Η μείωση των αξιοποιήσιμων αποθεμάτων του ορυκτού πλούτου και η προστασία του περιβάλλοντος έχει προσανατολίσει την παγκόσμια κοινότητα στην λήψη αποφάσεων που οδηγούν στην μείωση της καταναλισκόμενης ενέργειας. Ιδιαίτερη σημασία έχει δοθεί στις ενεργειακές απαιτήσεις των κτιρίων τόσο για την ψύξη όσο και για την θέρμανση. Η Ελλάδα με την είσοδο της στην Ευρωπαϊκή Ένωση ακολούθησε τις Ευρωπαϊκές οδηγίες για λιγότερο ενεργοβόρα κτίρια, νομοθετώντας μέγιστους αποδεκτούς συντελεστές θερμοπερατότητας των δομικών στοιχείων του κτιρίου ανάλογα με την κλιματική ζώνη. Πάραυτα, το 55,4 % των υφιστάμενων κατοικιών έχει κατασκευαστεί πριν το 1979, εποχή που χαρακτηρίζεται από έλλειψη κανονισμών για την θερμομόνωση των κτιρίων. Η όποια προσπάθεια για ενεργειακή αναβάθμιση των υφιστάμενων κτιρίων γίνεται με συμφέροντα προγράμματα χρηματοδότησης και επιδότησης, όπως το «Εξοικονομώ κατ’ οίκον».
Στην παρούσα εργασία υπολογίζονται οι μέγιστες θερμικές ανάγκες μίας μονοκατοικίας αναφοράς 100 μ2 στην περιοχή της Πάτρας του Ν. Αχαϊας για τέσσερα διαφορετικά έτη κατασκευής (1970, 1990, 2010, 2020), όπου ίσχυαν διαφορετικοί κανονισμοί θερμομόνωσης των κτιρίων. Ο υπολογισμός έγινε σύμφωνα με το πρότυπο DIN 4701/1983, με την βοήθεια του υπολογιστικού προγράμματος ADAPT – FCALC 11.1 της 4Μ. Στον υπολογισμό, συμπεριλήφθηκαν και οι θερμικές ανάγκες για ζεστό νερό χρήσης. Στη συνέχεια, υπολογίστηκαν οι μηνιαίες θερμικές ανάγκες της οικίας μας με την μέθοδο των βαθμοημερών και τέλος, υπολογίστηκε η ετήσια βοηθητική ενέργεια θέρμανσης της οικίας, αφού ελήφθησαν υπόψη τα εσωτερικά θερμικά και τα άμεσα ηλιακά κέρδη, με την μέθοδο 5000.
Στη συνέχεια, υπολογίστηκε το ετήσιο θερμικό κόστος για κάθε ένα από τα εννέα συστήματα θέρμανσης που επιλέχθηκαν για σύγκριση και είναι διαθέσιμα στον Ν. Αχαϊας. Με την μέθοδο της παρούσας αξίας έγινε σύγκριση των διαθέσιμων συστημάτων θέρμανσης για περίοδο χρήσης είκοσι ετών, λαμβάνοντας υπόψη εκτός από το ετήσιο κόστος θέρμανσης τα κόστη προμήθειας, εγκατάστασης και συντήρησης του εξοπλισμού. Ακολούθησε επιβεβαίωση των αποτελεσμάτων με την μέθοδο του εσωτερικού ρυθμού απόδοσης. Πραγματοποιήθηκε ανάλυση ευαισθησίας της παρούσας αξίας των συστημάτων θέρμανσης με κριτήριο μελέτης την διαφοροποίηση της τιμής των καυσίμων.
Συγκρίνοντας τις παρούσες αξίες καταλήξαμε στο συμπέρασμα ότι οι αυτόνομες κλιματιστικές μονάδες έχουν την καλύτερη τιμή παρούσας αξίας και στα τέσσερα σενάρια έτους κατασκευής για τις συγκεκριμένες τιμές καυσίμων. Δεύτερο οικονομικότερο σύστημα ακολουθεί στα σενάρια έτους κατασκευής 2020 και 2010 ο λέβητας πετρελαίου συμπύκνωσης, στο σενάριο 1990 η αντλία θερμότητας ενώ στο σενάριο 1970 οι κεντρικές κλιματιστικές μονάδες VRV/VRF. O ηλεκτρικός λέβητας και οι ηλεκτρικές τοπικές συσκευές κατατάσσονται στις τελευταίες θέσεις έχοντας την υψηλότερη θερμιδική τιμή εξαιτίας του χαμηλού βαθμού απόδοσης.
Εφαρμόζοντας την ανάλυση ευαισθησίας παρατηρήσαμε ότι σε μία νέα κατασκευή του 2020, εάν μειωθεί η τιμή του πετρελαίου κατά 6%, τότε συμφέρει ο λέβητας πετρελαίου συμπύκνωσης, ενώ εάν μειωθεί κατά 9 % συμφέρει και ο κλασικός λέβητας . Εάν η τιμή στα καυσόξυλα μειωθεί κατά 12 %, τότε πρέπει να μελετήσουμε την εγκατάσταση ενεργειακού τζακιού, ενώ τέλος, εάν η τιμή του κιλού του προπανίου μειωθεί κατά 28 % εξετάζεται ο λέβητας συμπύκνωσης υγραερίου.
Σε παλιές οικοδομές κατασκευής του 1970, τα συστήματα πετρελαίου γίνονται οικονομικότερα, εάν η τιμή του πετρελαίου μειωθεί κατά 27% και 34 % αντίστοιχα ανάλογα εάν χρησιμοποιηθεί κλασικός ή λέβητας συμπύκνωσης. Το ενεργειακό τζάκι συμφέρει, εάν η τιμή του κιλού στα καυσόξυλα μειωθεί κατά 30 %, ενώ ο λέβητας του υγραερίου συμφέρει, εάν το προπάνιο μειωθεί κατά 47 % σε σχέση με την σημερινή τιμή.
Βαθμολογήσαμε τέλος τα συστήματα θέρμανσης εφαρμόζοντας πολυκριτηριακή ανάλυση αξιολογώντας την παρούσα αξία, την ποιότητα της θέρμανσης και τη χρηστικότητα. Και στα τέσσερα σενάρια έτους κατασκευής, ως καλύτερη λύση βαθμολογήθηκε η αντλία θερμότητας υψηλών θερμοκρασιών με θερμαντικά σώματα. Τα συστήματα πετρελαίου βαθμολογήθηκαν στη δεύτερη θέση σε κατοικίες που κατασκευάστηκαν το 2020 και το 2010, οι αυτόνομες κλιματιστικές μονάδες κατατάχτηκαν στην τέταρτη θέση.
Για παλαιότερες κατασκευές του 1990 ο λέβητας πετρελαίου συμπύκνωσης βαθμολογήθηκε στην δεύτερη θέση, με τις αυτόνομες κλιματιστικές μονάδες να ακολουθούν στην τρίτη και τον απλό λέβητα πετρελαίου να ακολουθεί στην τέταρτη. Σε παλαιότερες κατοικίες κατασκευασμένες το 1970 στην δεύτερη θέση βαθμολογήθηκαν οι αυτόνομες κλιματιστικές μονάδες με τρίτο σύστημα τον λέβητα πετρελαίου συμπύκνωσης και τέταρτο σύστημα τις κεντρικές κλιματιστικές μονάδες VRV/VRF.
The reduction of the usable reserves of mineral wealth and the protection of the environment has guided the global community to decision-making leading to the reduction of energy. Particular attention has been paid to the energy requirements of buildings for both cooling and heating. Upon its entry into the European Union, Greece followed the European directives for less energy-intensive buildings, legislating maximum acceptable coefficients of thermal permeability of the building's building components according to the climate zone. However, 55,4 % of existing dwellings were built before 1979, a time marked by a lack of regulations on the thermal insulation of buildings. Any attempt to upgrade existing buildings is made with advantageous financing and subsidy programmes such as "Save House".
This research calculates the maximum thermal needs of a 100 m2 reference house in the area of Patras of N. Achaia for four different years of construction (1970, 1990, 2010, 2020) where different regulations of thermal insulation of buildings were in place. The calculation was made in accordance with DIN 4701/1983, with the help of the ADAPT – FCALC 11.1 computational program of 4M. Thermal needs for hot water for use were included. The monthly thermal needs of our house were then calculated, using the grade-day method, and finally the annual auxiliary heating energy of the house was calculated after taking into account the internal thermal and direct solar gains, using the 5000 method.
The annual thermal cost was then calculated for each of the nine heating systems selected for comparison and available in N. Achaias. The method of present value compared the available heating systems for a period of 20 years, taking into account in addition to the annual heating costs the costs of supply, installation and maintenance of the equipment. This was followed by confirmation of the results using the internal rate of return method. A sensitivity analysis of the present value of heating systems was carried out on the basis of a study on the differentiation of the price of fuels.
Comparing the present values we concluded that autonomous air conditioners have the best value in all four manufacturing year scenarios for these fuel prices. Second most economical system follows in the construction year 2020 and 2010 scenarios the condensation oil boiler, in the 1990 scenario the heat pump while in the 1970 scenario the central air conditioners VRV/VRF. The electric boiler and electrical local appliances are ranked in the last positions having the highest caloric value due to the low degree of efficiency.
Applying the sensitivity analysis we noticed that in a new construction in 2020, if the price of oil is reduced by 6%, then it is in the interest of the condensation oil boiler, while if it is reduced by 9 % it is also in the interest of the classic boiler. If the price on firewood is reduced by 12 %, then we should consider the installation of an energy fireplace, and finally, if the price of the propane kilo is reduced by 28 %, the LPG condensation boiler is examined.
In old construction buildings of the 1970s, oil systems become more economical if the price of oil decreases by 27% and 34 % respectively depending on whether a classic or condensation boiler is used. The energy fireplace is advantageous if the price of the kilo in firewood is reduced by 30 %, while the LPG boiler is advantageous if the propane is reduced by 47 % compared to the current price.
Finally, we rated the heating systems by applying a multi-criteria analysis assessing the present value, the quality of the heating and the usability. In all four construction year scenarios best solution rated the high temperature heat pump with radiators. Oil systems were rated in second place in dwellings built in 2020 and in 2010, autonomous air conditioners ranked fourth.
For earlier constructions in 1990 the condensation oil boiler was rated in second place, with autonomous air conditioners following in third and simple oil boiler following in fourth. In older dwellings built in 1970 in second place were rated the autonomous air conditioners with third system the condensation oil boiler and fourth system the central air conditioners VRV/VRF.
Τεχνοοικονομική ανάλυση ηλεκτρομηχανολογικών συστημάτων θέρμανσης οικιακής χρήσης στην περιοχή του Νομού Αχαΐας