Η ενεργειακή και βιοκλιματική αναβάθμιση των υφιστάμενων σχολικών κτιρίων απαιτεί μια προσέγγιση που δεν περιορίζεται αποκλειστικά στο κτιριακό κέλυφος, αλλά λαμβάνει υπόψη και τις περιβαλλοντικές συνθήκες του αύλειου χώρου. Η παρούσα εργασία προσεγγίζει το σχολικό συγκρότημα ως ενιαίο περιβαλλοντικό σύστημα και αναπτύσσει ένα ολοκληρωμένο πλαίσιο αποτύπωσης, ενεργειακής προσομοίωσης και συγκριτικής αξιολόγησης παρεμβάσεων με τη χρήση Building Information Modeling (BIM). Η ερευνητική της συμβολή έγκειται στη σύνδεση της ενεργειακής συμπεριφοράς του κτιρίου με το λειτουργικό και ενσωματωμένο ανθρακικό αποτύπωμα, καθώς και με τη χωρική κατανομή της ηλιακής έκθεσης και της σκίασης στη σχολική αυλή. Με τον τρόπο αυτό, η αξιολόγηση δεν περιορίζεται στην εξοικονόμηση ενέργειας, αλλά εξετάζει διαφορετικές πλευρές της περιβαλλοντικής απόδοσης του σχολικού συγκροτήματος.

Ως πεδίο εφαρμογής επιλέχθηκε σχολικό συγκρότημα στην Ελλάδα. Αρχικά πραγματοποιήθηκαν επιτόπια αποτύπωση και συλλογή γεωμετρικών, κατασκευαστικών και λειτουργικών δεδομένων. Στη συνέχεια αναπτύχθηκε παραμετρικό μοντέλο στο Autodesk Revit, καθορίστηκαν οι θερμικοί χώροι και πραγματοποιήθηκε ενεργειακή προσομοίωση. Εξετάστηκαν τέσσερα διαδοχικά σενάρια: αντικατάσταση κουφωμάτων, εξωτερική θερμομόνωση τοίχων, συνδυασμένη θερμομόνωση τοίχων και στέγης και ολοκληρωμένη εφαρμογή όλων των παρεμβάσεων. Η περιβαλλοντική επίδραση αξιολογήθηκε συμπληρωματικά με το Autodesk Forma Carbon Insights, ενώ για τον αύλειο χώρο πραγματοποιήθηκε χωρική ανάλυση της ηλιακής έκθεσης και της διάρκειας σκίασης.

Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η υφιστάμενη ενεργειακή κατανάλωση κυριαρχείται από τις ανάγκες θέρμανσης, γεγονός που συνδέεται με την ανεπαρκή θερμική προστασία του κελύφους. Η αντικατάσταση των κουφωμάτων παρουσίασε περιορισμένο συνολικό όφελος, ενώ η θερμομόνωση των τοίχων μείωσε τη θέρμανση αλλά αύξησε τις θεωρητικές ανάγκες ψύξης. Η προσθήκη θερμομόνωσης στη στέγη βελτίωσε ικανοποιητικά τη συμπεριφορά του κτιρίου. Το Σενάριο 4 απέδωσε τη μεγαλύτερη εξοικονόμηση, μειώνοντας τη συνολική ετήσια ενεργειακή κατανάλωση κατά 53,35%, τη θέρμανση κατά 62,57% και το Site EUI κατά 53,86%. Παράλληλα, μειώθηκε ο λειτουργικός άνθρακας, αλλά αυξήθηκε ο ενσωματωμένος άνθρακας λόγω των νέων υλικών. Η ανάλυση της αυλής ανέδειξε εκτεταμένη ηλιακή έκθεση στις κεντρικές ζώνες και περιορισμένη σκίαση κατά τις κρίσιμες ώρες χρήσης.

Συνολικά, η εργασία διαμορφώνει μια επαναλήψιμη BIM-based μεθοδολογική προσέγγιση για την τεκμηριωμένη ιεράρχηση παρεμβάσεων σε υφιστάμενα σχολικά συγκροτήματα. Αναδεικνύει ότι η καταλληλότερη λύση δεν καθορίζεται μόνο από τη μεγαλύτερη ενεργειακή εξοικονόμηση, αλλά από την ισορροπία μεταξύ ενεργειακής απόδοσης, ανθρακικού αποτυπώματος και βιοκλιματικής ποιότητας του σχολικού περιβάλλοντος.

The energy and bioclimatic retrofitting of existing school buildings requires an approach that is not limited solely to the building envelope, but also takes into account the environmental conditions of the school grounds. This study approaches the school complex as a unified environmental system and develops a comprehensive framework for mapping, energy simulation, and comparative evaluation of interventions using Building Information Modeling (BIM). Its research contribution lies in linking the building’s energy performance to its operational and embedded carbon footprint, as well as to the spatial distribution of solar exposure and shading in the schoolyard. In this way, the assessment is not limited to energy savings but examines various aspects of the school complex’s environmental performance.

A school complex in Greece was selected as the study site. Initially, on-site surveys were conducted, and geometric, structural, and operational data were collected. Next, a parametric model was developed in Autodesk Revit, the thermal zones were defined, and an energy simulation was performed. Four sequential scenarios were examined: replacement of window and door frames, exterior wall insulation, combined wall and roof insulation, and the comprehensive implementation of all interventions. The environmental impact was additionally assessed using Autodesk Forma Carbon Insights, while a spatial analysis of solar exposure and shading duration was conducted for the outdoor area.

The results showed that current energy consumption is dominated by heating needs, a fact linked to the building envelope’s inadequate thermal protection. Replacing the window frames yielded limited overall benefits, while insulating the walls reduced heating needs but increased theoretical cooling needs. Adding insulation to the roof satisfactorily improved the building’s performance. Scenario 4 yielded the greatest savings, reducing total annual energy consumption by 53.35%, heating by 62.57%, and Site EUI by 53.86%. At the same time, operational carbon was reduced, but embodied carbon increased due to the new materials. The analysis of the courtyard revealed extensive solar exposure in the central zones and limited shading during critical hours of use.

Overall, this study establishes a repeatable BIM-based methodological approach for the evidence-based prioritization of interventions in existing school complexes. It demonstrates that the most appropriate solution is determined not only by the greatest energy savings, but by the balance between energy efficiency, carbon footprint, and the bioclimatic quality of the school environment.