Η κλιματική αλλαγή, η αύξηση της ενεργειακής κατανάλωσης και το υψηλό κόστος ενέργειας επιβάλλουν τη λήψη μέτρων για βιώσιμες ενεργειακές λύσεις. Σημαντικό μερίδιο της ενεργειακής κατανάλωσης αφορά τον κλιματισμό των κτιρίων, όπου συχνά απαιτείται ταυτόχρονη ψύξη και θέρμανση λόγω διαφορών θερμοκρασίας μεταξύ ζωνών του κτιρίου. Τα συστήματα ταυτόχρονης ψύξης και θέρμανσης, και ειδικότερα εκείνα με ανάκτηση θερμότητας, αποτελούν μια από τις πιο αποδοτικές και ευέλικτες τεχνολογίες κλιματισμού. Παρότι η τεχνογνωσία γύρω από αυτά έχει εξελιχθεί ραγδαία τα τελευταία χρόνια, η διεθνής βιβλιογραφία παρουσιάζει κενά σχετικά με τα κριτήρια επιλογής τους.

Η παρούσα διπλωματική εργασία επιχειρεί να καλύψει αυτό το κενό, διερευνώντας τις παραμέτρους που επηρεάζουν την επιλογή συστημάτων με ανάκτηση θερμότητας. Αξιολογούνται παράγοντες όπως ο προσανατολισμός του κτιρίου, η θερμομονωτική ικανότητα και η θερμοχωρητικότητα του κελύφους, η θερμοπερατότητα των κουφωμάτων και το ποσοστό επιφάνειας τους επί της συνολικής επιφάνειας του κελύφους. Για την προσομοίωση χρησιμοποιείται το λογισμικό DesignBuilder, το οποίο βασίζεται στη μηχανή προσομοίωσης EnergyPlus, επιτρέποντας την ανάλυση σεναρίων με διαφορετικές κτιριακές παραμέτρους, και τον υπολογισμό των ταυτόχρονων θερμικών και ψυκτικών απαιτήσεων.

Ο δείκτης RSN (Ratio of Simultaneous Needs), δηλαδή το ποσοστό ταυτόχρονων αναγκών ψύξης – θέρμανσης, παρουσιάζει μέγιστη τιμή 9,5% σε ορθογώνιο κτίριο με προσανατολισμό Βορρά – Νότο, υψηλή θερμομόνωση και χαμηλή θερμοχωρητικότητα κελύφους, καθώς και υψηλή θερμοπερατότητα κουφωμάτων (τυπικός δίδυμος υαλοπίνακας κατά Κ.Εν.Α.Κ.) με ποσοστό επιφάνειας (50% της όψης). Υπολογίζονται οι ενεργειακές καταναλώσεις δύο θεωρητικών συστημάτων κλιματισμού: ένα με δυνατότητα ανάκτησης θερμότητας και ένα χωρίς. Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι τα σενάρια με υψηλό RSN επιτυγχάνουν τη μεγαλύτερη ενεργειακή εξοικονόμηση και μείωση CO₂ με χρήση συστημάτων ανάκτησης θερμότητας. Η μέγιστη εξοικονόμηση ενέργειας (4340 kWh ετησίως) και μείωση CO₂ (976 kg CO₂ ετησίως) καταγράφεται σε τετράγωνο κτίριο με υψηλή μόνωση, χαμηλή θερμοχωρητικότητα κελύφους και κουφώματα υψηλής θερμοπερατότητας που καταλαμβάνουν 50% της όψης.

Το συγκεκριμένο σενάριο είναι το πιο αποδοτικό οικονομικά, με υπολογισμένους δείκτες Εσωτερικού Βαθμού Απόδοσης (Internal Rate of Return – IRR) 8,72% και Καθαρής Παρούσας Αξίας (Net Present Value – NPV) 5.973,02 €. Συνολικά, τα συστήματα κλιματισμού με ανάκτηση θερμότητας συνδυάζουν περιβαλλοντική και οικονομική βιωσιμότητα μόνο στα σενάρια με υψηλούς RSN (≥ 7,5%) και υψηλό ποσοστό ανοιγμάτων.

Climate change, the increase in energy consumption, and rising energy costs necessitate the adoption of sustainable energy solutions. A significant portion of energy consumption is attributed to building air conditioning, which often requires simultaneous cooling and heating due to temperature differences across building zones. Simultaneous cooling and heating systems, particularly those incorporating heat recovery capabilities, are among the most efficient and flexible air conditioning technologies. Although expertise in these systems has advanced rapidly in recent years, there are gaps in the international literature regarding the criteria for their selection.

This thesis aims to address this gap by investigating the parameters that influence the selection of heat recovery systems. Factors such as building orientation, thermal insulation and specific heat capacity of the envelope, thermal transmittance of window frames, and their surface area percentage relative to the total envelope surface are evaluated. DesignBuilder software, which utilizes the EnergyPlus simulation engine, analyzes scenarios with varying building parameters and calculates simultaneous cooling and heating demands.

The RSN index (Ratio of Simultaneous Needs for cooling and heating) reaches its maximum value of 9.5% in a rectangular building oriented North - South, with high insulation and low specific heat capacity of the envelope as well as high thermal transmittance of windows (typical double glazing as per KENAK) which occupy 50% of the facade surface area. Energy consumption is calculated for two theoretical air conditioning systems: one with heat recovery and one without. The calculations show that scenarios with high RSN values achieve the greatest energy savings and CO₂ reductions when heat recovery systems are used. The maximum savings (4340 kWh and 976 kg CO₂ annually) are recorded in a square building with high insulation and low specific heat capacity of the envelope, combined with high thermal transmittance of the windows, that cover 50% of the facade surface area.

This scenario proved to be the most economically efficient, with an Internal Rate of Return (IRR) of 8.72% and a Net Present Value (NPV) of 5,973.02 €. Overall, air conditioning systems with heat recovery combine environmental and economic sustainability only in scenarios with high RSN values (≥ 7.5%) and a high percentage of openings.