Κύριο παραδοτέο του προτεινόμενου έργου είναι η δημιουργία ενός νέου και πρωτοποριακού λογισμικού, απαραίτητο για την εξοικονόμηση ενέργειας σε κτίρια στην Κύπρο και με σημαντικές δυνατότητες πωλήσεων και εκτός Κύπρου.

Κύριος στόχος του προτεινόμενου έργου είναι η ανάπτυξη τεχνολογίας και ενός ολοκληρωμένου και πρωτοποριακού λογισμικού για τη μελέτη-κατασκευή ΚΧΕ στην Κύπρο, με μεγάλη σημασία για τον τομέα εξοικονόμησης ενέργειας. Το προτεινόμενο έργο θα συμβάλλει σημαντικά στην αύξηση της τεχνολογίας και ανταγωνιστικότητας του ΑΦ επειδή θα είναι αποτέλεσμα της διεξαγωγής ερευνητικής εργασίας υψηλής προστιθέμενης αξίας. Η έρευνα επικεντρώνεται θεματικά στην εξοικονόμηση ενέργειας (κτιριακός τομέας), η οποία και αποτελεί προτεραιότητα της ΔΕΣΜΗΣ 2008 του Ιδρύματος Προώθησης Έρευνας. Για την υλοποίηση του έργου ο ΑΦ δημιούργησε δίκτυο με 2 ερευνητικά κέντρα που έχουν μεγάλη εμπειρία και τεχνογνωσία στον σχεδιασμό και την ενεργειακή απόδοση κτιρίων. Τέλος, σημειώνεται ότι η ενεργειακή πολιτική της Κύπρου είναι πλήρως εναρμονισμένη με αυτή της Ευρωπαϊκής Ένωσης και προβλέπει την εφαρμογή προγραμμάτων ανάπτυξης και χρήσης τεχνολογιών εξοικονόμησης ενέργειας, εκμετάλλευσης των εγχώριων Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας (ΑΠΕ) και προστασίας του περιβάλλοντος από τη ρύπανση.

Οι ειδικοί επιστημονικοί και τεχνολογικοί στόχοι του έργου συνίστανται στην δημιουργία ενός ολοκληρωμένου και πρωτοποριακού λογισμικού για τη τεχνικο-οικονομική βελτιστοποίηση και κατασκευή Κτιρίων Χαμηλής Ενέργειας στην Κύπρο. Ειδικότερα:

• Το έργο θα αναφέρεται σε και θα συσχετίζει όλες τις παραμέτρους (ενεργειακά, τεχνικά, κόστος, προμηθευτές, διαθεσιμότητα στην Κύπρο, υπάρχουσα εμπειρία, κλπ.) των ΚΧΕ όπως κλίμα, ενεργειακές απαιτήσεις, υλικά, συνιστώσες και υποσυστήματα εξοικονόμησης ενέργειας (συμπεριλαμβανομένων των ΑΠΕ), κλπ.

• Θα επιτρέπει την ενεργειακή και τεχνικο-οικονομική ανάλυση και βελτιστοποίηση του κόστους κατασκευής, του λειτουργικού κόστους και του χρόνου ανταπόδοσης της επένδυσης ΚΧΕ στην Κύπρο.

• Θα επιβεβαιώνει την αξιοπιστία του αναπτυχθέντος λογισμικού μέσω ενεργειακών μετρήσεων και της κοστολογικής ανάλυσης σε τρία διαθέσιμα υφιστάμενα ΚΧΕ στην Ελλάδα και δυο ΚΧΕ στην Κύπρο, εφόσον υπάρχουν

• Θα περιλαμβάνει πλήρη τεχνικο-οικονομική ανάλυση τυπικών ΚΧΕ και τη σύγκριση τους με συμβατικές κατασκευές.

Στην Ευρωπαϊκή Ένωση υπήρξε και υπάρχει έντονη ερευνητική δραστηριότητα αναφορικά με την εξοικονόμηση-ελαχιστοποίηση ενέργειας σε κτίρια (Προγράμματα THERMIE, JOULE, κλπ), λόγω του γεγονότος ότι οι κτιριακές ανάγκες (θέρμανση/ψύξη/φωτισμός) αντιστοιχούν σε 33%-40% της συνολικής καταναλισκομένης ενέργειας (Κτίρια + Βιομηχανία + Μεταφορές=100%) [5,6,7]. Σε συνάρτηση με τα παραπάνω, μια πληθώρα εταιρειών έχει αναπτύξει προϊόντα και τεχνολογίες που είναι κατάλληλα για την εξοικονόμηση ενέργειας στα κτίρια.

H αξιοποίηση της παραπάνω τεχνολογίας δεν έχει δυστυχώς διεισδύσει μέχρι σήμερα στην Κυπριακή Πράξη -και όχι μόνο εδώ!-, για διάφορους λόγους, οι κυριότεροι των οποίων είναι:

• Η γνώση των μηχανικών για τη μελέτη, βελτιστοποίηση, κατασκευή και τον υπολογισμό του κόστους Κτιρίων Χαμηλής Ενέργειας (ΚΧΕ) δεν είναι ακόμα στο επιθυμητό επίπεδο.

• Δεν μπορεί να μεταφερθεί άμεσα η τεχνογνωσία που έχει αναπτυχθεί σε άλλα μέρη της Ε.Ε. λόγω των διαφορών σε θέματα όπως αρχιτεκτονική και αισθητική, κλιματολογικές συνθήκες, συνήθειες, απαιτήσεις των κατοίκων, κλπ., και κόστος υλοποίησης. Καθίσταται συνεπώς αναγκαία πάντοτε η ‘τοπική’ τεχνικο-οικονομική προσαρμογή και βελτιστοποίηση.

• Δεν υπάρχει σήμερα τεχνικό λογισμικό στην Κύπρο, αλλά όπως γνωρίζουμε και σε άλλες χώρες της Ε.Ε., που να καλύπτει όλα τα στοιχεία μελέτης-βελτιστοποίησης-κατασκευής ΚΧΕ, όπως κλίμα, ενεργειακές απαιτήσεις, υλικά, συνιστώσες, υποσυστήματα εξοικονόμησης ενέργειας, ΑΠΕ, προμηθευτές/εγκαταστάτες, κόστος, υπάρχουσα εμπειρία, κλπ., και να έχει τη δυνατότητα βελτιστοποίησης του κόστους και του χρόνου ανταπόδοσης της επένδυσης.
  
  Οι παραπάνω αιτίες έχουν οδηγήσει στο να επιλέγονται και να προτείνονται συνήθως συμβατικές λύσεις, για τις οποίες υπάρχει μεγάλη εμπειρία, και οι οποίες δεν δημιουργούν και αμφιβολίες για τα τεχνικά αποτελέσματα, την ποιότητα, το κόστος, κλπ.
  
  Συνεπώς, κρίνεται εξαιρετικά σημαντικό να αναιρεθούν οι παραπάνω αιτίες και να υποστηριχθούν οι μηχανικοί, εργολάβοι, κατασκευαστικές εταιρείες, κλπ. στην Κύπρο στην εφαρμογή των τεχνολογιών που έχουν αναπτυχθεί στην Ε.Ε. Αυτό μπορεί να επιτευχθεί σε μεγάλο βαθμό με τη δημιουργία ενός καινοτόμου, πρωτοποριακού, αλλά και τοπικά προσαρμοσμένου τεχνικού λογισμικού για τη πλήρη μελέτη-κατασκευή και κοστολογική βελτιστοποίηση ΚΧΕ.

Ο βαθμός καινοτομίας και πρωτοτυπίας του προτεινόμενου έργου είναι -κατά την άποψη μας- σημαντικός και συνίσταται στα εξής:

• Θα δημιουργηθεί βάση δεδομένων για τις κατασκευαστικές συνιστώσες ενός ΚΧΕ και θα περιλαμβάνει τα τεχνικά και κοστολογικά τους χαρακτηριστικά (κόστος αγοράς, κόστος λειτουργίας, κόστος συντήρησης), το δίκτυο διάθεσης τους στην Κύπρο, οδηγίες και τυπικά παραδείγματα εφαρμογών, κ.α.

• Θα δημιουργηθεί ολοκληρωμένο λογισμικό για τη μελέτη-βελτιστοποίηση-κατασκευή Κτιρίων Χαμηλής Ενέργειας στην Κύπρο (διασυνδεδεμένο με τη βάση δεδομένων), που θα καταλήγει σε τεχνικο-οικονομική βελτιστοποίηση και κόστος κατασκευής, και θα επιτρέπει τη σύγκριση τους με συμβατικά κτιρία. Τα συνήθη τεχνικά προγράμματα (λογισμικό) αντιμετωπίζουν μόνο ένα μέρος της μελέτης-κατασκευής (κυρίως το τεχνικό, όπως συμμόρφωση με τον Κανονισμό θερμομόνωσης, κλπ.) και δεν υπάρχει διασύνδεση του τεχνικού με το οικονομικό μέρος (κόστος κατασκευής, λειτουργικό κόστος, χρόνος ανταπόδοσης της επένδυσης, κλπ.). Επιπλέον, στην Κυπριακή αγορά δεν υπάρχει μέχρι σήμερα ούτε καν, το τεχνικό λογισμικό που θα καλύπτει τον υπολογισμό της ενεργειακής απόδοσης των κτιρίων σύμφωνα με την ωριαία μεθοδολογία (2002/91/ΕΚ) και με την οποία μπορούν να συσχετιστούν οι συνθήκες θερμικής άνεσης.

• Θα αναπτυχθούν και θα συμπεριληφθούν/ενσωματωθούν στο λογισμικό ολοκληρωμένα παραδείγματα Κτιρίων Χαμηλής Ενέργειας με κατασκευαστικές συνιστώσες από την Κύπρο και τα οποία θα χρησιμεύουν για την εκπαίδευση των μηχανικών αλλά και ως τεχνικο-οικονομικός οδηγός για την κατασκευή Κτιρίων Χαμηλής Ενέργειας στην Κύπρο.
  
  Η έλλειψη πληροφόρησης για τις τεχνικο-οικονομικές ιδιότητες ΚΧΕ, και η έλλειψη των κατάλληλων εργαλείων μελέτης-βελτιστοποίησης, οδηγεί σήμερα στην τήρηση των ορίων που προβλέπονται από τους Κανονισμούς και μόνο. Η επιδιωκόμενη καινοτομία ανάπτυξης ενός Λογισμικού, πέραν των σημερινών ορίων, το οποίο θα επιτρέπει την ενεργειακή και κοστολογική ανάλυση και βελτιστοποίηση ΚΧΕ, μέσω των οποίων τόσο ο Μηχανικός όσο και ο κύριος του έργου θα πείθονται ότι «συμφέρει ένα ΚΧΕ», είναι -σύμφωνα με τη μέχρι τώρα γνώση μας- εξαιρετικά καινοτόμος.
  
  Είναι δε πιθανώς και ο μόνος τρόπος διάδοσης της Τεχνολογίας ΚΧΕ στην Πράξη.

Στόχοι Δέσμης Εργασίας

Οι στόχοι της ΔΕ1 είναι:

1. Η έγκαιρη και αποτελεσματική αντιμετώπιση των ενδεχόμενων προβλημάτων που θα προκύψουν κατά τη διάρκεια του ερευνητικού έργου.

2. Η διασφάλιση της υψηλής ποιότητας των ερευνητικών αποτελεσμάτων.

3. Ο άψογος συντονισμός των συνεργαζόμενων φορέων.

4. Η άμεση ροή της πληροφορίας μεταξύ των ερευνητών του δικτύου.

5. Η άρτια οικονομική διαχείριση του έργου     

Περιγραφή Εργασίας

Στη ΔΕ1 θα δομηθεί το σύστημα διαχείρισης του έργου, του οποίου σκοπός είναι να αντιμετωπίζει αποτελεσματικά και έγκαιρα όλα τα θέματα που σχετίζονται με τη διοίκηση και διαχείριση του έργου, καθώς και τις σχέσεις μεταξύ των φορέων. Η βάση του συστήματος θα είναι οι γενικοί κανόνες του ΙΠΕ και το συμφωνητικό συνεργασίας μεταξύ των φορέων. Θεμέλιος λίθος της καλής συνεργασίας μεταξύ των ερευνητικών φορέων είναι η προηγούμενη επιτυχημένη συνεργασία τους σε ερευνητικό επίπεδο.

Επιπλέον, θα συσταθεί τετραμελής επιτροπή η οποία θα αποτελείται από έναν εκπρόσωπο από κάθε φορέα η οποία θα συνεδριάζει τακτικά μια φορά το τετράμηνο. Σε περιπτώσεις απρόβλεπτων παραγόντων ή σημαντικών προβλημάτων που απαιτούν άμεση λύση θα συνεδριάζει έκτακτα. Η ατζέντα κάθε συνεδρίας καθώς και οι αποφάσεις οι οποίες λήφθηκαν θα καταγράφονται και θα γνωστοποιούνται σε όλο το δίκτυο.

Η επιτροπή θα αναλάβει τον ποιοτικό και ποσοτικό έλεγχο της πορείας του έργου, τη διασφάλιση των ομαλών σχέσεων μεταξύ των φορέων του δικτύου, το συντονισμό των κοινών δραστηριοτήτων τους όπως είναι οι επαφές με παράγοντες, η συμμετοχή σε εκθέσεις, οι επιστημονικές δημοσιεύσεις κ.α., την οικονομική παρακολούθηση του έργου καθώς και την συγγραφή των εκθέσεων προόδου για το Ίδρυμα Προώθησης Έρευνας.

Στην αρχή του έργου θα συγγραφεί εγχειρίδιο ποιότητας το οποίο θα περιγράφει αναλυτικά τους στόχους κάθε ΔΕ, τα ποιοτικά και ποσοτικά κριτήρια με τα οποία θα ελέγχεται η πρόοδος κάθε ΔΕ καθώς και το πλαίσιο χρηματοδότησης των φορέων. Ο σχεδιασμός της από κοινού δράσης των φορέων (ταξίδια, δημοσιεύσεις, επαφές, κλπ) θα πραγματοποιείται κατά τη συνεδρία της επιτροπής όπου και θα καθορίζεται σαφώς το χρονοδιάγραμμα κάθε δραστηριότητας καθώς και ο ρόλος του κάθε φορέα. Όσον αφορά το τεχνικό μέρος, οι εργασίες κάθε ΔΕ θα συντονίζονται και ελέγχονται με βάση το εγχειρίδιο ποιότητας από τον αντίστοιχο επιστημονικό υπεύθυνο. Ο επιστημονικός υπεύθυνος θα έχει την ευθύνη της συγγραφής των τριμηνιαίων εκθέσεων και της ενδιάμεσης έκθεσης προόδου της αντίστοιχης ΔΕ. Τέλος, θα είναι υπεύθυνος για την πληροφόρηση της επιτροπής διαχείρισης έργου.

Παραδοτέα

Π1: Πρακτικά συνεδριάσεων επιτροπής διαχείρισης έργου:

Στα πρακτικά των συνεδριάσεων θα περιλαμβάνονται τα θέματα τα οποία συζητήθηκαν από την επιτροπή διαχείρισης του έργου, τις τοποθετήσεις του κάθε φορέα πάνω στα ζητήματα καθώς και τις αποφάσεις που ελήφθησαν. Επίσης, θα περιλαμβάνεται η αξιολόγηση της πορείας του έργου σε τεχνικό και οικονομικό επίπεδο και θα γίνεται αναφορά στα κυριότερα προβλήματα που παρουσιάστηκαν και πως αυτά επηρέασαν την πορεία του έργου.

Π2: Εγχειρίδιο ποιότητας έργου Το εγχειρίδιο θα περιλαμβάνει τους στόχους και το χρονοδιάγραμμα του έργου, τους επιστημονικούς υπεύθυνους κάθε Δέσμης Εργασίας καθώς και τα ποιοτικά και ποσοτικά κριτήρια με τα οποία θα ελέγχεται η πορεία του έργου.

Π3. Τριμηνιαίες εκθέσεις και ενδιάμεση έκθεση προόδου κάθε δέσμης εργασίας Στις εκθέσεις προόδου κάθε Δέσμης Εργασίας θα περιλαμβάνεται η αξιολόγηση της ΔΕ με βάση τα ποιοτικά και ποσοτικά κριτήρια που θεσπίστηκαν στο εγχειρίδιο ποιότητας και θα γίνεται αναφορά στα κυριότερα προβλήματα που παρουσιάστηκαν.

Π4. Εκθέσεις προόδου Ιδρύματος Προώθησης Έρευνας

Στόχοι Δέσμης Εργασίας

Οι στόχοι της ΔΕ1 είναι:

1. Η επίδειξη και αξιοποίηση του λογισμικού.

2. Η ενημέρωση και η εκπαίδευση των Κυπρίων Μηχανικών στο λογισμικό.

3. Η διάχυση των ερευνητικών αποτελεσμάτων σε επιστημονικό επίπεδο.

4. Η ενημέρωση των πολιτών και των παραγόντων που σχετίζονται με την αγορά κτιρίων.

5. Η σύσφιξη των σχέσεων και της συνεργασίας μεταξύ των φορέων του ερευνητικού δικτύου.

Περιγραφή Εργασίας

Βασικός στόχος πέρα από την ανάπτυξη της σχετικής τεχνολογίας και του λογισμικού, είναι η μέγιστη δυνατή αξιοποίηση των αποτελεσμάτων του έργου. Δυνατά επιχειρήματα προς αυτή την κατεύθυνση αποτελούν μεταξύ άλλων η ανάπτυξη λογισμικού υψηλής εμπορευσιμότητας καθώς θα είναι σύμφωνο με την Ευρωπαϊκή Οδηγία 2002/91/ΕΚ, με υψηλή προστιθέμενη αξία (επαλήθευση μέσω μετρήσεων, βάση δεδομένων με στοιχεία αγοράς), θα έχει χαμηλό κόστος και σημαντική δυνατότητα πωλήσεων εντός και εκτός Κύπρου. Η προώθηση των αποτελεσμάτων θα γίνει επίσης και μέσω μίας συμβουλευτικής υπηρεσίας (consulting) που θα αναπτύξει ο ΑΦ στην οποία μπορούν να αποτανθούν μηχανικοί, αλλά και ιδιώτες για την διερεύνηση των δυνατοτήτων κατασκευής ΚΧΕ. Τέλος, θα επιδιωχθεί η προώθηση του λογισμικού μέσω του κέντρου αναδιανομής καινοτομίας. Η προώθηση του λογισμικού θα γίνει κυρίως από τον ΑΦ και ΣΦ3.

Η διάχυση των αποτελεσμάτων θα γίνει μέσα από ήδη πολλαπλές επαφές του ΑΦ με μηχανικούς στην Κύπρο, με το Ίδρυμα Ενέργειας Κύπρου, με την Υπηρεσία Ενέργειας Κύπρου, με το ΕΤΕΚ, με ενημέρωση των κατασκευαστικών εταιρειών, με συμμετοχή σε εκθέσεις, μέσα από δημοσιεύσεις σε επιστημονικά περιοδικά και συνέδρια (τουλάχιστον τρεις), με δημοσιεύματα στον περιοδικό τύπο και με την δημιουργία της ιστοσελίδας του έργου. Τέλος, θα δοθεί ιδιαίτερη σημασία στην ενημέρωση και εκπαίδευση των μηχανικών με τη συστηματική διοργάνωση ημερίδων παρουσίασης (τουλάχιστον 6).

Οι δημοσιεύσεις θα πραγματοποιηθούν κυρίως από τους ΣΦ1 και ΣΦ2, ενώ η διοργάνωση των ημερίδων και σεμιναρίων εκπαίδευσης από τον ΑΦ.

Η περαιτέρω συνεργασία μεταξύ των φορέων του δικτύου θα συνεχιστεί με υποβολές νέων προτάσεων σε διακρατικό αλλά και ευρωπαϊκό επίπεδο όπως στο FP7, στο ESF κ.α.

Παραδοτέα

Π5. Ημερίδα ενημέρωσης & υλικό

Θα διοργανωθεί εκδήλωση ενημέρωσης και παρουσιάσεις των αποτελεσμάτων στην Κύπρο. Το υλικό που θα μοιραστεί θα περιλαμβάνει παραδείγματα ΚΧΕ που αναπτύχθηκαν κατά την διάρκεια του έργου.

Π6. Ιστοσελίδα ερευνητικού προγράμματος.

Η ιστοσελίδα του ερευνητικού προγράμματος θα περιέχει τους στόχους και το χρονοδιάγραμμα του έργου, τα κυριότερα ερευνητικά αποτελέσματα καθώς και πλούσιο φωτογραφικό υλικό.

Π7. Αντίτυπα των επιστημονικών δημοσιεύσεων.

Π8. Ενημερωτικό φυλλάδιο για τις δραστηριότητες του ερευνητικού προγράμματος.

Το ενημερωτικό φυλλάδιο θα περιλαμβάνει πληροφορίες σχετικές με την υλοποίηση του έργου, το ερευνητικό δίκτυο καθώς και τις δυνατότητες του λογισμικού που αναπτύχθηκε.

Στόχοι Δέσμης Εργασίας

Οι στόχοι της ΔΕ3 είναι η ανάπτυξη-δημιουργία μίας βάσης δεδομένων με όλες τις κατασκευαστικές συνιστώσες ενός ΚΧΕ και συγκεκριμένα θα περιλαμβάνει:

1. Τα τεχνικά χαρακτηριστικά των κατασκευαστικών συνιστωσών. Επίσης, θα περιλαμβάνονται σε μορφή pdf οι εκθέσεις των τεχνικών δοκιμών που έχουν πραγματοποιηθεί για την συγκεκριμένη συνιστώσα.

2. Το αρχικό κόστος, κόστος λειτουργίας, κόστος συντήρησης και (εγγυημένη) διάρκεια ζωής των κατασκευαστικών συνιστωσών.

3. Παραδείγματα εφαρμογών στην Κύπρο.

4. Διαθεσιμότητα και δυνατότητα εφαρμογής.

Περιγραφή Εργασίας

Για την δημιουργία της βάσης δεδομένων προβλέπονται οι ακόλουθες δρατηριότητες:

1. Συλλογή πληροφορίων για τα δομικά υλικά

Θα συμπεριληφθούν όλα τα διαθέσιμα δομικά υλικά που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την κατασκευή του κελύφους ενός ΚΧΕ, όπως κανονικό μπετόν, θερμομονωτικό μπετόν, μονομπλόκ κατασκευή, πλαισιωτή κατασκευή, διατμητικοί τοίχοι από μπετόν, τοίχοι πλήρωσης από θερμομονωμένο μπετόν ή θερμομονωτικά τούβλα, συστήματα θερμομόνωσης, θερμομονωτικά κουφώματα, τύποι κατασκευής στεγών, κεραμίδια, phase change materials, κλπ. Θα καταχωρηθούν όλες οι θερμικές τους ιδιότητες (U-values, θερμική μάζα, κλπ.), η συμπεριφορά τους στην ακτινοβολία, κλπ., το κόστος, η τεχνολογία, η εμπειρία και η δυνατότητα εφαρμογής τους στην Κύπρο, κλπ. Οι παραπάνω πληροφορίες θα συμπληρωθούν -όπου είναι απαραίτητο- από τη (διεθνή) βιβλιογραφία.

Η βάση δεδομένων θα είναι ‘πλήρης’ και θα περιλαμβάνει κατασκευαστικές λεπτομέρειες αναφορικά με τα συστήματα εφαρμογής. Π.χ. θα γίνει ανάλυση σε βάθος για συστήματα εφαρμογής, όπως θερμοπρόσοψη, χρησιμοποίηση ξυλότυπου ή μεταλλότυπου, συστήματα καλουπώματος που χρησιμοποιούν τη μόνωση ως καλούπι (π.χ. Insulating Concrete Forms), κλπ., όπου το κατασκευαστικό κόστος διαφοροποιείται και αποτελεί σημαντικό παράγοντα.

2. Συλλογή πληροφοριών για συστήματα ελέγχου

Θα συμπεριληφθούν όλα τα διαθέσιμα συστήματα καταγραφής/ελέγχου της ενέργειας σε ένα κτίριο, αρχίζοντας από θερμοστατικές βαλβίδες σε καλοριφέρ και δυνατότητα ελέγχου θερμοκρασίας σε κάθε χώρο, BMS, κλπ., μέχρι και της χρησιμοποίησης smartmeters. Θα καταχωρηθούν όλες οι ιδιότητες των συστημάτων ελέγχου, το κόστος, η τεχνολογία, η εμπειρία και η δυνατότητα εφαρμογής τους στην Κύπρο, κλπ. Επίσης, θα περιλαμβάνονται οδηγίες εφαρμογής των συγκεκριμένων συστημάτων. Οι παραπάνω πληροφορίες θα συμπληρωθούν -όπου είναι απαραίτητο- από σχετική (διεθνή) βιβλιογραφία.

3. Συλλογή πληροφορίων για συστήματα Θέρμανσης/Ψύξης

Θα συμπεριληφθούν όλα τα διαθέσιμα συστήματα θέρμανσης/ψύξης, αρχίζοντας από κεντρική θέρμανση ή και ψύξη, ενδοδαπέδια θέρμανση ή και ψύξη, ηλεκτρική θέρμανση, κλπ. Ιδιαίτερη σημασία θα δοθεί όμως στη χρησιμοποίηση ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, όπως ηλιακή (θέρμανση, φωτοβολταϊκά τόξα, κλπ.), αιολική, γεωθερμία, φυσικό δροσισμό, χρησιμοποίηση του εδάφους ως εναλλάκτη θερμότητας (π.χ. απλός σωλήνας στο έδαφος), κλπ. Θα καταχωρηθούν όλες οι ιδιότητες των παραπάνω συστημάτων, το κόστος, η τεχνολογία, η εμπειρία και η δυνατότητα εφαρμογής τους στην Κύπρο, κλπ. Επίσης, θα περιλαμβάνονται οδηγίες εφαρμογής (π.χ. μέγιστη απόσταση εσωτερικής-εξωτερικής μονάδας σε multi split unit) και θα δοθεί ιδαίτερη έμφαση στις απαιτήσεις χώρου που έχουν τα συστήματα (π.χ. εμβαδόν επιφάνειας για τους ηλιακούς συλλέκτες, γεωθερμία, κ.α.). Οι παραπάνω πληροφορίες θα συμπληρωθούν -όπου είναι απαραίτητο- από σχετική (διεθνή) βιβλιογραφία.

4. Συλλογή πληροφορίων για συστήματα Σκίασης/Δροσισμού

Θα συμπεριληφθούν όλα τα συστήματα σκίασης/δροσισμού ενός κτιρίου, με βάση την ιδιαίτερη γεωγραφική θέση της Κύπρου, τη μεγάλη ηλιοφάνεια και τις υψηλές θερμοκρασίες που θα επικρατούν το καλοκαίρι. Πάλι, θα καταχωρηθούν όλες οι ιδιότητες των παραπάνω συστημάτων, το κόστος, η τεχνολογία, οδηγίες εφαρμογής, η εμπειρία και η δυνατότητα εφαρμογής τους στην Κύπρο, κλπ. Οι παραπάνω πληροφορίες θα συμπληρωθούν -όπου είναι απαραίτητο- από σχετική (διεθνή) βιβλιογραφία.

5. Δημιουργία βάσης δεδομένων

Αφού ομαδοποιηθούν τα δεδομένα των προηγούμενων δραστηριοτήτων το ερευνητικό δίκτυο θα προχωρήσει στον σχεδιασμό και ανάπτυξη της βάσης δεδομένων στην Microsoft Access.

Ο ΣΦ1 θα αναλάβει την διερεύνηση της αγοράς και την συλλογή των απαραίτητων δεδομένων. Ο ΣΦ3 σε συνεργασία με τον ΑΦ θα αναλάβει τον σχεδιασμό και την δημιουργία της βάσης δεδομένων, ενώ ο ΑΦ τον εμπλουτισμό της με τα δεδομένα που συλλέχτηκαν.

Η επικαιροποίηση των στοιχείων της βάσης δεδομένων θα διασφαλιστεί με τη σύναψη σχετικών συμφωνιών μεταξύ του αναδόχου φορέα και των προμηθευτριών εταιρειών. Οι χρήστες του προγράμματος θα μπορούν να λαμβάνουν τις νέες πληροφορίες μέσω του διαδικτύου και της υπηρεσίας LiveUpdate που ήδη προσφέρει ο ΑΦ.

Παραδοτέα

Π9: Βάση δεδομένων

Θα παραδοθεί η βάση δεδομένων σε ηλεκτρονική μορφή.

Στόχοι Δέσμης Εργασίας

Οι στόχοι της ΔΕ4 είναι η ανάπτυξη ενός ολοκληρωμένου (τεχνικο-οικονομικού) Λογισμικού Μελέτης-Κατασκευής ΚΧΕ το οποίο θα:

1. Υπολογίζει τις ενεργειακές απώλειες σύμφωνα με την μεθοδολογία υπολογισμού ενεργείακής απόδοσης - οδηγία 2002/91/ΕΚ- που έχει αναπτυχθεί για την Κύπρο.

2. Υπολογίζει το κόστος του κτιρίου καθώς και το Χρόνο Ανάκτησης Επένδυσης.

3. Έχει τη δυνατότητα παραμετρικής ανάλυσης της ενεργειακής απόδοσης του κτιρίου.

4. Έχει ελεγχθεί ποιοτικά σύμφωνα με τη διαδικασία Bestest.

Περιγραφή Εργασίας

Οι δραστηριότητες για την ανάπτυξη του λογισμικού περιλαμβάνουν:

1. Λογισμικό Τμήμα Α. Απαιτήσεις θέρμανσης/ψύξης

Θα αναπτυχθεί ο κώδικας ώστε το λογισμικό να συσχετίζει τη γεωμετρία, προσανατολισμό, κατασκευαστικά χαρακτηριστικά κτιρίου, θερμομόνωση, θερμική μάζα, κουφώματα, γυάλινες επιφάνειες, ηλιακή ακτινοβολία, ηλιακό κέρδος, κλπ., με τις απαιτήσεις θέρμανσης και ψύξης. Ο υπολογισμός των ενεργειακών απαιτήσεων θα βασίζεται στη μεθοδολογία υπολογισμού ενεργειακής απόδοσης, σύμφωνα με την οδηγία 2002/91/ΕΚ. Επιπροσθέτως όμως, ο υπολογισμός θα περιλαμβάνει την παθητική θερμοκρασιακή συμπεριφορά του κτιρίου (δυναμικό φαινόμενο) σε σχέση με την επίδραση της μεταβαλλόμενης εξωτερικής θερμοκρασίας και ακτινοβολίας κατά τη διάρκεια ημέρας/νύχτας στην εσωτερική θερμοκρασία του κτιρίου, με βάση τα διάφορα κατασκευαστικά χαρακτηριστικά του κτιρίου όπως προστασία από ακτινοβολία, μόνωση, θερμική μάζα και άλλους παράγοντες που είναι καθοριστικοί για τις ενεργειακές ανάγκες τον χειμώνα, αλλά και το καλοκαίρι. Ιδιαίτερη προσοχή θα δοθεί και στον υπολογισμό των θερμογεφυρών.

Βασικό στοιχείο του παραπάνω λογισμικού θα είναι η ευκολία εισαγωγής των δεδομένων και περιγραφής των χαρακτηριστικών του κτιρίου που επηρεάζουν τις απαιτήσεις θέρμανσης/ψύξης, και η διασύνδεση του με τη Βάση Δεδομένων. Η μάσκα εισαγωγής δεδομένων θα αποτελείται από εφτά καρτέλες στις οποίες θα εισάγονται τα απαραίτητα για τον υπολογισμό δεδομένα: Γεωμετρικά Δεδομένα, Δεδομένα Ανοιγμάτων, Δεδομένα Μόνωσης, Δεδομένα Κτιρίου, Κλιματολογικά Δεδομένα, Συστήματα Θέρμανσης/Ψύξης, Οικονομικά Δεδομένα. Όσον αφορά τα Γεωμετρικά Δεδομένα και τα Δεδομένα Μόνωσης θα υπάρχει δυνατότητα ενημέρωσης των στοιχείων από το ήδη υπάρχων λογισμικό Θερμομόνωσης (έχει αναπτυχθεί λογισμικό για την μελέτη θερμομόνωσης των κτιρίων με βάση τον Κυπριακό Κανονισμό Θερμομόνωσης), το οποίο διαθέτει μάλιστα CAD-interface.

Συνεπώς, το Λογισμικό Τμήμα Α δεν θα έχει καμία σχέση με υπάρχοντα λεπτομερή Προγράμματα Θερμικής Ανάλυσης, τα οποία είναι πολλά στον αριθμό (βλ.www.eere.energy.gov/buildings/tools_directory/, www.doe.gov/, κλπ.), και όπου δεν θα υπήρχε λόγος δημιουργίας ακόμα ενός προγράμματος.

2. Εφαρμογή της διαδικασίας Bestest: Θα εφαρμοστεί η διαδικασία Bestest προκειμένου να επαληθευθεί η ακρίβεια και να διασφαλιστεί η ποιότητα του λογισμικού.

3. Λογισμικό Τμήμα Β. Τεχνικο-οικονομική Βελτιστοποίηση

Η τεχνικο-οικονομική βελτιστοποίηση για δεδομένη αρχιτεκτονική του κτιρίου θα γίνει με βάση την κοστολόγηση της κατασκευής του, όπου εναλλακτικά θα προτείνονται και θα αξιολογούνται συγκεκριμένες δυνατότητες εξοικονόμησης ενέργειας. Το λογισμικό σε συνδυασμό με τη Βάση Δεδομένων θα προτείνει αυτόματα με αφετηρία την μόνωση του κτιρίου μέτρα μείωσης των ενεργειακών απαιτήσεων π.χ. σταδιακή αύξηση της θερμικής μάζας του κελύφους του κτιρίου, σταδιακή αύξηση της μόνωσης της οροφής, αύξηση της εξωτερικής, εσωτερικής, ή εσωτερικής και εξωτερικής μόνωσης των εξωτερικών τοίχων του κτιρίου, σταδιακή αύξηση της θερμομόνωσης των κουφωμάτων, σταδιακή αύξηση της προστασίας από την ακτινοβολία, κλπ. Κάθε προτεινόμενο μέτρο συνεπάγεται συγκεκριμένες ενεργειακές απαιτήσεις, για την κάλυψη των οποίων το παραπάνω λογισμικό θα προτείνει πάλι αυτόματα συστήματα θέρμανσης, ψύξης και δροσισμού, με προτεραιότητα τις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, το κόστος των οποίων θα συμπεριλαμβάνεται στη παραπάνω κοστολόγηση της κατασκευής. Συγχρόνως δε, θα υπολογίζεται και το λειτουργικό κόστος του κτιρίου μετά την αποπεράτωση του, και επομένως θα είναι δυνατή και η αποτίμηση του χρόνου ανάκτησης της όποιας πρόσθετης επένδυσης, δηλαδή του ‘return of investment (ROI)’ σε σχέση με τη συμβατική κατασκευή (σύμφωνα με τον ισχύοντα Κυπριακό κανονισμό Θερμομόνωσης, κλπ.). Επειδή όλες οι παραπάνω μεταβλητές είναι διακριτές (κατασκευαστικοί και άλλοι λόγοι), θα εφαρμοσθούν μεθοδολογίες ιεραρχικής βελτιστοποίησης με δυνατότητα κατάταξης των διαφόρων προτεινόμενων μέτρων/λύσεων με βάση π.χ. των επιπτώσεων τους στον ROI ή με άλλο κριτήριο.

Η ανάπτυξη του λογισμικού θα είναι αποτέλεσμα της συνεργασίας του ΑΦ με τον ΣΦ3. Ο ΣΦ1 θα αναλάβει την εφαρμογή της διαδικασίας Bestest και θα ενημερώνει σχετικά τον ΑΦ και ΣΦ3. Ο ΣΦ1 σε συνεργασία με τον ΣΦ2 θα αναλάβουν την εφαρμογή της μεθοδολογίας ιεραρχικής βελτιστοποίησης και την ανάπτυξη των στρατηγικών σχεδιασμού.

Παραδοτέα

Π10: Λογισμικό σε εκτελέσιμη μορφή

Π11: Μεθοδολογία ιεραρχικής βελτιστοποίησης

Με τη μορφή έκθεσης θα παρουσιαστεί αναλυτικά η εφαρμογή της μεθοδολογίας ιεραρχικής βελτιστοποίησης και θα παρουσιαστούν τα κριτήρια που αναπτύχθηκαν προκειμένου το προγράμμα να προτείνει αυτόματα λύσεις.

Π12: Αποτελέσματα εφαρμογής της διαδικασίας Bestest.

Με την μορφή έκθεσης θα περιγραφεί αναλυτικά η εφαρμογή της διαδικασίας Bestest και θα παρουσιαστούν τα αποτελέσματα της εφαρμογής

Στόχοι Δέσμης Εργασίας

Οι στόχοι της ΔΕ5 είναι:

1. Η επαλήθευση του Λογισμικού με μετρήσεις σε υφιστάμενο/α ΚΧΕ και

2. Η εφαρμογή του Λογισμικού ΚΧΕ σε διάφορες περιπτώσεις σχεδιασμού νέων κτιρίων.

Περιγραφή Εργασίας

1. Σημαντικό στοιχείο της παρούσας Δέσμης Εργασίας είναι και η παράλληλη επαλήθευση του Λογισμικού ΚΧΕ με βάση μετρήσεις που θα γίνουν από τον ΣΦ2 σε διαθέσιμα ΚΧΕ στην Ελλάδα και από τον ΣΦ1 στην Κύπρο, εφόσον υπάρχουν. Στην Ελλάδα έχουν ήδη κατασκευαστεί ιδιωτικές κατοικίες/ΚΧΕ με ιδιαίτερη έμφαση στην πολύ καλή θερμομόνωση και στην μεγάλη θερμική μάζα. Για τις κατοικίες αυτές υπάρχουν όλα τα κατασκευαστικά και κοστολογικά στοιχεία, σύμφωνα με τα οποία η κατασκευή ΚΧΕ είναι απολύτως συμφέρουσα.

Σύμφωνα με τους ιδιοκτήτες/κατοίκους το σπίτι θερμαίνεται τον χειμώνα με ολιγόλεπτη χρησιμοποίηση της θέρμανσης, το δε καλοκαίρι (π.χ. και του 2007 με τις υψηλότατες εξωτερικές θερμοκρασίες/καύσωνες) η εσωτερική θερμοκρασία ήταν ανεκτότατη αφήνοντας το βράδυ τα παράθυρα ανοικτά (φυσικός δροσισμός) και χρησιμοποιώντας απλούς ανεμιστήρες. Ενεργειακές μετρήσεις που μπορούν να γίνουν χειμώνα και καλοκαίρι από τον ΣΦ2, η εγκυρότητα του οποίου δεν μπορεί να αμφισβητηθεί, θα αποτελέσουν αδιάσειστο πειστήριο των ενεργειακών ιδιοτήτων ενός ΚΧΕ. Όσον αφορά στον εξοπλισμό που θα χρησιμοποιηθεί στις ενεργειακές μετρήσεις ενός κτιρίου, αυτός αποτελείται, ανάλογα με την περίπτωση, από:

• αναλυτές ενέργειας για την καταγραφή των ηλεκτρικών καταναλώσεων του κτιρίου,
• αναλυτή καυσαερίων για την εξακρίβωση της απόδοσης του λέβητα ενός κτιρίου,
• αισθητήρες θερμοκρασίας, σχετικής υγρασίας, ταχύτητας και διεύθυνσης ανέμου, πυρανόμετρα για τη μέτρηση της ηλιακής ακτινοβολίας οι οποίοι χρησιμοποιούνται για την καταγραφή των κλιματικών συνθηκών τόσο στο εσωτερικό όσο και στο εξωτερικό του κτιρίου καθώς και
• αισθητήρες φωτισμού (λουξόμετρα) για τη μέτρηση των επιπέδων οπτικής άνεσης που επικρατούν στους χώρους του κτιρίου.

Ο εξοπλισμός συμπληρώνεται με συσκευή θερμοκάμερας, η χρήση της οποίας επιτρέπει την ανίχνευση θερμικών ανομοιομορφιών στο κέλυφος των κτιρίων και προσδιορίζει την ύπαρξη θερμογεφυρών και το επίπεδο θερμομόνωσης των δομικών στοιχείων.

Η επαλήθευση στην Πράξη του Λογισμικού ΚΧΕ στην Ελλάδα και στη Κύπρο θεωρείται, λόγω των συγκρίσιμων κλιματολογικών συνθηκών, απαραίτητο στοιχείο αξιοπιστίας του προτεινόμενου ερευνητικού έργου.

2. Οι δραστηριότητες της ΔΕ5 περιλαμβάνουν και την διερεύνηση παραδειγμάτων ΚΧΕ διαφορετικών απαιτήσεων:

• Ιδιωτικής κατοικίας
• Πολυκατοικίας και
• Κτιρίου γραφείων

με βάση την τυπική αρχιτεκτονική και τις ανάγκες της Κύπρου, χρησιμοποιώντας το παραπάνω Λογισμικό ΚΧΕ και κοστολογική σύγκριση με συμβατικές κατασκευές. Η επιλογή των παραδειγμάτων θα γίνει από την επιτροπή διαχείρισης του έργου λαμβάνοντας υπόψη τις εισηγήσεις του ΕΤΕΚ και του ΤΕΕ. Η μελέτη των παραδειγμάτων θα γίνει από τον ΣΦ1.

Παραδοτέα

Π13: Μετρήσεις υφιστάμενων ΚΧΕ 

Θα περιλαμβάνονται μετρήσεις (θερμοκρασίες, θερμογραφικές εικόνες, βαθμοί απόδοσης, κατανάλωση καυσίμου, κ.α.) ενός ή δύο υφιστάμενων ΚΧΕ στην Ελλάδα (για τα οποία υπάρχουν πλήρη κατασκευαστικά και κοστολογικά στοιχεία) καθώς και η σύγκριση τους με υπολογιστικά αποτελέσματα.

Π14: Παραδείγματα νέων ΚΧΕ

Θα περιγράφονται αναλυτικά τα ΚΧΕ (τεχνολογικά, κοστολογικά χαρακτηριστικά) που διερευνήθηκαν και θα περιλαμβάνεται βήμα προς βήμα η εκπόνηση της μελέτης που ακολουθήθηκε για τον σχεδιασμό τους.

H AuDeSy λειτουργεί από το 1988 με σκοπό την διάθεση και προώθηση στην Κύπρο προγραμμάτων (software) Τεχνικών Εφαρμογών. Από τον Μάρτιο 1999, η AuDeSy είναι ο Γενικός Αντιπρόσωπος στην Κύπρο των εταιρειών 4Μ και 4M-VK προωθώντας και υποστηρίζοντας τα πακέτα IDEA - Αρχιτεκτονικό σχεδιασμό, STRAD-STEEL - Ανάλυση και διαστασιολόγηση κατασκευών από μπετόν και μεταλλικών κατασκευών, FINE - Ηλεκτρομηχανολογικές Εγκαταστάσεις, ERGA - Διαχείριση Έργων. Μέχρι σήμερα έχει οργανώσει εκατοντάδες σεμινάρια και εκπαιδεύσεις τόσο για την χρήση των προγραμμάτων όσο και για γενικά θέματα που ενδιαφέρουν τους πολιτικούς μηχανικούς, μηχανολόγους και γενικά όλους τους κλάδους της μηχανικής επιστήμης. Από το 2006 στεγάζεται στα ιδιόκτητα γραφεία της στην Λευκωσία με ειδικά διαμορφωμένους χώρους για εκπαιδευτικά σεμινάρια. Τα προγράμματα της 4Μ και 4M-VK χρησιμοποιούνται στην Κύπρο από εκατοντάδες χρήστες, οργανισμούς, ιδρύματα, τεχνικές εταιρείες και υπηρεσίες (περισσότεροι από 500).

Το Frederick Research Center (FRC) είναι ένα μη κερδοσκοπικό ερευνητικό κέντρο που ιδρύθηκε το 1996 και έχει ως στόχο την διεξαγωγή υψηλού επιπέδου έρευνας σε πολλές περιοχές της Επιστήμης και της Τεχνολογίας. Το προσωπικό του αποτελείται από άτομα υψηλής ακαδημαϊκής εκπαίδευσης (PhD, MSc) με πλούσια ερευνητική εμπειρία και συμμετοχή σε εθνικά και ευρωπαϊκά προγράμματα. Στην περιοχή της ενέργειας το FRC έχει συμμετάσχει μέχρι στιγμής στα εξής ερευνητικά έργα: i) Promotion and Consolidation of all RTD activities for renewable distributed generation technologies in the Mediterranean region: FP6, ii) Grid-connected Photovoltaic substation with parallel electricity storage in the form of hydrogen: ΙΠΕ, iii) Distributed electricity generation with the use of H2/Fuel Cells, with zero CO2 emissions: ΙΠΕ, iv) Pilot unit for the production, purification and storage of hydrogen by using Renewable Energy Sources such as, Solar and Wind energy: ΙΠΕ, v) The birth of a EUropean Distributed EnErgy Partnership that will help the large-scale implementation of distributed energy resources in Europe (EU-DEEP): FP6, vi) Stand-alone pilot unit for remote electricity generation with the use of Fuel Cells and Hydrogen (HYDROGEN-FUEL-CELLS): ΙΠΕ, vii) Cluster Pilot Project for the Integration of Renewable Energies into European Energy Sectors Using Hydrogen: FP5, viii) Automated Pilot Plant for the Storage and Production of Electric and Thermal Energy With the Use of Solar and Wind Energy: ΙΠΕ. To FRC διαθέτει όλα τα εργαλεία που χρειάζονται για να εκτελέσει την ερευνητική εργασία που περιγράφεται στο ανώνυμο μέρος της πρότασης και συγκεκριμένα τα: Energy plus, Tsol, Sommluft (Φυσικός αερισμός), GAEA (Προσομοίωση εναλλακτών θερμότητας αέρα-εδάφους), Retscreen (ΑΠΕ), Fine Adapt (HVAC), NNEMS (Εnergy Μanagement System), Matlab.

Το Κέντρο Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας (KAΠE) είναι το εθνικό κέντρο (Ελλάδα) για τις Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας (AΠE), την Ορθολογική Χρήση Ενέργειας (OXE) και την Εξοικονόμηση Ενέργειας (EΞE). Στα πλαίσια του Ερευνητικού και Τεχνολογικού του ρόλου, το ΚΑΠΕ αποτέλεσε το συνδετικό κρίκο ανάμεσα στη βασική έρευνα και τη βιομηχανία, με κύριο στόχο την ανάπτυξη εγχώριων τεχνολογικών προϊόντων και υπηρεσιών. Σε διεθνές επίπεδο, το ΚΑΠΕ προώθησε τα συμφέροντα της Ελλάδας στον ενεργειακό τομέα σε περιοχές ενδιαφέροντος για την χώρα όπως η Ευρώπη, η Μεσόγειος, τα Βαλκάνια και η Μαύρη Θάλασσα αναπτύσσοντας δίκτυο επικοινωνίας και συνεργασίας. Κατά τη διάρκεια της λειτουργίας του, το KAΠE έχει ήδη συμμετάσχει σε περισσότερα από 600 ευρωπαϊκά, διεθνή και εθνικά έργα. Το Εργαστήριο Ενεργειακών Μετρήσεων διαθέτει εξοπλισμό μετρήσεων της ενεργειακής συμπεριφοράς κτιρίων και δομικών υλικών, τόσο σε εργαστηριακό επίπεδο (διάταξη λαμδομέτρου, διάταξη προστατευμένου θερμού κιβωτίου, τεχνητός ουρανός, αεροσήραγγα, θαλάμους δοκιμών), όσο και σε επί τόπου μετρήσεις (αναλυτές ενέργειας, θερμοκάμερα, αναλυτή αερίων, αυτόνομα μετρητικά συστήματα κοκ). Επίσης, είναι διαπιστευμένο από το ΕΣΥΔ κατά ΕΛΟΤ ΕΝ ISO/IEC 17025 για την διενέργεια ενεργειακών μετρήσεων.

H 4M πρωτοστατεί στο Τεχνικό Λογισμικό από το 1986, προσφέροντας μιά σειρά από επώνυμα προγράμματα που αποτελούν κορυφαία επιλογή στον χώρο τους. Βασισμένα σε προηγμένη τεχνολογία έξυπνων αντικειμένων και διαθέτοντας πλήρη σχεδιαστική αυτονομία, τα προϊόντα FINE, IDEA, ERGA, ADEIA, STRAD και STEEL έχουν ηγετική θέση στην αγορά. Επιπλέον τα προϊόντα 4Μ εξάγονται σήμερα σε όλο τον κόσμο, με οργανωμένα κέντρα διανομής και υποστήριξης 4Μ σε δώδεκα χώρες. Η εταιρεία στεγάζεται σε ιδιόκτητα Γραφεία 500 τ.μ., είναι πιστοποιημένη κατά ISO 9001:2000. Ολόκληρο το δίκτυο συνεργατών 4Μ σε Ελλάδα και εξωτερικό αριθμεί περίπου 60 Μηχανικούς.

 Εισαγωγή

Το 2002, η Ευρωπαϊκή Οδηγία για την Ενεργειακή Απόδοση Κτιρίων (EPDB ή ΕΑΚ) απαίτησε τη βελτίωση των Κανονισμών για τα μελλοντικά αλλά και τα υφιστάμενα κτίρια. Οκτώ χρόνια αργότερα, το 2010, η ίδια αρχή ζήτησε ''σχεδόν μηδενικές εκπομπές άνθρακα και μηδενικής ενέργειας" σε νέα κτίρια, με βάση πως το υφιστάμενο κτιριακό απόθεμα καταναλώνει το 40% της απαιτούμενης συνολικής ενέργειας.

Το «προϊόν» Κτίριο προϋποθέτει την επιλογή και το συνδυασμό των λειτουργικών και αισθητικών χαρακτηριστικών όπως κλίμα, χρήση κτιρίου, απαιτήσεις ιδιοκτήτη, σχήμα, προσανατολισμό, μέγεθος, κ.α. με τα φυσικά και κοστολογικά χαρακτηριστικά  των παθητικών συνιστωσών όπως φέρων οργανισμός, μόνωση, στέγες, παράθυρα κ.α. και των ενεργητικών συνιστωσών, όπως θέρμανση, κλιματισμός, ψύξη, αερισμός, εναλλακτικές πηγές ενέργειας, αυτόματος έλεγχος, κ.α.

Οι πολυάριθμες παράμετροι και οι στόχοι σχεδιασμού, όπως π.χ. η ελαχιστοποίηση των ετήσιων εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα, των αναγκών θέρμανσης/ψύξης, του λειτουργικού κόστους και του κόστους κατασκευής  κ.α αποτελούν ένα πολυπαραμετρικό και πολυκριτηριακό πρόβλημα βελτιστοποίησης.

Για τη λύση αυτού του προβλήματος έχουν προταθεί διάφορες μεθοδολογίες στο παρελθόν, οι οποίες παρουσιάζουν πολλά προβλήματα στην εφαρμογή τους. Οι μεθοδολογίες αυτές βασίζονται κυρίως σε μαθηματικές μεθόδους όπως πολυπαραγοντική ανάλυση των δεδομένων και μαθηματικές μεθόδους βελτιστοποίησης.

Στο παρόν ερευνητικό πρόγραμμα χρησιμοποιείται για πρώτη φορά η μέθοδος της Ιεραρχικής Βελτιστοποίησης. Η Ιεραρχική Βελτιστοποίηση προτάθηκε από τους Bracken και McGill το 1974 και αφορά  σε σύνθετα και πολυπαραμετρικά προβλήματα λήψης αποφάσεων που αφορούν πολλαπλούς υπεύθυνους (ιθύνοντες) σε μια ιεραρχική δομή, οι οποίοι με τις αποφάσεις τους επηρεάζουν το τελικό αποτέλεσμα.

Εφαρμόζοντας την μέθοδο της Ιεραρχικής Βελτιστοποίησης κατατάσσουμε τις παραμέτρους του κτιρίου σε 5 ομάδες Π1-Π5:

 

Π1  Παράμετροι λειτουργίας (κλίμα, προσανατολισμός, θερμικές απαιτήσεις χρήστη, θερμική άνεση, κ.α.)

Π2  Παράμετροι γεωμετρίας και αισθητικής (μέγεθος και σχήμα κτηρίου, διαφανή και αδιαφανή στοιχεία, κ.α.)

Π3  Παράμετροι παθητικών συνιστωσών Θ/Ψ  (μονωτικά και άλλα υλικά, χρώματα βαφής, στέγες, παράθυρα, συστήματα σκίασης, κ.α.).

Π4  Παράμετροι ενεργητικών συνιστωσών Θ/Ψ (θέρμανση, κλιματισμός, ψύξη, αερισμός, εναλλακτικές πηγές ενέργειας).

Π5  Παράμετροι ελέγχου Θ/Ψ (θερμικά συστήματα ελέγχου και διαχείρισης)

 

Οι παραπάνω παράμετροι επηρεάζουν τα εξής 2 ιεραρχικά επίπεδα ΙΕ-Α και ΙΕ-Β που αποτελούν τη βάση της προτεινόμενης μεθόδου της Ιεραρχικής Βελτιστοποίησης:

ΙΕ-A:          Στο ιεραρχικό επίπεδο ΙΕ-Α  (Παράμετροι Π1-Π5) βελτιστοποιείται με το Λογισμικό BEnCalc ο θερμικός σχεδιασμός του κτιρίου μέσω χρονικών προσομοιώσεων της απόδοσης του με το μοντέλο προσομοίωσης 3R2C λαμβάνοντας υπόψη όλα τα interfaces με το περιβάλλον, τον χρήστη και τα συστήματα αυτόματου ελέγχου (environmental, user and control interfaces)

ΙΕ-B:          Στο ιεραρχικό επίπεδο ΙΕ-Β (Παράμετροι Π3-Π5) βελτιστοποιείται το κόστος κτήσης και λειτουργίας των συνιστωσών του κτιρίου με βάση τις απαιτήσεις του θερμικού σχεδιασμού.

Συνεπώς η μέθοδος της Ιεραρχικής Βελτιστοποίησης που προτείνεται και εφαρμόζεται είναι η 2 Επιπέδων (Bilevel Optimization).

Η παραπάνω μεθοδολογία, που επιτρέπει  τη βελτιστοποίηση και ξεχωριστά στα 2 ιεραρχικά επίπεδα ΙΕ-Α και ΙΕ-Β, είχε σαν αποτέλεσμα την πρωτοποριακή επίλυση του σύνθετου σχεδιασμού προβλήματος κτιρίων χαμηλής και σχεδόν μηδενικής ενεργειακής κατανάλωσης όχι μόνο από πλευράς θερμικών ιδιοτήτων, αλλά και κόστους!

 

 

 Δημιουργία Βάσης Δεδομένων για Κτίρια Χαμηλής Ενέργειας

Η Βάση Δεδομένων δημιουργήθηκε σε περιβάλλον MICROSOFT EXCEL καθιστώντας την έτσι ιδιαίτερα φιλική στο χρήστη, αφού υπάρχει μεγάλη εξοικείωση με το συγκεκριμένο λογισμικό, αλλά και λόγω των πολλαπλών δυνατοτήτων του όπως αναζήτησης, φιλτραρίσματος και ταξινόμησης.

Έχει καταρτιστεί Βάση Δεδομένων των:

•         Οικοδομικών Υλικών και Κουφωμάτων και

•         Συστημάτων Θέρμανσης και Κλιματισμού, Σκίασης και Ελέγχου

δίδοντας στο χρήστη τη δυνατότητα να επιλέξει ένα συνολικό «πακέτο λύσης» για το Κτίριο που μελετά, ώστε εκείνο να αποτελέσει Κτίριο Χαμηλής Ενέργειας (ΚΧΕ).

Για τη δημιουργία της Βάσης Δεδομένων (ΒΔ), προηγήθηκε εκτεταμένη Έρευνα Αγοράς στην Κύπρο για την όσο το δυνατόν πληρέστερη αναζήτηση και καταγραφή των υλικών, συστημάτων και τεχνολογιών εξοικονόμησης ενέργειας που υπάρχουν στον οικοδομικό τομέα.

Η ΒΔ για τα Οικοδομικά Υλικά περιλαμβάνει όλα τα διαθέσιμα δομικά υλικά που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την κατασκευή του κελύφους ενός ΚΧΕ:

•         Υλικά για την κατασκευή του φέροντα Οργανισμού (Οπλισμένο Σκυρόδεμα, Μεταλλική Κατασκευή, Ξύλινος Σκελετός)

•         Υλικά για την κατασκευή των Τοίχων Πλήρωσης (Θερμομονωτικά Τούβλα, Κεραμικά Τούβλα) 

•         Μονωτικά Υλικά (Πετροβάμβακας)

•         Υλικά Υγρομόνωσης

•         Υλικά για την κατασκευή στεγών (κεραμίδια, μεμβράνες, σκελετός, OSB)

•         Υλικά για την κατασκευή δαπέδων (ελαφροσκυρόδεμα, screed, πλακάκια)

•         Υλικά επιχρισμάτων (κοινός σοβάς, αφυγραντικός σοβάς, θερμομονωτικός σοβάς)

•         Υλικά Ξηρής Δόμησης (Τσιμεντοσανίδες, Γυψοσανίδες, Ψευδοροφές)

•         Συστήματα  Επενδύσεως Όψεων

•         Εξειδικευμένα Συστήματα και Τεχνολογίες (Συστήματα Θερμοπρόσοψης, Συστήματα ICF -INSULATED CONCRETE FORMS, Συστήματα Οπλισμένης Τοιχοποιϊας)

•         Ανακλαστικές Βαφές

Η διαχείριση της Βάσης Δεδομένων γίνεται σε τρία βήματα.

1o Βήμα:

Τα οικοδομικά υλικά αυτά τα οποία σε πλήθος ξεπερνούν τις 350 εγγραφές έχουν καταχωρηθεί στο φύλλο εργασίας του Excel με την ονομασία «ΛΙΣΤΑ ΔΟΜΙΚΩΝ ΥΛΙΚΩΝ». Εκεί αναφέρεται η Εμπορική τους Ονομασία, μία σύντομη περιγραφή τους και έχουν κατηγοριοποιηθεί σε Ομάδες όπως Φέρων Οργανισμός, Τοιχοποιία Πλήρωσης, Επιχρίσματα, Μονωτικά Υλικά, Υγρομόνωση, κ.λ.π και ανάλογα με την εφαρμογή τους σε κατακόρυφο κέλυφος, επικαλύψεις, κ.λ.π.

Αναφέρονται τα τεχνικά τους χαρακτηριστικά όπως τα διαθέσιμα πάχη (cm), ο συντελεστής θερμικής αγωγιμότητας «λ» (W/mK), η πυκνότητα «ρ» (Kg/m³), η ειδική θερμική αγωγιμότητα «Cp» (kJ/(kgK)).

Αναφέρονται τα εμπορικά τους στοιχεία όπως CE MARK, προμηθευτές υλικού και τα  ενημερωτικά φυλλάδια σε μορφή pdf ή με link στην ιστοσελίδα του προμηθευτή όπως και  στοιχεία σχετικά με την Εμπειρία Εφαρμογής στην Κύπρο.

Αναφέρονται τα κοστολογικά τους στοιχεία η Μονάδα μέτρησης, το Κόστος του Υλικού, το Κόστος Τοποθέτησης, το Συνολικό Κόστος ενώ υπάρχει η δυνατότητα για το χρήστη να εισάγει το συντελεστή «ΔΙΑΦΟΡΟΠΟΙΗΣΗ ΚΟΣΤΟΥΣ» π.χ. στην περίπτωση που λαμβάνει εκπτώσεις, εξατομικεύοντας έτσι τη ΒΔ για προσωπική χρήση, ώστε να προκύπτει η Τελική Τιμή.

2o Βήμα:

Ένα 2^ο βήμα στη δημιουργία της ΒΔ αποτέλεσε η σύνθεση ΔΟΜΙΚΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ με τη χρήση των επιμέρους δομικών υλικών που καταχωρήθηκαν στην καρτέλα «ΛΙΣΤΑ ΔΟΜΙΚΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ». Αυτό έγινε για να μπορεί ο μελετητής να εξερευνήσει διάφορες τεχνολογικές προτάσεις οργανωμένες σε «κατασκευασμένους» τοίχους/δώματα/κολώνες, κ.λ.π. αφού τον μελετητή ενδιαφέρει το ΣΥΝΟΛΙΚΟ ΚΟΣΤΟΣ και τα ΣΥΝΟΛΙΚΑ ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ που έχει π.χ. ένας τοίχος πλήρωσης.

Αναπτύχθηκε μέσα στη ΒΔ το εργαλείο ΚΑΡΤΕΛΑ ΔΟΜΙΚΟΥ ΣΤΟΙΧΕΙΟΥ με την οποία ο χρήστης συνθέτει το δομικό στοιχείο καταχωρώντας απλά την εμπορική ονομασία των επιμέρους δομικών υλικών που το συνθέτουν, ενώ η ΒΔ αντλεί αυτόματα τα τεχνικά και οικονομικά τους στοιχεία και υπολογίζει αυτόματα για το δομικό στοιχείο, το συνολικό πάχος, τον ολικό συντελεστή θερμοπερατότητας, την αποτελεσματική θερμοχωρητικότητα και το κόστος ανά μονάδα μέτρησης (π.χ. m²).

Στα πλαίσια του ερευνητικού έργου δημιουργήθηκαν πάνω από 220 έτοιμα δομικά στοιχεία με διαφορετικά πάχη, υλικά και τεχνολογίες μόνωσης, ώστε να υπάρχει για το χρήστη μία πλούσια δεξαμενή άντλησης έτοιμων κατασκευαστικών λύσεων για το κέλυφος του κτιρίου.

Παράλληλα ο χρήστης έχει τη δυνατότητα να συνθέσει και ένα νέο δομικό στοιχείο δικής του επιλογής με το εργαλείο ΚΑΡΤΕΛΑ ΔΟΜΙΚΟΥ ΣΤΟΙΧΕΙΟΥ.

3o Βήμα:

Για να μπορέσει ο χρήστης να αποκτήσει εποπτεία και δυνατότητα ανάλυσης και σύγκρισης των διαφορετικών δομικών στοιχείων που εμπεριέχονται στη ΒΔ και ιδιαίτερα των τεχνικών και οικονομικών τους χαρακτηριστικών, δημιουργήθηκε η καρτέλα «ΛΙΣΤΑ ΔΟΜΙΚΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ», όπου αναφέρεται για το κάθε δομικό στοιχείο τα ακόλουθα:

• Αριθμός μητρώου

•         Θέση που εφαρμόζεται, αν π.χ. αποτελεί στοιχείο του οριζόντιου ή του κατακόρυφου κελύφους

•         Περιγραφή

•         Χρήση (Φέρων Οργανισμός/Τοιχοποιία Πλήρωσης/Επικάλυψη)

•        Τεχνικά χαρακτηριστικά (πάχος, ολικός συντελεστής θερμοπερατότητας, αποτελεσματική θερμοχωρητικότητα)

•         Κόστος

•         Και αν η συγκεκριμένη τεχνοτροπία εξαλείφει ή όχι τις θερμογέφυρες στην κατασκευή.

Ο χρήστης έχει τη δυνατότητα να εφαρμόσει σε κάθε στήλη (πάχος, συντελεστής θερμοπερατότητας, αποτελεσματική θερμοχωρητικότητα, κόστος, κ.λ.π.) φίλτρα, αλλά να κάνει και συνδυασμό φίλτρων. Επίσης έχει τη δυνατότητα να ταξινομήσει τα αποτελέσματα κατά αύξουσα ή φθίνουσα σειρά.

Η ΒΔ για τα συστήματα Θέρμανσης – Κλιματισμός, Σκίαση και Συστήματα Ελέγχου περιλαμβάνει όλα τα διαθέσιμα συστήματα που μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε ένα ΚΧΕ. Για κάθε στοιχείο π.χ. κλιματιστικό, Λέβητας, θερμαντικό σώμα κλπ δίνονται τα ακόλουθα:

•         Γενικά στοιχεία

•         Τεχνικά Χαρακτηριστικά

•         Οικονομικά στοιχεία

•         Πληροφοριακό υλικό και

•         Οδηγίες εφαρμογής και Παραδείγματα.

Η βάση δίνει δυνατότητες εύρεσης απαντήσεων από προκαθορισμένες λίστες απαντήσεων. Επίσης στην κατηγορία Οικονομικά Στοιχεία, υπάρχουν κελιά με αυτοματοποιημένες εντολές υπολογισμού ανάλογα με τα στοιχεία που καταχωρούνται. Τέλος υπάρχει η δυνατότητα ταξινόμησης των αποτελεσμάτων χρησιμοποιώντας διάφορα κριτήρια.

 

 

Μέθοδος 1ης Ιεραρχικής Βελτιστοποίησης μέσα από την Βάση Δεδομένων

Χρησιμοποιώντας τις λειτουργίες ταξινόμησης και φιλτραρίσματος που διαθέτει η ΒΔ, ο χρήστης, έχει τη δυνατότητα να καταλήξει σε μία υποομάδα των δομικών στοιχείων στην οποία όλα τα στοιχεία που ανήκουν σε αυτήν πληρούν ορισμένες προϋποθέσεις, π.χ. τοιχοποιία πλήρωσης με U<=0.45 Watt/m²K.

Βέβαια, γρήγορα θα διαπιστώσει, ότι και πάλι έχει να επιλέξει μέσα από μια πληθώρα επιλογών, που μπορεί ακόμα και με βάση το κριτήριο του κόστους να μην διαφέρουν πολύ, να υπάρχει δηλαδή μία μικρή απόκλιση τιμής μεταξύ τους. Επίσης ο μελετητής ενδεχομένως να αναζητεί ένα δομικό στοιχείο το οποίο να έχει πολύ καλά χαρακτηριστικά όσον αφορά τη θερμοχωρητικότητα, χωρίς να ενδιαφέρεται για την απολύτως οικονομικότερη λύση.

Με βάση τα παραπάνω φαίνεται η μείζων σημασία που έχει για το μελετητή η λειτουργία της 1^ης ιεραρχικής βελτιστοποίησης, ώστε ο τελευταίος να έχει τη δυνατότητα να καταλήξει σε μία μικρή σε πλήθος δομικών στοιχείων υποομάδα, αλλά και να διερευνήσει τις επιλογές ανάλογα με τα κριτήρια και τη βαρύτητα που έχει καθένα από αυτά στη λήψη της τελικής απόφασης.

Η 1η ιεραρχική βελτιστοποίηση μέσα στη ΒΔ των δομικών στοιχείων βασίζεται στην εισαγωγή 3 συντελεστών βαρύτητας:

W1 ð συντελεστής βαρύτητας για την θερμομόνωση

Η τιμή του w1 κυμαίνεται από 0-100 – όσο μεγαλύτερος ο συντελεστής βαρύτητας, τόσο περισσότερη σημασία/βαρύτητα δίδεται στον υψηλό συντελεστή θερμοπερατότητας του δομικού στοιχείου

W2 ð συντελεστής βαρύτητας για την αποτελεσματική θερμοχωρητικότητα

Η τιμή του w2 κυμαίνεται από 0-100 – όσο μεγαλύτερος ο συντελεστής βαρύτητας, τόσο περισσότερη σημασία/βαρύτητα δίδεται στη μεγάλη θερμική μάζα του δομικού στοιχείου

W3 ð συντελεστής βαρύτητας για το κόστος

Η τιμή του w3 κυμαίνεται από 0 έως 100 – όσο μεγαλύτερος ο συντελεστής βαρύτητας, τόσο περισσότερη σημασία/βαρύτητα δίδεται στην οικονομικότερη τιμή που έχει ανά μ.μ. το δομικό στοιχείο

To άθροισμα w1+w2+w3 πρέπει να ισούται πάντα με 100

Το εργαλείο της 1ης ιεραρχικής βελτιστοποίησης μέσα από τη ΒΔ αποτελεί το πρώτο στάδιο της τεχνικοοικονομικής βελτιστοποίησης του Κτιρίου που ο μελετητής καλείται να επιλύσει σε ΚΧΕ.

Με τη χρήση της 1ης ιεραρχικής βελτιστοποίησης του δίνεται η δυνατότητα να προσανατολιστεί μέσα από μία πληθώρα επιλογών και να καθορίσει τα κριτήρια και τη βαρύτητα αυτών στην αναζήτηση της καλύτερης τεχνικοοικονομικής συνολικής λύσης για το κτίριο και με αυτόν τον τρόπο να καταλήξει σε 2-3-4 επιλογές που θα χρησιμοποιήσει στην συνέχεια για στο λεπτομερή υπολογισμό των ενεργειακών αναγκών του ΚΧΕ και την περαιτέρω τεχνικοοικονομική βελτιστοποίηση αυτού.