«Ηλιακά Παθητικά Συστήματα – Εξοικονόμηση Ενέργειας»

Παρουσίαση με θέμα: "«Ηλιακά Παθητικά Συστήματα – Εξοικονόμηση Ενέργειας»"— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 «Ηλιακά Παθητικά Συστήματα – Εξοικονόμηση Ενέργειας»
Δημοβέλης Πέτρος Καθηγητής Πληροφορικής MsC στη Διαχείριση Έργων και Προγραμμάτων Δημοβέλης Πέτρος

2 ΗΛΙΟΣ ΑΠΕΡΙΟΡΙΣΤΗ ΠΗΓΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ
ΗΛΙΟΣ ΑΠΕΡΙΟΡΙΣΤΗ ΠΗΓΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ Η ηλιακή ενέργεια είναι μία ασφαλής και μη ρυπογόνος μορφή ενέργειας. Η μέση ημερήσια ενέργεια που δίνεται από τον ήλιο στην Ελλάδα (περιοχή Λάρισας) είναι περίπου 1500 KWh/m² ετησίως. Η ποσότητα της ενέργειας είναι ανάλογη με τη λειτουργία ενός ηλεκτρικού σώματος λαδιού ή με τη λειτουργία ενός ηλεκτρικού θερμοσίφωνα για 400 ώρες περίπου. Ενέργεια αρκετά σημαντική. Μπορούμε όμως να την αιχμαλωτίσουμε; Δημοβέλης Πέτρος

3 Η χώρα μας «Λούζεται» καθημερινά από τον ήλιο
Η χώρα μας «Λούζεται» καθημερινά από τον ήλιο. Μπορούμε να εκμεταλλευτούμε την ηλιακή ενέργεια και πως; Πριν όμως βρούμε τρόπους εκμετάλλευσης της ηλιακής ενέργειας θα πρέπει να γνωρίσουμε τι είναι η ηλιακή ενέργεια. Ηλιακή Ενέργεια είναι η Ακτινοβολία του ήλιου Η περισσότερη από την ηλιακή ενέργεια ποτέ δε φτάνει στη Γη. Η ηλιακή ενέργεια που φτάνει στη γη τροφοδοτεί τον κύκλο του νερού και άλλους βιοχημικούς κύκλους, δημιουργεί το κλίμα της γης, και σχεδον ευθύνεται για κάθε είδος ζωής στον πλανήτη μας μέσω της διαδικασίας της φωτοσυνθεσης, η οποία μετατρέπει την ηλιακή ενέργεια σε χημική ενέργεια των οργανικών μορίων. Το λευκό φως του Ήλιου αποτελείται στην πραγματικότητα από 7 απλούστερα και βασικά χρώματα. Αυτό μπορεί να το καταλάβει κανείς βλέποντας το ουράνιο τόξο. Το λευκό φως του ήλιου "χωρίζεται" εξαιτίας των σταγόνων της βροχής, που λειτουργούν σαν πρίσμα, στα χρώματα που το αποτελούν. Κάθε χρώμα αποτελεί μια ξεχωριστή ακτινοβολία που έχει διαφορετική ενέργεια. Έτσι το μοβ (ιώδες) έχει τη μεγαλύτερη ενέργεια και το κόκκινο τη μικρότερη. Οι επτά χρωματικές ακτινοβολίες δεν είναι οι μόνες που υπάρχουν. Είναι όμως οι μόνες που μπορεί να αντιληφθεί το ανθρώπινο μάτι, είναι οι μόνες που μπορούμε να δούμε, οι μόνες ορατές. Υπάρχουν ακόμη η υπεριώδης ακτινοβολία, με ενέργεια μεγαλύτερη από αυτή του μοβ(ιώδες), και η υπέρυθρη ακτινοβολία, με ενέργεια μικρότερη από αυτήν του κόκκινου (ερυθρού). Η συνολική ηλιακή ακτινοβολία αποτελείται από 9% υπεριώδη, 45% ορατή και 46% υπέρυθρη ακτινοβολία. Η υπεριώδης ακτινοβολία πολύ επικίνδυνη. Μπορεί να προκαλέσει καρκίνο. Ευτυχώς, για τη ζωή πάνω στον πλανήτη μας, αυτή η ακτινοβολία απορροφάται από το στρώμα του όζοντος που βρίσκεται στην στρατόσφαιρα. Κάθε σώμα που θερμαίνεται εκπέμπει ακτινοβολία κάποιας μορφής. Έτσι και η Γη μας, το χώμα, όταν θερμαίνεται από την ηλιακή ακτινοβολία, εκπέμπει υπέρυθρη ακτινοβολία (χαμηλής ενέργειας), που είναι ακίνδυνη για τον άνθρωπο. Δημοβέλης Πέτρος

4 Εφαρμογές Ηλιακής Ενέργειας
Η Ηλιακή Ενέργεια χρησιμοποιείται σήμερα κυρίως για θέρμανση ή παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Η χρησιμοποίηση του ήλιου ως πηγή θερμότητας δεν είναι νέα ανακάλυψη. Οι Αιγύπτιοι λάτρευαν τον ήλιο σα Θεό. Οι αρχαίοι χρησιμοποιούσαν τον προσανατολισμό των κτιρίων έτσι ώστε να ζεσταίνονται το χειμώνα αλλά όχι και το καλοκαίρι. Ο Αρχιμήδης με τη βοήθεια του ήλιου έκαψε τα πλοία των αντιπάλων του στις Συρακούσες . Η αφή της ολυμπιακής φλόγας στη Αρχαία Ολυμπία γίνεται με τη βοήθεια του ήλιου. Ανάλογα με το τι θέλουμε να πετύχουμε με την εκμετάλλευση της ηλιακής ενέργειας χρησιμοποιούμε διαφόρους τύπους ηλιακών συστημάτων Δημοβέλης Πέτρος

5 Ταξινόμηση της εκμετάλλευσης της Ηλιακής Ενέργειας
Η άμεση εκμετάλλευση της ηλιακής ενέργειας περιλαμβάνει μόνο μία μετατροπή σε χρήσιμη μορφή ενέργειας Η έμμεση εκμετάλλευση της ηλιακής ενέργειας περιλαμβάνει περισσότερες από μία μετατροπές μέχρι να φτάσει σε μια χρήσιμη μορφή. Άμεση ή Έμμεση Η ηλιακή ενέργεια ταξινομείται σε άμεση και έμμεση Παραδείγματα: Η άμεση εκμετάλλευση της ηλιακής ενέργειας περιλαμβάνει μόνο μία μετατροπή σε χρήσιμη μορφή ενέργειας Το ηλιακό φως χτυπά ένα φωτοβολταϊκό στοιχείο (ονομάζεται επίσης και φωτοηλεκτρικό στοιχείο) και παράγετε ηλεκτρισμός. (Τα φωτοβολταϊκά ταξινομούνται σαν άμεσα παρότι πριν μετατραπεί το ηλιακό φως σε χρήσιμη ηλεκτρική μετατρέπεται πρώτα σε κινητική.) Το ηλιακό φως χτυπά μια σκουρόχρωμη επιφάνεια τότε η επιφάνεια ζεσταίνεται λόγω του ότι το φως μετατρέπεται σε θερμότητα όταν απορροφάται από την ύλη. Η θερμότητα χρησιμοποιείται για να θερμάνει ένα δωμάτιο ή νερό. Η έμμεση εκμετάλλευση της ηλιακής ενέργειας περιλαμβάνει περισσότερες από μία μετατροπές μέχρι να φτάσει σε μια χρήσιμη μορφή. Αρκετές μορφές παραγωγής ενέργειας στηρίζονται στην έμμεση εκμετάλλευση της ηλιακής ενέργειας. Τα φυτά χρησιμοποιούν τη φωτοσύνθεση για να μετατρέψουν την ηλιακή ενέργεια σε χημική ενέργεια, η οποία μπορεί αργότερα να καεί σαν καύσιμο με σκοπό την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, πετρέλαιο και κάρβουνο δημιουργήθηκαν από τα φυτά. Τα υδροηλεκτρικά φράγματα και οι ανεμογεννήτριες είναι έμμεση εκμετάλλευση της ηλιακής ενέργειας. Δημοβέλης Πέτρος

6 Ταξινόμηση Ηλιακών Συστημάτων
Τα παθητικά ηλιακά συστήματα, που είναι κομμάτια του ίδιου του κτιρίου (δομικά στοιχεία), κατάλληλα σχεδιασμένα και συνδυασμένα μεταξύ τους χωρίς τη κατανάλωση άλλης μορφής ενέργειας. Ενεργητικά Ηλιακά Συστήματα. Όταν καταναλώνουμε και άλλη μορφή ενέργειας για να εκμεταλευτούμε την ηλιακή Τα ηλιακά συστήματα χωρίζονται σε Παθητικά και Ενεργητικά. Τα παθητικά ηλιακά συστήματα, που είναι κομμάτια του ίδιου του κτιρίου (δομικά στοιχεία), κατάλληλα σχεδιασμένα και συνδυασμένα μεταξύ τους. Ενεργητικά Ηλιακά Συστήματα. Η “καρδιά” ενός ενεργητικού ηλιακού συστήματος είναι ο ηλιακός συλλέκτης, που είναι, συνήθως, τοποθετημένος στην ταράτσα ή στη στέγη ενός σπιτιού. Ο συλλέκτης παγιδεύει την ηλιακή ακτινοβολία για να παράγει θερμότητα. Στη συνέχεια, αυτή η θερμότητα μεταφέρεται στον τόπο που θα αποθηκευτεί ή θα καταναλωθεί Δημοβέλης Πέτρος

7 Παθητικά Ηλιακά Συστήματα
Παράθυρα σε συνδυασμό με κατάλληλη θερμική μάζα.   Ηλιακοί τοίχοι (τοίχος TROMBE)   Θερμοκήπια (ηλιακοί χώροι)   Ηλιακά αίθρια Το συνηθέστερο παθητικό ηλιακό σύστημα (σύστημα άμεσου κέρδους) βασίζεται στην αξιοποίηση των παραθύρων κατάλληλου προσανατολισμού, σε συνδυασμό με την κατάλληλη θερμική μάζα (βαριά υλικά, όπως πέτρα, πλάκες, μπετόν στους τοίχους και στα δάπεδα, χωρίς να είναι καλυμμένα, π.χ. από χαλιά), η οποία απορροφά μέρος της θερμότητας και την «προσφέρει» στο χώρο αργότερα και έτσι διατηρείται ο χώρος θερμός για πολλές ώρες. Ένα νότιο οριζόντιο σκίαστρο μπορεί να εμποδίσει τον καλοκαιρινό ήλιο που έρχεται από πιο ψηλά να μπει απ' ευθείας στο χώρο. Τα υπόλοιπα παθητικά συστήματα είναι συστήματα έμμεσου κέρδους και ταξινομούνται στις παρακάτω κατηγορίες:   Ηλιακοί τοίχοι : Έχουν στην εξωτερική τους πλευρά, σε μικρή απόσταση από την τοιχοποιία τζάμι (υαλοπίνακα) και λειτουργούν ως ηλιακοί συλλέκτες, μεταφέροντας τη θερμότητα είτε μέσω του υλικού του τοίχου ( τοίχος θερμικής αποθήκευσης ), είτε μέσω θυρίδων ( θερμοσιφωνικό πανέλο ) στον εσωτερικό χώρο. Συνδυασμός των δύο λειτουργιών είναι ο τοίχος μάζας με θυρίδες τοίχος Trombe - Michel .   Θερμοκήπια (ηλιακοί χώροι) : Είναι κλειστοί χώροι που ενσωματώνονται σε νότια τμήματα του κτιριακού κελύφους και περιβάλλονται από υαλοστάσια. Η ηλιακή θερμότητα από το θερμοκήπιο μεταφέρεται στους κυρίως χώρους του κτιρίόυ μέσω ανοιγμάτων ή και διαπερνά τον τοίχο.   Ηλιακά αίθρια: είναι εσωτερικοί χώροι του κτιρίου οι οποίοι έχουν στην οροφή τους τζάμι και λειτουργούν όπως τα θερμοκήπια. Όλα τα Παθητικά Ηλιακά Συστήματα πρέπει να συνδυάζονται με την απαιτούμενη θερμική προστασία (θερμομόνωση) και την απαιτούμενη θερμική μάζα του κτιρίου, η οποία αποθηκεύει και αποδίδει τη θερμότητα στο χώρο με χρονική υστέρηση, ομαλοποιώντας έτσι την κατανομή της θερμοκρασίας μέσα στο εικοσιτετράωρο. Τα παθητικά ηλιακά συστήματα θα πρέπει το καλοκαίρι να συνδυάζονται με ηλιοπροστασία και συχνά με δυνατότητα αερισμού. Δημοβέλης Πέτρος

8 Προστασία από την ηλιακή ακτινοβόλία
Προστασία από την ηλιακή ακτινοβόλία Κατά την θερινή περίοδο η βλάστηση είναι πυκνή, οπότε: -> εμποδίζεται η μετάδοση της ηλιακής ακτινοβολίας στο κτήριο (15%-30%). -> αυξάνεται η απορρόφηση της ηλιακής ενέργειας από το δέντρο (70%-85%). Άρα, το κτήριο παραμένει δροσερό και το δέντρο λαμβάνει την θερμότητα του Ηλίου που χρειάζεται. Δημοβέλης Πέτρος

9 Κατά την χειμερινή περίοδο η βλάστηση είναι αραιή, οπότε:
-> αυξάνεται η εκάστοτε μετάδοση της ηλιακής ακτινοβολίας στο κτήριο (55%-65%). -> μειώνεται η απορρόφηση της ηλιακής ενέργειας από το δέντρο (35%-45%). Άρα, το κτήριο εκμεταλλεύεται την όποια θερμότητα επικρατεί τον χειμώνα και το (χωρίς βλάστηση) δέντρο δεν λαμβάνει την θερμότητα του Ηλίου που δεν χρειάζεται, καθώς δεν είναι αναγκαία. Δημοβέλης Πέτρος

10 Απόσταση φύτευσης από το κτήριο
Προτεινόμενα ύψη φύτευσης, αναλόγως με την απόσταση, για νότιο προσανατολισμό. Δημοβέλης Πέτρος

11 Σκίαση Δημοβέλης Πέτρος

12 Τα αίθρια Τα αίθρια μπορεί να έχουν εξ΄ ολοκλήρου γυάλινη οροφή ή να φέρουν παράθυρα οροφής ή και να συνδυάζουν γυάλινη οροφή και κατακόρυφα παράθυρα. Δημοβέλης Πέτρος

13 Όταν τα εσωτερικά αίθρια είναι πολύ μικρά για να είναι χρήσιμοι εκμεταλλεύσιμοι χώροι, μετατρέπονται σε στενούς φωταγωγούς, που φέρνουν το φως βαθιά και πολλές φορές και την ηλιακή ακτινοβολία στον εσωτερικό χώρο. Με τις διαδοχικές ανακλάσεις ικανοποιητική ποσότητα φυσικού φωτός μπορεί να φτάσει στους χαμηλούς ορόφους. Δημοβέλης Πέτρος

14 Ανοίγματα οροφής επιτρέπουν το φωτισμό των χώρων από ψηλά.
επιτρέπουν την εισχώρηση μεγαλύτερης ποσότητας φυσικού φωτός Ο φωτισμός κατανέμεται ομοιόμορφα στο χώρο παρέχοντας καλύτερες οπτικές συνθήκες. Δημοβέλης Πέτρος

15 Διάφορες διατάξεις ανοιγμάτων οροφής
Δημοβέλης Πέτρος

16 Αίθριο Δημοβέλης Πέτρος

17 Φυτεμένες στέγες Δημοβέλης Πέτρος

18 Πρασινεσ στεγεσ Δημοβέλης Πέτρος 18

19 Τα είδη Δημοβέλης Πέτρος
Οι πράσινες στέγες κατατάσσονται σε τρία διαφορετικά είδη, αναλόγως του είδους της βλάστησης που χρησιμοποιείται, του βάθους του απαραίτητου υποστρώματος και του βαθμού της φροντίδας που χρειάζονται για την συντήρηση τους. Επιπλέον, η επιλογή του είδους της φυτεμένης στέγης μπορεί να επηρεαστεί από τη χρήσηγια την οποία προορίζεται, καθώς και από το γεωγραφικό σημείο όπου βρίσκεται. Βέβαια, αυτές οι παράμετροι δεν αποτελούν δεσμευτικό κριτήριο στην κατάταξη, αφού ένα φυτεμένο δώμα με γκαζόν στο Βανκούβερ ανήκει στον εκτατικό τύπο φυτεμένου δώματος, ενώ ένα φυτεμένο δώμα με γκαζόν στην Αθήνα χαρακτηρίζεται εντατικό, λόγω των αυξημένων αναγκών του σε άρδευση και συντήρηση. Έτσι, ένα φυτεμένο δώμα μπορεί να ανήκει στον εκτατικό (extensinve), στον ημιεντατικό (semi extensive), ή στον εντατικό (intensive) τύπο, σύμφωνα με τα επιμέρους χαρακτηριστικά του: Δημοβέλης Πέτρος 19

20 Ηλιακές καμινάδες Απομακρύνεται η θερμότητα από το κτίριο προς το εξωτερικό περιβάλλον, όταν οι εξωτερικές θερμοκρασίες το επιτρέπουν. Απομακρύνεται θερμότητα από το ανθρώπινο σώμα, με αποτέλεσμα την αύξηση του επιπέδου θερμικής άνεσης ενός χώρου, ακόμα και σε σχετικά ψηλές θερμοκρασίες Απομακρύνεται η αποθηκευμένη θερμότητα από τα δομικά στοιχεία του κτιρίου (όταν αυτά αποτελούνται από επαρκή θερμική μάζα). Δημοβέλης Πέτρος

21 Δημοβέλης Πέτρος

22 Ηλιακοί Τοίχοι (Τrombe-Michel)
Ένας ηλιακός τοίχος ή αλλιώς τοίχος μάζας ή τοίχος Trombe, αποτελείτε από μια μαύρη επιφάνεια (αρχιτεκτονικός τοίχος) η οποία καλύπτεται εξωτερικά με ένα πλαίσιο γυαλιού, αφήνοντας ένα μικρό διάκενο μεταξύ των υαλοπινάκων και του τοίχου. Η ηλιακή ακτινοβολία περνά μέσω του γυαλιού και απορροφάται από τη μάζα του τοίχου. Η μάζα θερμαίνεται κατά τη διάρκεια της ημέρας και απελευθερώνει έπειτα τη ζεστασιά της στο εσωτερικό κατά τη διάρκεια του βραδιού και των ωρών νύχτας. Η ιδανική τοποθέτηση πρέπει να έχει εξωτερικά των υαλοπινάκων παραθυρόφυλλα για νυχτερινή μόνωση προκειμένου να αποτραπεί η διαφυγή της θερμότητας που κερδίζεται την ημέρα στο εξωτερικό περιβάλλον τη νύχτα. Ανοίγματα μπορούν επίσης να τοποθετηθούν στον τοίχο για να θερμάνουν άμεσα το δωμάτιο κατά τη διάρκεια της ημέρας χρησιμοποιώντας τα θερμά ρεύματα αέρα που υπάρχουν στο εσωτερικό του τοίχου. Δημοβέλης Πέτρος

23 Ο προβληματισμός Τα δημόσια κτίρια είναι ενεργοβόρα και λειτουργούν κυρίως την ημέρα. Μπορεί να μετασχηματιστεί ένας απλός τοίχος σε τοίχο Trombe-Michel; Λειτουργεί; Εξοικονομεί; Η ηλιακή ακτινοβολία περνά μέσω του γυαλιού και απορροφάται από τη μάζα του τοίχου. Η μάζα θερμαίνεται κατά τη διάρκεια της ημέρας και απελευθερώνει έπειτα τη ζεστασιά της στο εσωτερικό κατά τη διάρκεια του βραδιού και των ωρών νύχτας. Η ιδανική τοποθέτηση πρέπει να έχει εξωτερικά των υαλοπινάκων παραθυρόφυλλα για νυχτερινή μόνωση προκειμένου να αποτραπεί η διαφυγή της θερμότητας που κερδίζεται την ημέρα στο εξωτερικό περιβάλλον τη νύχτα. Ανοίγματα μπορούν επίσης να τοποθετηθούν στον τοίχο για να θερμάνουν άμεσα το δωμάτιο κατά τη διάρκεια της ημέρας χρησιμοποιώντας τα θερμά ρεύματα αέρα που υπάρχουν στο εσωτερικό του τοίχου. Δημοβέλης Πέτρος

24 ΕΦΑΡΜΟΓΗ ΠΟΥ ΠΡΑΓΜΑΤΟΠΟΙΕΙΤΑΙ ΣΤΟ ΠΛΑΙΣΙΟ ΤΟΥ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΟΣ
"ΠΡΟΣΑΡΤΗΣΗ ΠΑΘΗΤΙΚΟΥ ΗΛΙΑΚΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ (ΗΛΙΑΚΟΣ ΤΟΙΧΟΣ) ΚΑΙ ΚΑΤΑΛΛΗΛΕΣ ΤΡΟΠΟΠΟΙΗΣΕΙΣ ΣΕ ΥΦΙΣΤΑΜΕΝΗ ΑΙΘΟΥΣΑ ΣΧΟΛΕΙΟΥ. ΣΥΓΚΡΙΤΙΚΕΣ ΜΕΤΡΗΣΕΙΣ." ΕΦΑΡΜΟΓΗ ΠΟΥ ΠΡΑΓΜΑΤΟΠΟΙΕΙΤΑΙ ΣΤΟ ΠΛΑΙΣΙΟ ΤΟΥ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΟΣ "ΤΕΧΝΟΜΑΘΕΙΑ ΙV" ΚΑΙ ΥΛΟΠΟΙΕΊΤΑΙ ΑΠΌ ΤΟ ΕΝΙΑΙΟ ΛΥΚΕΙΟ ΠΥΡΓΕΤΟΥ ΣΕ ΣΥΝΕΡΓΑΣΊΑ ΜΕ ΤΟ 6ο ΕΝΙΑΙΟ ΛΥΚΕΙΟ ΛΑΡΙΣΑΣ Προς το τέλος της προηγούμενης σχολικής χρονιάς το Κέντρο Διάδοσης Επιστημών και Μουσείο Τεχνολογίας, που εδρεύει στη Θεσσαλονίκη στη περιοχή της Θέρμης, προκηρύχθηκε το πρόγραμμα ΤΕΧΝΟΜΑΘΕΙΑ IV. Το πρόγραμμα αυτό έχει σαν σκοπό τη διάδοση-εφαρμογή νέων τεχνολογιών στη Δευτεροβάθμια Εκπαίδευση και αναφέρετε στους μαθητές των Λυκείων , Ενιαίων και ΤΕΕ. Ο κ. Δημοβέλης Πέτρος , καθηγητής τότε στο Ενιαίο Λύκειο Πυργετού υπέβαλε πρόταση υλοποίησης του παραπάνω προγράμματος. Η πρόταση αυτή εγκρίθηκε. Το πρόγραμμα αυτό κινδύνεψε να μην υλοποιηθεί. Η μετάθεση του κ. Δημοβέλη σε σχολείο της Λάρισας είχε σαν αποτέλεσμα την αδυναμία υλοποίησης του προγράμματος από κάποιον άλλο καθηγητή. Παρά τις προσπάθειες της Δ/νσης του σχολείου (Ενιαίο Λύκειο Πυργετού) και του κ. Δημοβέλης να παραμείνει στο εν λόγω σχολείο για 1 χρόνο με σκοπό την υλοποίηση του προγράμματος η Δ/θμια Δ/νση Λάρισας δεν μπόρεσε να καταλάβει το αίτημα και ΔΕΝ βοήθησε το σχολείο. Το πρόγραμμα αυτό όμως υλοποιείται. Αυτό είναι προσπάθεια των: α) της Δ/νσης του Εν. Λυκείου Πυργετού και προσωπικά της δ/ντριας κ. Αλεξανδρίδου Φωτεινής, β) της Δ/νσης του 6ου Ενιαίου Λυκείου Λάρισας που είδε θετικά το αίτημα του κ. Δημοβέλης να συνεργαστούν τα δύο σχολεία , γ) του κ. Ανατολίτη Ιωάννη που δέχθηκε να γίνει συντονιστής του προγράμματος και να βοηθήσει ουσιαστικά την υλοποίηση του προγράμματος, και δ) κυρίως την προσωπική θυσία του κ. Δημοβέλη ο οποίος από τη Λάρισα συντονίζει τις ομάδες μαθητών και των δύο σχολείων στην υλοποίηση του έργου. Δημοβέλης Πέτρος

25 Το κτίριο Αίθουσα του Λυκείου Πυργετού Δημοβέλης Πέτρος
Η ηλιακή ακτινοβολία περνά μέσω του γυαλιού και απορροφάται από τη μάζα του τοίχου. Η μάζα θερμαίνεται κατά τη διάρκεια της ημέρας και απελευθερώνει έπειτα τη ζεστασιά της στο εσωτερικό κατά τη διάρκεια του βραδιού και των ωρών νύχτας. Η ιδανική τοποθέτηση πρέπει να έχει εξωτερικά των υαλοπινάκων παραθυρόφυλλα για νυχτερινή μόνωση προκειμένου να αποτραπεί η διαφυγή της θερμότητας που κερδίζεται την ημέρα στο εξωτερικό περιβάλλον τη νύχτα. Ανοίγματα μπορούν επίσης να τοποθετηθούν στον τοίχο για να θερμάνουν άμεσα το δωμάτιο κατά τη διάρκεια της ημέρας χρησιμοποιώντας τα θερμά ρεύματα αέρα που υπάρχουν στο εσωτερικό του τοίχου. Δημοβέλης Πέτρος

26 Αρχή Λειτουργίας Δημοβέλης Πέτρος
Αρχή Λειτουργίας Η ηλιακή ακτινοβολία «πέφτει» πάνω στη μαύρη επιφάνεια του τοίχου. Μέρος της ακτινοβολίας ανακλάτε στο περιβάλλον από το Γυαλί. Η επιφάνεια του τοίχου καθώς και ο ενδιάμεσος αέρας, αρχίζουν να θερμαίνονται. Φαινόμενο του θερμοκηπίου. Η μάζα του τοίχου αποθηκεύει ενέργεια και την αποδίδει με τη μορφή θερμότητας στο εσωτερικό της αίθουσας μετά από 10 ώρες περίπου. Η θερμοκρασία του αέρα όμως είναι μικρότερη των 24οC οπότε τα διαφράγματα που βρίσκονται στο πάνω και κάτω μέρος του εσωτερικού τοίχου είναι κλειστά. Αποφεύγετε έτσι η κίνηση του κρύου αέρα προς το εσωτερικό της αίθουσας. Δημοβέλης Πέτρος

27 Αρχή Λειτουργίας Λειτουργία το χειμώνα όταν η θερμοκρασία στο εσωτερικό του τοίχου είναι μικρότερη των 24ο C Η λειτουργία το Χειμώνα. Η επιφάνεια του τοίχου καθώς και ο ενδιάμεσος αέρας, αρχίζουν να θερμαίνονται. Φαινόμενο του θερμοκηπίου. Η μάζα του τοίχου αποθηκεύει ενέργεια και την αποδίδει με τη μορφή θερμότητας στο εσωτερικό της αίθουσας μετά από 10 ώρες περίπου. Η θερμοκρασία του αέρα όμως είναι μικρότερη των 24οC οπότε τα διαφράγματα που βρίσκονται στο πάνω και κάτω μέρος του εσωτερικού τοίχου είναι κλειστά. Αποφεύγετε έτσι η κίνηση του κρύου αέρα προς το εσωτερικό της αίθουσας. Δημοβέλης Πέτρος

28 Αρχή Λειτουργίας Λειτουργία το χειμώνα και όταν η θερμοκρασία στο εσωτερικό του τοίχου είναι μεγαλύτερη των 22ο C Όταν η θερμοκρασία του αέρα στο διάκενο μεταξύ τζαμιού και τοίχου αυξηθεί πάνω από τους 24ο C τότε τα εσωτερικά διαφράγματα ανοίγουν με αποτέλεσμα να υπάρχει κίνηση ζεστών αέριων μαζών προς το εσωτερικό της αίθουσας. Έτσι αυξάνεται η θερμοκρασία στο εσωτερικό της αίθουσας. Δημοβέλης Πέτρος

29 Αρχή Λειτουργίας Λειτουργία του τοίχου κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού Το καλοκαίρι υπάρχει κίνδυνος υπερθέρμανσης της αίθουσας. Το καλοκαίρι θα ανοίξουν και το εσωτερικό κάτω διάφραγμα καθώς και το εξωτερικό επάνω διάφραγμα. Με αυτόν τον τρόπο ο ζεστός αέρας που βρίσκετε στο εσωτερικό του τοίχου θα κινείται προς το εξωτερικό περιβάλλον. Επιπλέον στο εσωτερικό της αίθουσας θα υπάρχει κίνηση αέρα με αποτέλεσμα την θερμική άνεση στο εσωτερικό της αίθουσας. Επίσης η αποθηκεμένη ενέργεια στην μάζα του τοίχου το βράδυ θα καταναλωθεί για διατηρήσει την κίνηση του αέρα με αποτέλεσμα την εισαγωγή στην αίθουσα δροσερών αέριων μαζών. Δημοβέλης Πέτρος

30 Εφαρμογή τοίχου Trombe στο Ενιαίο Λύκειο Πυργετού
Η εξωτερική νότια πλευρά της αίθουσας Η εξωτερική νότια πλευρά της αίθουσας Το έργο αποτελείτε από 3 διαφορετικές φάσεις. Οι δύο είναι κυρίως κατασκευαστικές ενώ η τρίτη και μεγαλύτερη σε χρονική διάρκεια είναι καθαρά θεωρητική. Η πρώτη φάση περιλαμβάνει την κατασκευή του τοίχου Τρομπ σε νότιο τοίχο του σχολείου. Η κατασκευή του θα είναι ως εξής: Θα κατασκευαστεί πλαίσιο στο οποίο θα τοποθετηθεί πολυκαρβονικό υλικό. Η απόσταση του πολυκαρβονικού από τον τοίχο θα απέχει το πολύ 10 cm. Ο τοίχος που περιλαμβάνεται εντός του πλαισίου θα βαφεί με σκούρο χρώμα (μαύρο ή σκούρο μπλέ). Στον τοίχο θα δημιουργηθεί άνοιγμα στο κάτω και στο επάνω μέρος τα οποία θα συνδέουν τον τοίχο ΤΡΟΜΠ με την αίθουσα. Στα ανοίγματα αυτά θα τοποθετηθούν περσίδες (damper) οι οποίες ανάλογα με την θερμοκρασία στο εσωτερικό του τοίχου αλλά και τη θερμοκρασία του περιβάλλοντος θα είναι ανοικτές ή κλειστές. Εξωτερικά του τοίχου (στο επάνω μέρος του πολυκαρβονικού) θα τοποθετηθεί και εκεί περσίδα η οποία θα ανοίγει ή θα κλείνει ανάλογα με την εποχή. Η κατασκευή θα γίνει έτσι ώστε να είναι σταθερή και να μην εγκυμονεί κινδύνους για τους μαθητές του σχολείου. Δημοβέλης Πέτρος

31 Εφαρμογή τοίχου Trombe στο Ενιαίο Λύκειο Πυργετού
Η εσωτερική νότια πλευρά της αίθουσας Η εσωτερική νότια πλευρά της αίθουσας Η δεύτερη φάση περιλαμβάνει την τοποθέτηση των αυτοματισμών των αισθητηρίων και των συστημάτων ελέγχου. Εσωτερικά, σε τοίχο της αίθουσας θα εγκατασταθεί μεταλλικό ερμάριο μέσα στο οποίο θα τοποθετηθεί το καταγραφικό (multilog του εργαστηρίου φυσικής του σχολείου), UPS και άλλοι αυτοματισμοί. Στο καταγραφικό θα συνδεθούν αισθητήρια θερμοκρασίας τα οποία θα τοποθετηθούνε ως εξής: το 1ο θα καταγράφει την εσωτερική θερμοκρασία της αίθουσας στην οποία έχει τοποθετηθεί ο τοίχος. Το 2ο θα καταγράφει τη θερμοκρασία σε γειτονική αίθουσα με ίδια τεχνικά χαρακτηριστικά χωρίς τον τοίχο. Το 3ο και 4ο αισθητήριο θερμοκρασίας θα τοποθετηθούνε στο πάνω και στο κάτω σημείο , εσωτερικά, του τοίχου , τα οποία θα καταγράφουν την θερμοκρασία το αέρα εισόδου και εξόδου στο εσωτερικό του τοίχου ΤΡΟΜΠ. Στο καταγραφικό θα συνδεθεί και αισθητήριο φωτός (τοποθετημένο εξωτερικά) το οποίο θα καταγράφει την ένταση την φωτεινότητας. Δημοβέλης Πέτρος

32 Εφαρμογή τοίχου Trombe στο Ενιαίο Λύκειο Πυργετού
Τα υλικά. κλειστό ανοικτό Η εσωτερική νότια πλευρά της αίθουσας Η δεύτερη φάση περιλαμβάνει την τοποθέτηση των αυτοματισμών των αισθητηρίων και των συστημάτων ελέγχου. Εσωτερικά, σε τοίχο της αίθουσας θα εγκατασταθεί μεταλλικό ερμάριο μέσα στο οποίο θα τοποθετηθεί το καταγραφικό (multilog του εργαστηρίου φυσικής του σχολείου), UPS και άλλοι αυτοματισμοί. Στο καταγραφικό θα συνδεθούν αισθητήρια θερμοκρασίας τα οποία θα τοποθετηθούνε ως εξής: το 1ο θα καταγράφει την εσωτερική θερμοκρασία της αίθουσας στην οποία έχει τοποθετηθεί ο τοίχος. Το 2ο θα καταγράφει τη θερμοκρασία σε γειτονική αίθουσα με ίδια τεχνικά χαρακτηριστικά χωρίς τον τοίχο. Το 3ο και 4ο αισθητήριο θερμοκρασίας θα τοποθετηθούνε στο πάνω και στο κάτω σημείο , εσωτερικά, του τοίχου , τα οποία θα καταγράφουν την θερμοκρασία το αέρα εισόδου και εξόδου στο εσωτερικό του τοίχου ΤΡΟΜΠ. Στο καταγραφικό θα συνδεθεί και αισθητήριο φωτός (τοποθετημένο εξωτερικά) το οποίο θα καταγράφει την ένταση την φωτεινότητας. Δημοβέλης Πέτρος

33 Λειτουργία Δεκέμβριος 2004
Η τρίτη φάση περιλαμβάνει την επιστημονική ανάλυση του έργου. Η σύνταξη της γραπτής εργασίας, η οποία περιλαμβάνει μεταξύ των άλλων, πλήρη έρευνα και επιστημονική τεκμηρίωση του θέματος. Το καταγραφικό θα λαμβάνει μετρήσεις κάθε 10 min και κάθε μήνα το στοιχεία θα «μεταφέρονται» σε Η/Υ του σχολείου για περαιτέρω ανάλυση. Οι μετρήσεις θα έχουν ως σκοπό τον έλεγχο της θερμικής άνεσης στην αίθουσα αλλά και συγκριτικές μετρήσεις με την αίθουσα που δεν έχει τον τοίχο. Στη πόρτα της αίθουσας θα τοποθετηθεί μηχανισμός επαναφοράς της πόρτας έτσι ώστε να απομονώνεται όσο το δυνατόν από το υπόλοιπο κτίριο. Μετρήσεις λειτουργίας του συστήματος κατά τη διάρκεια λειτουργίας του σχολείου σε περίοδο μιας εβδομάδας . Παρατηρούμε ότι και οι δυο αίθουσαις από το πρωί μέχρι και το μεσημέρι έχουν σχεδόν την ίδια θερμοκρασία. Μετά την παύση λειτουργίας όμως του καλοριφέρ η αίθουσα με τον τοίχο TROMPE έχει 2 έως και 5 οC περισσότερο από την άλλη. Να σημειωθεί ότι η εβδομάδα που παρατηρούμε είναι αρκετά συννεφιασμένη. Δημοβέλης Πέτρος

34 Ιανουάριος Δημοβέλης Πέτρος
Ηλιόλουστη εβδομάδα. Το σχολείο δεν λειτουργεί. Η θερμοκρασιακή διαφορά είναι περίπου 5 οC. Δημοβέλης Πέτρος

35 2 1 3 Δημοβέλης Πέτρος Παρατήρηση μιας ημέρας.
1. Αρχίζει να ανατέλλει ο ήλιος. 2. Η θερμοκρασία στο εσωτερικό του τοίχου αυξάνεται. Η αύξηση στην αίθουσα που επικοινωνεί με τον τοίχο είναι περίπου 1 οC. Στην άλλη αίθουσα η θερμοκρασία την ίδια περίπου χρονική στιγμή μειώνεται κατά 1 οC. 3. Το σκοτάδι έχει πέσει. Η πτώση της θερμοκρασίας στην αίθουσα με τον τοίχο είναι πιο ομαλή από ότι στην άλλη. Ο τοίχος διατηρεί θερμοκρασία μεγαλύτερη των 25οC για περισσότερο από 8 ώρες μετά τη δύση του ήλιου. Δημοβέλης Πέτρος

36 Προσδοκίες Περιμέναμε η διαφορά της θερμοκρασίας να έχει την παρακάτω μορφή: 1 2 μπλε γραμμή η Θερμοκρασία της αίθουσας με τον τοίχο TROMPE Η θερμοκρασία και στις δύο αίθουσες θα ήταν περίπου η ίδια. Η θερμοκρασία της επάνω αίθουσας όμως θα ήταν λίγο μεγαλύτερη από την αίθουσα με τον τοίχο TROMP. (σημείο 1) Όταν όμως το καλοριφέρ θα σταματούσε να λειτουργεί η θερμοκρασία της επάνω αίθουσας θα έπεφτε απότομα. Παράλληλα όμως η λειτουργία του τοίχου θα έδινε μια πιο ομαλή πτώση της θερμοκρασίας στην άιθουσα με τον τοίχο, μέχρι τη στιγμή που ο ήλιος θα είχε δύσει οπότε και οι δύο θερμοκρασίες θα ήταν ακριβώς οι ίδιες (σημείο 2) Ο τοίχος θα λειτουργούσε μόνο κατά τη διάρκεια της ενισχυτικής διδασκαλίας με σκοπό την θερμική άνεση εκείνες τις ώρες. Δημοβέλης Πέτρος

37 Προβλήματα Υπήρχε η αίσθηση ότι το σύστημα φέρνει κρύο αέρα στην αίθουσα. Λάθος μετρήσεις περίπου 8:00 το πρωί Δημοβέλης Πέτρος

38 Αιτίες – Ενέργειες Επίλυσης
Ο αισθητήρας που άνοιγε τα διαφράγματα ήταν ρυθμισμένος για ON στους 19oC και OFF στους 18οC. Αλλαγή σε 22oC για ΟΝ και 20οC για OFF. Λύθηκε. Κατά την ανατολή του ηλίου το φως πέφτει πάνω στα αισθητήρια. Δεν λύθηκε. Δημοβέλης Πέτρος

39 Λειτουργία Άνοιξη - Καλοκαίρι
Λειτουργία Άνοιξη - Καλοκαίρι Πως συμπεριφέρεται το σύστημα όταν η εξωτερική θερμοκρασία ανεβαίνει; Δημοβέλης Πέτρος

40 Απρίλιος Δημοβέλης Πέτρος

41 Απρίλιος Δημοβέλης Πέτρος

42 Η απόδοση του συστήματος ήταν
Αποτελέσματα Οι προσδοκίες μας ΔΕΝ επαληθεύτηκαν. Το σύστημα ΔΕΝ απέδωσε αυτά που περιμέναμε. Η απόδοση του συστήματος ήταν ΠΟΛΥ ΜΕΓΑΛΥΤΕΡΗ και από τις ποιο αισιόδοξες προβλέψεις μας. Δημοβέλης Πέτρος

43 Παρατηρήσεις στην αίθουσα κατά την διάρκεια του ΧΕΙΜΩΝΑ
Η θερμοκρασία αυξήθηκε πάνω από 5 οC σε σχέση με προηγούμενες χρονιές. Η μεταφορά θερμότητας με ακτινοβολία είναι μεγαλύτερη από ότι με κίνηση αέρα. Λειτουργία του συστήματος και το βράδυ. Θερμική άνεση σε όλη τη διάρκεια του χειμώνα. Δημοβέλης Πέτρος

44 Παρατηρήσεις στην αίθουσα κατά την διάρκεια του ΚΑΛΟΚΑΙΡΙΟΥ
Οι θερμοκρασίες αντεστράφησαν. Η κάτω αίθουσα ήταν κατά 2 βαθμούς μικρότερη από την επάνω. Πλησιάζοντας τον τοίχο TROMBE ήταν αισθητή θερμική ακτινοβολία. Δημοβέλης Πέτρος

45 Προτεινόμενες λύσεις Καλοκαίρι Σκίαση του τοίχου είτε με
ρολό εσωτερικά του τοίχου πρόβολο 1,2μ Δημοβέλης Πέτρος

46 Οικονομικά στοιχεία 800,00 € / έτος Κόστος κατασκευής Εξοικονόμηση
περιγραφή ειδών ποσό ΕΡΜΑΡΙΟ, ΜΙΚΡΟΫΛΙΚΆ, ΚΑΛΩΔΙΑ ΕΠΕΤΚΑΣΗΣ 315,33 Χρώματα 150,00 ΠΟΛΥΦΥΛΛΑ ΔΙΑΦΡΑΓΜΑΤΑ ΠΕΡΣΙΔΕΣ 343,38 ΥΛΙΚΑ ΓΙΑ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΤΖΑΜΑΡΙΑΣ (Plexiglas) 439,12 ΥΛΙΚΑ ΓΙΑ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΤΖΑΜΑΡΙΑΣ (γαλβανισμένοι σιδηροδοκοί) 322,00 ΚΑΤΑΣΚΕΥΉ –ΤΟΠΟΘΈΤΗΣΗ ΤΖΑΜΑΡΙΑΣ 590,00 ΣΥΝΟΛΟ 2160,03 Δημοβέλης Πέτρος

47 Εκπομπές CO2 Για τον υπολογισμό των εκπομπών CO2 από ένα καύσιμο πρέπει να πολλαπλασιαστούν το περιεχόμενο άνθρακα του καυσίμου με την αναλογία του μοριακού βάρους του CO2 (44) με το μοριακό βάρος του άνθρακα 12 -> 44/12 = 3.7 qCO2 = cf / hf CCO2/Cm (1) ΌΠΟΥ qCO2 = specific CO2 emission (CO2/kWh) cf = specific carbon content in the fuel (kgC/kgfuel) hf = specific energy content (kWh/kgfuel) Cm = specific mass Carbon (kg/mol Carbon) CCO2 = specific mass Carbon Dioxide (kg/mol CO2) Δημοβέλης Πέτρος

48 3.2 Fuel Specific Carbon Content (kgC/kgfuel)
Specific Energy Content (kWh/kgfuel) Specific CO2 Emission (kgCO2 /kgfuel) Specific CO2 Emission (kgCO2/kWh) Coal 0.75 7.5 2.3 0.37 Gasoline 0.9 12.5 3.3 0.27 Light Oil 0.7 11.7 2.6 0.26 Diesel 0.86 11.8 3.2 0.24 LPG - Liquid Petroleum Gas 0.82 12.3 3.0 Natural Gas, Methane 12 2.8 0.23 Crude Oil Kerosene Wood 1) 0.39 ΤΥΡΦΗ1) 0.38 Lignite 0.36 Bio energy - 02) Δημοβέλης Πέτρος

49 Οικονομικά στοιχεία Εξοικονόμηση
Η αύξηση της θερμοκρασίας σε αίθουσα 60τμ κατά 4 βαθμούς αντιστοιχεί σε 60Χ3Χ80=14400/10=14400≈15000 Kcal/h ήτοι 1500kcal/hX24=36000 kcal/h ημέρα Ήτοι 36000Kcal/h X30 ημέρες = Kcal/h μήνα Ήτοι Kcal/h X 5= kcal/h έτους Προσαύξηση 30% για απώλειες λέβητα ήτοι Kcal/h Δηλαδή περίππου 702 λτ πετρελαίου Δημοβέλης Πέτρος

50 700 Χ1,5 € = 1050 €/ΕΤΟΣ 700Χ3,2 = 2240 Kgr CO2 / έτος 25€/ τόνο CO2
Δημοβέλης Πέτρος

51 Δημοβέλης Πέτρος

52 Δημοβέλης Πέτρος