΠΕ.

Δομικά στοιχεία

Η επιλογή των κατάλληλων δομικών στοιχείων που αποτελούν μέρος του κελύφους του κτιρίου αποτελούν κρίσιμο παράγοντα σε ένα ΚΣΜΚΕ. Επιπλέον, η επίδραση των δομικών στοιχείων στην ενεργειακή απόδοση του κτιρίου οφείλονται και σε άλλους παράγοντες εξίσου σημαντικούς σε ένα ΚΣΜΚΕ όπως οι θερμογέφυρες, η θερμοχωρητικότητα και η έκθεση τους στην ηλιακή ακτινοβολία.

Θερμομόνωση

Η θερμομόνωση αποτελεί τον μανδύα προστασίας των εσωτερικών χώρων του κτιρίου από το εξωτερικό περιβάλλον και καθοριστικό ρυθμιστή του ρυθμού μετάδοσης θερμότητας μεταξύ τους. Η κατάλληλη θερμομόνωση του κελύφους του κτιρίου μπορεί να μειώσει σημαντικά τις θερμικές απώλειες. Για να επιτευχθεί αυτό, χρειάζεται ο σχεδιασμός του κελύφους του κτιρίου να ανταποκρίνεται στις τοπικές κλιματικές συνθήκες.
Η αποτελεσματικότητα της εφαρμοζόμενης θερμομόνωσης στη μείωση της ζήτησης ενέργειας και της διατήρησης των συνθηκών θερμικής άνεσης στο κτίριο, αποτελεί συνδυασμό των ιδιοτήτων των υλικών κατασκευής και της θέσης της μόνωσης για τα αδιαφανή δομικά στοιχεία του κελύφους. Η επάρκεια της θερμομονωτικής ικανότητας των δομικών στοιχείων του κελύφους καθορίζεται, σε μεγάλο βαθμό, από την τιμή του συντελεστή θερμοπερατότητας τους. Η θερμοπερατότητα αποτελεί συνάρτηση της θερμικής αγωγιμότητας και του πάχους των υλικών που συνθέτουν ένα δομικό στοιχείο.
Η επάρκεια της θερμομονωτικής ικανότητας των δομικών στοιχείων του κελύφους καθορίζεται, σε μεγάλο βαθμό, από την τιμή του συντελεστή θερμοπερατότητας τους. Η θερμοπερατότητα αποτελεί συνάρτηση της θερμικής αγωγιμότητας και του πάχους των υλικών που συνθέτουν ένα δομικό στοιχείο.

Θερμοχωρητικότητα

Η θέση της μόνωσης στο δομικό στοιχείο επηρεάζει την τιμή της ωφέλιμης θερμοχωρητικότητας του δομικού στοιχείου, που αποτελεί το μέτρο αποτίμησης της θερμοσυσσωρευτικής ικανότητας του. Η αύξηση της θερμοχωρητικότητας, νοούμενου ότι συνδυάζεται με καλή θερμομόνωση, οδηγεί σε εξασθένηση της θερμοκρασιακής διακύμανσης στο εσωτερικό του κτιρίου, η οποία έχει επίπτωση κυρίως στην αισθητή θερμοκρασία και κατά συνέπεια στη θερμική άνεση και την κατανάλωση ενέργειας. Η θερμοχωρητικότητα προκύπτει ως το γινόμενο του φαινόμενου ειδικού βάρους (kg/m3) και της ειδικής θερμοχωρητικότητας (J/(kg K)). Υλικά με μεγάλη ικανότητα θερμικής αποθήκευσης είναι αυτά που διαθέτουν ικανή θερμική μάζα, της τάξης των 1,2 MJ/m3K. Κατά κανόνα σε ΚΣΜΚΕ τα στοιχεία του κελύφους του κτιρίου πρέπει να έχουν χαμηλό συντελεστή θερμοπερατότητας και υψηλή θερμοχωρητικότητα. Αυτό επιτυγχάνεται όταν η θερμομόνωση τοποθετείται στην εξωτερική παρειά των αδιαφανών δομικών στοιχείων του κελύφους και ταυτόχρονα τοποθετούνται υλικά με υψηλή θερμοχωρητικότητα στην εσωτερική πλευρά των στοιχείων. Εξαιρέσεις μπορεί να είναι κτίρια ή χώροι κτιρίων που μπορεί έχουν περιοδική και μικρή σε διάρκεια χρήση, όπως αίθουσες εκδηλώσεων και αίθουσες συνεδριάσεων. Δηλαδή, σε χώρους που θα απαιτηθεί να θερμανθούν και να κλιματιστούν γρήγορα. Επιπλέον, η τοποθέτηση εξωτερικής θερμομόνωσης μπορεί να μην είναι εφικτή στις περιπτώσεις υφιστάμενων κτιρίων που ανακαινίζονται σε ΚΣΜΚΕ, και η τοποθέτηση της θερμομόνωσης στην εσωτερική πλευρά του κελύφους να είναι η μόνη λύση.

Θερμογέφυρες

Η αποτελεσματικότητα της θερμομόνωσης του κελύφους είναι συνυφασμένη και με την αποφυγή δημιουργίας θερμογεφυρών. Η σημασία της αποφυγής τους είναι πολύ μεγαλύτερη σε ΚΣΜΚΕ, καθώς με την απαίτηση να έχουν χαμηλούς συντελεστές θερμοπερατότητας περιορίζονται σημαντικά οι απώλειες θερμότητας διαμέσου των επιφανειών του κελύφους και αυξάνονται σε σημεία που υπάρχει ασυνέχεια ως προς το επίπεδο θερμομόνωσης. Οι θερμογέφυρες εμφανίζονται κυρίως στις ακόλουθες περιπτώσεις:

  1.  Στα σημεία σύνδεσης μεταξύ διαφορετικών δομικών στοιχείων ειδικά όταν αυτά έχουν διαφορετικό συντελεστή θερμοπερατότητας. Τέτοια σημεία είναι για παράδειγμα η ένωση του παραθύρου με μαρμαροποδιά, του παραθύρου με ρολά εξωτερικής σκίασης και της πλάκας του ορόφου με την εξωτερική τοιχοποιία.
  2. Στη γεωμετρία του κτιρίου. Είναι θερμογέφυρες που οφείλονται στο σχήμα του κτιρίου όπως εξωτερικές γωνιές, μπαλκόνια, πρόβολα και στηθαία.
  3. Σε σημεία του κελύφους όπου η θερμομόνωση είναι αισθητά μικρότερη σε σχέση με το υπόλοιπο μέρος του κελύφους. Αυτές οφείλονται κυρίως σε κακές εφαρμογές ή φθορές όπως για παράδειγμα η παράλειψη τοποθέτησης σε συγκεκριμένο σημείο της τοιχοποιίας ή η μείωση του πάχους της τοιχοποιίας σε ένα σημείο για να περάσουν ηλεκτρομηχανολογικές υπηρεσίες.

Για την απάλειψη των θερμογεφυρών συστήνεται όπως:

  1. Το επίπεδο θερμομόνωσης να είναι ομοιόμορφο και συνεχιζόμενο
  2. Αποφεύγονται δομικά στοιχεία με με ακμές ειδικά όταν αυτά δεν είναι απαραίτητα
  3. Εφαρμογή θερμικής διακοπής σε προεξέχοντα δομικά στοιχεία όπως μπαλκόνια, και δοκάρια από το όμορο δομικό στοιχείο

Η «Μεθοδολογία Υπολογισμού Ενεργειακής Απόδοσης Κτιρίου» λαμβάνει υπόψη μόνο τις θερμογέφυρες που προκύπτουν από τη σύνδεση διαφορετικών δομικών στοιχείων του κελύφους του κτιρίου, για τις οποίες μάλιστα δίδονται και κάποιες προεπιλεγμένες τιμές. Περισσότερες προεπιλεγμένες τιμές και απλοποιημένες μέθοδοι μπορεί να βρεθούν στο πρότυπο ΕΝ 14683. Η χρησιμοποίηση προεπιλεγμένων τιμών αποτελεί μια εύκολη και γρήγορη λύση για την αξιολόγηση της επίπτωσης που έχουν οι θερμογέφυρες στην ενεργειακή απόδοση του κτιρίου. Ωστόσο, για ακριβή εκτίμηση των θερμογεφυρών θα πρέπει να ακολουθηθεί αναλυτικός υπολογισμός ο οποίος όμως μπορεί να απαιτεί εργασία δυσανάλογη ως προς το μέγεθος και το κόστος του έργου

Κουφώματα

Τα κουφώματα για να έχουν θετική επίδραση στην ενεργειακή απόδοση του κτιρίου πρέπει ταυτόχρονα να μειώνουν τόσο τα ψυκτικά και όσο και τα θερμικά φορτία. Ωστόσο, μπορεί να αποτελούν μεγαλύτερη κατασκευαστική πρόκληση σε ένα ΚΣΜΚΕ σε σχέση με τις αδιαφανείς κατασκευές, καθώς τα κουφώματα πέραν του ότι αποτελούν σημεία θερμικών απωλειών αποτελούν και σημεία πρόσληψης ηλιακής ακτινοβολίας και φυσικού φωτός. Για το λόγο αυτό οι ακόλουθες ιδιότητες πρέπει να λαμβάνονται υπόψη:

  1. Ο συντελεστής θεροπερατότητας ολόκληρου του κουφώματος
  2. Ο συντελεστής μετάδοσης του φωτός
  3. Ο συντελεστής μετάδοσης της ηλιακής ακτινοβολίας

Ο συντελεστής μετάδοσης του φωτός αποτελεί ιδιότητα του γυαλιού. Η μείωση του συντελεστή θερμοπερατότητας συνήθως συνοδεύεται και από μείωση της μετάδοσης του φωτός. Ως εκ τούτου, η επιλογή κουφωμάτων με χαμηλό συντελεστή θερμοπερατότητας ενώ μειώνει τα θερμικά και ψυκτικά φορτία, μπορεί να αυξάνει τις ενεργειακές ανάγκες για φωτισμό. Σε κτίρια όπως οι κατοικίες όπου το ποσοστό κουφωμάτων είναι μικρό και οι ανάγκες σε φωτισμό λίγες, αυτό μπορεί να μην αποτελεί ιδιαίτερο πρόβλημα, ωστόσο σε κτίρια του τριτογενούς τομέα όπου οι ανάγκες φωτισμού είναι μεγάλες θα πρέπει να εξευρεθεί η χρυσή τομή μεταξύ συντελεστή θερμοπερατότητας και συντελεστή μετάδοσης του φωτός.
Ο συντελεστής μετάδοσης της ηλιακής ακτινοβολίας επίσης αποτελεί ιδιότητα του γυαλιού που κατά κανόνα μειώνεται με τη μείωση του συντελεστή θερμοπερατότητας. Η μείωση του συντελεστή αυτού μειώνει τα ψυκτικά φορτία αλλά αυξάνει τα θερμικά. Για το λόγο αυτό, χαμηλός συντελεστής ηλιακής ακτινοβολίας συστήνεται σε κτίρια και χώρους κτιρίων όπου λόγω προσανατολισμού και χρήσης, η υπερθέρμανση του καλοκαιρινούς μήνες αποτελεί ιδιαίτερο πρόβλημα.

Σκίαση

Η ελεγχόμενη εξωτερική μετακινούμενη σκίαση επιτρέπει την εκμετάλλευση της ηλιακής ακτινοβολίας ανάλογα με την εποχή και τις ανάγκες των χρηστών του κτιρίου. Σκίαση ανοιγμάτων επιβάλλεται να γίνεται στην εξωτερική πλευρά του υαλοστασίου, για να αποφευχθεί η διείσδυση του ήλιου και η συνεπαγόμενη υπερθέρμανση του εσωτερικού χώρου. Ειδικά η σκίαση των ανοιγμάτων με δυτικό, ανατολικό και νότιο προσανατολισμό είναι προτιμότερο να είναι κινητή, έτσι ώστε το μεν χειμώνα να επιτρέπεται ο φωτισμός και ηλιασμός του χώρου, το δε καλοκαίρι να εξασφαλίζεται η πλήρης προστασία του από την υπερθέρμανση. Η λειτουργία αυτή μπορεί να έχει καλύτερα αποτελέσματα αν είναι αυτοματοποιημένη. Ωστόσο, η αυτοματοποίηση δε θα πρέπει να παραγνωρίζει τις ανάγκες του χρήστη όσον αφορά τη θερμική άνεση, το φυσικό φωτισμό και την ασφάλεια. Οι αυτοματισμοί στα σκίαστρα ίσως είναι πιο ενδεδειγμένοι σε κτίρια που δε χρησιμοποιούνται ολόκληρο το εικοσιτετράωρο και ως εκ τούτου δεν υπάρχει ο χρήστης που θα ρυθμίσει τα σκίαστρα ανάλογα με τις εξωτερικές συνθήκες και τις ανάγκες του, και σε κτίρια που η ηλιακή ακτινοβολία έχει μεγάλη επίδραση στη συνολική ενεργειακή απόδοση τους.

Όταν η θέση του ήλιου είναι ψηλά στον ουρανό, η χρήση οριζόντιων συστημάτων σκίασης είναι πιο αποτελεσματική, ενώ η χρήση κάθετων συστημάτων σκίασης αποδίδει καλύτερα όταν ο ήλιος βρίσκεται χαμηλά στον ουρανό. Η χρήση του παντζουριού με γρίλιες είναι ευνοϊκή, καθώς μπορεί να ανοίξει ένα μεγάλο ποσοστό του το καλοκαίρι ώστε να προσφέρει σκιασμό και αερισμό αλλά και να προσφέρει θερμομόνωση το χειμώνα.

Ψύξη

Η αυξημένη θερμομόνωση σε ένα ΚΣΜΚΕ μειώνει σημαντικά τα ψυκτικά φορτία, όχι όμως στον ίδιο βαθμό που μειώνει τα θερμικά. Επιπλέον, αν τα μέτρα σκίασης και ο νυκτερινός αερισμός περιορίζονται λόγω άλλων λειτουργικών αναγκών του κτιρίου, τα φορτία μπορεί να είναι ιδιαίτερα ψηλά. Με τα πιο πάνω δεδομένα η επιλογή συστημάτων κλιματισμού με τις πιο ψηλές εποχιακές αποδόσεις μπορεί να είναι επιτακτική σε ένα ΚΣΜΚΕ. Για αυτόνομα κλιματιστικά με ισχύ εξόδου μικρότερη των 12kW, η εποχιακή ενεργειακή απόδοση καθορίζεται από την ενεργειακή τους σήμανση. Για μεγάλα συστήματα, η εποχιακή απόδοση θα πρέπει να υπολογιστεί, ενώ μεγάλη εξοικονόμηση ενέργειας μπορεί να επιτευχθεί από τη βελτιστοποίηση στο σχεδιασμό του συστήματος διανομής, όπως με τη βέλτιστη διάταξη των αεραγωγών και την κατάλληλη μόνωση τους.

Τα συστήματα ηλιακού κλιματισμού, των οποίων η διαδικασία ψύξης τροφοδοτείται από την ηλιακή ακτινοβολία, μπορούν να αποτελέσουν μια εναλλακτική λύση στη μείωση της κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας. Οι βασικές αρχές λειτουργίας των συστημάτων απορρόφησης βασίζονται σε συνεχείς κύκλους απορρόφησης με τη βοήθεια των ηλιακών συλλεκτών. Τα συστήματα απορρόφησης χωρίζονται σε υγρού τύπου και στερεού τύπου. Ο συντελεστής απόδοσης του ψυκτικού κύκλου για χαμηλή θερμοκρασία λειτουργίας των συλλεκτών επιτυγχάνεται με τη χρήση του συνδυασμού νερού (ψυκτικό μέσο) και βρομιούχου λιθίου (απορροφητής) και συνήθως κυμαίνεται μεταξύ 0,65 και 1,1.

Τεχνικά συστήματα για θέρμανση, ψύξη, αερισμό και ζεστό νερό χρήσης, και εναλλακτικά συστήματα παραγωγής ενέργειας υψηλής απόδοσης

Η επιλογή των κατάλληλων τεχνικών συστημάτων σε ένα ΚΣΜΚΕ μπορεί είναι μεγαλύτερη πρόκληση από ότι σε ένα συμβατικό κτίριο, καθώς οι ανάγκες που πρέπει να ικανοποιηθούν είναι σχετικά μικρές, ενώ αυτό πρέπει να γίνει με τον πιο αποδοτικό τρόπο χωρίς να συμβιβάζονται οι συνθήκες άνεσης. Επιπλέον, η εγκατάσταση συστημάτων παραγωγής ενέργειας από ανανεώσιμες πηγές είναι απαραίτητη σε ΚΣΜΚΕ, τοποθετούνται με στόχο τη μείωση της ποσότητας ενέργειας που απαιτείται να εισαχθεί στο κτίριο από το ηλεκτρικό δίκτυο ή/και από άλλους διανομείς ενέργειας.

Θέρμανση

Σε ΚΣΜΚΕ απαιτούνται υψηλά επίπεδα θερμομόνωσης του κελύφους με αποτέλεσμα η απαίτηση ενέργειας για σκοπούς θέρμανσης να είναι μειωμένη. Ακόμη, θα πρέπει να χρησιμοποιηθούν οι βέλτιστες τεχνολογίες και πρακτικές στην παραγωγή, διανομή και παροχή θερμότητας στον χώρο που θα επιφέρουν το επιθυμητό επίπεδο άνεσης με τη λιγότερη δυνατή κατανάλωση ενέργειας.
Μερικοί από τους πιο σημαντικούς τρόπους για την παραγωγή της θέρμανσης σε ΚΣΜΚΕ είναι οι ακόλουθοι:

  1. Λέβητας συμπυκνώσεως υγρού ή αερίου καύσιμου όπου η απόδοση μπορεί να είναι πέραν από 100%. Ο καυστήρας του λέβητα μπορεί να είναι δύο σταδίων και σε μεγάλα κτίρια πολλαπλών σταδίων, προσαρμόζοντας έτσι τη θερμότητα του παράγεται ανάλογα με τη μεταβολή στις ανάγκες του κτιρίου.
  2. Αντλία θερμότητας υψηλής απόδοσης, κατά προτίμηση με απόδοση μεγαλύτερη από 3,5. Οι αντλίες θερμότητας μπορεί να είναι αερόψυκτες ή υδρόψυκτες, ενώ μπορεί να συνδυαστούν και με την ανταλλαγή θερμοκρασίας με το έδαφος όπου οι θερμοκρασίες είναι σταθερές καθ’ όλη την διάρκεια του χρόνου. Σε σχέση με τα υπόλοιπα συστήματα θέρμανσης έχουν το πλεονέκτημα ότι μπορεί η ίδια μονάδα να χρησιμοποιηθεί και για ψύξη, ενώ δεν απαιτούν ειδικό χώρο για την εγκατάσταση τους όπως λεβητοστάσιο. Ωστόσο, στην περίπτωση που η ανταλλαγή θερμότητας θα γίνει με το έδαφος, θα πρέπει να εξεταστούν διάφοροι τεχνικοί παράγοντες, όπως το βάθος που θα πρέπει να τοποθετηθεί ο γεωεναλλάκτης, κατά πόσον η σκληρότητα και η αγωγιμότητα του εδάφους το επιτρέπει, και αν υπάρχει αρκετός χώρος στο οικόπεδο.
  3. Λέβητας βιομάζας ειδικότερα όταν υπάρχει αυτοματισμός για ελεγχόμενη τροφοδοσία καύσιμου και ρύθμιση της καύσης. Η βιομάζα αποτελεί ανανεώσιμη πηγή ενέργειας και συμβάλλει στην επίτευξη του ελάχιστου ποσοστού ΑΠΕ που απαιτείται σε ένα ΚΣΜΚΕ. Πριν την εγκατάσταση θα πρέπει να ληφθεί υπόψη ο χώρος που απαιτείται για την αποθήκευση της βιομάζας.
  4. Ηλιακή θέρμανση συνδυασμένη με ένα άλλο σύστημα παραγωγής θέρμανσης όπως λέβητα ή αντλία θερμότητας. Τα ηλιακά έχουν το πλεονέκτημα ότι μπορούν να καλύψουν και τις ανάγκες σε ζεστό νερό χρήσης, έτσι μπορεί να είναι πιο ελκυστική λύση σε κτίρια που έχουν ταυτόχρονα και ψηλές ανάγκες σε θέρμανση και ζεστό νερό χρήσης. Η βέλτιστη τοποθέτηση και σχεδιασμός τους, μπορούν να επιφέρουν 50% εξοικονόμηση συμβατικών καυσίμων στη θέρμανση και 80% στο ζεστό νερό χρήσης. Η εφαρμογή ηλιακών συστημάτων μπορεί να περιορίζεται σε περιπτώσεις κτιρίων που δεν υπάρχει επαρκή χώρος για τοποθέτηση τους ή την τοποθέτηση τους στον σωστό προσανατολισμό. Κτίρια με μεγάλες οροφές που δεν σκιάζονται από άλλα κτίρια είναι πιο κατάλληλά.
  5. Ηλεκτρική αντίσταση σε περιπτώσεις ΚΣΜΚΕ που τα επίπεδα θερμομόνωσης είναι ιδιαίτερα υψηλά και το κτίριο μικρό, καθώς η ζήτηση σε μια τέτοια περίπτωση για θέρμανση είναι τόσο λίγη που τεχνικά και οικονομικά δεν επιτρέπει την εγκατάσταση λέβητα ή αντλίας θερμότητας. Η χρήση ηλεκτρικής αντίστασης αυξάνει την πρωτογενή ενέργεια που καταναλώνει το κτίριο και για αυτό ίσως να απαιτείται η λήψη άλλων αντισταθμιστικών μέτρων, πέραν των ελάχιστων υποχρεωτικών, όπως για παράδειγμα ο ηλεκτρισμός να προέρχεται από φωτοβολταϊκό σύστημα αντί από το δίκτυο.
  6. Τηλεθέρμανση σε επίπεδο περιοχής ή οικοδομικού τετραγώνου. Η παραγωγή θέρμανσης σε ένα κεντρικό σημείο με συμβατικά καύσιμα, που στη συνέχεια διοχετεύεται σε πολλά κτίρια επιτυγχάνει μεγαλύτερο βαθμό απόδοσης σε σχέση με την παραγωγή θερμότητας με συμβατικά καύσιμα σε κάθε κτίριο ξεχωριστά. Επιπλέον, η τηλεθέρμανση μπορεί να συνδυαστεί με μονάδα συμπαραγωγής, με συστήματα ΑΠΕ όπως τα ηλιακά θερμικά, με την εκμετάλλευση απορριπτόμενης ενέργειας όπως τη θερμότητα από ηλεκτροπαραγωγή και την επεξεργασία απορριμμάτων ή συνδυασμό τους. Η τηλεθέρμανση μπορεί να είναι κατάλληλη στις περιπτώσεις που υπάρχει μια ενιαία ανάπτυξη πολλών ΚΣΜΚΕ.

Σημαντικές απώλειες ενέργειας στη θέρμανση παρουσιάζονται πολλές φορές στη διανομή της μέσα στους χώρους του κτιρίου. Ειδικότερα, όταν το μέσο θέρμανσης είναι ζεστό νερό, ιδιαίτερη προσοχή πρέπει να δίνεται στην επάρκεια της θερμομόνωσης των σωληνώσεων και των δοχείων αποθήκευσης. Συστήνεται όπως ιδιαίτερη σημασία δίδεται και στους κυκλοφορητές νερού. Η σωστή διαστασιολόγηση τους και η επιλογή αντλιών υψηλής απόδοσης μειώνει σημαντικά την κατανάλωση ενέργειας.

Ανεμιστήρας οροφής

Η χρήση των ανεμιστήρων οροφής σε διάφορους χώρους του κτιρίου μπορεί να βοηθήσει στην μείωση της κατανάλωσης ενέργειας για κλιματισμό. Η τοποθέτηση τους στην οροφή αυξάνουν την κίνηση του αέρα μέσα στον χώρο. Οι συνηθισμένοι ανεμιστήρες οροφής εκτιμάται ότι για ύψος εγκατάστασης 2,5 m πάνω από το δάπεδο είναι αποτελεσματικοί σε μια ακτίνα 1,8m από το σημείο που τοποθετούνται. Η αύξηση της κίνησης του αέρα επιτρέπει την ταυτόχρονη λειτουργία του συστήματος κλιματισμού σε πιο ψηλές θερμοκρασίες. Εκτιμάται ότι όταν ο ανεμιστήρας καλύπτει το 80% του χώρου η θερμοκρασία του κλιματιστικού μπορεί να αυξηθεί κατά 2°C και να επιτευχθεί το ίδιο επίπεδο θερμικής άνεσης. Επιπλέον, η χρήση ανεμιστήρα οροφής επιτρέπει την αποφυγή λειτουργίας του συστήματος κλιματισμού κατά τις μεταβατικές περιόδους του χρόνου ή ακόμα και κάποια καλοκαιρινά βράδια που οι θερμοκρασίες μπορεί να είναι πολύ χαμηλές σε σχέση με την ημέρα. Ο συνδυασμός του ανεμιστήρα οροφής με κατάλληλα προσανατολισμένα και διαστασιολογημένα ανοίγματα και συστήματα σκίασης μπορεί να είναι ακόμα πιο αποτελεσματικός. Η τοποθέτηση τους συναντάται κυρίως σε κατοικίες αλλά μπορούν φανούν χρήσιμοι και σε πολλούς άλλους τύπους κτιρίων όπως γραφεία, και χώροι εκδηλώσεων.

Μηχανικός αερισμός

Συστήματα μηχανικού αερισμού εφαρμόζονται τοπικά ή κεντρικά για να εισάγουν φρέσκο νωπό αέρα στο κτίριο ή/και να εξάγουν αέρα από το κτίριο. Η εγκατάσταση μηχανικού αερισμού σε κάποιους τύπους κτιρίων είναι απαραίτητη για τη διατήρηση της ποιότητας του αέρα σε υψηλά επίπεδα, καθώς ο αερισμός με φυσικό τρόπο μπορεί να μην είναι εφικτός. Σε ΚΣΜΚΕ η αεροστεγανότητα του κτιρίου είναι πολύ ψηλή και περιορίζει την διείσδυση του αέρα, κάνοντας όμως πιο πιθανή την ανάγκη εγκατάστασης μηχανικού αερισμού. Η εγκατάσταση του, ειδικά όταν αυτός είναι κεντρικός, προϋποθέτει την εγκατάσταση αεραγωγών και ανεμιστήρων που αυξάνουν την κατανάλωση ενέργειας.

Ο μηχανικός αερισμός μπορεί να λειτουργήσει θετικά προς την ενεργειακή απόδοση του κτιρίου όταν συμπεριλαμβάνεται σε αυτό σύστημα ανάκτησης θερμότητας. Δηλαδή όταν μέρος του ήδη θερμαινόμενου ή ψυχόμενου αέρα που εξάγεται χρησιμοποιείται για να θερμάνει ή να κρυώσει το φρέσκο αέρα που εισάγεται. Ειδικά τη χειμερινή περίοδο αυτός μπορεί να είναι και ο κύριος τρόπος θέρμανσης, καθώς τα θερμικά φορτία σε ένα ΚΣΜΚΕ είναι πολύ περιορισμένα.

Επιπλέον, ο μηχανικός αερισμός μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως μέρος μιας στρατηγικής νυχτερινού δροσισμού. Του καλοκαιρινούς μήνες μπορεί να εισάγεται με μηχανικό τρόπο εξωτερικός αέρας ο οποίος έχει χαμηλότερη θερμοκρασία από τον αέρα που βρίσκεται στο κτίριο. Η εφαρμογή αυτή μπορεί να γίνει σε κτίρια που ενώ χρησιμοποιούνται κατά τη διάρκεια της ημέρας, το βράδυ μένουν κλειστά και δεν χρησιμοποιούνται. Η αντικατάσταση όλου του εσωτερικού αέρα με χαμηλότερης θερμοκρασίας νυχτερινό αέρα και η ψύξη της εσωτερικής μάζας του κτιρίου, επιτρέπει την καθυστέρηση στον χρόνο έναρξης λειτουργίας του συστήματος κλιματισμού ή/και τη λειτουργία του σε ψηλότερη θερμοκρασία. Ο νυχτερινός αερισμός είναι πιο αποτελεσματικός όταν το κτίριο έχει υψηλή θερμοχωρητικότητα, καθώς έχει μεγαλύτερη ικανότητα να αποθηκεύει στις εσωτερικές του επιφάνειες την ενέργεια από τον δροσερό αέρα και να την αποδίδει πίσω κατά την διάρκεια της ημέρας. Η ελεγχόμενη εισαγωγή αέρα μπορεί να βοηθήσει και στην αποφυγή χρήσης κλιματισμού σε περιόδους όπου οι εξωτερικές θερμοκρασίες δεν είναι ιδιαίτερα υψηλές.

Ζεστό νερό χρήσης

Η ζήτηση ενέργειας για ζεστό νερό χρήσης σε μια τυπική κατοικία είναι συνήθως 15 kWh / m2 ετησίως. Σε μια κατοικία ενεργειακής κατηγορίας Β αυτό αντιπροσωπεύει περίπου το 10% της συνολικής ζήτησης ενέργειας (μη συμπεριλαμβανομένης της ζήτησης ενέργειας για ηλεκτρικές συσκευές και εξωτερικό φωτισμό). Σε ΚΣΜΚΕ όπου η ζήτηση ενέργειας για θέρμανση και ψύξη έχει περιοριστεί περισσότερο, η ζήτηση ενέργειας για ζεστό νερό χρήσης μπορεί να αντιπροσωπεύει το 20% και είναι ίση ή μεγαλύτερη από τη ζήτηση ενέργειας για θέρμανση χώρου. Υψηλή ζήτηση για ζεστό νερό χρήσης υπάρχει και σε άλλους τύπους κτιρίων όπως ξενοδοχεία, γυμναστήρια και χώρους εστίασης. Σε κτίρια γραφείων η ετήσια ζήτηση ενέργειας ανά τετραγωνικό μέτρο είναι κατά κανόνα μικρή, όμως η κατανάλωση ενέργειας ως απόλυτος αριθμός μπορεί να είναι μεγάλη αν τα γραφεία είναι μεγάλα κτιριακά συγκροτήματα.
Για τους πιο πάνω λόγους η παραγωγή και διανομή ζεστού νερού χρήσης πρέπει να σχεδιαστεί με το βέλτιστο δυνατό τρόπο. Συστήνεται όπως:

  1. Μειώνονται στον μεγαλύτερο δυνατό βαθμό οι απώλειες στην αποθήκευση και τη διανομή. Το μέγεθος των απωλειών είναι συνάρτηση του μεγέθους των δοχείων αποθήκευσης, του μήκους των σωληνώσεων διανομής ζεστού νερού και του επιπέδου θερμομόνωσης τους. Η θερμομόνωση των δοχείων και των σωληνώσεων στα βέλτιστα επίπεδα και η χωροθέτηση του συστήματος κοντά στο σημείο παροχής του ζεστού νερού είναι σημαντικά μέτρα για μείωση της ζήτησης ενέργειας σε ένα ΚΣΜΚΕ. Σε κτίριο όπου χώροι μαγειρέματος και υγιεινής είναι ομαδοποιημένοι, η μείωση του μήκους των σωληνώσεων είναι πιο εφικτή.
  2. Γίνεται χρήση ηλιακών συστημάτων για την παραγωγή ζεστού νερού χρήσης στο βαθμό που είναι τεχνικά και οικονομικά εφικτό. Σε κατοικίες το ηλιακό σύστημα μπορεί να καλύψει από το 50% έως το 80% των αναγκών σε ζεστό νερό χρήσης. Για βέλτιστη παραγωγή, είναι σημαντική η σωστή διαστασιολόγηση και τοποθέτηση του συστήματος. Χρησιμοποιείται η απορριπτόμενη ενέργεια από το σύστημα θέρμανσης ή κλιματισμού για την παραγωγή ζεστού νερού χρήσης. Η ενέργεια που απορρίπτεται το καλοκαίρι από το σύστημα κλιματισμού μπορεί με ένα εναλλάκτη θερμότητας να διοχετεύεται για την παραγωγή ζεστού νερού. Ο ίδιος εναλλάκτης μπορεί να χρησιμοποιηθεί και τους χειμερινούς μήνες ή να εγκατασταθεί σε ένα σύστημα κεντρικής θέρμανσης. Ωστόσο, θα πρέπει να εξεταστεί η μείωση που θα επιφέρει στην απόδοση του συστήματος θέρμανσης, καθώς ένα τέτοιο μέτρο, αν δεν σχεδιαστεί σωστά μπορεί να επιφέρει αύξηση αντί μείωση στη συνολική κατανάλωση πρωτογενούς ενέργειας στο κτίριο.
  3. Εξετάζεται η εγκατάσταση αντλίας θερμότητας υψηλής απόδοσης αποκλειστικά για την παραγωγή ζεστού νερού χρήσης. Ένα τέτοιο μέτρο μπορεί να μειώσει σημαντικά την κατανάλωση πρωτογενούς ενέργειας για ζεστό νερό, ενώ μπορεί να είναι κAατάλληλη λύση στην περίπτωση που δεν υπάρχει χώρος για εγκατάσταση λέβητα ή/και ηλιακών. Ωστόσο, εάν η ζήτηση είναι μικρή το μέτρο αυτό πιθανόν να μην είναι το οικονομικά βέλτιστο.

Παραγωγή ηλεκτρισμού από ανανεώσιμες πηγές

Η παραγωγή ηλεκτρισμού σε ΚΣΜΚΕ είναι μια λύση για περαιτέρω μείωση της πρωτογενούς ενέργειας του κτιρίου και κάλυψης της μικρής εναπομείνασας ενέργειας μετά από την εφαρμογή όλων των παθητικών μέτρων. Επίσης, σε μερικές περιπτώσεις μπορεί να είναι και η μόνη λύση για επίτευξη του ελάχιστου ποσοστού ανανεώσιμης ενέργειας που απαιτείται σε ένα ΚΣΜΚΕ, καθώς η εφαρμογή συστημάτων ΑΠΕ στη θέρμανση και την ψύξη να μην επιτυγχάνουν τον στόχο ή να μην αποτελούν τις οικονομικά βέλτιστες εφαρμογές. Η παραγωγή ηλεκτρισμού από ΑΠΕ περιβάλλεται από ένα πλαίσιο ρυθμίσεων, και σε μερικές περιπτώσεις κινήτρων το οποίο πρέπει να μελετηθεί σοβαρά πριν τη λήψη οποιασδήποτε απόφασης. Κυρίως μπορεί να επηρεάζονται τα ακόλουθα:

  1. Η δυνατότητα εγκατάστασης
  2. Το μέγεθος του συστήματος
  3. Το ποσοστό της παραγόμενης ενέργειας που θα καταναλώνεται ή θα διοχετεύεται στο δίκτυο

Για βέλτιστο σχεδιασμό του συστήματος συστήνεται όπως γίνει μια εκτίμηση του προφίλ του ηλεκτρικού φορτίου που θα έχει το κτίριο κατά τη λειτουργία του. Η εκτίμηση αυτή είναι σημαντική για να διαπιστωθεί το μέγεθος του συστήματος που θα ανταποκρίνεται στις ανάγκες του κτιρίου τόσο σε ποσοστό της ετήσιας κατανάλωσης του, όσο και για κάλυψη των αναγκών του σε πραγματικό χρόνο. Εδώ πρέπει να σημειωθεί ότι θα πρέπει να ληφθούν υπόψη και καταναλώσεις ηλεκτρισμού που δεν περιλαμβάνονται στο ορισμό του ΚΣΜΚΕ, όπως οι ηλεκτρικές συσκευές, ο εξωτερικός φωτισμός και οι κολυμβητικές δεξαμενές.

Το πιο διαδεδομένο σύστημα ηλεκτροπαραγωγής από ανανεώσιμη ενέργεια είναι το φωτοβολταϊκό. Η βελτιστοποίηση της απόδοσής του καθορίζεται σε μεγάλο βαθμό από τον τύπο, την κλίση, τον προσανατολισμό, και την δυναμικότητα των πλαισίων του. Η εφαρμογή τους υπόκειται σε περιορισμούς παρόμοιους με αυτούς των ηλιακών θερμικών, όπως η ύπαρξη διαθέσιμου και κατάλληλου χώρου στη στέγη.

Οι μικρές ανεμογεννήτριες είναι ακόμα μια λύση για την παραγωγή ηλεκτρισμού που μπορεί να εφαρμοσθεί κυρίως σε ΚΣΜΚΕ που βρίσκονται σε αγροτικές περιοχές. Η απόδοση τους καθορίζεται από το ύψος του κόμβου της προπέλας από το έδαφος, τη διάμετρο της και κατά πόσον ο περιβάλλον χώρος ευνοεί την αύξηση της ταχύτητας του ανέμου. Η αδειοδότηση τους διέπεται από περιβαλλοντικούς περιορισμούς οι οποίοι σχετίζονται με την οπτική και ηχητική ρύπανση.

Συμπαραγωγή και τριπαραγωγή

Τα συστήματα Συμπαραγωγής Ηλεκτρισμού και Θερμότητας (ΣΗΘ) παράγουν ταυτόχρονα ηλεκτρική και θερμική ενέργεια από την ίδια πηγή ενέργειας. Η θερμική ενέργεια που ανακτάται από τη μονάδα συμπαραγωγής μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τις ανάγκες θέρμανσης χώρου και ζεστού νερού χρήσης του κτιρίου. Όταν από την ίδια αρχική πηγή ενέργειας τροφοδοτείται και ένας ψύκτης απορρόφησης για κάλυψη των αναγκών ψύξης του κτιρίου τότε το σύστημα ονομάζεται σύστημα τριπαραγωγής. Επειδή η μονάδα συμπαραγωγής εκμεταλλεύεται τη θερμότητα που στην περίπτωση του συμβατικού τρόπου παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας θα χανόταν, η συνολική απόδοση του συστήματος συμπαραγωγής είναι πολύ μεγαλύτερη από αυτή των μεμονωμένων συστημάτων. Η χρήση βιομάζας ή ηλιακής ενέργειας αντί συμβατικού καυσίμου σε ένα σύστημα συμπαραγωγής μπορεί να μειώσει ακόμα περισσότερο την πρωτογενή ενέργεια του κτιρίου, συνδράμοντας στην εκπλήρωση των απαιτήσεων για ΚΣΜΚΕ.

Η συμπαραγωγή και η τριπαραγωγή μπορεί να είναι πιο κατάλληλη εφαρμογή στους τύπους κτιρίων που λόγω μεγέθους και χρήσης υπάρχει ταυτόχρονη μεγάλη ανάγκη σε ηλεκτρική και θερμική ενέργεια.

Φωτισμός

Η επίτευξη της κατασκευής ενός ΚΣΜΚΕ ή της ανακαίνισης κτιρίου σε ΚΣΜΚΕ απαιτεί τη μείωση της κατανάλωσης ενέργειας για φωτισμό. Ειδικότερα, σε κτίρια υπηρεσιών όταν το κέλυφος τους είναι καλά θερμομονωμένο ο φωτισμός εκτιμάται ότι αντιπροσωπεύει το 50% της συνολικής κατανάλωσης ενέργειας, ενώ σε κάποιες περιπτώσεις μπορεί να ξεπερνά το 75%. Η ενέργεια για φωτισμό είναι αποτέλεσμα της εγκατεστημένης ισχύος φωτισμού και της διάρκειας χρήσης του σε συνάρτηση με το διαθέσιμο φυσικό φωτισμό και των πιθανών αυτοματισμών που υπάρχουν. Η εγκατάσταση της μικρότερης δυνατής ισχύος φωτισμού, χωρίς να συμβιβάζονται οι ανάγκες των χρηστών, είναι θεμελιώδες μέτρο. Για ΚΣΜΚΕ που χρησιμοποιούνται ως γραφεία, υπάρχει επί μέρους υποχρέωση η εγκατεστημένη ισχύς φωτισμού να μην ξεπερνά τα 10 W/m2.

Ως πρώτο βήμα συστήνεται όπως είναι η μέγιστη δυνατή εκμετάλλευση του φυσικού φωτισμού. Η διάρθρωση των χώρων θα πρέπει να λαμβάνει υπόψη την πορεία του ήλιου συναρτήσει του ωραρίου και της έντασης χρήσης τους, ώστε να παρέχεται επαρκής φυσικός φωτισμός από τα παράθυρα. Τα παράθυρα στη νότια όψη παρέχουν μεγάλα ποσά φυσικού φωτισμού και ηλιακών κερδών σε αντίθεση με τα παράθυρα στη βορινή όψη όπου παρέχει διάχυτο φυσικό φως και ελάχιστα ηλιακά κέρδη. Τα παράθυρα θα πρέπει να τοποθετούνται σε πολλαπλές κατευθύνσεις για επιτευχθεί η εξισορρόπηση των επίπεδων φωτισμού των εσωτερικών χώρων. Οι ανάγκες σε φωτισμό κάθε εσωτερικού χώρου διαφέρουν σε ποσότητα και ποιότητα.

Η δε ποσότητα και κατανομή του φυσικού φωτισμού εξαρτάται άμεσα από :

  1. Τη γεωμετρία του χώρου (ύψος / πλάτος)
  2. Την επιφάνεια και τη θέση του ανοίγματος
  3. Τον τύπο του υαλοπίνακα
  4. Το σχήμα του υαλοπίνακα

Ανοίγματα μεγάλου πλάτους παρέχουν φυσικό φωτισμό σταθερής έντασης, αλλά παράλληλα δημιουργούνται ζώνες διαφορετικής έντασης φωτισμού στο χώρο παράλληλες προς την όψη που φέρει το άνοιγμα. Κατακόρυφα ανοίγματα παρέχουν μεν καλύτερο φωτισμό στις απομακρυσμένες από το άνοιγμα περιοχές, αλλά διαφορετικής έντασης στη διάρκεια της ημέρας. Όσο πιο ψηλά τοποθετημένο το άνοιγμα τόσο πιο βαθιά στο χώρο φτάνει το φυσικό φως.

Σε χώρους που λόγω περιορισμών δεν υπάρχουν ανοίγματα ή είναι πολύ μικρά όπως υπόγεια και αποθήκες, αλλά και υφιστάμενα κτίρια όπου η δημιουργία νέων ανοιγμάτων είναι ανέφικτη, η χρήση του τεχνητού φωτισμού μπορεί να μειωθεί με την εγκατάσταση φωτοσωλήνων. Οι φωτοσωλήνες παγιδεύουν το φως του ήλιου με ένα θόλο που τοποθετείται στην οροφή του κτιρίου και στην συνέχεια μεταφέρεται στον επιθυμητό χώρο μέσω αντανακλαστικού σωλήνα.

Επιπλέον, μια επιπρόσθετη τεχνική που μπορεί να συνεισφέρει στον φυσικό φωτισμό είναι η αύξηση του έμμεσου φωτισμού ενός χώρου. Αυτό μπορεί να γίνει με την επιλογή ανοιχτών χρωμάτων και στιλπνής υφής για την επίστρωση ή επικάλυψη στις παρακείμενες του κτιρίου επιφάνειες ώστε να διοχετεύεται μέσω ανάκλασης η ηλιακή ακτινοβολία μέσα στο κτίριο. Οι ανοιχτόχρωμες επιφάνειες παρουσιάζουν χαμηλό συντελεστή απορροφητικότητας της ηλιακής ακτινοβολίας και οι στιλπνές υψηλό συντελεστή ανακλαστικότητας. Το αντίθετο συμβαίνει με τις σκουρόχρωμες και τραχιές επιφάνειες.

Αφού εξαντληθούν όλες οι δυνατότητες εκμετάλλευσης του φυσικού φωτισμού, θα πρέπει να γίνεται από το στάδιο της μελέτης, η βέλτιστή διαστασιολόγηση με την επιλογή του κατάλληλου τύπου και αριθμού φωτιστικών πηγών, διατηρώντας το επιθυμητό επίπεδο οπτικής άνεσης.

Η επιλογή λαμπτήρων υψηλής ενεργειακής απόδοσης και χαμηλής κατανάλωσης μπορεί να γίνει σχετικά εύκολα, καθώς όλοι οι λαμπτήρες έχουν ενεργειακή σήμανση. Σε λαμπτήρες που περιλαμβάνονται μετασχηματιστές τάσης (ballasts) ενδείκνυται η χρήση ηλεκτρονικών ballast έναντι των ηλεκτρομαγνητικών αφού προσφέρουν καλύτερη απόδοση, χαμηλότερη κατανάλωση του φωτιστικού σώματος και μικρότερες απώλειες του στραγγαλιστικού πηνίου.

Η χρήσης ενέργειας για φωτισμό μπορεί να μειωθεί περαιτέρω με την εγκατάσταση συστημάτων ελέγχου, τοπικών ή κεντρικών, για μείωση του χρόνου χρήσης των συστημάτων ώστε ο φωτισμός να παρέχεται μόνο όταν απαιτείται. Αυτό μπορεί να γίνει με διάφορους τρόπους όπως οι ρυθμιστές έντασης της ηλεκτρικής τάσης ανάλογα με τις ανάγκες των χρηστών, με την εγκατάσταση ανιχνευτών παρουσίας και των αυτόματων συστημάτων μείωσης με τη χρήση αισθητήρων φυσικού φωτός. Σε κάθε περίπτωση οι αυτοματισμοί πρέπει να λαμβάνουν υπόψη τη διαθεσιμότητα σε φυσικό φωτισμό που μεταβάλλεται ανάλογα με την εποχή και τις καιρικές συνθήκες.

Προτιμήσεις απορρήτου

Όταν επισκέπτεστε τον ιστότοπό μας, ενδέχεται να αποθηκεύει πληροφορίες μέσω του προγράμματος περιήγησής σας από συγκεκριμένες υπηρεσίες, συνήθως με τη μορφή cookie. Εδώ μπορείτε να αλλάξετε τις προτιμήσεις απορρήτου σας. Αξίζει να σημειωθεί ότι ο αποκλεισμός ορισμένων τύπων cookie μπορεί να επηρεάσει την εμπειρία σας στον ιστότοπό μας και στις υπηρεσίες που μπορούμε να προσφέρουμε.

Click to enable/disable Google Analytics tracking code.
Click to enable/disable Google Fonts.
Click to enable/disable Google Maps.
Click to enable/disable video embeds.
Ο ιστότοπός μας χρησιμοποιεί cookies, κυρίως από υπηρεσίες τρίτων. Ορίστε τις προτιμήσεις απορρήτου σας και / ή συμφωνήστε με τη χρήση των cookies από εμάς.