Global Sol Energy .

Ηλιακό πεδίο υψηλής απόδοσης


Σε ειδικά διαμορφωμένο χωροδικτύωμα στην οροφή του κτηρίου, εγκαταστάθηκαν 30 ηλιακοί συλλέκτες συνολικής επιφάνειας 84,6 m2. Οι συλλέκτες που χρησιμοποιήθηκαν είναι αποτέλεσμα των ερευνητικών εργασιών του Ε.Κ.Ε.Φ.Ε. "Δημόκριτος".

Το ηλιακό πεδίο έχει νότιο προσανατολισμό και βέλτιστη κλίση η οποία επιλέχθηκε βασιζόμενη στις θερμικές ανάγκες του κτηρίου ανά εποχή.

Για τη συγκρότηση του ηλιακού πεδίου χρησιμοποιήθηκαν:

* Τρίοδες ηλεκτροβαλβίδες ώστε να διερευνηθούν όλες οι πιθανές συνδεσμολογίες των συστοιχιών.

* Ρυθμιστικές βάνες καθώς και ροόμετρα υψηλής ακριβείας, ώστε να μελετηθεί η λειτουργία κάθε συστοιχίας σε διαφορετικά σενάρια ροών.

* Αισθητήρια θερμοκρασίας για την καταγραφή των θερμοκρασιακών διακυμάνσεων ανά περίπτωση.

* Αισθητήρια θερμοκρασίας και μετρητές ενέργειας στο πρωτεύον και δευτερεύον κύκλωμα του πλακοειδούς εναλλάκτη θερμότητας.

Στόχος των ανωτέρω είναι, η διερεύνηση της απόδοσης του ηλιακού συστήματος και η βέλτιστη λειτουργία του για διαφορετικά σενάρια λειτουργίας:

* Θερινή λειτουργία για παραγωγή θερμού νερού υψηλών θερμοκρασιών 85-90oC για χρήση σε ψύκτη τεχνολογίας απορρόφησης (Br-Li).

* Λειτουργία για παραγωγή θερμού νερού μέσων θερμοκρασιών για φόρτιση των διεποχιακών θερμικών δεξαμενών.

* Χειμερινή λειτουργία για παραγωγή θερμού νερού κάλυψης των αναγκών θέρμανσης χώρων.

Ηλιακός κλιματισμός (Absorption)

Σκοπός της έρευνας είναι, η αξιολόγηση της απόδοσης συστήματος ηλιακού κλιματισμού που περιλαμβάνει:

* ηλιακό πεδίο,

* μη μεταλλικές θερμικές αποθήκες θερμού και ψυχρού νερού καθώς και

* ψύκτη τεχνολογίας απορρόφησης (Br-Li).

Η ενεργειακή απολαβή από το ηλιακό πεδίο προωθείται στις κεντρικές ενεργειακές αποθήκες του κτηρίου, από τις οποίες τροφοδοτείται το ανάλογο κύκλωμα του ψύκτη απορρόφησης. Ταυτόχρονα το παραγόμενο ψυχρό νερό οδηγείται στην ανάλογη δεξαμενή εποχιακής αποθήκευσης.

Κατάλληλα όργανα μέτρησης θερμοκρασίας, υγρασίας και παροχής καταγράφουν την ενεργειακή εναλλαγή και τη διαδικασία παραγωγής νερού κλιματισμού ώστε να γίνεται επιτόπου υπολογισμός της ψυκτικής απόδοσης και εκτίμηση της βέλτιστης θέσης λειτουργίας του συστήματος.

Η διαχείριση της λειτουργίας του ψύκτη απορρόφησης και της αντλίας θερμότητας πραγματοποιείται έτσι ώστε το σύστημα κύριας τροφοδοσίας των δικτύων κλιματισμού να είναι αυτό που έχει εποχιακά το μεγαλύτερο βαθμό απόδοσης.

Αβαθής Γεωθερμία - Aντλία Θερμότητας

Το κάθε κύκλωμα έχει δυνατότητα αυτόνομης απολαβής ή απόρριψης των ενεργειακών φορτίων. Παράλληλα, σε εποχές μειωμένων ενεργειακών καταναλώσεων, υπάρχει δυνατότητα παράκαμψης της αντλίας θερμότητας και απευθείας διασύνδεσης με τα δευτερεύοντα κυκλώματα των ανάλογων υποδοχέων.

Η αντλία θερμότητας είναι διασυνδεδεμένη με δύο δοχεία αδρανείας στα οποία διανέμει θερμό και ψυχρό νερό κατ ακολουθία. Μέσω τρίοδων αναμικτικών βανών, υπάρχει δυνατότητα πλήρους ελέγχου των θερμοκρασιακών συνθηκών προσαγωγής σε κάθε στοιχείο της αντλίας θερμότητας. Εποχιακά, τα δοχεία αδρανείας ψυχρού και θερμού, εναλλάσσουν τη λειτουργία τους αναλόγως.

Η θερμική αποθήκη απόρριψης, έχει τη δυνατότητα να εκτονώνεται ενεργειακά στο ανοικτό ή στο κλειστό γεωθερμικό κύκλωμα.

Κατά μήκος των δικτύων ενεργειακής απολαβής ή απόρριψης, στους γεωεναλλάκτες, στο φρεάτιο συλλογής ακατέργαστων υδάτων από τον υδροφόρο καθώς και σε όλες τις θερμικές αποθήκες, έχουν τοποθετηθεί κατάλληλα αισθητήρια θερμοκρασίας, πίεσης και υγρασίας, ώστε να γίνονται ακριβείς ενεργειακές μετρήσεις και να λαμβάνονται πληροφορίες προς επεξεργασία από το ηλεκτρονικό σύστημα διαχείρισης του κτηρίου.

Αναλυτικότερα διερευνώνται:

* Η συμπεριφορά του γεωεναλλάκτη σε χαμηλές και υψηλές θερμοκρασίες απόρριψης.

* Ο χρόνος παραμένουσας θερμοκρασίας στο έδαφος της περιοχής του γεωεναλλάκτη.

* Η θερμοκρασιακή συμπεριφορά υπογείων υδάτων ανά εποχή.

Διαχείριση Συστημάτων Κτηρίου (Building Management Systems)

Στα πλαίσια της έρευνας εξετάστηκαν λεπτομερειακά τα υφιστάμενα συστήματα αυτοματισμών της αγοράς και οι δυνατότητές τους και επιλέχθηκε το πλέον κατάλληλο για τις ανάγκες διαχείρισης του πιλοτικού κτηρίου.

Η συγκεκριμένη εγκατάσταση έχει ως σκοπό, τη βέλτιστη ενεργειακή διαχείριση του συνόλου των ηλεκτρομηχανολογικών (Η/Μ) εγκαταστάσεων του κτηρίου.

Ο έλεγχος των υποσυστημάτων του κτηρίου και η καταγραφή των μετρήσεών τους, επιτυγχάνεται μέσω ειδικών αισθητηρίων και οργάνων, η διασπορά των οποίων έχει γίνει σε κατάλληλα σημεία του κελύφους και κατά μήκος των ηλεκτρομηχανολογικών δικτύων. Σειρές μετρήσεων λαμβάνονται από παράλληλα αισθητήρια, τοποθετημένα από τα εμπλεκόμενα εργαστήρια και ερευνητικά ιδρύματα. Το σύνολο του μετρητικού και καταγραφικού εξοπλισμού είναι πιστοποιημένο από διαπιστευμένα εργαστήρια. Τα δεδομένα αποθηκεύονται και διαχειρίζονται από κεντρική μονάδα επεξεργασίας με εξειδικευμένο λογισμικό, η οποία ανάλογα με τις εξωτερικές συνθήκες του περιβάλλοντος και τις εσωτερικές συνθήκες του κτηρίου (συνθήκες άνεσης), προβαίνει στις κατάλληλες ρυθμίσεις, μέσω εντολών, στους ανάλογους ενεργοποιητές.

Η διαχείριση των θερμικών αποθηκών και των επιμέρους συστημάτων προσβλέπει στην ελαχιστοποίηση των ενεργειακών καταναλώσεων, διατηρώντας άριστες συνθήκες άνεσης εντός του κτηρίου.

Επίσης, το δίκτυο των αισθητήρων του κτηρίου, επεκτείνεται σε επιλεγμένα σημεία της τοιχοποιίας, έτσι ώστε να καταγραφεί η θερμοκρασιακή κατανομή και η αποτελεσματικότητα των μονώσεων.

Το σύστημα παρέχει τη δυνατότητα κανονικοποίησης και αποθήκευσης των δεδομένων του κτηρίου για περαιτέρω επεξεργασία και αξιολόγηση.

Τέλος, υπάρχει στην οροφή εγκατεστημένος μετεωρολογικός σταθμός, με σκοπό την ακριβή μέτρηση των εξωτερικών κλιματολογικών συνθηκών.

Η ετήσια καταγραφή των παραπάνω δεδομένων, θα οδηγήσει στην εξαγωγή χρήσιμων συμπερασμάτων σχετικά με κτήρια τέτοιου τύπου.

Υποσυστήματα κλιματισμού

Επιτοίχια - Ενδοδαπέδια


Σκοπός της έρευνας είναι ο καινοτόμος σχεδιασμός και η αξιολόγηση ενδοδαπέδιων και επιτοίχιων εναλλακτών πολυαιθυλενίου, με δυνατότητα ενεργειακής απολαβής και απόρριψης από τις θερμικές αποθήκες και η καταγραφή της συμπεριφοράς τους σε ευρύ φάσμα θερμοκρασιακών λειτουργιών.

Ανάλογα με τις εξωτερικές συνθήκες υπάρχει δυνατότητα επιλογής του συστήματος τροφοδοσίας (θερμικές αποθήκες ψυχρού ή θερμού νερού ή απευθείας διασύνδεση μέσω κλειστού δευτερεύοντος κυκλώματος με το γεωεναλλάκτη ή το φρεάτιο υπογείων υδάτων).

Οι θερμοκρασίες προσαγωγής είναι απόλυτα ελεγχόμενες (μέσω κατάλληλων μετρητικών οργάνων συστήματος αυτοματισμού και αναλογικών ενεργοποιητών), έτσι ώστε να προσαρμόζονται στα προσδιδόμενα ή απορριπτόμενα φορτία του κτηρίου.

Με αυτόν τον τρόπο τα περιφερειακά συστήματα κλιματισμού (περιφερειακές μονάδες ή F.C.U.) λειτουργούν επικουρικά, προκλιματίζοντας νωπό αέρα ή συμπληρώνοντας τα φορτία στα οποία το σύστημα ενδοδαπέδιων ή επιτοίχιων εναλλακτών δεν μπορεί να ανταποκριθεί, λόγω έλλειψης ισχύος ή θερμοκρασιακής ανισοκατανομής.

Σε όλο το εύρος της εγκατάστασης, πραγματοποιείται καταγραφή μετρήσεων θερμοκρασίας και υγρασίας από σχετικά όργανα.

Fan coil units - Εξαερισμός

Η διαχείριση του νωπού αέρα γίνεται μέσω κεντρικών κλιματιστικών μονάδων διπλού στοιχείου. Υπάρχει δυνατότητα προκλιματισμού του νωπού αέρα είτε μέσω των ψυκτικών μηχανών είτε μέσω του συστήματος γεωεναλλακτών ή του φρεατίου υπογείων υδάτων.

Σαν αποτέλεσμα επιτελείται σημαντική εξοικονόμηση ενέργειας αφού υπάρχει η δυνατότητα παράκαμψης της αντλίας θερμότητας ή του ψύκτη απορρόφησης με μοναδική ενεργειακή απαίτηση αυτήν των αντλητικών συγκροτημάτων ή και κυκλοφορητών.

Επομένως τα ψυκτικά μηχανήματα λειτουργούν επικουρικά, εφόσον οι εξωτερικές κλιματολογικές συνθήκες δεν επιβάλλουν τη χρήση επιπλέον ενεργειακής πηγής.

Η επιλογή της πρωτεύουσας ενεργειακής πηγής για την προαναφερθείσα λειτουργία γίνεται μέσω συλλογής κατάλληλων δεδομένων από τους μετρητικούς σταθμούς υγρασίας και θερμοκρασίας για την ελαχιστοποίηση των πρωτογενών ενεργειακών καταναλώσεων (ηλεκτρική ενέργεια στους συμπιεστές).

Με την ανωτέρω λειτουργία διασφαλίζεται η μέγιστη ποιότητα αερισμού, διατηρώντας ταυτόχρονα εξαιρετικές συνθήκες άνεσης και μέγιστο βαθμό εξοικονόμησης ενέργειας.

Φωτοβολταϊκά (Φ/Β)

Στην ανατολική πρόσοψη του κτηρίου τοποθετήθηκαν 44 Φ/Β πλαίσια άμορφου πυριτίου ισχύος 100 watt έκαστο, διαμορφώνοντας μια εγκατάσταση συνολικής ισχύος 4,4 kW.

Οι λόγοι που επιλέχθηκαν Φ/Β πλαίσια άμορφου πυριτίου είναι οι κάτωθι:

* Δυνατότητα παραγωγής ενέργειας με συννεφιά, μερική σκίαση ή ακόμη και μόνο με την παρουσία διάχυτης ακτινοβολίας.

* Υψηλότερη απόδοση σε υψηλές θερμοκρασίες σε σχέση με τα πολυκρυσταλλικά ή μονοκρυσταλλικά.

Συνεπώς τα πλαίσια άμορφου πυριτίου θεωρήθηκαν η καλύτερη λύση για τη θέση που τοποθετήθηκαν καθώς βλέπουν τον ήλιο για μικρό χρονικό διάστημα κατά τη διάρκεια της ημέρας.

Τα 44 Φ/Β πλαίσια είναι χωρισμένα σε 2 πανομοιότυπες ομάδες που καταλήγουν σε 2 διαφορετικούς μετατροπείς (inverters).

Η κάθε ομάδα αποτελείται από δύο ομάδες των 11 Φ/Β, τα οποία είναι συνδεδεμένα μεταξύ τους παράλληλα. Συνολικά 22 Φ/Β στοιχεία οδηγούνται σε ένα μετατροπέα.

Οι δύο μετατροπείς (inverters) μετατρέπουν το συνεχές ρεύμα σε εναλλασσόμενο τάσης 230V και συχνότητας 50Hz. Το εναλλασσόμενο ρεύμα θα διοχετεύεται μέσω μετρητή στο ηλεκτρικό δίκτυο της πόλης (βλ. Σχήμα 1).

Από την ενεργειακή ανάλυση του συστήματος εκτιμήθηκε ετήσια παραγωγή ενέργειας της τάξεως των 3.245 kWh.

H οικονομική απόδοση του συστήματος με τιμολόγηση 0,4 / kWh ανέρχεται στα 1298,00 ανά έτος.

H οικονομική απόδοση του συστήματος με τιμολόγηση 0,4 / kWh ανέρχεται στα 1298,00 ανά έτος.

Στο κτήριο υιοθετήθηκαν αρχιτεκτονικές και κατασκευαστικές λύσεις για τη μείωση των ενεργειακών φορτίων ακολουθώντας αρχές της βιοκλιματικής αρχιτεκτονικής, με επεμβάσεις στο κέλυφος του κτηρίου.

* Ειδικά κρύσταλλα

Στο κτήριο έχουν τοποθετηθεί διπλοί υαλοπίνακες χαμηλής εκπεμψιμότητας και υψηλής ανακλαστικότητας, αποτελούμενοι από ένα στρώμα τύπου Optitherm SN (6mm), ενδιάμεσα αέριο (100% Argon, 16mm) και ένα στρώμα Optilam Phon (8.8mm), συνολικού πάχους 31mm, με συνολικό συντελεστή U-value = 1.1 W/m2K.

* Εξειδικευμένος φωτισμός χαμηλής ηλεκτρικής κατανάλωσης

Έχουν επιλεγεί φωτιστικά υψηλής απόδοσης με ανακλαστήρα και ειδικό πλέγμα για τη διάχυση του φωτός, χαμηλής θερμικής εκπομπής, που χρησιμοποιούν λάμπες φθορισμού υψηλής απόδοσης.

* Αλουμίνια με θερμοδιακοπή

Έχουν επιλεγεί αλουμίνια με θερμοδιακοπή, δηλαδή πλαίσια αλουμινίου αποτελούμενα από δύο τμήματα, εσωτερικό και εξωτερικό προφίλ αλουμινίου, τα οποία συνδέονται μεταξύ τους με παρεμβύσματα EPDM χαμηλής θερμικής αγωγιμότητας προς αποφυγή θερμογεφυρών.

* Εξωτερική θερμομόνωση

Δημιουργήθηκε ένα εξωτερικό κέλυφος αποτελούμενο από πολυστερίνη πέντε εκατοστών, ειδικό πλέγμα και θερμομονωτικό σοβά πάχους 2mm. Η εξωτερική θερμομόνωση στηρίχθηκε με μεταλλικές γωνιές και πλαστικά βύσματα, δημιουργώντας μεταξύ του εξωτερικού κελύφους και του φέροντα οργανισμού της οικοδομής κενό πάχους δύο εκατοστών.

Global Sol Energy Powered by TOKYO1