Παρουσίαση του καθηγητή Άγη Παπαδόπουλου σχετικά με τα "Κτίρια Μηδενικής κατανάλωσης ενέργειας στην Ελλάδα και τις προοπτικές για τα ηλιακά θερμικά συστήματα" στη Γενική Συνέλευση της ΕΒΗΕ στις 13 Ιουλίου 2018

1. Γ.Σ. ΕΒΗΕ, Θεσσαλονίκη, 13.07.18
Κτίρια μηδενικής κατανάλωσης ενέργειας στην Ελλάδα
και οι προοπτικές για τα ηλιακά θερμικά συστήματα
Εργαστήριο Κατασκευής Συσκευών Διεργασιών
Τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών, Πολυτεχνική Σχολή
Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης
Άγις Μ. Παπαδόπουλος
Καθηγητής Πολυτεχνικής Σχολής Α.Π.Θ.

2. 1970:
Ενεργοβόρα
κτίρια
1980:
Θερμο-
μονωμένα
κτίρια
1990:
Παθητικά
κτίρια
2000:
Κτίρια
χαμηλής
κατανάλωσης
2020:
Κτίρια
Σχεδόν
Μηδενικής
Κατανάλωσης
Ενέργειας
Κτίριο και Ενέργεια: Η θεωρία της εξέλιξης
Εισαγωγή1

3. 2002/91/ΕΚ
o Μείωση των θερμικών απαιτήσεων
και ενεργειακών φορτίων
o Χρήση καυσίμων υψηλότερης
ποιότητας και μείωση χρήσης
συμβατικών καυσίμων.
o Ενεργειακή μελέτη.
o Ενεργειακή επιθεώρηση.
o Υποχρέωση επιθεώρησης λεβήτων
και κεντρικών συστημάτων
κλιματισμού.
Εισαγωγή
1
Το ευρωπαϊκό πλαίσιο:
Οδηγία/ες για την ενεργειακή απόδοση των κτιρίων
2010/30/ΕΕ
o Kτίρια σχεδόν μηδενικής
κατανάλωσης.
o Ενιαία μεθοδολογία.
o Cost-optimal στόχοι για
κάθε χώρα για νέα και
υφιστάμενα κτίρια.
o Πρόνοια για οικονομικά
μέτρα στήριξης
2018/844/ΕΕ
o NZEB κτιριακό απόθεμα ως το
2050.
o Ενσωμάτωση ICT σε σχέση με
αυτοματισμούς και λειτουργία
συστημάτων.
o Υποστήριξη ηλεκτροκίνησης
οχημάτων.
o Μακροπρόθεσμη στρατηγική
ανακαίνισης κτιρίων.
o Αντιμετώπιση ενεργειακής
φτώχειας.

4. 4
Πόσο αυστηρές είναι οι απαιτήσεων των σύγχρονων
ενεργειακών κανονισμών στην Ευρώπη;
Το πλαίσιο
2
Με βάση τους κανονισμούς που έχουν τεθεί ή πρόκειται να τεθούν σε ισχύ το
πρώτο εξάμηνο του 2018
City
U windows
[W/m2K]
U walls
[W/m2K]
Malta 2,85 0,85
Nicosia 2,9 0,48
Madrid 2,6 0,35
Thessaloniki 2,4 0,33
Zagreb 2,4 0,25
Berlin 1,3 0,09
Copenhagen 1,1 0,05

5. 5
Πόσο αυστηρές είναι οι απαιτήσεων των σύγχρονων
ενεργειακών κανονισμών στην Ευρώπη;
Το πλαίσιο
2
Με βάση τους κανονισμούς που έχουν τεθεί ή πρόκειται να τεθούν σε ισχύ το
πρώτο εξάμηνο του 2018

6. 6
Πόσο αυστηρές είναι οι απαιτήσεων των σύγχρονων
ενεργειακών κανονισμών στην Ευρώπη;
Το πλαίσιο
2
Με βάση τους κανονισμούς που έχουν τεθεί ή πρόκειται να τεθούν σε ισχύ το
πρώτο εξάμηνο του 2018
Country
Residential
[kWh/m2 a]
Non-residential
[kWh/m2 a]
RES Target Comments
Austria 160 170 No
SH, SC, DHW,
Lighting
Belgium (Brux) 45 94-2.5*C No
SH, SC, DHW,
Auxiliary
Croatia 35 - TBD SH, SC, DHW
Cyprus 100 125 25%
SH, SC, DHW,
Lighting
Germany 40% RB - 20 – 40% (SH) SH, SC, DHW
Denmark 30 25
44% – 51% (2015)
51% – 56% (2020)
SH, SC, DHW,
Lighting
Malta 40 60 No SH, SC, DHW

7. 7
Ο υπό κατάρτιση κανονισμός για την Ελλάδα:
1. Απαίτηση για πολύ ισχυρή θερμική προστασία κελύφους
2. Ελαχιστοποίηση απαιτήσεων σε θέρμανση και ψύξη
3. Ελάχιστο ποσοστό ΑΠΕ για ΖΝΧ
4. Ελάχιστο ποσοστό ΑΠΕ συνολικά
ΑΠΕ σύμφωνα με το ρυθμιστικό πλαίσιο:
1. Ηλιακά (θερμικά και Φ/Β)
2. Γεωθερμία
3. Βιομάζα
4. Αιολική ενέργεια
5. Αντλίες θερμότητας (το ποσοστό που αντιστοιχεί στη διαφορά του
εποχικού βαθμού απόδοσης από τον μέσο βαθμό απόδοσης της
ηλεκτροπαραγωγής σε ευρωπαϊκό επίπεδο)
Η ελάχιστη απαίτηση σε ΑΠΕ
3

8. 8
Τυπικό κτίριο: Οι απαιτήσεις και οι λύσεις
Η ελάχιστη απαίτηση σε ΑΠΕ
3
Σε αστικό περιβάλλον, ισόγειο και τρείς όροφοι, συνολική θερμαινόμενη επιφάνεια 1054 m2
(3 διαμερίσματα ανά όροφο με εμβαδόν 79 m2, 127 m2 και 145 m2)

9. 9
Τα αποτελέσματα
Η ελάχιστη απαίτηση σε ΑΠΕ
3
Σενάριο Συνδυασμός τεχνολογιών
1ο
– Κεντρικό σύστημα θέρμανσης με λέβητα συμπύκνωσης φυσικού αερίου.
– Ζ.Ν.Χ. με ατομικούς ηλιακούς συλλέκτες.
– Θερινή ψύξη με ατομικές κλιματιστικές συσκευές.
2ο
– Κεντρικό σύστημα θέρμανσης με λέβητα συμπύκνωσης πετρελαίου.
– Ζ.Ν.Χ. με ατομικούς ηλιακούς συλλέκτες.
– Θερινή ψύξη με ατομικές κλιματιστικές συσκευές
3ο
– Αυτόνομο σύστημα θέρμανσης ανά διαμέρισμα με λέβητα συμπύκνωσης φυσικού αερίου.
– Ζ.Ν.Χ. με ατομικούς ηλιακούς συλλέκτες.
– Θερινή ψύξη με ατομικές κλιματιστικές συσκευές.
4ο
– Αυτόνομο σύστημα θέρμανσης ανά διαμέρισμα με αντλία θερμότητας αέρα - νερού.
– Ζ.Ν.Χ. με ατομικούς ηλιακούς συλλέκτες.
– Θερινή ψύξη από την αντλία θερμότητας ή με ατομικές κλιματιστικές συσκευές.
5ο
– Κεντρικό σύστημα θέρμανσης με λέβητα βιομάζας.
– Ζ.Ν.Χ. με ατομικούς ηλιακούς συλλέκτες.
– Θερινή ψύξη με ατομικές κλιματιστικές συσκευές.
6ο
– Κεντρικό σύστημα θέρμανσης με αντλία θερμότητας εδάφους - νερού.
– Ζ.Ν.Χ. με ατομικούς ηλιακούς συλλέκτες.
– Θερινή ψύξη από την αντλία θερμότητας + ατομικές κλιματιστικές συσκευές.
7ο
– Κεντρικό σύστημα θέρμανσης με αντλία θερμότητας εδάφους - νερού + λέβητα συμπύκνωσης.
– Ζ.Ν.Χ. με ατομικούς ηλιακούς συλλέκτες.
– Θερινή ψύξη από την αντλία θερμότητας + ατομικές κλιματιστικές συσκευές.
8ο
– Κεντρικό σύστημα θέρμανσης με ηλιακούς συλλέκτες.
– Ζ.Ν.Χ. με πεδίο ηλιακών συλλεκτών + λέβητα συμπύκνωσης.
– Θερινή ψύξη από ατομικές κλιματιστικές συσκευές.

10. 10
Τρία θέματα προς διερεύνηση:
1. Αξιολόγηση εναλλακτικών συστημάτων παραγωγής ζεστού
νερού χρήσης και υποστήριξης απαιτήσεων θερμότητας
για μικρά – μεσαία ξενοδοχεία
2. Βελτιστοποίηση σχεδιασμού εναλλακτών σε δοχεία
αποθήκευσης ηλιακών συστημάτων
3. Διερεύνηση της επίδρασης nanofluids στην απόδοση /
συμπεριφορά του επίπεδου ηλιακού συλλέκτη
Ερευνητικές εργασίες
4

11. 11
Αξιολόγηση εναλλακτικών συστημάτων παραγωγής ζεστού νερού χρήσης
και υποστήριξης απαιτήσεων θερμότητας για μικρά – μεσαία ξενοδοχεία
Ερευνητικές εργασίες
4
Ερωτήματα προς διερεύνηση:
1. Ξενοδοχείο αστικού ή παραθεριστικού τύπου;
2. Συνεχούς ή παραθεριστικής λειτουργίας;
3. Σε ποια κλιματική ζώνη;
Θέματα προς αποσαφήνιση:
• Κριτήρια αντιπροσωπευτικότητας
• Εξεύρεση κατασκευαστικών χαρακτηριστικών και λειτουργικών δεδομένων.

12. 12
Αξιολόγηση εναλλακτικών συστημάτων παραγωγής ζεστού νερού χρήσης
και υποστήριξης απαιτήσεων θερμότητας για μικρά – μεσαία ξενοδοχεία
Ερευνητικές εργασίες
4
Ενεργειακή, περιβαλλοντική και οικονομική αξιολόγηση για 4-όροφο ξενοδοχείο με
130 δωμάτια για δύο σενάρια
1. «Χειμερινό» ξενοδοχείο
• Θέρμανση & ΖΝΧ με λέβητα πετρελαίου
• Θέρμανση & ΖΝΧ με λέβητα πετρελαίου και ηλιακά θερμικά συστήματα
• Ψύξη με τοπικές κλιματιστικές μονάδες
2. «Θερινό» ξενοδοχείο
• Ψύξη με αερόψυκτο ψύκτη, ΖΝΧ με ηλιακά θερμικά συστήματα
• Συνδυασμός αερόψυκτου ψύκτη και τοπικών συστημάτων VRV, ΖΝΧ με ηλιακά
θερμικά συστήματα
• Συνδυασμός ψύκτη απορρόφησης LiBr-H2O και αντλίας θερμότητας, ΖΝΧ με
ηλιακά θερμικά συστήματα

13. 13
Βελτιστοποίηση του εναλλάκτη θερμότητας σε δοχείο αποθήκευσης ηλιακών
θερμικών συστημάτων
Ερευνητικές εργασίες
4
Ερωτήματα προς διερεύνηση:
1. Σχέση φορτίου δοχείου με επιφάνεια εναλλαγής
2. Τύπος εναλλάκτη (χιτωνίου, σπειρώματος)
3. Χαρακτηριστικά εναλλάκτη (βήμα και απόσταση σπειρών, πάχος υλικού κλπ.)
Θέματα προς αποσαφήνιση:
1. Χρήση κτιρίου
2. Μέγεθος δοχείου
3. Κλιματική ζώνη
𝑀𝐶 𝑝 𝑠
𝑑𝑇𝑠
𝑑𝑡
= ሶ𝑄 𝑢 − ሶ𝐿 𝑠 − 𝑈𝐴 𝑠 𝑇𝑠 − 𝑇𝑎 ֜
Δ𝑡
𝑇𝑠
+
= 𝑇𝑠 +
𝛥𝑡
𝑚𝐶 𝑝 𝑠
ሶ𝑄 𝑢 − ሶ𝐿 𝑠 − 𝑈𝐴 𝑠 𝑇𝑠 − 𝑇𝑎

14. 14
Βελτιστοποίηση του εναλλάκτη θερμότητας σε δοχείο αποθήκευσης ηλιακών
θερμικών συστημάτων
Ερευνητικές εργασίες
4
Για δοχείο ΖΝΧ 1000 λίτρων, με σπειροειδή εναλλάκτη, προσδιορισμός παραμέτρων:
• Μελέτη απόδοσης ελικοειδούς εναλλάκτη θερμότητας
• Υπολογισμός ετήσιου ηλιακού κλάσματος
• Μείωση λειτουργίας βοηθητικών πηγών
• Ανάλυση ευαισθησίας εναλλάκτη

15. 15
Χρήση nanofluids για την διερεύνηση της επίδρασης τους στην απόδοση και
συμπεριφορά του επίπεδου ηλιακού συλλέκτη
Ερευνητικές εργασίες
4
ΥΛΙΚΟ ΕΙΔΙΚΗ
ΘΕΡΜΟΧΩΡΗΤΙΚΟΤΗΤΑ
CP (J/kgK)
ΣΥΝΤΕΛΕΣΤΗΣ
ΑΓΩΓΙΜΟΤΗΤΑΣ
k (W/mK)
ΠΥΚΝΟΤΗΤΑ
ρ (kg/m3 )
AL2O3 773 40 3960
CuO 551 33 6000
TiO2 692 8.4 4230
SiO2 765 36 3970
ΝΕΡΟ 4182 0.6 1000
Θέματα προς διερεύνηση:
• Ποια nanofluids και σε ποια περιεκτικότητα
• Για ποιους συλλέκτες
• Σε ποιες συνθήκες λειτουργίας
• Για τι παροχές

16. 16
Χρήση nanofluids για την διερεύνηση της επίδρασης τους στην απόδοση και
συμπεριφορά του επίπεδου ηλιακού συλλέκτη
Ερευνητικές εργασίες
4
[Otanicar et al, 2013][Raj et al, 2018]
Ερωτήματα προς απάντηση:
• Βελτίωση θερμικής απόδοσης
• Υδραυλικές ιδιότητες
• Σταθερότητα ιδιοτήτων στον χρόνο
• Βελτίωση σχεδιαστικών παραμέτρων συλλέκτη

17. 17Αντί συμπεράσματος
5
Ηλιακά
συστήματα:
Το μέλλον
Στρατηγική:
Ποια συστήματα;
Αποθήκευση;
Υβριδικά;
Βιομηχανικός σχεδιασμός:
Υλικά
Σχεδιασμός
Τεχνολογίες παραγωγής
Πολιτική:
Ρυθμιστικό πλαίσιο
Χρηματοοικονομικό πλαίσιο