title: Εφαρμογή ημιπερατών φωτοβολταϊκών σε γραφεία και ανάλυση ενεργειακών αναγκών σε φωτισμό 
title: Application of semi-transparent PVs on offices and lighting energy needs analysis
Creators: name: Ανδρεου Κωνσταντινος
Publisher: name: Technical University of Crete
Year: 2020

description: Μία από τις πιο βασικές προκλήσεις της σύγχρονης εποχής, είναι η εξοικονόμηση ενέργειας. Τα εμπορικά κτίρια και τα γραφεία, αποτελούν ένα μεγάλο ποσοστό του κτιριακού τομέα τα οποία διαθέτουν μεγάλο δυναμικό εξοικονόμησης ενέργειας και στόχος, είναι παράλληλα με την εξοικονόμηση ενέργειας , να επιτυγχάνεται οπτική αλλά και θερμική άνεση εντός του κτιρίου για τους εργαζομένους. Τα ημιπερατά Φ/Β , είναι μία σχετικά καινούρια τεχνολογία με μεγάλες προοπτικές ανάπτυξης ειδικότερα στην Ελλάδα και γενικά σε χώρες και περιοχές που ως επί των πλείστων επικρατεί ηλιοφάνεια κατά τη διάρκεια του χρόνου. Η βασική πρόκληση στην ανάπτυξη της τεχνολογίας αυτής, είναι η αύξηση της απόδοσης των ημιπερατών Φ/Β για μεγαλύτερη παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας αλλά και η επίτευξη μεγαλύτερων διαπερατοτήτων για καλύτερη οπτική επαφή των εργαζομένων με το εξωτερικό περιβάλλον. Στην παρούσα εργασία, μελετάται η εφαρμογή ημιπερατών φωτοβολταίκών σε γραφεία, στην περιοχή της Αθήνας μέσω μοντελοποίησης, με σκοπό την εύρεση της παραγόμενης ηλεκτρικής ενέργειας,της  διαθεσιμότητας φυσικού φωτισμού αλλά και τις ενεργειακές ανάγκες για τεχνητό φωτισμό,  για τις διάφορες διαπερατότητες, WWR, ώρες και ημερομηνίες που εξετάζονται,  με την βοήθεια υπολογιστικών προγραμμάτων, του DIALux  και του RETscreen Expert . Βασική παράμετρος για την μοντελοποίηση, ήταν η κάλυψη των χώρων με φωτισμό 500  lux  ο οποίος προβλέπεται για χώρους γραφείων  από το πρότυπο EN 12464 . Για την μοντελοποίηση, πάρθηκαν τέσσερα ημιπερατά Φ/Β , εκ των οποίων τα τρία είναι κατασκευασμένα από άμορφο πυρίτιο με διαπερατότητες 10%, 20% και 30% και ένα από μονοκρυσταλλικό πυρίτιο με διαπερατότητα 38%. Η εφαρμογή τους έγινε σε τετραόροφο κτίριο με νότιο προσανατολισμό, για Window to Wall Ratio  από 30% μέχρι 80% με βήμα 10%, για τα 2 ηλιοστάσια του χρόνου, δηλαδή 21 Ιουνίου και 21 Δεκεμβρίου, και για τις 2 ενδιάμεσες περιόδους 21 Μαρτίου και 21 Σεπτεμβρίου για τις ώρες 10:00 π.μ , 13:00 μ.μ και 16:00 μ.μ . Τα βασικά ευρήματα της μελέτης, είναι ότι με την αύξηση του WWR δηλαδή της επιφάνειας των ημιπερατών Φ/Β και για μικρές διαπερατότητες, η παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας είναι μεγαλύτερη,  ενώ όσον αφορά το κρυσταλλικό πυρίτιο, παρόλο που είχε την μεγαλύτερη διαπερατότητα είχε παράλληλα και την μεγαλύτερη παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, καθιστώντας το 4 φορές περίπου πιο αποδοτικό από το άμορφο πυρίτιο. Επίσης, οι ημερομηνίες με τις λιγότερες ενεργειακές ανάγκες για τεχνητό φωτισμό, είναι στις 21 Σεπτεμβρίου και 21 Μαρτίου, λόγω αυξημένου διαθέσιμου φυσικού φωτισμού, όμως στις πλείστες περιπτώσεις για όλες τις εξεταζόμενες ώρες και ημερομηνίες, δημιουργούνται φαινόμενα θάμβωσης, ειδικότερα στα 2 γραφεία κοντά στο παράθυρο καταλήγοντας στο γεγονός ότι για την καλύτερη οπτική άνεση των εργαζομένων πρέπει να γίνεται χρήση κάποιων σκιάστρων. Τέλος, πραγματοποιώντας το ενεργειακό ισοζύγιο, δηλαδή αφαιρώντας τις ενεργειακές ανάγκες για τεχνητό φωτισμό από την παραγόμενη ηλεκτρική ενέργεια, βρέθηκε ότι η μόνη περίπτωση με αρνητικό πρόσημο, ήταν για  WWR 30%  με διαπερατότητα 10% λόγω του μειωμένου φυσικού φωτισμού που διέρχεται εντός των γραφείων ενώ για όλες τις υπόλοιπες περιπτώσεις το ενεργειακό ισοζύγιο είναι θετικό. 
description: One of the major challenges in modern times, is energy saving. Commercial buildings and offices are a big part of the real estate sector and they have big potential for saving energy. Beside saving energy, the aim is also to achieve visual and thermal comfort for people working in the building. Semi- transparent photovoltaics is a relatively new technology with big potential development, especially in Greece and other countries where there is a lot of sunshine for most of the year. The main challenge in developing this technology is the increase of performance of the semi-transparent PV for greater electricity production, but also the achievement of better transparencies, so people that are inside the building will have a better view of the external environment.

This paper focuses on the application of semi-transparent PVs in offices set in Athens, through modelling with the objective to find the amount of electricity produced, the availability of natural daylight, but also the energy needs for artificial lighting, while changing the basic variables like transparencies, WWR, date and time. DIALux and RETscreen expert are the software tools used for the modelling. The basic parameter for modelling, was to cover the offices with 500 lux as standard EN12464 requires. Four semi-transparent PVs were taken, which three of them was made from a-Si with transparencies 10%, 20% and 30% respectively and one which was made from c-Si with transparency 38%. They were applied through modelling on a four-floor building with south orientation and WWR ranged from 30% to 80% increased 10% at a time. The date, was set on 21st of December and 21st of June, which are the two solstices of the year, and two in between dates 21st of March and 21st of September for three hours of the day, 10:00 am, 13:00 p.m. and 16:00 p.m. The main conclusions of this paper, are that as WWR is increasing which means bigger surface covered with semi-transparent PVs and as transparency is decreasing , electricity production is rising.  Although c-Si had the greater transparency, it had the most electricity production, concluding that c-Si is about four times more efficient that a-Si. Moreover, 21st of September and 21st of March had the least energy needs for artificial lighting, because of increased natural daylight which in most of the cases, caused glaring effect, especially at the offices close to window. Thus, shade rollers must necessarily be used for better visual comfort and to avoid glaring. Additionally, the energy balance for all the cases was positive, except the one with WWR 30% and 10% transparency, because of the low available natural lighting getting into the offices. Energy balance was calculated by subtracting the energy needed for artificial lighting, from the energy produced by the semi-transparent PVs.