Μαθαίνοντας να χρησιμοποιούμε αποδοτικά την ενέργεια Εγχειρίδιο για τους μαθητές Έκδοση EL 1.0 - Σεπτέμβριος 2010 Δείτε την ιστοσελίδα του έργου IUSES www.iuses.eu για ενημερωμένες εκδόσεις. Αποποίηση Ευθύνης Το έργο χρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Επιτροπή. Αυτό το έργο εκφράζει μόνο τις απόψεις του συγγραφέα και η Ευρωπαϊκή Επιτροπή δεν φέρει καμία ευθύνη για το περιεχόμενο ούτε για τον τρόπο παρουσίασης του περιεχομένου . Συγγραφείς: Sergio García Beltrán (CIRCE), Lucie Kochova (Enviros s.r.o.), Giuseppe Pugliese (CIRCE), Petr Sopoliga (Enviros s.r.o.) Επιμέλεια Fabio Tomasi (AREA Science Park) Μετάφραση στην ελληνική γλώσσα: Κωνσταντίνος Μαυρίδης, Ελισάβετ Κοκόζηλα (ΕΚΕΤΑ) Πληροφορίες για το εγχειρίδιο και για το έργο IUSES Αυτό το εγχειρίδιο αναπτύχθηκε στα πλαίσια του έργου IUSES –Intelligent Use of Energy at School που χρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Επιτροπή – Ευρωπαϊκό Πρόγραμμα Έξυπνης Ενέργειας (Intelligent Energy Europe Programme). Οι οργανισμοί που συμμετέχουν στο έργο είναι: AREA Science Park (Ιταλία), ΕΚΕΤΑ (Ελλάδα), CIRCE (Ισπανία), Clean Technology Centre - Cork Institute of Technology (Ιρλανδία), Enviros s.r.o. (Τσεχία), IVAM UvA (Ολλανδία), Jelgava Adult Education Centre (Λετονία), Prioriterre (Γαλλία), Science Centre Immaginario Scientifico (Ιταλία), Slovenski Eforum (Σλοβενία), Stenum GmbH (Αυστρία), University “Politehnica” of Bucharest (Ρουμανία), University of Leoben (Αυστρία), University of Ruse (Βουλγαρία) Πνευματικά Δικαιώματα Το βιβλίο αυτό μπορεί να αναπαραχθεί και να διανεμηθεί ελεύθερα, με την προϋπόθεση να περιλαμβάνεται πάντα σημείωση περί πνευματικών δικαιωμάτων ακόμη και σε περιπτώσεις μερικής χρήσης. Καθηγητές, εκπαιδευτές και άλλοι χρήστες πρέπει πάντα να αναφέρουν τα ονόματα των συγγραφέων, του έργου IUSES και του Ευρωπαϊκού Προγράμματος Έξυπνης Ενέργειας. Το βιβλίο αυτό μπορεί να μεταφραστεί ελεύθερα και σε άλλες γλώσσες. Οι μεταφραστές πρέπει να περιλαμβάνουν την παρούσα σημείωση περί πνευματικών δικαιωμάτων και να στείλουν αντίγραφο του μεταφρασμένου κειμένου στο συντονιστή του έργου ([email protected]), ο οποίος θα το δημοσιοποιήσει στην ιστοσελίδα του έργου IUSES για ελεύθερη χρήση. I Η σημασία των εικονιδίων Ορισμός: αυτό το εικονίδιο δίνει τον ορισμό ενός όρου, επεξηγεί δηλαδή τη σημασία του Σημείωση: αυτό το εικονίδιο δείχνει ότι κάτι είναι σημαντικό, όπως μια συμβουλή ή μια σημαντική πληροφορία Διδακτικοί στόχοι: δίνονται στην αρχή κάθε κεφαλαίου και εξηγούν τι θα μάθετε σε αυτό. Πείραμα, άσκηση ή δραστηριότητα: Αυτό το εικονίδιο δείχνει μία δραστηριότητα που πρέπει να κάνεις, με βάση τις γνώσεις που έχεις ήδη αποκτήσει. Δικτυακός τόπος: Δίνεται η ηλεκτρονική διεύθυνση, όπου μπορεί κανείς να βρει περισσότερες πληροφορίες πάνω σε κάποιο θέμα. Παραπομπή: Αυτό το εικονίδιο δείχνει την προέλευση μιας πληροφορίας. Μελέτη περίπτωσης: ¨όταν δίνεται ένα παράδειγμα από τη βιομηχανία ή με βάση μια πραγματική κατάσταση. Σημεία-Κλειδιά: Δίνεται μία περίληψη των θεμάτων που έχουν αναπτυχθεί, συνήθως στο τέλος κάθε κεφαλαίου Ερώτηση: Δείχνει πότε σας ζητάμε να σκεφτείτε πάνω σε ένα ζήτημα, συνήθως στο τέλος κάθε κεφαλαίου. Επίπεδο 2: Με αυτό το εικονίδιο δίνεται μια πιο λεπτομερής ανάλυση II IUSES — Μαθαίνοντας να χρησιμοποιούμε αποδοτικά την ενέργεια ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ 1 Εισαγωγή ..................................................................................................................3 1.1 H έννοια του κτιρίου .......................................................................................3 1.2 Οικοδομική τυπολογία....................................................................................4 2 Κτιριακές κατασκευές .............................................................................................7 2.1 Έννοια: Το κτίριο σαν ένα κουτί αναπνοής...................................................7 2.2 Περίβλημα του κτιρίου .................................................................................10 2.2.1 Μόνωση και οικοδομικά υλικά ................................................................11 2.2.1.1 Βελτίωση με θερμομόνωση: Γενικά παραδείγματα .......................13 2.2.2 Παράθυρα, υάλινες επιφάνειες και πόρτες..............................................14 2.2.2.1 Διαβάθμιση των παραθύρων ............................................................15 2.3 Βιοκλιματικός σχεδιασμός κτιρίων .............................................................16 2.3.1 Παθητικά ηλιακά στοιχεία .......................................................................17 2.4 Συμβουλές για καλύτερη χρήση των κτιρίων .............................................20 2.5 Άσκηση/Ερωτήσεις .......................................................................................21 3 Κλιματισμός............................................................................................................27 3.1 Θέρμανση .......................................................................................................27 3.1.1 Εσωτερικό μικροκλίμα και άνεση ...........................................................27 3.1.2 Συστηματα θέρμανσης ..............................................................................29 3.1.3 Τύπος μεταφορέα θερμότητας..................................................................29 3.1.3.1 Ζεστό νερό ..........................................................................................29 3.1.3.2 Θέρμανση αέρα ..................................................................................30 3.1.4 Πηγές ενέργειας .........................................................................................30 3.1.4.1 Ορυκτά καύσιμα................................................................................30 3.1.4.2 Ηλεκτρική ενέργεια...........................................................................31 3.1.5 Ανανεώσιμες πηγές....................................................................................31 3.1.5.1 Βιομάζα...............................................................................................31 3.1.5.2 Αντλίες θερμότητας...........................................................................32 3.1.5.3 Ηλιακή ενέργεια ................................................................................34 3.1.6 Ηλιακή ενέργεια ........................................................................................34 3.1.7 Στοιχεία θέρμανσης...................................................................................37 3.2 Ψύξη – Κλιματισμός......................................................................................39 3.2.1 Εισαγωγή....................................................................................................39 3.2.2 Πώς λειτουργεί ένα κλιματιστικό;...........................................................41 3.2.3 Σήμα ενεργειακής απόδοσης ....................................................................43 3.2.4 Διάφορες επιλογές συστήματος κλιματισμού .........................................43 3.2.5 Συμβουλές για το πώς να χρησιμοποιείτε ένα κλιματιστικό .................44 3.3 Άσκηση/Ερωτήσεις .......................................................................................46 4 Παρασκευή οικιακού ζεστού νερού ......................................................................49 4.1 Τύποι συσκευών θέρμανσης νερού...............................................................49 4.1.1 Ηλεκτρικές συσκευές αποθήκευσης ........................................................50 1 IUSES — Μαθαίνοντας να χρησιμοποιούμε αποδοτικά την ενέργεια 4.1.2 Ηλεκτρικές στιγμιαίες συσκευές ............................................................. 50 4.1.3 Στιγμιαίες συσκευές αποθήκευσης αερίους............................................ 50 4.1.4 Συσκευές άμεσης αποθήκευσης αέριου................................................... 50 4.1.5 Συσκευές έμμεσης αποθήκευσης αέριου................................................. 51 4.1.6 Άλλες δυνατότητες .................................................................................... 51 4.2 Συμβουλές για το πώς να εξοικονομήσετε νερό και ενέργεια.................... 51 4.3 Ηλιακοί θερμοσίφωνες ................................................................................. 52 4.4 Άσκηση/Ερωτήσεις....................................................................................... 53 5 6 Φωτισμός................................................................................................................ 55 5.1 Φως της ημέρας............................................................................................. 56 5.2 Τεχνητός φωτισμός ....................................................................................... 56 5.2.1 Πηγές φωτός .............................................................................................. 57 5.2.2 Λάμπες........................................................................................................ 59 5.2.3 Κατανάλωση ενέργειας............................................................................. 59 5.3 Άσκηση/Ερωτήσεις....................................................................................... 60 Ηλεκτρικές συσκευές και ηλεκτρονικές συσκευές (και ηλιακή φωτοβολταϊκή ενέργεια).................................................................................61 6.1 Επισκόπηση ................................................................................................... 61 6.1.1 Γενικές συμβουλές για εξοικονόμηση ενέργειας .................................... 65 6.2 Ηλεκτρικές συσκευές .................................................................................... 66 6.2.1 Ψυγεία/ Ψύκτες.......................................................................................... 66 6.2.2 Πλυντήρια ρούχων:................................................................................... 68 6.2.3 Πλυντήρια πιάτων: ................................................................................... 68 6.2.4 Οικιακός ηλεκτρονικός εξοπλισμός - Ψυχαγωγία και οικιακές συσκευές γραφείου:................................................................................... 69 6.3 Άσκηση/Ερωτήσεις....................................................................................... 72 6.4 Φωτοβολταϊκή ενέργεια ............................................................................... 75 6.4.1 Η διαδικασία μετατροπής του ηλιακού φωτός σε ηλεκτρική ενέργεια.... 75 6.4.2 Φωτοβολταϊκές εφαρμογές ...................................................................... 78 6.4.3 Πόση ηλεκτρική ενέργεια μπορεί να παράγει ένα φωτοβολταϊκό σύστημα; .................................................................................................... 79 6.5 Άσκηση/Ερωτήσεις....................................................................................... 82 7 Άσκηση - Έλεγχος Κατανάλωσης Ενέργειας - Σπίτια/σχολικές εγκαταστάσεις Ενεργειακός Έλεγχος................................................................. 86 2 IUSES — Μαθαίνοντας να χρησιμοποιούμε αποδοτικά την ενέργεια 1. Εισαγωγή Μαθησιακός Στόχος: Σε αυτό το κεφάλαιο θα μάθετε: Τι είναι το κτίριο Ποια είναι τα είδη των κτιρίων 1.1 H έννοια του κτιρίου Ορισμός: Το κτίριο είναι μια τεχνητή κατασκευή που χρησιμοποιείται για υποστήριξη ή στέγαση για οποιαδήποτε χρήση ή για συνεχή κατοίκηση. Είναι εξ ολοκλήρου κλειστό με εξωτερικό περίβλημα, (δηλαδή εξωτερικούς τοίχους, οροφή και δάπεδο), το οποίο δημιουργεί το εσωτερικό μικροκλίμα του. Υπάρχει μεγάλη ποικιλία κτιρίων από άποψη σχημάτων και λειτουργιών, και τα κτίρια έχουν προσαρμοστεί καθ’ όλη τη διάρκεια της ιστορίας για ένα μεγάλο αριθμό παραγόντων, από τα διαθέσιμα οικοδομικά υλικά, έως τις καιρικές συνθήκες, τις τιμές της γης, τις συνθήκες εδάφους, ειδικές χρήσεις και αισθητικούς λόγους. Τα κτίρια εξυπηρετούν διάφορες ανάγκες της κοινωνίας - κυρίως ως καταφύγιο από τις καιρικές συνθήκες και ως γενικό χώρο διαβίωσης, παρέχουν ένα ιδιωτικό περιβάλλον, χώρο για την αποθήκευση προσωπικών αντικειμένων και άνεση στη διαβίωση και την εργασία. Τα κτίρια ως καταφύγιο αποτελούν φυσική διαίρεση των ενδιαιτημάτων του ανθρώπου στο εσωτερικό (μέρος άνεσης και ασφάλειας) και το εξωτερικό (μέρος που μερικές φορές μπορεί να είναι σκληρό και επιβλαβές). Πιστεύεται ότι το πρώτο καταφύγιο στη Γη κατασκευάστηκε από ένα σχετικά στενό πρόγονο του ανθρώπου 500.000 χρόνια πριν, από έναν πρώιμο πρόγονο του ανθρώπου, τον Homo erectus. Η δημιουργία του απαιτούμενου εσωτερικού μικροκλίματος απαιτεί πολλή ενέργεια. Έτσι, η κατασκευή και λειτουργία κτιρίων έχουν τεράστιο άμεσο και έμμεσο αντίκτυπο στο περιβάλλον. Τα κτίρια όχι μόνο χρησιμοποιούν πόρους όπως η ενέργεια και οι πρώτες ύλες, αλλά παράγουν απόβλητα και δυνητικά επιβλαβείς ατμοσφαιρικές εκπομπές. Καθώς η οικονομία και ο πληθυσμός συνεχίζουν να αναπτύσσονται, οι σχεδιαστές και οι κατασκευαστές κτιρίων αντιμετωπίζουν μια μοναδική πρόκληση για να ανταποκριθούν στις απαιτήσεις για νέες και ανακαινισμένες εγκαταστάσεις που είναι προσιτές, ασφαλείς, υγιείς και παραγωγικές, ελαχιστοποιώντας τις επιπτώσεις τους στο περιβάλλον. Πρόσφατες προσπάθειες επίλυσης της παρούσας πρόκλησης απαιτούν μια ολοκληρωμένη, συνεργειστική προσέγγιση που λογαριάζει όλες τις φάσεις του κύκλου ζωής των εγκαταστάσεων. Αυτή η «βιώσιμη» προσέγγιση υποστηρίζει την αυξημένη αφοσίωση στην προστασία και τη διατήρηση του περιβάλλοντος, και έχει ως αποτέλεσμα μια βέλτιστη ισορροπία μεταξύ του κόστους, των περιβαλλοντικών, κοινωνικών, και ανθρώπινων ωφελών, ενώ παράλληλα πληρούνται οι απαιτήσεις και η λειτουργία των προοριζόμενων εγκαταστάσεων ή της υποδομής. Οι κύριοι στόχοι του αειφόρου σχεδιασμού είναι να αποφευχθεί η εξάντληση των πόρων της ενέργειας, των υδάτων, και των πρώτων υλών, να αποφευχθεί η υποβάθμιση του περιβάλλοντος που προκαλείται από τις εγκαταστάσεις και την υποδομή σε όλο τον κύκλο ζωής τους και να δημιουργηθούν περιβάλλοντα που είναι βιώσιμα, άνετα, ασφαλή και παραγωγικά. 3 IUSES — Μαθαίνοντας να χρησιμοποιούμε αποδοτικά την ενέργεια 1.2 Οικοδομική τυπολογία Για να διαχωρίσουμε τα κτίρια που αναφέρονται σε αυτό το βιβλίο από άλλα κτίρια και άλλες κατασκευές που δεν προορίζονται για συνεχή ανθρώπινη διαβίωση, τα άλλα κτίρια αποκαλούνται μη κτιριακές δομές ή απλά δομές. Τα κτίρια μπορούν να ταξινομηθούν με βάση το σκοπό για τον οποίο έχουν κατασκευαστεί: 1) Οικιστικό κτίριο - πολυκατοικία, αυτοτελής/ημι-αυτοτελής κατοικία, διαδοχικά κτισμένες οικίες, εξοχικό, κάστρο, γιούρτ, ιγκλού, αρχοντικό, οριζόντια ιδιοκτησία, κοιτώνας φωτογραφία του Michael Gardner 2) Εκπαιδευτικά και πολιτιστικά κτίρια - σχολείο, κολέγιο, πανεπιστήμιο, γυμναστήριο, βιβλιοθήκη, μουσείο, γκαλερί τέχνης, θέατρο, αίθουσα συναυλιών, όπερα 3) Εμπορικά κτίρια - τράπεζα, κτίριο γραφείων, ξενοδοχείο, εστιατόριο, αγορά, κατάστημα, εμπορικό κέντρο, μαγαζί, αποθήκη 4) Κυβερνητικά κτίρια - δημαρχείο, προξενείο, Δικαστικό Μέγαρο, κοινοβούλιο, αστυνομικό τμήμα, ταχυδρομείο, σταθμός πυροσβεστικής 4 IUSES — Μαθαίνοντας να χρησιμοποιούμε αποδοτικά την ενέργεια 5) Βιομηχανικά κτίρια - ζυθοποιία, εργοστάσιο, χυτήριο, ορυχεία, εργοστάσιο ηλεκτρικής ενέργειας, μύλος 6) Ιατρικά κτίρια - νοσοκομείο, πολυκλινική, ιατρείο 7) Γεωργικά κτίρια - για παράδειγμα: αχυρώνας, κοτέτσι, θερμοκήπιο, σιλό, χώρος στέγασης ζώων, στάβλος, χοιροστάσιο, μύλοι φωτογραφία του Lars Lentz 8) Στρατιωτικά κτίρια - στρατώνες, καταφύγιο, προπύργιο, φρούριο, οχύρωση 9) Χώρος στάθμευσης και αποθήκευσης - γκαράζ, αποθήκη, υπόστεγο 10) Θρησκευτικά κτίρια - εκκλησία, καθεδρικός ναός, παρεκκλήσι, τζαμί, μοναστήρι, συναγωγή, ναός 5 IUSES — Μαθαίνοντας να χρησιμοποιούμε αποδοτικά την ενέργεια 11) Αθλητικά κτίρια - στάδιο, κολυμβητήριο, γυμναστήριο, γήπεδο Επομένως, υπάρχει μεγάλη ποικιλία κτιρίων και επίσης υπάρχουν πολλές και διάφορες απαιτήσεις για τα κτίρια αυτά. Όλοι αυτοί οι τύποι κτιρίων πρέπει να δημιουργούν κατάλληλο εσωτερικό μικροκλίμα για το σκοπό για τον οποίο έχουν κατασκευαστεί. Οι απαιτήσεις είναι διαφορετικές για όλους τους τύπους κτιρίων, για παράδειγμα, στην αποθήκη χρειάζεστε χαμηλότερη εσωτερική θερμοκρασία και πολύ χαμηλότερη υγρασία απ’ ό,τι στην εσωτερική πισίνα. Διαδικτυακοί σύνδεσμοι http://en.wikipedia.org/wiki/Building http://www.learn.londonmet.ac.uk/packages/clear/thermal/buildings/configuration/ building_orientation.html http://lonicera.cz/awadukt_thermo/ http://www.vsekolembydleni.cz/clanek.php?id=166 http://www.passivehouse.co.uk/ 6 IUSES — Μαθαίνοντας να χρησιμοποιούμε αποδοτικά την ενέργεια 2. Κτιριακές κατασκευές Μαθησιακός Στόχος: Σε αυτό το κεφάλαιο θα μάθετε: Το σημαντικό ρόλο του κτιριακού περιβλήματος και τον τρόπο με τον οποίο η ενέργεια μπορεί να σπαταληθεί (καθώς και τα «θεμελιώδη στοιχεία μεταφοράς θερμότητας") Μια επισκόπηση των πιο κοινών κτιριακών και μονωτικών υλικών Βασικές έννοιες του βιοκλιματικού σχεδιασμού κτιρίων 2.1 Έννοια: Το κτίριο σαν ένα κουτί αναπνοής Το κτίριο θα μπορούσε να θεωρηθεί σαν ένα κουτί, προστατεύοντας το περιεχόμενό του από τις κλιματικές συνθήκες, όπως η εξωτερική θερμοκρασία, ο άνεμος, η βροχή, κλπ. Η εσωτερική άνεση είναι ένα υποκειμενικό θέμα, αλλά εξαρτάται κυρίως από δύο παράγοντες: την εσωτερική θερμοκρασία και την υγρασία. Είναι προφανές ότι η χειρότερη άνεση εξασφαλίζεται σε συνθήκες με υψηλή θερμοκρασία και υψηλή υγρασία ταυτόχρονα. Το δέρμα του κτιρίου, που ονομάζεται περίβλημα, λειτουργεί σαν ένας εναλλάκτης προς τις εξωτερικές κλιματολογικές συνθήκες, κερδίζοντας θερμότητα από την έκθεση στην ηλιακή ακτινοβολία και απελευθερώνοντας θερμότητα προς το εξωτερικό (λόγω εξαερισμού και ανεπαρκούς περιβλήματος). Το περίβλημα, εκτός από το να σκεπάζει και προστατεύει το κτίριο, πρέπει να το αφήνει να αναπνέει, ώστε να αποφευχθεί η εσωτερική υγρασία και για μια σωστή ισορροπία μεταξύ κερδών και απωλειών θερμότητας*. Σχήμα 1. Ενεργειακή ισορροπία ενός κτιρίου Αυτή η ειδική φωτογραφία (υπέρυθρη εικόνα μέσω θερμογραφικής κάμερας*) δείχνει τη θερμική κατάσταση του κτιρίου. Οι πιο φωτεινές περιοχές (κίτρινο) είναι τα πιο ζεστά μέρη, ενώ οι πιο σκοτεινές (κόκκινο/γαλάζιο), είναι οι ψυχρότερες περιοχές. Δείχνει τα πιο φωτεινά μέρη όπου διαφεύγει η θερμότητα. 7 IUSES — Μαθαίνοντας να χρησιμοποιούμε αποδοτικά την ενέργεια Σε αυτή την εικόνα για παράδειγμα, η επιφάνεια του τοίχου έχει μια θερμοβαθμίδα (θερμοκρασία) 6,1ºC στο θερμικό σημείο του πλαισίου του δαπέδου (Sp2 = 6,2 º C). Είναι 1,1ºC στον τοίχο (Sp1). Σχήμα 2. Θερμογραφική εικόνα κτιρίου Όπως φαίνεται στην εικόνα, η θερμότητα διαφεύγει από τα παράθυρα και, λόγω των θερμικών γεφυρών που προκαλούνται από το τυφλό κουτί και τα δάπεδα. Σχήμα 3. Θερμογραφική εικόνα κτιρίου Γιατί συμβαίνει αυτό; Ορισμός: Πρόκειται για ένα φυσικό φαινόμενο γνωστό ως «Μεταφορά Θερμότητας». Σύμφωνα με αυτό, «Η θερμότητα μεταδίδεται πάντα από ένα θερμότερο σε ένα ψυχρότερο χώρο». Αυτό σημαίνει ότι το χειμώνα, η θερμότητα κινείται άμεσα από όλους τους θερμαινόμενους χώρους διαβίωσης έξω και σε παρακείμενες μη θερμαινόμενες σοφίτες, γκαράζ, και υπόγεια - όπου υπάρχει διαφορά θερμοκρασίας. Το καλοκαίρι, η θερμότητα κινείται από έξω στο εσωτερικό του σπιτιού. Σχήμα 4. Διαφορά θερμοκρασίας και μεταφοράς θερμότητας 8 IUSES — Μαθαίνοντας να χρησιμοποιούμε αποδοτικά την ενέργεια Για να διατηρηθεί η άνεση, η θερμότητα που χάνεται το χειμώνα πρέπει να αντικατασταθεί από το σύστημα θέρμανσης, ενώ η θερμότητα που αποκτήθηκε το καλοκαίρι πρέπει να αφαιρεθεί με κλιματιστικό. Αυτό σημαίνει ότι ένα μεγάλο μέρος της ενέργειας χάνεται στα περισσότερα κτίρια. Στην Ευρώπη, το 70% της μέσης κατανάλωσης ενέργειας των νοικοκυριών διατηρεί τα σπίτια σε άνετη θερμοκρασία. Γενικά, το φυσικό αέριο και η ηλεκτρική ενέργεια χρησιμοποιούνται για τα συστήματα θέρμανσης και η ηλεκτρική ενέργεια για σχεδόν όλα τα συστήματα ψύξης. Η ζήτηση θέρμανσης για τη θέρμανση του σπιτιού την κρύα περίοδο είναι η σημαντικότερη υπηρεσία κατανάλωσης ενέργειας. Αν η ζήτηση θέρμανσης μειώνεται με τη μόνωση, η ανάκτηση θερμότητας, τα υπερπαράθυρα, η παθητική εισροή ενέργειας από την ηλιακή ακτινοβολία και άλλα μέτρα, το σύστημα θέρμανσης μπορεί να απλουστευθεί βήμα προς βήμα, ενώ η ενεργειακή απαίτηση για θέρμανση θα μειωθεί, καθώς και ο λογαριασμός του προμηθευτή και οι εκπομπές CO2. Η έννοια του ΚΟΥΤΙΟΥ Θεμελιώδεις αρχές μεταφοράς θερμότητας Σημείωση: Η θερμότητα μεταφέρεται πάντα από θερμότερο χώρο σε ψυχρότερο με τρεις μηχανισμούς: Σχήμα 5. Μεταφορά θερμότητας Η αγωγιμότητα παρουσιάζεται σε ένα στερεό υλικό, όταν τα μόρια του βρίσκονται σε διαφορετικές θερμοκρασίες. Τα θερμότερα μόρια μεταδίδουν ενέργεια (θερμότητα) προς την ψυχρή πλευρά του υλικού. Για παράδειγμα, ένα κουτάλι που τοποθετείται σε ένα ζεστό φλιτζάνι καφέ μεταφέρει θερμότητα μέσω της λαβής και στο χέρι που το πιάνει. Στα κτίρια, η αγωγιμότητα συμβαίνει κυρίως μέσω των τοίχων και των παραθύρων. Η αγωγή θερμότητας είναι η μεταφορά της ενέργειας με τη διακίνηση υγρών και αερίων. Ο θερμός αέρας αυξάνεται και αντικαθίσταται από πιο κρύο αέρα που έρχεται από έξω. Σε πολυόροφα κτίρια* με ανεπαρκή εσωτερικά χωρίσματα, αυτό μπορεί να δημιουργήσει ισχυρά και σπάταλα ρεύματα αέρα. Η ακτινοβολία είναι εκεί όπου η ενέργεια μεταφέρεται με ηλεκτρομαγνητικά κύματα*. Σε αντίθεση με τους άλλους μηχανισμούς, η ακτινοβολία δεν απαιτεί μέσο για να διαδοθεί. Η ακτινοβολία σε κτίρια συμβαίνει κυρίως μέσω γυάλινων παραθύρων και πορτών, αλλά αν τοίχοι δεν είναι καλά μονωμένοι, η ακτινοβολία που πέφτει έξω μπορεί να θερμάνει το εσωτερικό μέσω αγωγιμότητας. 2.2 Περίβλημα του κτιρίου Η περισσότερη απώλεια ενέργειας στα κτίρια οφείλεται σε ανεπαρκή περίβλημα, το οποίο αποτελείται από τους τοίχους, τα δάπεδα, την οροφή, τις πόρτες και τα παράθυρα. Η επόμενη εικόνα δείχνει που δρα γενικά η μεταφορά θερμότητας, π.χ., εξωτερικοί τοίχοι και παρακείμενοι μη θερμαινόμενοι χώροι. 9 IUSES — Μαθαίνοντας να χρησιμοποιούμε αποδοτικά την ενέργεια Σημείωση: Κατάλληλα συστατικά και μονωτικά υλικά επιτρέπουν τη μείωση της θέρμανσης ή ψύξης που απαιτείται παρέχοντας αποτελεσματική αντίσταση στη ροή θερμότητας, ή με πιο απλά λόγια, δημιουργώντας καλύτερη διατήρηση της εσωτερικής θερμοκρασίας. Επίσης, είναι σημαντικό το χρώμα των εξωτερικών προσόψεων, επειδή αντανακλούν ή απορροφούν το φως του ήλιου. Το λευκό και πιο φωτεινά χρώματα αντανακλούν το φως του ήλιου, ενώ το μαύρο και σκοτεινές αποχρώσεις το απορροφούν. Σχήμα 6. Απώλειες ενέργειας σε ένα συμβατικό κτίριο 2.2.1 Μόνωση και οικοδομικά υλικά Ορισμός: Ο όρος μόνωση δηλώνει όλα τα υλικά με υψηλή αντοχή στη ροή θερμότητας. Μερικά κοινά υλικά για οικιακή μόνωση μπορούν να ταξινομηθούν ανάλογα με τον τύπο: 10 Φυτικά: φελλός, ίνες ξύλου, λινάρι, άχυρο, κλπ. Ορυκτά: υαλοβάμβακας, ορυκτό μαλλί, διογκωμένη άργιλος, μεταλλικά καρβίδια, αφρώδες γυαλί, κ.α. Συνθετικά υλικά: διογκωμένο πολυστυρένιο, πολυουρεθάνιο και φαινολικοί αφροί, πολυβινυλοχλωρίδιο, κ.λπ. IUSES — Μαθαίνοντας να χρησιμοποιούμε αποδοτικά την ενέργεια Επιπλέον, μονωτικά υλικά διατίθενται σε διάφορες μορφές. Εκτός από την άκαμπτη μόνωση υπάρχουν: καλύμματα, με τη μορφή ρόπαλων ή κυλίνδρων, φυσητές ελεύθερες ίνες, μόνωση με αφρό και σπρέι, κ.λπ. Μπορούν να χρησιμοποιηθούν μαζί, ενισχύοντας έτσι τη μόνωση, αλλά αυτό απαιτεί επαγγελματική εγκατάσταση και κατάλληλο συνδυασμό. Η καλή μόνωση μπορεί να μειώσει τη μεταφορά θερμότητας μέσα από τοίχους, οροφές, παράθυρα, κλπ., και περιλαμβάνει τα ακόλουθα πλεονεκτήματα: Εξοικονομεί ενέργεια επειδή μειώνει τις απώλειες ενέργειας τις κρύες μέρες και επιτρέπει χαμηλότερα φορτία ψύξης και χαμηλότερες θερμοκρασίες τις ζεστές μέρες του καλοκαιριού. Αυξάνει την άνεση εξαλείφοντας το φαινόμενο «κρύος τοίχος»* που παράγεται σε εξωτερικούς τοίχους και παράθυρα (η διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ της επιφάνειας του τοίχου και του δωματίου δεν πρέπει να είναι μεγαλύτερη από 4°C). Μειώνει τον κίνδυνο συμπύκνωσης* που μπορεί να προκαλέσει βλάβη στην μόνωση του κτιρίου και στα δομικά υλικά, αποχρωματισμό και ανθυγιεινές συνθήκες διαβίωσης. Ο κίνδυνος συμπύκνωσης αυξάνεται με χαμηλότερες θερμοκρασίες περιβάλλοντος. Αποφεύγει τις απότομες αλλαγές θερμοκρασίας, προστατεύοντας το κτίριο από ρωγμές και θερμικές επεκτάσεις. Βελτιώνει την ακουστική του κτιρίου. Το μονωτικό υλικό συνήθως προσδιορίζεται από την άποψη της θερμικής αντίστασης (υποδεικνύεται με τιμή R), που δείχνει την αντοχή του υλικού στη θερμική ροή (βλέπε παράγραφο 2.2.1.2). Όσο υψηλότερη είναι η αντοχή, τόσο μεγαλύτερη είναι η αποτελεσματικότητα της μόνωσης. Φυσικά, η θερμική μόνωση εξαρτάται από τον τύπο του υλικού, το πάχος του, και την πυκνότητά του. Για παράδειγμα, ας δούμε τη σύγκριση μεταξύ 10 cm θερμομόνωσης και άλλων δομικών υλικών. Διάγραμμα 1.Σύγκριση Υλικών 11 IUSES — Μαθαίνοντας να χρησιμοποιούμε αποδοτικά την ενέργεια Σημείωση: Το χειμώνα, κάθε τετραγωνικό μέτρο μη μονωμένου τοίχου χάνει ενέργεια 3 έως 6 λίτρων πετρελαίου (αναφερόμαστε στο πετρέλαιο που καταναλώνεται θεωρητικά για τη θέρμανση του χώρου χωρίς μόνωση). Με καλή μόνωση, οι απώλειες αυτές μειώνονται στο ένα έκτο. Διπλασιάζοντας το πάχος της μόνωσης ενός κενού τοίχου από 45 χιλιοστά σε 90 χιλιοστά μπορούμε να εξοικονομήσουμε περίπου το 30% της ενέργειας.1 Για κάθε κτίριο άνω των 20 ετών ή με ανεπαρκή μόνωση, μια θερμική μεταρρύθμιση είναι σκόπιμη για τη βελτίωση της μόνωσης του, με την οποία επιτυγχάνεται εύκολα κατά 50% εξοικονόμηση ενέργειας για θέρμανση και ψύξη. Εκτός από τη μόνωση, η προσεκτική επιλογή των υλικών κατασκευής είναι βασικό στοιχείο για την επίτευξη υψηλών επιπέδων άνεσης με χαμηλό κόστος, αν και είναι καταλληλότερη στο νέο στάδιο κατασκευής, ή όταν απαιτούνται σημαντικές ανακαινίσεις. Για παράδειγμα, ένα κοίλο κεραμικό τούβλο έχει πολύ καλές μονωτικές ιδιότητες (ή υψηλή θερμική αντίσταση), και άλλα υλικά όπως ο θερμικός πηλός έχουν ακόμη καλύτερες επιδόσεις. Εικόνα 1. Παράδειγμα κοίλου κεραμικού τούβλου Εικόνα 2. Παραδείγματα πήλινων τούβλων Αυτά τα τούβλα έχουν μια εσωτερική δομή θαλάμων αέρα, βοηθώντας τα να έχουν καλή θερμομόνωση και ηχομόνωση. Εν ολίγοις, εκτός από τα υλικά κατασκευής, είναι σημαντική η χρήση υλικού με μόνωση, προκειμένου να επιτευχθούν καλύτερα αποτελέσματα για την εξοικονόμηση ενέργειας και την άνεση. 2.2.1.1 Βελτίωση με θερμομόνωση: Γενικά παραδείγματα 1. Μόνωση της πρόσοψης (τοιχώματα και παράθυρα): Με την εγκατάσταση υλικού θερμομόνωσης στα εξωτερικά ή εσωτερικά τοιχώματα, ή εισάγοντας το μέσα στον τοίχο, και αντικαθιστώντας το γυαλί και τα παράθυρα με πιο αποδοτικά. 1 2. Μόνωση της οροφής, του δαπέδου και της οροφής: Με την εγκατάσταση υλικού θερμομόνωσης μεταξύ δοκού* τάκου*, με κεραμίδι* στο μονωτικό υλικό, κ.λπ., και μονώνοντας τα ταβάνια που είναι σε επαφή με χώρους διαβίωσης και τις οροφές σε επαφή με χώρους μη διαβίωσης. 3. Μόνωση του υδραυλικού συστήματος: Με την εγκατάσταση υλικού θερμομόνωσης γύρω από σωλήνες νερού, ώστε να μειωθεί η απώλεια θερμότητας κατά τη μεταφορά του ζεστού νερού. Το ενεργειακό πρότυπο ενός κτιρίου μετριέται συνήθως με βάση την ενέργεια που καταναλώνεται για θέρμανση και ψύξη (kWh) ανά κάθε τετραγωνικό μέτρο της επιφάνειας του κτιρίου (m2) κατά τη διάρκεια ενός έτους. Έτσι, όταν μιλάμε για απώλειες ενέργειας ή εξοικονόμηση λόγω μόνωσης, αναφερόμαστε στην ενέργεια (εκφράζεται σε kWh ή αντίστοιχο πετρέλαιο) που θα καταναλωνόταν ή θα αποθηκευόταν για θέρμανση και ψύξη. 12 IUSES — Μαθαίνοντας να χρησιμοποιούμε αποδοτικά την ενέργεια 2.2.2 Παράθυρα, υάλινες επιφάνειες και πόρτες Σημείωση: Αυτά είναι τα πιο αδύναμα τμήματα του περιβλήματος του κτιρίου, υπεύθυνα, κατά μέσο όρο, για το ένα τρίτο των απωλειών θερμότητας ενός σπιτιού το χειμώνα και για την απώλεια ψύξης το καλοκαίρι. Αυτό οφείλεται σε διαρροές αέρα, διηθήσεις και θερμογέφυρες* κατά μήκος του πλαισίου των συστατικών, και οφείλεται ακόμη στη μεταφορά θερμότητας μέσω των συστατικών υλικών. Τα κοινά παράθυρα συνήθως έχουν μικρή αντίσταση στη ροή θερμότητας, που είναι αναποτελεσματικό. Τα παράθυρα και οι υάλινες επιφάνειες καλύπτουν σημαντικό μέρος της επιφάνειας ενός κτιρίου, και όπως και τα άλλα μέρη του περιβλήματος συμβάλλουν στην αποφυγή απώλειας θερμότητας αλλά παίζουν ακόμη σημαντικό ρόλο: παρέχουν φυσικό φως και, χάρη στο ηλιακό φως, επιτρέπουν αύξηση της θερμότητας για τους εσωτερικούς χώρους (κυρίως σε δροσερές χώρες ή δροσερές εποχές). Σημείωση: Ομοίως, οι εξωτερικές πόρτες είναι υπεύθυνες, κατά μέσο όρο, για το 10% της απώλειας θερμότητας ενός σπιτιού. Συνήθως πρέπει να είναι μονωμένες και σφραγισμένες, κυρίως στο κάτω μέρος με στεγανωτικά παρεμβύσματα* ή μονωτικό σχοινί για αποτροπή διαρροών αέρα. Ή, εάν οι πόρτες είναι αρκετά παλιές, καλό θα ήταν να αντικατασταθούν με καινούργιες από κάποιο καλό υλικό θερμομόνωσης (ξύλο, αλουμίνιο διπλής στρώσης με μονωτικό αφρό ή στρώμα, κ.λπ.). Για αυτό, υπάρχουν δύο σημαντικά βασικά στάδια: Η σωστή διαμόρφωση και σωστή τοποθέτηση των παραθύρων και υάλινων επιφανειών Έλεγχος για ενεργειακά αποδοτικά παράθυρα (τα οποία παρέχουν μεγάλη αντίσταση στη ροή θερμότητας). 1. 2. Τα μεγάλα παράθυρα πρέπει να τοποθετούνται στη νότια πλευρά, ώστε να αφήνουν τον ήλιο να θερμάνει εσωτερικούς χώρους το χειμώνα. Αντιθέτως, το καλοκαίρι, όταν σκοπός τους είναι να κρατήσουν μακριά τον καυτό καλοκαιρινό ήλιο, θα πρέπει να χρησιμοποιείτε ένα είδος αντιηλιακής προστατευτικής συσκευής, τοποθετώντας το κατάλληλο πρόστεγο ή βεράντα πάνω από το παράθυρο. Αντιθέτως, τα παράθυρα που βρίσκονται στην κρύα βόρεια πλευρά του σπιτιού θα πρέπει να έχουν μικρότερο μέγεθος, ώστε να μην εισέρχεται το κρύο από τα βόρεια. Υπάρχουν αρκετοί βαθμοί απόδοσης των παραθύρων, κυρίως ανάλογα με το υλικό του πλαισίου και τα χαρακτηριστικά του γυαλιού. Για παράδειγμα, παράθυρο με πλαίσιο από αλουμίνιο ή σίδηρο επιτρέπει μια μεγάλη ποσότητα ροής θερμότητας (χαμηλή θερμική αντίσταση), ενώ ένα ξύλινο πλαίσιο είναι καλύτερο, εφόσον αποτελεί μονωτικό υλικό. Επίσης, τα συστήματα με διπλή υάλωση ή τα διπλά παράθυρα μειώνουν την απώλεια θερμότητας κατά σχεδόν 50% σε σύγκριση με συστήματα μονής υάλωσης, και μειώνουν τις διαρροές αέρα, τη συμπύκνωση της υγρασίας και το σχηματισμό παγετού. 13 IUSES — Μαθαίνοντας να χρησιμοποιούμε αποδοτικά την ενέργεια 2.2.2.1 Διαβάθμιση των παραθύρων Τα παράθυρα προσδιορίζονται με την τιμή U συντελεστή θερμικής μεταφοράς. Πρέπει να ξέρετε ότι το U είναι η αντίστροφη τιμή του R (θερμική αντίσταση) και όσο χαμηλότερη είναι η τιμή U, τόσο καλύτερη είναι η ενεργειακή απόδοση ενός παραθύρου. Σημείωση: Τα παράθυρα με διπλή υάλωση έχουν έως και 75% χαμηλότερες τιμές U από τα παράθυρα μονής υάλωσης. Τα πιο αποτελεσματικά παράθυρα με διπλή υάλωση επιτρέπουν περίπου το 80% του ηλιακού φωτός να εισέλθει και έχουν τιμές U περίπου 2. Τα παράθυρα με τιμές U 1 ή μικρότερες ονομάζονται μερικές φορές «υπερπαράθυρα». Πολλά από τα εμπορικά διαθέσιμα παράθυρα υψηλής απόδοσης μπορεί να περιλαμβάνουν πολλαπλά στρώματα υάλωσης, επιστρώσεις χαμηλής αφετικής ικανότητας (low-e), γέμισμα αδρανούς αερίου μεταξύ των γυάλινων στρωμάτων και των μονωτικών υλικών. Το σχήμα δείχνει χαρακτηριστικές τιμές U διαφορετικών τύπων παραθύρων. Σχήμα 7. Διαβάθμιση παραθύρων: τιμές U διαφορετικών τύπων παραθύρων 2.3 Βιοκλιματικός σχεδιασμός κτιρίων Το ενεργειακά αποδοτικό μοντέλο για τα κτίρια έχει περισσότερη σημασία από όλες τις τεχνικές λύσεις και τις αρχές σχεδιασμού και πολλά άλλα, διότι μπορεί να ενισχύσει την εξοικονόμηση ενέργειας, την εσωτερική υγιεινή, συμβάλλοντας στη μείωση των εκπομπών θερμοκηπίου από χρήση ενέργειας με ορυκτά καύσιμα, καθώς και στη μείωση των λειτουργικών εξόδων των νοικοκυριών. Επιπλέον, το ενεργειακά αποδοτικό σχέδιο περιλαμβάνει επίσης τα στοιχεία του γνωστού «Βιοκλιματικού Σχεδιασμού Κτιρίων» που παρέχει ένα φυσικά άνετο σπίτι όλο το χρόνο. 14 IUSES — Μαθαίνοντας να χρησιμοποιούμε αποδοτικά την ενέργεια Ορισμός: Ο Βιοκλιματικός Σχεδιασμός Κτιρίων προσαρμόζει το κτίριο σε συγκεκριμένες καιρικές συνθήκες με σκοπό τη μεγαλύτερη άνεση με την ελάχιστη υποστήριξη από τις βοηθητικές πηγές ενέργειας. Ο ήλιος είναι ο κύριος φορέας παροχής ενέργειας στο βιοκλιματικό σχεδιασμό. Δεν αποτελεί ένα νέο γνωστικό πεδίο. Η πιο παραδοσιακή αρχιτεκτονική τηρούσε τις βιοκλιματικές αρχές όταν οι τεχνητές πηγές θερμότητας και κρύου ήταν ακριβές και περιορισμένες. Active systems Solar collectors Photovoltaic pannels ..... Bioclimatic elements Passive systems Direct solar gain Thermal walls with air preheating Indirect solar gain Trombe walls Isolated systems: Sunspaces and Atria Mass walls Collectors and grave fills Σχήμα 8. Κύρια βιοκλιματικά Ενεργά και Παθητικά στοιχεία Ορισμός: Τα βιοκλιματικά στοιχεία συνήθως χωρίζονται σε παθητικά και ενεργά. Σχήμα 9. Ενεργά και παθητικά ηλιακά στοιχεία ενός κτιρίου 15 IUSES — Μαθαίνοντας να χρησιμοποιούμε αποδοτικά την ενέργεια Τα ενεργά ηλιακά συστήματα συλλέγουν ηλιακή ενέργεια με μηχανικά ή/και ηλεκτρικά συστήματα: ηλιακοί συλλέκτες (για θέρμανση του χώρου ή του νερού) και φωτοβολταϊκά πάνελ (για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας), όπως εξετάζεται στο επόμενο κεφάλαιο. Ο παθητικός ηλιακός σχεδιασμός μεγιστοποιεί τα οφέλη από τον ήλιο χρησιμοποιώντας τυποποιημένα χαρακτηριστικά κατασκευής, ενώ λειτουργούν με ελάχιστη ή χωρίς μηχανική βοήθεια. Η φυσική κίνηση της θερμότητας και του αέρα ή απλά η βέλτιστη χρήση του ήλιου, για παράδειγμα όσον αφορά το φως της ημέρας και τη θερμότητα, διατηρούν άνετες θερμοκρασίες. 2.3.1 Παθητικά ηλιακά στοιχεία Όπως δείχνει το παραπάνω διάγραμμα, τα παθητικά ηλιακά συστήματα συνήθως χωρίζονται σε τρία κύρια στοιχεία, ανάλογα με τη μέθοδο απόκτησης ηλιακών οφελών. Είναι τα εξής: Άμεσο ηλιακό κέρδος Έμμεσο ηλιακό κέρδος Απομονωμένα συστήματα Τα συστήματα άμεσου ηλιακού κέρδους αποτελούνται βασικά από μια υάλινη επιφάνεια με νότιο προσανατολισμό που παγιδεύει τη θερμότητα του ήλιου στο χώρο που αποτελείται από το εσωτερικό τοίχωμα και την υάλινη επιφάνεια. Πρόκειται για ένα ειδικό τοίχωμα (ονομάζεται θερμική μάζα) που αποτελείται από κατάλληλα υλικά που μπορούν να παγιδεύουν και να αποθηκεύουν ηλιακή θερμότητα και να την μεταδίδουν κατά τη διάρκεια της νύχτας. Μπορούν να επιτευχθούν θερμοκρασίες μέχρι 27°C. Σχήμα 10. Αρχή λειτουργίας μιας παθητικής ηλιακής επιφάνειας Η υάλωση είναι συνήθως ο πιο σημαντικός παράγοντας για την επίτευξη εξοικονόμησης ενέργειας. Σε κτίρια με νότιο προσανατολισμό και υάλινες επιφάνειες 60%, εξοικονόμηση λόγω άμεσου ηλιακού κέρδους κλίμακας μεταξύ 15% και 40%, ανάλογα με το μονωτικό υλικό. Η δυσκολία έγκειται στο ότι η ίδια επιφάνεια απαιτεί 55% περισσότερο κλιματισμό το καλοκαίρι. Έτσι, συνήθως τοποθετούνται πρόστεγα και δέντρα γύρω από το κτίριο. Παρέχουν ίσκιο το καλοκαίρι και ηλιακό κέρδος το χειμώνα. Στη συνέχεια, η διευκόλυνση της διέλευσης του αερισμού είναι ένας πολύ σημαντικός παράγοντας (ακόμη πιο σημαντικός από τη θερμική μόνωση), όταν προσπαθούμε να αποφύγουμε τον κλιματισμό το καλοκαίρι. Το έμμεσο ηλιακό κέρδος χρησιμοποιεί τα ίδια υλικά και αρχές σχεδιασμού όπως τα συστήματα άμεσου κέρδους, αλλά τοποθετεί τη θερμική μάζα (το εσωτερικό τοίχωμα) ανάμεσα στον ήλιο 16 IUSES — Μαθαίνοντας να χρησιμοποιούμε αποδοτικά την ενέργεια και το χώρο που θα θερμαίνεται. Με παθητικά στοιχεία έμμεσου ηλιακού κέρδους, θερμοκρασίες μέχρι 70°C μπορούν να επιτευχθούν (θυμηθείτε ότι άμεσα στοιχεία ηλιακού κέρδους μπορεί να φτάσουν σε 27°C). Τα συστήματα αυτά είναι λοιπόν μεγάλες επιφάνειες αποθήκευσης ενέργειας. Οι υψηλές θερμοκρασίες επιτυγχάνονται σιγά και χάνονται σιγά, με θερμική καθυστέρηση μεταξύ έξι και οκτώ ωρών. Κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού, χρησιμοποιούν πρόστεγα για να μην υπάρξει υπερθέρμανση. Τα συστήματα αυτά επηρεάζουν το συνολικό σχεδιασμό του κτιρίου, επομένως συνιστώνται για προσχεδιασμένες δομές. Μεταξύ των διαφόρων τύπων των έμμεσων συστημάτων ηλιακού κέρδους, το πιο κοινό στοιχείο είναι ο τοίχος Trombe. Σχήμα 11. Αρχή λειτουργίας ενός τείχους Trombe Η ηλιακή ακτινοβολία συλλέγεται και παγιδεύεται μεταξύ του μεγάλου εξωτερικού παραθύρου και τη θερμική μάζα (τον τοίχο) και θερμαίνει τον ενδιάμεσο αέρα. Το ιδιαίτερο στοιχείο είναι ότι τέτοιες οπές αερισμού βρίσκονται στο επάνω και στο κάτω μέρος του τοίχου. Η πάνω οπή επιτρέπει το θερμό αέρα να εισέλθει στο δωμάτιο, ενώ στη συνέχεια ο ψυχρός αέρας μετακινείται από τις οπές αερισμού στο κάτω μέρος του τοίχου (προσέξτε ότι ο ζεστός αέρας παραμένει ψηλότερα, διότι είναι πιο ελαφρύς από τον ψυχρό αέρα). Η θερμική μάζα (ο τοίχος) συνεχίζει να απορροφά και να αποθηκεύει θερμότητα για να ακτινοβολήσει πίσω στο δωμάτιο αφού έχει φύγει ο ήλιος. Μπορούν να τοποθετηθούν διαφράγματα στις οπές ώστε ο θερμός αέρας να μην διαφύγει μέσα απ’ αυτές τη νύχτα. Απομονωμένα συστήματα, όπως οι ηλιακοί χώροι και τα αίθρια (για κατοικίες και μεγαλύτερα κτίρια αντίστοιχα) αποτελούν επιπλέον χώρο με ελκυστικά αρχιτεκτονικά χαρακτηριστικά. Σε ορισμένα κλίματα, μπορούν επίσης να προσφέρουν προστασία από δυσμενείς κλιματικές συνθήκες σε προσιτή τιμή. Τα συστήματα αυτά αποτελούν συνδυασμό άμεσων και έμμεσων συστημάτων κέρδους. Αποτελούνται από μια μεγάλη υάλινη επιφάνεια που περικλείει μια θερμική μάζα (μεγαλύτερη από εκείνη των τοίχων Trombe), που βρίσκεται μεταξύ του εξωτερικού τοίχου του κτιρίου και της υάλινης επιφάνειας. Η αρχή λειτουργίας είναι ίδια με αυτή των τοίχων Trombe. Σχήμα 12. Αρχή λειτουργίας των αιθρίων 17 IUSES — Μαθαίνοντας να χρησιμοποιούμε αποδοτικά την ενέργεια Ποια είναι τα οφέλη; Ένα νέο κτίριο που σχεδιάζεται και κατασκευάζεται με βιοκλιματικά κριτήρια μπορεί να καταστεί αυτοτελές από ενεργειακή άποψη. Ωστόσο, αυτές είναι εξαιρετικές περιπτώσεις και δεν ισχύουν για τα περισσότερα έργα. Σημείωση: Κάθε κτίριο μπορεί να εξασφαλίσει εξοικονόμηση ενέργειας έως και 60% με εφαρμογή των βιοκλιματικών τεχνικών - χωρίς επιπλέον δαπάνες και διατηρώντας την τελική αισθητική του έργου. Το ενεργειακό πρότυπο ενός κτιρίου μετριέται συνήθως με βάση την ενέργεια που καταναλώνεται για θέρμανση και ψύξη (kWh) ανά τετραγωνικό μέτρο επιφανείας κτιρίου (m²)2 και συνήθως για ένα χρόνο. Ο πίνακας 3 δείχνει ένα συγκριτικό παράδειγμα μεταξύ της κατανάλωσης ενός παραδοσιακού κτιρίου και ενός βιοκλιματικού κτιρίου. Όπως φαίνεται, η εξοικονόμηση μπορεί να φτάσει μέχρι 67%. Πίνακας 1. Κατανάλωση παραδοσιακών κτιρίων έναντι βιοκλιματικών Κάθε κτίριο, ανάλογα με το χρησιμοποιούμενο υλικό, θα πρέπει να έχει τη δική του τιμή ζήτησης ενέργειας. Για να υπολογίσουμε τη ζήτηση ενέργειας ενός κτιρίου κατά προσέγγιση, και γνωρίζοντας τη ζήτηση ενέργειας του ανά τετραγωνικό μέτρο, θα πρέπει να πολλαπλασιάσουμε την τιμή επί την κατοικήσιμη επιφάνεια του κτιρίου. Μελέτη περίπτωσης: Για παράδειγμα, με επιφάνεια 240 m² (παράδειγμα στη σημείωση) και ζήτηση ενέργειας 169 kWh/m2 (όπως φαίνεται στον πίνακα), θα έχουμε: 240 m2 x 169 kWh/m2 = 40,560 kWh (περίπου η ζήτηση ενέργειας για ολόκληρο το κτίριο). 2.4 Συμβουλές για καλύτερη χρήση των κτιρίων Ο σχεδιασμός του κτιρίου, τα υλικά του περιβλήματος του, τα παράθυρα και οι πόρτες που χρησιμοποιούνται, έχουν καθοριστική για ένα άνετο επίπεδο διαβίωσης. Δεδομένου ότι το μεγαλύτερο μέρος της κατανάλωσης ενέργειας ενός κτιρίου οφείλεται στη θέρμανση και την ψύξη (περισσότερο από 50%), και λαμβάνοντας υπόψη τη μεγάλη διάρκεια ζωής ενός κτιρίου, 2 Θεωρείται κατοικήσιμη επιφάνεια. Εάν έχετε τρεις ορόφους, ο καθένας 80 m², η κατοικήσιμη επιφάνεια είναι 240 m² (80 x 3). 18 IUSES — Μαθαίνοντας να χρησιμοποιούμε αποδοτικά την ενέργεια πρέπει να δοθεί προσοχή σε όλα τα διαρθρωτικά ζητήματα, προκειμένου να είναι πολύ οικονομικά αποδοτικά. Ακολουθήστε τις παρακάτω συμβουλές για την αύξηση της ενεργειακής απόδοσης και την εξοικονόμηση χρημάτων. Περίβλημα και μόνωση Θα πρέπει πάντα να σχεδιάζεται καλή θερμική μόνωση κατά τη διάρκεια της διαδικασίας σχεδιασμού των νέων ή ανακαινισμένων κτιρίων. Για τα υπάρχοντα κτίρια, η τροποποίηση της δομής με σκοπό τη βελτίωση της μόνωσης είναι συνήθως δύσκολη και δεν είναι πάντοτε οικονομικά αποδοτική. Ωστόσο, για παλιότερα κτίρια, αν αναλαμβάνετε οικοδομικές εργασίες, μην ξεχνάτε ότι η σωστή θερμική μόνωση μπορεί να εξοικονομήσει πολλή ενέργεια και χρήματα. Μειώστε τις απώλειες θερμότητας χρησιμοποιώντας διπλά τζάμια (για παράθυρα) και μόνωση στα τοιχώματα. Η κατανάλωση ενέργειας θα μπορούσε να μειωθεί κατά το ήμισυ (50%). Να θυμάστε ότι οι σκοτεινές επιφάνειες απορροφούν περισσότερη ηλιακή ακτινοβολία. Φροντίστε για το σφράγισμα του περιβλήματος, γεμίζοντας τις κοιλότητες και τις σχισμές όπου εντοπιστούν διαρροές αέρα. Πόρτες και παράθυρα Εάν δεν μπορείτε να αντικαταστήσετε παλαιότερες πόρτες και παράθυρα, υπάρχουν αρκετοί τρόποι για να τα κάνετε πιο αποτελεσματικά: Ανοίξτε τις κουρτίνες και τα σκίαστρα στα νότια παράθυρα για να επιτρέψετε τον ήλιο να μπει μέσα. Μην χρησιμοποιείτε κουρτίνες ή παραθυρόφυλλα για να σκεπάσετε τα παράθυρα και τις υάλινες επιφάνειες κατά τη διάρκεια του χειμώνα, επειδή τα παράθυρα παρέχουν φυσικό φωτισμό στο κλειστό χώρο και επιτρέπουν την ηλιακή θερμότητα να εισέλθει (ηλιακό κέρδος). Βεβαιωθείτε ότι η πόρτα είναι σφραγισμένη και ότι υπάρχουν ακτίνες ανοίγματος πόρτας στο κάτω μέρος ώστε ο αέρας να μην διαρρεύσει έξω. Η χρήση στεγανωτικών παρεμβυσμάτων και καλαφατίσματος γύρω από τις πόρτες και τα παράθυρα μπορεί να μειώσει σημαντικά τη διαρροή αέρα. Για αποφυγή απωλειών, τα παράθυρα και οι πόρτες πρέπει να είναι κλειστά, όταν λειτουργούν συστήματα θέρμανσης ή ψύξης. Βιοκλιματικός Σχεδιασμός Κτιρίων και Συστήματα Ο σχεδιασμός κτιρίων και τα δομικά στοιχεία είναι κατά κύριο λόγο θέματα ανέγερσης κτιρίου ή φάσης μεταρρύθμισης μεγάλης κλίμακας. Ωστόσο, θα πρέπει να ληφθούν υπόψη οι έφηβοι. Υπάρχουν τρία βασικά σημεία που πρέπει να μάθει κανείς: η σωστή κατανόηση και η σωστή γνώση του σχεδιασμού, των υλικών και της χρήσης των τεχνολογιών θα μπορούσε να είναι χρήσιμες, όταν επιλέγετε ένα σπίτι για να ζήσετε, ή απλά για να δώσετε συμβουλές στους γονείς σας ή τους διευθυντές σχολείων. Υπάρχουν επισκευές μικρής κλίμακας, με χαμηλό κόστος, οι οποίες μπορούν να πραγματοποιηθούν, όπως η σφράγιση ρωγμών, η τοποθέτηση εσωτερικών κινητών σκίαστρων (όπως οι περσίδες), η εγκατάσταση ανεμιστήρων, η χρήση φυτών για σκιά, κλπ. υπάρχουν μη τεχνικά μέτρα, εκ των οποίων ακόμη και το πιο απλό μπορεί να 19 IUSES — Μαθαίνοντας να χρησιμοποιούμε αποδοτικά την ενέργεια αποφέρει ενεργειακά οφέλη στα κτίρια μας χωρίς επιπλέον έξοδα, όπως η ορθολογική λειτουργία του κτιρίου και των συστημάτων του, η σωστή χρήση των παραθύρων (για είσοδο του ήλιου κατά τη διάρκεια του χειμώνα, σκίαση και αερισμό το βράδυ το καλοκαίρι), και η ορθολογική χρήση των συσκευών έτσι ώστε να μην επιβαρύνουν το κτίριο από πλευράς θερμότητας (για παράδειγμα, να μην μαγειρεύετε τις πιο ζεστές ώρες της ημέρας). 2.5 Άσκηση/Ερωτήσεις 1. Ποια είναι η διεύθυνση της μεταφοράς θερμότητας; α) Από το θερμότερο προς το ψυχρότερο β) Από το ψυχρότερο προς το θερμότερο 2. Ποια χρώματα νομίζετε ότι απορροφούν καλύτερα το φως του ήλιου και ποια το αντανακλούν καλύτερα; .................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................. 3. Αναφέρετε τρία από τα πιο κοινά μονωτικά υλικά: .................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................. 4. Ποιος μονωτήρας αποτελεί την καλύτερη κατασκευαστική λύση; 10 cm θερμικής μόνωσης ή 20 cm κοίλου τούβλου 5. Μπορείτε να αναφέρετε υλικά που δεν είναι καλοί μονωτήρες; Γιατί; .................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................. 6. Πού εντοπίζονται οι περισσότερες απώλειες λόγω διαρροής αέρα; .................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................. 7. Τι μπορεί να γίνει για να σταματήσουν τα ρεύματα αέρος; .................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................. 8. Πού πρέπει να τοποθετούνται τα μεγαλύτερα παράθυρα ενός κτιρίου; Νότια πλευρά Βόρεια πλευρά 9. Τι συσκευή ή σύστημα θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για να κρατήσει ζεστό ηλιακό φως από τα παράθυρα το καλοκαίρι; .................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................. 10. Τι είδους παράθυρο έχει την καλύτερη απόδοση και τι κλίμακα τιμής U θα πρέπει να έχει; .................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................. 11. Επιλέξτε αν οι παρακάτω τεχνικές είναι Ηλιακές Ενεργές (Ε) ή Παθητικές (Π) - Φωτοβολταϊκά πάνελ [] [] - Αίθρια [] [] 20 IUSES — Μαθαίνοντας να χρησιμοποιούμε αποδοτικά την ενέργεια 12. - Συστήματα έμμεσου ηλιακού κέρδους [] [] Προσπαθήστε να ορίσετε το «βιοκλιματικό σχεδιασμό των κτιρίων» και αναφέρετε τι θα μπορούσε να θεωρηθεί η κύρια πηγή ενέργειας του. .................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................. 13. Ποια είναι το μειονέκτημα των παθητικών ηλιακών στοιχείων το καλοκαίρι; Και πώς μπορεί αυτό να ξεπεραστεί εύκολα; .................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................. 14. Σημειώστε τις λειτουργίες της θερμικής μάζας παθητικού ηλιακού συστήματος: - Απορροφά και αποθηκεύει θερμότητα - Προστατεύει από τις κλιματικές αντιξοότητες - Ακτινοβολεί θερμότητα όταν έχει δύσει ο ήλιος - Επιτρέπει αερισμό 15. (του εσωτερικού τοιχώματος) ενός Σύμφωνα με τη μέτρηση ζήτησης ενέργειας σε κτίρια (kWh / m²), και έστω ότι το σχολείο σας έχει ζήτηση κατά προσέγγιση 150 kWh/m² ετησίως: -Υπολογίστε (ή προϋπολογίστε) την κατοικήσιμη επιφάνεια του σχολείου (τ.μ) = ............... -Υπολογίστε την παγκόσμια ζήτηση ενέργειας (kWh) = ................ Απαντήσεις 1. α). 2. Το μαύρο και οι σκοτεινές αποχρώσεις απορροφούν τον ήλιο, ενώ το λευκό και τα φωτεινότερα χρώματα τον αντανακλούν. 3. Ίνες ξύλου, υαλοβάμβακας, ορυκτό μαλλί, διογκωμένη άργιλος, πολυστυρένιο, κλπ. 4. 10 εκατ. θερμομόνωσης. 5. Το αλουμίνιο και τα μέταλλα, επειδή είναι αγωγοί. 6. Στα τμήματα του πλαισίου των παραθύρων, υάλινες επιφάνειες και πόρτες. 7. Μπορούν να μονωθούν και να σφραγιστούν με στεγανωτικά παρεμβύσματα ή μονωτικό σχοινί για να μην υπάρξουν διαρροές αέρα. 8. Νότια πλευρά. 9. Αντιηλιακή προστατευτική συσκευή, πρόστεγο ή βεράντα πάνω από το παράθυρο. 10. Τα λεγόμενα «υπερπαράθυρα». Είναι διπλά τζάμια, γεμισμένα με πολύ μονωτικό αέριο και έχουν αόρατες επιστρώσεις που μεταδίδουν ακτινοβολία μόνο σε συγκεκριμένα μήκη κύματος με τιμές U 0,2 ή μικρότερες. 11. 1) Ενεργές 2) Παθητικές 3) Παθητικές 12. (Ορισμός δίνεται στο κεφάλαιο). 13. Η δυσκολία έγκειται στο ότι η επιφάνεια παγιδεύει πολλή ζέστη, επιτυγχάνοντας έτσι υψηλή εσωτερική θερμοκρασία. Έτσι, συνηθίζεται να τοποθετούνται πρόστεγα και δέντρα γύρω από το κτίριο. Παρέχουν σκιά το καλοκαίρι και ηλιακό κέρδος το χειμώνα. Επίσης, η διευκόλυνση της διέλευσης του αερισμού είναι ένας πολύ σημαντικός παράγοντας. 14. Απορροφά και αποθηκεύει θερμότητα - Ακτινοβολεί θερμότητα όταν έχει δύσει ο ήλιος. 15. Παράδειγμα: επιφάνεια (τ.μ) = 2.500. Παγκόσμια ζήτηση ενέργειας (kWh) = 150 kWh/m² Χ 2.500 = 375.000 kWh ετησίως. 21 IUSES — Μαθαίνοντας να χρησιμοποιούμε αποδοτικά την ενέργεια Γλωσσάριο Θερμογραφική κάμερα - γνωστή κι ως υπέρυθρη κάμερα, είναι μια συσκευή που σχηματίζει ένα είδωλο χρησιμοποιώντας υπέρυθρη ακτινοβολία όπως μια κοινή φωτογραφική μηχανή σχηματίζει ένα είδωλο χρησιμοποιώντας ορατό φως. Έχει τη δυνατότητα να αποκαλύψει διακυμάνσεις της θερμοκρασίας στην επιφάνεια ενός σώματος. Απόκτηση θερμότητας - αύξηση του ποσού της θερμότητας που περιέχεται σε ένα χώρο, που προκύπτει από την άμεση ηλιακή ακτινοβολία, τη ροή θερμότητας μέσα από τους τοίχους, τα παράθυρα, και άλλες επιφάνειες κτιρίων, καθώς και τη θερμότητα που εκπέμπεται από τους ανθρώπους, τα φώτα, τον εξοπλισμό και άλλες πηγές. Απώλεια θερμότητας - μείωση του ποσού της θερμότητας που περιέχεται σε ένα χώρο, που προκύπτει από τη ροή θερμότητας μέσα από τους τοίχους, τα παράθυρα, τη στέγη και άλλες οικοδομικές επιφάνειες και από πρώην διήθηση του θερμού αέρα. Απόκτηση ηλιακής θερμότητας – η θερμότητα που προστίθεται σε ένα χώρο λόγω της μεταδιδόμενης και απορροφηθείσας ηλιακής ενέργειας. Πολυώροφα κτίρια: κτίρια που αποτελούνται από διάφορους ορόφους. Ηλεκτρομαγνητικά κύματα - σχηματίζονται όταν ηλεκτρικά πεδία ενώνονται με μαγνητικά πεδία, που διαδίδονται μέσα στο χώρο μεταφέροντας ενέργεια από το ένα μέρος στο άλλο. Φαινόμενο κρύος τοίχος: η ψυχρή δυσφορία που βιώνει ένα άτομο σε ένα κτίριο, όταν το σώμα του ακτινοβολεί θερμότητα στην ψυχρή επιφάνεια ενός μη μονωμένου τοίχου. Συμπύκνωση - είναι η αλλαγή της φυσικής κατάστασης της συγκέντρωσης (ή απλά κατάσταση) της ύλης από την αέρια φάση στην υγρή φάση. Για παράδειγμα, οι υδρατμοί συμπυκνώνονται σε υγρό μετά την επαφή με την επιφάνεια ενός κρύου μπουκαλιού. Καδρόνι - μία από τις πολλές παράλληλες κεκλιμένες δοκούς που υποστηρίζουν μια στέγη. Τάκος - ένα ραβδί ή λωρίδα από ξύλο που χρησιμοποιείται για το διαχωρισμό των διευθύνσεων του αέρα σε μια καπνοδόχο, και επομένως για τη βελτίωση της κυκλοφορίας του αέρα. Κεραμίδι - λεπτή επίπεδη πλάκα από ψημένο πηλό που χρησιμοποιείται για τις στέγες. Βαθμός Κέλβιν - είναι μια μονάδα μέτρησης της θερμοκρασίας και έχει το ίδιο μέγεθος όπως ο βαθμός Κελσίου. Ως εκ τούτου, οι δύο θερμοκρασίες αναφοράς στην κλίμακα Κελσίου, το σημείο πήξης του νερού (0°C) και το σημείο βρασμού του νερού (100°C) αντιστοιχούν σε 273,15°Κ και 373,15°Κ αντίστοιχα. Διογκωμένος αφρός πολυστερίνης - είναι ένα πλαστικό υλικό που έχει ιδιαίτερες ιδιότητες λόγω της δομής του. Αποτελείται από μεμονωμένες κυψέλες πολυστερίνης χαμηλής πυκνότητας, είναι εξαιρετικά ελαφρύ και μπορεί να στηρίξει πολλές φορές το βάρος του σε νερό. Υαλοβάμβακας: ονομάζεται επίσης γυάλινες ίνες, είναι ένα υλικό φτιαγμένο από εξαιρετικά λεπτές ίνες γυαλιού. Θερμογέφυρα - δημιουργείται όταν τα υλικά που είναι αδύναμοι μονωτήρες έρθουν σε επαφή, επιτρέποντας τη θερμότητα να κινηθεί στο μονοπάτι που δημιουργήθηκε. Η γεφύρωση πρέπει να εξαλειφθεί, και να ξαναχτιστεί με μειωμένη διατομή ή με υλικά που έχουν καλύτερες μονωτικές ιδιότητες, ή με ένα πρόσθετο μονωτικό στοιχείο. Καλαφάτισμα - ένα μαλακό, ημιστερεό υλικό που μπορεί να συμπιεστεί σε μη κινούμενες αρθρώσεις και ρωγμές ενός κτιρίου, μειώνοντας έτσι τη ροή του αέρα μέσα και έξω από το κτίριο. Στεγανωτικό παρέμβυσμα - υλικό που μειώνει το ποσοστό διήθησης του αέρα γύρω από τις πόρτες και τα παράθυρα. Εφαρμόζεται στα πλαίσια για να σχηματίσει σφράγισμα με τα κινούμενα μέρη, όταν αυτά είναι κλειστά. Διαδικτυακοί σύνδεσμοι http://www.energysavingcommunity.co.uk/ http://www.proudcities.gr/ 22 IUSES — Μαθαίνοντας να χρησιμοποιούμε αποδοτικά την ενέργεια http://www.eurima.org/ http://www.energytraining4europe.org/ http://www.need.org/ http://apps1.eere.energy.gov/consumer/your_home/designing_remodeling/index.cfm/ mytopic=10250 http://www.cres.gr/kape/energeia_politis/energeia_politis_bioclimatic_eng.htm Παραπομπές VV. AA.: Guía práctica de la energía para la rehabilitación de edificios. El aislamiento, la mejor solución’ (Practical Guide for the Energy Reform of Buildings. The insulation, the best solution), Instituto para la Diversificación y Ahorro de la Energía (IDAE), Asociación Nacional de Industriales de Materiales Aislantes (ANDIMA), 2008. Κύρια σημεία: Ο σχεδιασμός του κτιρίου, τα υλικά του περιβλήματος του, τα παράθυρα και οι πόρτες που χρησιμοποιούνται, έχουν καθοριστική για ένα άνετο επίπεδο διαβίωσης. Δεδομένου ότι το μεγαλύτερο μέρος της κατανάλωσης ενέργειας ενός κτιρίου οφείλεται στη θέρμανση και την ψύξη (περισσότερο από 50%), και λαμβάνοντας υπόψη τη μεγάλη διάρκεια ζωής ενός κτιρίου, πρέπει να δοθεί προσοχή σε όλα τα διαρθρωτικά ζητήματα, προκειμένου να είναι πολύ οικονομικά αποδοτικά. Η καλή μόνωση μπορεί να μειώσει τη μεταφορά θερμότητας μέσα από τοίχους, οροφές, παράθυρα, κλπ., και περιλαμβάνει τα ακόλουθα πλεονεκτήματα: Αποθηκεύει ενέργεια και αυξάνει την άνεση. Σύμφωνα με την αρχή «Μεταφοράς Θερμότητας», η θερμότητα πάντα μεταφέρεται από ένα θερμότερο σε ένα ψυχρότερο χώρο. Τα παράθυρα, οι υάλινες επιφάνειες και οι πόρτες είναι τα πιο αδύναμα τμήματα του περιβλήματος του κτιρίου, και ευθύνονται, κατά μέσο όρο, για το ένα τρίτο των απωλειών θερμότητας των σπιτιών το χειμώνα και την απώλεια ψύξης το καλοκαίρι. Κάθε κτίριο μπορεί να εξασφαλίσει εξοικονόμηση ενέργειας έως και 60% με εφαρμογή των βιοκλιματικών τεχνικών - χωρίς επιπλέον δαπάνες και διατηρώντας την τελική αισθητική του έργου. 23 IUSES — Μαθαίνοντας να χρησιμοποιούμε αποδοτικά την ενέργεια 3. Κλιματισμός Μαθησιακός Στόχος: Σε αυτό το κεφάλαιο θα μάθετε: Ποια είναι η θερμική άνεση είναι και πώς μπορούμε να την πετύχουμε. Βασικά στοιχεία συστημάτων θέρμανσης Οι ανανεώσιμες πηγές ενέργειας που χρησιμοποιούνται για θέρμανση Βασικά στοιχεία συστημάτων ψύξης Πώς να χρησιμοποιήσετε σωστά τα συστήματα θέρμανσης και τον κλιματισμό για εξοικονόμηση ενέργειας. 3.1 Θέρμανση 3.1.1 Εσωτερικό μικροκλίμα και άνεση Η βασική λειτουργία της θέρμανσης είναι να διατηρεί τη θερμική άνεση στον εσωτερικό χώρο. Ορισμός: Η θερμική άνεση είναι ένας από τους σημαντικότερους παράγοντες που παρέχουν το βέλτιστο εσωτερικό περιβάλλον στους ανθρώπους. Είναι η κατάσταση όταν διατηρείται η θερμική ισορροπία μεταξύ του ανθρώπου και του περιβάλλοντος χώρου του. Αυτό σημαίνει ότι η θερμότητα που παράγει ο άνθρωπος απομακρύνεται από το σώμα. Μπορείτε να αλλάξετε απλά τη ροή θερμότητας από το σώμα σας αλλάζοντας ρούχα (αυξάνοντας τη θερμική αντίσταση του σώματος) ή δραστηριότητα (με περισσότερη δραστηριότητα αυξάνεται η θερμική παραγωγή του σώματος). Σημείωση: Τα βασικά κριτήρια που συνδέονται με τη θερμική άνεση είναι η λειτουργική θερμοκρασία (δηλαδή η θερμοκρασία του αέρα επηρεασμένη από την ακτινοβολία των γύρω επιφανειών), η υγρασία και η ταχύτητα του αέρα. Τα βασικά κριτήρια που συνδέονται με τη θερμική άνεση είναι η λειτουργική θερμοκρασία (δηλαδή η θερμοκρασία του αέρα επηρεασμένη από την ακτινοβολία των γύρω επιφανειών), η υγρασία και η ταχύτητα του αέρα. Υπάρχουν συνιστώμενες τιμές θερμοκρασίας του αέρα για κάθε δραστηριότητα για την παροχή θερμικής άνεσης. Ωστόσο, σε βραχυπρόθεσμη διαμονή σε χώρο όπου δεν υπάρχει η απαιτούμενη θερμοκρασία, συνήθως οι άνθρωποι δεν αισθάνονται δυσφορία, επειδή οι διαφορές μεταξύ της παραγόμενης και της θερμότητας που λαμβάνεται εξισορροπούνται από το σύστημα εσωτερικής ρύθμισης θερμοκρασίας. Αυτές οι διαδικασίες ρύθμισης θερμοκρασίας έχουν σχέση με την ηλικία, την κατάσταση της υγείας, τη διατροφή και τη δραστηριότητα του ατόμου και επηρεάζονται από τη θερμοκρασία, την υγρασία και την ταχύτητα του αέρα στο εσωτερικό περιβάλλον. Έχει αποδειχθεί ότι η θερμική άνεση ασκεί μεγαλύτερη επιρροή στην υποκειμενική αίσθηση άνεσης και την εργασιακή δραστηριότητα από τη ρύπανση του αέρα ή τον ενοχλητικό θόρυβο. Ορισμένες μελέτες απέδειξαν ότι οι άνθρωποι επιτυγχάνουν το 100% της εργασιακής παραγωγής (μαλακή εργασία) σε θερμοκρασία 22°C. Σε 27°C η παραγωγή πέφτει στο 75% και σε 30°C η παραγωγή είναι μόνο το 50% της μέγιστης τιμής. Η υγρασία συνδέεται στενά με τη θερμοκρασία. Το χειμώνα η 24 IUSES — Μαθαίνοντας να χρησιμοποιούμε αποδοτικά την ενέργεια σχετική υγρασία πέφτει στο 20% ή χαμηλότερα. Έτσι, η μεμβράνη του βλεννογόνου του αναπνευστικού συστήματος ξηραίνεται, εξασθενεί η εντυπωσιακή δύναμη του οργανισμού και επιβλαβείς ουσίες μπορούν να εισβάλλουν στο αναπνευστικό σύστημα. Ωστόσο, η θερμική άνεση εξαρτάται από πολλούς άλλους παράγοντες, π.χ. τη θερμοκρασία των γύρω επιφανειών. Αυτές οι επιφάνειες εκπέμπουν τη συνιστώσα ακτινοβολίας της λειτουργικής θερμοκρασίας και μπορούν να είναι θετικές ή αρνητικές. Οι άνθρωποι είναι πολύ ευαίσθητοι στην ακτινοβολία. Αν και έχουμε μια αίσθηση της θερμικής ουδετερότητας, μέρη του σώματος μπορεί να εκτίθενται σε συνθήκες που συνεπάγονται θερμική δυσφορία. Αυτή η τοπική θερμική δυσφορία δεν μπορεί να ξεπεραστεί με την αύξηση ή μείωση της θερμοκρασίας του περιβλήματος. Είναι αναγκαίο να ξεπεραστεί η αιτία της τοπικής υπερθέρμανσης ή ψύξης. Σημείωση: Γενικά, η τοπική θερμική δυσφορία μπορεί να χωριστεί σε μία από τις παρακάτω τέσσερις κατηγορίες: 1. Τοπική ψύξη εκ μεταφοράς του σώματος που προκαλείται από ρεύμα αέρος 2. Ψύξη ή θέρμανση μερών του σώματος από ακτινοβολία. Αυτό είναι γνωστό ως πρόβλημα ασυμμετρίας της ακτινοβολίας. 3. Κρύο στα πόδια και ζέστη στο κεφάλι ταυτόχρονα, γεγονός που προκαλείται από μεγάλες κατακόρυφες διαφορές θερμοκρασίας του αέρα. 4. Ζεστά ή κρύα πόδια, που οφείλονται σε άβολη θερμοκρασία του δαπέδου. Πρέπει να ξέρετε ότι η ποιότητα του θερμικού περιβάλλοντος μπορεί να κριθεί, μόνο όταν έχουν διερευνηθεί τόσο οι τοπικές και όσο και οι γενικές παράμετροι θερμικής άνεσης. Δωμάτιο Κατοικήσιμο δωμάτιο Κουζίνα Γωνία κουζίνας Λουτρό Λουτρό με τουαλέτα Τουαλέτα Αποχωρητήριο Ιματιοφυλάκιο Κελάρι Χολ, κλιμακοστάσιο Θερμοκρασία αέρα Ένταση αλλαγών αέρα (°C) (h-1) 18-22 3 Αέριο 3 15 Ηλεκτρικό ρεύμα 3 24 24 16 18 0,5 18 1 15 1 10-15 Ποσότητα αέρα (m3 . h-1) 3 σε δάπεδο 1 m2 150 100 60 60 25 - Πίνακας 2. Υποδείξεις για θερμική άνεση το χειμώνα Η σχετική υγρασία του αέρα πρέπει να κυμαίνεται μεταξύ 30-60% 25 IUSES — Μαθαίνοντας να χρησιμοποιούμε αποδοτικά την ενέργεια Ταχύτητα αέρα - το χειμώνα μέγ. 0,15 m.s-1, το καλοκαίρι μέγ. 0,25 m.s-1 Σημείωση: Έτσι, η συνιστώμενη θερμοκρασία για μακροχρόνια διαμονή ανθρώπων είναι 19-24°C. Για τα μικρά παιδιά, τους ηλικιωμένους και ασθενείς ή υποσιτισμένους, η θερμοκρασία πρέπει να είναι υψηλότερη - περίπου 23-24°C. 3.1.2 Συστηματα θέρμανσης Υπάρχουν διάφοροι τύποι τυποποιημένων συστημάτων θέρμανσης. Μπορούμε να τους ταξινομήσουμε με βάση την πηγή, τον τόπο της πηγής, το είδος του μεταφορέα θερμότητας, τη θερμοκρασία του μεταφορέα θερμότητας, το είδος θερμαντικού στοιχείου κλπ. Τοπική θέρμανση σημαίνει ότι η πηγή της θερμότητας (π.χ. τζάκι) βρίσκεται στο δωμάτιο που θα θερμαίνεται. Κεντρική θέρμανση χρησιμοποιείται συχνά σε ψυχρά κλίματα για τη θέρμανση ιδιωτικών κατοικιών και δημόσιων κτιρίων. Ένα τέτοιο σύστημα περιλαμβάνει λέβητα, φούρνο, ή αντλία θερμότητας για τη θέρμανση νερού, ατμού ή αέρα, όλα σε ένα κεντρικό χώρο, όπως ένας κλίβανος σε ένα σπίτι ή μια μηχανική αίθουσα σε ένα μεγάλο κτίριο. Στις μεγάλες πόλεις χρησιμοποιείται συχνά η θέρμανση αστικών περιοχών. 3.1.3 Τύπος μεταφορέα θερμότητας Γενικά ο μεταφορέας θερμότητας είναι το ζεστό νερό ή ο αέρας, αλλά μπορούν να χρησιμοποιηθούν και άλλοι, όπως η ηλεκτρικής ενέργειας, ο ατμός, κ.λπ. 3.1.3.1 Ζεστό νερό Το σύστημα αυτό μπορεί να είναι η χαμηλή ή υψηλή θερμοκρασία. Το παραδοσιακό σύστημα ζεστού νερού με καλοριφέρ έχει διαδοθεί πολύ στην Ευρώπη, διότι το σύστημα αυτό είναι το καλύτερο για τα στερεά κτίρια με τούβλινους ή πέτρινους τοίχους και φυσικό αερισμό, που ήταν τα πιο συνηθισμένα παλιότερα. Αυτό το παραδοσιακό σύστημα είναι επίσης το καλύτερο για πηγές στερεών ορυκτών καυσίμων που δεν είναι πολύ ευέλικτες. Σημείωση: Το σύστημα αυτό μπορεί να εφαρμοστεί και σε κτίρια χαμηλής ενέργειας, αλλά υπάρχουν ορισμένες διαφορές μεταξύ του παραδοσιακού συστήματος και του συστήματος για καινούργια κτίρια. Η απόδοση των καλοριφέρ είναι ουσιαστικά χαμηλότερη, συνεπώς το σύστημα αντιδρά με μεγαλύτερη ευελιξία στην αλλαγή των εσωτερικών κερδών. 3.1.3.2 Θέρμανση αέρα Το σύστημα θέρμανσης αέρα των κατοικιών δεν έρχεται σε αντίθεση με τα κτίρια γραφείων ή τα βιομηχανικά κτίρια που χρησιμοποιούνται συχνά στην Ευρώπη. Ο κύριος λόγος είναι οι κλιματικές συνθήκες, η ιστορική εξέλιξη και η σύνδεση του συστήματος θέρμανσης με την κατασκευή του κτιρίου. Ο μεταφορέας θερμότητας σε αυτό το σύστημα είναι ο αέρας. Σε σύγκριση με το νερό, ο αέρας έχει μικρότερη θερμοχωρητικότητα, άρα είναι χειρότερος μεταφορέας θερμότητας από το νερό. Σημείωση: Η σύγχρονη αντίληψη του συστήματος αυτού είναι η σύνδεση της θέρμανσης αέρα και του εξαερισμού. Αυτό μπορεί να χρησιμοποιηθεί κυρίως σε κτίρια με καλή μόνωση και χαμηλή ζήτηση ενέργειας. Σε αντίθεση με το σύστημα κυκλοφορίας υπάρχει ελεγχόμενη παροχή φρέσκου αέρα, η οποία παρέχει την εναλλαγή καθαρού αέρα. 26 IUSES — Μαθαίνοντας να χρησιμοποιούμε αποδοτικά την ενέργεια 3.1.4 Πηγές ενέργειας 3.1.4.1 Ορυκτά καύσιμα Τα στερεά ορυκτά καύσιμα, όπως ο λιθάνθρακας, ο λιγνίτης, ο λιθάνθρακας και ο οπτάνθρακας χρησιμοποιούνταν συνήθως στο παρελθόν. Σημείωση: Θέρμανση με στερεά ορυκτά καύσιμα είναι μία από τις κύριες πηγές ρύπανσης του αέρα. Η καύση αυτών των καυσίμων προκαλεί τις εκπομπές του θείου, αζώτου και των οξειδίων του άνθρακα, εκπομπές σκόνης, εκπομπές οργανικών και ανόργανων ενώσεων και άλλα. Στο παρελθόν οι πηγές αυτές δύσκολα ελέγχονταν και δεν ήταν ευέλικτες. Επίσης, η αποδοτικότητα καύσης ήταν χαμηλή και η ποσότητα εκπομπών ήταν υψηλή. Οι σύγχρονοι λέβητες έχουν υψηλότερη απόδοση και παράγουν λιγότερες εκπομπές. Αλλά θα πρέπει να λογαριάζουμε ότι τα ορυκτά καύσιμα είναι μη ανανεώσιμες πηγές και υπάρχει περιορισμένο απόθεμα των καυσίμων. Τα υγρά ορυκτά καύσιμα είναι επίσης δημοφιλή σε ορισμένες χώρες. Σημείωση: Αλλά το ορυκτό καύσιμο που χρησιμοποιείται σήμερα περισσότερο είναι το αέριο. Το αέριο έχει πολλά πλεονεκτήματα σε σύγκριση με τα άλλα ορυκτά καύσιμα. Η καύση αερίου αντί στερεών ορυκτών καυσίμων εκπέμπει πολύ λιγότερα ριπή – οι εκπομπές σκόνης και διοξειδίων του θείου (SO2), είναι σχεδόν ασήμαντες, αλλά και η ποσότητα του οξειδίου του άνθρακα (CO) είναι πολύ χαμηλότερη. Το μόνο πρόβλημα είναι ότι η καύση αερίου εκπέμπει οξείδια του αζώτου (NOx), αλλά σήμερα οι κατασκευαστές χαμηλώνουν τις εκπομπές οξειδίων του αζώτου στο 10% των προηγούμενων τιμών. Τα ευρωπαϊκά πρότυπα κατατάσσουν τους θερμαντήρες σε 5 ομάδες ανάλογα με την ποσότητα εκπομπών NOx. Το αέριο, όπως και κάθε άλλο καύσιμο άνθρακα, είναι η πηγή του διοξειδίου του άνθρακα (CO2), το οποίο θεωρείται σήμερα ότι είναι η πλέον υπεύθυνη ουσία για το φαινόμενο του θερμοκηπίου. 3.1.4.2 Ηλεκτρική ενέργεια Η ηλεκτρική θέρμανση αποτελεί το πλέον άνετο είδος θέρμανσης από άποψη εγκατάστασης, εξυπηρέτησης, θερμικής άνεσης ή ποσοστού απόκρισης. Εξάλλου, διατίθεται παντού. Αλλά σήμερα η τιμή της ηλεκτρικής ενέργειας αυξάνεται, επομένως αυτό το είδος θέρμανσης προσφέρεται κυρίως για κτίρια με καλή μόνωση όπου η ζήτηση ενέργειας είναι μικρή. Επίσης, δεν πρέπει να ξεχνάμε ότι τα περισσότερα ορυκτά καύσιμα καίγονται για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. 3.1.5 Ανανεώσιμες πηγές 3.1.5.1 Βιομάζα Ορισμός: Η βιομάζα είναι η οργανική ουσία. Στο πλαίσιο της ενέργειας είναι συνήθως ξύλο και απόβλητα ξύλου, άχυρο, σιτηρά και άλλα αγροτικά υπολείμματα. Η βιομάζα μπορεί να περιλαμβάνει επίσης βιοαποδομήσιμα απόβλητα (όπως κοπριά, λύματα κ.λπ.) που μπορούν να καούν ως καύσιμο. Βασικές τεχνολογίες της κατασκευής είναι η ξηρή διεργασία - καύση, 27 IUSES — Μαθαίνοντας να χρησιμοποιούμε αποδοτικά την ενέργεια αεριοποίηση και πυρόλυση και η υγρή μέθοδος – ο βιοχημικός μετασχηματισμός, όπως η ζύμωση μεθανίου, ζύμωση αιθανόλης και η παραγωγή του βιο-υδρογόνου. Στην ειδική ομάδα ανήκει ο μηχανικόχημικός μετασχηματισμός – πίεση πετρελαίου και τροποποίηση του, π.χ. βιοκαύσιμα. Σημείωση: Το ξύλο ή το άχυρο είναι, αν καούν καλά, τα δεύτερα πιο φιλικά προς το περιβάλλον καύσιμα. Τα μόνα τους ρίπη που εκπέμπονται από την καύση είναι τα οξείδια του αζώτου και μερικά στερεά ρίπη. Το διοξείδιο του άνθρακα καταναλώνεται με την καλλιέργεια φυτών, έτσι δεν υπάρχει πρόβλημα με αυτές τις εκπομπές. Το ξύλο δεν περιέχει σχεδόν καθόλου θείο, το άχυρο περιέχει περίπου 0,1%, έτσι οι εκπομπές αυτές είναι πολύ χαμηλές. Καύση και αεριοποίηση Τα εύφλεκτα αέρια εκπέμπονται από ξηρή βιομάζα με υψηλή θερμοκρασία. Αν υπάρχει αέρας, η βιομάζα καίγεται κανονικά, αλλά αν δεν υπάρχει αέρας το αέριο καίγεται όπως και άλλα αέρια καύσιμα. Η παραγωγή μπορεί να ελεγχθεί εύκολα, οι εκπομπές είναι χαμηλότερες και η απόδοση υψηλότερη. Η βιομάζα είναι πολύ περίπλοκο καύσιμο, διότι το τμήμα της αεριοποίησης είναι υψηλό (ξύλο 70%, άχυρο - 80%). Τα αέρια αυτά έχουν άλλες θερμοκρασίες καύσης, έτσι πολύ συχνά καίγεται μόνο ένα μέρος του καύσιμου. Οι κύριες προϋποθέσεις για καλή καύση είναι υψηλή θερμοκρασία, αποτελεσματική ανάμειξη με τον αέρα και αρκετός χώρος στον κλίβανο για την καύση ολόκληρου του καύσιμου. Η τιμή καύσιμου του ξύλου και άλλων φυτικών καυσίμων ποικίλλει ανάλογα με το είδος του ξύλου ή του φυτού και την υγρασία. Η ποσότητα ενέργειας σε 1 kg του ξηρού ξύλου είναι περίπου 5,2 kWh, αλλά στην πράξη μπορείτε να στεγνώσετε το ξύλο εξ ολοκλήρου, η υγρασία είναι περίπου 20% του βάρους του ξηρού ξύλου. Έτσι, το ποσό ενέργειας του ξύλου αυτού πέφτει στο 4,3 - 4,5 kWh. Σήμερα, η βιομάζα καίγεται όχι μόνο στις κατοικίες, αλλά και σε σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής ή σταθμούς θέρμανσης. Ο κλίβανος στο σπίτι μιας οικογένειας αεριοποιεί το καύσιμο και στη συνέχεια το καίει. Το σύστημα αυτό ελέγχεται πολύ καλά και συγκρίνεται με τους κλιβάνους αερίου. Το μειονέκτημα είναι ο χειρισμός με καύσιμα και η αποθήκευσή τους. Επίσης, η μεταφορά και η παροχή μπορεί να αποτελέσουν πρόβλημα - εξαρτάται από την τοποθεσία. Από τεχνικής πλευράς, η βιομάζα δεν είναι πολύ κατάλληλη για μικρά κτίρια χαμηλής ενέργειας, επειδή υπάρχουν προβλήματα με την χαμηλή παραγωγή και τη ρύθμιση. Επίσης, θα πρέπει να εγκατασταθεί προστασία από τη διάβρωση χαμηλής θερμοκρασίας. Πολύ χρήσιμη είναι η χρήση συσσώρευσης και ο συνδυασμός της με προετοιμασία οικιακού ζεστού νερού. Συσκευές θέρμανσης σε σπίτια οικογενειών συνήθως καίνε κομμάτια ξύλου, ανθρακόπλινθους, ροκανίδια ή απόβλητα ξύλου. Βιοαέριο Το βιοαέριο αυξάνεται από οργανικές ουσίες (χωματερή, οργανική λίπανση, αποχέτευση), σε κλειστή δεξαμενή χωρίς αέρα. Η βιομάζα θερμαίνεται στους 37-60°C σε εγκατάσταση βιοαερίου και τα βακτήρια μετατρέπουν τη βιομάζα σε βιοαέριο. Ζύμωση Η αιθανόλη δημιουργείται από νερό ζάχαρης, γογγύλια, σιτηρά, καλαμπόκι, φρούτα ή πατάτες. 28 IUSES — Μαθαίνοντας να χρησιμοποιούμε αποδοτικά την ενέργεια Θεωρητικά μπορείτε να δημιουργήσετε 0,65 λίτρα 100% αιθανόλης από 1 κιλό ζάχαρης. Αυτή η καθαρή αιθανόλη είναι πολύ καλό καύσιμο για κινητήρες αέριου. 3.1.5.2 Αντλίες θερμότητας Σήμερα οι αντλίες θερμότητας γίνονται με αργό ρυθμό συνήθης πηγή θερμότητας. Η αυξανόμενη τιμή της ενέργειας συμβάλλει στην εξάπλωση των αντλιών θερμότητας στις κατοικίες (ιδιαίτερα κατοικίες μίας οικογένειας). Ορισμός: Μια αντλία θερμότητας είναι μια ηλεκτρική συσκευή με δυνατότητες θέρμανσης και ψύξης. Μετατρέπει τη φυσική θερμότητα χαμηλής θερμοκρασίας από νερό, έδαφος ή αέρα σε θερμότητα με υψηλότερη θερμοκρασία που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για θέρμανση. Πώς λειτουργεί η αντλία θερμότητας Σημείωση: Το κυριότερο μέρος της αντλίας θερμότητας είναι το κύκλωμα ψύξης με ηλεκτρικό συμπιεστή. Άλλα μέρη είναι οι δύο εναλλάκτες θερμότητας - εξατμιστής και συμπυκνωτής. Ο εξατμιστής δέχεται τη θερμότητα χαμηλού δυναμικού από το εξωτερικό περιβάλλον (αέρας, έδαφος, νερό), έτσι ώστε το εξωτερικό περιβάλλον να γίνει πιο δροσερό, και η θερμότητα μεταφέρεται από το συμπιεστή στον συμπυκνωτή. Στο συμπυκνωτή η θερμότητα εκπέμπεται στο περιβάλλον με την υψηλότερη θερμοκρασία (σύστημα θέρμανσης, οικιακό ζεστό νερό) και αυτό το εσωτερικό περιβάλλον γίνεται θερμότερο. Η παραγωγή θέρμανσης της αντλίας θερμότητας είναι το άθροισμα της ηλεκτρικής ενέργειας του συμπιεστή και της ενέργειας χαμηλού δυναμικού του εξωτερικού περιβάλλοντος. έ ά έ ό 1 ό ί Ο συντελεστής θέρμανσης κυμαίνεται συνήθως μεταξύ 2,5 έως 3,5. Αυτό σημαίνει ότι από 1 kWh ηλεκτρικής ενέργειας μπορούμε να πάρουμε από 2,5 έως 3,5 kWh θερμικής ενέργειας. Σε ειδικές περιπτώσεις, μπορούμε να λάβουμε περισσότερο - περίπου 4-5 kWh. Η αντλία θερμότητας είναι αποτελεσματική όταν η θερμική διαφορά μεταξύ περιβαλλόντων είναι υψηλή. Χρησιμοποιεί το 60-70% της φυσικής ενέργειας. Η αντλία θερμότητας δεν παράγει καθόλου εκπομπές. Πηγές ενέργειας χαμηλού δυναμικού για τις αντλίες θερμότητας 29 IUSES — Μαθαίνοντας να χρησιμοποιούμε αποδοτικά την ενέργεια 1. Νερό Μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε υπόγεια ύδατα και επιφανειακά ύδατα. Η μόνη προϋπόθεση είναι ότι θα πρέπει να είναι καθαρά, η χαμηλότερη θερμοκρασία πρέπει να είναι πάνω από 8°C, και πρέπει να υπάρχει αρκετή ποσότητα υδάτων. Κατά τη χρησιμοποίηση υπόγειων υδάτων δύο πηγάδια θα πρέπει να κατασκευαστούν - ένα για συλλογή και το άλλο για διήθηση. Τα ύδατα που χρησιμοποιούνται δεν πρέπει να μεταφέρονται σε αποχετευτικό σύστημα ή ρεύμα, επειδή τα οικολογικά πιο πολύτιμα υπόγεια ύδατα θα μετατραπεί σε λιγότερο πολύτιμα επιφανειακά ύδατα. 2. Γεωθερμική ενέργεια Η θερμότητα από το έδαφος μπορεί εύκολα να χρησιμοποιηθεί από τον απορροφητήρα σωλήνα. Η θερμότητα λαμβάνεται έμμεσα - θα πρέπει να υπάρχει ένα μέσο μεταφοράς μεταξύ του εξατμιστή και του εδάφους, που συνήθως είναι ψυκτικό μέσο. Ο απορροφητήρας αποτελείται από πλαστικό αγωγό, εγκατεστημένο κάθετα στα πηγάδια ή οριζόντια στον επιφανειακό συλλέκτη. Η απόδοση ρυθμίζεται με βάση το μήκος του αγωγού. 3. Αέρας Ο εξωτερικός αέρας, που περιέχει θερμότητα χαμηλού δυναμικού, μεταφέρεται μέσα από τον εξατμιστή. Αυτή η πηγή είναι εύκολα προσβάσιμη, απεριόριστη και δεν επηρεάζει το εξωτερικό περιβάλλον, διότι η θερμότητα που λαμβάνεται από τον αέρα μεταφέρεται πίσω από τις απώλειες θερμότητας του περιβλήματος. Αλλά όταν ποικίλλει η εξωτερική θερμοκρασία του αέρα η απόδοση της θερμότητας ποικίλλει. 3.1.6 Ηλιακή ενέργεια Η αλλαγή του κλίματος, η ατμοσφαιρική ρύπανση και, γενικά, η ανησυχητική κατάσταση του περιβάλλοντος, που προξενούνται κυρίως από τη συνεχή χρήση ορυκτών πηγών ενέργειας, προκαλούν σιγά-σιγά όλο και μεγαλύτερη ανησυχία και οδηγούν στην ανάπτυξη νέων εναλλακτικών μορφών παροχής ηλεκτρικής ενέργειας, γνωστών ως «Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας». Σημείωση: Μία από αυτές είναι η ηλιακή ενέργεια, η πηγή της οποίας είναι απλά ο ήλιος. Διατίθεται δωρεάν, είναι ανεξάντλητη και μπορεί να χρησιμοποιηθεί με διάφορους τρόπους. Τι είναι η ηλιακή ενέργεια; Κάθε μέρα ο ήλιος στέλνει μια τεράστια ποσότητα ενέργειας με τη μορφή ακτινοβολίας. Όπως και άλλοι αστέρες, ο ήλιος είναι μια μεγάλη σφαίρα αερίων ως επί το πλείστον από άτομα υδρογόνου και ηλίου, σε συνεχή διαδικασία καύσης, ή καλύτερα, σε μια συνδυαστική διαδικασία μεταξύ των ατόμων αυτών που ονομάζεται πυρηνική σύντηξη. Με απλά λόγια, τα 30 IUSES — Μαθαίνοντας να χρησιμοποιούμε αποδοτικά την ενέργεια άτομα υδρογόνου ενώνονται ή συντήκονται για να σχηματίσουν ήλιο στον πυρήνα του ήλιου υπό συνθήκες εξαιρετικά υψηλής θερμοκρασίας και πίεσης. Τέσσερις ακριβώς πυρήνες υδρογόνου συντήκονται για να σχηματίσουν ένα άτομο ηλίου που περιέχει λιγότερη ύλη από τα προηγούμενα τέσσερα άτομα υδρογόνου. Αυτή η απώλεια ύλης στέλνεται στο διάστημα ως ενέργεια ακτινοβολίας, η πρώτη πηγή ζωής στον πλανήτη Γη. Σχήμα 13. Ακτινοβολίες ενέργειας Μόνο ένα μικρό τμήμα της ακτινοβολούμενης ενέργειας φτάνει στη γη, το 1/2.000.000.000, ενώ το υπόλοιπο εξαπλώνεται στο διάστημα. Από το μικρό αυτό τμήμα, περίπου το 15% των ηλιακών ακτινών αντανακλώνται πίσω στο διάστημα, ένα άλλο 30% προκαλεί εξάτμιση του νερού που αποθηκεύεται στην ατμόσφαιρα προκαλώντας βροχοπτώσεις, και, τέλος, η ηλιακή ενέργεια απορροφάται επίσης από τα φυτά, το έδαφος και τους ωκεανούς, επιτρέποντας φυτική ζωή μέσω του μηχανισμού της φωτοσύνθεσης. Μόνο το υπόλοιπο θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για τις ενεργειακές μας ανάγκες, αλλά αυτό το ποσό ενέργειας είναι τεράστιο. Πώς μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε την ηλιακή ενέργεια; Υπάρχουν πολλοί τρόποι για χρήση της ηλιακής ενέργειας στο σπίτι, το σχολείο και τα κτίρια γενικότερα. Οι τρεις βασικοί τρόποι είναι: 1. Παθητική θερμότητα: περιλαμβάνει χρήση της θερμότητας που λαμβάνεται φυσικά από τον ήλιο. Η κύρια εφαρμογή είναι κατά το σχεδιασμό κτιρίων που απαιτούν λιγότερη πρόσθετη θέρμανση (βλ. το κεφάλαιο για το σχεδιασμό κτιρίων). 2. Ηλιακή θερμική: περιλαμβάνει χρήση της ηλιακής θερμότητας για παροχή ζεστού νερού 31 IUSES — Μαθαίνοντας να χρησιμοποιούμε αποδοτικά την ενέργεια σε κατοικίες ή πισίνες ή και συστήματα θέρμανσης (βλ. το κεφάλαιο για το νερό). 3. Φωτοβολταϊκή ενέργεια (PV): Η άμεση μετατροπή της ηλιακής ενέργειας σε ηλεκτρική ενέργεια, για τη λειτουργία συσκευών και το φωτισμό. Ένα φωτοβολταϊκό σύστημα απαιτεί το φως της ημέρας - όχι μόνο άμεσο ηλιακό φως - για να παράγει ηλεκτρική ενέργεια. Σημείωση: Τα ενεργά συστήματα χρησιμοποιούν διάφορους τύπους ηλιακών συλλεκτών και μπορούν να είναι πρόσθετη πηγή θέρμανσης - το ποσοστό χρήσης εξαρτάται από το γεωγραφικό πλάτος, την ώρα και την ένταση της ηλιοφάνειας. Είναι πάντα σύστημα με συσσώρευση θερμότητας, κυρίως στη δεξαμενή νερού, αλλά μπορεί να είναι επίσης πισίνα, ή χώρος αποθήκευσης χαλικιών, στη συνέχεια, η συσσωρευμένη ενέργεια χρησιμοποιείται συνήθως για θέρμανση ή κυρίως για οικιακό ζεστό νερό. Αλλά κυριαρχεί ο κανόνας σύμφωνα με τον οποίο μεγαλύτερη συσσώρευση συνεπάγεται υψηλότερο κόστος. Το ηλιακό σύστημα πρέπει να συνδέεται με άλλες πηγές θέρμανσης (π.χ. λέβητας αερίου, ηλεκτρικός βραστήρας κτλ), σε περίπτωση που υπάρχει λίγη ή καθόλου ηλιοφάνεια (συννεφιά, νύχτα κλπ.). Το καλοκαίρι το νερό μπορεί να είναι ο μεταφορέας θερμότητας, αλλά για την ετήσια λειτουργία πρέπει να χρησιμοποιηθεί το υγρό μη ψύξης. Για τη διασφάλιση μέγιστης απόδοσης του συστήματος είναι αναγκαίο να βρεθεί ο κατάλληλος συνδυασμός του ηλιακού συλλέκτη, του συσσωρευτή θερμότητας και της θερμοκρασίας εργασίας του συστήματος θέρμανσης. Η ρύθμιση του συστήματος είναι πολύ σημαντική. Υπάρχουν πολλοί αισθητήρες που συνδέονται με κύριο μέρος του συστήματος και το σύστημα ρύθμισης. Όταν ο αισθητήρας στο ηλιακό συλλέκτη ανακαλύπτει ότι η θερμοκρασία του συλλέκτη υπερβαίνει τη θερμοκρασία της δεξαμενής, η ρύθμιση ενεργοποιεί την αντλία και η θερμότητα από το συλλέκτη μεταφέρεται στο 32 IUSES — Μαθαίνοντας να χρησιμοποιούμε αποδοτικά την ενέργεια χώρο αποθήκευσης. Όταν η θερμοκρασία στη δεξαμενή φτάνει τη θερμοκρασία του συλλέκτη, η αντλία απενεργοποιείται. Έτσι προλαμβάνονται οι απώλειες θερμότητας. 3.1.7 Στοιχεία θέρμανσης Ορισμός: Η κύρια λειτουργία του θερμαντικού στοιχείου είναι να τοποθετεί αρκετή θερμότητα στον εσωτερικό χώρο για τη δημιουργία θερμικής άνεσης. Η ποσότητα μπορεί να ρυθμίζεται με βάση το είδος, το μέγεθος και τον τρόπο εγκατάστασης του θερμαντικού στοιχείου. Σημείωση: Τα θερμαντικά στοιχεία (καλοριφέρ ή εξαεριστήρες) πρέπει να βρίσκονται στο ψυχρότερο μέρος του δωματίου, συνήθως δίπλα στα παράθυρα για να ελαχιστοποιηθεί η συμπύκνωση και να αντισταθμίσει το ρεύμα αέρος εκ μεταφοράς που σχηματίζεται στο δωμάτιο, επειδή ο αέρας δίπλα στο παράθυρο γίνεται ελαφρύς σε αρνητικό βαθμό λόγω του ψυχρού γυαλιού. (βλ. εικόνα). Οι συσκευές που κατευθύνουν εξαερώσεις μακριά από τα παράθυρα για να αποτρέψουν «χαμένη» θερμότητα ξεπερνούν αυτό το σκοπό του σχεδιασμού. Κρύα ρεύματα αέρα μπορούν να συμβάλουν σημαντικά στην υποκειμενική αίσθηση ενός κρύου μεγαλύτερου από τη μέση θερμοκρασία δωματίου. Ως εκ τούτου, εκτός από την ορθή σχεδίαση του συστήματος θέρμανσης, είναι σημαντικό να ελέγχονται οι διαρροές αέρα από το εξωτερικό. Αντιθέτως, όταν το στοιχείο έχει ενσωματωθεί στην εσωτερική επιφάνεια (π.χ. ενδοδαπέδια θέρμανση), ο ψυχρός αέρας από το παράθυρο πέφτει στο δάπεδο και δημιουργεί δυσάρεστη κυκλοφορία εκ μεταφοράς με ταχύτητα περίπου 0,3 - 0,5 m/s. Η θέρμανση του δαπέδου κοντά στο παράθυρο θα πρέπει να ενισχυθεί ή θα πρέπει να εγκατασταθεί θερμοπομπός δαπέδου για να απομακρύνει τη δυσάρεστη ροή. Καλοριφέρ δίπλα στο παράθυρο Τύποι θερμαντικών στοιχείων A – μετατροπέας δαπέδου, 1. Καλοριφέρ Είναι λάθος να πιστεύουμε ότι μπορούμε να χρησιμοποιούμε B – έντονη ζώνη ενδοδαπέδιας θέρμανσης, μόνο ενδοδαπέδια θέρμανση ή θέρμανση τοίχου σε C – ενδοδαπέδια θέρμανση συστήματα θέρμανσης χαμηλής θερμοκρασίας. Τα σύγχρονα καλοριφέρ μπορούν να χρησιμοποιηθούν και σε κτίρια χαμηλής ενέργειας χωρίς πρόβλημα που να οφείλεται στον όγκο του καλοριφέρ. Ωστόσο είναι σημαντικό να επιλέξουμε προσεκτικά τον κατάλληλο τύπο σώματος θέρμανσης. Το καλοριφέρ εκπέμπει θερμότητα από την ακτινοβολία και τη θερμαγωγή. Τα τμηματικά καλοριφέρ αποτελούνται από διάφορα τμήματα και κατασκευάζονται από διάφορα υλικά - συνήθως από ελάσματα χάλυβα, χυτοσίδηρο ή αλουμίνιο. Τα καλοριφέρ τέτοιου τύπου έχουν πολύ καλά υδραυλικά χαρακτηριστικά. Η περιεκτικότητα σε νερό και το βάρος είναι υψηλά, έτσι το καλοριφέρ δεν αντιδρά αρκετά γρήγορα. Αυτό μπορεί να είναι μειονέκτημα σε περίπτωση χρήσης ευέλικτης πηγής θέρμανσης και αυτόματης ρύθμισης. 33 IUSES — Μαθαίνοντας να χρησιμοποιούμε αποδοτικά την ενέργεια Τα τμηματικά καλοριφέρ χαρακτηρίζονται από τη μεγάλη διάρκεια ζωής - περίπου 80 χρόνια σε ορισμένους τύπους και χωρίς διάβρωση. Τα καλοριφέρ τοιχωμάτων είναι από τα πιο κοινά καλοριφέρ. Αυτά τα καλοριφέρ αποτελούνται από απλά ή κυματιστά τοιχώματα χάλυβα (από 1 έως 3). Σημείωση: Σε σύγκριση με τα τμηματικά καλοριφέρ τα καλοριφέρ αυτά περιέχουν μόνο 1/3 νερού, με αποτέλεσμα να είναι πολύ πιο ευέλικτα και μπορούν να ρυθμίζονται εύκολα με θερμοστατική βαλβίδα. Τα σωληνοειδή σώματα θέρμανσης εγκαθίστανται συνήθως στο μπάνιο, τις τουαλέτες ή το χολ. Αποτελούνται από πολύ μικρό χάλυβα από συγκολλημένους χαλκοσωλήνες. Έχουν συνήθως πολύ καλή αισθητική, και διατίθενται σε πολλά σχήματα, μεγέθη και χρώματα. Είναι δυνατόν να τα εγκαταστήσετε στον εσωτερικό χώρο, όπως ένας διαχωριστικός τοίχος. Θερμαντικό στοιχείο αυτού του τύπου είναι ιδανικό για στέγνωμα ρούχων, αλλά δεν έχει αρκετή υψηλή απόδοση για να θερμάνει μεγάλο δωμάτιο. Επίσης, στο μπάνιο συνιστάται να χρησιμοποιείται μόνο ως συμπληρωματική πηγή. 2. Αερόθερμα Το αερόθερμο είναι ένα θερμαντικό στοιχείο, το οποίο μεταδίδει θερμότητα μέσω θερμαγωγής. Αποτελείται από τον εναλλάκτη και το περίβλημα με εσχάρα στην πάνω πλευρά. Μπορεί να τοποθετηθεί στον τοίχο, σε πλίνθο ή στο πάτωμα. Το ενσωματωμένο αερόθερμο έχει μικρή απόδοση, έτσι πρέπει να εγκατασταθεί ανεμιστήρας για την αύξηση της απόδοσης. 3. Ενδοδαπέδια θέρμανση Ορισμός: Η ενδοδαπέδια θέρμανση είναι η θέρμανση ακτινοβολίας για μεγάλους χώρους. Υπάρχουν δύο τύποι ενδοδαπέδιας θέρμανσης – με ζεστό νερό ή ηλεκτρισμό. Χρησιμοποιώντας τέτοιο θερμαντικό στοιχείο πρέπει να χαμηλώσετε τη θερμοκρασία για να διατηρήσετε τη θερμική άνεση στο εσωτερικό, επομένως πηγές χαμηλού δυναμικού όπως αντλίες θερμότητας, λέβητες συμπύκνωσης ή ηλιακοί συλλέκτες μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την παραγωγή ζεστού νερού. Η ηλεκτρική θέρμανση χρησιμοποιείται κυρίως ως πρόσθετο στοιχείο για τη διατήρηση υψηλότερης άνεσης. 34 IUSES — Μαθαίνοντας να χρησιμοποιούμε αποδοτικά την ενέργεια 4. Σύστημα θέρμανσης τοίχου Το σύστημα θέρμανσης τοίχου εκτελεί την ίδια λειτουργία όπως η ενδοδαπέδια θέρμανση, αλλά δεν χρησιμοποιείται τόσο συχνά. Το κόστος των επενδύσεων είναι υψηλότερο, αλλά παρουσιάζει κάποια πλεονεκτήματα. Δημιουργεί ιδανικό κλίμα, είναι ευέλικτο στο σχεδιασμό και τη χρήση και προσφέρει νέες δυνατότητες για τη θέρμανση παλιών σπιτιών. Οι εξωτερικοί τοίχοι εκπέμπουν κρύο στο δωμάτιο, όταν χρησιμοποιείται το σύστημα θέρμανσης. Το κρύο γυρίζει με το σύστημα θέρμανσης τοίχου και ο εξωτερικός τοίχος εκπέμπει θερμότητα στον εσωτερικό χώρο. Χρειάζεται λοιπόν χαμηλή θερμοκρασία για θέρμανση και μπορούν να χρησιμοποιηθούν οι πηγές χαμηλού δυναμικού. Και σε αντίθεση με την ενδοδαπέδια θέρμανση η θερμοκρασία του τοίχου δεν είναι περιορισμένη. Η κατασκευή είναι όπως αυτή της ενδοδαπέδιας θέρμανσης 3.2 Ψύξη – Κλιματισμός 3.2.1 Εισαγωγή Τα συστήματα κλιματισμού επιτρέπουν τη διατήρηση ευχάριστης θερμοκρασίας στα κτίρια κατά τη διάρκεια της θερμότερης εποχής. Είναι μια σχετικά πρόσφατη πολυτέλεια να επιλέγουμε τη θερμοκρασία που θέλουμε για το σπίτι μας. Στην πραγματικότητα, η σχετική πτώση στις τιμές αυτών των συσκευών ψύξης τα τελευταία χρόνια έχει διαδώσει ευρέως τη χρήση τους σ’ όλο και περισσότερες κατοικίες. Επιπλέον, στις περισσότερες περιπτώσεις, τα κτίρια δεν διαθέτουν κεντρικά συστήματα, τα οποία θα τα έκαναν πιο αποτελεσματικά, ενώ οι μονάδες κλιματισμού τοποθετούνται σε μεμονωμένα διαμερίσματα. Σημείωση: Κατά συνέπεια, τα κλιματιστικά εκτοξεύουν στα ύψη τους θερινούς λογαριασμούς των βιομηχανιών, των ξενοδοχείων, των νοσοκομείων, των θεσμικών κτιρίων, των σχολείων κ.λπ. και, σε πολλές θερμότερες ευρωπαϊκές περιοχές, οι καταναλώσεις ενέργειας στα νοικοκυριά αυξάνονται το καλοκαίρι σε σχέση με το χειμώνα, λόγω της εκτεταμένης χρήσης τέτοιων συστημάτων ψύξης. Πριν εξηγήσουμε πώς λειτουργεί ένα κλιματιστικό και την τυπολογία του, πρέπει να μας προβληματίσει το παρακάτω ερώτημα. Ποια είναι η θερμοκρασία άνεσης; Ορισμός: Είναι πολύ δύσκολο να προσδιορίσουμε τη θερμική άνεση, επειδή θα πρέπει να λάβουμε υπόψη μια σειρά παραγόντων όταν αποφασίζουμε για το τι κάνει τους ανθρώπους να αισθάνονται άνετα. Ο πιο κοινός δείκτης θερμικής άνεσης είναι η θερμοκρασία του αέρα, αν και άλλοι παράγοντες, όπως η υγρασία και η κίνηση του αέρα, επηρεάζουν μαζί το αίσθημα θερμικής άνεσης. 35 IUSES — Μαθαίνοντας να χρησιμοποιούμε αποδοτικά την ενέργεια Άνετο περιβάλλον είναι εκείνο στο οποίο οι κάτοικοι δεν νιώθουν ούτε κρύο ούτε ζέστη, επειδή οι συνθήκες του περιβάλλοντος παράγουν κατάλληλη και επαρκή αίσθηση ευεξίας. Γιατί προσδιορίζουμε την άνεση; Μια συσκευή κλιματισμού πρέπει να διαθέτει έναν λειτουργικό δείκτη θερμοκρασίας, συνήθως με τηλεχειριστήριο, πέραν του οποίου η θερμοκρασία αρχίζει να παρέχει ψύξη. Κατά συνέπεια, σκόπιμο είναι να επιλέξουμε την κατάλληλη θερμοκρασία, γιατί αν είναι πολύ χαμηλή, η συσκευή θα λειτουργεί για μεγάλο χρονικό διάστημα, αν όμως είναι πάρα πολύ υψηλή η συσκευή θα λειτουργεί μόνο για μικρό διάστημα και συνεπώς δεν θα προσφέρει αρκετή ψύξη. Συνήθως δεν λογαριάζουμε όπως πρέπει την ανάγκη για μηχανισμό ψύξεως ή την ισχύ και την κατανάλωση του. Έτσι, ο προσδιορισμός της άνεσης θα επιτρέψει την επιλογή της κατάλληλης θερμοκρασίας στο θερμοστάτη. Τι είναι πιο άνετο; Το παρακάτω παράδειγμα διευκρινίζει τα παραπάνω: Μια καλοκαιρινή ημέρα, η θερμοκρασία στην πόλη μου στις 15:00 είναι 38ºC, τι είναι πιο ευχάριστο; Α) Να μπω και να βγω από κτίριο του οποίου η εσωτερική θερμοκρασία είναι 18ºC; Β) Να μπω και να βγω από κτίριο του οποίου η εσωτερική θερμοκρασία είναι 24ºC; Στην περίπτωση Α, το σώμα βιώνει απότομη αύξηση της θερμοκρασίας κατά 20ºC, ενώ στην περίπτωση Β, αυτή η αύξηση μειώνεται στους 12ºC. Σύμφωνα με τον ορισμό της άνεσης, στην περίπτωση αυτή είναι πολύ πιο ευχάριστο να ρυθμίσουμε το κλιματιστικό στους 24ºC. Σημείωση: Το καλοκαίρι, η ρύθμιση της θερμοκρασίας ενός κλιματιστικού θα πρέπει να είναι τέτοια ώστε όταν μπαίνουμε στο κτίριο, να μην έχουμε αίσθηση του κρύου. Παρά το γεγονός ότι ο κλιματισμός σας επιτρέπει να επιλέξετε θερμοκρασίες κάτω των 18ºC, η θερμοκρασία λειτουργίας το καλοκαίρι πρέπει να κυμαίνεται μεταξύ 23ºC και 25°C. Και ... Τι είναι αυτό; Για να επιλέξουμε το κατάλληλο κλιματιστικό η θερμοκρασία μας δίνει τέσσερα βασικά αλληλένδετα πλεονεκτήματα: Ενισχύει την άνεση Μειώνει τις ώρες λειτουργίας του εξοπλισμού, έτσι καταναλώνει λιγότερη ενέργεια Καταναλώνοντας λιγότερη ενέργεια, μειώνουμε το λογαριασμό ηλεκτρικού ρεύματος Πολύ χαμηλές θερμοκρασίες μέσα στο σπίτι δεν είναι καλό για την υγεία. Προκαλούν ξαφνική θερμική αύξηση και γίνονται αιτία των περισσότερων ελαφρών καλοκαιρινών κρυολογημάτων. 3.2.2 Πώς λειτουργεί ένα κλιματιστικό; Η λειτουργία κάθε συστήματος ψύξης ή κλιματισμού είναι να μεταφέρει θερμότητα από ένα σταθμό σε έναν άλλο με συγκεκριμένο ποσό έργου, δηλαδή, κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας. Είναι σαν μια ανταλλαγή όπου η θερμότητα απορροφάται από το εσωτερικό του σπιτιού, ψύχεται, και 36 IUSES — Μαθαίνοντας να χρησιμοποιούμε αποδοτικά την ενέργεια μεταφέρεται στο εξωτερικό, όπου εκλύεται. Για να γίνει αυτό, η συσκευή ψύξης χρησιμοποιεί μια ουσία διάδοσης, γνωστή ως «ψυκτική ουσία»3, με τα κατάλληλα φυσικά χαρακτηριστικά. Πρόκειται για μια ειδική ουσία που μεταβαίνει από την υγρή στην αέρια φάση σε συνθήκες χαμηλής θερμοκρασίας. Κατά τη διάρκεια της φάσης αυτής, παγιδεύεται η αλλαγμένη θερμότητα. Ένα σύστημα ψύξης αποτελείται από τέσσερα βασικά μέρη (συμπιεστής, συμπυκνωτής, συσκευή εκτόνωσης, και εξατμιστής), στα οποία κυκλοφορεί συνεχώς το ψυκτικό υγρό. Το βασικό σύστημα χωρίζεται σε τέσσερα στάδια, όπως φαίνεται στο Σχήμα 14 Σχήμα 14. Βασικό σχεδιάγραμμα συστήματος ψύξης με συμπίεση ατμών Βήματα 4-1: Η ψυκτική ουσία περνά μέσα από τον εξατμιστή (βρίσκεται σε κλειστούς χώρους), όπου αφαιρεί θερμότητα από το θερμότερο χώρο (το εσωτερικό δωμάτιο), που είναι υπό ψύξη. Αυτή η διαδικασία απορρόφησης θερμότητας έχει ως αποτέλεσμα την εξάτμιση της ψυκτικής ουσίας, που σημαίνει ότι περνά στην αέρια φάση (όπως προαναφέρθηκε, περνάει στην αέρια φάση για την παγίδευση της θερμότητας). Βήματα 1-2: Η ψυκτική ουσία που εξέρχεται από τον εξατμιστή (σε κατάσταση χαμηλής πίεσης με ατμό) συμπιέζεται από το συμπιεστή σε μια σχετικά υψηλή πίεση και θερμοκρασία. Η ηλεκτρική ενέργεια καταναλώνεται μέσα στον συμπιεστή. Βήματα 2-3: Στη συνέχεια, η ψυκτική ουσία υψηλότερης πίεσης και θερμοκρασίας διέρχεται από το συμπυκνωτή (βρίσκεται σε εξωτερικούς χώρους), όπου συμπυκνώνεται σε επαφή με ψυχρότερο μέσο όπως ο εξωτερικός αέρας, με αποτέλεσμα να υπάρχει μεταφορά θερμότητας από την ψυκτική ουσία στο ψυχρότερο γύρω περιβάλλον. Βήματα 3-4: Τέλος, η πίεση της ψυκτικής ουσίας υψηλότερης πίεσης και θερμοκρασίας μειώνεται με μια βαλβίδα εκτόνωσης για την παράδοση στον εξατμιστή. Η συσκευή του εξατμιστή βρίσκεται προφανώς σε εσωτερικούς χώρους ενώ ο συμπυκνωτής έξω από το κτίριο. Και ποια η αποτελεσματικότητά τους; Τα τελευταία χρόνια, προβληματισμός για την ορθολογική χρήση της ενέργειας έχει οδηγήσει τους κατασκευαστές των κλιματιστικών να βελτιώσουν σημαντικά τις συσκευές τους για να γίνουν πιο ενεργειακά αποδοτικές. Ορισμός: Η απόδοση του κλιματιστικού υποδεικνύεται από το Βαθμό Ενεργειακής Απόδοσης (EER). Ορίζει «ό,τι λαμβάνουμε ό,τι πρέπει να βάλουμε», όπου το ωφέλιμο αποτέλεσμα (αυτό που λαμβάνουμε) είναι η απομάκρυνση της θερμότητας 3 Υπάρχουν αρκετές ψυκτικές ουσίες στο εμπόριο. Διαφέρουν ανάλογα με τη θερμοκρασία και την πίεση στις οποίες αλλάζουν την κατάσταση ύλης τους (από υγρή σε αέρια). 37 IUSES — Μαθαίνοντας να χρησιμοποιούμε αποδοτικά την ενέργεια από τον εσωτερικό χώρο και αυτό που πρέπει να «βάλουμε» είναι η κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας από τον συμπιεστή. Όσο υψηλότερο είναι το EER, τόσο πιο αποτελεσματικό είναι το κλιματιστικό. Energy Efficiency Scale EER A 3.20 < EER B 3.20 ≥ EER > 3.00 C 3.00 ≥ EER > 2.80 D 2.80 ≥ EER > 2.60 E 2.60 ≥ EER > 2.40 F 2.40 ≥ EER > 2.20 G 2.20 ≥ EER EER ό _ ύ έ _ ύ Πίνακας 4 Κλίμακα ενεργειακής απόδοσης Συνεπώς, τα παλιά κλιματιστικά μπορεί να έχουν EER περίπου 2,2, ενώ τα καινούργια μπορεί να έχουν μια τιμή περίπου 3,5. Αυτό σημαίνει ότι, συγκρίνοντας αυτές τις δύο συσκευές, εφόσον το ποσό θερμότητας που πρέπει να εκκενωθεί είναι το ίδιο, η συσκευή με λιγότερο EER καταναλώνει 60% περισσότερη ενέργεια από το υψηλότερο EER όταν εκτελούν την ίδια λειτουργία (3.5/2.2 = 1,60). 3.2.3 Σήμα ενεργειακής απόδοσης Για την εξοικονόμηση ενέργειας με σκοπό τη μείωση των εκπομπών CO², η Ευρωπαϊκή Ένωση ρυθμίζει τη σήμανση ενεργειακής απόδοσης όλων των κλιματιστικών. Το σήμα ενεργειακής απόδοσης αφορά την κατανάλωση ενέργειας των κλιματιστικών. Βαθμολογούνται με κλίμακα από το Α έως το G, όπου το Α αποτελεί τον καλύτερο εξοπλισμό που είναι ευρέως διαδεδομένο και το G τον χειρότερο (βλ. σχήμα). Το σήμα ενεργειακής απόδοσης θα δείξει επίσης την εκτιμώμενη ετήσια κατανάλωση ενέργειας σε kWh. Ο εξοπλισμός με υψηλότερη βαθμολόγηση μπορεί να κοστίσει αρχικά λίγο παραπάνω, αλλά εξοπλισμός με βαθμό G χρησιμοποιεί 50% περισσότερη ηλεκτρική ενέργεια υπό κανονικές συνθήκες λειτουργίας, σε σύγκριση με μονάδες βαθμού Α. 3.2.4 Διάφορες επιλογές συστήματος κλιματισμού Καταρχήν, πριν αγοράσετε σύστημα κλιματισμού, θα πρέπει να βεβαιωθείτε ότι το χρειάζεστε πραγματικά. Τα κλιματιστικά είναι αρκετά ακριβά σε σύγκριση με τους ανεμιστήρες και, το σημαντικότερο, καταναλώνουν μεγάλες ποσότητες ηλεκτρικής ενέργειας. Είστε σίγουροι ότι δεν μπορείτε να αποκτήσετε άνεση χρησιμοποιώντας ένα φθηνό ανεμιστήρα; Σημείωση: Στις περισσότερες περιπτώσεις, οι ανεμιστήρες προσφέρουν την ίδια αίσθηση άνεσης, όπως ένα κλιματιστικό. Μπορούν να δώσουν αίσθηση θερμοκρασίας 3°C ως 5°C χαμηλότερης από την πραγματική θερμοκρασία και καταναλώνουν 38 IUSES — Μαθαίνοντας να χρησιμοποιούμε αποδοτικά την ενέργεια λιγότερη ηλεκτρική ενέργεια (συνήθως λιγότερο από 10% σε σχέση με τα κλιματιστικά). Αν τελικά έχετε αποφασίσει ότι χρειάζεστε ένα κλιματιστικό, επιλέξτε τον τύπο του συστήματος που ταιριάζει στις ανάγκες σας. Παρακάτω περιγράφονται τα κυριότερα συστήματα κλιματισμού. Κλιματιστικά δωματίου Χρησιμοποιούνται για την ψύξη μεμονωμένων Condenser Evaporator δωματίων και όχι ενός ολόκληρου κτιρίου. Δεν είναι τόσο ακριβά όσο οι κεντρικές μονάδες, αλλά η αποδοτικότητά τους είναι γενικά χαμηλότερη. Τα πιο συνηθισμένα είναι τα διαιρούμενα (Split System - όπως φαίνεται στην εικόνα), πράγμα που σημαίνει ότι το πηνίο (Εξατμιστής) βρίσκεται σε εσωτερικούς χώρους Split system και ο συμπυκνωτής σε εξωτερικούς χώρους. Και οι δύο μονάδες συνδέονται η μια με την άλλη μέσω αγωγού, μέσω του οποίου ρέει το υγρό ψύξης. Όταν ο εξατμιστής και ο συμπυκνωτής βρίσκονται στην ίδια θέση, το σύστημα ονομάζεται «συσκευασμένο σύστημα». Κεντρικά Κλιματιστικά Τα κεντρικά κλιματιστικά χρησιμοποιούν αγωγούς παροχής-καιεπιστροφής που βρίσκονται σε όλο το κτίριο, μέσω των οποίων κυκλοφορούν ο αέρας ψύξης και αργότερα ο θερμότερος αέρας. Τα περισσότερα κεντρικά κλιματιστικά είναι διαιρούμενα (βλ. παραπάνω). Packaged system Αντλίες Θερμότητας Μια αντλία θερμότητας μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως θερμαντήρας και ως σύστημα κλιματισμού. Το χειμώνα, μια αντλία θερμότητας αντλεί θερμότητα από τον εξωτερικό αέρα και τον μεταφέρει στο κτίριο μέσω αγωγών. Το καλοκαίρι, αντιστρέφει τη διαδικασία και αντλεί θερμότητα από τον εσωτερικό αέρα και τον απελευθερώνει σε εξωτερικούς χώρους. Τα συστήματα αυτά μπορούν να εξοικονομήσουν πολλή ενέργεια, διότι λειτουργούν τόσο ως θερμαντήρες και ως κλιματιστικά. 3.2.5 Συμβουλές για το πώς να χρησιμοποιείτε ένα κλιματιστικό Σημείωση: Το καλοκαίρι, το κλιματιστικό μπορεί να οφείλεται για το 50% ή περισσότερο του συνολικού λογαριασμού ηλεκτρικού ρεύματος. Ακολουθήστε τις παρακάτω συμβουλές για να αυξήσετε την ενεργειακή απόδοση και να εξοικονομήσετε χρήματα. Να αποφεύγετε τη χρήση κλιματιστικών όποτε είναι δυνατόν: Στις περισσότερες περιπτώσεις, ένας ανεμιστήρας προσφέρει την ίδια αίσθηση άνεσης, όπως ένα κλιματιστικό. Να αποφεύγετε άσκοπες ροές θερμότητας, όπως υπερβολικός φωτισμός, πολύ θερμό εξοπλισμό, κλπ. Σβήστε τον όταν δεν χρησιμοποιείται. Τα πρόστεγα και οι τέντες είναι καλά μέσα που εμποδίζουν την είσοδο του ηλιακού φωτός το καλοκαίρι (βλ. παρακάτω το κεφάλαιο για τα παράθυρα). Σωστές διαστάσεις και ορθή χρήση του κλιματιστικού σας: 39 IUSES — Μαθαίνοντας να χρησιμοποιούμε αποδοτικά την ενέργεια Επιφάνεια προς ψύξη (τ.μ.) 9 – 15 15 - 20 20 - 25 25 - 30 30 - 35 35 – 40 40 – 50 50 – 60 Ισχύς ψύξης (KW) 1.5 1.8 2.1 2.4 2.7 3 3.6 4.2 Πίνακας 3. Καθοδήγηση για διαστασιολόγηση Σημ. Ενδεικτικές τιμές όπως υλικά κατασκευής, προσανατολισμός και σχεδιασμός του κτιρίου επηρεάζουν σημαντικά τις ανάγκες ψύξης. Για παράδειγμα, εάν το δωμάτιο προς ψύξη είναι πολύ φωτεινό ή εάν είναι σοφίτα, θα πρέπει να αυξήσουμε κατά 15% τις τιμές ισχύος ψύξης που αναγράφονται στον πίνακα. Εάν υπάρχουν συσκευές πηγής θερμότητας, όπως στην κουζίνα, η ισχύς θα αυξηθεί κατά 1 kW. Ορίστε ένα αποδεκτό επίπεδο άνεσης (μεταξύ 23ºC και 25°C, το δεύτερο είναι το καλύτερο επίπεδο) και εγκαταστήστε συσκευές ελέγχου (θερμοστάτες) για να ρυθμίσετε το σύστημα κλιματισμού, σύμφωνα με την απαιτούμενη θερμοκρασία. Με κάθε βαθμό κάτω από τη θερμοκρασία άνεσης, σπαταλάτε 8% περισσότερη ενέργεια. Κρατήστε πόρτες και παράθυρα κλειστά, όταν λειτουργεί το κλιματιστικό. Η καλή μόνωση είναι πολύ σημαντική για την αποτροπή διαρροών ψύχους (ακολουθήστε τις ίδιες συμβουλές που δίνονται στην ενότητα συστημάτων θέρμανσης και διαβάστε την ενότητα για τη μόνωση). Βεβαιωθείτε ότι η ροή ψυχρού αέρα κατανέμεται σωστά σε όλο το χώρο, αποφεύγοντας τις περιοχές με ρεύματα πολύ κρύου ή πολύ ζεστού αέρα (κοντά σε παράθυρα, πόρτες, κλπ.). Αν το κλιματιστικό σας διαθέτει ρυθμιζόμενες γρίλιες, ρυθμίστε τες προς το ταβάνι, διότι πέφτει ο δροσερός αέρας. Κοιτάξτε προσεκτικά την διαβάθμιση ενέργειας του νέου κλιματιστικού, όπου Α αποτελεί τον καλύτερο εξοπλισμό και G το χειρότερο. Σωστή εγκατάσταση και ορθή συντήρηση του εξοπλισμού σας: Τοποθετήστε τη μονάδα συμπύκνωσης έξω και σε καλά αεριζόμενο χώρο μακριά από την ηλιακή ακτινοβολία. Σε κλιματιστικά δωματίου, τοποθετήστε το σύστημα σε παράθυρο ή τοίχο κοντά στο κέντρο του δωματίου και στην πλευρά του σπιτιού με τη περισσότερο σκιά. Καθαρίστε και ελέγξτε το κλιματιστικό σας κάθε λίγους μήνες. Βρώμικα φίλτρα και στραγγαλιστικά πηνία μπορούν να εμποδίσουν την κανονική ροή του αέρα και μειώνουν την ικανότητα απορρόφησης θερμότητας του εξατμιστή, μειώνοντας την αποδοτικότητα του συστήματος. Η εξοικονόμηση μπορεί να κυμανθεί μεταξύ του 3% και του 10%. 3.3 Άσκηση/Ερωτήσεις 1. Τι μπορεί να δημιουργήσει τοπική δυσφορία; ……………………………………………………………………………………………… 2. Τι μεταφορέας θερμότητας χρησιμοποιείται συχνά στα συστήματα θέρμανσης; ……………………………………………………………………………………………… 40 IUSES — Μαθαίνοντας να χρησιμοποιούμε αποδοτικά την ενέργεια 3. Εξηγήστε πώς λειτουργεί η αντλία θερμότητας. ………………………………………………………………………………………………. 4. Γιατί πρέπει ο συντελεστής θέρμανσης της αντλίας θερμότητας να είναι υψηλότερος από 1; ………………………………………………………………………………………………. 5. Αναφέρετε τμήματα του ηλιακού συστήματος θέρμανσης: ……………………………………………………………………………………………….. 6. Ποιοι είναι οι τρεις κύριοι παράγοντες που επηρεάζουν τη θερμική άνεση; ........................ ........................... ............................ 7. Ποια πρέπει να είναι η λειτουργική θερμοκρασία του κλιματιστικού το καλοκαίρι, ώστε να αισθάνεται κανείς άνετα και να αποτραπεί μια απότομη αύξηση θερμοκρασίας; ……………………………………………………………………………………………… 8. Σε ένα σύστημα κλιματισμού, σε ποια συσκευή ή ποιο τμήμα καταναλώνεται η ηλεκτρική ενέργεια; (Σημειώστε το σωστό) Συμπιεστής - Εξατμιστής - Συμπυκνωτής Απαντήσεις 1. Ψύξη ή θέρμανση των μερών του σώματος με ακτινοβολία, Κρύο στα πόδια και ζέστη στο κεφάλι ταυτόχρονα, ζεστά ή κρύα πόδια 2. ζεστό νερό ή αέρας 3. Βλ. το κεφάλαιο 4. Η απόδοση θέρμανσης της αντλίας θερμότητας είναι το άθροισμα της ηλεκτρικής ενέργειας του συμπιεστή και της ενέργειας χαμηλού δυναμικού του εξωτερικού περιβάλλοντος. Ο συντελεστής θέρμανσης είναι η απόδοση θέρμανσης διαιρούμενη με την ηλεκτρική ενέργεια του συμπιεστή. 5. συλλέκτης, ρύθμιση, αντλία, ηλιακή δεξαμενή, θερμοσίφωνα, αισθητήρες 6. Θερμοκρασία του αέρα, η υγρασία και η κίνηση του αέρα. 7. 23-25 ºC. 8. Συμπιεστής. Διαδικτυακοί σύνδεσμοι http://www.rerc-vt.org/solarbasics.htm http://www.price-hvac.com/media/trainingModule.aspx http://www.idae.es/ Παραπομπές Greg Pahl: Natural Home Heating: The Complete Guide to Renewable Energy Options, Chelsea Green Publishing, 2003 ASHRAE, Fundamentals Handbook (SI), GA, ASHRAE, 2001, Atlanta. Moran, M. J. and H. N. Shapiro, Fundamentals of Engineering Thermodynamics: SI version, John Wiley & Sons, Inc., 2006. VV. A. A.: Guía Práctica de la Energía. Consumo Eficiente y Responsable (Practical Guide for Energy: Efficient and Responsible Consumption), Instituto para la Diversificación y Ahorro de la Energía (IDAE), 2007, Madrid. 41 IUSES — Μαθαίνοντας να χρησιμοποιούμε αποδοτικά την ενέργεια Κύρια σημεία: Η θερμική άνεση είναι ένας από τους σημαντικότερους παράγοντες που παρέχουν το βέλτιστο εσωτερικό περιβάλλον στους ανθρώπους. Ο καλύτερος τρόπος για να παρέχετε θερμική άνεση χωρίς αύξηση της κατανάλωση ενέργειας είναι να ακολουθήσετε τις συστάσεις - θερμοκρασία κυρίως - ούτε υπερθέρμανση ούτε υπερβολική ψύξη Υπάρχουν πολλές δυνατότητες και συνδυασμοί πηγής θερμότητας και θερμαντικά στοιχεία. Είναι σημαντικό να επιλέξετε το βέλτιστο συνδυασμό και την ορθή ρύθμιση. Υπάρχουν πολλές δυνατότητες στην αποτελεσματική χρήση ανανεώσιμων πηγών – ηλιακή ενέργεια, βιομάζα, αντλίες θερμότητας Τα κλιματιστικά εκτοξεύουν στα ύψη τους θερινούς λογαριασμούς των βιομηχανιών, των ξενοδοχείων, των νοσοκομείων, των θεσμικών κτιρίων, των σχολείων κ.λπ. και, σε πολλές θερμότερες ευρωπαϊκές περιοχές. Η λειτουργία κάθε συστήματος ψύξης ή κλιματισμού είναι να μεταφέρει θερμότητα από ένα σταθμό σε έναν άλλο με συγκεκριμένο ποσό έργου, δηλαδή, κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας. Είναι σαν μια ανταλλαγή όπου η θερμότητα απορροφάται από το εσωτερικό του σπιτιού, ψύχεται, και μεταφέρεται στο εξωτερικό, όπου εκλύεται. Η λειτουργική θερμοκρασία ενός κλιματιστικού το καλοκαίρι πρέπει να κυμαίνεται μεταξύ 23ºC και 25°C (η δεύτερη είναι το καλύτερο επίπεδο). Με κάθε βαθμό κάτω από τη θερμοκρασία άνεσης, σπαταλάτε 8% περισσότερη ενέργεια. Στις περισσότερες περιπτώσεις, οι ανεμιστήρες προσφέρουν την ίδια αίσθηση άνεσης, όπως ένα κλιματιστικό. Μπορούν να δώσουν αίσθηση θερμοκρασίας 3°C ως 5°C χαμηλότερης από την πραγματική θερμοκρασία και καταναλώνουν λιγότερη ηλεκτρική ενέργεια. 42 IUSES — Μαθαίνοντας να χρησιμοποιούμε αποδοτικά την ενέργεια 4. Παρασκευή οικιακού ζεστού νερού Η παρασκευή οικιακού ζεστού νερού αποτελεί συνήθως το δεύτερο υψηλότερο ποσό κατανάλωσης θερμότητας του σπιτιού. Η κατανάλωση εξαρτάται από τις συνήθειες του χρήστη και διαφέρει σε κάθε χώρα και κάθε νοικοκυριό. Σημείωση: Λέγεται ότι η ελάχιστη κατανάλωση είναι περίπου 40 λίτρα ανά άτομο την ημέρα, δηλαδή περίπου 2 kWh. Η μέση κατανάλωση είναι περίπου 3,4 - 4 kWh ανά άτομο την ημέρα (ο αριθμός αυτός περιλαμβάνει τις απώλειες στις σωληνώσεις). Σε σπίτια με κεντρικό σύστημα θέρμανσης, η ίδια πηγή χρησιμοποιείται για θέρμανση και παρασκευή ζεστού νερού. Σε σπίτια με τοπικό σύστημα θέρμανσης η ηλεκτρική ενέργεια χρησιμοποιείται περισσότερο. Σημείωση: Για να μην υπάρξουν θερμικές απώλειες η σωληνογραμμή πρέπει να είναι όσο το δυνατόν πιο κοντή και καλά μονωμένη. Η θερμοκρασία πρέπει να είναι περίπου 45-60°C. Κατά την περίοδο θέρμανσης, το οικιακό ζεστό νερό παρασκευάζεται συνήθως μαζί με τη θέρμανση. Το καλοκαίρι η παρασκευή νερού θα πρέπει να γίνεται χωριστά, γιατί δεν χρησιμοποιείτε το σύνολο των εισροών του θερμοσίφωνα. Μάλιστα, η αποδοτικότητα ενός παλιού θερμοσίφωνα μπορεί να μειωθεί σε 40%, οι σύγχρονοι θερμοσίφωνες μπορούν να τεθούν σε μια λειτουργία ειδικά για το καλοκαίρι, ώστε η απόδοση μπορεί να είναι 80% ή μεγαλύτερη. Πλύσιμο χεριών Καθημερινή φροντίδα σώματος Πιάτα (1 άτομο) Ντους Μπάνιο Πλύσιμο χεριών 3-6l 37 ° 0,1 - 0,2 kWh 9 - 12 l 37 ° 0,3 - 0,4 kWh 4-7l 30 - 50 l 150 - 180 l 3-6l 60 ° 37 ° 27 ° 37 ° 0,3 - 0,5 kWh 1,0 - 1,7 kWh 5,0 - 6,0 kWh 0,1 - 0,2 kWh Πίνακας 4. Πόσο πόσιμο νερό χρειαζόμαστε/καταναλώνουμε; 4.1 Τύποι συσκευών θέρμανσης νερού Υπάρχουν διάφορα συστήματα παρασκευής ζεστού νερού - στιγμιαίοι θερμαντήρες νερού ή σύστημα αποθήκευσης, άμεση ή έμμεση θέρμανση. Όλα μπορούν να ταξινομηθούν με βάση την πηγή ενέργειας. Άμεση θέρμανση σημαίνει ότι το νερό έρχεται σε επαφή με την πηγή της θέρμανσης (ηλεκτρική ενέργεια, φλόγα κλπ.). Έμμεση σημαίνει ότι το νερό για κατανάλωση θερμαίνεται με εναλλάκτη θερμότητας. Το σύστημα αποθήκευσης είναι το παλαιότερο σύστημα παρασκευής πόσιμου νερού. Η ανισότητα της κατανάλωσης και της παραγωγής καλύπτεται από την αποθήκευση. Όταν χρησιμοποιείται ο ανεξέλεγκτος θερμοσίφωνας για στερεά καύσιμα, απαιτείται ακόμη αποθήκευση. Ο υπολογισμός του κατάλληλου μεγέθους αποθήκευσης εξαρτάται από το χρόνο 43 IUSES — Μαθαίνοντας να χρησιμοποιούμε αποδοτικά την ενέργεια θέρμανσης του νερού, και στη συνέχεια, με βάση το χρόνο αυτό υπολογίζουμε τις εισροές της αποθήκευσης. Τέτοιοι λέβητες έχει χαμηλή υδροληψία για μεγάλο χρονικό διάστημα. Το μειονέκτημα είναι ότι η απώλεια θερμότητας μπορεί να είναι αρκετά υψηλή (νέοι τύποι αναγράφουν την απώλεια στο σήμα ενεργειακής απόδοσης). Όταν χρησιμοποιείτε στιγμιαία θερμοσίφωνα, το νερό ρέει μέσα από την επιφάνεια μεταφοράς θερμότητας και θερμαίνεται. Οι στιγμιαίοι θερμοσίφωνες δεν προσφέρονται για χώρους όπου η κατανάλωση είναι συχνή και σε μικρές ποσότητες (π.χ. πλύσιμο χεριών). Η θερμοκρασία αλλάζει με την εκροή, επομένως μπορεί μερικές φορές να προκαλέσει πρόβλημα. Τέτοιοι θερμοσίφωνες έχουν αντιθέτως υψηλή υδροληψία για μικρό χρονικό διάστημα. Αλλά είναι αρκετά ευαίσθητοι στο νερό της γης. 4.1.1 Ηλεκτρικές συσκευές αποθήκευσης Η ηλεκτρική θέρμανση είναι συνήθως η άμεση θέρμανση. Το νερό σε συσκευή τέτοιου τύπου θερμαίνεται συνήθως τη νύχτα, όταν η ηλεκτρική ενέργεια είναι φθηνότερη. Έτσι, το πλεονέκτημα είναι η χαμηλότερη τιμή της ηλεκτρικής ενέργειας και χαμηλές εισροές της συσκευής. Η σπείρα θέρμανσης που συνδέεται με το σύστημα θέρμανσης μπορεί να εγκατασταθεί στο χώρο αποθήκευσης, έτσι το χειμώνα μπορείτε να θερμάνετε νερό με θερμότητα από το θερμοσίφωνα. Συσκευή τέτοιου τύπου ονομάζεται συνδυασμένος λέβητας. Το μειονέκτημα είναι ο περιορισμένος όγκος νερού που μπορείτε να θερμάνετε. Όταν καταναλώνετε ολόκληρο το χώρο αποθήκευσης, θα πρέπει να περιμένετε πολλή ώρα (μερικές φορές μέχρι την επόμενη ημέρα) για να ζεσταθεί το νερό. 4.1.2 Ηλεκτρικές στιγμιαίες συσκευές Αυτός ο τύπος τοποθετείται συνήθως κάτω από το νεροχύτη. Όταν χρησιμοποιείτε συσκευή τέτοιου τύπου το ζεστό νερό είναι συνεχώς διαθέσιμο, αλλά παρουσιάζει το μειονέκτημα ότι η εγκατεστημένη εισροή αυτής της συσκευής είναι αρκετά υψηλή. Έτσι απαιτείται καλύτερος διακόπτης κυκλώματος και αυτό συνεπάγεται μεγαλύτερο κόστος και ακριβότερους λογαριασμούς. 4.1.3 Στιγμιαίες συσκευές αποθήκευσης αερίους Συσκευή τέτοιου τύπου ήταν συνηθισμένη παλιότερα. Σήμερα, χρησιμοποιούνται συνήθως οι συσκευές αποθήκευσης αερίου. Το κύριο πλεονέκτημα τέτοιας συσκευής είναι η απλή κατασκευή και λειτουργία, καθώς και οι μικρές διαστάσεις. Ωστόσο, η αποδοτικότητα είναι χαμηλή και η θερμοκρασία ποικίλει ανάλογα με τη ροή. 4.1.4 Συσκευές άμεσης αποθήκευσης αέριου Αυτές οι συσκευές εξαλείφουν το μειονέκτημα του στιγμιαίου θερμοσίφωνα. Η εισροή του καυστήρα μπορεί να είναι χαμηλότερη, η θερμοκρασία δεν εξαρτάται από τη ροή και η αποδοτικότητα είναι υψηλότερη ακόμη και αν βγάζετε μικρή ποσότητα νερού. Αλλά είναι μεγαλύτερες και ακριβότερες. Σε σύγκριση με ηλεκτρική θερμάστρα, η θερμάστρα αερίου μπορεί να λειτουργήσει κατά τη διάρκεια όλης της ημέρας. Η εισροή είναι υψηλότερη, άρα το μέγεθος μπορεί να είναι μικρότερο. Αυτός θερμοσίφωνας νερού μπορεί επίσης να συνδεθεί με το θερμοσίφωνα ή υπάρχουν πολλοί θερμοσίφωνές με ενσωματωμένη αποθήκευση στην αγορά. 44 IUSES — Μαθαίνοντας να χρησιμοποιούμε αποδοτικά την ενέργεια 4.1.5 Συσκευές έμμεσης αποθήκευσης αέριου Αυτές συνδέονται με τη θερμάστρα αερίου και θερμαίνουν το νερό μέσω του εναλλάκτη που είναι εγκατεστημένος μέσα στη δεξαμενή. Η λύση αυτή είναι κατάλληλη όταν χρησιμοποιείτε άλλες πηγές εκτός από τη θερμάστρα αερίου. 4.1.6 Άλλες δυνατότητες Η αποθήκευση με εναλλάκτη θερμότητας είναι το καθολικό σύστημα θέρμανσης νερού και μπορεί να χρησιμοποιηθεί με οποιαδήποτε άλλη πηγή ενέργειας, π.χ. ορυκτά καύσιμα, βιομάζα, ξύλο, ηλιακή ενέργεια, αντλία θέρμανσης κ.λπ. Επίσης, μπορεί να χρησιμοποιηθεί γεωθερμική ενέργεια. Οι εναλλάκτες αντιρροής χρησιμοποιούνται πρόσφατα, αλλά κυρίως η συσσώρευση ενέργειας στο νερό είναι προτιμότερη δυνατότητα. Η συσσώρευση με ηλιακό σύστημα ή αντλία θέρμανσης είναι απαραίτητη. 4.2 Συμβουλές για το πώς να εξοικονομήσετε νερό και ενέργεια Σε κανένα δεν αρέσει να πληρώνει λογαριασμούς, ιδίως όταν η τιμή αυξάνεται συνεχώς. Συνεπώς είναι καλύτερα να εξοικονομούμε ενέργεια και νερό. Στην πραγματικότητα εξοικονομούμε δύο φορές - το νερό και την ενέργεια που απαιτούνται για τη θέρμανση. Η παρασκευή πόσιμου νερού αποτελεί περίπου το 25% της κατανάλωσης ενέργειας. Σημείωση: Το πρώτο βήμα είναι να αποτραπεί κάθε διαρροή του ζεστού νερού. Διαρροή 10 σταγόνων το λεπτό αντιστοιχεί σε 40 λίτρα ανά εβδομάδα. Το επόμενο βήμα είναι να μειωθεί η κατανάλωση. Υπάρχουν πολλές δυνατότητες. Κάντε ένα ντους ή μπάνιο. Ένα σύντομο ντους είναι φθηνότερο, διότι μόνο το ένα τρίτο του νερού καταναλώνεται σε σύγκριση με το μπάνιο. Επίσης, χρησιμοποιώντας το ντους για το πλύσιμο των χεριών ή των πιάτων μπορείτε να εξοικονομήσετε νερό, διότι το νερό εμπλουτίζεται από τον αέρα και έτσι επιτυγχάνεται υψηλότερη ροή. Με οικονομικό ντους στο μπάνιο μπορείτε να εξοικονομήσετε ακόμη 30-35% του πόσιμου νερού. Χρησιμοποιώντας βρύσες με μια λαβή οι οποίες μειώνουν το χρόνο ρύθμισης της θερμοκρασίας μπορείτε να εξοικονομήσετε σχεδόν το 20% της ενέργειας που απαιτείται για τη θέρμανση του νερού. Αν τηρήσετε όλες αυτές τις αρχές μπορείτε να εξοικονομήσετε 30 με 40% της ενέργειας που απαιτείται για τη θέρμανση του νερού, δηλαδή περίπου 7 - 10% της κατανάλωσης ενέργειας νοικοκυριών με μια οικογένεια. Και αυτό δεν είναι ένα μικρό ποσό. Ας εξετάσουμε λοιπόν τους πιθανούς τρόπους εξοικονόμησης λεπτομερώς: Ανάμειξη Μεγάλη απώλεια νερού και ενέργειας παρουσιάζει το χρόνο ανάμειξης του νερού από τη βρύση. Μια τεράστια ποσότητα νερού ρέει άσκοπα μέχρι να αναμείξετε το νερό σε κατάλληλη θερμοκρασία. Υπάρχει λοιπόν ένα απλό τέχνασμα: ανοίξτε πρώτα το ζεστό νερό και περιμένετε μέχρι να κυλήσει. Στη συνέχεια ανοίξτε το κρύο που θα έχει θερμοκρασία περίπου 20°C επειδή θερμάνθηκε στη σωληνογραμμή και αναμείξετε το. Μετά από λίγο, κρύο νερό από την πηγή (10°C) ρέει μειώνοντας τη θερμοκρασία. Αν πλένετε μόνο τα χέρια σας δεν πειράζει, αν κάνετε ένα ντους αυξήστε απλά τη θερμοκρασία. Όταν τελειώστε, κλείστε πρώτα το ζεστό νερό. Μπορεί να φαντάζει ασήμαντο αλλά σε νοικοκυριά με μικρά παιδιά αυτές είναι χιλιάδες μεγάλες αναμείξεις του νερού. Όταν εξοικονομείτε δεκατόλιτρα ή λίτρα νερού σε κάθε πλύσιμο, η 45 IUSES — Μαθαίνοντας να χρησιμοποιούμε αποδοτικά την ενέργεια ετήσια εξοικονόμηση μπορεί να ισοδυναμεί με αρκετά κυβικά μέτρα. Βρύση μια λαβής Το πρόβλημα της ανάμειξης επιλύεται εν μέρει με τη χρήση βρύση μιας λαβής. Όταν χρησιμοποιείτε βρύση τέτοιου τύπου πρέπει να μάθετε ποια θέση λαβής προσφέρει το κατάλληλο ζεστό νερό. Όταν πλένετε πιάτα είναι σκόπιμο να κλείνετε τη βρύση αρκετές φορές, πλύνετε ακόμη μερικά πιάτα και ανοίξτε την πάλι. Άλλη συμβουλή: δεν μπορείτε να ρυθμίζετε άνετα τη ροή του νερού με μικρή λαβή. Η ρύθμιση είναι συνήθως ανεξέλεγκτη, επομένως καλύτερα είναι να αγοράσετε βρύση με μεγαλύτερη λαβή. Μια ιδανική λύση είναι να χρησιμοποιείτε τη θερμοστατική βρύση σε ολόκληρο το διαμέρισμα, επειδή μπορείτε απλά να ρυθμίζετε τη θερμοκρασία και στη συνέχεια τη ροή του νερού. Δεν υπάρχει λόγος να ανησυχείτε για το ζεστό νερό. Υδραυλικές εργασίες Όταν μετακινείτε το θερμοσίφωνα από το κελάρι στο μπάνιο ή όσο το δυνατόν πλησιέστερα μπορείτε να μειώσετε τις απώλειες θερμότητας από τη σωληνογραμμή. Το μπάνιο σήμερα αποτελεί αντιπροσωπευτικό μέρος ενός διαμερίσματος και οι αρχιτέκτονες δεν θέλουν να έχουν ένα λέβητα εκεί μέσα, αλλά μπορείτε απλά να τον βάλετε στο ντουλάπι. Αλλάξτε τις συνήθειές σας Με ένα σύντομο ντους μπορείτε να εξοικονομήσετε σχεδόν το 70% του νερού που χρησιμοποιείται για το μπάνιο. Δεν χρειάζεται να σταματήσετε τις στιγμές χαλάρωσης στη μπανιέρα, απλά να ελαττώσετε αυτή τη συνήθεια. Ένα μπάνιο απαιτεί περίπου 150 λίτρα νερού ενώ ένα ντους απαιτεί 50 λίτρα. Μειώστε τη σπατάλη Συνηθίζουμε να σπαταλάμε νερό και να το αφήνουμε να κυλά στην αποχέτευση, διότι δεν κλείνουμε τη βρύση όταν πλένουμε τα χέρια μας με σαπούνι, βουρτσίζουμε τα δόντια, πλένουμε τα μαλλιά, ξυριζόμαστε, κλπ. Υπάρχει κι άλλο καλό παράδειγμα συχνής σπατάλης. Πλένουμε συνήθως τα χέρια μας σε πολύ μικρή ποσότητα νερού και ενεργοποιούμε το ζεστό νερό, αλλά το νερό ρέει από τη βρύση με 20°C και όταν το ζεστό νερό φθάνει, συνήθως απενεργοποιούμε την ταινία και αφήνουμε το ζεστό νερό να κρυώσει στη σωληνογραμμή. Επομένως προσπαθήστε να πλένετε τα χέρια σας με κρύο νερό διότι και το νερό αυτό παρέμεινε στη σωληνογραμμή και θερμαίνεται στους 20°C. Μια άλλη συμβουλή για μείωση της σπατάλης του νερού είναι η χρήση γαντιών μιας χρήσης για τις καθαριότητες, η χρήση ποτηριών για βούρτσισμα δοντιών ή ξύρισμα. 4.3 Ηλιακοί θερμοσίφωνες Σημείωση: Η παρασκευή οικιακού νερού τέτοιου τύπου αποτελεί την πιο συνηθισμένη χρήση ηλιακής ενέργειας. Το κύριο πλεονέκτημα είναι ότι η ηλιακή ενέργεια είναι προσιτή, η λειτουργία αυτού του συστήματος κοστίζει ελάχιστα και μπορεί να εγκατασταθεί συμπληρωματικά. Ωστόσο, το κόστος των επενδύσεων είναι αρκετά υψηλό, άρα η περίοδος αποπληρωμής είναι μεγάλη και το όλο σύστημα εξαρτάται από την ηλιοφάνεια, η οποία είναι ασταθής. Αυτά τα ενεργά ηλιακά συστήματα συσσωρεύουν ηλιακή ενέργεια στο χώρο αποθήκευσης (δεξαμενή νερού, ή και λεκάνη, ή χώρος αποθήκευσης χαλικιών) και στη συνέχεια, η συσσωρευμένη ενέργεια χρησιμοποιείται συνήθως για οικιακό ζεστό νερό ή θέρμανση. Αλλά 46 IUSES — Μαθαίνοντας να χρησιμοποιούμε αποδοτικά την ενέργεια υπερισχύει ο κανόνας ότι περισσότερη συσσώρευση σημαίνει υψηλότερο κόστος. Το ηλιακό σύστημα πρέπει να συνδέεται με άλλη πηγή θέρμανσης (π.χ. λέβητας αερίου, ηλεκτρικός βραστήρας κτλ.), σε περίπτωση που υπάρχει λίγη ή καθόλου ηλιοφάνεια (συννεφιά, νύχτα κλπ.). Το καλοκαίρι το νερό μπορεί να είναι ο μεταφορέας θερμότητας, αλλά για την ετήσια λειτουργία πρέπει να χρησιμοποιηθεί το υγρό μη ψύξης. Σημείωση: Πλεονεκτήματα της ηλιακής παρασκευής ζεστού νερού: Καλύπτει το 50% έως 70% των ετήσιων αναγκών σε ζεστό νερό Προσδόκιμος όρος ζωής 20-30 χρόνια Οι ηλιακοί θερμοσίφωνες μειώνουν τους ετήσιους λογαριασμούς ζεστού νερού Παρέχεται σχεδόν εξ ολοκλήρου καλοκαιρινό ζεστό νερό Λειτουργεί και σε συννεφιασμένες συνθήκες Απλές εκτιμήσεις σχεδιασμού 4.4 Άσκηση/Ερωτήσεις 1. Ποια είναι η κατάλληλη θερμοκρασία οικιακού ζεστού νερού; ……………………………………………………………………………………………… 2. Τι καταναλώνει λιγότερο νερό; □ Το μπάνιο □ Το ντους 3. Τι ποσοστό ζεστού νερού μπορεί να παρασκευάζεται ετησίως από ηλιακό σύστημα; ……………………………………………………………………………………………… Απαντήσεις 1. περίπου 45-60°C 2. Το ντους 3. 50% έως 70% των ετήσιων αναγκών ζεστού νερού. Παραπομπές - Greg Pahl: Natural Home Heating: The Complete Guide to Renewable Energy Options, Chelsea Green Publishing, 2003 Διαδικτυακοί σύνδεσμοι http://www.engineeringtoolbox.com http://www.rerc-vt.org/solarbasics.htm http://www.diydoctor.org.uk/projects/domestic_hot_water_systems.htm Κύρια σημεία: Η παρασκευή οικιακού ζεστού νερού είναι συνήθως το δεύτερο μεγαλύτερο ποσό οικιακής κατανάλωσης θερμότητας. Η ελάχιστη κατανάλωση είναι περίπου 40 λίτρα ανά άτομο την ημέρα, δηλαδή περίπου 2 kWh. Η μέση κατανάλωση είναι περίπου 3,4 - 4 kWh ανά άτομο την ημέρα. 47 IUSES — Μαθαίνοντας να χρησιμοποιούμε αποδοτικά την ενέργεια 48 Υπάρχει ένα πρόβλημα το καλοκαίρι όταν απώλειες από τη σωληνογραμμή συνεπάγονται ανεπιθύμητα εσωτερικά κέρδη. Για να αποφευχθούν οι θερμικές απώλειες η σωληνογραμμή πρέπει να είναι όσο το δυνατόν πιο μικρή και καλά μονωμένη. Η θερμοκρασία πρέπει να είναι περίπου 45-60°C. Το πρώτο βήμα είναι η αποτροπή κάθε διαρροής ζεστού νερού. Διαρροή 10 σταγόνων σε ένα λεπτό ισοδυναμεί με 40 λίτρα την εβδομάδα. Εξοικονόμηση με σύντομο ντους, διότι καταναλώνεται μόνο το ένα τρίτο του νερού σε σύγκριση με το μπάνιο. Επίσης, χρησιμοποιώντας το ντους για το πλύσιμο των χεριών ή πιάτων μπορείτε να εξοικονομήσετε νερό, διότι το νερό εμπλουτίζεται από τον αέρα και έτσι επιτυγχάνεται υψηλότερη ροή. Υπάρχουν πολλές δυνατότητες στην αποτελεσματική χρήση ανανεώσιμων πηγών – ιδίως ηλιακών IUSES — Μαθαίνοντας να χρησιμοποιούμε αποδοτικά την ενέργεια 5. Φωτισμός Μαθησιακός Στόχος: Σε αυτό το κεφάλαιο θα μάθετε: Τη σημασία του φωτός για τον άνθρωπο Πώς χρησιμοποιούμε το φως της ημέρας και τεχνητό φως Μια επισκόπηση των πιθανών τεχνητών πηγών φωτός Τι είναι το φως, τρόπος μέτρησης και συστάσεις για την έντασή του στα κτίρια Χρειαζόμαστε κατάλληλο φωτισμό για να βλέπουμε και εργαζόμαστε. Η κύρια ζήτηση στον εσωτερική χώρο (από αυτή την άποψη) είναι η οπτική άνεση. Ορισμός: Αυτό σημαίνει ότι το περιβάλλον φωτισμού πρέπει να ικανοποιεί φυσιολογικές, ψυχολογικές και αισθητικές ανάγκες του ανθρώπου. Ο φωτισμός περιλαμβάνει τη χρήση τεχνητών πηγών φωτός, όπως λαμπτήρες και φυσικό φωτισμό των εσωτερικών χώρων από το φως της ημέρας. Σημείωση: Το φως της ημέρας είναι πολύ σημαντικό για τον άνθρωπο. Χωρίς την καθημερινή διέγερση του φως της ημέρας η ανθρώπινη όραση μπορεί να εκφυλιστεί. Έτσι, ο φωτισμός της ημέρας (με παράθυρα, φεγγίτες, κλπ.) χρησιμοποιείται ως η κύρια πηγή φωτός την ημέρα σε κτίρια όπου ζουν ή εργάζονται άνθρωποι. Όταν δεν είναι εφικτή η χρήση του φωτισμού ημέρας μπορείτε να χρησιμοποιήσετε μικτό φωτισμό ή στην χειρότερη περίπτωση, μόνο τεχνητό φωτισμό. Σημείωση: Χρησιμοποιώντας το φως της ημέρας κατά τη διάρκεια της ημέρας μειώνουμε τη ζήτηση ενέργειας και τα έξοδα. Για την παροχή του ζητούμενου φωτισμού ενός χώρου απαιτείται συνήθως τεχνητός φωτισμός. Έτσι, ο τεχνητός φωτισμός αποτελεί σημαντική συνιστώσα της ενεργειακής κατανάλωσης, που αντιπροσωπεύει σημαντικό μέρος της συνολικής ενέργειας που καταναλώνεται παγκοσμίως. Ο τεχνητός φωτισμός παρέχεται σήμερα συνήθως από τα ηλεκτρικά φώτα, αλλά φωτισμός αερίου, κεριά, ή λάμπες πετρελαίου χρησιμοποιούνταν παλιότερα και εξακολουθούν να χρησιμοποιούνται σε ορισμένες περιπτώσεις. Ο σωστός φωτισμός μπορεί να βελτιώσει την εργασιακή απόδοση ή την αισθητική. Αν και μπορεί να υπάρξει σπατάλη ενέργειας και δυσμενείς επιπτώσεις στην υγεία από το φωτισμό. Ο εσωτερικός φωτισμός είναι μια μορφή επίπλωσης, και βασικό στοιχείο της εσωτερικής διακόσμησης. Ο φωτισμός μπορεί επίσης να είναι αναπόσπαστο 49 IUSES — Μαθαίνοντας να χρησιμοποιούμε αποδοτικά την ενέργεια στοιχείο ενός τοπίου. 5.1 Φως της ημέρας Η πηγή του φωτός της ημέρας είναι οι ηλιακές ακτίνες ή το ηλιόφως που σκορπίζεται από τον ουρανό. Η ένταση και το χρώμα του φωτός της ημέρας ποικίλλουν κατά τη διάρκεια της ημέρας και του έτους και εξαρτάται επίσης από το γεωγραφικό πλάτος και τις καιρικές συνθήκες. Το φως της ημέρας αποτελεί κύριο παράγοντα του περιβάλλοντος και έχει τεράστιες επιπτώσεις στη σωματική και ψυχική κατάσταση του ανθρώπου. Έτσι υπάρχουν απαιτήσεις ποσότητας και ποιότητας σε πρότυπα ή συστάσεις. Το ποσοτικό κριτήριο είναι το επίπεδο έντασης του φωτός της ημέρας, η ποιότητα περιγράφεται από τη φωτεινή ροή και την κατεύθυνση του φωτός, η ισομετρία του φωτισμού και φωτεινότητα και αντηλιά. Η αντηλιά προκαλείται από υψηλή φωτεινότητα και υψηλή αντίθεση π.χ. παράθυρα οροφής προσανατολισμένα προς τον ουρανό. Συνεπώς είναι απαραίτητη η ρύθμιση των ακτίνων του φωτός της ημέρας στους εσωτερικούς χώρους. Υπάρχουν πολλοί τρόποι για να ρυθμίσετε το φως της ημέρας. Πρέπει να επιλέξετε τα μέσα που ταιριάζουν καλύτερα και είναι οικονομικά. στερεό κάλυμμα παραθύρων – βρίσκεται στην εξωτερική πλευρά του παραθύρου (π.χ. παραθυρόφυλλα ταράτσας) κινητό κάλυμμα παραθύρων - (π.χ. παραθυρόφυλλα, κουρτίνες, κινητά παραθυρόφυλλα ταράτσας) μπορεί να ρυθμίσει κατάλληλα και μπορεί να τοποθετηθεί και στους δυο χώρους. Σε εξωτερικούς χώρους καταργεί επίσης την εκμετάλλευση της ηλιακής ενέργειας. 5.2 Τεχνητός φωτισμός Ο τεχνητός φωτισμός πραγματοποιείται με τεχνητές πηγές φωτισμού όταν δεν είναι εφικτός ο φωτισμός της ημέρας. Σύγχρονες πηγές μπορούν να δημιουργήσει σε εσωτερικούς χώρους φωτισμό που είναι ίδιος με τον φωτισμό της ημέρας. Σημείωση: Η ένταση του φωτός πρέπει να αντιδρά στην οπτική δραστηριότητα. Χαμηλότερη για τη βασική δραστηριότητα και υψηλότερη για την δραστηριότητα που απαιτεί φως. Επίσης, ο φωτισμός πρέπει να δημιουργεί κατάλληλο και ευχάριστο περιβάλλον. Ο φωτισμός χωρίζεται συνήθως σε κεντρικό και τοπικό φωτισμό. Υπάρχει μια βασική αρχή στον σχεδιασμό φωτισμού - το φως πρέπει να είναι όπου χρειάζεται (π.χ. όροφος, χώρος εργασίας κ.λπ.). Επίσης, είναι σημαντικός ο τρόπος φωτισμού. Μπορεί να είναι άμεσος, ημιάμεσος, έμμεσος ή μικτός. Άμεσος φωτισμός σημαίνει ότι το φως πέφτει στο χώρο εργασίας ή το δάπεδο. Ο άμεσος φωτισμός χρησιμοποιεί όλο το εκπεμπόμενο φως, συνεπώς είναι πολύ οικονομικός, αλλά 50 IUSES — Μαθαίνοντας να χρησιμοποιούμε αποδοτικά την ενέργεια δημιουργούνται σκοτεινές σκιές με αιχμηρά άκρα και προκαλεί αντηλιά. Επίσης, το ταβάνι και το πάνω μέρος του τοίχου είναι σκοτεινά. Στον ημιάμεσο φωτισμό, η πηγή εκπέμπει το φως όχι μόνο κάτω, αλλά και μέχρι το ταβάνι ή τους τοίχους. Το δωμάτιο φαντάζει πιο άνετο. Το φως που αντανακλάται από το ταβάνι κάνει τις σκιές φωτεινότερες ενώ η αντηλιά είναι πιο υποφερτή. Ο ημιάμεσος φωτισμός είναι βέλτιστη λύση και χρησιμοποιείται πολύ συχνά. Ο μικτός φωτισμός εκπέμπει φως σε όλες τις κατευθύνσεις, έτσι είναι ίδια η φωτεινότητα όλων των επιφανειών (δάπεδο, οροφή, τοίχοι). Ο έμμεσος φωτισμός σημαίνει ότι όλο το φως πέφτει στο ταβάνι και το πάνω μέρος των τοίχων. Το φωτεινό ταβάνι φαίνεται σαν η πηγή με χαμηλή ένταση, συνεπώς όλο το δωμάτιο φωτίζεται ομοιόμορφα χωρίς αντηλιά. Το μειονέκτημα αυτού του συστήματος φωτισμού είναι οι μεγάλες απώλειες υψηλού φωτός που προκαλούνται από την αντανάκλαση. 5.2.1 Πηγές φωτός Υπάρχουν δύο κύριες ομάδες πηγών - θερμικές και ακτινοβόλες πηγές. Στις θερμικές πηγές (π.χ. Ήλιος, κοινός λαμπτήρας) το φως εκπέμπεται από θέρμανση σε πολύ υψηλή θερμοκρασία. Στις ακτινοβόλες πηγές (λαμπτήρες φθορισμού) το φως πηγάζει από τη φωταύγεια. Υπάρχει ένας κατάλογος τεχνικών δεδομένων που χαρακτηρίζουν την πηγή που καθορίζει την ποσότητα και την ποιότητα του φωτός: τάση (V) εισροή (W) φωτεινή ροή (lm) lumen ανά Watt (lm / W) θερμοκρασία (K) Οι λάμπες είναι οι πιο διαδεδομένες και λιγότερο οικονομικές πηγές. Μόνο περίπου το 3-4% της ενέργειας ισχύος μετατρέπεται σε φως, το υπόλοιπο αποτελεί σπατάλη θερμότητας. Το πλεονέκτημα είναι η χαμηλή τιμή και η εύκολη εφαρμογή χωρίς χρειάζονται άλλες εγκαταστάσεις. Η απόδοση χρωμάτων είναι πολύ ευχάριστη και μοιάζει με το φως της ημέρας. Η διάρκεια ζωής είναι αρκετά μικρή, περίπου 1.000 ώρες. Η ισχύς κυμαίνεται από 15 έως 200 W και lumen ανά watt από 6 έως 16 lm/W. Οι λάμπες αλογόνου αποτελούν αρκετά νέες πηγές. Λόγω του σχήματός τους, προτιμώνται για διακοσμητικό και ιδιωτικό φωτισμό. Το lumen ανά watt είναι μεγαλύτερο, 11 έως 25 lm/W. Και η διάρκεια ζωής είναι μεγαλύτερη, περίπου 2000-3000 ώρες. Αυτές οι λάμπες κατασκευάζονται σε 2 τύπους, για χαμηλή τάση (12 V) με ισχύ από 5 έως 75 W και για τάση γραμμής, με ισχύ από 60 έως 2000 W. Διαθέτουν τον υψηλότερο δείκτη χρώματος από όλες τις πηγές. Όταν τις χρησιμοποιείτε μην ξεχνάτε ότι προσφέρονται για χαμηλή τάση, η θερμοκρασία αυτή της πηγής είναι υψηλή και 51 IUSES — Μαθαίνοντας να χρησιμοποιούμε αποδοτικά την ενέργεια θερμαίνουν το περιβάλλον. Σήμερα χρησιμοποιούνται πιο συχνά οι πρότυποι λαμπτήρες φθορισμού. Ανήκουν στις πηγές χαμηλής πίεσης. Το φως εκπέμπεται από πρόσπτωση του υπεριώδους φωτός για στη στιβάδα φωτοφόρου που καλύπτει την εσωτερική πλευρά του λαμπτήρα φθορισμού. Οι λαμπτήρες κατασκευάζονται σε πολλές αποχρώσεις, από ροζ μέχρι φως ημέρας. Ο δείκτης χρώματος είναι αρκετά καλός. Το lumen ανά watt είναι μεγαλύτερο, από 35 έως 60 lm/W. Η διάρκεια ζωής είναι αρκετά μεγάλη, 5000-8000 ώρες. Αλλά η συχνή μεταλλαγή μειώνει τη διάρκεια ζωής. Εκφράζεται κάποια ανησυχία για την αρνητική επίδραση αυτών των λαμπτήρων στον ανθρώπινο οργανισμό (πονοκέφαλος, ξηρά μάτια, απώλεια μαλλιών κ.λπ.), αλλά έρευνες απέδειξαν ότι αυτός ο φόβος είναι αβάσιμος. Αναγνωρίζουμε δύο τύπους λαμπτήρων φθορισμού: γραμμικοί και συμπαγείς. Οι γραμμικές πηγές κατασκευάζονται με μήκος 60, 120 και 150 εκατ. και με επαγωγικό σταθεροποιητή (INDP), τηγμένος εκκινητής για 230 V ή χωρίς εκκινητή με ηλεκτρικό σταθεροποιητή (ELP). Οι πηγές αυτές έχουν περίπου 10 φορές μεγαλύτερη διάρκεια ζωής και 5 φορές υψηλότερη απόδοση από τις κοινές λάμπες. Οι συμπαγείς λαμπτήρες φθορισμού ανήκουν στην ομάδα των πλέον σύγχρονων πηγών. Ορισμένοι τύποι αυτών των πηγών παράγονται με το ίδιο σπείρωμα όπως οι κοινές λάμπες, έτσι μπορείτε να αντικαταστήσετε τις λάμπες εύκολα. Η διάρκεια ζωής είναι περίπου 8 φορές μεγαλύτερη και η ισχύς περίπου 6 φορές υψηλότερη από τις λάμπες. Πίνακας 5. Πόση ενέργεια μπορεί να εξοικονομήσουμε αντικαθιστώντας λαμπτήρες με λαμπτήρες φθορισμού; Τύπος λαμπτήρα φθορισμού Γραμμικός λαμπτήρας φθορισμού Ø 38 mm με INDP Γραμμικός λαμπτήρας φθορισμού Ø 26 mm με INDP Συμπαγής λαμπτήρας φθορισμού με INDP Συμπαγής λαμπτήρας φθορισμού με ELP Γραμμικός λαμπτήρας φθορισμού Ø 26 mm με ELP Γραμμικός λαμπτήρας φθορισμού Ø 16 mm με ELP Εξοικονόμηση 62 % 72 % 76 % 79 % 82 % 88 % Το ποσοστό της μη χρησιμοποιούμενης ενέργειας. 5.2.2 Λάμπες Τα σημαντικά τμήματα του φωτισμού είναι επίσης οι λάμπες. Διαφορετικές πηγές απαιτούν διαφορετικές λάμπες, για παράδειγμα, οι λάμπες των γραμμικών λαμπτήρων φθορισμού έχουν διαφορετικό σχήμα και κατασκευή από τις λάμπες για τους λαμπτήρες. Οι λάμπες αποτελούνται από το τμήμα φωτισμού και το τμήμα κατασκευής. Το τμήμα φωτισμού μπορεί να διαχέει (διασκορπίζει το φως), να αντανακλά το φως ή να διαθλά το φως. Η λάμπα χαρακτηρίζεται από την απόδοση της λάμπας, δηλαδή την αναλογία μεταξύ της φωτεινής ροής της λάμπας και ροής της πηγής. Οι λάμπες που ανοίγονται στο κάτω μέρος έχουν την υψηλότερη απόδοση. Το κοινό πρόβλημα των λαμπών είναι η αντηλιά της ορατής πηγής. Οι πηγές πρέπει να καλύπτονται, ώστε να μην είναι ορατές από συνήθεις γωνίες. Η καλή επιλογή λάμπας προσφέρει υψηλότερη απόδοση εργασίας, άνεση, καλύτερη όραση και υγεία. 5.2.3 Κατανάλωση ενέργειας Ο τεχνητός φωτισμός καταναλώνει σημαντικό μέρος όλης της ηλεκτρικής ενέργειας που 52 IUSES — Μαθαίνοντας να χρησιμοποιούμε αποδοτικά την ενέργεια καταναλώνεται παγκοσμίως. Σε σπίτια και γραφεία 20 με 50% της συνολικής ενέργειας που καταναλώνεται οφείλεται στο φωτισμό. Το σημαντικότερο, για ορισμένα κτίρια πάνω από το 90% της ενέργειας φωτισμού που καταναλώνεται μπορεί να είναι περιττό έξοδο λόγω υπερφωτισμού. Το κόστος τέτοιου φωτισμού μπορεί να είναι μεγάλο. Ένας μόνο λαμπτήρας 100W που χρησιμοποιείται απλά 6 ώρες την ημέρα μπορεί να κοστίσει πάνω από 28€ το χρόνο (ο υπολογισμός είναι ο ίδιος όπως αυτός μιας άλλης ηλεκτρικής συσκευής). Συνεπώς ο φωτισμός αποτελεί σημαντική συνιστώσα της ενεργειακής χρήσης σήμερα, ιδιαίτερα σε μεγάλα κτίρια γραφείων, όπου υπάρχουν πολλοί εναλλακτικοί τρόποι για αξιοποίηση της ενέργειας φωτισμού. Υπάρχουν αρκετές στρατηγικές για ελαχιστοποίηση των ενεργειακών αναγκών σε κάθε κτίριο: Καθορισμός των απαιτήσεων φωτισμού για κάθε συγκεκριμένη περιοχή χρήσης. Ανάλυση της ποιότητας φωτισμού για να διασφαλιστεί ότι οι αρνητικές συνιστώσες του φωτισμού (για παράδειγμα, η αντηλιά ή εσφαλμένο χρωματικό φάσμα) δεν επηρεάζουν το σχεδιασμό. Ενσωμάτωση του σχεδιασμού χώρου και της εσωτερικής αρχιτεκτονικής (καθώς και επιλογή των εσωτερικών επιφανειών και γεωμετρία του χώρου) στο σχεδιασμό φωτισμού. Σχεδιασμός χρόνου χρήσης της ημέρας που δεν καταναλώνει περιττή ενέργεια. Επιλογή φωτιστικών και τύπων λαμπτήρων της πιο σύγχρονης σημερινής τεχνολογίας για την εξοικονόμηση ενέργειας. Σημείωση: Εκπαίδευση των ένοικων ενός κτιρίου για να χρησιμοποιούν εξοπλισμό φωτισμού με τον πλέον αποτελεσματικό τρόπο. Συντήρηση συστημάτων φωτισμού για ελαχιστοποίηση της σπατάλης ενέργειας. Η χρήση φυσικού φωτός - μερικά μεγάλα πολυκαταστήματα χτίζονται με πολλούς πλαστικούς φεγγίτες με λυχνίες, σε πολλές περιπτώσεις εξαφανίζοντας εντελώς την ανάγκη για εσωτερικό τεχνητό φωτισμό για πολλές ώρες της ημέρας. 5.3 Άσκηση/Ερωτήσεις 1. Ποια είναι ποσοτικά και ποιοτικά κριτήρια του φωτός; ……………………………………………………………………………………………….. 2. Γιατί είναι απαραίτητο να ρυθμίζουμε τις ακτίνες του φωτός της ημέρας στους εσωτερικούς χώρους; ………………………………………………………………………………………………. 3. Τι είναι ο άμεσος φωτισμός; ………………………………………………………………………………………………. 4. Ποια τεχνικά στοιχεία χαρακτηρίζουν την πηγή; ………………………………………………………………………………………………. Απαντήσεις 1. Το ποσοτικό κριτήριο είναι το επίπεδο έντασης του φωτός της ημέρας, η ποιότητα περιγράφεται από τη φωτεινή ροή και την κατεύθυνση του φωτός, την ισομετρία του φωτισμού και της φωτεινότητας και την αντηλιά. 2. Η αντηλιά προκαλείται από την υψηλή φωτεινότητα ή υψηλή αντίθεση και έτσι είναι απαραίτητο να ρυθμίζονται οι ακτίνες του φωτός της ημέρας. 53 IUSES — Μαθαίνοντας να χρησιμοποιούμε αποδοτικά την ενέργεια 3. 4. Το φως πέφτει κάτω στο χώρο εργασίας ή το δάπεδο Τάση (V), Ισχύς (W), φωτεινή ροή (lm), lumen ανά Watt (lm/W), θερμοκρασία (K). Παραπομπές - Fetters, John L.: The Handbook of Lighting Surveys & Audits, CRC Press, 1997 Διαδικτυακοί σύνδεσμοι http://www.iesna.org/ http://www.enlighter.org/ http://www.newbuildings.org/ALG.htm http://www.lrc.rpi.edu/ http://www.homeenergy.org/archive/hem.dis.anl.gov/eehem/97/970109.html http://www.lightingmanual.com/ http://www.vgklighting.com/ Κύρια σημεία: Χρειαζόμαστε κατάλληλο φωτισμό για να βλέπουμε και εργαζόμαστε. Ο φωτισμός της ημέρας (μέσα από παράθυρα, φεγγίτες, κλπ.) πρέπει να χρησιμοποιείται ως η κύρια πηγή φωτός την ημέρα σε κτίρια όπου ζουν ή εργάζονται άνθρωποι. Η ένταση του φωτός (φωτισμός) θα πρέπει να αντιδρά στην οπτική δραστηριότητα. Χαμηλότερη για τη βασική δραστηριότητα και υψηλότερη για την δραστηριότητα που απαιτεί φως. Αυτό συνδέεται στενά με την ηλεκτρική εισροή και την κατανάλωση τεχνητών πηγών φωτός. Μεγαλύτερη ένταση, μεγαλύτερη εισροή, μεγαλύτερη κατανάλωση. Μπορούμε να εξοικονομήσουμε 60 έως 80% ενέργειας αντικαθιστώντας λαμπτήρες με λαμπτήρες φθορισμού. Ο πιο απλός και προφανής τρόπος για να σταματήσουμε την άσκοπη κατανάλωση ενέργειας είναι να σβήνουμε τα φώτα όταν δεν τα χρειαζόμαστε. 54 IUSES — Μαθαίνοντας να χρησιμοποιούμε αποδοτικά την ενέργεια 6. Ηλεκτρικές συσκευές και ηλεκτρονικές συσκευές (και ηλιακή φωτοβολταϊκή ενέργεια) Μαθησιακός Στόχος: Σε αυτό το κεφάλαιο θα μάθετε: Τις μονάδες μέτρησης ηλεκτρικής ενέργειας και πώς να την υπολογίζετε Πώς να διαβάζετε το Ευρωπαϊκό Σήμα Ενεργειακής Απόδοσης για τις ηλεκτρικές συσκευές Μια επισκόπηση των χαρακτηριστικών των βασικών συσκευών που χρησιμοποιούνται στα νοικοκυριά και τον τρόπο εξοικονόμησης ενέργειας μέσω της σωστής χρήσης τους. 6.1 Επισκόπηση Στα σπίτια μας, περιτριγυριζόμαστε από ηλεκτρικό και ηλεκτρονικό εξοπλισμό πάσης φύσεως που χρησιμοποιούμε τακτικά για να καλύψουμε τις ανάγκες μας. Θεωρούμε ότι τη χρήση τους τόσο βασική ώστε μερικές φορές ξεχνάμε το σχετικό κόστος σε ενέργεια. Στην Ευρώπη, οι ηλεκτρικές συσκευές αντιπροσωπεύουν περίπου το 8% της ενεργειακής κατανάλωσης ενός τυπικού νοικοκυριού. Σημείωση: Το ποσοστό είναι πολύ μεγαλύτερο αν αναφερόμαστε στην κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας των νοικοκυριών. Η κατανάλωση από όλες τις ηλεκτρικές συσκευές και ο φωτισμός αντιπροσωπεύει περίπου το 55% της ηλεκτρικής ενέργειας που χρησιμοποιούν τα νοικοκυριά. Οι συσκευές περιλαμβάνουν τους έξι μεγάλους καταναλωτές ηλεκτρικής ενέργειας (ψυγεία, καταψύκτες, πλυντήρια ρούχων, πλυντήρια πιάτων, τηλεόραση και στεγνωτήρια), και πολλές μικρές συσκευές. Οι κύριες συσκευές περιλαμβάνουν τα εξής: Ψυγείο και καταψύκτες Πλυντήρια ρούχων και στεγνωτήρια Πλυντήρια πιάτων Θερμοσίφωνες Σεσουάρ Κλιματιστικά δωματίου Ηλεκτρικοί φούρνοι Εκτός από την τιμή αγοράς, η οποία είναι κατά κανόνα βασικό κριτήριο για την επιλογή, το κόστος της λειτουργίας των συσκευών κατά τη διάρκεια της ζωής τους που θα πρέπει να ληφθεί σοβαρά υπόψη, είναι το κόστος των λογαριασμών κοινής ωφελείας κάθε μήνα εδώ και πολλά χρόνια (ανάλογα με τη διάρκεια ζωής), λόγω της κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας. Μοντέλα με πολύ ενεργειακή απόδοση συνήθως έχουν υψηλότερο αρχικό κόστος αγοράς, αλλά επιτρέπουν την εξοικονόμηση σημαντικών ποσών ενέργειας (κατά συνέπεια, και χρημάτων). Γνωρίζετε τι είναι ένα σήμα ενεργειακής απόδοσης; Ένας από τους κύριους στόχους του σήματος ενεργειακής απόδοσης της ΕΕ είναι να βοηθήσει 55 IUSES — Μαθαίνοντας να χρησιμοποιούμε αποδοτικά την ενέργεια τα νοικοκυριά να λαμβάνουν ενημερωμένες αποφάσεις για την αγορά συσκευών που καταναλώνουν ενέργεια. Είναι επίσης ένα κίνητρο για τους κατασκευαστές να βελτιώσουν την ενεργειακή απόδοση των προϊόντων τους. Το Σήμα ενεργειακής απόδοσης είναι υποχρεωτικό μόνο για μια συγκεκριμένη ομάδα προϊόντων, λαμπτήρες, αυτοκίνητα και οι περισσότερες ηλεκτρικές συσκευές (π.χ. ψυγεία, κουζίνες, πλυντήρια, όπως αναφέρεται παραπάνω). Οι άλλες συσκευές, οι οποίες έχουν γενικά μικρότερη ισχύ, δεν φέρουν το Σήμα ενεργειακής απόδοσης. Μερικά από αυτά είναι: φρυγανιέρες, ανεμιστήρες, σιδερώστρες, μπλέντερ, κλπ. Ορισμός: Το Σήμα ενεργειακής απόδοσης είναι ένα αυτοκόλλητο με σαφείς και εύκολα αναγνωρίσιμες πληροφορίες σχετικά με την κατανάλωση ενέργειας και τις επιδόσεις των προϊόντων και πρέπει να προσαρτάται στις νέες προς πώληση συσκευές. Ένα σημαντικό μέρος του Σήματος ενεργειακής απόδοσης είναι η κλίμακα διαβάθμισης ενεργειακής απόδοσης, που παρέχει έναν απλό δείκτη που αποτελείται από τον κωδικό γραμμάτων και χρωμάτων που κυμαίνονται από το πράσινο και το γράμμα Α, το πιο αποτελεσματικό, μέχρι το κόκκινο χρώμα και το γράμμα G, το λιγότερο αποδοτικό. Το ποσοστό κατανάλωσης ενέργειας εμφανίζει τις μονάδες χρήσης ηλεκτρικής ενέργειας σε kWh για να σας επιτρέψει να κάνετε συγκρίσεις μεταξύ των μοντέλων. Κάθε γράμμα που είναι χαμηλά στην κλίμακα, μακριά από το Α, σημαίνει αύξηση της κατανάλωσης ενέργειας κατά περίπου 12-15% περισσότερο από το γράμμα που προηγείται. Έτσι, μπορούμε να πούμε για παράδειγμα ότι ένα πλυντήριο της «Κλάσης Α» καταναλώνει έως και 24% λιγότερο από ένα με ίσες παροχές και της Κλάσης C, και μέχρι και 36% λιγότερο από την κλάση D. Μόνο στην περίπτωση συσκευών ψύξης (ψυγεία, καταψύκτες, κ.λπ.), πρέπει να προσθέσετε δύο σειρές από την κορυφή, για να συμπεριλάβουμε τις Κλάσεις Α+ και Α++, εκφράζοντας μια ακόμα χαμηλότερη σχετική κατανάλωση. Συνεπώς, εάν θεωρείτε ότι η ωφέλιμη διάρκεια ζωής μιας οικιακής ηλεκτρικής συσκευής είναι πάνω από δέκα χρόνια, η εξοικονόμηση ενέργειας που πρέπει να πετύχετε είναι πολύ σημαντική. Πώς υπολογίζουμε την κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας των συσκευών; Πόση ηλεκτρική ενέργεια χρησιμοποιούν οι συσκευές; Το πρώτο βήμα για να κάνουμε το σπίτι μας πιο ενεργειακά αποδοτικό είναι να κατανοήσουμε πού χρησιμοποιούμε ενέργεια. Μπορούμε να μειώσουμε σε μεγάλο βαθμό τον λογαριασμό ηλεκτρικού ρεύματος, εστιάζοντας στις περιοχές όπου χρησιμοποιούμε την περισσότερη ενέργεια. Αλλά για να πετύχουμε αυτό, σκόπιμο είναι να γνωρίζουμε τις εξής δύο βασικές έννοιες!! 1. Ηλεκτρική Ισχύς Η κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας μιας συσκευής εξαρτάται καταρχάς από την «ηλεκτρική ισχύ της» ή την ισχύ σε βατ, δηλαδή τη μέγιστη ισχύ που καταναλώνει η συσκευή. Μπορείτε να δείτε την ισχύ σε βατ των περισσότερων συσκευών στη κάτω ή πίσω πλευρά της συσκευής, ή στην ταμπέλα της. Συνήθως εκφράζεται σε βατ (W) ή κιλοβάτ (kW) (1 κιλοβάτ (kW) = 1.000 Watt) 56 IUSES — Μαθαίνοντας να χρησιμοποιούμε αποδοτικά την ενέργεια Επομένως, αν έχετε 500 βατ, αυτό σημαίνει 0,5 kW (που υπολογίζεται με 500/1000). Μερικά παραδείγματα κλίμακας ισχύος σε βατ για τις διάφορες ηλεκτρικές συσκευές παρουσιάζονται εδώ. Να έχετε κατά νου ότι μπορεί να διαφέρουν πολύ ανάλογα με τον τύπο, το μέγεθος και τις συνθήκες εργασίας. Καφετιέρα (4/10 cups) 700–1200 Κλιματιστικό (δωμάτιο) 1000 + Φρυγανιέρα 1000 Ενυδρείο 50–1210 Μπλέντερ 300 Αφυγραντήρας 800 Φούρνος μικροκυμάτων 700 - 1500 Ηλεκτρική κουβέρτα 200 Σιδερώστρα 750 - 1200 Θερμοσίφωνας (150 λίτρα) Πλυντήριο ρούχων 900 Μονάδα CD 45005500 30 Στεγνωτήριο ρούχων Ανεμιστήρας (τραπέζι) 2000 5000 1200 1500 20 - 250 Ανεμιστήρας (ταβάνι) Προσωπικός υπολογιστής + οθόνη Φορητός υπολογιστής 120 - 160 Τηλεόραση (25” / 19”) 150 - 80 10 - 50 Ράδιο (στέρεο) 50 - 300 Ηλεκτρική σκούπα 1200 Καταψύκτης 1200 Σεσουάρ 1000 + Ψυγείο 200 - 800 Πλυντήριο πιάτων - 50 Πίνακας 6. Χαρακτηριστική ισχύς σε βατ διαφόρων συσκευών 2. Κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας Όταν χρησιμοποιείτε ηλεκτρική ενέργεια για να παρακολουθήσετε τηλεόραση (ή απλά για να την έχετε αναμμένη χωρίς να παρακολουθείτε!) για 1 ώρα, χρησιμοποιείτε 150 βατώρες ηλεκτρικής ενέργειας. Σημείωση: Με άλλα λόγια, υπολογίζουμε την κατανάλωση πολλαπλασιάζοντας την ισχύ επί το χρόνο. Και 1.000 βατώρες ισοδυναμούν με 1 κιλοβατώρα (1.000 Wh = 1 kWh). Αλλά είναι σημαντικό να έχουμε κατά νου ότι, εφόσον πολλές συσκευές έχουν μια σειρά από ρυθμίσεις (για παράδειγμα, η ένταση σε ένα ραδιόφωνο, η θερμοκρασία που επιλέγεται σε ένα κλιματιστικό), το πραγματικό ποσό ενέργειας που καταναλώνεται εξαρτάται από τη ρύθμιση που χρησιμοποιείται ανά πάσα στιγμή. Αυτό σημαίνει ότι εάν μια συσκευή δεν λειτουργεί με τη μέγιστη ισχύ του (για παράδειγμα, τη μέγιστη θερμοκρασία του κλιματιστικού), η ηλεκτρική ενέργεια που καταναλώνεται δεν ισούται ακριβώς την ισχύ ανά ώρα, αλλά είναι λιγότερη. Αυτό προκύπτει όταν πολλαπλασιάζουμε το λεγόμενο «παράγοντα ζήτησης»,* που είναι ένας αριθμός που ισούται με 1 (λειτουργία σε μέγιστη ισχύ) ή λιγότερο (λειτουργία όχι σε μέγιστη ισχύ). Υπολογισμός κατανάλωσης: Πρώτα από όλα, γνωρίζετε ήδη ότι η κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας από ηλεκτρικές 57 IUSES — Μαθαίνοντας να χρησιμοποιούμε αποδοτικά την ενέργεια συσκευές μετριέται σε μια μονάδα που ονομάζεται «κιλοβατώρα» (kWh). Για να υπολογίσετε την κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας μιας συσκευής, μπορείτε να ακολουθήσετε τα εξής σύντομα βήματα: 1. 2. 3. Κοιτάξτε την ισχύ της (η ταμπέλα σας πληροφορεί για την εγκατεστημένη ισχύ της σε βατ ή κιλοβάτ). Υπολογίστε για πόσες ώρες* περίπου λειτουργεί την ημέρα (για παράδειγμα, τηλεόραση 3 ώρες, ψυγείο 24 ώρες). Πολλαπλασιάστε την ισχύ επί τις ώρες που η συσκευή χρησιμοποιείται (λειτουργία ανά ημέρα). Ο τύπος είναι: Ισχύς (κιλοβάτ) x Χρόνος (ώρες που χρησιμοποιείται την ημέρα) = Κατανάλωση ενέργειας (kWh). 4. 5. 4. Στη συνέχεια, πολλαπλασιάστε την ημερήσια κατανάλωση επί τον αριθμό των ημερών κατά των οποίων η συσκευή χρησιμοποιείται κατά τη διάρκεια εβδομάδας, μήνα ή χρόνου (ανάλογα με την περίοδο της κατανάλωσης που θέλετε να εξετάσετε). 5. Τέλος, μπορείτε να υπολογίσετε το ετήσιο, μηνιαίο ή ημερήσιο κόστος λειτουργίας μιας συσκευής, πολλαπλασιάζοντας την κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας (kWh) με την τιμή της μονάδας kWh (δηλαδή, 9 λεπτά €/kWh). Ο τύπος είναι: Κατανάλωση ενέργειας (kWh) x Τιμή ηλεκτρικής ενέργειας (λεπτά €/kWh) = Κόστος (€). Παραδείγματα υπολογισμού: Σιδερώστρα: Ηλεκτρική κατανάλωση = (850 βατ × 1 ώρα/ημέρα x 3 ημέρες/εβδομάδα Χ 4 εβδομάδες/μήνα) ÷ 1.000* = 10,2 kWh/μήνα Χρηματικό κόστος = 10,2 kWh × 13 λεπτά €/kWh = 132,6 λεπτά €/μήνα (.........× 12 μήνες/έτος = 1591 λεπτά €/έτος = 15,91 €/έτος). Προσωπικός υπολογιστής και Οθόνη: Ηλεκτρική κατανάλωση = (120 + 160 βατ x 4 ώρες/ημέρα × 365 ημέρες/έτος) ÷ 1.000* = 408,8 kWh Χρηματικό κόστος = 408,8 kWh × 13 λεπτά/kWh = 5314 λεπτά €/έτος = 53,14 €/έτος. * Να ξέρετε ότι 1.000 Wh = 1 kWh. Στους παραπάνω τύπους, η διαίρεση δια 1.000 γίνεται για να μετατρέψουμε τις βατώρες (Wh) σε κιλοβατώρες (kWh), που είναι πιο κατάλληλος τρόπος για να εκφράσουμε την κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας. Εάν, στο παράδειγμα, η κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας εκφραζόταν σε βατ, το αποτέλεσμα θα ήταν = 10.200 Wh (για τη σιδερώστρα) και 408.800 (για το PC και την οθόνη). Δηλαδή, μεγαλύτεροι και δύσχρηστοι αριθμοί!! Σημειωτέον ότι: η τιμή ηλεκτρικής ενέργειας ποικίλλει μεταξύ των ευρωπαϊκών χωρών. Ελέγξτε το λογαριασμό κοινής ωφελείας σας για να δείτε την τιμή! 58 IUSES — Μαθαίνοντας να χρησιμοποιούμε αποδοτικά την ενέργεια Διαβάζοντας το λογαριασμό κοινής ωφελείας Ο λογαριασμός κοινής ωφελείας σας δείχνει συνήθως τη χρέωση για τις κιλοβατώρες που χρησιμοποιείτε, και δείχνει ακόμη πόσες κιλοβατώρες (kWh) έχουν καταναλωθεί. Ο πολλαπλασιασμός μεταξύ αυτών των δύο παραγόντων, καθώς και η πρόσθεση άλλων στοιχείων (φόροι, διοικητικά έξοδα, κ.λπ.) πληροφορούν για το πληρωτέο ποσό. Σημείωση: Στην Ευρώπη, η μέση τιμή ανά κατοικία είναι 20 λεπτά ανά κιλοβατώρα, και κυμαίνονται από 9 λεπτά€/kWh (Βουλγαρία) έως 32 λεπτά€/kWh (Δανία). Γενικά, ένα ευρωπαϊκό νοικοκυριό καταναλώνει περίπου 4.500 kWh ετησίως, κοστίζει κατά μέσο όρο 900€ ετησίως. 6.1.1 Γενικές συμβουλές για εξοικονόμηση ενέργειας Δύο βασικά και απλά σημεία που πρέπει να τηρούνται: Προσέξτε όταν αγοράζετε ηλεκτρικές συσκευές. Αγοράστε ενεργειακά αποδοτικά προϊόντα (όπως της Κλάσης Α) και να εξετάζετε την ηλεκτρική ισχύ (σε βατ). Να τις χρησιμοποιείτε αποτελεσματικά: μην προσπαθείτε να χρησιμοποιείτε συσκευές εάν δεν είναι απαραίτητο, και να τις απενεργοποιείτε όταν δεν χρησιμοποιούνται. Σημείωση: Πολλές συσκευές εξακολουθούν να καταναλώνουν μικρό ποσό ενέργειας, όταν είναι ενεργοποιημένα. Αυτά τα «φορτία φάντασμα» εντοπίζονται στις περισσότερες συσκευές που χρησιμοποιούν ηλεκτρική ενέργεια, όπως βίντεο, τηλεοράσεις, στερεοφωνικά, υπολογιστές και συσκευές κουζίνας. Τα περισσότερα φορτία φάντασμα αυξάνουν την κατανάλωση ενέργειας της συσκευής κατά λίγες βατώρες. Μπορείτε να αποτρέψετε αυτά τα φορτία αποσυνδέοντας τη συσκευή ή χρησιμοποιώντας ένα πολύπριζο και χρησιμοποιώντας το διακόπτη στο πολύπριζο για να διακόψετε εξ ολοκλήρου την ισχύ στη συσκευή. 6.2 Ηλεκτρικές συσκευές 6.2.1 Ψυγεία/ Ψύκτες Σήμερα, τα ψυγεία είναι απαραίτητες συσκευές στα σπίτια που επιτρέπουν την καλύτερη συντήρηση των τροφίμων. Σημείωση: Επειδή είναι μηχανές που λειτουργούν 8.760 ώρες το χρόνο (όλο το χρόνο), η κατανάλωσή τους είναι η υψηλότερη σε ένα σπίτι. Αν και αυτές οι συσκευές καταναλώνουν σχετικά χαμηλή ενέργεια, ο μεγάλος αριθμός τους ωρών λειτουργίας τους καθιστά μεγαλύτερους καταναλωτές ενέργειας από άλλες με πολύ μεγαλύτερη ισχύ. Ωστόσο, πρέπει να έχουμε κατά νου ότι η μεγάλη κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας των ψυγείων οφείλεται στη συσκευή συμπίεσης (βλ. λειτουργία του συστήματος ψύξης ατμού-συμπίεσης στο κεφάλαιο των κλιματιστικών), που δεν λειτουργεί συνεχώς, αλλά (ανάλογα με τη ρύθμιση θερμοκρασίας) ανάβει και σβήνει την ημέρα. Στο παρακάτω παράδειγμα, εκτιμάται ότι είναι αναμμένη για 1.800 ώρες το χρόνο. Συγκρίνετε: 59 IUSES — Μαθαίνοντας να χρησιμοποιούμε αποδοτικά την ενέργεια Κλιματιστικό: Ηλεκτρική ισχύς = 2 kW Ώρες λειτουργίας = 300 ώρες/χρόνο Κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας = 2 x 300 = 600 kWh/χρόνο Ψυγείο: Ηλεκτρική ισχύς = 0.35 kW Ώρες λειτουργίας = 8.760 ώρες/χρόνο Κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας = 0.35 x 1,800 = 630 kWh/χρόνο Όπως φαίνεται, ένα ψυγείο καταναλώνει περισσότερη ενέργεια από ένα κλιματιστικό που έχει ισχύ 10 φορές υψηλότερη. Παρατηρήστε ότι για να υπάρξει περίπου η ίδια κατανάλωση (600 kWh) ένα ψυγείο πρέπει να λειτουργεί σχεδόν 1.800 ώρες, ενώ ένα κλιματιστικό μόλις 300 ώρες. Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, οι συσκευές ψύξης (ψυγεία, καταψύκτες, κλπ.) βαθμονομούνται με δύο περισσότερα επίπεδα ενεργειακής απόδοσης στο «Σήμα Ενεργειακής Απόδοσης», δηλαδή, Κλάση Α+ και Α+ +, εκφράζοντας μια ακόμα χαμηλότερη σχετική κατανάλωση. Ένα καινούργιο ψυγείο με σήμα Α+ καταναλώνει περίπου A+ A+ A B C D E F G 42% λιγότερη ηλεκτρική ενέργεια από τα συμβατικά μοντέλα (Κλάσεις D ή E), και λιγότερο από 30%, εάν το καινούργιο <3 <4 <55 <75 <90 <10 <11 <12 >1 0 2 0 0 5 25 ψυγείο φέρει σήμα Α++. Στις συσκευές ψύξης, είναι πολύ σημαντικό να αποτρέπονται οι απώλειες ψύχους, διότι θα πρέπει να παράγουν πάλι το ψύχος που χάθηκε. Οι κύριες αιτίες απωλειών ψύχους είναι: Μόνωση: η μεταφορά θερμότητας μέσω του υλικού από το οποίο αποτελούνται τα τοιχώματα του ψυγείου. Τρόφιμα: η μεταφορά θερμότητας από τα τρόφιμα (τα τρόφιμα έχουν αρχικά μεγαλύτερη θερμοκρασία από το ψυγείο). Στεγανωτικοί σύνδεσμοι πόρτας (παρέμβυσμα): η μεταφορά θερμότητας μέσω της σανίδας που είναι υπεύθυνη για τη διατήρηση της στεγανότητας. Ανοιχτή πόρτα: η μεταφορά θερμότητας που προκαλείται όταν ανοίγει η πόρτα. 8% 9% 15% Ανοιχτές Πόρτες Πόρτες κλ ειστές Τρόφ ιμα Μ όνωση 68% Διάγραμμα 2. Αιτία απωλειών ψύχους Συμβουλές Ενέργειας για ψυγεία και καταψύκτες: Να ψάχνετε για το ΣΗΜΑ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗΣ ΑΠΟΔΟΣΗΣ όταν αγοράζετε ένα καινούργιο ψυγείο και επιλέξτε κλάση Α+ ή Α+ +. Επιλέξτε ένα καινούργιο ψυγείο με το κατάλληλο μέγεθος για τις ανάγκες του νοικοκυριού σας. Όσο μεγαλύτερο είναι, τόσο μεγαλύτερη είναι η κατανάλωση ενέργειας. Μην τοποθετείτε μέσα ζεστό φαγητό. 60 IUSES — Μαθαίνοντας να χρησιμοποιούμε αποδοτικά την ενέργεια Όταν θέλετε να ξεπαγώσετε τρόφιμα από τα κατεψυγμένα, τοποθετήστε τα στο χώρο συντήρησης και όχι έξω από αυτόν, διότι θα αξιοποιήσει την πιο χαμηλή θερμοκρασία των κατεψυγμένων τροφίμων. Βεβαιωθείτε ότι οι στεγανωτικοί σύνδεσμοι της πόρτας του ψυγείου είναι αεροστεγείς. Ελέγξτε τους κλείνοντας την πόρτα σε ένα κομμάτι χαρτί. Αν μπορείτε να τραβήξτε το χαρτί εύκολα, ο σύνδεσμος χρειάζεται μάλλον αντικατάσταση. Να αφήνετε τις πόρτες ανοικτές όσο το δυνατόν λιγότερο. Μην εγκαταστήστε ψυγείο σε ζεστά μέρη με λίγο εξαερισμό. Μη διατηρείτε το ψυγείο ή τον καταψύκτη σας πολύ κρύα. Οι συνιστώμενες θερμοκρασίες είναι 5°C για το χώρο φρέσκων τροφίμων του ψυγείου και -18°C για τον καταψύκτη. Να πραγματοποιείτε τακτικά χειρωνακτική απόψυξη του ψυγείου και του καταψύκτη. Ο παγετός μειώνει την ενεργειακή απόδοση της μονάδας. Μην αφήνετε τον παγετό να έχει πάχος περισσότερο από 3 mm. 6.2.2 Πλυντήρια ρούχων: Αποτελεί βασική συσκευή που υπάρχει σε σχεδόν όλα τα ευρωπαϊκά νοικοκυριά. Η συχνότητα λειτουργίας της εξαρτάται από τις συνήθειες των χρηστών, αλλά μπορεί να υπολογιστεί, κατά μέσο όρο, σε τρεις έως πέντε φορές την εβδομάδα. Μετά το ψυγείο και την τηλεόραση, είναι η συσκευή που καταναλώνει περισσότερη ενέργεια από οποιαδήποτε άλλη στα ευρωπαϊκά σπίτια. Η μηχανή πλένει ρούχα χρησιμοποιώντας ζεστό νερό και απορρυπαντικό σε μια διαδικασία περιστροφής σε ένα φορτίο έλξης τυμπάνου. Σημείωση: Η μεγαλύτερη κατανάλωση ενέργειας δεν σημειώνεται για την κίνηση φορτίου, αλλά για τη θέρμανση του νερού, που επιτυγχάνεται μέσω ηλεκτρικής αντίστασης, με περίπου 85% της συνολικής ενέργειας. Ο άλλος σημαντικός παράγοντας κατανάλωσης σχετίζεται με τη χρήση νερού, η οποία είναι περίπου 30-50 λίτρα. Το Σήμα Ενεργειακής Απόδοσης για τα πλυντήρια ρούχων δείχνει τα εξής: την αποδοτικότητα των πλυντηρίων, την αποδοτικότητα περιστροφής, κατανάλωση νερού και ενέργειας ανά κύκλο. Συμβουλές για τη χρήση τους: Αγορά μηχανών με Σήμα Ενεργειακής Απόδοσης Κλάσης Α. Να πλένετε τα πλήρη φορτία. Εάν πλένετε ένα μικρό φορτίο, χρησιμοποιήστε την κατάλληλη ρύθμιση επιπέδου υδάτων, ή καλύτερα, περιμένετε μέχρι να έχετε πιο βρώμικα ρούχα. Να πλένετε με κρύο νερό ή χρησιμοποιήστε ρύθμιση χαμηλής θερμοκρασίας όποτε είναι δυνατόν. 30ºC αρκούν!!! Να αποφεύγετε να χρησιμοποιείτε την ξηρά λειτουργία - ο ήλιος επιτελεί αυτήν τη λειτουργία. Οι νέες διπλά θερμικές μηχανές λειτουργούν με δύο πηγές νερού, ζεστού και κρύου. Το ζεστό νερό λαμβάνεται από το οικιακό δίκτυο σπίτι ACS που προθερμαίνεται και επιτρέπει λιγότερη κατανάλωση ενέργειας. 61 IUSES — Μαθαίνοντας να χρησιμοποιούμε αποδοτικά την ενέργεια 6.2.3 Πλυντήρια πιάτων: Η χρήση αυτής της συσκευής αυξάνεται μέρα με τη μέρα, ανάλογα με την αύξηση του επιπέδου της ζήτησης μας για άνεση και τη μείωση του χρόνου που διαθέτουμε για την οικογένεια. Μια στις τέσσερις ευρωπαϊκές οικογένειες έχει πλυντήριο πιάτων και το χρησιμοποιεί σχεδόν καθημερινά, καθιστώντας το μια από τις οικιακές συσκευές που καταναλώνουν περισσότερη ενέργεια. Σημείωση: Όπως και το πλυντήριο ρούχων, περίπου το 70-80% της χρησιμοποιούμενης ηλεκτρικής ενέργειας προορίζεται για τη θέρμανση του νερού. Σήμερα, υπάρχουν συσκευές με πολλά προγράμματα ρύθμισης που μπορούν να επιλέξουν μεσαία δυναμικότητα και χαμηλή θερμοκρασία, επιτρέποντας μείωση της κατανάλωσης ενέργειας. Συμβουλές για τη χρήση τους: Όταν αγοράζετε καινούργιο πλυντήριο πιάτων, εξετάστε την Κλάση του Σήματος Ενεργειακής Απόδοσης! Βεβαιωθείτε ότι το πλυντήριο πιάτων σας είναι πλήρες, αλλά όχι υπερφορτωμένο, όταν λειτουργεί. Ρυθμίστε το θερμοσίφωνα στο σπίτι σας στη χαμηλότερη θερμοκρασία. Αφήστε τα πιάτα σας να στεγνώσουν από τον αέρα. Μετά το τελικό ξέπλυμα, αφήστε την πόρτα ανοιχτή, ώστε τα πιάτα να στεγνώσουν γρηγορότερα. 6.2.4 Οικιακός ηλεκτρονικός εξοπλισμός - Ψυχαγωγία και οικιακές συσκευές γραφείου: Πρόκειται για συσκευές που είναι όλο και πιο διαδεδομένες και χρησιμοποιούνται ολοένα και περισσότερες ώρες την ημέρα. Κάθε χρόνο, κυκλοφορούν ηλεκτρονικά προϊόντα με το πιο προηγμένο εξοπλισμό, και έτσι, προσφέρουν πιο ελκυστική ψυχαγωγία. Σημείωση: Η χρήση ενέργειας του ηλεκτρονικού εξοπλισμού περνά συνήθως απαρατήρητη. Αντ’ αυτού, υπολογίζεται ότι το 10% έως 15% του συνόλου της ηλεκτρικής ενέργειας που χρησιμοποιείται στα ευρωπαϊκά σπίτια μπορεί να αποδοθεί στη λειτουργία ηλεκτρονικών συσκευών. Η συντριπτική πλειοψηφία καταναλώνεται από τα συστήματα οικιακής ψυχαγωγίας και τον οικιακό εξοπλισμό γραφείου. Αλλά μικροί χρήστες ενέργειας, όπως φορητές συσκευές με φορτιστές μπαταρίας, προσθέτουν σημαντικό βάρος, όχι επειδή χρησιμοποιούν πολλή ενέργεια μεμονωμένα, αλλά λόγω του αριθμού τους και των πολλών ωρών δραστηριότητας. 62 IUSES — Μαθαίνοντας να χρησιμοποιούμε αποδοτικά την ενέργεια Στην ομάδα αυτή συγκαταλέγονται: οι τηλεοράσεις και τα home cinemas, τα βίντεο και τα DVD players, οι μονάδες συνδυασμού (TV/VCR, TV/ DVD), τα home audio, οι υπολογιστές, οι παιχνιδομηχανές, κλπ. Τρόποι λειτουργίας Όλα αυτά τα προϊόντα περιλαμβάνουν διάφορους τρόπους λειτουργίας. Ένας από αυτούς είναι η θέση αναμονής που μπορεί να (απ)ενεργοποιηθεί μέσω τηλεχειριστηρίου. Αυτός είναι μια εικονική αποσύνδεση, διότι οι συσκευές σε θέση αναμονής καταναλώνουν περίπου το 10 έως 15% των κανονικών συνθηκών λειτουργίας. Συνεπώς, συνιστάται να τις απενεργοποιείτε εντελώς, όταν δεν σκοπεύετε να τις χρησιμοποιήσετε. Οι τρόποι λειτουργίας είναι οι εξής: Τρόπος λειτουργίας Ορισμός Ενεργός (Σε χρήση) Τηλεόραση που δείχνει εικόνα και/ή ήχο. Η συσκευή εκτελεί την πρωταρχική λειτουργία Βίντεο που καταγράφει ή παίζει βιντεοκασέτα. της. Εκτυπωτής που εκτυπώνει έγγραφα. Ενεργός θέση αναμονής Παθητική θέση αναμονής Παραδείγματα σε Συσκευή έτοιμη για χρήση, αλλά δεν εκτελεί Ενεργοποιημένο DVD player που όμως δεν παίζει. την πρωταρχική λειτουργία. Ασύρματη συσκευή που φορτίζεται. Φαίνεται ενεργοποιημένη στον καταναλωτή. Η συσκευή είναι απενεργοποιημένη/σε θέση αναμονής. Φαίνεται απενεργοποιημένη στον καταναλωτή, αλλά μπορεί να ενεργοποιηθεί με τηλεχειριστήριο ή εκτελεί περιφερική λειτουργία. Φούρνος μικροκυμάτων δεν είναι σε χρήση, αλλά το ρολόι είναι. Απενεργοποιημένο CD player, αλλά μπορεί να ενεργοποιηθεί με τηλεχειριστήριο. Ηχεία υπολογιστή απενεργοποιημένα αλλά στην Η συσκευή είναι απενεργοποιημένη και δεν πρίζα. Απενεργοποιη εκτελεί καμία λειτουργία. Ο καταναλωτής δεν μένος Η τηλεόραση δεν λειτουργεί και δεν μπορεί να μπορεί να την ενεργοποιήσει με τηλεχειριστήριο. ενεργοποιηθεί με τηλεχειριστήριο. Πίνακας 7. Τρόποι λειτουργίας Ακολουθεί ένας πίνακας των κοινών ηλεκτρονικών συσκευών και η μέση ενέργεια που χρησιμοποιείται σε κάθε τρόπο ανά έτος (ξεκινώντας από αυτές που καταναλώνουν περισσότερη ενέργεια). Στις δύο τελευταίες στήλες, παρουσιάζονται τα σχετικά ετήσια κόστη κατανάλωσης ενέργειας, λαμβάνοντας υπόψη τη χαμηλότερη και υψηλότερη ευρωπαϊκή τιμή ηλεκτρικής ενέργειας. 63 IUSES — Μαθαίνοντας να χρησιμοποιούμε αποδοτικά την ενέργεια Σε παθητική θέση αναμονής ή απενεροποιη μένο (βατ) Προϊόν Ενεργοποιημ ένο σε θέση αναμονής (βατ) Ενεργοποιημ ένο (βατ) Μέση Ετήσια Χρήση Ενέργειας (kWh) Ετήσιο Κόστος Ενέργειας (Ευρώ) Ετήσιο Κόστος Ενέργειας (Ευρώ) χαμηλότερη τιμή στην ΕΕ (0,09 €/kWh) υψηλότερη τιμή στην ΕΕ (0,32 €/kWh) Οικιακή Ψυχαγωγία Τηλεόραση (<40") Plasma 3 - 246 441 39,69 141,12 DVR/TiVo 37 37 37 363 32,67 116,16 Ψηφιακή καλωδιακή τηλεόραση 26 26 26 239 21,51 76,48 Δορυφορική καλωδιακή τηλεόραση 12 11 16 124 11,16 39,68 LCD TV (<40") 3 - 70 77 6,93 24,64 Παιχνιδομηχανή 1 - 24 16 1,44 5,12 DVD 1 5 11 13 1,17 4,16 Υπολογιστής γραφείου 4 17 68 255 22,95 81,6 Φορητός Υπολογιστής 1 3 22 83 7,47 26,56 Οθόνη LCD 1 2 27 70 6,3 22,4 Μόντεμ 5 - 6 50 4,5 16 Ασύρματο Router 2 - 6 48 4,32 15,36 Εκτυπωτής 2 3 9 15 1,35 4,8 Φαξ 4 4 4 26 2,34 8,32 Πολυλειτουργική συσκευή Εκτυπωτής/ Σκάνερ/ Αντιγραφικό 6 9 15 55 4,95 17,6 Οικιακό Γραφείο Επαναφορτιζόμενες Συσκευές Εργαλειομηχανή 4 - 34 37 3,33 11,84 Ασύρματο Τηλέφωνο 2 3 5 26 2,34 8,32 Ηλεκτρική Οδοντόβουρτσα 2 - 4 14 1,26 4,48 Συσκευή MP3 1 - 1 6 0,54 1,92 Κινητό Τηλέφωνο 0 1 3 3 0,27 0,96 Ψηφιακή Κάμερα 0 - 2 3 0,27 0,96 Πίνακας 8. Ηλεκτρονικές συσκευές και μέση κατανάλωση ενέργειας Εξωτερικός Προσαρμογέας Ισχύος Τα ηλεκτρονικά προϊόντα λειτουργούν με συνεχές ρεύμα χαμηλής τάσης (DC), και συνεπώς απαιτούν προσαρμογέα ισχύος γα να μετατρέψουν το εναλλασσόμενο ρεύμα (AC) 120 volt που παρέχεται στην πρίζα. Ορισμένα μεγαλύτερα προϊόντα, όπως τηλεοράσεις, στερεοφωνικά και αποκωδικοποιητές, ενσωματώνουν την παροχή ρεύματος στο σώμα του 64 IUSES — Μαθαίνοντας να χρησιμοποιούμε αποδοτικά την ενέργεια προϊόντος. Άλλα χρησιμοποιούν εξωτερικές τροφοδοσίες ισχύος, τα γνωστά «πακέτα τοίχου» που όλο και ανταγωνίζονται για την εξεύρεση χώρου στα καταστήματά μας και τα πολύπριζα. Σημείωση: Αυτά τα τροφοδοτικά καταναλώνουν ηλεκτρική ενέργεια ανεξαρτήτως του αν το προϊόν είναι ενεργοποιημένο ή απενεργοποιημένο, και ακόμη και αν είναι αποσυνδεδεμένο! Θα καταλάβετε ότι ένα πακέτο τοίχου χρησιμοποιεί ενέργεια, όταν αυτό είναι στην πρίζα για λίγο και είναι ζεστό στην αφή. Συμβουλές και υποδείξεις: Υπάρχουν πολλά μέτρα που μπορούν να ληφθούν τώρα για να ελαχιστοποιηθεί η ενέργεια που χρησιμοποιείται από τα ηλεκτρονικά στο σπίτι σας: Αποσυνδέστε τα. Ο απλούστερος και πιο προφανής τρόπος για να σταματήσουν οι απώλειες ενέργειας είναι να αποσυνδέετε τα προϊόντα όταν δεν χρησιμοποιούνται. Ψάξτε τις πρίζες στο σπίτι σας για κρυμμένους αποσυνδεδεμένους φορτιστές και άλλες συσκευές που δεν χρειάζεται να είναι στην πρίζα. Όταν αποσυνδέετε το κινητό σας ή παρόμοια συσκευή από το φορτιστή του, να αποσυνδέετε και το φορτιστή. Χρησιμοποιήστε ένα πολύπριζο. Βάλτε τις οικιακές ηλεκτρονικές συσκευές και τον εξοπλισμό γραφείου σε ένα μόνο πολύπριζο με διακόπτη on/off. Αυτό θα σας επιτρέψει να απενεργοποιήσετε όλη την ισχύ των συσκευών με μια εύκολη κίνηση. Ειδικά για τους υπολογιστές: Όταν δεν χρησιμοποιείτε τον υπολογιστή, ακόμη και για μικρά χρονικά διαστήματα, να απενεργοποιείτε την οθόνη. Να χρησιμοποιείτε μαύρο screensaver, διότι καταναλώνει λιγότερη ενέργεια. Μην ξεχνάτε ότι πρέπει να ενεργοποιήσετε τις δυνατότητες διαχείρισης ενέργειας (χαμηλή κατανάλωση «κατάσταση νάρκης») στον υπολογιστή σας. Είναι κάτι στάνταρντ στα λειτουργικά συστήματα των Windows και Macintosh. Αγγίζοντας απλά το ποντίκι ή το πληκτρολόγιο «ξυπνάτε» εντός δευτερολέπτων τον υπολογιστή και την οθόνη. 6.3 Άσκηση/Ερωτήσεις 1. Τι ποσοστό ενέργειας και ηλεκτρικής ενέργειας καταναλώνουν οι ηλεκτρικές συσκευές ενός χαρακτηριστικού νοικοκυριού (σε %); ................................................................... 2. Τι πληροφορίες παρέχει τουλάχιστον το Σήμα Ενεργειακής Απόδοσης της ΕΕ; .................................................................................................................................................. Και τι βαθμός γράμματος/χρώματος είναι πιο αποδοτικός; .................................................................................................................................................. 3. Τι είδους συσκευές έχουν δύο περισσότερες ενεργειακές κλάσεις (Α+ και Α+ +); .................................................................................................................................................. 4. Σύμφωνα με τον Πίνακα Ισχύος, γράψτε πόση ισχύ χρησιμοποιούν οι εξής συσκευές (σε kW): - Μπλέντερ =.................. - Ηλεκτρική σκούπα =.................. 5. Υπολογισμός κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας. Συμπληρώστε τα κενά: 65 IUSES — Μαθαίνοντας να χρησιμοποιούμε αποδοτικά την ενέργεια Ισχύς (W) X 1100 100 600 800 150 X X X X X Χρόνος (h) 4 10 4 4 4 = = = = = = Ηλεκτρική ενέργεια (kWh) X X X X X X Τιμή (λεπτά€/ kWh) 15 15 15 15 15 = Κόστος = = = = = 6. Πόση ηλεκτρική ενέργεια θα καταναλώσουν οι εξής συσκευές, εάν χρησιμοποιηθούν η καθεμιά για 2,5 ώρες; - Μπλέντερ kWh = ..................... - Ηλεκτρική σκούπα = kWh .................. Και αν χρησιμοποιηθούν 0,5 ώρες την ημέρα για 12 ημέρες το μήνα; - Μπλέντερ = kWh/μήνα ..................... - Ηλεκτρική σκούπα = kWh/μήνα .................. 7. Πόση ηλεκτρική ενέργεια καταναλώνει περίπου το μέσο ευρωπαϊκό νοικοκυριό; ........................................; και πόσο κοστίζει; ......................... 8. Ποια είναι η οικιακή συσκευή που καταναλώνει περισσότερη ενέργεια (κατά μέσο όρο) το χρόνο; Και γιατί; ............................................................................................................ 9. Ποιος είναι ο κατάλληλος χώρος για την εγκατάσταση ενός ψυγείου; (Σημειώστε την/τις Λάθος απάντηση(-εις): - Κοντά στο φούρνο - Σε ένα μικρό δωμάτιο αποθήκευσης χωρίς παράθυρα - Όποιο μέρος βρίσκεται μακριά από θερμούς χώρους 10. Για ποια δραστηριότητα μηχανές πλύσης, όπως πλυντήρια πιάτων, καταναλώνουν το μεγαλύτερο ποσοστό ηλεκτρικής ενέργειας; ................................................................................................................................................. 11. Σημειώστε τις παρακάτω προτάσεις με σωστό (Σ) ή λάθος (Λ): - Οι φούρνοι δεν χάνουν ενέργεια, ανοίγοντας τις πόρτες τους όταν μαγειρεύουμε ........ - Οι μικρές οικιακές συσκευές φέρουν Σήμα Ενεργειακής Απόδοσης ....... - Ορισμένες μικρές οικιακές συσκευές έχουν μεγάλη ισχύ ........ 12. Πόση ηλεκτρική ενέργεια καταναλώνουν οι οικιακές ηλεκτρονικές συσκευές στα σπίτια της ΕΕ κατά μέσο όρο (σε%); ............................ 13. Ελέγξτε για τουλάχιστον δύο ηλεκτρικές ή ηλεκτρονικές οικιακές συσκευές ότι, ακόμη και αν έχουν χαμηλότερη ισχύ, καταγράφουν μεγάλη κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας κατά τη διάρκεια ενός έτους: - ................................................ - .............................................. Εξηγήστε γιατί: ......................................................................... 14. Ποιο είναι το μέσο κόστος κιλοβατώρας ηλεκτρικής ενέργειας για τους ιδιώτες πελάτες στη χώρα σας; ........................................................................... 66 IUSES — Μαθαίνοντας να χρησιμοποιούμε αποδοτικά την ενέργεια Απαντήσεις 1. 8% και 35% αντίστοιχα. 2. Οι καταναλώσεις ενέργειας σε kWh και η κλίμακα διαβάθμισης ενεργειακής απόδοσης. 3. Συσκευές ψύξης, όπως ψυγεία και καταψύκτες. 4. Μπλέντερ = 300W Ηλεκτρική σκούπα = 1.200W. 5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6. Μπλέντερ = 300W × 2,5h = 0,75 kWh. Ηλεκτρική σκούπα = 1.200W ×2,5h = kWh 3. Μπλέντερ = 300W × 0,5h Χ 12 ημέρες = 1,8 kWh/μήνα. Ηλεκτρική σκούπα = 1.200W × 0,5h Χ 12 ημέρες = 7,2 kWh/μήνα. 7. 4.500 kWh ετησίως. Μέσο κόστος 900€ ετησίως. 8. Ένα ψυγείο λόγω του ποσού χρόνου λειτουργίας (8.760 ώρες ετησίως). 9. Κοντά στο φούρνο - Σε ένα μικρό δωμάτιο αποθήκευσης χωρίς παράθυρα. 10. Για τη θέρμανση του νερού, η οποία επιτυγχάνεται μέσω ηλεκτρικής αντίστασης, χρησιμοποιώντας περίπου το 85% της συνολικής ενέργειας. 11. W- W - R. 12. Περίπου 10%-15%. 13. Ψυγεία - τηλεόραση, λόγω του μεγάλου χρόνου λειτουργίας ανά έτος. 14. (Εξαρτάται από τη χώρα). Γλωσσάριο Παράγοντας ζήτησης: ο λόγος της (α) μέγιστης πραγματική ισχύος που καταναλώνεται από ένα σύστημα προς τη (β) μέγιστη πραγματική δύναμη που θα καταναλώνονταν εάν ολόκληρο το φορτίο που είναι συνδεδεμένο με το σύστημα ενεργοποιούνταν ταυτόχρονα. Διαδικτυακοί σύνδεσμοι www.energystar.gov/ http://www.energysavingtrust.org.uk/ http://www.energylabels.org.uk/eulabel.html http://www.energysavingcommunity.co.uk/ Παραπομπές - VV. AA.: Guía práctica de la energía. Consumo Eficiente y Responsable (Practical Guide for Energy. Efficient and Responsible Consumption), Instituto para la Diversificación y Ahorro de la Energía (IDAE), 2007. Κύρια σημεία: Η τιμή αγοράς των ηλεκτρικών συσκευών και ηλεκτρονικών συσκευών, συνήθως είναι το βασικό κριτήριο για την επιλογή, ωστόσο τα μοντέλα με υψηλή ενεργειακή απόδοση έχουν υψηλότερο αρχικό κόστος αγοράς, αλλά επιτρέπουν την εξοικονόμηση σημαντικών ποσών κόστους της ενέργειας (συνεπώς και χρημάτων). Η ηλεκτρική κατανάλωση μιας συσκευής εξαρτάται καταρχάς από την «ηλεκτρική ισχύ» του ή την ισχύ σε βατ, δηλαδή τη μέγιστη ισχύ που καταναλώνει η συσκευή. Στη συνέχεια υπολογίζουμε την κατανάλωση πολλαπλασιάζοντας την ισχύ με το χρόνο χρήσης της συσκευής. 67 IUSES — Μαθαίνοντας να χρησιμοποιούμε αποδοτικά την ενέργεια Το Σήμα Ενεργειακής Απόδοσης είναι ένα αυτοκόλλητο που παρέχει σαφείς πληροφορίες για την κατανάλωση ενέργειας και τις επιδόσεις των προϊόντων. Για παράδειγμα, η κλίμακα διαβάθμισης ενεργειακής απόδοσης, που παρέχει έναν απλό δείκτη που αποτελείται από κωδικό γραμμάτων και χρωμάτων που κυμαίνονται από το πράσινο και το γράμμα Α, το πιο αποδοτικό, μέχρι το κόκκινο χρώμα και το γράμμα G, το λιγότερο αποδοτικό. Η μεγαλύτερη κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας σε συσκευές όπως τα πλυντήρια ρούχων και πιάτων είναι για τη θέρμανση του νερού, η οποία επιτυγχάνεται μέσω ηλεκτρικής αντίστασης, χρησιμοποιώντας από 70% έως 85% της συνολικής ενέργειας. Οι οικιακές ηλεκτρονικές συσκευές και οι οικιακές συσκευές ψυχαγωγίας και γραφείου χρησιμοποιούνται όλο και περισσότερο για περισσότερες ώρες την ημέρα. Η χρήση ενέργειας συνήθως περνά παρατηρητή. Αντ' αυτού, υπολογίζεται ότι 10% έως 15% του συνόλου της ηλεκτρικής ενέργειας που χρησιμοποιείται στα ευρωπαϊκά νοικοκυριά μπορεί να αποδοθεί σε αυτές. Ο πιο απλός και προφανής τρόπος για να μην υπάρχουν απώλειες ενέργειας είναι να αποσυνδέετε τα προϊόντα όταν δεν χρησιμοποιούνται. 6.4 Φωτοβολταϊκή ενέργεια Μαθησιακός Στόχος: Σε αυτό το κεφάλαιο θα μάθετε: Βασικές αρχές ηλιακής ενέργειας και πώς μετατρέπεται σε ηλεκτρική ενέργεια Κύρια είδη των φωτοβολταϊκών κυψελών Βασική διαστασιολόγηση ενός φωτοβολταϊκού συστήματος 6.4.1 Η διαδικασία μετατροπής του ηλιακού φωτός σε ηλεκτρική ενέργεια. Η λέξη «Φωτοβολταϊκός» προέρχεται από τις δύο λέξεις: «φως», από την ελληνική ρίζα, που σημαίνει φως, και «βολταϊκός», από το «βολτ», δηλαδή τη μονάδα που χρησιμοποιείται για τη μέτρηση του ηλεκτρικού δυναμικού. Ορισμός: Τα φωτοβολταϊκά συστήματα χρησιμοποιούν κυψέλες για να μετατρέπουν την ηλιακή ακτινοβολία σε ηλεκτρική ενέργεια. η κυψέλη αποτελείται από ένα ή δύο στρώματα από ένα ημιαγώγιμο υλικό.* Όταν το φως λάμπει στην κυψέλη, δημιουργεί ένα ηλεκτρικό πεδίο σε όλα τα στρώματα, προκαλώντας τη ροή του ηλεκτρικού ρεύματος. Όσο μεγαλύτερη είναι η ένταση του φωτός, τόσο μεγαλύτερη είναι η ροή του ηλεκτρικού ρεύματος. Σήμερα, οι φωτοβολταϊκές κυψέλες του εμπορίου μετατρέπουν μόνο μεταξύ 6% και 15% της ακτινοβολίας σε ηλεκτρική ενέργεια. Ωστόσο, αν και μπορεί να μην φαντάζει, είναι πράγματι ένα καλό αποτέλεσμα και μεγάλες δυνατότητες είναι συνυφασμένες με αυτή την τεχνολογία, χάρη στη σημαντική πρόοδο που επιτεύχθηκε από τις επιστημονικές έρευνες τα τελευταία χρόνια, κυρίως στον τομέα των νέων υλικών που να πετύχουν φωτοβολταϊκή μετατροπή. Το πιο κοινό ημιαγώγιμο υλικό που χρησιμοποιείται στις φωτοβολταϊκές κυψέλες είναι το πυρίτιο, ένα στοιχείο που εντοπίζεται συνήθως στην 68 IUSES — Μαθαίνοντας να χρησιμοποιούμε αποδοτικά την ενέργεια άμμο. Δεν υπάρχουν όρια στη διαθεσιμότητα του ως πρώτη ύλη. Το πυρίτιο είναι το δεύτερο πιο άφθονο υλικό στη Γη. Συνεπώς, ένα φωτοβολταϊκό σύστημα δεν χρειάζεται έντονο ηλιακό φως για να λειτουργήσει. Μπορεί επίσης να δημιουργήσει ηλεκτρική ενέργεια σε συννεφιασμένες ημέρες. Λόγω της αντανάκλασης του ηλιακού φωτός, οι ελαφρώς συννεφιασμένες ημέρες μπορούν να οδηγήσουν ακόμη και σε υψηλότερη ενεργειακή απόδοση από τις ημέρες με εντελώς καθαρό ουρανό. Πώς λειτουργεί μια φωτοβολταϊκή κυψέλη; Τα πιο σημαντικά μέρη ενός φωτοβολταϊκού συστήματος είναι οι κυψέλες που αποτελούν τα βασικά δομικά στοιχεία του συλλέκτη, συγκεντρώνοντας το φως του ήλιου, οι συλλέκτες συγκεντρώνουν μεγάλο αριθμό κυψέλων σε έναν συλλέκτη (και σε ορισμένες περιπτώσεις, οι μετατροπείς που χρησιμοποιούνται για τη μετατροπή της ηλεκτρική ενέργειας που παράγεται σε μορφή κατάλληλη για καθημερινή χρήση). Σχήμα 15. Λειτουργία ηλιακών κυψελών Ανεξάρτητα από το μέγεθος, μια τυπική φωτοβολταϊκή κυψέλη πυριτίου παράγει περίπου 0,50,6 βολτ συνεχούς ρεύματος. Η απόδοση ρεύματος (και ισχύος) μιας φωτοβολταϊκής κυψέλης εξαρτάται από την αποδοτικότητα και το μέγεθος (επιφάνεια), και είναι ανάλογη προς την ένταση του ηλιακού φωτός που προσκρούει στην επιφάνεια της κυψέλης. Σημείωση: Για παράδειγμα, υπό συνθήκες μέγιστης ηλιοφάνειας, μια φωτοβολταϊκή κύψελη του εμπορίου με επιφάνεια 16 cm² παράγει γενικά περίπου 2 βατ μέγιστη ισχύ. Αν η ένταση του ηλιακού φωτός ήταν το 40% της μέγιστης τιμής, αυτή η κυψέλη θα παρήγαγε περίπου 0,8 βατ. Ωστόσο, 2 βατ δεν αρκούν για να λειτουργήσουν οι ηλεκτρικές συσκευές. Αλλά εκατοντάδες κυψέλες συνθέτουν ένα φωτοβολταϊκό συλλέκτη, που μερικές φορές ονομάζεται επίσης στοιχείο, που λειτουργεί για περισσότερο χρόνο, θα έχει μεγάλη παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας που μπορεί να κυμαίνεται από 10 βατ έως 300 βατ, ανάλογα με τη χρησιμοποιούμενη τεχνολογία - και ακόμη περισσότερο εάν οι διάφοροι συλλέκτες συνδέονται μεταξύ τους (που ονομάζονται συστοιχίες). 69 IUSES — Μαθαίνοντας να χρησιμοποιούμε αποδοτικά την ενέργεια Σχήμα 16. Φωτοβολταϊκά στοιχεία Για παράδειγμα, ένας φωτοβολταϊκός συλλέκτης του εμπορίου με ισχύ 160-watt θα μπορούσε να έχει γενικά επιφάνεια 1,2 τετραγωνικών μέτρων (1,5 m x 0,8 m). Διαδικασία παραγωγής κυψελών Υπάρχουν διάφοροι τύποι τεχνολογίας, που κυρίως διαφοροποιούνται ανάλογα με το είδος της πρώτης ύλης που συνθέτει την κυψέλη και τη μέθοδο κατασκευής των συλλεκτών. Οι πιο συνηθισμένοι είναι οι εξής. Οι φωτοβολταϊκές κυψέλες κατασκευάζονται συνήθως από κρυσταλλικό πυρίτιο, με δύο βασικές δυνατότητες: από λεπτές φέτες κομμένα από ένα ενιαίο κρύσταλλο πυριτίου (μονοκρυσταλλικά) ή από σύνολο κρυστάλλων πυριτίου (πολυκρυσταλλικά), ή με ανάμειξη πυριτίου με άλλα ημιαγώγιμα υλικά (άμορφα). Η αποδοτικότητα τους κυμαίνεται μεταξύ 12% και 17%. Αυτή είναι η πιο διαδεδομένη τεχνολογία που αντιπροσωπεύει σήμερα περίπου το 90% της αγοράς. Σχήμα 17. Τύποι φωτοβολταϊκών κυψελών Ένας άλλος τύπος είναι η τεχνολογία Thin Film. Οι συλλέκτες κατασκευάζονται με την εναπόθεση εξαιρετικά λεπτών στρώσεων φωτοευαίσθητων* υλικών σε μια χαμηλού κόστους υποστήριξη όπως γυαλί, ανοξείδωτο χάλυβα ή πλαστικό. Οι διαδικασίες κατασκευής Thin film συνεπάγονται μείωση του κόστους παραγωγής σε σύγκριση με την κρυσταλλική τεχνολογία υλικών υψηλότερης έντασης, ένα οικονομικό πλεονέκτημα που αντισταθμίζεται από τα σημαντικά χαμηλότερα ποσοστά αποδοτικότητας (από 5% έως 13%). Υπάρχουν πολλά άλλα είδη φωτοβολταϊκών τεχνολογιών που αναπτύσσονται σήμερα και αρχίζουν να κυκλοφορούν στο εμπόριο, ή είναι ακόμη σε επίπεδο έρευνας, όπως είναι οι Ελαστικές Κυψέλες, με την ίδια διαδικασία παραγωγής όπως οι κυψέλες Thin film - όταν το ενεργό υλικό εναποτεθεί σε ένα λεπτό πλαστικό, η κυψέλη μπορεί να γίνει ελαστική. Τα τελευταία χρόνια, η επιστημονική έρευνα έχει επιτύχει σημαντικές βελτιώσεις στην τεχνολογία των φωτοβολταϊκών κυψελών επιτυγχάνοντας απόδοση 40% με ένα πολυεπαφική ηλιακή κυψέλη που κατασκευάζεται από διάφορα στοιχεία (γάλλιο, ίνδιο, αρσενικό και γερμάνιο), αλλά το υψηλό κόστος παραγωγής εμποδίζει τη διάθεση της στο εμπόριο. 70 IUSES — Μαθαίνοντας να χρησιμοποιούμε αποδοτικά την ενέργεια 6.4.2 Φωτοβολταϊκές εφαρμογές Η φωτοβολταϊκή τεχνολογία μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε διάφορους τύπους εφαρμογών. Οι πρώτες και ίσως πιο «υψηλής τεχνολογίας» εφαρμογές έχουν αναπτυχθεί για τα διαστημόπλοια. Ήδη είναι γνωστό θέαμα οι αριθμομηχανές, τα παιχνίδια, ο φωτισμός και τηλέφωνα ηλιακής ενέργειας, και πολλά άλλα καταναλωτικά αγαθά με ηλιακές κυψέλες. Σε περίπτωση που δεν είναι διαθέσιμη κύρια ηλεκτρική ενέργεια, εφαρμογές εκτός πλέγματος χρησιμοποιούνται για να παρέχουν σε απομακρυσμένες περιοχές πρόσβαση στην ηλεκτρική ενέργεια, όπως απομακρυσμένοι σταθμοί τηλεπικοινωνιών, ορεινά καταφύγια, αναπτυσσόμενες χώρες και αγροτικές περιοχές. Είναι, επίσης, όλο και πιο συχνές οι μεσαίου και μεγάλου μεγέθους μονάδες ηλεκτροπαραγωγής που βρίσκονται σε επαρχιακούς αγρούς, οι αποκαλούμενες μονάδες ηλεκτροπαραγωγής συνδεδεμένες με δίκτυο εγκαταστάσεων. Ύψιστης σημασίας είναι να εξετάσουμε στο σημείο αυτό τα κτίρια τα οποία ενσωματώνουν φωτοβολταϊκά συστήματα. Αυτά τα φωτοβολταϊκά συστήματα μπορούν να σκεπάσουν στέγες και προσόψεις, συμβάλλοντας έτσι στη μείωση της ενέργειας που καταναλώνουν τα κτίρια. Δεν παράγουν θόρυβο και μπορούν να χρησιμοποιηθούν με πολύ αισθητικά αποτελέσματα. Οι ευρωπαϊκές οικοδομικές νομοθεσίες επανεξετάστηκαν και επανεξετάζονται για να καταστήσουν τις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας μία απαιτούμενη πηγή ενέργειας σε δημόσια κτίρια και κτίρια κατοικίας. Η δράση αυτή επιταχύνει την ανάπτυξης των οικολογικών κτιρίων και των κτιρίων θετικής ενέργειας (E+Κτίρια), τα οποία ανοίγουν πολλές δυνατότητες για καλύτερη ενσωμάτωση των φωτοβολταϊκών συστημάτων στο οικοδομικό περιβάλλον. Όσον αφορά το σύστημα λειτουργία τους, συνήθως τα συστήματα αυτά έχουν σύνδεση με το τοπικό δίκτυο ηλεκτρικής ενέργειας που επιτρέπει οποιαδήποτε περίσσεια ενέργεια που παράγεται να τροφοδοτείται στο δίκτυο ηλεκτρικής ενέργειας και να πωλείται στο βοηθητικό πρόγραμμα. Η ηλεκτρική ενέργεια εισάγεται στη συνέχεια από το δίκτυο, όταν δεν υπάρχει ηλιοφάνεια. Χρησιμοποιείται μετατροπέας για να μετατρέψει την ισχύ συνεχούς ρεύματος (DC)* που παράγεται από το σύστημα σε ισχύ εναλλασσόμενου ρεύματος (AC) για τη λειτουργία κανονικών ηλεκτρικών συσκευών. 6.4.3 Πόση ηλεκτρική ενέργεια μπορεί να παράγει ένα φωτοβολταϊκό σύστημα; Ανάλογα με τη θέση των ηλιακών εγκαταστάσεων, είναι διαθέσιμη περισσότερη ή λιγότερη ενέργεια, και συνεπώς, περισσότερη ή λιγότερη ηλεκτρική ενέργεια μπορεί να παραχθεί. Έτσι, η απάντηση βρίσκεται σε διάφορους παράγοντες, καθώς και τα βασικά μέτρα που πρέπει να λάβουμε υπόψη είναι τα εξής: 1. το ποσό της ενέργειας που φθάνει σε συγκεκριμένο τόπο, ηλιακή προσπίπτουσα ακτινοβολία και ώρες ηλιοφάνειας 2. η σωστή θέση και η κλίση των συλλεκτών 3. η τεχνολογία που χρησιμοποιεί φωτοβολταϊκά στοιχεία. 71 IUSES — Μαθαίνοντας να χρησιμοποιούμε αποδοτικά την ενέργεια 1. Η ηλιακή ενέργεια μετράται με βάση την «ηλιακή προσπίπτουσα ακτινοβολία», που ορίζεται ως η ισχύς ενέργειας του ήλιου που λαμβάνει ένα μέρος ανά μονάδα επιφανείας (εκφράζεται σε βατ ή kWs ανά τετραγωνικό μέτρο). Πολλαπλασιάζοντας δεδομένα προσπίπτουσας ακτινοβολίας (η ισχύς) με τις ώρες ηλιοφάνειας σε συγκεκριμένο τόπο (χρονική διάρκεια), υπολογίζουμε το ποσό προσπίπτουσας ακτινοβολίας (ενέργεια). Με άλλα λόγια, η προσπίπτουσα ακτινοβολία δείχνει την ποσότητα ηλιακής ενέργειας (kWh) που λαμβάνεται σε τετραγωνικό μέτρο επιφάνειας (kWh/m²), ανά συγκεκριμένο χρόνο. Για παράδειγμα, πολλαπλασιάζοντας με τις καθημερινές ώρες ηλιοφάνειας κατά μέσο όρο σε συγκεκριμένο τόπο (ή ώρες/ημέρα), υπολογίζουμε την καθημερινή προσπίπτουσα ακτινοβολία (kW·h/m²·ημέρα). Ο παρακάτω χάρτης δείχνει την ετήσια προσπίπτουσα ακτινοβολία στην Ευρώπη. 2. Ένα άλλο σημαντικό μέτρο είναι η ορθή θέση των φωτοβολταϊκών μονάδων σε σχέση με τον ήλιο, με στόχο να λάβουν όσο το δυνατόν περισσότερη ακτινοβολία. Όσο περισσότερες είναι οι ώρες άμεσης έκθεσης στον ήλιο, τόσο περισσότερη παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας επιτυγχάνεται. Τρεις πτυχές που πρέπει να ληφθούν υπόψη για την τοποθέτηση: Προσανατολισμός: ένα σύστημα ηλιακής ενέργειας πρέπει να προσανατολίζεται όσο το δυνατόν περισσότερο προς τα νότια (αν βρισκόσαστε στο βόρειο ημισφαίριο). Κλίση (γωνία): οι φωτοβολταϊκοί συλλέκτες πρέπει να έχει μια κλίση που επιτρέπει κάθετο προσανατολισμό προς το μεσημεριανό ήλιο. Αυτό συμπίπτει, ως γενικό κανόνα, με το γεωγραφικό πλάτος της γεωγραφικής θέσης. Στην Ευρώπη, η βέλτιστη γωνία κλίσης φωτοβολταϊκών συλλεκτών για μεγιστοποίηση της ετήσιας απόδοσης ενέργειας κυμαίνεται από 26º στη νότια Ελλάδα έως 48º ή ακόμη περισσότερο στη βόρεια Ευρώπη. Αυτό συμβαίνει διότι στο νότο ο ήλιος ταξιδεύει αρκετά κάθετα, και συνεπώς, οι συλλέκτες έχουν μια αρκετά οριζόντια κλίση, ώστε να λαμβάνουν μία όσο το δυνατόν περισσότερη προσπίπτουσα ακτινοβολία. Αντίθετα, το αντίθετο συμβαίνει στα βόρεια, όπου ο ήλιος έχει χαμηλότερη τροχιά σε σχέση με τον ορίζοντα, και συνεπώς, οι συλλέκτες θα πρέπει να έχουν πιο κάθετη κλίση. Το ίδιο ισχύει για τις εποχές: ο ήλιος βρίσκεται ψηλότερα το καλοκαίρι απ’ ό,τι το χειμώνα. Σχήμα 18. Θέσεις του ήλιου 72 IUSES — Μαθαίνοντας να χρησιμοποιούμε αποδοτικά την ενέργεια Σκιές και σύρμα: αυτά θα πρέπει να αποφεύγονται όσο το δυνατόν περισσότερο, όπως οι σκιές από κτίρια, βουνά ή δέντρα. Κάθε σκιά επηρεάζει την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας μειώνοντας την. 3. Το τρίτο μέτρο αφορά την τεχνολογία που χρησιμοποιείται για την οποία, όπως προαναφέρθηκε, υπάρχουν αρκετές επιλογές, κυρίως ανάλογα με το υλικό που συνθέτει τις φωτοβολταϊκές κυψέλες. Εδώ ο βασικός παράγοντας είναι η «απόδοση μετατροπής» που μπορεί να φθάσει έως 17% για την καλύτερη τεχνολογία που διατίθενται στο εμπόριο. Αυτό σημαίνει ότι ένα μικρό μέρος της προσπίπτουσας ακτινοβολίας που λαμβάνεται μπορεί να μετατραπεί σε ηλεκτρική ενέργεια. Σήμερα, ηλιακοί χάρτες και υπηρεσίες διαδραστικών εφαρμογών υπάρχουν για κάθε χώρα. Περιλαμβάνουν όλους τους προαναφερόμενους παράγοντες και προσφέρουν μια συνολική εκτίμηση του ποσού παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας που μπορεί να επιτευχθεί σε ένα δεδομένο τόπο. Χάρη σε αυτά τα εργαλεία, μπορούμε να γνωρίζουμε την περιοχή μας και την τοπική δυναμικότητα, και συνεπώς, είμαστε σε θέση να υπολογίσουμε πόση ηλεκτρική ενέργεια θα μπορούσε να παραχθεί από μια δεδομένη ηλιακή εγκατάσταση. Ένα από αυτά τα εργαλεία είναι το Φωτοβολταϊκό Σύστημα Γεωγραφικών Πληροφοριών (PVGIS) που διατίθενται στο διαδίκτυο με πολύ εύκολη και απλή εφαρμογή. Επισκεφθείτε την ιστοσελίδα του Κοινού Κέντρου Ερευνών για να μάθετε πόση ηλιακή ενέργεια λούζει την περιοχή σας (http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/). Ας υπολογίσουμε μαζί ... Ο χάρτης που ακολουθεί (από το PVGIS) δείχνει την ποσότητα ηλεκτρικής ενέργειας που μπορεί να παραχθεί στις ευρωπαϊκές περιοχές από φωτοβολταϊκά συστήματα. Λαμβάνει ήδη υπόψη: την ποσότητα ηλιακής ακτινοβολίας, τις μέσες ώρες ηλιοφάνειας και άλλους παράγοντες, όπως την απόδοση μετατροπής της φωτοβολταϊκής τεχνολογίας, το βέλτιστο προσανατολισμό των συλλεκτών και την κλίση, καθώς και απώλειες σύρματος. Με λίγα λόγια, επιτρέπει μια καλή εκτίμηση της δυναμικότητας ηλιακής ενέργειας μιας συγκεκριμένης τοποθεσίας. 73 IUSES — Μαθαίνοντας να χρησιμοποιούμε αποδοτικά την ενέργεια Σχήμα 19. Φωτοβολταϊκό Σύστημα Γεωγραφικών Πληροφοριών (PVGIS) Όσο πιο κόκκινο είναι μια συγκεκριμένη τοποθεσία, τόσο πιο καλή είναι η ενεργειακή απόδοση. Στο κάτω μέρος του χάρτη, η κόκκινη λεζάντα δείχνει δύο σημαντικούς δείκτες: 74 Το ετήσιο ποσό προσπίπτουσας ακτινοβολίας σε ένα τετραγωνικό μέτρο φωτοβολταϊκών συλλεκτών, που εκφράζεται σε kWh/m2 (Παγκόσμια προσπίπτουσα ακτινοβολία). Η ετήσιο ποσό δυνητικής ηλιακής ηλεκτρικής ενέργειας που παράγεται από ένα εγκατεστημένο σύστημα 1 kWp, ή kWh/kWp (Ηλιακή ηλεκτρική ενέργεια). IUSES — Μαθαίνοντας να χρησιμοποιούμε αποδοτικά την ενέργεια Η πρώτη σειρά δεδομένων (Παγκόσμια προσπίπτουσα ακτινοβολία) αναφέρεται μόνο στην προσπίπτουσα ακτινοβολία σε ένα τετραγωνικό μέτρο επιφανείας ανά έτος. Σημειωτέον ότι αυτό δεν σημαίνει ότι το 1 τ.μ. παράγει πραγματικά την αξία που αναφέρεται. Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, δεν μετατρέπεται σε ηλεκτρική ενέργεια όλη η ηλιοφάνεια που λούζει μια φωτοβολταϊκή κυψέλη, εξαιτίας τεχνολογικών περιορισμών («απόδοση μετατροπής») και άλλων απωλειών. Η δεύτερη σειρά των δεδομένων (Ηλιακή ηλεκτρική ενέργεια) μας ενημερώνει άμεσα για το ποσό ηλεκτρικής ενέργειας που θα μπορούσε να παράγει ένα φωτοβολταϊκό σύστημα 1 kW, που έχει εγκατασταθεί σε συγκεκριμένο τόπο. Η τιμή υπολογισμού περιλαμβάνει ήδη διάφορες απώλειες και τεχνολογικούς περιορισμούς. Χρειάζεται απλώς να ψάξετε για την πόλη σας και να καταγράψτε τη σωστή τιμή...... Παράδειγμα: Ένα φωτοβολταϊκό σύστημα (kW), εγκατεστημένο στη Σαρδηνία (Ιταλία), μπορεί να παράγει περίπου 1.350 kWh ηλεκτρικής ενέργειας ετησίως (βλ. το χάρτη). Προφανώς, για ένα σύστημα δύο κιλοβάτ, είναι (1.350 x 2) 2.700 kWh ηλεκτρικής ενέργειας ετησίως. Σημειωτέον ότι: Αυτό είναι σχεδόν το φορτίο ενός τυπικού Eυρωπαίου πελάτη. Ο μέσος ιδιώτης πελάτης χρησιμοποιεί 3.200 κιλοβατώρες (kWh) ηλεκτρικής ενέργειας ετησίως (ο μέσος όρος στην Ευρώπη είναι 27). Πόσο μεγάλο θα είναι το φωτοβολταϊκό σύστημα; Για την απόκτηση ενός συστήματος 1 kW στην ταράτσα και δεδομένης της εγκατάστασης συλλεκτών ισχύος 200-Watt : Θα απαιτηθούν περίπου 5 συλλέκτες (1 kW (ή 1000 W)/200=5). Αλλά σημειωτέον ότι οι τράπεζες συλλεκτών (συστοιχίες), ποτέ δεν πρέπει να υπολογίζονται με μη συζευγμένους συλλέκτες, που σημαίνει ότι θα απαιτηθούν συνολικά τουλάχιστον 6 συλλέκτες. Επιπλέον, είναι ακόμη καλύτερο το σύστημα να έχει υπερβολικές διαστάσεις, λόγω διαφόρων απωλειών. Τέλος, εάν κάθε συλλέκτης είναι 2 τετραγωνικών μέτρων, η επιφάνεια που καλύπτεται από φωτοβολταϊκούς συλλέκτες θα είναι 12 τ.μ. (προκύπτει από: 2 m2 x 6 συλλέκτες). 6.5 Άσκηση/Ερωτήσεις 1. Τι σημαίνει η λέξη φωτοβολταϊκός; .................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................. 2. Πόσο αποτελεσματικές είναι οι φωτοβολταϊκές κυψέλες σήμερα; Εξηγήστε τι σημαίνει «απόδοση μετατροπής»; .................................................................................................................................................. 75 IUSES — Μαθαίνοντας να χρησιμοποιούμε αποδοτικά την ενέργεια 3. Οι φωτοβολταϊκές κυψέλες παράγουν AC (εναλλασσόμενο ρεύμα) ή DC (συνεχές ρεύμα); .................................................................................................................................................. 4. Υπολογίστε πόση ηλεκτρική ενέργεια θα μπορούσε να παράγει ένα φωτοβολταϊκό σύστημα που έχει εγκατασταθεί στις σχολικές σας εγκαταστάσεις (παρακαλούμε δείτε τον ηλιακό χάρτη), και υπολογίστε πόσο μεγάλο θα είναι. Επαναλάβετε το παράδειγμα που δόθηκε, προσαρμόζοντας το στην γεωγραφική τοποθεσία του σχολείου σας. Δεδομένα: Σύστημα 5 kW για εγκατάσταση Συλλέκτες 160 βατ ισχύος ο καθένας Διαστάσεις κάθε συλλέκτη: 2 τετραγωνικά μέτρα Απαντήσεις 1. (Ορισμός). 2. Η αποδοτικότητα των πιο κοινών φωτοβολταϊκών κυψελών μπορεί να κυμαίνεται από 5% έως 14%. Η απόδοση μετατροπής δείχνει το ποσό ενέργειας ακτινοβολίας που μπορεί να μετατραπεί σε ηλεκτρική ενέργεια. 3. Συνεχές ρεύμα (DC). 4. Παράδειγμα: ένα σχολείο στο Παρίσι. Ηλιακή ηλεκτρική ενέργεια κατά προσέγγιση 900 kWh/kWp (σύμφωνα με το χάρτη) Ετήσια παραγώγιμη ηλεκτρική ενέργεια = 900 × 5 = 4.500 kWh Αριθμός συλλεκτών = 5.000 W ÷ 160 W = 31,25 (32) Διαστάσεις φωτοβολταϊκών συλλεκτών = 32 × 2 = 64 m². Γλωσσάρι Ημιαγωγός: ένα ημιαγωγός είναι μια ουσία, συνήθως ένα στερεό χημικό στοιχείο ή ένωση, που μπορεί να άγει ηλεκτρική ενέργεια (ηλεκτρική αγωγιμότητα) ενδιάμεσα μεταξύ μετάλλων (αγωγοί) και μονωτήρων (μη αγωγοί). Άγει υπό ορισμένες συνθήκες, αλλά όχι σε άλλες, καθιστώντας το ένα καλό μέσο για τον έλεγχο του ηλεκτρικού ρεύματος. Φωτοευαισθησία: είναι το ποσό στο οποίο αντιδρά ένα αντικείμενο όταν λαμβάνει φωτόνια (ηλιακή ακτινοβολία), ιδίως ορατό φως. Συνεχές ρεύμα (ή ηλεκτρική ενέργεια DC): είναι η συνεχής κίνηση ηλεκτρονίων από μια περιοχή αρνητικών (-) φορτίων σε μια περιοχή θετικών (+)φορτίων μέσω αγώγιμου υλικού, όπως ένα μεταλλικό σύρμα. Το συνεχές ρεύμα αντικαταστάθηκε από το εναλλασσόμενο ρεύμα (AC) για την κοινή εμπορική ισχύ στα τέλη της δεκαετίας του 1880, επειδή τότε ήταν αντιοικονομική η μετατροπή του σε υψηλές τάσεις που απαιτούνται για τη μεταφορά σε μεγάλες αποστάσεις. Τεχνικές που αναπτύχθηκαν τη δεκαετία του 1960 ξεπέρασαν αυτό το εμπόδιο, και τώρα το συνεχές ρεύμα μεταφέρεται σε πολύ μεγάλες αποστάσεις, αν και θα πρέπει κανονικά να μετατραπεί σε εναλλασσόμενο ρεύμα για την τελική διανομή του. Παραπομπές de Francisco G. A. et al. Energías Renovables para el desarrollo, (Renewable Energies for Development), Cooperación Internacional, Thomson-Paraninfo, Madrid, 2007. 76 IUSES — Μαθαίνοντας να χρησιμοποιούμε αποδοτικά την ενέργεια Διαδικτυακοί σύνδεσμοι http://www.epia.org http://www.soda-is.com/eng/index.html http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/ http://www.pvsunrise.eu/Pictures.asp Κύρια σημεία: Μία από τις σημαντικότερες ανανεώσιμες πηγές ενέργειας είναι η ηλιακή ενέργεια, της οποίας η πηγή είναι ο ήλιος. Διατίθεται, είναι ανεξάντλητη και μπορεί να χρησιμοποιηθούν με διάφορους τρόπους. Υπάρχουν πολλοί τρόποι χρήσης της ηλιακής ενέργειας στο σπίτι, στο σχολείο και σε κτίρια γενικότερα. Οι τρεις βασικοί τρόποι είναι: παθητική θέρμανση, ηλιακή θερμική και φωτοβολταϊκή ενέργεια. Οι φωτοβολταϊκές κυψέλες παρασκευάζονται συνήθως από κρυσταλλικό πυρίτιο, κυρίως με τρεις τρόπους: από λεπτές φέτες κομμένες από ενιαίο κρύσταλλο πυριτίου (μονοκρυσταλλικά) ή από σύνολο κρυστάλλων πυριτίου (πολυκρυσταλλικά), ή με ανάμειξη του πυριτίου με άλλα ημιαγώγιμα υλικά (άμορφα). Αυτή είναι η πιο κοινή τεχνολογία που αντιπροσωπεύει περίπου το 90% της αγοράς σήμερα. Μια φωτοβολταϊκή κυψέλη του εμπορίου με επιφάνεια 16 cm² παράγει περίπου 2 βατ μέγιστης ισχύος μόνο. Ωστόσο εκατοντάδες κυψέλες που συνθέτουν ένα φωτοβολταϊκό συλλέκτη θα λάβουν μια μεγάλη παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας και έχουν ισχύ από 10 βατ έως 300 βατ, ανάλογα με τη χρησιμοποιούμενη τεχνολογία - και ακόμη περισσότερο εάν οι διάφοροι συλλέκτες συνδέονται μεταξύ τους (ονομάζονται συστοιχίες). Το ποσό ηλεκτρικής ενέργειας που μπορεί να παράγει ένα φωτοβολταϊκό σύστημα εξαρτάται κυρίως από τρεις παράγοντες: το ποσό ηλιακής ενέργειας που φτάνει στην τοποθεσία, τη θέση και την κλίση των συλλεκτών και την τεχνολογία τους. 77 IUSES — Μαθαίνοντας να χρησιμοποιούμε αποδοτικά την ενέργεια 7. Άσκηση - Έλεγχος Κατανάλωσης Ενέργειας - Σπίτια/σχολικές εγκαταστάσεις Ενεργειακός Έλεγχος Επίπεδο τάξης: Δευτεροβάθμια Τομείς: Θετικές Επιστήμες, Μαθηματικά, Οικονομικά, Κοινωνικές μελέτες, Γλώσσα, Καλλιτεχνικά Μεθοδολογία Σε αυτή τη δραστηριότητα, οι μαθητές θα εφαρμόσουν τα μέτρα διατήρησης ενέργειας που έχουν μάθει περίπου από το «Εγχειρίδιο για τα Κτίρια» για να πραγματοποιήσουν πλήρη ενεργειακό έλεγχο του σχολείου ή του σπιτιού. Η παρακάτω δραστηριότητα θα πρέπει να γίνεται βήμα προς βήμα, ακολουθώντας τα 6 παρακάτω βήματα και τις περαιτέρω προτεινόμενες αλλαγές της δραστηριότητας, αν και κάθε βήμα λειτουργεί/αξίζει σαν μια μεμονωμένη ξεχωριστή άσκηση. Οι πίνακες και τα σχήματα προτείνονται για κάθε βήμα, αν και μπορούν να χρησιμοποιηθούν περαιτέρω πίνακες, στοιχεία και δεδομένα, φωτογραφίες και γραφικές παραστάσεις. Η όλη δραστηριότητα μπορεί να πραγματοποιηθεί με: Στυλό/χαρτί, και/ή - Υπολογιστή (όλοι οι πίνακες και τα φύλλα αριθμομηχανής είναι σε μορφή Excel στην ιστοσελίδα IUSES και σε πολυμέσα DVD). Οι μαθητές μπορούν να εργαστούν ατομικά, σε δυάδες ή σε μικρές ομάδες για να υπολογίσουν τις καταναλώσεις ενέργειας και να βρουν κάποιες λύσεις εξοικονόμησης ενέργειας. Στόχος (-οι) Να πραγματοποιηθεί ενεργειακός έλεγχος, ως το πρώτο βήμα αξιολόγησης της ποσότητας ενέργειας που καταναλώνει ένα κτίριο και για την αξιολόγηση των μέτρων που μπορείτε να λάβετε για να γίνει πιο ενεργειακά αποδοτικό. (Μπορείτε να πραγματοποιήσετε μόνοι σας έναν απλό ενεργειακό έλεγχο, ή να ζητήσετε επαγγελματία ελεγκτή ενέργειας να πραγματοποιήσει πιο ενδελεχή έλεγχο.) Να προσδιορίσουμε τις ενεργειακές ανάγκες/καταναλώσεις ηλεκτρικών και θερμικών συσκευών Να υπολογίσουμε τα κόστη ενέργειας Να κατανοήσουμε εκπομπές CO2 και τον τρόπο υπολογισμού τους Να ληφθούν μέτρα για τη μείωση των απωλειών και της κατανάλωσης ενέργειας. Περίληψη 1ο βήμα - Έλεγχος όλων των πηγών κατανάλωσης ενέργειας (Συσκευές - Φωτισμός - Θέρμανση και Ψύξη) 2ο βήμα - Καταγραφή και υπολογισμός της κατανάλωσης 2α - Η κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας 2β - Η κατανάλωση καυσίμων 3ο βήμα - Γραφική παράσταση 4ο βήμα - Υπολογισμός (ισοδύναμων) εκπομπών CO2 5ο βήμα - Επιθεώρηση κτιρίων 6ο βήμα - Συστάσεις για την εξοικονόμηση * Συμπληρωματικό Βήμα - Αλλαγές σε συνδυασμό με άλλες δραστηριότητες: 78 IUSES — Μαθαίνοντας να χρησιμοποιούμε αποδοτικά την ενέργεια 1ο βήμα Έλεγχος όλων των πηγών κατανάλωσης ενέργειας (Συσκευές - Φωτισμός - Θέρμανση και Ψύξη) Κάντε έναν κατάλογο όλων των συσκευών κατανάλωσης ενέργειας που μπορείτε να βρείτε στο σχολείο ή το σπίτι σας. Αυτό μπορεί να γίνει (με πίνακες, όπως οι παρακάτω) τηρώντας δύο βασικά κριτήρια: Έλεγχος ανά δωμάτιο (γυμναστήριο, αναψυκτήριο, αίθουσα διδασκαλίας - κουζίνα, μπάνιο, σαλόνι, κλπ.) και Έλεγχος ανά είδος χρέωσης κατανάλωσης (ηλεκτρικές και ηλεκτρονικές συσκευές, φωτισμός, κλπ.). Χωρίστε τες σε δυο ομάδες, αυτές με Ηλεκτρική Ενέργεια και αυτές που λειτουργούν με Καύσιμα (φυσικό αέριο, πετρέλαιο, άνθρακας, ξύλο). Λίστα Ηλεκτρικού Εξοπλισμού (Συσκευές - Φωτισμός) Δωμάτιο/Χώρος Όνομα Συσκευής Τύπος (Φωτισμός, Ηλεκτρική, Ηλεκτρονική Συσκευή) Λίστα Εξοπλισμού με Καύσιμα (Θέρμανση-Ψύξη, κτλ.) Δωμάτιο/Χώρος Όνομα Συσκευής Τύπος Τύπος (Θέρμανση και καύσιμου ψύξη χώρου, (φυσικό αέριο, Θέρμανση νερού, πετρέλαιο, Μαγείρεμα, κτλ.) κτλ.) Να επεκτείνετε τις λίστες όπως χρειαστεί. 2ο βήμα Καταγραφή και υπολογισμός κατανάλωσης 2α - Η κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας Κάντε μια πλήρη λίστα όλων των ηλεκτρικών συσκευών (στο σπίτι ή το σχολείο σας), μετά καταγράψτε την κατανάλωση ενέργειας (ισχύ σε βατ) και υπολογίστε για πόσο χρονικό διάστημα χρησιμοποιούνται (χρόνος που η καθεμιά είναι ενεργοποιημένη). Οι μαθητές μπορούν να ρωτήσουν από τους γονείς ή τους δασκάλους τους για τη χρήση των συσκευών που οι ίδιοι οι μαθητές δεν χρησιμοποιούν και να υπολογίσουν μαζί τις ώρες χρήσης. Σε περίπτωση που δεν είναι δυνατό να βρεθεί η ταμπέλα ισχύος μιας συσκευής, τότε, χρησιμοποιήστε τα στοιχεία που αναφέρονται στο Εγχειρίδιο ή στο παρακάτω παράδειγμα. 79 IUSES — Μαθαίνοντας να χρησιμοποιούμε αποδοτικά την ενέργεια Στη συνέχεια, υπολογίστε το ποσό κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας πολλαπλασιάζοντας την ισχύ σε βατ κάθε συσκευής με τον αριθμό ωρών που χρησιμοποιείται. Η ενέργεια που χρησιμοποιείται (κιλοβατώρες) = Ισχύς (κιλοβάτ) x Χρόνος (ώρες). Τέλος, υπολογίστε το κόστος κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας πολλαπλασιάζοντας την κατανάλωση με την τιμή μιας μονάδας ηλεκτρικής ενέργειας (όπως αναγράφεται στον λογαριασμό ηλεκτρικού ρεύματος). Κόστος (€) = €/kWh × kWh. Συντελεστής ζήτησης: εφόσον πολλές συσκευές έχουν σειρά από ρυθμίσεις (για παράδειγμα, η ένταση σε ένα ραδιόφωνο, η θερμοκρασία που επιλέγουμε σε ένα κλιματιστικό), το πραγματικό ποσό ενέργειας που καταναλώνεται εξαρτάται από τη ρύθμιση που χρησιμοποιείται κάθε φορά. Αυτό σημαίνει ότι εάν μια συσκευή δεν κινείται με τη μέγιστη ισχύ της (για παράδειγμα, δεν όχι στη μέγιστη θερμοκρασία κλιματισμού), η καταναλωμένη ηλεκτρική ενέργεια δεν ισούται ακριβώς με την ισχύ ανά ώρα, αλλά λιγότερο. Έτσι χρησιμοποιείται ο λεγόμενος «συντελεστής ζήτησης», που είναι αριθμός πολλαπλασιασμού και εξαρτάται από το είδος ή τη χρήση της συσκευής. Προφανώς, ο συντελεστής που ισούται με 1 σημαίνει ότι η συσκευή λειτουργεί πάντα με τη μέγιστη ισχύ, ενώ λιγότερο από 1 δεν λειτουργεί έτσι. Ο Πίνακας περιλαμβάνει το γενικό Συντελεστή Ζήτησης κάθε συσκευής. Καταγραφή και υπολογισμός κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέρ Ονοματεπώνυμο: Αντικείμενο μέτρησης: Τόπος/Τοποθεσία: Ώρες χρήσης ανά 1 Φ ΟΡΤΙΟ Φ ω τισμός Λαμπτήρας πυράκτω σης 40W Λαμπτήρας πυράκτω σης 60W Λαμπτήρας πυράκτω σης 75W Λαμπτήρας πυράκτω σης 100W Λαμπτήρας φθορισμού 13W Λαμπτήρας φθορισμού 17W Λαμπτήρας φθορισμού 20W Λαμπτήρας φθορισμού 32W Λαμπτήρας φθορισμού 40W 80 Αρ. Φορτίου 2 Ισχύς (W ) 3 40 60 75 100 13 17 20 32 40 Παράγοντα ς Ζήτησης 4 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Ώρες Ώρες την χρήσης X ημέρα Εβδομάδα 5 6 IUSES — Μαθαίνοντας να χρησιμοποιούμε αποδοτικά την ενέργεια Ηλεκτρικές Συσκευές Κλιματιστικό (δω ματίου) Κλιματιστικό Ανεμιστήρας (τραπέζι) Ανεμιστήρας οροφής Σιδερώ στρα Θερμοσίφω νας (50 λίτρα) Κινητήρας ή αντλία Πληντύριο ρούχω ν Πληντύριο πιάτω ν Ψυγείο Καταψύκτης Σεσουάρ Στεγω τήρας ρούχω ν Μπλέντερ Μίξερ Φ ούρνος μικροκυμάτω ν Αποχυμω τής / στίφ της Φ ρυγανιέρα Ηλεκτρική σκούπα Καφετιέρα Τηγάνι Ηλεκτρική κουβέρτα Αφυγραντήρας Ενυδρείο Ηλεκτρονικές Συσκευές Προσω πικός υπολογιστής + οθόνη Ράδιο (στέρεο) Τηλεόραση Βίντεο Φ ορητός υπολογιστής Πλήρες σύστημα ήχου Nintendo Μονάδα CD Εξολκέας Κλίμακα Καταναλώσεων Μέχρι 200 kW h Μεταξύ 201 και 1100 kW h Πάνω από 1101 kW h 800 2000 200 50 1000 1500 600 1500 200 100 1000 2500 600 200 800 50 700 1200 1000 1200 200 800 1000 140 150 120 60 50 300 5 30 500 0,7 0,7 0,9 0,9 0,3 0,4 0,6 0,6 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0,9 1 1 1 0,9 1 1 0,9 1 8 ΣΥΝΟΛΟ W h x Αριθμός Εδβομάδω ν ανά Μή 9 W h x Μήν 10 Μετατροπή σε kW h x Μήν Τιμή ηλεκ. ενέργειας Υποσύνολο: (Οικιακή): 200 20 c€/kW h 15 c€/kW h 12 c€/kW h 81 IUSES — Μαθαίνοντας να χρησιμοποιούμε αποδοτικά την ενέργεια 2β - Κατανάλωση καυσίμων Ο σκοπός αυτής της άσκησης είναι να μετατρέψετε την κατανάλωση καυσίμων σε kWh, με σκοπό την καλύτερη κατανόηση αυτών των τύπων κατανάλωσης και να κάνετε συγκρίσεις με την κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας. Για να υπολογιστεί το ποσό κατανάλωσης καυσίμων, είναι ευκολότερο να τα καταγράψουμε άμεσα εξετάζοντας λογαριασμούς ή, ρωτώντας γονείς ή καθηγητές. Αυτό συμβαίνει διότι, σε αντίθεση με τη διαδικασία που ακολουθήθηκε για την κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας (βήμα 2α), είναι αρκετά πολύπλοκος ο υπολογισμός της ενεργειακής κατανάλωσης καυσίμων συσκευών που ξεκινούν με τη δική τους ισχύ (συνήθως εκφράζεται σε CV, kcal, θερμίδες, κλπ.). Μετατρέψτε την κατανάλωση (ποσό καυσίμων: kg - m³ για φυσικό αέριο - λίτρα για το πετρέλαιο) σε κιλοβάτ χρησιμοποιώντας τον ακόλουθο πίνακα συντελεστών μετατροπής (ισχύει για τα πιο διαδεδομένα καύσιμα που χρησιμοποιούνται στην Ευρώπη). (Διατίθεται το φύλλο δεδομένων Excel Calculator) Καταν αλώ σεις Καυσίμω ν Περιεκτικότητα ενέργειας επιλεγμένων καυσίμων για τελική χρήση— Πίνακας Ονοματεπώνυμο: Αντικείμενο μέτρησης: Τόπος/Τοποθεσία: Μετατροπή τύπω ν καύσιμου σε kW h (1) Τύπος Καύσιμου Ποσότητα που καταναλ ώ θηκε (ανά μήνα) Υπολογισμός με βάση Καθαρή Θ Μο νάδα Μον άδα Φ υσικό Αέριο (2) kg Υγραέριο (Βουτάνιο/Προπάνιο) kg σκλ ηρός άνθρακας kg Πετρέλ αιο kg Ξύλ ο (25 % υγ ρασία) Σβόλ οι/ξύλ ινα τούβλ α X Παράγ οντας μετατροπής (1) (kW h ανά μονάδα) × 13,1 kW h/kg 9,17 kW h/m³ × 12,78 kW h/kg 7,65 kW h/l × 6,65 kW h/kg × 11,75 kW h/kg kg × 3,83 kW h/kg kg × 4,67 kW h/kg m³ λίτρο λίτρο 9,87 kW h/l ΣΥΝΟΛΟ (Πηγή: ΟΔΗΓΙΑ 2006/32/EC 5 Απριλίου 2006 για ενεργειακ ή απόδοση τελικ ής χρήσης κ αι υπηρεσίες ενέργειας) (1): Τα Κράτη Μέλη μπορούν να εφαρμόσουν άλλες τιμές ανάλογα με τον τύπο κ αι την ποιότητα κ αυσίμων που χρησιμοποιoύνται περισσότερο στο αντίστοιχο Κράτος Μέλος. (2) 93 % μεθάνιο. De ns ity factor to trans form m as s unit: Liquef ied Petroleum Gas kg/litre 0,599 (LPG) 82 Gasoil kg/litre 0,84 Natural Gas kg/m³ 0,7 IUSES — Μαθαίνοντας να χρησιμοποιούμε αποδοτικά την ενέργεια 3o Βήμα Γραφική αναπαράσταση Κατατάξτε όλες τις χρεώσεις ενέργειας και τις συσκευές που εντοπίστηκαν (τώρα τις έχετε όλες αυτές σε kWh) σε ομάδες, όπως στον παρακάτω πίνακα. Μετατρέψτε την κατανάλωση (kWh) σε ποσοστό (%). Στη συνέχεια καταρτίστε ένα γράφημα για να παρουσιάσετε παραστατικά πώς κατανέμεται η κατανάλωση ενέργειας στο σχολείο/σπίτι σας. Συμπληρώστε το γράφημα χρησιμοποιώντας την εφαρμογή Excel ή χρωματίζοντας το άδειο γράφημα με τα χέρια. Μερίδιο Κατανάλωσης Ενέργειας (Παράδειγμα) 300 100 380 125 100 255 234 57 30 1581 Θέρμανση και ψύξη χώ ρου Θέρμανση νερού Φ ω τισμός Μαγ είρεμα Κατάψυξη Ηλ εκτρικές Συσκευές Ηλ εκτρονικές Συσκευές Θέση αναμονής/ισχύς φ άντασμα Λοιπά Σύνολ ο 18,98% 6,33% 24,04% 7,91% 6,33% 16,13% 14,80% 3,61% 1,90% Inserted numb ers are just as example......Insert here your consumptions 1,90% 3,61% 14,80% Pie Chart of Energy Consumption 18,98% 6,33% 16,13% 24,04% 6,33% 7,91% Θέρμανση και ψύξη χώρου Θέρμανση νερού Φωτισμός Μαγείρεμα Κατάψυξη Ηλεκτρικές Συσκευές Ηλεκτρονικές Συσκευές Θέση αναμονής/ισχύς φάντασμα Λοιπά 83 IUSES — Μαθαίνοντας να χρησιμοποιούμε αποδοτικά την ενέργεια 4ο βήμα Υπολογισμός (ισοδύναμων) εκπομπών CO2 Ο στόχος αυτής της άσκησης είναι να υπολογίσουμε κατά προσέγγιση τις Εκπομπές Αερίου Θερμοκηπίου (GHG) που σχετίζονται με τις καταναλώσεις ενέργειας σας. Οι πιο σημαντικές GHG είναι του CO2, που αποτελεί τη μεγάλη πλειοψηφία, από άποψη ποσότητας. Αν και η έννοια του «ισοδύναμου CO2» περιλαμβάνει τις άλλες GHG, όπως το μεθάνιο (CH4) και το οξείδιο του αζώτου (N2O), αντιπροσωπεύουν μόνο μια μικρή ποσότητα σε σύγκριση με το CO2. Στον παρακάτω πίνακα, παρουσιάζονται οι «συντελεστές εκπομπών» μιας σειράς καυσίμων (αυτές που χρησιμοποιούνται για θέρμανση στον οικιακό και τριτογενή τομέα), καθώς και του συντελεστή εκπομπών της ηλεκτρικής ενέργειας που λαμβάνεται από το δημόσιο δίκτυο. Συντελεστής εκπομπών = Ποσότητα εκπομπών ανά μονάδα ενέργειας (Joule ή kWh) ή ανά μονάδα μάζας (kg, m³, λίτρο). Στην περίπτωση του CO2 μόνο, δίνονται οι συντελεστές για διαφορετικές μονάδες μάζας, με σκοπό την απλοποίηση του υπολογισμού και την εισαγωγή της Κατανάλωσης Ενέργειας εκφραζόμενη με τις μονάδες που έχετε στη διάθεσή σας. Για το ισοδύναμο CO2, επιτρέπεται μόνο η κατανάλωση ενέργειας σε kWh. Σημειωτέον ότι: Ο συντελεστής εκπομπών της ηλεκτρικής ενέργειας εξαρτάται από το Ηλεκτρικό Ενεργειακό Μείγμα κάθε χώρας (δηλαδή, τη σύνθεση διαφορετικών ειδών πηγών ενέργειας που χρησιμοποιούνται για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας), και μπορεί να διαφέρει ετησίως και για κάθε χώρα. Συντελεστές εκπομπών καυσίμων: Μια ακριβής εκτίμηση των εκπομπών (κυρίως για CH4 και N2O), εξαρτάται από τις συνθήκες καύσης, την τεχνολογία, και την πολιτική ελέγχου των εκπομπών, καθώς και τα χαρακτηριστικά των καυσίμων. Συνεπώς, έχουν ληφθεί εδώ υπόψη ο μέσος όρος και οι πιο κοινοί συντελεστές. Πώς να κάνετε αυτή την άσκηση: 1. Καταγράψτε τις καταναλώσεις ενέργειας σας, χρησιμοποιώντας τη Μονάδα που έχετε στη διάθεση σας. 2. Πολλαπλασιάστε με το σχετικό συντελεστή εκπομπών. Για παράδειγμα: α) εάν οι καταναλώσεις ενέργειας εκφράζονται σε κιλά άνθρακα, πολλαπλασιάστε με 1,9220 για να υπολογίσετε μόνο εκπομπές CO2 β) εάν εκφράζονται σε kWh φυσικού αερίου, πολλαπλασιάστε με 0,2019 για να υπολογίσετε μόνο εκπομπές CO2, και με 0,2178 για να υπολογίσετε το ισοδύναμο CO2. γ) αν όλες οι καταναλώσεις ενέργειας εκφράζονται σε kWh, που υπολογίστηκε με την προηγούμενη άσκηση 2β, πολλαπλασιάστε απλώς με τους συντελεστές στις δύο στήλες του CO2 και του ισοδύναμου CO2 ανά κιλοβατώρα. (Σημειωτέον ότι το Excel Calculator χρησιμοποιεί ως προεπιλογή το τελευταίο που πολλαπλασιάστηκε.) 3. Παρατηρήστε τις συνολικές εκπομπές σας γνωρίζοντας ότι ένας Τόνος CO2 ισούται περίπου με μία πισίνα πλάτους 10 μέτρων, μήκους 25 μέτρων και 2 μέτρων σε βάθος. Υπολογισμός εκπομπών (ισοδύναμου) CO2 ΜΕΤΑΤΡΟΠΗ ΚΑΤΑΝΑΛΩΣΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΣΕ CO2 (ισοδύναμο) (Διατίθεται το φύλλο δεδομένων Excel Calculator) 84 0,5108 0,2019 0,2271 0,3459 0,2786 X X X X X X --2,6479 2,9026 1,9220 3,2740 ----4,8457 --3,8976 --1,8535 ------- Kg λίτρα m³ καυσίμου καυσίμου καυσίμου kW h X Ενεργειακή κατανάλω ση --56100 63100 96100 77400 TJ Υγραέριο (LPG) kg/litr e 0,599 Το αποτέλεσμα δί Παρακαλούμε, αν χ μονάδ ΣΥΝΟΛΟ 0,5387 0,2178 0,2440 0,3470 0,2800 ανά kW h Το ισοδύναμο CO2 περιλαμβάνει άλλες εκπομπές GHG, όπως CH4 (μεθάνιο) και N2O (οξείδιο του αζώτου). Ένας ακριβής υπολογισμός των εκπομπών CH4 και N2O εξαρτάται από τις συνθήκες καύσης, την τεχνολογία, και την πολιτική ελέγχου των εκπομπών, καθώς και τα χαρακτηριστικά των καυσίμων. Συνεπώς, ένας μέσος συντελεστής έχει εξεταστεί εδώ και μόνο για το CO2 eq. ανά kWh ως εισροή ενέργειας. Παραπομπές: – Eggleston, S., Buendia, L., Miwa, K., Ngara, T. and Tanabe, K., Eds., 2006. “2006 IPCC Guidelines for National Greenhouse Inventories. Volume 2: Energy”, IPCC National Greenhouse Gas Inventories Programme, Institute for Global Environmental Strategies (IGES), Hamaya, Japan. – For Net Calorific Values: “DIRECTIVE 2006/32/EC of 5 April 2006 on energy end-use efficiency and energy services (1) Συντελεστής Πυκνότητας για τη μετατροπ ή μονάδας μάζας: ΠΙΝΑΚΑΣ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ: (1) Το ισοδύναμο σε CO2 π εριλαμβάνει και άλλες εκπ ομπ ές αερίων του θερμοκηπ ίου όπ ως είναι το CH4 (μεθάνιο) και το N2O (Νιτρικό οξύ). Ακριβής υπ ολογισμός των εκπ ομπ ών μεθανίου και νιτρικού οξέως εξαρτάται απ ό τις συνθήκες καύσης, την τεχνολογία, την π ολιτι Εθνικό Δίκτυο Ηλεκτρικής Ενέργειας Φ υσικό Αέριο Υγραέριο (LPG) Γαιάνθρακας Πετρέλαιο εσω τερικής χρήσης (για το βραστήρα) Άλλα καύσιμα Τύπος Ενέργειας kg σε CO2 ανά μονάδα ω ς εξής: Εισάγετε τους υπολογισμούς σας Ισοδύναμo kg σε CO2 (1) (Το απ οτέλεσμα δίνεται ενδεικτικά σε kWh. Παρακαλούμε, αν χρειάζεται, επ ιλέξτε άλλη μονάδα μέτρησης) Συντελεστές εκπομπώ ν για επιλεγμένα καύσιμα για τελική χρήση Βήμα 1: Εισάγετε την ενεργειακή κατάναλωση ανάλογα με τη διαθέσιμη μονάδα μέτρησης Βήμα 2: Πολλαπλασιάστε την κατανάλωση με τον αντίστοιχο συντελεστή εκπομπής Μετατροπή ενεργειακής κατανάλω σης σε CO2 (ισότιμο) Υπολογίζοντας τις εκπομπές CO2 (ισότιμο) IUSES — Μαθαίνοντας να χρησιμοποιούμε αποδοτικά την ενέργεια 85 IUSES — Μαθαίνοντας να χρησιμοποιούμε αποδοτικά την ενέργεια 5ο βήμα Επιθεώρηση κτιρίων... Ελέγξτε το κτίριο σας Αυτό το βήμα θα σας παρουσιάσει τα προβλήματα που, αν επιλυθούν, μπορούν να σας εξοικονομήσουν σημαντικά ποσά χρημάτων με την πάροδο του χρόνου. Κατά τη διάρκεια του ελέγχου, μπορείτε να σημειώσετε πού χάνει ενέργεια το σπίτι ή το σχολείο σας. Ένας έλεγχος καθορίζει επίσης την αποτελεσματικότητα της θέρμανσης του σπιτιού σας και των συστημάτων ψύξης και σας παρουσιάζει τρόπους για τη διατήρηση ζεστού νερού και ηλεκτρισμού. Μπορείτε εύκολα να διεξάγετε έναν οικιακό έλεγχο ενέργειας μόνοι σας. Όταν θα ελέγχετε το σπίτι σας, κρατήστε μια λίστα ελέγχου περιοχών που έχετε επιθεωρήσει και προβλήματα που εντοπίσατε. Η λίστα αυτή θα σας βοηθήσει να δώσει προτεραιότητα σε αναβαθμίσεις ενεργειακής απόδοσης. Μαθητική εργασία: Να αναγνωρίσετε τι βοηθά ή βλάπτει τη διατήρηση ενέργειας σε ένα συγκεκριμένο κτίριο. Ψάξτε για «κακά στοιχεία» που σπαταλούν ενέργεια και χρήματα. Φύλλο Δεδομένων Ενεργειακού Ελέγχου Βαθμός εφαρμογής Εκτε νής Εφα Καθ Αρχι Εφαρ ρμογ όλου κός μογή ή Βασικά Πρότυπα Φώτα και Εξοπλισμός Όταν επαρκής φως δίνεται από τον ήλιο, ή όταν τα δωμάτια είναι ακατοίκητα, όλα τα φώτα πρέπει να είναι ΑΠΕΝΕΡΓΟΠΟΙΗΜΕΝΑ. X Είναι τα φώτα σε χώρους διέλευσης (δηλαδή, ΑΠΕΝΕΡΓΟΠΟΙΗΜΕΝΑ όταν δεν χρησιμοποιούνται; διαδρόμους, τουαλέτα, κλπ.) X Τα ηλεκτρονικά στραγγαλιστικά πηνία παρέχουν την κατάλληλη αρχική και ηλεκτρική X λειτουργία στους λαμπτήρες ισχύος; Οι οθόνες υπολογιστών ΑΠΕΝΕΡΓΟΠΟΙΟΥΝΤΑΙ, ή οι υπολογιστές είναι σε κατάσταση νάρκης όταν δεν χρησιμοποιούνται. Τα περιφερειακά υπολογιστών όπως εκτυπωτές, σαρωτές και άλλες ηλεκτρονικές X συσκευές πρέπει να ΑΠΕΝΕΡΓΟΠΟΙΟΥΝΤΑΙ όταν δεν χρησιμοποιούνται. Όλα τα εξωτερικά φώτα πρέπει να ΑΠΕΝΕΡΓΟΠΟΙΟΥΝΤΑΙ υπό το φως της ημέρας. Όλα τα εξωτερικά φώτα πρέπει να ΑΠΕΝΕΡΓΟΠΟΙΟΥΝΤΑΙ τη νύχτα. X Οι φορητές συσκευές θέρμανσης μπορούν να χρησιμοποιούνται μόνο ως άμεσο μέτρο εκτάκτου ανάγκης. Οι διευθυντές πρέπει να επιτρέπουν τη χρήση τους σε αυτές τις περιστάσεις. Τα μικρά ψυγεία bar απαγορεύονται αν δεν υπάρχουν επιτακτικοί λόγοι για τη χρήση τους X σε εξαιρετικές περιστάσεις. Μόνο ο πλέον ενεργειακά αποδοτικός εξοπλισμός αγοράζεται (π.χ., το Καλύτερο Σήμα Ενεργειακής Απόδοσης και Energy Star). Ένα πρόγραμμα εξυγίανσης εξοπλισμού εφαρμόζεται για να διασφαλίσει ότι η ενέργεια δεν χάνεται από τη χρήση εξοπλισμού περισσότερο απ’ ό,τι είναι απαραίτητο (π.χ., X αποσυνδέοντας και/ή αφαιρώντας περιττά ψυγεία και μειώνοντας τον αριθμό των εκτυπωτών ηλεκτρονικών υπολογιστών μέσω της δικτύωσης). Υπάρχουν Συστήματα Ελέγχου φωτισμού, όπως: σταθεροποιητές ισχύος του φωτισμού, ανάλογα με την ηλιακή ακτινοβολία (αισθητήρες φωτός) ή αυτόματος διακόπτης, όταν βρίσκεται κάποιος σε ένα χώρο (Αισθητήρες Κίνησης Κατοίκησης), ή απλά χρονόμετρα; Έχει εφαρμοστεί πρόγραμμα καθαρισμού φωτιστικών. X Οι τοίχοι και τα φώτα οροφής έχουν τέτοιο χρώμα ώστε να αντανακλούν το φως καλά; Οι λαμπτήρες πυρακτώσεως έχουν αφαιρεθεί και αντικατασταθεί με συμπαγείς λαμπτήρες φθορισμού. Κτλ. ..Επεκτείνετε τη λίστα... 86 X X X X X X X IUSES — Μαθαίνοντας να χρησιμοποιούμε αποδοτικά την ενέργεια Θέρμανση και Ψύξη Τα παράθυρα και οι κουρτίνες παραμένουν κλειστά στο τέλος της σχολικής ημέρας. Ο χώρος γύρω από τους εξαεριστήρες στους τοίχους ή στα περβάζια παραθύρων δεν έχει εμπόδια. Οι εξωτερικές πόρτες του κτιρίου δεν παραμένουν ανοιχτές περισσότερο από όσο X χρειάζεται. Οι εσωτερικές πόρτες του γυμναστηρίου παραμένουν κλειστές. X Ο μηχανολογικός εξοπλισμός ελέγχεται τακτικά και τα προβλήματα αναφέρονται αμέσως. X X X Οι βρύσες ζεστού νερού δεν στάζουν; Τα ταβάνια είναι μονωμένα; (ρωτήστε τον διευθυντή ή έναν καθηγητή) X Ο εξοπλισμός θέρμανσης και ψύξης (σωλήνες, καλοριφέρ, σχάρες) εμποδίζεται από κουρτίνα, έπιπλα, κλινοσκεπάσματα, κλπ.; X X Τα μονωτικά παραπετάσματα ή άλλη μορφής παραπετασμάτων, όπως πλαισιωμένα X σκίαστρα, είναι στη θέση τους; Έχουν όλοι οι λέβητες θέρμανσης ελεγχθεί και είναι καλά μονωμένοι; Οι ανεμιστήρες καυσαερίων απενεργοποιημένοι όταν δεν χρειάζονται (γυμναστήριο, τουαλέτες). Όταν κάνει ζέστη σε ένα δωμάτιο, ανοίγετε τα παράθυρα ή ρυθμίζετε τα καλοριφέρ με θερμοστατικές βαλβίδες; X Υπάρχουν αποτελεσματικά στεγανωτικά παρεμβύσματα στις πόρτες; X X Κτλ. ..Επεκτείνετε τη λίστα... Γενική Ευαισθητοποίηση και Διαχείριση Υπάρχουν αφίσες που ευνοούν την εξοικονόμηση ενέργειας στις εγκαταστάσεις του σχολείου (όπως «Μην αφήσετε τα φώτα αναμμένα», ή «Κλείστε την πόρτα για να μην X υπάρχουν απώλειες θερμότητας», κλπ.); Η συμμετοχή των μαθητών προωθείται μέσω Εργαστηριακών Μαθημάτων ή Βραβείων; X Έχει δημιουργηθεί Συμβούλιο Ενέργειας ή Περιβάλλοντος, που να αποτελείται από μαθητές και καθηγητές που ασχολούνται με την προώθηση των βέλτιστων πρακτικών σε X θέματα ενέργειας; Κτλ. ..Επεκτείνετε τη λίστα... Ο παραπάνω πίνακας περιλαμβάνει μόνο μια περιορισμένη λίστα στοιχείων που πρέπει να ελεγχθούν, επομένως συνιστάται να επεκταθεί όπως θέλετε σύμφωνα με τα χαρακτηριστικά της εγκατάστασης σας. 6ο βήμα Συστάσεις για εξοικονόμηση ενέργειας Στο τελικό βήμα, αφού συλλέξετε δεδομένα και πληροφορίες σχετικά με την ενεργειακή απόδοση για το σχολείο ή το σπίτι σας, είναι καιρός να αναλάβετε δράση και να θεσπίσετε μέτρα εξοικονόμησης ενέργειας. Το βήμα αυτό αποσκοπεί στην κατάρτιση μιας λίστας συστάσεων, συστάσεις διαγωγής και τεχνικές συστάσεις, που θα σας βοηθήσουν να μειώσετε την κατανάλωση ενέργειας και τις απώλειες. Προφανώς, το εύρος των αλλαγών που προτείνονται θα πρέπει να απορρέουν από αδυναμία και σφάλματα ενέργειας που έχουν διαπιστωθεί προηγουμένως κατά την επιθεώρηση κτιρίων (βήμα 5), με στόχο τη βελτίωση και την επίλυση τους. Κατά συνέπεια, πολλά μέτρα θα μπορούσαν να τεθούν σε εφαρμογή. Εδώ η αποστολή είναι να εξετάσετε μόνο τα πιο σημαντικά μέτρα ή εκείνα που θεωρείτε ότι είναι τεχνικά ή οικονομικά εφικτά για την περίπτωσή σας. Παρακαλούμε ακολουθήστε τα παρακάτω βήματα: α) β) προτείνετε μια σειρά μέτρων/αλλαγών/παρεμβάσεων (να επεκτείνετε ελεύθερα τη λίστα) Υπολογίστε την εξοικονόμηση ενέργειας (μετρήστε περίπου το δυναμικό ποσοστό των 87 IUSES — Μαθαίνοντας να χρησιμοποιούμε αποδοτικά την ενέργεια γ) δ) εξοικονομήσεων για κάθε μέτρο όσον αφορά την ηλεκτρική ενέργεια και/ή την κατανάλωση καυσίμων) Μετρήστε το κόστος δράσεων και την περίοδο απόσβεσης (μάθετε την τιμή αγοράς της προτεινόμενης δράσης, μετά διαιρέστε με τις οικονομικές εξοικονομήσεις για να μάθετε την περίοδο απόσβεσης) Υπολογίστε το CO2 που αποτράπηκε (χρησιμοποιήστε τους ίδιους συντελεστές εκπομπών που χρησιμοποιήσατε προηγουμένως στον πίνακα CO2 - άσκηση βήματος 5). Ο παρακάτω πίνακας περιλαμβάνει μόνο μερικά παραδείγματα των προτεινόμενων μέτρων. Παρακαλούμε επεκτείνετε ελεύθερα τη λίστα σύμφωνα με τα χαρακτηριστικά της εγκατάστασης σας. Καταγράψτε εδώ τις καταναλώσεις σας και τα σωστά δεδομένα για τις εκπομπές και τις τιμές, ανάλογα με τον τύπο του χρησιμοποιούμενου καύσιμου και τις τοπικές Τιμές ενέργειας. Για συντελεστές εκπομπών και μονάδες, χρησιμοποιήστε τα ίδια στοιχεία όπως στο προηγούμενο φύλλο εκπομπών CO2. Στη συνέχεια, χρησιμοποιήστε τα δεδομένα αυτά για τους υπολογισμούς που απαιτούνται για να συμπληρώσετε τον παρακάτω πίνακα. Παράδειγμα Μ ονάδα Μηνιαία κατανάλωση Συντελ εστές Εκπομπών (k g CO²e q/.....) Τιμή €/..... kW h 3500 0,54 0,19 kW h λίτρο kg λίτρο 3200 0,22 0,20 Τύπος Ενέργ ειας Ηλ εκτρική ενέργ εια (από δίκτυο) Καύσιμα Θέρμανσης Φυσικό Αέριο Υ γραέριο ( Βουτάν ιο, Προπ άν ιο) Ά νθρακας Πετρέλαιο Λ οιπ ά Καύσιμα 0 0 0 0 Παράδειγμα: Εάν σκέφτεστε να αλλάξετε «ηλεκτρικούς λαμπτήρες», ο τύπος εξοικονόμησης είναι η «Ηλεκτρική ενέργεια»: 1) η εξοικονόμηση ενέργειας επηρεάζει την ηλεκτρική ενέργεια = 15% (εκτιμώμενη εξοικονόμηση%) 3,500 kWh (η κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας σας) 2) οι εκπομπές CO2 που αποτρέπονται πρέπει να υπολογίζονται = με πολλαπλασιασμό της ηλεκτρικής ενέργειας που εξοικονομείται (525 kWh), με το συντελεστή εκπομπής της ηλεκτρικής ενέργειας (0,54 κιλά CO2/kWh – «αλλάζει για κάθε χώρα») 3) Οικονομική εξοικονόμηση = ηλεκτρική ενέργεια που εξοικονομείται (525 kWh) x τιμή ηλεκτρικής ενέργειας (0,19 €/kWh – «να μάθετε την τοπική τιμή»). Εάν σκέφτεστε να εγκαταστήσετε παράθυρα διπλής υάλωσης, πρόκειται για ένα «μέτρο θέρμανσης», επομένως: 1) το ποσοστό εξοικονόμησης υπολογίζεται με βάση το ποσό του χρησιμοποιούμενου καύσιμου (10% x 30.000 kWh) 2) ο συντελεστής εκπομπών CO2 είναι το Φυσικό Αέριο (0,2 kg/kWh) 3) η εξοικονόμηση σε χρήματα υπολογίζεται με την τιμή του Φυσικού Αερίου. 88 IUSES — Μαθαίνοντας να χρησιμοποιούμε αποδοτικά την ενέργεια Τύπος Ενέργ ειας Θερμική ΠΡΟΤΕΙΝΟΜ ΕΝΑ Μ ΕΤΡΑ Τύπος Συμπερι φ ορά/Τε χνικό Εξοικον ομήσεων Εξοικον ομήσεις Εν έργειας CO2 αποτρέπεται kg/μήνα Οικον ομικές Εξοικονομήσεις (€/μήν α) Κόστος Δράσης (€) % Θέρμανση Βελτίω ση θερμομόνω σης τω ν τοίχω ν T 30% 960,00 192 192 50.000 Εγκατάσταση παραθύρω ν διπλής υάλω σης T 10% 320,00 64 64 35.000 Εφαρμογή στεγαν ωτικών παρεμβυσμάτων και καλαφατίσματος γύρω από τις πόρτες T 25% 800,00 160 160 1.500 Εγ κατάσταση συστημάτων αυτόματου κλ εισίματος γ ια εξωτερικές πόρτες T 5% 160,00 32 32 2.000 T 5% 160,00 32 32 1.500 B 5% 160,00 32 32 0 B 5% 160,00 32 32 0 B 5% 160,00 32 32 0 B 2% 64,00 13 13 0 B 5% 160,00 32 32 0 B 2% 64,00 13 13 0 Εγ κατάσταση συστημάτων θερμορύθμισης (θερμοστατικές βαλ βίδες και χρονόμετρα) Τα παράθυρα και οι πόρτες να μένουν κλ ειστά όταν λ ειτουργ ούν συστήματα θέρμανσης ή ψ ύξης Μ η χρησιμοποιείτε κουρτίνες γ ια να σκεπάσετε τα παράθυρα το χειμώνα (ηλ ιακός κέρδος) και κλ είστε τα στο τέλ ος της σχολ ικής ημέρας (αποφ υγ ή απώλ ειας θερμότητας) Το χειμώνα ρυθμίστε τη θερμοκρασία στους 15ºC γ ια το λ ουτρό και τους διαδρόμους και στους 20-21ºC γ ια τα δωμάτια Μ ην αφ ήνετε ανοιχτές τις εξωτερικές πόρτες του κτιρίου περισσότερο από όσο χρειάζεται Ξεκινήστε το σύστημα θέρμανσης (λ έβητας) μια ώρα πριν ξεκινήσουν οι σχολ ικές δραστηριότητες και σβήστε το τουλ άχιστον μια ώρα πριν τη λ ήξη τους Μ ην εμποδίζετε τις συσκευές θέρμανσης και ψ ύξης (αγ ωγ οί, καλ οριφ έρ, γ ρίλ ιες) με κουρτίνες, έπιπλ α, κουβέρτες, κτλ . 89 IUSES — Μαθαίνοντας να χρησιμοποιούμε αποδοτικά την ενέργεια Ηλεκτρική Φ ω τισμός και Συσκευές Αντικαταστήστε το φω τισμό πυρακτώ σεω ς με συμπαγείς λαμπτήρες φθορισμού T 15% 525,00 284 100 T 10% 350,00 189 67 Εγκαταστήστε ηλεκτρονικά πηνία στους λαμπτήρες φθορισμού T 6% 210,00 113 40 Χρησιμοποιήστε πολ ύπριζα. Βάλ τε τις οικιακές ηλ εκτρονικές συσκευές και τις συσκευές γ ραφ είου στο πολ ύπριζο με διακόπτη on/off T 2% 70,00 38 13 Όταν παρέχεται επαρκής φω τισμός από τον ήλιο, ή όταν στα δω μάτια δεν είναι κανείς όλα τα φώ τα να ΑΠΕΝΕΡΓΟΠΟΙΟΥΝΤΑΙ B 4% 140,00 76 27 Εφαρμόστε συχνό πρόγραμμα καθαρισμού τω ν φω τιστικώ ν B 2% 70,00 38 13 Όλ α τα φ ώτα, καθώς και τα εξωτερικά φ ώτα, να ΑΠΕΝΕΡΓΟΠΟΙΟΥΝΤΑΙ τη νύχτα B 10% 350,00 189 67 Οι Οθόνες των υπολ ογ ιστών ΑΠΕΝΕΡΓΟΠΟΙΟΥΝΤΑΙ ή οι υπολ ογ ιστές τίθενται σε κατάσταση νάρκης όταν δεν χρησιμοποιούνται B 3% 105,00 57 20 Εγ καταστήστε Συστάματα Ελ έγ χου φ ωτισμού (αισθητήρες φ ωτισμού, (αισθητήρες κίνησης κατοίκησης ή χρονόμετρα) κυρίως σε διαδρόμους και λ ουτρά Αλλαγές σε συνδυασμό με άλλες δραστηριότητες: «Σήμα Ενεργειακής Απόδοσης» - Αναζητήστε τη διαφορά μεταξύ της κατανάλωσης ενέργειας των καλύτερων και χειρότερων διαθέσιμων προϊόντων που πωλούνται στα καταστήματα. «Ισχύς αναμονής στο σπίτι/σχολείο μου» - Διερευνήστε την κατανάλωση ισχύος αναμονής στο σπίτι ή το σχολείο. Αποτύπωμα άνθρακα: Να υπολογίσουν οι μαθητές το αποτύπωμα άνθρακα της οικογένειας τους, χρησιμοποιώντας μια διαδικτυακή αριθμομηχανή όπως αυτή στο www.carbonfootprint.com. Γίνετε πραγματικά δημιουργικοί: Ζητήστε από τους μαθητές να φανταστούν τη ζωή χωρίς ηλεκτρική ενέργεια. Ζήστε μία ημέρα χωρίς ηλεκτρική ενέργεια. Τι έκαναν οι πρόγονοί μας πριν ανακαλυφθεί η ηλεκτρική ενέργεια; Ακόμη και η περίοδος πριν από 100 χρόνια μπορεί να είναι αποκαλυπτική στα παιδιά. Λίγη Ιστορία: Κάντε ένα μεγάλο χρονοδιάγραμμα που να δείχνει περίπου πότε πρωτοπαρουσιάστηκαν ορισμένες ηλεκτρικές συσκευές. Ξεκινήστε με το λαμπτήρα. Προσθέστε λίγο ανταγωνιστικό στοιχείο με μια πρόκληση! Μπορείτε να εξοικονομήσετε 500 Watt σε μια εβδομάδα; Δείξτε στους μαθητές πώς να το σχεδιάσουν κάτι τέτοιο, κατά προτίμηση με τη βοήθεια των γονέων/καθηγητών τους. 90
© Copyright 2024 Paperzz
