Ηλιακή ενέργεια συμβολή στην θέρμανση κτηρίων 10ο ΓΕΝΙΚΟ ΛΥΚΕΙΟ ΛΑΡΙΣΑΣ PROJECT 5o TΑΞΗ Β’
Ήλιος Μία ανεξάντλητη πηγή ζωής ;
Ο Ήλιος είναι το κοντινότερο στη Γη άστρο, σε απόσταση 149,6 εκατομμυρίων χιλιομέτρων.
Στην Ελληνική μυθολογία Ήλιος ο Ήλιος ήταν προσωποποιημένος ως θεότητα, τον οποίο ο Όμηρος αντιστοιχεί στον ηλιακό Τιτάνα Υπερίωνα. Άλλες πηγές αναφέρουν πως ο Ήλιος είναι γιος του Υπερίωνα από την αδελφή του Θεία. Ο Ήλιος οδηγούσε το πύρινο άρμα του στον ουρανό. Έχει δύο αδελφές, την θεά του φεγγαριού Σελήνη και της θεά της αυγής Ηώ.
(μυθολογία)
το ηλιακό άρμα
Ο ήλιος εκπέμπει τεράστια ποσότητα ενέργειας ημερησίως. Η ηλιακή ακτινοβολία αξιοποιείται για την παραγωγή ενέργειας με δύο τρόπους. Θερμικές εφαρμογές παραγωγή ζεστού νερού και φωτοβολταϊκές εφαρμογές παραγωγή ηλεκτρικού ρεύματος.
ΤΡΟΠΟΙ ΣΥΛΛΟΓΗΣ ΗΛΙΑΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ Η πρώτη εφαρμογή είναι η συλλογή της ηλιακής ενέργειας για να παραχθεί θερμότητα, κυρίως για τη θέρμανση του νερού και τη μετατροπή του σε ατμό για την κίνηση τουρμπίνων.
Στη δεύτερη εφαρμογή τα φωτοβολταϊκά συστήματα μετατρέπουν το φως του ήλιου σε ηλεκτρισμό με τη χρήση φωτοβολταϊκών κυψελών ή συστοιχιών.
Ηλιακοί συλλέκτες
Ο Επίπεδος επιλεκτικός συλλέκτης είναι συλλέκτης, που χρησιμοποιεί απορροφητή επιλεκτικής επιφάνειας αντί της απλής μαύρης.
Οι επίπεδοι επιλεκτικοί συλλέκτες χρησιμοποιούνται για τη θέρμανση νερού χρήσης καθώς και για τη θέρμανση και τον κλιματισμό χώρου.
Ο ηλιακός συλλέκτης κενού αποτελείται από γυάλινους σωλήνες κατασκευασμένους από βορικό πυρίτιο, μεταξύ των οποίων υπάρχει κενό αέρος
Η θερμότητα μεταφέρεται μέσω ενός εναλλάκτη θερμότητας σε έναν χάλκινο αγωγό στο μπόϊλερ.
Συλλέκτες κενού
Ηλιοθερμικό σύστημα Ο ήλιος ζεσταίνει την συλλεκτική επιφάνεια του συλλέκτη, το ζεστό υγρό μέσω σωληνώσεων ζεσταίνει το νερό που βρίσκεται στο δοχείο αποθήκευσης – ΜΠΟΙΛΕΡ- και από το δοχείο αποθήκευσης μέσω σωληνώσεων και την χρήση κυκλοφορητή θερμαίνουμε τον χώρο του σπιτιού.
ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΘΕΡΜΑΝΣΗΣ
ΕΝΔΟΔΑΠΕΔΙΑ ΘΕΡΜΑΝΣΗ
Η λειτουργία της ενδοδαπέδιας θέρµανσης στηρίζεται στην προσαγωγή ζεστού νερού χαµηλής θερμοκρασίας σε πλαστικούς σωλήνες που διατρέχουν το δάπεδο. Η θερμοκρασία του νερού κυµαίνεται µεταξύ 35οC και 48οC ανάλογα µε τις θερµικές απώλειες, την τελική επένδυση του δαπέδου και τον τόπο εφαρµογής.
Ενδοδαπέδια θέρμανση με την μέθοδο της θερμοσυσσώρευσης με εγκατάσταση των θερμοταπήτων κάτω από το αφρομπετόν.
Λόγω χαμηλών θερμοκρασιών και της συνολικής αδράνειας του συστήματος, εκτός των κοινών πηγών ενέργειας έχουµε τη δυνατότητα να χρησιμοποιούμε ήπιες και εναλλακτικές μορφές ενέργειας, όπως την ηλιακή, τη γεωθερμική, τη θερµότητα του περιβάλλοντος, οι οποίες εξοικονομούν ενέργεια και μειώνουν σηµαντικά τις εκπομπές του CO2
Ηλεκτρική θέρμανση 1)
Θέρμανση με ρεύμα (ηλεκτρική)
Κυριότεροι τύποι ηλεκτρικής θέρμανσης είναι τα ηλεκτρικά καλοριφέρ, οι θερμάστρες, οι θερμοπομποί, τα θερμαντικά πάνελ, οι θερμοσυσσωρευτές, οι ηλεκτρικοί λέβητες, τα αερόθερμα και κλιματιστικά. Τα κυριότερα πλεονεκτήματα της είναι: Δεν υπάρχει ανάγκη αποθήκευσης καυσίμου Ο εξοπλισμός συνήθως καταλαμβάνει μικρό ωφέλιμο χώρο Μικρές ανάγκες συντήρησης εξοπλισμού Ο ηλεκτρισμός είναι (σχεδόν πάντα) άμεσα διαθέσιμος
Ηλεκτρικά καλοριφέρ, κονβέκτορ, θερμοπομποί, θερμαντικά πάνελ
Περιέχουν αντιστάσεις . που θερμαίνονται Είναι φτηνά με υψηλό όμως κόστος λειτουργίας Είναι αθόρυβα και έχουν άμεση απόδοση Προτείνονται περισσότερο για τοπική θέρμανση και όχι ολόκληρου του σπιτιού
Ηλεκτρικοί λέβητες
Οι ηλεκτρικοί λέβητες περιέχουν ηλεκτρικές αντιστάσεις που θερμαίνουν το νερό που περιέχουν και από εκεί τα καλοριφέρ Είναι αθόρυβοι, έχουν ελάχιστο κόστος συντήρησης και δεν καταλαμβάνουν σημαντικό χώρο, ωστόσο έχουν υψηλό κόστος λειτουργίας.
Ηλεκτρικοί λέβητες ιόντων
Έχουν μειωμένη κατανάλωση σε σχέση με τους συμβατικούς επειδή ιονίζουν το νερό κάνοντας το να θερμαίνεται ταχύτερα Υπάρχουν διάφορες τεχνικές δυσκολίες στην εφαρμογή τους (διάβρωση σωληνώσεων και καλοριφέρ, τριφασικό ρεύμα κλπ)
Ενδοδαπέδια θέρμανση με ηλεκτρικές αντιστάσεις
Η ενδοδαπέδια θέρμανση που χρησιμοποιεί ηλεκτρικές αντιστάσεις αντί για σωληνώσεις νερού, είναι πιθανό να δημιουργεί υψηλά ηλεκτρομαγνητικά πεδία με τα οποία ερχόμαστε σε άμεση επαφή Εξαίρεση αποτελεί η ενδοδαπέδια θέρμανση με θωρακισμένους ηλεκτροφόρους αγωγούς (μηδενίζουν τα ηλεκτρικά πεδία εναλλασσόμενου ρεύματος) και διπλού πυρήνα (twin-core - μειώνουν τα μαγνητικά πεδία εναλλασσόμενου ρεύματος).
Θερμοσυσσωρευτές
Οι θερμοσυσσωρευτές διαθέτουν αντιστάσεις που φορτίζονται κατά τη διάρκεια της νύχτας (με το μειωμένο τιμολόγιο της ΔΕΗ) θερμαίνοντας τα υλικά μεγάλης θερμικής μάζας που περιέχουν (πυρότουβλα) Το πρόβλημα τους είναι ότι παρά τη χρήση τους με μειωμένο τιμολόγιο καταναλώνουν αρκετό ρεύμα
.
2) Θέρμανση με καύση
Η καύση πετρελαίου, φυσικού αερίου, ξύλου, pellets κλπ για την παραγωγή θερμικής ενέργειας γίνεται με τη δέσμευση οξυγόνου και την παραγωγή διοξειδίου του άνθρακα, μικροσωματιδίων και άλλων ρύπων που συμβάλλουν σημαντικά στην ατμοσφαιρική ρύπανση και το φαινόμενο του θερμοκηπίου.
Οι επιπτώσεις της προκαλούμενης ατμοσφαιρικής ρύπανσης είναι σε ατομικό επίπεδο μεγαλύτερες όταν η καύση γίνεται σε εσωτερικούς χώρους με ελλιπή εξαερισμό.
Καυστήρες – Λέβητες Πετρελαίου
Το Πετρέλαιο καίγεται στον καυστήρα και θερμαίνει νερό στον λέβητα το οποίο μέσω σωληνώσεων φτάνει στα σώματα καλοριφέρ.
Τζάκια και σόμπες βιομάζας (ξύλου, pellets, βιοαιαθανόλης)
Η βιομάζα θεωρείται ανανεώσιμη πηγή ενέργειας στην περίπτωση που ξαναφυτεύεται ότι κόβεται.
Χαμηλότερο κόστος κατανάλωσης από πετρέλαιο και φυσικό αέριο (επηρεάζεται από την απόδοση της καύσιμης ύλης)
Αισθητικά όμορφα
Αδυναμία ελέγχου θερμοκρασίας
3) Θέρμανση με αντλίες θερμότητας
Η θέρμανση με αντλίες θερμότητας είναι κατά πολλούς ο τρόπος θέρμανσης με το χαμηλότερο λειτουργικό κόστος αφού δεν παράγουν θερμότητα αλλά την αντλούν από το περιβάλλον με μικρή σχετικά χρήση ηλεκτρικής ενέργειας (ανάλογα με τις συνθήκες). Μπορούν να χρησιμοποιηθούν και για ψύξη.
Γεωθερμικές αντλίες
Οι αντλίες με τον υψηλότερο βαθμό απόδοσης και άρα το μικρότερο κόστος λειτουργίας είναι οι γεωθερμικές, οι οποίες εκμεταλλεύονται τη θερμότητα που υπάρχει στο έδαφος αρκετά μέτρα κάτω από την επιφάνεια της γης ή σε υπόγεια νερά Τα μειονεκτήματα των γεωθερμικών αντλιών είναι το υψηλό κόστος κτήσης
4) Θέρμανση από τον ήλιο
Τα ηλιακά συστήματα θέρμανσης έχουν λειτουργία παρόμοια με αυτή του θερμοσίφωνα, ωστόσο απαιτούν πολύ μεγαλύτερη επιφάνεια συλλεκτών
Το νερό που ζεσταίνεται από τους ηλιακούς συλλέκτες χρησιμοποιείται στα καλοριφέρ
Έχουν υψηλό κόστος κτήσης Αλλά οικονομική λειτουργία
Συνεργαζόμενα συστήματα θέρμανσης Ηλιοθερμ ικό σύστημα
Λέβητας φυσικού αερίου
Καλοριφέρ με πετρέλαιο
Ηλεκτρική θέρμανση αερόθερμα
ο λέβητας ιόντων
Χρησιμοποιείται σε υβριδικά συστήματα:
Στερεά καύσιμα / φυσικού αερίου / πέλλετ / λέβητα πετρελαίου + λέβητα ιόντων,
Τζάκι + λέβητα ιόντων ,
Ηλιακός συλλέκτης + λέβητα ιόντων
Συνεργασία ηλιακού συλλέκτη, αντλίας θερμότητας και λέβητα υγρών καυσίμων Η θερμότητα που συλλέγεται από τον ηλιακό συλλέκτη αποθηκεύεται στο Θερμοδοχείο και από εκεί διανέμεται στα σώματα θέρμανσης. Ο λέβητας πετρελαίου παρέχει θέρμανση στο σύστημα όταν ο ήλιος δεν επαρκεί. Εναλλακτικά έχουμε και την αντλία θερμότητας για την παροχή θέρμανσης ή ψύξης
.
ορυκτά καύσιμα
Κάρβουνο – λιγνίτης
Φυσικό αέριο
πετρέλαιο
Τον προηγούμενο αιώνα οι ενεργειακές μας ανάγκες καλύφτηκαν κατά ένα ποσοστό της τάξης του 80% από τα ορυκτά καύσιμα.
Εναλλακτικά καύσιμα των ορυκτών καυσίμων ΒΙΟΜΑΖΑ
ΒΙΟDIESEL
ΒΙΟΚΑΥΣΙΜΑ
ΒΙΟΜΑΖΑ Με τον όρο βιομάζα αποκαλείται οποιοδήποτε υλικό παράγεται από ζωντανούς οργανισμούς (όπως είναι το ξύλο και άλλα προϊόντα του δάσους, κ.λπ.) και μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως καύσιμο για παραγωγή ενέργειας. Το καύσιμο βιομάζας είναι γνωστό στην Ελλάδα κι ως πέλετ.
η ηλιακή ενέργεια σε βιομάζα
Η ενέργεια που είναι δεσμευμένη στις φυτικές ουσίες προέρχεται από τον ήλιο. Με τη διαδικασία της φωτοσύνθεσης, τα φυτά μετασχηματίζουν την ηλιακή ενέργεια σε βιομάζα.
Αυτή την ενέργεια αποδίδει τελικά η βιομάζα, μετά την επεξεργασία και τη χρήση της. Είναι μια ανανεώσιμη πηγή ενέργειας γιατί στην πραγματικότητα είναι αποθηκευμένη ηλιακή ενέργεια που δεσμεύτηκε από τα φυτά κατά τη φωτοσύνθεση.
Όλα τα παραπάνω υλικά, που άμεσα ή έμμεσα προέρχονται από το φυτικό κόσμο, αλλά και τα υγρά απόβλητα και το μεγαλύτερο μέρος από τα αστικά απορρίμματα των πόλεων και των βιομηχανιών, μπορούμε να τα μετατρέψουμε σε ενέργεια.
η πιο παλιά μορφή ενέργειας
Η βιομάζα είναι η πιο παλιά και διαδεδομένη ανανεώσιμη πηγή ενέργειας. Ο πρωτόγονος άνθρωπος, για να ζεσταθεί και να μαγειρέψει, χρησιμοποίησε την ενέργεια (θερμότητα) που προερχόταν από την καύση των ξύλων, που είναι ένα είδος βιομάζας.
Συνδυασμός Ηλιακής θερμικής ενέργειας και ενεργειακού τζακιού . Η ηλιακή ακτινοβολία συλλέγεται από τους ηλιακούς συλλέκτες στην στέγη στου σπιτιού και αποθηκεύεται σε ένα θερμοδοχείο –μπόϊλερ στο λεβητοστάσιο του σπιτιού. Από εκεί με το σύστημα των σωληνώσεων το νερό οδηγείται είτε σε θέρμανση δαπέδου, είτε σε σώματα επιτοίχια καλοριφέρ.
Όταν δεν υπάρχει ηλιακή ακτινοβολία την θέρμανση στου σπιτιού αναλαμβάνει το σύστημα ενεργειακού τζακιού. Το τζάκι είναι συνδεδεμένο με σωληνώσεις με την αποθήκη θερμού νερού – μπόιλερ και ζεσταίνει το σπίτι με την καύση των ξύλων ή πέλετ –μπριγκέτες.
Ενεργειακά τζάκια
Ενεργειακό τζάκι αερόθερμο
Ενεργειακό τζάκι με λέβητα νερού
Σόμπα τύπου τζάκι
Τζάκι τύπου κασέτα επιτοίχιο
τύποι
Ενεργειακά τζάκια Ενεργειακό τζάκι ονομάζεται το τζάκι εκείνο που εκμεταλλεύεται τη ροή του ζεστού αέρα που δημιουργείται (από την καύση του ξύλου) μέσα στον θερμοθάλαμο που περιβάλει την μαντεμένια εστία του. Η ροή του αέρα μπορεί να είναι είτε φυσική (απλά ενεργειακά τζάκια) είτε μηχανική (αερόθερμα ενεργειακά τζάκια).
Η συνήθης λειτουργία του ενεργειακού τζακιού είναι με την πόρτα κλειστή. Αυτό έχει σαν αποτέλεσμα την μεγάλη αύξηση της θερμοκρασίας στον θάλαμο καύσης. Και δεν διαφεύγουν μεγάλες ποσότητες αέρα μέσα από το σπίτι προς την καμινάδα.
Οικολογικά ορυκτά καύσιμα
Υγραέριο! Φυσικό Αέριο
ου τ η σ ύ Η κα δεν υ ο ί ρ ιπα υγραε ο λ ά τ κα ι ε ν ή αφ
Φυσικό αέριο! Το Φυσικό Αέριο είναι αέριο μίγμα υδρογονανθράκων. Εξάγεται από υπόγειες κοιλότητες και εξαιτίας των ιδιοτήτων του θεωρείται οικολογικό καύσιμο
Φυσικό αέριο!
. Χημική σύσταση Βασικό συστατικό του φυσικού αερίου είναι το μεθάνιο, συνυπάρχουν όμως σε αυτό και σημαντικές ποσότητες αιθανίου, προπανίου και βουτανίου, καθώς και διοξείδιο του άνθρακα, άζωτο, υδρογόνο, ήλιο και υδρόθειο.
Το φυσικό αέριο υγροποιείται με πίεση κοντά στην ατμοσφαιρική πίεση και ψύξη του στους -161 ° C περίπου
Το φυσικό αέριο που είναι απαλλαγμένο από τους υδρογονάνθρακες πέραν του μεθανίου, δηλαδή το καθαρό μεθάνιο, συχνά αποκαλείται και ξηρό φυσικό αέριο. Αντίστοιχα, το φυσικό αέριο που συμπεριλαμβάνει και άλλους υδρογονάνθρακες εκτός από το μεθάνιο, αποκαλείται και υγρό φυσικό αέριο.
Υγραέριο! Ο όρος υγραέριο αναφέρεται σε οποιοδήποτε προϊόν αποτελείται κατά βάση από μίγμα κάποιων από τους ακόλουθους υδρογονάνθρακες: προπάνιο, προπένιο (προπυλένιο), κανονικό βουτάνιο, ισοβουτάνιο, ισοβουτυλένιο, βουτένιο (βουτυλένιο) και αιθάνιο.
Το LPG, το υγροποιημένο βουτάνιο που περιέχεται στις γνωστές φιάλες camping gaz, και το φωταέριο το οποίο αποτελείται από υγροποιημένα αέρια προερχόμενα από απόσταξη λιθάνθρακα είναι γνωστοί τύποι υγραερίων. Ο όρος γκάζι χρησιμοποιείται για όλα τα αέρια και υγρά ορυκτά καύσιμα.
Χρήση του υγραερίου για θέρμανση! Η εγκατάσταση υγραερίου στο σπίτι αποτελείται, Από Λέβητα/Καυστήρα
Υγραερίου
ένα δίκτυο σωληνώσεων υγραερίου ( εξωτερικό ή/και εσωτερικό )
και μια ειδική Δεξαμενή υγραερίου (υπόγεια ή υπέργεια).
Χρήσεις
του φυσικού αερίου!
Ως καύσιμο οχημάτων (οικολογικά οχήματα). Το 2005, οι χώρες με τον μεγαλύτερο αριθμό οικολογικών οχημάτων ήταν η Αργεντινή, η Βραζιλία, το Πακιστάν, η Ιταλία, το Ιράν και οι Η.Π.Α.. Γίνονται, επίσης, προσπάθειες για χρήση του και στην αεροπορία.
Οικιακή χρήση (μαγειρική, θέρμανση κ.α.)
Το Φυσικό Αέριο Αποτελεί βασική πηγή παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας.
ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ
ΓΙΑ ΜΕΙΩΣΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗΣ ΚΑΤΑΝΑΛΩΣΗΣ ΣΕ ΚΤΗΡΙΑ 1.
ΒΙΟΚΛΙΜΑΤΙΚΟΣ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ –ΦΥΣΙΚΟΣ ΦΩΤΙΣΜΟΣ-ΣΚΙΑΣΗ-ΑΕΡΙΣΜΟΣ
3.
ΘΕΡΜΟΜΟΝΩΤΙΚΗ ΕΠΑΡΚΕΙΑ ΚΤΗΡΙΟΥ ΠΑΘΗΤΙΚΑ ΗΛΙΑΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ
4.
ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΕΙΣ Α.Π.Ε. ΣΕ ΚΤΗΡΙΑ
2.
6.
ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΙΚΑ-ΗΛΙΟΘΕΡΜΙΚΑ ΓΕΩΘΕΡΜΙΚΕΣ ΑΝΤΛΙΕΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ
7.
ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΕΙΣ Σ.Η.Θ. ΣΕ ΚΤΗΡΙΑ
5.
Θερμομόνωση: Η καλύτερη λύση για την μείωση των εξόδων θέρμανσης
Η εσωτερική ή εξωτερική θερμομόνωση των κατοικιών αποτελεί την πιο σίγουρη και οικολογική λύση για την μείωση των εξόδων θέρμανσης
Οι λύσεις θερμομόνωσης ενδείκνυται ιδιαίτερα σε κατοικίες που έχουν κατασκευαστεί πριν το 1979 όταν και δεν υπήρχε κανονισμός θερμομόνωσης
ΕΥΧΑΡΙΣΤΟΥΜΕ ΓΙΑ ΤΗΝ ΠΡΟΣΟΧΗ ΣΑΣ
ΟΙ ΟΜΑΔΕΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ
Ομάδα 1
Βίκυ Ντόνα Γαλήνη Νούσια Θάνος Τσιοκάνης Ελίς Σιακέι
TO TEXNHMA
Ομάδα 2
Στέργιος Σαλαμπάσης Βασίλης Φλέγγας Ηλίας Χαντές Βασίλης Καραλούλης
H EΡΕΥΝΑ
Ομάδα 3 Βουρονίκος Βασίλης Βασιλειάδης Βαγγέλης Ευαγγέλου Αργύρης Γκέκας Αλέξης Μπαμπατζέλιος Βασίλης
Η ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ
Ομάδα 4
Βλαχοπούλου Βασιλική Πατσίκας Γιάννης Γρίβας Μανώλης Λίκα Αρμάντο Επιβλέπων Εκπαιδευτικός: Αθανάσιος Κωστής ΠΕ 17-07