« Ηλιακά Παθητικά Συστήματα – Εξοικονόμηση Ενέργειας»

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

2. ΗΛΙΟΣΑΠΕΡΙΟΡΙΣΤΗ ΠΗΓΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ Η ηλιακή ενέργεια είναι μία ασφαλής και μη ρυπογόνος μορφή ενέργειας. Η μέση ημερήσια ενέργεια που δίνεται από τον ήλιο στην Ελλάδα (περιοχή Λάρισας) είναι περίπου 1500 KWh/m² ετησίως.

4. Εφαρμογές Ηλιακής Ενέργειας Η Ηλιακή Ενέργεια χρησιμοποιείται σήμερα κυρίως για θέρμανση ή παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Η χρησιμοποίηση του ήλιου ως πηγή θερμότητας δεν είναι νέα ανακάλυψη.

5. Ταξινόμηση της εκμετάλλευσης της Ηλιακής Ενέργειας • Η άμεση εκμετάλλευση της ηλιακής ενέργειας περιλαμβάνει μόνο μία μετατροπή σε χρήσιμη μορφή ενέργειας • Η έμμεση εκμετάλλευση της ηλιακής ενέργειας περιλαμβάνει περισσότερες από μία μετατροπές μέχρι να φτάσει σε μια χρήσιμη μορφή.

6. Ταξινόμηση Ηλιακών Συστημάτων • Τα παθητικά ηλιακά συστήματα, που είναι κομμάτια του ίδιου του κτιρίου (δομικά στοιχεία), κατάλληλα σχεδιασμένα και συνδυασμένα μεταξύ τους χωρίς τη κατανάλωση άλλης μορφής ενέργειας. • Ενεργητικά Ηλιακά Συστήματα. Όταν καταναλώνουμε και άλλη μορφή ενέργειας για να εκμεταλευτούμε την ηλιακή

7. Παθητικά Ηλιακά Συστήματα • Παράθυρα σεσυνδυασμόμεκατάλληλη θερμικήμάζα. • Ηλιακοίτοίχοι(τοίχος TROMBE) • Θερμοκήπια (ηλιακοίχώροι) • Ηλιακάαίθρια

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

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

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

11. Σκίαση

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

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

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

15. Διάφορες διατάξεις ανοιγμάτων οροφής

16. Αίθριο

17. Φυτεμένες στέγες

18. Πρασινεσστεγεσ

19. Τα είδη

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

22. Ηλιακοί Τοίχοι (Τrombe-Michel) • Ένας ηλιακός τοίχος ή αλλιώς τοίχος μάζας ή τοίχοςTrombe, αποτελείτε από μια μαύρη επιφάνεια (αρχιτεκτονικός τοίχος) η οποία καλύπτεται εξωτερικά με ένα πλαίσιο γυαλιού, αφήνοντας ένα μικρό διάκενο μεταξύ των υαλοπινάκων και του τοίχου.

23. Ο προβληματισμός Τα δημόσια κτίρια είναι ενεργοβόρα και λειτουργούν κυρίως την ημέρα. • Μπορεί να μετασχηματιστεί ένας απλός τοίχος σε τοίχο Trombe-Michel; • Λειτουργεί; • Εξοικονομεί;

24. "ΠΡΟΣΑΡΤΗΣΗ ΠΑΘΗΤΙΚΟΥ ΗΛΙΑΚΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ (ΗΛΙΑΚΟΣ ΤΟΙΧΟΣ) ΚΑΙ ΚΑΤΑΛΛΗΛΕΣ ΤΡΟΠΟΠΟΙΗΣΕΙΣ ΣΕ ΥΦΙΣΤΑΜΕΝΗ ΑΙΘΟΥΣΑ ΣΧΟΛΕΙΟΥ. ΣΥΓΚΡΙΤΙΚΕΣ ΜΕΤΡΗΣΕΙΣ." ΕΦΑΡΜΟΓΗ ΠΟΥ ΠΡΑΓΜΑΤΟΠΟΙΕΙΤΑΙ ΣΤΟ ΠΛΑΙΣΙΟ ΤΟΥ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΟΣ "ΤΕΧΝΟΜΑΘΕΙΑ ΙV" ΚΑΙ ΥΛΟΠΟΙΕΊΤΑΙ ΑΠΌ ΤΟ ΕΝΙΑΙΟ ΛΥΚΕΙΟ ΠΥΡΓΕΤΟΥ ΣΕ ΣΥΝΕΡΓΑΣΊΑ ΜΕ ΤΟ 6ο ΕΝΙΑΙΟ ΛΥΚΕΙΟ ΛΑΡΙΣΑΣ

25. Το κτίριο Αίθουσα του Λυκείου Πυργετού

26. Αρχή Λειτουργίας

27. Αρχή Λειτουργίας • Λειτουργία το χειμώνα όταν η θερμοκρασία στο εσωτερικό του τοίχου είναι μικρότερη των 24οC

28. Αρχή Λειτουργίας • Λειτουργία το χειμώνα και όταν η θερμοκρασία στο εσωτερικό του τοίχου είναι μεγαλύτερη των 22ο C

29. Αρχή Λειτουργίας • Λειτουργία του τοίχου κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού

30. Εφαρμογή τοίχου Trombe στο Ενιαίο Λύκειο Πυργετού • Η εξωτερική νότια πλευρά της αίθουσας

31. Εφαρμογή τοίχου Trombe στο Ενιαίο Λύκειο Πυργετού • Η εσωτερική νότια πλευρά της αίθουσας

32. κλειστό ανοικτό Εφαρμογή τοίχου Trombe στο Ενιαίο Λύκειο Πυργετού • Τα υλικά.

33. Λειτουργία Δεκέμβριος 2004

34. Ιανουάριος

35. 2 1 3

36. 1 2 Προσδοκίες • Περιμέναμε η διαφορά της θερμοκρασίας να έχει την παρακάτω μορφή: μπλε γραμμή η Θερμοκρασία της αίθουσας με τον τοίχο TROMPE • Ο τοίχος θα λειτουργούσε μόνο κατά τη διάρκεια της ενισχυτικής διδασκαλίας με σκοπό την θερμική άνεση εκείνες τις ώρες.

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

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

39. Λειτουργία Άνοιξη - Καλοκαίρι • Πως συμπεριφέρεται το σύστημα όταν η εξωτερική θερμοκρασία ανεβαίνει;

40. Απρίλιος

41. Απρίλιος

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

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

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

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

46. Οικονομικά στοιχεία Κόστος κατασκευής Εξοικονόμηση 800,00 € / έτος

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

49. Οικονομικά στοιχεία Εξοικονόμηση Η αύξηση της θερμοκρασίας σε αίθουσα 60τμ κατά 4 βαθμούς αντιστοιχεί σε 60Χ3Χ80=14400/10=14400≈15000Kcal/h ήτοι 1500kcal/hX24=36000 kcal/h ημέρα Ήτοι 36000Kcal/h X30 ημέρες =1080000Kcal/h μήνα Ήτοι 1080000Kcal/h X 5=5400000kcal/h έτους Προσαύξηση 30% για απώλειες λέβητα ήτοι 7020000Kcal/h Δηλαδή περίππου702 λτ πετρελαίου

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