Μελέτη θερμικής συμπεριφοράς κουφωμάτων ανάλογα με τον υαλοπίνακα, το πλαίσιο και το αέριο πλήρωσης διακένου
Creators: name: Κλωθάκη, Θεοδώρα Γεωργίου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2017
Subjects: Θερμική συμπεριφορά κουφωμάτων
Κτιριακός τομέας
Συντελεστής Θερμοπερατότητας (U-value)
Θερμικό Κέρδος (SHGC)
Διαπερατότητα στο ορατό φως (Vt)
Window thermal behavior
Building sector
Thermal Transmittance Coefficient (U-value)
Thermal Gain (SHGC)
Light Transmittance (Vt)

description: Τις τρεις τελευταίες δεκαετίες το ενεργειακό ζήτημα είναι ένα από τα σημαντικότερα στις ατζέντες των κυβερνήσεων. Πολλές διασκέψεις έχουν πραγματοποιηθεί με επίκεντρο αυτό το θέμα, πολλές συμφωνίες έχουν υπογραφεί με σκοπό την ανάληψη δράσης σχετικά και πολλές Οδηγίες έχουν εκδοθεί για την υλοποίηση των δράσεων και τη βελτίωση της κατάστασης. Η Έκθεση Brundtland (1987) εισάγει για πρώτη φορά την έννοια της βιώσιμης ανάπτυξης και η Ατζέντα 21 (1992) αποτελεί παγκόσμιο σχέδιο δράσης για τη βιώσιμη ανάπτυξη. Αργότερα, το Πρωτόκολλο του Κιότο (1997) θέτει στα έθνη υποχρεώσεις για τη μείωση των εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου, ενώ ακολουθούν και ευρωπαϊκές Οδηγίες οι οποίες αποτελούν δεσμευτικά πλαίσια, με βασικότερη την Οδηγία 2009/28/ΕΚ, η οποία θέτει συγκεκριμένους εθνικούς στόχους για τη μείωση της καταναλισκόμενης ενέργειας και των εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου. Η Οδηγία 2010/31/ΕΕ για την ενεργειακή απόδοση των κτιρίων περιέχει διατάξεις με σκοπό τη βελτίωση της ενεργειακής απόδοσης τόσο των νέων όσο και των υφιστάμενων κτιρίων, ενώ η Οδηγία 2012/27/ΕΕ υποχρεώνει την πραγματοποίηση ενεργειακών ελέγχων από μεγάλες επιχειρήσεις, με αντίστοιχο καθορισμό των ελάχιστων κριτηρίων για την υλοποίησή τους, καθώς και την επανάληψή τους κάθε 4 χρόνια. Συγκεκριμένα ο κτιριακός τομέας έχει αποδειχτεί ένας ιδιαιτέρως ενεργοβόρος τομέας, καθώς για τη θέρμανση, την ψύξη, αλλά και τον φωτισμό των κτιρίων καταναλώνονται πολύ μεγάλα ποσά ενέργειας. Συχνά το κτίριο είναι αποκομμένο από το φυσικό περιβάλλον και κατά συνέπεια δεν επωφελείται από αυτό σχετικά με τις παραπάνω ανάγκες ή αντιθέτως είναι απολύτως συνδεδεμένο με αυτό, ώστε δεν υπάρχει έλεγχός του. Και στις δύο περιπτώσεις για να γίνει το κτίριο βιώσιμο, χρησιμοποιούνται μέσα που επιβαρύνουν το περιβάλλον. Για την ορθολογική διαχείριση των περιβαλλοντικών αυτών προβλημάτων απαιτούνται κάποιες θεμελιώδεις αλλαγές στον κατασκευαστικό τομέα, όπως η χρήση βελτιωμένων τεχνικών και εκσυγχρονισμένων φιλοπεριβαλλοντικών υλικών, η σωστή θερμομόνωση κτλ. Με αφορμή τα παραπάνω, επιλέχθηκε το θέμα της παρούσας διπλωματικής εργασίας, που είναι η θερμική συμπεριφορά των κουφωμάτων. Τα κουφώματα είναι στοιχεία του κελύφους του κτιρίου, που αποτελούν ανοίγματα και επιτρέπουν την επαφή του εσωτερικού με τον εξωτερικό χώρο. Ως εκ τούτου, αποτελούν βασικές πηγές απωλειών και κερδών θερμότητας, κάτι που αποδεικνύεται άλλοτε θετικό και άλλοτε αρνητικό, ώστε χρήζει ειδικής διαχείρισης και ελέγχου. Στα πλαίσια της συγκεκριμένης εργασίας χρησιμοποιηθήκαν πολλά διαφορετικά είδη κουφωμάτων, τα οποία διαφοροποιούνται ως προς το είδος της λειτουργίας τους, τον τρόπο του ανοίγματός του, τον αριθμό και το είδος των υαλοπινάκων, το αέριο πλήρωσης και το πάχος του διακένου, το είδος του υλικού του πλαισίου που στηρίζει τον υαλοπίνακα, τη χρήση σκιαστικών μεθόδων. Για την υλοποίηση των παραπάνω χρησιμοποιήθηκε κατά βάση το λογισμικό “Window” και δευτερευόντως το λογισμικό “Therm” συγκεκριμένα για το πλαίσιο του κουφώματος, όπως επίσης και το λογισμικό “Energy Plus” για τη θερμική προσομοίωση μηνιαίων και ημερήσιων ενεργειακών φορτίων, αλλά και την εκτίμηση των αναγκών ψύξης και θέρμανσης. Τα βασικά μεγέθη που μελετήθηκαν είναι ο συντελεστής θερμοπερατότητας (U-value), το θερμικό κέρδος (SHGC) και η διαπερατότητα στο ορατό φως (Vt). Η έρευνα αυτή οδήγησε βέβαια σε κάποια βασικά συμπεράσματα γα τη συμπεριφορά των κουφωμάτων και την αλληλεπίδρασή τους με την ηλιακή ακτινοβολία. Παρ όλα αυτά, δεν υπάρχει κάποιο καθολικό μοντέλο επιτυχίας για όλες τις περιπτώσεις, καθώς κάθε περίπτωση, ανάλογα με τη χρήση του σπιτιού και τον προσανατολισμό του, το κλίμα και το μικροκλίμα της περιοχής, τις προσωπικές προτιμήσεις των ενοίκων και άλλα, διαμορφώνει μια διαφορετική κατάσταση με εξατομικευμένες ανάγκες. Απώτερος σκοπός είναι σε κάθε περίπτωση η προσαρμογή και η συμμόρφωση των ελληνικών κτιρίων με τον πλέον βασικό Κανονισμό που διέπει από το 2010 τον ελληνικό κτιριακό τομέα, σύμφωνα με την αντίστοιχη ευρωπαϊκή Οδηγία και η βελτίωση της θερμικής συμπεριφοράς των κουφωμάτων προς όφελος ολόκληρου του κτιρίου και τη θερμικής άνεσης του ατόμου.
description: The last three decades the energy issue is one of the most important in governments’ calendars. A lot of conferences have been held around this issue, a lot of agreements have been signed for taking action with this focal point and a lot of European Directives have been issued for the implementation of the actions. Brundtland Comission (1987) introduces the term “sustainable development”, when Agenda 21 is a global action plan for the sustainable development. Later, Kyoto Protocol (1997) obliges EU members for the greenhouse gases emissions reduction, followed by a lot of European Directives. These Directives are binding and the most important is the 2009/28/ΕU, which defines specific targets, relatively to the consumed energy and the greenhouse gas emissions reduction. Directive 2010/31/ΕU includes provisions for the improvement of the building energy performance, while Directive 2012/27/ΕU obliges for the accomplishment of energy controls for new and existing buildings by big companies, that also define the criteria, and have to repeat this procedure every 4 years. Particularly the building sector has been proven to be especially energy consuming, due to the fact that big amounts of energy are being consumed to meet its demands for heating, cooling or lighting. Sometimes the building is absolutely divided from its natural environment, so that it cannot benefits from it for the needs mentioned before, or on the contrary to that, the building is too much connected to the natural environment, so that there’s no control of it. In both cases, environmental-burdening ways are used, in order to make the building viable. For a rational management of these environmental problems, some fundamental changes on the construction sector are necessary, such as use of improved techniques and modernized environmentally friendly materials, good thermal insulation etc. The main topic of this assignment is the window thermal behavior, originated in the facts mentioned above. The windows are basic components of the building shell -they are openings that allow the connection of indoor and outdoor space. Therefore, they are important sources of both heat losses and gains, a fact that sometimes proves positive and sometimes proves negative, so that it needs special handling. In terms of this assignment, a lot of different windows have been used, differing in the functional type, the number and the type of the glazing system, the filling gas that fills the gap between the glazings, the width of the space between the glazings, the frame material or the shading components. For the implementation of these, software “Window” was primarily used and secondarily software “Therm” and software “Energy Plus” specifically for window frames and thermal simulation of a window monthly and daily energy loads, but also cooling and heating needs, respectively. The basic sizes that have been studied are thermal transmittance coefficient (U-value), thermal gain (SHGC) and visible light transmittance (Vt). This research has, of course, led to some basic conclusions about the behavior of the windows and their interaction with solar radiation. However, there is no general success path for all cases, as each case, depending on the building use and orientation, the climate and the local climate conditions, but also personal preferences, shape a different situation with individualized needs. Either way the ultimate aim is the compliance of Greek buildings with the framework of the most basic Regulation that governs the Greek building sector from 2010, according to the European Directive and the improvement of the window thermal behavior for benefiting the whole building and the thermal comfort of its tenants.