ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΣΧΟΛΗ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΩΝ
ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΟΣ ΚΑΙ ΒΙΟΚΛΙΜΑΤΙΚΟΣ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ
Καθηγητής: Ι. Τριπιδάκης Σπουδαστες: Παπασπύρος Αλέξανδρος 04105081 Σοφρωνη Δανάη 04105082 Έτος: 2008 1
2
ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ 1. 2. 3. 4.
5. 6. 7. 8. 9.
Γενικά σχέδια κατοικίας………………………………………….. σελ. 3 Πίνακες…………………………………………………………………….σελ. 5 Υπολογισμός θερμικών απωλειών κατοικίας…………...σελ. 8 Υπολογιμός θερμικών κερδών κατοικίας 4.1 Ηλιακά κέρδη……………………………………………………...σελ. 14 4.2 Θερμοκήπιο………………………………………………………. .σελ. 16 4.3 Τοίχος Τrombe-Michel……………………………………….. .σελ.19 Iσολογισμός θερμι.απωλειών – θερμ.κερδών........... σελ. 21 Υπολογισμός χρόνου απόσβεσης................................ σελ. 23 Δίκτυο αεραγωγών.......................................................σελ. 24 Φωτοβολταικά – Ηλιακοί συλλέκτες............................σελ. 27 Ο οικισμός 9.1 Αφαλάτωση..............................................................σελ.32 9.2 Βιολογικός καθαρισμός............................................σελ.33 9.3 Φωτοβολταικο παρκο – Αιολικό πάρκο....................σελ.34 9.4 Σχεδιασμός οικισμού.................................................σελ.35
3
4
5
ΠΙΝΑΚΑΣ 1 : ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΘΕΡΜΙΚΩΝ ΑΠΩΛΕΙΩΝ ΚΑΤΟΙΚΙΑΣ Μονωτικό υλικό Οπτοπλινθοδομη Foπ=120,598 m² Δt=26 °C Σκυρόδεμα
χωρις μόνωση υαλοβάμβακας χωρις μόνωση Fσκ=26,16 m² Δt=26 υαλοβάμβακας Οροφή°C χωρις μόνωση Foρ= 58,05 m² Δt=26 °C υαλοβάμβακας Δάπεδο χωρις μόνωση Fδαπ= 41,85 m² Δtδαπ= υαλοβάμβακας Pilotis 13 °C χωρις μόνωση Fpil= 16,2 m² Δt = 26 °C και υαλοβάμβακας Παράθυρα ξύλινα απλά Εξωστόθυρες Fπαρ= 23,256 m² ξύλινα διπλά Εξώθυρες Συμπαγείς πάχος 1 in Fπορ= 3,65 m² Δt= 26 °C πάχος 2 in
Πάχος Μονωτικ 6 6 6 5 6
Συντελ. Θερμόπ. 1,493 0,468 3,001 0,554 1,121 0,422 2,688 0,625 2,674 0,542 5,23 3,02 3,629 2,442
Θερμ.απώλειες W (F*K*Δt) πριν μετά 4681,373 1467,436 2041,16 376,81 1691,925 636,924 1462,406 340,031 1126,289 228,29 3162,35 1826,06 344,392 231,745
Μη ελεγχόμενος Q= a*Σl* R* H* Δt* Zγ*1.163 (w)= αερισμός 3528,3 2352,2 Σύνολο θερμικών απωλειών (Qτ) σε W 18038,195 7459,496 Συνολικό κόστος μονωτικών υλικών και διπλών υαλοστασίων ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ: 1. F/V=1,083 Θερμική ζώνη που βρίσκεται η κατοικία : Γ 2. Κm.κτ= Fοπ*Κοπ + Fσκ*Κσκ + Foρ*Κορ + Fδαπ*Κδαπ+ πριν μετά
Κόστος μονωτικών υλικών και διπλών υαλοστασίων (€)
699,47 151,73 336,69 209,25 93,96 2039,11 365,00
3895,21 Κm.max.κτ=0.660 2,074 0,624 6
ΠΙΝΑΚΑΣ 2 : ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΗΛΙΑΚΩΝ ΚΕΡΔΩΝ ΚΑΤΟΙΚΙΑΣ
Μήνες
Ο
Ν
Δ
Ι
Φ
Μ
Α
Μ
Ν
Α,Δ
Ν
Α,Δ
Ν
Α,Δ
Ν
Α,Δ
Ν
Α,Δ
Ν
Α,Δ
Ν
Α,Δ
Ν
Α,Δ
Ε ηλιακή ενέργεια (Κwh/m²)
101
54,54
82
44,28
66
35,64
71
33,34
67
36,18
80
43,2
73
39,42
73
39,42
A (επιφάνεια m²) πριν μετά πριν μετά πριν μετά πριν μετά πριν μετά
5,56 0,8 0,8 1 1 0,85 0,75 1 0,95 0,9 1
15,09 0,8 0,8 1 1 0,85 0,75 1 1 0,9 1
5,56 0,8 0,8 1 1 0,85 0,75 1 0,98 0,9 1
15,09 0,8 0,8 1 1 0,85 0,75 1 1 0,9 1
5,56 0,8 0,8 1 1 0,85 0,75 1 0,98 0,9 1
15,09 0,8 0,8 1 1 0,85 0,75 1 1 0,9 1
5,56 0,8 0,8 1 1 0,85 0,75 1 0,98 0,9 1
15,09 0,8 0,8 1 1 0,85 0,75 1 1 0,9 1
5,56 0,8 0,8 1 1 0,85 0,75 1 0,97 0,9 1
15,09 0,8 0,8 1 1 0,85 0,75 1 1 0,9 1
5,56 0,8 0,8 1 1 0,85 0,75 1 0,85 0,9 1
15,09 0,8 0,8 1 0,8 0,85 0,75 1 1 0,9 1
5,56 0,8 0,8 1 1 0,85 0,75 1 0,75 0,9 1
15,09 0,8 0,8 1 0,8 0,85 0,75 1 1 0,9 1
5,56 0,8 0,8 1 1 0,85 0,75 1 0,7 0,9 1
15,09 0,8 0,8 1 0,85 0,85 0,75 1 1 0,9 1
πριν
343,67 503,68 279,02 408,93 224,58 329,14 241,59 307,90 227,98 334,13 272,22 398,96 248,40 364,05 248,40 364,05
μετά
320,09 493,81 268,08 400,91 215,77 322,68 232,12 301,86 216,81 327,57 226,85 312,91 182,65 285,53 170,47 303,37
Προσανατολισμός/ κλίση
fa fh fs ff fδ Ε υαλ= Ε* Α*fa*fh*fs*fl*fδ (ΚWh/m) Σύνολο κερδών από υαλοστάσια (ΚWh/m)
πριν
847,36
687,95
553,72
549,49
562,11
671,17
612,45
612,45
μετά
813,89
668,99
538,46
533,98
544,38
539,75
468,17
473,84
7
Μήνες Ο Ν Δ Ι Φ Μ Αριθμός ημέρων /μήνα 31 30 31 31 28 31 A) MHNIAIO ΦΟΡΤΙΟ ΘΕΡΜΑΝΣΗΣ ΧΩΡΙΣ ΚΕΡΔΗ ΣQτ (από αγωγιμότητα και αερισμό) 647,71 647,71 647,71 647,71 647,71 647,71 SHL ειδικές θερμικές πριν απώλειες (Qτ/Δτ) μετα 272,22 272,22 272,22 272,22 272,22 272,22 Βαθμοημέρες 73 276 404 405 349 300 Μηνιαίο φορτίο πριν 1134,79 4290,43 6280,20 6295,74 5425,22 4663,51 (ΚWh/m) ΣQτ=(SHL)(DD)0,024 μετά 476,93 1803,19 2639,45 2645,98 2280,11 1959,98
Α 30
Μ 31
647,71 272,22 189 2938,01 1234,79
647,71 272,22 69 1072,61 450,80
Β) ΣΥΝΟΛΟ ΗΛΙΑΚΩΝ ΚΕΡΔΩΝ ΑΠΟ ΔΙΑΦΟΡΕΣ ΠΑΘΗΤΙΚΕΣ ΚΑΤΑΣΚΕΥΕΣ (ΣQs) πριν 847,356 687,952 553,718 549,491 562,107 671,173 612,445 Εξωτερικό υαλοστάσιο (KWh/m) μετα 813,894 668,992 538,457 533,979 544,38 539,754 468,173 Τοίχος Τ-Μ 336,3 273,1 219,8 236,4 223,1 266,4 243,1 Θερμοκήπιο 267,7 217,2 174,9 188,2 177,6 212 193,4
612,445 473,842 243,1 193,4
Γ)ΣΥΝΟΛΟ ΕΣΩΤΕΡΙΚΩΝ ΚΕΡΔΩΝ (άτομα, φώτα, μικροσυσκευές κ.λ.π.) (ΣQint) Μέσα ημερήσια 1,05 x 1,1 x 1,15 x 1,15 1,1 x εσωτερικά κέρδη (KWh/ημ) x=9,59 10,06 10,055 11,03 11,03 10,55 Μηνιαίο εσωτερικό κέρδος (KWh/m) Δ) ΣΥΝΟΛΟ ΗΛΙΑΚΩΝ ΚΑΙ ΕΣΩΤΕΡΙΚΩΝ ΚΕΡΔΩΝ ΣQs+ΣQint
πριν μετά
1,05 x 10,06
0,95 x 9,11
0,9 x 8,63
311,9
316,5
341,9
341,9
323,4
311,9
273,3
267,5
1159,26 1729,79
1004,45 1475,79
895,62 1275,06
891,39 1300,48
885,51 1268,48
983,07 1330,05
885,75 1177,97
879,95 1177,84
0,14 0,49
0,16 0,56
0,21 0,68
0,30 0,95
0,82 2,61
Ε)ΩΦΕΛΙΜΑ ΗΛΙΑΚΑ Λόγος κερδών προςΚΑΙ ΕΣΩΤΕΡΙΚΑ ΚΕΡΔΗ ΚΑΤΑ ΜΗΝΑ (ΣQωφ) πριν 1,02 0,23 0,14 θερμικές απώλειες (Δ/Α) μετά 3,63 0,82 0,48
Θερμική μάζα κατοικίας= ΣmA/Εδαπ= (Μδαπ*Αδαπ+Μορ*Αορ+Μpil*Apil+Μσκυρ*Ασκυρ+Μοπτ*Αοπτ+Μεσ*Αεσ)/Εδαπ
πριν
Σqωφ=n*(ΣQs+Σqint)
πριν μετά πριν μετά
0,7 0,4 811,48 691,92
1,1 0,79 1104,90 1165,88
1,2 0,94 1074,74 1198,55
1,2 0,94 1069,67 1222,45
1,2 0,9 1062,61 1141,63
1,2 0,83 1179,69 1103,94
μετά 1 0,72 885,75 848,14
ΣΤ) Απαιτούμενη βοηθητική θέρμανση
πριν μετά
323,31 0,00
3185,53 637,31
5205,45 1440,89
5226,07 1423,53
4362,61 1138,48
3483,82 856,04
2052,27 386,65
Συντελεσετης χρησιμοποίησης (n)
Ζ)
Ενεργειακή κατανάλωση για θέρμανση κτιρίου χωρίς μόνωση Ενεργειακή κατανάλωση για θέρμανση βιοκλιματικού κτιρίου
είδος κατασκευής 42710 βαρεια 42710 βαρεια 0,8 0,42 703,96 494,69 368,65 0,00
24207,72 5882,90
263,7 ΚWH/year*m² 64,1 KWH/year*m²
8
9
ΓΕΩΜΕΤΡΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗΣ Εμβαδόν οπτοπλινθοδομής................... 120,598 m² Εμβαδόν σκυροδέματος..................... ....26,16 m² Εμβαδόν οροφής................................... 58,05 m² Εμβαδόν δαπέδου................................. 41,85 m² Εμβαδόν pilotis...................................... 16,2 m² Εμβαδόν παραθύρων............................. 23,256 m² Εμβαδόν συμπαγών εξώθυρων............. 3,65 m² Συνολική επιφάνεια κτιρίου (F).............289.764 m² Συνολικός όγκος κτιρίου (V)................... 267,494 m³
Υπολογισμός ΔΤ Η κατοικία βρίσκεται στα Ιωάννινα όπου η μέση τιμή των ελάχιστων θερμοκρασιών είναι -6°C (σελ.379) Η επιθυμητή θερμοκρασία στο εσωτερικό της κατοικίας είναι 20°C ΔΤ=20-(-6)=26°C Το δάπεδο λαμβάνεται: ΔΤδαπ=ΔΤ/2=13°C
10
ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΘΕΡΜΙΚΩΝ ΑΠΩΛΕΙΩΝ ΚΑΤΟΙΚΙΑΣ
Εξωτερικοί τοίχοιoπτοπλινθοδομη (σελ.334) Πριν: εξωτερ. επίχρισμα..........2cm Δρομικός τοίχος...............9cm Μόνωση...........................0cm Κλειστό διάκενο...............10cm Δρομικός τοίχος.................9cm Εσωτερ.επιχρισμα.............2cm Συντελεστής θερμοπερατότητας Κτ= 1,283 kcal/hm²°C => Kτ= 1,283 * 1,163=1,493 w/m²°C Θερμικές απώλειες: F*Κτ*Δt= 4681,373W Μετά: μόνωση.......................6cm Συντελεστής θερμοπερατότητας Κτ= 0,402 kcal/hm²°C => Kτ= 0,402 * 1,163=0,468 w/m²°C Θερμικές απώλειες: F*Κτ*Δt= 1467,436W Κόστος μονωτικού υλικού Για πάχος 6cm υαλοβάμβακα υπολογίσαμε ότι το 2010 θα κοστίζει 5,80€/m² Άρα 5,80*120,598= 699,47€
Εξωτερικοί τοίχοιοπλισμένο σκυρόδεμα (σελ.335) Πριν: πάχος σκυροδέματος.........25cm Μόνωση...........................0cm Συντελεστής θερμοπερατότητας Κτ= 2,581 kcal/hm²°C => Kτ= 2,581 * 1,163=3,001 w/m²°C Θερμικές απώλειες: F*Κτ*Δt=2041,16 W Μετά: μόνωση.......................6cm Συντελεστής θερμοπερατότητας Κτ= 0,476 kcal/hm²°C => Kτ= 0,476 * 1,163=0,554 w/m²°C Θερμικές απώλειες: F*Κτ*Δt=376,81 W Κόστος μονωτικού υλικού Για πάχος 6cm υαλοβάμβακα υπολογίσαμε ότι το 2010 θα κοστίζει 5,80€/m² Άρα 5,80*26,16= 151,73€
11
ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΘΕΡΜΙΚΩΝ ΑΠΩΛΕΙΩΝ ΚΑΤΟΙΚΙΑΣ
Δάπεδο – πάνω από φυσικό έδαφος
Δάπεδο – πάνω από pilotis
(σελ.339)
(σελ.331)
Πριν: μάρμαρο.........................3cm Ασβεστοτσιμεντοκονία....2cm Γαρμπιλοσκυρόδεμα...... 4cm Μόνωση..........................0cm Οπλ.σκυρόδεμα..............20cm Φυσικό έδαφος Συντελεστής θερμοπερατότητας Κτ= 2,3 kcal/hm²°C => Kτ= 2,3 * 1,163=2,688 w/m²°C Θερμικές απώλειες: F*Κτ*Δt= 1462,406W
Πριν: μάρμαρο...........................2cm Ασβεστοτσιμεντοκονία......2cm Γαρμπιλοσκυρόδεμα........ 6cm Μόνωση............................0cm Οπλ.σκυρόδεμα...............14cm Γυψοσανίδα....................1,2cm Συντελεστής θερμοπερατότητας Κτ= 2,299 kcal/hm²°C => Kτ= 2,299 * 1,163=2,674 w/m²°C Θερμικές απώλειες: F*Κτ*Δt= 1126,289W
Μετά: μόνωση.......................5cm Συντελεστής θερμοπερατότητας Κτ= 0,537 kcal/hm²°C => Kτ= 0,537 * 1,163=0,625 w/m²°C Θερμικές απώλειες: F*Κτ*Δt= 340,031W
Μετά: μόνωση.......................6cm Συντελεστής θερμοπερατότητας Κτ= 0,466 kcal/hm²°C => Kτ= 0,466 * 1,163=0,542 w/m²°C Θερμικές απώλειες: F*Κτ*Δt= 228,29W
Κόστος μονωτικού υλικού Για πάχος 6cm υαλοβάμβακα υπολογίσαμε ότι το 2010 θα κοστίζει 5,00€/m² Άρα 5,00* 41.85= 209,25€
Κόστος μονωτικού υλικού Για πάχος 6cm υαλοβάμβακα υπολογίσαμε ότι το 2010 θα κοστίζει 5,00€/m² Άρα 5,00* 16,2= 93,96€ 12
ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΘΕΡΜΙΚΩΝ ΑΠΩΛΕΙΩΝ ΚΑΤΟΙΚΙΑΣ
Παράθυρα και εξωστόθυρες
Συμπαγείς εξώθυρες
(σελ.319)
(σελ.319)
Πριν: απλό υαλοστάσιο με ξύλινο κούφωμα Συντελεστής θερμοπερατότητας Κτ= 5,23 w/m²°C Θερμικές απώλειες: F*Κτ*Δt= 3162,35W
Πριν: πάχος πόρτας 1in Συντελεστής θερμοπερατότητας Κτ= 3,12 kcal/hm²°C => Kτ= 3,12 * 1,163=3,629 w/m²°C Θερμικές απώλειες: F*Κτ*Δt= 344,392W
Μετά: διπλό υαλοστάσιο με ξύλινο κούφωμα Συντελεστής θερμοπερατότητας Κτ= 3,02 w/m²°C Θερμικές απώλειες: F*Κτ*Δt= 1826,06 W Κόστος Κόστος μονού υαλοστάσιου: 90€ Διαφορικό κόστος μεταξύ συνήθους κουφώματος και βελτιωμένου τύπου (διπλό υαλοστάσιο): 90€ 90* 23.256= 2039,11€
Μετά: πάχος πόρτας 2 in Συντελεστής θερμοπερατότητας Κτ= 2,1 kcal/hm²°C => Kτ= 2,1* 1,163=2,442 w/m²°C Θερμικές απώλειες: F*Κτ*Δt= 231,745 W Κόστος Κόστος πόρτας πάχους 1 in: 100€ Διαφορικό κόστος μεταξύ συνήθους κουφώματος και βελτιωμένου τύπου (πόρτα πάχους 2 in): 100€ 100*3,65= 365€
13
ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΘΕΡΜΙΚΩΝ ΑΠΩΛΕΙΩΝ ΚΑΤΟΙΚΙΑΣ
Οροφή (σελ.337) Πριν: μαρμάρινες πλάκες.........3cm Ασβεστοτσιμεντοκονία.....2cm Κισσηρόδεμα.................20cm Μόνωση...........................0cm Οπλ.σκυρόδεμα..............20cm Εσωτερ.επιχρισμα............2cm Συντελεστής θερμοπερατότητας Κτ= 0,964 kcal/hm²°C => Kτ= 0,964 * 1,163=1,121 w/m²°C Θερμικές απώλειες: F*Κτ*Δt= 1691,925 W Μετά: μόνωση.......................6cm Συντελεστής θερμοπερατότητας Κτ= 0,363 kcal/hm²°C => Kτ= 0,363 * 1,163=0,422 w/m²°C Θερμικές απώλειες: F*Κτ*Δt= 636,924W Κόστος μονωτικού υλικού Για πάχος 6cm υαλοβάμβακα υπολογίσαμε ότι το 2010 θα κοστίζει 5,80€/m² Άρα 5,80*58,05=336,69 €
Σημειώσεις Τα Ιωάννινα ανήκουν στη θερμική ζώνη Γ (σελ.318) Ο λόγος της περιβάλλουσας επιφάνειας του κτιρίου προς τον όγκο είναι F/V= 289.764/267,494= 1,083 Από τον πίνακα της σελ.321 και βάσει των παραπάνω δεδομένων προκύπτει ότι ο μέγιστος επιτρεπόμενος μέσος συντελεστής θερμοπερατότητας είναι 0,660 Km,ΚΤ= Κοπ*Fοπ+Κσκ*Fσκ+a*Κορ*Fορ+Κpil*Fpil+Κπαρ*Fπαρ+Κδαπ*0,5 F Πριν: Km,ΚΤ= 601,073/289.764 = 2,074 > Km,maxΚΤ Μετά: Km,ΚΤ= 200.599/289.764= 0,624 < Κm,maxΚΤ ΣΥΝΟΛΟ ΘΕΡΜΙΚΩΝ ΑΠΩΛΕΙΩΝ Πριν : 18038,195W Μετά : 7459,496 ΣΥΝΟΛΟ ΚΟΣΤΟΥΣ ΕΠΕΜΒΑΣΕΩΝ: 3895,21€
14
ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΗΛΙΑΚΩΝ ΚΕΡΔΩΝ ΚΑΤΟΙΚΙΑΣ •Ε ηλιακή ενέργεια (σε KWh/m²m₀) Η ολική ηλιακή ακτινοβολία σε κατακόρυφα εξωτερικά υαλοστάσια ανά μήνα μεταξύ των μηνών που επιθυμούμε ηλιακά κέρδη (Οκτώβριο-Μάιο) προκύπτει από τον πίνακα 3(σελ.374) για την περιοχή των Ιωαννίνων. Οι τιμές δίνονται για το νότιο (Ν) προσανατολισμό (συντελεστής μετατροπής c=1). Για τον ανατολικό (Α) και τον δυτικό (Δ) προσανατολισμό πολλαπλασιάζουμε αυτές της τιμές με το συντελεστή μετατροπής c=0,54.
•fh: Συντελεστής ορίζοντα Ο συντελεστής μείωσης ηλιασμού fh δίνεται για τους διάφορους προσανατολισμούς πριν και μετά τη φύτεψη δενδροστοιχιών από το διάγραμμα της σελ.355. Τοποθετούμε δενδροστοιχίες στην ανατολή ύψους 2,70m σε απόσταση 4m. Eπειδή η βλάστηση είναι φυλλοβόλος υπολογίζουμε το συντελεστή μόνο για τους μήνες Μάρτιο, Απρίλιο, Μάιο.
•Α Επιφάνειες παραθύρων ανά προσανατολισμό Νότιος: 5,56 m² Ανατολικός-Δυτικός: 15,09 m²
•fa: Ο λόγος της γυάλινης επιφάνειας προς την επιφάνεια του παραθύρου είναι: Πριν: 0,8 (σελ.95) Μετά: 0,8
15
ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΗΛΙΑΚΩΝ ΚΕΡΔΩΝ ΚΑΤΟΙΚΙΑΣ •fs: ηλιακός συντελεστής Το ποσοστό εισερχόμενου ηλιακού φορτίου στο χώρο δίνεται από τη σελ.367: Πριν: απλό τζάμι 0,85 Μετά: διπλό τζάμι 0,75
•ff: συντελεστής σκιασμού Νότια όψη: Έχουμε ανοίγματα με Η=1,35. Επιλέγουμε οριζόντιο εξάρτημα σκιασμού με b=68cm τα οποία τοποθετούμε σε ύψος α=27cm πάνω από το παράθυρο. Αρα α/Η =0,2 και b/H=0,5 Από τον πίνακα της σελ.363 προκύπτει το ff για τους διάφορους μήνες.
•fδ : συντελεστής δαπέδου Για αμόνωτο δάπεδο (πριν) fδ=0,9 Για μονωμένο δάπεδο (μετά) fδ=1
Οριζόντιο εξάρτημα σκιασμού
16
ΘΕΡΜΟΚΗΠΙΟ Προσανατολισμός: νότιος Διαστάσεις θερμοκηπίου Επιφάνεια θερμαινόμενου χώρου: 38,75 m² Βάθος θερμοκηπίου: 2,45 m² Επιφάνεια δαπέδου θερμοκηπίου: 2,45*3,6= 8,82 m² Επιφάνεια γυάλινου περιβλήματος: 6 m² (1,65*3,6) Λόγος Εγυαλ.επιφ./Εθερμ.χώρου= 0,15 (εντός των ορίων 0,1-0,5) Λόγος Εδαπ/Εγυαλ.επιφ.= 1,47 (εντός των ορίων 0,6-1,6)
Τομή θερμοκηπίου
Διαστάσεις ανοιγμάτων Α+Β= 0,01-0,02 της επιφ.δαπέδου θερμοκηπίου Για διαστάσεις ανοίγματος 0,12*0,25 Α=Β= 0,12*0,25= 0,03 m² 0,03*4 ανοίγματα =0,12 m² Α+Β/Εεπιφ.δαπ= 0,12/8,82= 0,014 (εντός των ορίων) Κατακόρυφη απόσταση Η=2 m Επιφάνεια εξωτερικού ανοίγματος : D=1/20 Ε δαπ = 0,44 m²
Όψη τοίχου Τ-Μ μέσα στο θερμοκήπιο Με παράθυρο 17
Ηλιακό κέρδος από τοίχο TROMBE-MICHEL μεσα στο θερμοκήπιο ΕTR= E*A*α*c* fa’* fh* fs’ *ff (ΚWH/mo) A= 7,6 m² α= 0,9 για χρώμα τοίχου μαύρο c= 0,66 για διπλό τζάμι fa= 0,8 f h= 1 fs= 0,63 για διπλό τζάμι ff=1 Ηλιακό κέρδος από το παράθυρο μεταξύ θερμοκηπίου και θερμαινόμενου χώρου Επαρ= E*A* fa * fa’* fh* fs * fs’ *ff (ΚWH/mo) A= 1,22 m² fa= 0,8 fa’ = 0,8 f h= 1 fs= 0,75 για διπλό υαλοστάσιο fs’= 0,63 για διπλό τζάμι ff=1
Κέρδος από Τ-Μ Κέρδος από παράθυρο ΣΥΝΟΛΙΚΑ
ΗΛΙΑΚΑ ΚΕΡΔΗ ΑΠΟ ΘΕΡΜΟΚΗΠΙΟ (ΚWH/mo) Ο Ν Δ Ι Φ 230,3 186,9 150,5 161,9 152,8 37,4 30,3 24,4 26,3 24,8 267,7 217,2 174,9 188,2 177,6
Μ 182,4 29,6 212
Α 166,4 27 193,4
Μ 166,4 27 193,4 18
19
ΤΟΙΧΟΣ TROMBE MICHEL Διαστάσεις τοίχου Ετοιχου=9,36 m² Εθερμ.χώρου: 33,75 m² Λόγος Ετοιχου/Εθερμ.χωρου= 0,33 (εντός των ορίων 0,25-0,75) Πάχος τοίχου : 30 cm (ικανότητα αποθήκευσης 118 Kcal/ m²°C) Διακενο μεταξύ τοίχου και υαλοστασίου: 7,5 cm
Μέγεθος θερμοσιφωνικών ανοιγμάτων Α+Β= 0,01-0,02 της επιφ.δαπέδου θερμοκηπίου Για διαστάσεις ανοίγματος 0,12*0,25 Α=Β= 0,12*0,25= 0,03 m² 0,03*4 ανοίγματα =0,12 m² Α+Β/Εεπιφ.δαπ= 0,12/11,16= 0,011 (εντός των ορίων)
Ηλιακό κέρδος από τοίχο TROMBE-MICHEL ΕTR= E*A*α*c* fa’* fh* fs’ *ff A= 9,36 m² α= 0,9 για χρώμα τοίχου μαύρο c= 0,66 για διπλό τζάμι χωρίς νυχτερινή μόνωση fa= 0,8 f h= 1 fs= 0,75 για διπλό τζάμι ff=1
Κέρδος από Τ-Μ
ΗΛΙΑΚΑ ΚΕΡΔΗ ΑΠΟ ΤΟΙΧΟ TROMBE MICHEL (ΚWH/mo) Ο Ν Δ Ι Φ Μ 336,3 273,1 219,8 236,4 223,1 266,4
Α 243,1
Μ 243,1
20
21
ΙΣΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΘΕΡΜΙΚΩΝ ΑΠΩΛΕΙΩΝ – ΘΕΡΜΙΚΩΝ ΚΕΡΔΩΝ ΚΑΤΟΙΚΙΑΣ (ΣQτ – ΣQωφ) Α. ΜΗΝΙΑΙΟ ΦΟΡΤΙΟ ΘΕΡΜΑΝΣΗΣ ΧΩΡΙΣ ΚΕΡΔΗ ΣQτ Βρίσκουμε τις ειδικές θερμικές απώλειες διαιρώντας το σύνολο των θερμικών απωλειών που βρήκαμε από τον πίνακα 1 δια το Δt=26°C Πριν: Qτ/Δτ= 647,71 W/°C Μετά: Qτ/Δτ= 272,22 W/°C Βαθμοημέρες θέρμανσης για τα Ιωάννινα ανά μήνα σελ.385 Μηνιαίο φορτίο: ΣQτ= (S.H.L.)*(D.D.)*0,024 Οκτώβρης: πριν Q= 647,71 * 73 * 0,024 =1134,788 μετά Q= 272,22 * 73 * 0,024 =426,929 Ομοίως για τους άλλους μήνες. Β. ΣΥΝΟΛΟ ΗΛΙΑΚΩΝ ΚΕΡΔΩΝ ΑΠΟ ΔΙΑΦΟΡΕΣ ΠΑΘΗΤΙΚΕΣ ΣΥΣΚΕΥΕΣ ΣQs Λαμβάνεται από τον πίνακα 2 , Κερδη θερμοκηπίου και Τ-Μ
Γ. ΣΥΝΟΛΟ ΕΣΩΤΕΡΙΚΩΝ ΚΕΡΔΩΝ ΣQint Αριθμός κατοίκων ανά κατοικία Ρ=2 x=(1900+800P)/365=9,59 Δ. ΣΥΝΟΛΟ ΗΛΙΑΚΩΝ ΚΑΙ ΕΣΩΤΕΡΙΚΩΝ ΚΕΡΔΩΝ ΣQs+ΣQint Ε.ΩΦΕΛΙΜΑ ΗΛΙΑΚΑ ΚΑΙ ΕΣΩΤΕΡΙΚΑ ΚΕΡΔΗ ΚΑΤΑ ΜΗΝΑ ΣQωφ Λόγος κερδών προς θερμικές απώλειες (Δ/Α) Θερμική μάζα κατοικίας Με βάση τον πίνακα της σελίδας 97 η κατασκευή χαρακτηρίζεται βαρειά. 22
ΘΕΡΜΙΚΗ ΜΑΖΑ ΚΑΤΟΙΚΙΑΣ Δάπεδο Δαπ.pilotis Οροφή Σκυρόδεμα Οπτοπλινθ. Εσωτ.τοίχοι Επιφάνεια (m²) 41,85 16,2 58,08 26,16 120,6 27,31 Σκυροδ. Σκυροδ.14cm Σκυροδ. 20cm Σκυροδ. Διπλος Απλός Είδος κατασκευής 20cm Γυψοσανιδα Aσβεστοκονια 25cm δρομικός δρομικός Μάζα Επιτρεπόμενη Μαζα/επιφανεια Γινόμενο μαζας ΣmA/Ε δαπ
480
348
515
600
240
120
150
150
150
150
150
300
6277,5
2430
8712
3924
18090
3277,2
Συνολο
42710,7 465,3
Από σελ.99 βρίσκουμε την μαζα των δομικών στοιχείων Η συνολική μάζα δια το εμβαδον δαπέδου βγαίνει πολύ μεγαλύτερη του 400 για την κατασκευή, πριν και μετά τις αλλαγές. Άρα η κατασκευή θεωραίται βαρειά
23
ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΧΡΟΝΟΥ ΑΠΟΣΒΕΣΗΣ Οι ενεργειακές απαιτήσεις της κατασκευής πριν τις ενεργειακές παρεμβάσεις είναι 24207,72 KWh/y Ενώ οι αντίστοιχες απαιτήσεις μετά τις παρεμβάσεις είναι 5882,9 KWh/y Για την θέρμανση της κατοικίας υποθέτουμε τη χρήση diesel του οποίου του κόστος λαμβάνουμε 0,044*1,03⁷=0,054€/kWh (πριν τις παρεμβάσεις) Μετά τις παρεμβάσεις η κάυσιμη ύλη είναι φυσικό αέριο με κόστος 0,035*1,03⁷ =0,043 €/kWh (σελ.101) Λαμβάνεται κόστος συντήρησης συστημάτων παέμβασης 0 €
Χρόνος απόσβεσης = κόστος παρέμβασης για εξοικονόμηση ενέργειας/ (κόστος εξοικονομούμενης ενέργειας ετησίως – ετήσιο κόστος συντήρησης σηστημάτων παρεμβάσεων) 3895,21/(24207,72*0,054 - 5882,9 *0,043)= 3895,21/1054,25= 3,69 χρόνια Ο χρόνος χρόνος απόσβεσης είναι 3 χρόνια και 9 μήνες
24
ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΔΙΚΤΥΟΥ ΑΕΡΑΓΩΓΩΝ Οι θερμικές απώλειες της κατοικίας έχουν υπολογιστεί Q=7459,496 W Η θερμοκρασία στο εσωτερικό του χώρου θέλουμε να ισορροπήσει στους 20°C ενώ η θερμοκρασία του προσαγώμενου αέρα λαμβάνεται 40°C Η συνολική ποσότητα του προσαγώμενου αέρα είναι Vολ=Q/0,34*(tπροσδ – tδωμ)= 1096,98 m³/h ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΕΜΒΑΔΩΝ ΧΩΡΩΝ ΙΣΟΓΕΙΟ Λουτρό....................3,1m² Κουζίνα,καθιστικο...38,75m² ΟΡΟΦΟΣ Λουτρό.....................3,3 m² Υπνοδωμάτιο...........33,75 m² ΣΥΝΟΛΟ...................78,9 m² ΑΠΑΙΤΟΥΜΕΝΗ ΠΑΡΟΧΗ ΚΑΘΕ ΔΩΜΑΤΙΟΥ Vi=(Vολ*Εi)/Eολ Λουτρό 1.................... 43,1m³/h Λουτρό 2....................45,9 m³/h Κουζίνα,καθιστικο.....538,6 m³/h Υπνοδωμάτιο.............469,1 m³/h
ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΣΤΟΜΙΩΝ Κουζίνα – καθιστικό 2 στόμια Παροχή: 269,3m³/h (το καθένα) Βεληνεκές: ¾ *4,5= 3,375m Πτώση δέσμης: 2,45 – 1,80 =0,65m Ταχύτητα εξόδου: 2,5m/sec Από τον πίνακα 3 και τα παραπάνω προκύπτει στόμιο διαστάσεων 30,5cm*15,3cm Υπνοδωμάτιο 2 στόμια Παροχή: 234,55m³/h (το καθένα) Βεληνεκές: ¾ *4,5= 3,375m Πτώση δέσμης:3,10 – 1,80 =1,3m Ταχύτητα εξόδου: 2,5m/sec Από τον πίνακα 3 και τα παραπάνω προκύπτει στόμιο διαστάσεων 30,5cm*15,3cm
25
TMHMA AΓΩΓΟΥ OA ΑΒ ΒΓ ΑΔ ΔΕ ΕΖ
ΠΑΡΟΧΗ TΑΧΥΤΗΤΑ AΠΩΛΕΙΑ (m³/h) (m/s) ΦΟΡΤΙΟΥ J 1096,98 4,5 0,09 538,6 3,9 0,09 269,3 3,2 0,09 515 3,9 0,09 469,1 3,7 0,09 234,55 3,1 0,09
ΚΥΚΛΙΚΗ OΡΘΟΓΩΝΙΑ ΔΙΑΤΟΜΗ (cm) ΔΙΑΤΟΜΗ (cm) 28 30*22 22 30*14 17 30*9 22 30*14 21 30*13 16 30*8
Aπό τον πίνακα 1 (σελ.128) για τις ενδεικνυόμενες ταχύτητες του αέρα στους προσαγωγούς για το καθιστικό επιλέγουμε ταχύτητα 4,5 m/s στον κύριο αγωγό προσαγωγής αέρα. Από το διάγραμμα 1 (σελ.129) για ταχύτητα 4,5m/s και παροχή Voλ=1096,98 m³/h έχουμε απώλειες φορτίου J ανα τρέχων μέτρο αγωγού: J=0,09 και διάμετρο κυκλικού αγωγού ( αρχικό τμήμα) D=28 cm
ΔΙΚΤΥΟ ΑΓΩΓΩΝ ΔΙΑΓΡΑΜΜΑΤΙΚΑ
26
27
ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΙΚΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ Ημερήσιο Φορτίο κατοικίας ανά εποχή: Χειμωνας: 52 Αh Ανοιξη- Φθινόπωρο: 51,1 Ah Καλοκαίρι: 56 Ah Παίρνω την δυσμενέστερη περίπτωση που έχουμε ημερήσιο φορτίο κατοικίας 56 Αh Παραγόμενο φορτίο από κάθε στοιχείο Η μέση ηλιοφανεία την ημέρα είναι 3,71 h/day Άρα 3, 71 h/day *2Α= 7,42 Αh/day Διαλέγω φωτοβολταϊκό στοιχείο 22V και ρεύματος 2Α Έχουμε 220V/22V= 10 στοιχεία Απαιτούμενος αριθμός στοιχείων εν παραλλήλω 56/7,42= 7,55 άρα βάζουμε 8 στοιχεία Μέγεθος ενός φωτοβολταϊκού που αποτελείται από 10 στοιχεία (σελ.228) 2,06m *2,15m
ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΙΚΟ
ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΗΛΙΑΚΩΝ ΣΥΛΛΕΚΤΩΝ
ΗΛΙΑΚΟΣ ΣΥΛΛΕΚΤΗΣ
Υπολογισμός αριθμού ηλιακών συλλεκτών Για 2 άτομα και μέτρια ηλιοφάνεια απαιτούνται 2 ηλιακοί συλλέκτες Η ικανότητα αποθήκευσης σε λίτρα είναι 160 l Η κάλυψη ετήσιου φορτίου από τον ήλιο είναι 80% Υπολογίζουμε από τον πίνακα της σελ.165 ότι απαιτούνται 1,5m² συλλεκτικής επιφάνειας Άρα τοποθετούμε 2 ηλιακούς συλλέκτες επιφάνειας 0,75 m² ο καθένας και διαστάσεων 0,85x0,85 28
29
30
31
32
Ο ΟΙΚΙΣΜΟΣ O οικισμός βρίσκεται στα Ιωάννινα σε οικόπεδο γενικών διαστάσεων 100m*200m Το εμβαδόν του οικοπέδου είναι 20000 m²
Yπολογισμός φορτίων οικισμού (σελ.268) Οικιακή κατανάλωση : 16*(11,45*90+11,25*180+12, 32*90)= 66.628,8KWh/y Δημοτικός φωτισμός: 20%*( οικιακή κατανάλ.)= 13.325,8 KWh/y Αφαλάτωση Η ποσότητα νερού άντλησης είναι : 32 άτομα * 200 l /άτομο * ημέρα= 6400 l/ημέρα Αφού δουλεύει 10 ώρες την ημέρα : 640 l/h = 0,64 m³ Αντλία 1. Θεωρούμε ότι το μανομετρικό ύψος είναι 10m από τη δεξαμενή. Από πίνακες σελ.273 επιλέγουμε για παροχή 1m³ νερό και 10m μανομετρικό ύψος, IPn(40/200)-(0,75/4). Η αντλία αυτή έχει ισχύ 0,75 KW οπότε το χρόνο καταναλώνει 0,75*10*365= 2737KW/year Αντλία 2. Έχει μανομετρικό ύψος 18m. Επιλέγουμε ανλτία IPn(40/250)(1,5/4). Η αντλία αυτή έχει ισχύ 1,5KW οπότε το χρόνο καταναλώνει 1,5*10*365= 5.375KW/year Μονάδα αντίστροφης ώσμωσης Ποσότητα νερού που καταναλώνει ο οικισμός ημερησίως είναι 6400 l/day Για παραγωγή 640 l/h θα έχουμε κατανάλωση 6KW και 3 μεμβράνες. Άρα 6KW*10h*365= 21900KWh/year Σύνολο: 5475+2737+21900 = 30112 KWh/year 33
ΒΙΟΛΟΓΙΚΟΣ ΚΑΘΑΡΙΣΜΟΣ Αντλία λυμάτων (σελ. 277) Για παροχή 640 l/h και μανομετρικό ύψος 16m Επιλέγουμε τον τύποTP 80 E 230/34 άρα η ισχύς θα είναι 4,6ΚW Άρα 4,6*10*365=16790KWh/year Εγκατάσταση βιολογικού καθαρισμού Θεωρούμε ότι η συνολική ισχύς είναι 5KW/h Άρα 5*10*365=18250KWh/year Σύνολο 18250+16790=35040 KWh/year
ΣΥΝΟΛΙΚΗ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗ ΚΑΤΑΝΑΛΩΣΗ ΟΙΚΙΣΜΟΥ 35040+30112+66628,8+13325,8=145106,6 KWh/year
34
ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΑΙΟΛΙΚΟΥ ΠΑΡΚΟΥ ΓΙΑ ΤΗΝ ΚΑΛΥΨΗ ΤΩΝ ΗΛΕΚΤΡΙΚΩΝ ΑΝΑΓΚΩΝ ΤΟΥ ΟΙΚΙΣΜΟΥ
ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΙΚΟΥ ΠΑΡΚΟΥ ΓΙΑ ΤΗΝ ΚΑΛΥΨΗ ΤΩΝ ΗΛΕΚΤΡΙΚΩΝ ΑΝΑΓΚΩΝ ΤΟΥ ΟΙΚΙΣΜΟΥ
Τοποθετούμε το αιολικό πάρκο στα Ιωάννινα, όπου έχουμε μέση ταχύτητα ανέμου 0,9m/s (σελ.386) Η παραγώμενη ενέργεια είναι 150KWh/year ανά KW ανεμογεννήτριας (σελ.280) Συνολική ισχύς πάρκου: Qολ/150KWh/y*KW=145106,6/150=967,4KW Άρα χρειαζόμαστε 8 ανεμογεννήτριες με ισχύ 125KW η καθεμία
Το συνολικό φορτίο του οικισμού είναι Qολ=145106,6 KWh/year->397,55 KWh/day ->397,55 KWh/day*1000 / 220V = 1807Ah/day
Επειδή όμως η ενέργεια που καταναλώνουν και το κόστος της εγκατάστασής τους είναι μεγάλο λόγω των ΚW και του πλήθους τους προτιμούμε να τις τοποθετήσουμε σε ένα νησί και να περνουμε το ρεύμα μέσω της ΔΕΗ. Τοποθετούμε λοιπόν το αιολικό πάρκο στη Σκύρο όπου έχουμε μέση ταχύτητα ανέμου 5,60m/s (σελ.386) Η παραγώμενη ενέργεια είναι 1800KWh/year ανά KW ανεμογεννήτριας (σελ.280) Συνολική ισχύς πάρκου: Qολ/1800KWh/y*KW=145106,6/150=80,61KW Άρα χρειαζόμαστε 2 ανεμογεννήτριες με ισχύ 40KW η καθεμία
Χρησιμοποιούμε στοιχεία με ονομαστική τάση 22V και ρεύμα 2Α ->χρησιμοποιούμε σε σειρά 220V/22V= 10 στοιχεία Και εν παραλλήλω: ημερήσιο φορτιο/παραγώμενο φορτιο ->1807/7,4=244,2 -> 245 στοιχεία
Η μέση ηλιοφάνεια Θες/νίκης είναι 3,71 h/day (σελ.230) Άρα το παραγώμενο φορτίο ανά στοιχείο 2Α * 3,71= 7,4 Ah/day
Συνολική επιφάνεια φωτοβολταϊκου πάρκου: Ε=4,43m²/στοιχείο * 245= 1085,1 m²
35
Σχεδιασμός οικισμού Σε οικόπεδο 100Χ200μ. βάζουμε οικισμό 16 κατοικιών. Τις χωρίζουμε σε τέσσερις ομάδες: τις κατοικίες χωρίς παθητικά συστήματα , τις κατοικίες με τοίχο Trombe – Michel, τις κατοικίες με θερμοκήπιο και τις κατοικίες με Trombe – Michel και θερμοκήπιο. Για ύψος κατοικιών 7μ. υπολογίσαμε ότι κατά τη διάρκεια του χειμώνα (κλίση ακτινών 30) οι κατοικίες πρέπει να έχουν απόσταση τουλάχιστον 12μ. για να μην σκιάζουν η μια την άλλη. Ανάμεσα στα σπίτια κάθε ομάδας τοποθετούμε στοιχεία νερού. Στην βορεια πλευρά του οικισμού τοποθετούμε δενδροστοιχία ως εμπόδιο στους ψυχρούς χειμερινούς ανέμους. Θεωρούμε ότι στα σπίτια με Τ-Μ και θερμοκήπιο βάζουμε 6 φωτοβολταικά, στα σπίτια που έχουν μόνο θερμοκήπιο ή μόνο Τ-Μ βάζουμε τα μισά ενώ στα υπόλοιπα κανένα. Τα φωτοβολταικά αυτά τα αφαιρούμε απ’ το σύνολο του φωτοβολταικού πάρκου
36
37
38
39