Κ-Eco: ΛΟΓΙΣΜΙΚΟ ΓΙΑ ΤΗΝ ΕΞΟΙΚΟΝΟΜΗΣΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΣΤΑ ΚΤΙΡΙΑ

Αντικείμενο της παρουσίασης είναι η παρουσίαση της ανάπτυξης και χρήσης ειδικού λογισμικού ηλεκτρονικού υπολογιστή για την εξοικονόμηση ενέργειας μέσω της διενέργειας Ενεργειακών Επιθεωρήσεων κατασκευών. Λαμβάνοντας υπόψη τα σύγχρονα δεδομένα, γίνεται αναλυτική παρουσίαση εφαρμογής η οποία αποτελεί την υλοποίηση της ιδέας του Δρ. Π. Κοσμόπουλου και αποτέλεσμα ομαδικής δουλειάς του ίδιου, εξωτερικών συνεργατών και συνεργατών του εργαστηρίου Περιβαλλοντικού και Ενεργειακού Σχεδιασμού Κτιρίων και Οικισμών με την ονομασία K.Eco. Εξηγείται το περιβάλλον διεπαφής του χρήστη με το πρόγραμμα, προσανατολιζόμενο σε διευκόλυνση και τυποποίηση της ροής εργασίας μιας Ενεργειακής Επιθεώρησης Κατασκευής καθώς και στη χρήση από Μηχανικούς με γνώση χρήσης υπολογιστών και θεμάτων ενεργειακής απόδοσης και χαρακτηριστικών κατασκευών. Έτσι, καθίσταται προαιρετική η εξειδικευμένη γνώση των υπολογιστικών μοντέλων που απαιτούνται για την βαθμονόμηση των κατασκευών, όπως αυτή προβλέπεται από το ΤΕΕ και τους άλλους αρμόδιους φορείς, διευκολύνοντας την διάδοση στο ευρύτερο κοινό των μηχανικών και παρέχοντας έτσι ένα μέσο για εξοικονόμηση ενέργειας και βελτίωση της περιβαλλοντικής συμπεριφοράς των κτιρίων.

1. Ενεργειακή επιθεώρηση κτιρίων και τεχνικό λογισμικό 1.1 Εισαγωγικά Είναι προφανές, πως αν στοχεύουμε στην μεταφορά της διαδικασίας σε ένα πρόγραμμα υπολογιστή, αυτό πρέπει να ανταποκρίνεται στις ανάγκες του μελετητή για ακρίβεια και ευχρηστία, ενώ πρέπει να ενσωματώνει πλήρως τα απαιτούμενα υπολογιστικά μοντέλα και μεγέθη, ώστε τα αποτελέσματα που θα παράγει να είναι εκτός από σωστά και σύμφωνα με την αποδεκτή μορφή βάσει νομοθεσίας και φορέων. Στην παρούσα ανακοίνωση θα αναλυθούν τα επιμέρους τμήματα του προγράμματος όσο και η συνολική δομή και ροή εργασίας μέσα σε αυτό. Ως γνωστόν, κάθε πρόγραμμα υπολογιστή αποτελεί ένα σύστημα για την παραγωγή κάποιου αποτελέσματος ή εξόδου, μέσω της χρήσης διαδικασιών (υπολογιστικών ή άλλων) οι οποίες επεξεργάζονται την είσοδο (από τον χρήστη ή αλλού) δεδομένων για την παραγωγή των αποτελεσμάτων τους.

Βλέπουμε λοιπόν, πως η ίδια λογική που εφαρμόζουμε ως μελετητές κατά την αξιολόγηση ενός κτιρίου, διέπει και τις βασικές αρχές ενός προγράμματος υπολογιστή, δείχνοντας πως η ανάπτυξη ενός προγράμματος ενεργειακής αξιολόγησης είναι εφικτή. Το πρόγραμμα, όπως και η ίδια η μελέτη, χωρίζεται σε κάποια βασικά σκέλη συλλογής πληροφοριών για την θέση, τον τύπο και τέλος τα χαρακτηριστικά του κτιρίου, τα οποία επίσης υποδιαιρούνται σε γεωμετρία, δομή, και ειδικά χαρακτηριστικά των υλικών του κελύφους ή των άλλων στοιχείων (ανοίγματα, οπές, δώματα, δάπεδα) που βρίσκονται σε αυτό. Τέλος, λαμβάνονται υπόψη τα ενεργειακά φορτία για θέρμανση, ψύξη, φωτισμό και χρήση ηλεκτρικών συσκευών, ανάλογα πάντα και με τον όγκο του κτιρίου και το πλήθος των χρηστών, ώστε να γίνουν οι απαραίτητοι υπολογισμοί για την ενεργειακή αξιολόγηση και κατάταξη του κτιρίου. Το λογισμικό Κ. Εco αποτελεί μια υπολογιστική σουίτα η οποία μπορεί να επεξεργαστεί τα στοιχεία που συλλέγει ένας μηχανικός από μια υφιστάμενη ή υπό μελέτη κατασκευή, με σκοπό να παρέχει μια γρήγορη προεπισκόπηση της ενεργειακής και θερμικής συμπεριφοράς του κτιρίου, καθώς και της αντίστοιχης ενεργειακής κατάταξης. Παρέχοντας ένα απλοποιημένο περιβάλλον εργασίας, ο μη εξειδικευμένος μελετητής ή φοιτητής μπορεί με το λογισμικό K. Eco να εξετάσει κτίρια γνωρίζοντας απλά τις βασικές παραμέτρους της κατασκευής και της χρήσης της, χωρίς να ανατρέχει στα σχετικά κατασκευαστικά πρότυπα και σύνθετες υπολογιστικές μεθόδους. Επιπλέον, οι ενσωματωμένες στο λογισμικό βιβλιοθήκες δεδομένων περιλαμβάνουν πλήθος δομικών υλικών ώστε να μπορεί να μελετηθεί η πλειοψηφία των κατασκευών χωρίς γνώση από τον χρήστη των ειδικών θερμικών χαρακτηριστικών κάθε υλικού, ενώ περιλαμβάνονται τα απαραίτητα για την μελέτη γεωγραφικά και μετεωρολογικά δεδομένα που αντιστοιχούν στις μεγαλύτερες ελληνικές πόλεις. Παρόλα αυτά δίνεται σε κάθε στάδιο η δυνατότητα στον χρήστη να παρέμβει στις έτοιμες βιβλιοθήκες, είτε εισάγοντας δικά του χαρακτηριστικά υλικών, ή γεωγραφικά και κλιματικά δεδομένα που έχει προμηθευθεί ή μετρήσει. 1.2 Μετρητικές και υπολογιστικές μέθοδοι ΚΕΝΑΚ Ο Κανονισμός Ενεργειακής Αξιολόγησης Κτιρίων (ΚΕΝΑΚ), έχει ως στόχο την πλήρη περιγραφή της διαδικασίας της Ενεργειακής Αξιολόγησης, με την παροχή όλων των απαραίτητων υπολογιστικών μεθόδων και παραδοχών που έχουν καθοριστεί από διάφορα διεθνή πρότυπα. Αναλυτικότερα, η κύρια υπολογιστική μέθοδος για την ολική συμπεριφορά του κτιρίου, είναι αυτή της ημισταθερής κατάστασης μηνιαίου βήματος για τον υπολογισμό των απαιτήσεων του κτιρίο, η οποία περιγράφεται αναλυτικά από το ISO 13790 και αποτελεί διάδοχο της παλαιότερης οδηγίας prEN 832. Στα πλαίσια της εν λόγω μεθόδου υπολογίζεται η εναλλαγή θερμότητας μέσω αερισμού και μεταφοράς από το κέλυφος του κτιρίου όταν το εσωτερικό αυτού διατηρείται (μέσω ψύξης ή θέρμανσης) σε μια σταθερή θερμοκρασία (θερμοκρασία θερμοστάτη). Συνυπολογίζεται η επίδραση εσωτερικών (χρήστες, ηλεκτρικές συσκευές) και ηλιακών κερδών στο ισοζύγιο του κτιρίου, με στόχο τον τελικό υπολογισμό τόσο των ενεργειακών αναγκών του κτιρίου για την διατήρηση των απαιτούμενων θερμοκρασιών κατά την διάρκεια του έτους, όσο και της πραγματικής χρήσης ενέργειας από τις διάφορες διατάξεις ψύξης και θέρμανσης που χρησιμοποιούνται, κατά την διάρκεια ενός τυπικού έτους. Το συγκεκριμένο πρότυπο παρέχει και μια απλοποιημένη μεθοδολογία για ωριαίο υπολογισμό, κάτι το λογικό σε κτίρια που δεν εμφανίζουν ίδια επίπεδα χρήσης, άρα και λειτουργία συστημάτων ψύξης και θέρμανσης καθ’όλη την διάρκεια της ημέρας. Προφανώς, το συγκεκριμένο πρότυπο απευθύνεται σε κτίρια στα οποία γίνεται χρήση συστημάτων ψύξης/ θέρμανσης με σκοπό την θερμική άνεση των χρηστών, μα η υπολογιστικές μέθοδοι που εμπεριέχει μπορούν, μέσα σε αποδεκτά πλαίσια ακρίβειας, να χρησιμοποιηθούν και για άλλους τύπους κτιρίων. Το πρότυπο ISO 13789 παρέχει την μέθοδο και τις παραδοχές που απαιτούνται στον ΚΕΝΑΚ για τον υπολογισμό των συντελεστών μεταφοράς θερμότητας από αερισμό και διαμέσου των υλικών σε σταθερή κατάσταση μέρους ή ολόκληρου του κτιρίου, με την παραδοχή ότι η θερμοκρασία είναι ίδια και ομοιόμορφη στον χώρο υπολογισμών. Το πρότυπο αφορά τόσο περιπτώσεις απώλειας θερμότητας (εσωτερικό του κελύφους θερμότερο του εξωτερικού) όσο και θερμικού κέρδους (εξωτερικό του κελύφους θερμότερο του εσωτερικού). Ο υπολογισμός θερμικής αντίστασης και αγωγιμότητας για τα στοιχεία του κελύφους που αποτελούν την τοιχοποιία γίνεται στον ΚΕΝΑΚ βάσει του προτύπου ISO 6946, το οποίο περιγράφει την υπολογιστική μέθοδο για τα αδιαπέρατα στοιχεία τοιχοποιίας, υποθέτοντας ομοιομορφία των τιμών θερμικής αγωγιμότητας και αντίστασης σχεδιασμού στα στρώματα των υλικών που απαρτίζουν την τοιχοποιία. Επιπλέον, το πρότυπο περιέχει μια μέθοδο κατά προσέγγιση υπολογισμού της συμπεριφοράς υλικών με ανομοιόμορφη θερμική συμπεριφορά στο πάχος του στρώματος (πχ οπλισμένο σκυρόδεμα), κάνοντας χρήση συντελεστών διόρθωσης. Πρέπει να σημειωθεί ότι το ISO 6946 δεν αφορά στοιχεία του κελύφους τα οποία βρίσκονται σε επαφή με το έδαφος, καθώς εκεί λαμβάνουν χώρα διαφορετικές ανταλλαγές θερμότητας, οι οποίες διεθνώς και στον ΚΕΝΑΚ υπολογίζονται σύμφωνα με το πρότυπο ISO 13370. Αυτό περιλαμβάνει δάπεδα σε επαφή με το έδαφος, υπόγεια, καθώς και υπερυψωμένα δάπεδα, στο επίπεδο τους που βρίσκεται κάτω από την επιφάνεια του γύρω εδάφους. Γίνεται διάκριση μεταξύ θερμαινόμενων και μη υπογείων, και οι υπολογισμοί αφορούν την εναλλαγή θερμότητας σε σταθερή κατάσταση (κατά την διάρκεια του έτους) καθώς και λόγω των αλλαγών εξωτερικής θερμοκρασίας κατά την διάρκεια του έτους, οι οποίες βέβαια λαμβάνονται υπόψη σε μηνιαία βάση για διόρθωση σε προσομοιώσεις της μέσης ετήσιας συμπεριφοράς και για συνέχεια με το πρότυπο υπολογισμού του ISO 13790 για την ολική συμπεριφορά του κτιρίου. Τα διαφανή και ανοιγόμενα στοιχεία του κελύφους αντιμετωπίζονται στον ΚΕΝΑΚ βάσει του ISO 10077, το οποίο καθορίζει τις μεθόδους υπολογισμού θερμικής αγωγιμότητας για κουφώματα και πόρτες με τζάμι ή χωρίς, καθώς και πατζούρια/ σκίαστρα. Το πρότυπο περιλαμβάνει μονά και διπλά κουφώματα διαφόρων υλικών, τόσο στο πλαίσιο του κουφώματος όσο και στα τζάμια που το απαρτίζουν, καθώς και διάφορα ήδη σκίαστρων ανάλογα με την διαπερατότητα τους από αέρα. Επιπλέον για σύνθετα (διπλά ή άλλα) κουφώματα, παρέχονται συντελεστές για την πλήρωση του ενδιάμεσου χώρου με αέρα ή άλλα αέρια). Σημαντική επίδραση στους παραπάνω υπολογισμούς για κουφώματα έχει στις περισσότερες κατασκευές ή ύπαρξη θερμογεφυρών, οι οποίες εξαιρούνται από τους υπολογισμούς του ISO 10077 για τα κουφώματα. Λόγω της πολυπλοκότητας τους, προσεγγίζονται στον ΚΕΝΑΚ από δύο άλλα πρότυπα, το ISO 14683, το οποίο παρέχει ένα απλοποιημένο προσεγγιστικό μοντέλο γραμμικής ροής θερμότητας μέσω θερμογέφυρας καθώς και τυπικών στοιχείων και τιμών για αυτά, και το ISO 10211, το οποίο παρέχει τα υπολογιστικά μέσα για τον σε βάθος σχεδιασμό τρισδιάστατων και δισδιάστατων μοντέλων για τον υπολογισμό ροής θερμότητας και επιφανειακής θερμοκρασίας στα μέρη της θερμογέφυρας, λαμβάνοντας υπόψη τα ακριβή γεωμετρικά όρια του κάθε στοιχείου της θερμογέφυρας και τα φυσικά χαρακτηριστικά των υλικών που την σχηματίζουν. Το ISO 15927-1 παρέχει τις μεθόδους που χρησιμοποιούνται και από τον ΚΕΝΑΚ για τον υπολογισμό των μηνιαίων μέσων τιμών των διαφόρων κλιματικών δεδομένων που χρησιμοποιούνται για τους παραπάνω υπολογισμούς της θερμικής συμπεριφοράς του κελύφους. Οι τιμές που θα χρησιμοποιηθούν από το πρότυπο προέρχονται από την μετεωρολογική υπηρεσία της κάθε χώρας ώστε να αντιστοιχούν κατά το δυνατόν στην περιοχή μελέτης και περιλαμβάνουν θερμοκρασία αέρα, ατμοσφαιρική υγρασία, ταχύτητα ανέμου και ηλιακή ακτινοβολία. Πέρα από τα διεθνή πρότυπα ISO, τα οποία επί το πλείστον αφορούν υπολογιστικές μεθόδους, στον ΚΕΝΑΚ γίνεται εκτενής χρήση εθνικών προτύπων του ΕΛΟΤ, στα πλαίσια της προσαρμογής των διεθνών στάνταρντ στα τοπικά δεδομένα της Ελλάδας.

Αναλυτικότερα, χρησιμοποιούνται για τον υπολογισμό θερμικής επίδοσης τοιχοπετασμάτων το ΕΛΟΤ 13947, ενώ για τον αερισμό κτιρίων εμπορικής χρήσης και την ακόλουθη επίδραση του στην θερμική συμπεριφορά τους γίνεται αναφορά στο ΕΛΟΤ 15241. Τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά του καιρού στην Ελλάδα (τακτική και έντονη ηλιοφάνεια) οδηγούν επίσης στην προτίμηση του προτύπου ΕΛΟΤ 15193 για τον υπολογισμό των ενεργειακών απαιτήσεων και των εσωτερικών κερδών του φωτισμού. Επιπλέον, για τα συστήματα θέρμανσης υπάρχει εκτενής υπολογιστική μέθοδος η οποία αναλύεται στα διάφορα τεύχη του ΕΛΟΤ 15316, τα οποία αφορούν όλη την διαδικασία θέρμανσης, από την παραγωγή με διάφορες τεχνολογίες (λέβητες, αντλίες, HVAC, κλπ.), στην διανομή της παραγόμενης θερμότητας τους στο κτίριο και τις επακόλουθες απώλειες, καθώς και σε μη συμβατικά συστήματα θέρμανσης όπως τηλεθέρμανση, ηλιακά συστήματα και καυστήρες βιομάζας. Επιπλέον, το πρότυπο αυτό βοηθά στον υπολογισμό καταναλώσεων και κερδών συστημάτων ζεστού νερού χρήσης. Αντίστοιχο βάρος δίνεται στα συστήματα ψύξης μέσω του προτύπου ΕΛΟΤ 15243, το οποίο παρέχει τα υπολογιστικά βήματα για την εύρεση της ενεργειακής απαίτησης για ψύξη των όγκων εντός του κτιρίου σε συγκεκριμένες θερμοκρασίες, καθώς και τα αντίστοιχα στοιχεία και χαρακτηριστικά διαφόρων συστημάτων ψύξης για τον υπολογισμό της αποδοτικότητας τους.

Πρόσφατα εγκρίθηκαν από το Υπουργείο Περιβάλλοντος Ενέργειας και Κλιματικής Αλλαγής οι νέες Τεχνικές Οδηγίες ΤΕΕ (ΤΟΤΕΕ) οι οποίες καθορίζουν με ακρίβεια τόσο δεδομένα απαραίτητα για τον υπολογισμό σύμφωνα με τις απαιτήσεις του ΚΕΝΑΚ όσο και ένα συγκεκριμένο υπολογιστικό μοντέλο και τις απαιτήσεις του. Αναλυτικότερα, οι ΤΟΤΕΕ και το αντίστοιχο αντικείμενο τους είναι τα εξής: - ΤΟΤΕΕ 20701−1/2010 «Αναλυτικές εθνικές προδιαγραφές παραμέτρων για τον υπολογισμό της ενεργειακής απόδοσης κτιρίων και την έκδοση του πιστοποιητικού ενεργειακής απόδοσης». - ΤΟΤΕΕ 20701−2/2010 «Θερμοφυσικές ιδιότητες δομικών υλικών και έλεγχος της θερμομονωτικής επάρκειας των κτιρίων». - ΤΟΤΕΕ 20701−3/2010 «Κλιματικά δεδομένα ελληνικών περιοχών». - ΤΟΤΕΕ 20701−4/2010 «Οδηγίες και έντυπα ενεργειακών επιθεωρήσεων κτιρίων, λεβήτων και εγκαταστάσεων θέρμανσης και εγκαταστάσεων κλιματισμού».

1.3 Μετρητικές και υπολογιστικές μέθοδοι Κ.Εco Η ανάπτυξη της εφαρμογής K.Eco ξεκίνησε κατά την περίοδο εξέτασης του Κανονισμού ορθολογικής χρήσης και εξοικονόμησης ενέργειας (ΚΟΧΕΕ), ο οποίος στην τελική του μορφή κατέληξε στον Κανονισμό ενεργειακής αποδοτικότητας κτιρίων (ΚΕΝΑΚ), οι βάσεις του οποίο αναλύθηκαν παραπάνω. Η εφαρμογή K.Eco βασίστηκε αντίστοιχα στο ΕΝ 832 για την κύρια υπολογιστική μέθοδο, πρότυπο πρόδρομο του ISO 13790, βάσει του οποίου αντιμετωπίζει την υπολογισμό εσωτερικών κερδών και θερμικών απωλειών που αποτελούν την βασική πηγή συμπερασμάτων για την θερμική και ενεργειακή συμπεριφορά του κτιρίου. Το πρότυπο ISO 13789 χρησιμοποιείται από το K.Eco όπως και στον ΚΕΝΑΚ ως βάση για τον υπολογισμό των συντελεστών μεταφοράς θερμότητας από αερισμό και διαμέσου των υλικών σε σταθερή κατάσταση για περιπτώσεις απώλειας θερμότητας ή θερμικού κέρδους. Για στοιχεία του κελύφους τα οποία βρίσκονται σε επαφή με το έδαφος, όπως δάπεδα, υπόγεια και υπερυψωμένα δάπεδα γίνεται και στο K.Eco χρήση του υπολογιστικού προτύπου ISO 13370 λόγω της προαναφερθείσας συμβατότητας του προτύπου και των αποτελεσμάτων του με το ISO 13790 και EN 832. Για την ανάλυση και υπολογισμό της συμπεριφοράς των ανοιγμάτων γίνεται χρήση του prEN 410 που περιγράφει τα χαρακτηριστικά φωτεινότητας και φάσματος ηλιακού φωτός των υαλοστασίων, ενώ, όπως και στον ΚΕΝΑΚ, οι θερμογέφυρες που εμφανίζονται κυρίως στα κουφώματα αντιμετωπίζονται και στην εφαρμογή K.Eco βάσει του ISO 14683. 2. Η εφαρμογή K.Eco 2.1 Περιβάλλον εργασίας K.Eco Τα στοιχεία που εισάγονται αρχικά είναι, σύμφωνα και με τις απαιτήσεις μελετών, τα ονόματα του έργου και του αναδόχου ή μελετητή και αύξων αριθμός, στα σχετικά πεδία κειμένου. Η ημερομηνία του έργου εισάγεται από ενσωματωμένο ημερολόγιο στο πρόγραμμα. Συνεχίζοντας με την εισαγωγή δεδομένων, έχουμε τα χαρακτηριστικά του κτιρίου, τα οποία ξεκινάνε με πεδίο κειμένου για την διεύθυνση του κτιρίου, και μενού επιλογής για την πόλη στην οποία αυτό βρίσκεται. Για την ώρα, η επιλογή γίνεται μέσω λίστας προκαθορισμένων πόλεων της Ελλάδας. 2.2 Φόρμα Καθορισμού Κλιματολογικών Δεδομένων Στην φόρμα κλιματολογικών δεδομένων μπορούμε να ελέγξουμε και να τροποποιήσουμε ίσως τα κλιματολογικά δεδομένα που επιλέχθηκαν από την ενσωματωμένη βιβλιοθήκη της εφαρμογής βάσει της τοποθεσίας του έργου στην φόρμα Γενικών Στοιχείων. Τα απαιτούμενα στοιχεία βάσει της υπολογιστικής μεθόδου που προβλέπεται από τον ΚΕΝΑΚ και τα αντίστοιχα πρότυπα ISO είναι μηνιαίες τιμές για: μέση ελάχιστη εξωτερική θερμοκρασία, μέση μέγιστη εξωτερική θερμοκρασία, ολική ηλιακή ακτινοβολία στο οριζόντιο επίπεδο, διάχυτη ηλιακή ακτινοβολία στο οριζόντιο επίπεδο και ταχύτητα ανέμου. 2.3 Φόρμα Συστημάτων Ψύξης – Θέρμανσης Στην σελίδα καθορισμού συστημάτων ψύξης – θέρμανσης παρέχονται πεδία για την συμπλήρωση των επιθυμητών θερμοκρασιών θερμοστάτη. Παρακάτω, συμπληρώνεται από τον μελετητή το πλήθος των ωρών λειτουργίας των συστημάτων ψύξης και θέρμανσης για τον κάθε μήνα σε πίνακες. Οι τιμές είτε αποφασίζονται ως ενδεικτικές της χρήσης και κατηγορίας του κτιρίου ή με χρήση υπαρκτών συλλεγμένων δεδομένων στην περίπτωση υφιστάμενου κτιρίου, έτσι ώστε να καλύπτονται πλήρως οι ανάγκες θερμικής άνεσης των χρηστών του. 2.4 Φόρμα Παραμέτρων Αερισμού Στην σελίδα καθορισμού παραμέτρων αερισμού παρέχονται δυο πίνακες για συμπλήρωση των μηνιαίων τιμών μέσης παροχής αέρα σε m3/h, καθώς και του παράγοντα μείωσης ο οποίος εξαρτάται από το σύστημα αερισμού που χρησιμοποιείται στους χώρους του κτιρίου. 2.5 Φόρμα Ανθρώπινου Δυναμικού Στην σελίδα καθορισμού ανθρωπίνου δυναμικού του προγράμματος υπάρχει ένα πεδίο κειμένου με το αναμενόμενο τυπικό πλήθος των χρηστών του κτιρίου και ένας πίνακας μηνιαίων αθροισμάτων των ωρών παραμονής των χρηστών εντός του κτιρίου. 2.6 Φόρμα Παραμέτρων Φωτισμού Η επίδραση των παραμέτρων τεχνητού φωτισμού στο συνολικό ενεργειακό ισοζύγιο του κτιρίου υπολογίζεται στη σχετική φόρμα. Παρέχεται πίνακας προς συμπλήρωση με τις μηνιαίες ώρες λειτουργίας του φωτισμού, πεδίο για την συγκέντρωση φωτιστικής ισχύος για την κάλυψη αναγκών φωτισμού των χρηστών και επιλογή του συστήματος ελέγχου του φωτισμού. 2.7 Φόρμα Παραμέτρων Συσκευών Η φόρμα καθορισμού παραμέτρων συσκευών αφορά την επίδραση των ηλεκτρικών συσκευών και τα θερμικά κέρδη που η λειτουργία τους έχει ως αποτέλεσμα στον χώρο. Η φόρμα καθορισμού παραμέτρων συσκευών περιέχει πίνακα με τις μηνιαίες ώρες λειτουργίας και τιμή για το στιγμιαίο θερμικό κέρδος από ηλεκτρικές συσκευές, το οποίο μπορεί να υπολογιστεί πρόχειρα ως ισχύς σε Watt των συσκευών που λειτουργούν στον χώρο προς το εμβαδό του χώρου. 2.8 Φόρμα μη Θερμαινόμενων/ μη Κλιματιζόμενων Χώρων Στην φόρμα καθορισμού μη θερμαινόμενων / μη κλιματιζόμενων χώρων, ο μελετητής δημιουργεί εγγραφές για τυχόν χώρους οι οποίοι εντάσσονται μεν στο κέλυφος του κτιρίου προς επεξεργασία, αλλά αποτελούν βοηθητικούς χώρους που δεν έχουν συστήματα θέρμανσης/ ψύξης, όπως κλιμακοστάσια, γκαράζ κλπ..

2.9 Φόρμα Κουφωμάτων – Θυρών Τα ανοίγματα που απαντώνται σε ένα κτίριο είναι από τους πιο κρίσιμους παράγοντες σε μια κατασκευή, εξυπηρετώντας ανάγκες φωτισμού, δροσισμού, με σημαντικότατη επίδραση στα ηλιακά και θερμικά κέρδη του κτιρίου. Στην σελίδα καθορισμού κουφωμάτων και θυρών γίνεται η δημιουργία «τύπων» κουφωμάτων, τα οποία έπειτα (σε επόμενη φόρμα) αντιστοιχούνται στις επιφάνειες της τοιχοποιίας. Παρέχεται η δυνατότητα αντιγραφής κάθε «τύπου» κουφώματος με όλα τα στοιχεία που έχουν εισαχθεί σε αυτόν, με στόχο την ευκολότερη και γρηγορότερη εισαγωγή των δεδομένων.

Έπειτα συμπληρώνεται σε πεδία το όνομα του τύπου ανοίγματος, καθώς και οι διαστάσεις του (πλάτος και ύψος). Ακολουθεί μενού όπου επιλέγεται η κατηγορία του πλαισίου του ανοίγματος από μια έτοιμη λίστα διαφόρων υλικών και διαστάσεων. Ο συντελεστής θερμοπερατότητας του πλαισίου συμπληρώνεται αυτόματα βάσει της παραπάνω επιλογής, μα ο χρήστης του λογισμικού μπορεί να τον μεταβάλει αν διαθέτει διαφορετική τιμή από μετρήσεις ή τον κατασκευαστή του πλαισίου. Στο επόμενο μενού γίνεται επιλογή του τύπου της κουρτίνας ή άλλη σκίασης που θα εγκατασταθεί στο άνοιγμα. Ακολουθούν πλαίσια για τις γωνίες σκεπάστρου, πτερυγίων και ορίζοντα για να υπολογιστεί η σκίαση και η επίδραση της στα ηλιακά κέρδη. Επιπλέον συμπληρώνεται η επιφάνεια σε m2 του υαλοστασίου (τζαμιού) που βρίσκεται στο άνοιγμα. Aκολουθεί η επιλογή της κατηγορίας του υαλοστασίου μέσα από μενού που περιέχει πλήθος απλών και σύνθετων υαλοστασίων. Ο συντελεστής θερμοπερατότητας και η περατότητα φωτός συμπληρώνεται ξανά αυτομάτως από το πρόγραμμα βάσει της παραπάνω επιλογής, ενώ δίνεται και εδώ η δυνατότητα επεξεργασίας της τιμής. Δίνεται, ακόμη, η δυνατότητα εισαγωγής και δεύτερου κουφώματος σε κάθε άνοιγμα, γεγονός που μπορεί να φανεί ιδιαίτερα χρήσιμο σε μελέτη βελτίωσης ενεργειακής κατάστασης υφιστάμενου κτιρίου. Τέλος, δίνεται δυνατότητα γρήγορου υπολογισμού του συντελεστή θερμοπερατότητας κάθε ανοίγματος.

2.10 Φόρμα Τοιχοποιιών Οι τοιχοποιίες ακολουθούν των ανοιγμάτων στην ροή εργασίας του προγράμματος, αποτελώντας μάλλον τον σημαντικότερο παράγοντα στην ενεργειακή και θερμική συμπεριφορά του κελύφους. Στην σελίδα καθορισμού τοιχοποιιών τηρείται η λογική χαρακτηρισμού «τυπικών» τοιχοποιιών που αντιστοιχούν στις επιφάνειες της κατασκευής.

Μετά την δημιουργία νέου τύπου τοιχοποιίας, επιλέγεται από μενού η κατηγορία της μεταξύ τοιχοποιίας σε επαφή με το εξωτερικό περιβάλλον και τοιχοποιίας σε επαφή με μη κλιματιζόμενο χώρο. Επειδή η εφαρμογή εξετάζει σαν κύριο χώρο το σύνολο των θερμαινόμενων χώρων του κελύφους, οι εσωτερικές τοιχοποιίες που έχουν και στις δυο πλευρές τους επαφή με θερμαινόμενους χώρους δεν συνυπολογίζονται στην ολική συμπεριφορά της κατασκευής και δεν είναι απαραίτητο να εισαχθούν. Έπειτα συμπληρώνεται από τον χρήστη το όνομα της τυπικής τοιχοποιίας. Γίνεται επιλογή των εφαπτόμενων στις 2 πλευρές της χώρων. Αν πρόκειται για εξωτερική τοιχοποιία γίνεται αυτόματα η επιλογή του εξωτερικού χώρου ως δεύτερο. Αν πρόκειται για τοιχοποιία σε επαφή με μη θερμαινόμενο χώρο, πρέπει να γίνει επιλογή μεταξύ αυτών που καταχωρήθηκαν πιο πριν στην σχετική φόρμα. Ακολουθούν πλαίσια για την συμπλήρωση των διαστάσεων της τοιχοποιίας καθώς και μενού επιλογής του προσανατολισμού της. Επιλέγεται επιπλέον το χρώμα της εξωτερικής επιφάνειας όπου αυτή υφίσταται ως παράγοντας αντανακλαστικότητας. Ιδιαίτερο χαρακτηριστικό της εφαρμογής αποτελεί η δυνατότητα επιλογής τυποποιημένων θερμογεφυρών κατά ISO 14683 και υλικών τοιχοποιίας από τις ενσωματωμένες βιβλιοθήκες, αντί της χειροκίνητης εισαγωγής των χαρακτηριστικών τους κατόπιν μετρήσεων. Παρέχεται, επίσης, η δυνατότητα αντιγραφής κάθε νέας καρτέλας, και ο υπολογισμός του συντελεστή θερμοπερατότητας κάθε τοιχοποιίας. Τέλος, γίνεται η ανάθεση-αντιστοίχιση των κουφωμάτων σε κάθε τοιχοποιία, με δυνατότητα εύκολης ενεργοποίησης και απενεργοποίησης κάθε κουφώματος από τους υπολογισμούς, με σκοπό τις γρήγορες δοκιμές για την διαπίστωση προσφοράς ή όχι ή και κατά πόσο του κάθε ανοίγματος στην ενεργειακή συμπεριφορά του κτιρίου.

2.11 Πλαίσιο Θερμογεφυρών Το πλαίσιο θερμογεφυρών εμφανίζεται κατά την προσθήκη θερμογεφυρών στην σελίδα καθορισμού τοιχοποιιών, δίνοντας στον μελετητή την δυνατότητα να καθορίσει θερμογέφυρες που παρατήρησε σε υφιστάμενη κατασκευή ή προβλέπει ότι θα εμφανιστούν, εμπεριέχοντας έτσι στους υπολογισμούς την επίδραση τους στην ενεργειακή και θερμική συμπεριφορά του κτιρίου. Η επιλογή ή ο καθορισμός θερμογέφυρας γίνεται από λίστα που προκύπτει από το πρότυπο ISO 14683. Το πλαίσιο αποτελείται από μια περιοχή απεικόνισης σκαριφήματος του επιλεγμένου τύπου θερμογέφυρας στα αριστερά, ενώ δεξιά απεικονίζονται οι σχετικοί πίνακες για τον υπολογισμό της γραμμικής θερμοπερατότητας που αντιστοιχούν στην επιλεγμένη θερμογέφυρα. Στο κάτω μέρος του πλαισίου υπάρχει λίστα όπου προστίθενται οι θερμογέφυρες του στοιχείου τοιχοποιίας και γίνεται η επιλογή τύπου, καθώς και η εμφάνιση και πιθανή επεξεργασία των παραμέτρων τους. Ειδικότερα, συμπληρώνεται αυτόματα από την βιβλιοθήκη θερμογεφυρών ένας συντελεστής γραμμικής θερμοπερατότητας βασισμένος στους υπολογισμούς του ISO 14683, ενώ ο χρήστης καλείται να συμπληρώσει το μήκος της θερμογέφυρας σε μέτρα.

2.12 Πλαίσιο Βιβλιοθήκης Υλικών Το πλαίσιο βιβλιοθήκης υλικών παρέχει στο χρήστη την δυνατότητα σύνθεσης διατομών υλικών για χρήση στις περιγραφές των στοιχείων τοιχοποιίας, χρησιμοποιώντας ως βάση μια βιβλιοθήκη έτοιμων σύνθετων διατομών και απλών δομικών υλικών με έτοιμες παραμέτρους, τα οποία μπορούν να χρησιμοποιηθούν αυτούσια για την περιγραφή της τοιχοποιίας, ή να επεξεργαστούν κατά βούληση αν υπάρχουν χαρακτηριστικά από μετρήσεις του μελετητή ή τον κατασκευαστή των υλικών. Δίνονται αυτομάτως από την βιβλιοθήκη υλικών τιμές για την θερμική αγωγιμότητα, το πάχος, την πυκνότητα και την ειδική θερμότητα του κάθε υλικού, οι οποίες όμως μπορούν να επεξεργαστούν από τον χρήστη ώστε να ταιριάζουν επακριβώς με την επιθυμητή από τον μελετητή ή ήδη υφιστάμενη διατομή τοιχοποιίας. 2.13 Φόρμα Πατωμάτων – Δωμάτων Τελευταίο στάδιο της εισαγωγής δεδομένων αποτελεί η σελίδα καθορισμού πατωμάτων και δωμάτων. Και εδώ ακολουθείται η λογική καταχώρησης τύπου πατωμάτων ή δωμάτων και η μετέπειτα αντιστοίχιση τους σε επιφάνειες του κελύφους πριν τον συνολικό υπολογισμό του. Επιπλέον γίνεται προσθήκη και καθορισμός θερμογεφυρών κατά ISO 14683, όπως ακριβώς και στην περιγραφή τοιχοποιιών. 2.14 Συγκεντρωτικά Αποτελέσματα – Συγκρίσεις Προχωρώντας στην επόμενη φόρμα μετά την καθορισμού πατωμάτων – δωμάτων, η εφαρμογή K.Eco θα προχωρήσει στην διεξαγωγή των υπολογισμών που χρειάζεται για την παραγωγή αποτελεσμάτων βάσει των δεδομένων που παρείχαμε στις προηγούμενες φόρμες.

Μετά την ολοκλήρωση των υπολογισμών, παρουσιάζεται η σχετική φόρμα συγκεντρωτικών αποτελεσμάτων η οποία χωρίζεται σε δύο καρτέλες, στην «Αποτελέσματα Τρέχοντος Έργου» και στη «Γραφικές Παραστάσεις & Συγκρίσεις». Στην πρώτη εκ των δύο παρουσιάζονται αναλυτικά σε μορφή κειμένου δεδομένα που εισήχθησαν από τον χρήστη όσο και αυτά που προέκυψαν από το υπολογιστικό μέρος του προγράμματος. Στη δεύτερη καρτέλα, παρουσιάζονται οπτικοποιημένα σε πλήθος γραφημάτων τα δεδομένα τόσο του έργου όσο και των αποτελεσμάτων, επιτρέποντας ευκολότερη και πιο άμεση παρατήρηση τόσο διακυμάνσεων όσο και πιθανών ακραίων τιμών στα δεδομένα, σε σχέση με την μορφή πινάκων κειμένου.

Ραβδογράφημα Απαιτήσεων Θέρμανσης-Ψύξης του έργου παραδείγματος

Γραφήματα Απωλειών Δομικών Στοιχείων για περιόδους Χειμώνα και Θέρους

3. Συμπεράσματα Αν το ΤΕΕ προχωρήσει στον καθορισμό ενός κοινού προτύπου για εισαγωγή δεδομένων στην υπολογιστική εφαρμογή του, το οποίο υιοθετηθεί από τους άλλους κατασκευαστές τεχνικού λογισμικού για ενεργειακές επιθεωρήσεις, έστω και ως εξαγώγιμη μορφή μελετών, η διαφορετικά σύνθετη διαδικασία συμμόρφωσης των εμπορικών εφαρμογών και των χρηστών τους με τις οδηγίες του ΤΕΕ θα προχωρήσει σημαντικά πιο γρήγορα. Έτσι, ο κύριος όγκος εργασίας της μελέτης που αποτελείται από τον καθορισμό των χαρακτηριστικών και των συνθηκών λειτουργίας της κατασκευής μπορεί να γίνεται σε ένα πιο εύχρηστο και αποδοτικό περιβάλλον, ενώ οι τελικοί υπολογισμοί θα γίνονται μέσω του λογισμικού του ΤΕΕ, παρέχοντας στον μελετητή την ικανότητα να καταθέσει την μελέτη του χωρίς πρόβλημα στους αρμόδιους φορείς. Το K.Eco, ως εφαρμογή που είχε αναπτυχθεί με κεντρική δομή την διαδικασία που περιέγραφε ο κανονισμός ΚΟΧΕΕ και πλέον ο κανονισμός ΚΕΝΑΚ, εμφανίζει ήδη μεγάλη συμμόρφωση τόσο στον τομέα των δεδομένων προς εισαγωγή, όσο και αυτόν των υπολογισμών και των παραγόμενων αποτελεσμάτων. Συνεπώς, και με την ενδεχόμενη τροποποίηση του προγράμματος για εξαγωγή δεδομένων προς την εφαρμογή του ΤΕΕ, η εφαρμογή K.Eco θα μπορούσε να αποτελέσει ένα σημαντικότατο εργαλείο στα χέρια κάθε μηχανικού / μελετητή και να ωθήσει και αυτό προς την διάδοση της διαδικασίας της ενεργειακής επιθεώρησης και των οφελών που η διάδοση αυτή μπορεί να προσφέρει προς τις κατασκευές, τους χρήστες τους και τελικά και το περιβάλλον. Σημείωση: Το λογισμικό Κ-Eco σύντομα θα διατίθεται από το Διαδίκτυο

Κοσμόπουλος Πάνος
Αν. Καθηγητής, Δντης Εργαστηρίου
Περιβαλλοντικού και Ενεργειακού Σχεδιασμού
Κτιρίων και Οικισμών Δ.Π.Θ.

Μουρατίδης Γεώργιος
Μηχανικός Περιβάλλοντος Δ.Π.Θ.

Μιχαηλίδης Χρήστος
Πολιτικός Μηχανικός Α.Π.Θ M.Sc.

4. Βιβλιογραφία
1. Ευρωπαϊκή Επιτροπή, (1996), Ενέργεια στην Αρχιτεκτονική, Μαλλιάρης
Παιδεία Α.Ε.
2. Ευρωπαικό Πρόγραμμα Green Building, Κτιριακό κέλυφος Τεχνικό
Εγχειρίδιο
3. ISO 10077 (2003), Thermal performance of windows, doors and shutters —
Calculation of thermal transmittance
4. ISO 10211(2007), Thermal bridges in building construction — Heat flows
and surface temperatures — Detailed Calculations
5. ISO 13790 (2006), Energy performance of buildings — Calculation of
energy use for space heating and cooling
6. ISO 14683 (2007), Thermal bridges in building construction — Linear
thermal transmittance — Simplified methods and default values
7. Κοσμόπουλος Π., (2007), Περιβαλλοντική Αρχιτεκτονική, 2η Έκδοση,
Θεσσαλονίκη: University Studio Press,
8. Κοσμόπουλος Π., (2008), Κτίρια ενέργεια και περιβάλλον, Θεσσαλονίκη:
University Studio Press
9. Λαμπροπούλου Ε., (2007), Φωτισμός κτιρίων και εξοικονόμηση ενέργειας,
ΚΑΠΕ
10. Υπηρεσία Ενέργειας, (2007), Οδηγός θερμομόνωσης Κτιρίων.
Ιστοσελίδες στο Διαδίκτυο
1. CRES – KΑΠΕ, Κέντρο ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, 2008-2010
2. http://www.cres.gr/kape/index_gr.htm
3. Engineering Toolbox, 2007-2010
4. http://www.engineeringtoolbox.com/
5. ΤΕΕ Portal, Τεχνικό Επιμελητήριο Ελλάδας
6. http://portal.tee.gr/portal/page/portal/TEE_HOME