Η παγκόσμια αύξηση της χρήσης ενέργειας και των ρύπων διοξειδίου του άνθρακα έχει προκαλέσει σοβαρές οικονομικές και περιβαλλοντικές επιπτώσεις, όπως η κλιματική αλλαγή και η υπερθέρμανση του πλανήτη. Ο κτιριακός τομέας είναι υπεύθυνος για το 37% της συνολικής παραγωγής διοξείδιού του άνθρακα και για το 22% της συνολικής κατανάλωσης ενέργειας στην Ευρώπη. Κρίνεται λοιπόν, επιτακτική η ανάγκη μελέτης και βελτιστοποίησης των κτιρίων προς αυτή την κατεύθυνση.
Στόχος της παρούσας εργασίας αποτελεί η μελέτη της ενεργειακής συμπεριφοράς των κτιρίων και η μείωση της ενεργειακής τους κατανάλωσης. Για το σκοπό αυτό, αναπτύσσεται μια μέθοδος βελτιστοποίησης της κτιριακής μορφής, με στόχο την ελαχιστοποίηση της συνολικής ενεργειακής κατανάλωσης στις τέσσερις κλιματικές ζώνες της Ελλάδος. Ο κύριος παράγοντας που μελετάται είναι η μορφή του κτιρίου, ο οποίος ορίζεται από τον δείκτη σχήματος, που αποτελεί την αναλογία των πλευρών του κτιρίου, το δείκτη συμπαγότητας, που αποτελεί την αναλογία όγκου προς εμβαδόν περιβλήματος και, τέλος, το ύψος. Η μεθοδολογία αποτελείται από τέσσερα βήματα, την μοντελοποίηση του κτιρίου, την προσομοίωση της ενεργειακής του συμπεριφοράς, την βελτιστοποίηση της διαδικασίας με τη βοήθεια των γενετικών αλγορίθμων και τέλος τη σύγκριση των αποτελεσμάτων. Όλα τα βήματα πραγματοποιούνται στο υπολογιστικό περιβάλλον του γραφικού αλγοριθμικού επεξεργαστή Grasshopperμαζί με τα αρθρωτά του προγράμματα Ladybugκαι Honeybee. Για την προσομοίωση χρησιμοποιείται η μηχανή Energyplusκαι για τη βελτιστοποίηση το εργαλείο Galapagos.
Η μεθοδολογία εφαρμόστηκε σε τρία διαφορετικά μεγέθη οικιστικών κτιρίων με 200τ.μ. , 400 τ.μ. και 800 τ.μ. κάτοψη και σε τέσσερις ελληνικές πόλεις, Ηράκλειο, Αθήνα, Θεσσαλονίκη, Καστοριά, που αντιπροσωπεύουν τις τέσσερις κλιματικές ζώνες. Από τα αποτελέσματα της εφαρμογής προέκυψε ότι η μορφή επηρεάζει σημαντικά την συνολική ενεργειακή κατανάλωση και κυρίως την ενέργεια που απαιτείται για θέρμανση. Τα κτίρια έχουν μεγάλο ύψος και η μορφή τους γίνεται πιο συμπαγής, όσο αυξάνεται η ανάγκη για θέρμανση.
