Καθηγητής : ΗΡ. ΝΤΟΥΣΗΣ

Transcript

1 1Ο ΓΥΜΝΑΣΙΟ ΑΓΙΟΥ ΙΩΑΝΝΗ ΡΕΝΤΗ ΜΑΘΗΜΑ: ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΣΧΟΛΙΚΟ ΕΤΟΣ: ΤΑΞΗ-ΤΜΗΜΑ : Α2 ΑΤΟΜΙΚΟ ΕΡΓΟ Της μαθήτριας ΠΑΝΑΓΙΩΤΑΣ ΜΑΚΡΥΓΙΩΡΓΟΥ ΤΙΤΛΟΣ ΘΕΜΑΤΟΣ ΕΠΙΤΡΑΠΕΖΙΟ ΦΩΤΙΣΤΙΚΟ Καθηγητής : ΗΡ. ΝΤΟΥΣΗΣ

2 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΚΕΦΑΛΑΙΑ-ΕΝΟΤΗΤΕΣ Σελ. ΕΙΣΑΓΩΓΗ.1 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1ο: ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΗΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ 1α. : Η σημασία του ηλεκτρισμού β. : Οι κυριότερες εφαρμογές της ηλεκτρικής ενέργειας β.α. : Ο φακός β.β. : Ο δημοτικός φωτισμός των πόλεων β.γ. : Λάμπα πετρελαίου vs Λάμπα πυρακτώσεως ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2ο : ΙΣΤΟΡΙΚΗ ΕΞΕΛΙΞΗ ΤΩΝ ΦΩΤΙΣΤΙΚΩΝ ΣΩΜΑΤΩΝ & ΤΑ ΜΕΡΗ ΤΟΥ ΕΠΙΤΡΑΠΕΖΙΟΥ ΦΩΤΙΣΤΙΚΟΥ ΣΩΜΑΤΟΣ 2α.. Εφεύρεση του ηλεκτρικού λαμπτήρα β.. Ιστορική εξέλιξη των φωτιστικών σωμάτων βα. Τα φωτιστικά σώματα στα αρχαία χρόνια ββ. Τα φωτιστικά σώματα μετά την ανακάλυψη του ηλεκτρικού λαμπτήρα...5 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3ο : ΙΣΤΟΡΙΚΗ ΕΞΕΛΙΞΗ ΤΩΝ ΦΩΤΙΣΤΙΚΩΝ ΣΩΜΑΤΩΝ & ΤΑ ΜΕΡΗ ΤΟΥ ΕΠΙΤΡΑΠΕΖΙΟΥ ΦΩΤΙΣΤΙΚΟΥ ΣΩΜΑΤΟΣ 3α. Πλεονεκτήματα & μειονεκτήματα του ηλεκτρισμού β. Η σχέση του ηλεκτρισμού με την οικονομία. Επιχειρήσεις & επαγγέλματα...8 3γ. Η σχέση του ηλεκτρισμού με το περιβάλλον...11 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4ο : KATAΣΚΕΥΑΣΤΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΚΑΙ ΑΡΧΗ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ ΤΟΥ ΕΠΙΤΡΑΠΕΖΙΟΥ ΦΩΤΙΣΤΙΚΟΥ ΣΩΜΑΤΟΣ 4α. Τα μέρη του επιτραπέζιου φωτιστικού β. Είδη φωτιστικών σωμάτων γ. Αρχή λειτουργίας του φωτιστικού γ.α. Ηλεκτρική πηγή και ηλεκτρικό ρεύμα γ.β. Αποτελέσματα του ηλεκτρικού ρεύματος ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5ο : ΣΧΕΔΙΑΣΗ ΤΟΥ ΦΩΤΙΣΤΙΚΟΥ 18 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6ο : ΠΕΡΓΡΑΦΗ ΤΗΣ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑΣ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗΣ 19 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7ο : ΚΑΤΑΛΟΓΟΣ ΕΡΓΑΛΕΙΩΝ ΠΟΥ ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΗΘΗΚΑΝ..24 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 8ο : ΚΑΤΑΛΟΓΟΣ ΥΛΙΚΩΝ ΚΑΙ ΕΚΤΙΜΗΣΗ ΚΟΣΤΟΥΣ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗΣ..25 ΠΗΓΕΣ - ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ

3 ΕΙΣΑΓΩΓΗ Αποφάσισα να ασχοληθώ με αυτό το θέμα, γιατί θεωρώ ότι η ηλεκτρική ενέργεια, αποτελεί μια από τις σπουδαιότερες ανακαλύψεις, η οποία άλλαξε σημαντικά την ζωή των ανθρώπων. Η καθημερινή μας ζωή εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τον ηλεκτρισμό. Επίσης πιστεύω ότι και στο μέλλον θα καθορίσει σε σημαντικό βαθμό την ζωή των ανθρώπων, αφού γίνονται σοβαρές και ελπιδοφόρες προσπάθειες παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας, από ήπιες μορφές ενέργειας (ήλιος, άνεμος κλπ). Έτσι αποφάσισα να κατασκευάσω ένα πρωτότυπο επιτραπέζιο φωτιστικό. 1

4 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1ο: ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΗΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ 1α. Η σημασία του ηλεκτρισμού Η Ηλεκτρική Ενέργεια είναι παρούσα σχεδόν σε όλες τις ανθρώπινες δραστηριότητες. Ο έλεγχος της τροφοδοσίας της, έχει ανεβάσει τα πρότυπα ζωής σε υψηλά επίπεδα. Οι άνθρωποι είναι τόσο συνηθισμένοι στη χρήση της που είναι δύσκολο κάποιος να φανταστεί πως θα μπορούσε να ζήσει 120 χρόνια πριν την εμφάνισή της. Βέβαια, η πρόσβαση σε αυτή παραμένει ζητούμενο για ένα μεγάλο μέρος του πληθυσμού της Γης, ειδικά στον Τρίτο Κόσμο. Ο ηλεκτρισμός δεν είναι δημιούργημα του ανθρώπου. Ηλεκτρικά φαινόμενα υπάρχουν όσο υπάρχει και η γη. Σε παλαιότερες εποχές οι άνθρωποι εντυπωσιάζονταν από τους κεραυνούς, τους οποίους -σύμφωνα με την ελληνική μυθολογία- έριχνε στη γη ο Δίας για να τιμωρήσει τους ανθρώπους. Ο ηλεκτρισμός πήρε το όνομά του από το «ήλεκτρον», την ελληνική ονομασία για το κεχριμπάρι. Εδώ και χιλιάδες χρόνια ήταν γνωστό ότι, το κεχριμπάρι όταν τρίβεται με ένα ύφασμα αποκτά ηλεκτρικές ιδιότητες. Γύρω στο 1700, ο Στέφεν Γκρέυ ανακάλυψε ότι το ηλεκτρικό φορτίο περνά και μέσα από το ανθρώπινο σώμα. Έκανε ένα πείραμα, που σήμερα μας φαίνεται λίγο παράξενο. Κρέμασε ένα εννιάχρονο αγόρι οριζόντια και κάτω από τη μύτη του τοποθέτησε ένα σκαμνί, πάνω στο οποίο υπήρχαν κομματάκια χαρτιού. Στη συνέχεια ακούμπησε στις πατούσες του αγοριού μια γυάλινη ράβδο που είχε τρίψει νωρίτερα με μάλλινο ύφασμα. Τα κομματάκια χαρτιού πετάχτηκαν στο πρόσωπο του αγοριού, το οποίο ο Γκρέυ ονόμασε «ηλεκτρικό άνθρωπο». Αργότερα οι επιστήμονες έκαναν υποθέσεις ότι οι μικροί σπινθήρες που παρατηρούσαν στα πειράματα και οι κεραυνοί οφείλονται στο ίδιο φαινόμενο. Για να το αποδείξει αυτό ο Μπέντζαμιν Φράνκλιν, επιδίωξε να πέσει ένας κεραυνός πάνω σε ένα χαρταετό. Τον Ιούνιο του 1752, μια μέρα με καταιγίδα άφησε μαζί με τον γιο του ένα χαρταετό να σηκωθεί. Για καλή του τύχη, το σχοινί του χαρταετού ήταν ακόμα στεγνό, όταν έπεσε κοντά ένας κεραυνός. Έτσι ο Φράνκλιν αισθάνθηκε μόνο ένα δυνατό χτύπημα. Ένας άλλος επιστήμονας που έκανε το ίδιο πείραμα, έχασε τη ζωή του. Γύρω στα 1800, ο Ιταλός φυσικός Αλεσάντρο Βόλτα, κατασκεύασε την πρώτη μπαταρία, με την οποία μπορούσε να δημιουργήσει ηλεκτρικό ρεύμα για τα πειράματά του. Μέχρι τότε ήταν γνωστοί μόνο οι σπινθήρες. Με την εμφάνιση του ηλεκτρισμού ξεκίνησε η δεύτερη «Βιομηχανική Επανάσταση», όπου οι συνθήκες παραγωγής προϊόντων άλλαξαν, εφόσον ο ηλεκτρισμός αντικατέστησε τον ατμό, το πετρέλαιο και το φωταέριο. Η ηλεκτρική ενέργεια προσέφερε μεγάλη οικονομία, ασφάλεια, υψηλή ποιότητα και μικρότερη μόλυνση στο περιβάλλον. Έτσι, η βιομηχανία και οι πόλεις πήραν νέα μορφή. Όλα ξεκίνησαν το 1881, όταν λειτούργησε η πρώτη μονάδα παραγωγής ηλεκτρικού ρεύματος ισχύος 746 KW, στην Αγγλία. Τη γεννήτρια κινούσαν δύο υδρόμυλοι και η παραγωγή ηλεκτρικού ρεύματος εξαρτιόταν απόλυτα από τις βροχοπτώσεις. Τον επόμενο χρόνο, εγκαταστάθηκε η πρώτη μονάδα παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας στη Στουτγάρδη της Γερμανίας. Για να καταλάβουμε τα πρώτα μεγέθη, θα πρέπει να αναφέρουμε ότι η μονάδα παραγωγής στη Στουτγάρδη παρήγε ηλεκτρική ενέργεια για 30 λάμπες πυρακτώσεως. Η δημιουργία όμως δικτύων ηλεκτρικής ενέργειας θα ξεκινήσει στο Βερολίνο το Ο ηλεκτρισμός στην Ελλάδα ήρθε το Στην Αθήνα, η πρώτη μονάδα παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας ιδρύεται από την «Γενική Εταιρεία Εργοληψιών», στην οδό Αριστείδου. Η παραγωγή ηλεκτρικού φωτός και ηλεκτρικής ενέργειας, κάλυπτε την περιοχή που περικλειόταν εντός των ορίων της πλατείας Ομονοίας, της οδού Πανεπιστημίου, της πλατείας Συντάγματος και των οδών Ερμού και Αθηνάς. Τα δε Ανάκτορα, ήταν το πρώτο κτίριο που ηλεκτροφωτίστηκε στην Αθήνα. 1β. Οι κυριότερες εφαρμογές της ηλεκτρικής ενέργειας Σήμερα γνωρίζουμε τη μεγάλη σημασία της ηλεκτρικής ενέργειας για την ανάπτυξη της οικονομίας και της κοινωνίας σε όλες τις χώρες του κόσμου. Η ηλεκτρική ενέργεια χαρακτηρίζεται από οικονομικότητα, μεγάλη ασφάλεια, υψηλή ποιότητα και ήπια συμπεριφορά στο περιβάλλον κατά την κατανάλωσή της. Αυτές οι αντιλήψεις άρχισαν να διαμορφώνονται στα τέλη του 19ου αιώνα, όταν η διανομή ηλεκτρικής ενέργειας άρχισε να ξεπερνάει την ευρύτερη γειτονιά του εργοστασίου παραγωγής και να επεκτείνεται σε αστικά διαμερίσματα και ολόκληρες πόλεις, κάποια στιγμή δε και υπεραστικά. Οι αλλεπάλληλες εφευρέσεις στον ηλεκτρολογικό και μηχανολογικό τομέα, μαζί με αυτές που προέκυψαν στις αρχές του 20ου αιώνα, προκάλεσαν συνεχείς ανατροπές σε πολλούς τομείς του βιομηχανικού και του οικονομικού τομέα, αλλά και στις κοινωνικές συνήθειες και προοπτικές. Με την καθιέρωση ισχυρών 2

5 ηλεκτρικών κινητήρων έγινε δυνατή και η κατασκευή υψηλών κτηρίων, των ουρανοξυστών, γιατί διαφορετικά δεν ήταν δυνατόν να ανεβοκατεβαίνουν οι άνθρωποι τις σκάλες σε κτήρια μεγαλύτερα των 4-5 ορόφων. Οι τιμές των οικοπέδων στο κέντρο των μεγάλων πόλεων της Αμερικής και της Ευρώπης ήταν ιδιαίτερα υψηλές, οπότε συνέφερε η προέκταση των κτηρίων σε ύψος. Με αυτή την επιλογή προκύπτει ένα πλήθος αλλαγών τόσο στην απασχόληση εργατικού δυναμικού, όσο και στην παραγωγή οικοδομικών υλικών κ.ά., η οποία παραγωγή δημιουργεί κι άλλες θέσεις εργασίας κ.ο.κ. Η χρήση του ηλεκτρισμού σε όλο και περισσότερες εργασίες και ανάγκες της καθημερινής ζωής, ακόμα και μέσα στο σπίτι, έδινε τη δυνατότητα αποδέσμευσης από τις βαριές εργασίες, δημιουργούσε ελεύθερο χρόνο και ευκαιρίες για συναναστροφές με καλό φωτισμό και γρήγορη μεταφορά στην πόλη. Η ηλεκτρική ενέργεια είναι ο μεγαλύτερος παράγοντας του πολιτισμού. Αποτελεί τη βάση της οικονομίας και της σύγχρονης ζωής, λόγω των εφαρμογών της. Το ηλεκτρικό ρεύμα, μέσω των δικτύων διανομής ηλεκτρικής ενέργειας, μεταφέρει ενέργεια από τις πηγές που το παράγουν (Εργοστάσια ΔΕΗ, Υδροηλεκτρικά Εργοστάσια, Φωτοβολταϊκά Πάρκα, Αιολικά Πάρκα κτλ.), στα σπίτια μας. Εκεί, με τις ηλεκτρικές συσκευές, η ηλεκτρική ενέργεια μετατρέπεται σε θερμότητα στον θερμοσίφωνα ή στην εστία της ηλεκτρικής κουζίνας, σε φως στις λάμπες ή στην τηλεόραση, σε κινητική ενέργεια στους ανεμιστήρες ή στο πλυντήριο. Οι συσκευές που βρίσκονται σε κάθε σπίτι και χρησιμοποιούνται καθημερινά, θα μπορούσαν να χωριστούν σε δύο κατηγορίες. Σε αυτές που διευκολύνουν τη ζωή μας και έχουν άμεση σχέση με τις βιολογικές μας ανάγκες (ψυγείο, ηλεκτρική κουζίνα, κλιματιστικά, θερμοσίφωνας, λαμπτήρες φωτισμού κ.α.) και σε αυτές που χρησιμοποιούμε για την ψυχαγωγία, την επικοινωνία και τη διεύρυνση των οριζόντων μας (τηλεόραση, ραδιόφωνο, τηλέφωνο και ηλεκτρονικός υπολογιστής). Οι εφαρμογές του ηλεκτρικού ρεύματος δεν περιορίζονται μόνο στις ηλεκτρικές συσκευές στο σπίτι μας. Επεκτείνονται σε ηλεκτρικές συσκευές που υπάρχουν σε διάφορους επαγγελματικούς χώρους π.χ. στο γραφείο (φαξ, σκάνερ κ.α.), στα νοσοκομεία (καρδιογράφοι, συσκευές υποστήριξης αναπνοής, υπερηχογράφοι κ.α.) κτλ. Επίσης, θα πρέπει να αναφέρουμε ότι, τον προηγούμενο αιώνα οι επιστήμονες διαπίστωσαν ότι το ηλεκτρικό ρεύμα έχει ορισμένα βιολογικά αποτελέσματα. Έτσι άρχισαν να εφαρμόζουν τον ηλεκτρισμό στη θεραπεία διαφόρων παθήσεων, μέσα από ειδικές συσκευές και με τέτοιο τρόπο ώστε να μην κινδυνεύει ο θεραπευόμενος από ηλεκτροπληξία. Άλλες εφαρμογές του ηλεκτρικού ρεύματος, συναντώνται σε δημόσιους χώρους, στα οδικά δίκτυα και στα μέσα μαζικής μεταφοράς. Τα φανάρια που ρυθμίζουν την κυκλοφορία, ο φωτισμός των δρόμων, τα τρόλεϊ, τα ηλεκτρικά τρένα, το μετρό κτλ., λειτουργούν χάρη στην ενέργεια που μεταφέρεται από το δίκτυο διανομής ηλεκτρικής ενέργειας. Είναι εντυπωσιακό ότι, αν και η ιστορία του ηλεκτρικού ρεύματος είναι σχετικά μικρή, η καθημερινή μας ζωή εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από αυτό. Από τότε που ανακαλύφθηκε, αποτέλεσε μεγάλο προνόμιο για τη ζωή του ανθρώπου. Τη διευκόλυνε και την εξέλιξε σε όλους τους τομείς. Κατασκεύασε νέες μηχανές, νέα εργαλεία, ανακάλυψε διαφορετικές μορφές ενέργειας, κάλυψε βασικές ανάγκες επιβίωσης, νέους τρόπους θεραπείας διάφορων παθήσεων, βελτίωσε γενικά το βιοτικό του επίπεδο. Παρακάτω θα αναφερθούμε πιο διεξοδικά σε ορισμένες εφαρμογές της ηλεκτρικής ενέργειας 1.β.α. Ο ΦΑΚΟΣ Στη δεκαετία του 1890, ένας Αμερικανός ιδρυτής της εταιρείας Ever-Ready Company, ο Conrad Huber, άναψε την πόλη της Νέας Υόρκης με τη βοήθεια μπαταριών ξηρού στοιχείου και την νεότερή του εφεύρεση τον ηλεκτρικό φακό χειρός. Ο Hubert, ένας Ρώσος μετανάστης, πειραματίστηκε με τα πάντα από ηλεκτρικούς πείρους μέχρι ηλεκτρικές γλάστρες πριν αποκτήσει την πατέντα για τον πρώτο φακό της Eveready το Οι πρώτοι φορητοί φακοί του Hubert ήταν φτιαγμένοι στο χέρι από ακατέργαστο χαρτί και σωλήνες ινών, με λυχνία και σκληρό ορειχάλκινο ανακλαστήρα. Επειδή οι μπαταρίες ήταν ασθενείς και οι λυχνίες στοιχειώδεις, οι φακοί αυτής της εποχής παρήγαγαν μόνο μια σύντομη αναλαμπή φωτός. Ο Hubert τελικά οργάνωσε την εταιρεία Ever-Ready Battery Company και το 1906 πούλησε το μισό μερίδιο στην εταιρεία National Carbon Company για $. Η ιστορία της τεχνολογίας της φακών έκανε ένα μεγάλο άλμα προς τα μπροστά γύρω στο 1910, με την εισαγωγή των επινικελωμένων σωλήνων να συμπληρώνουν τις βουλκανισμένες ίνες και την εφεύρεση λυχνίας με νήμα βολφραμίου. Οι φορητοί φακοί βολφραμίου τσέπης έγιναν δημοφιλείς, 3

6 όπως και τα φανάρια αναζήτησης, τα οικιακά φανάρια, οι περίπλοκες διακοσμητικές λάμπες και άλλα φορητά φώτα. Μέχρι το 1916, ο φακός ήταν ένα απαραίτητο προσωπικό αντικείμενο «το φως που δεν τρεμοπαίζει σε ρεύμα αέρα, δεν σβήνει στον άνεμο και ελέγχεται αμέσως με ένα πάτημα του δακτύλου. Είναι το φως που όλοι χρειάζονται». Οι φακοί έχουν εξελιχθεί πολύ από τότε με καινούργια σχήματα, χρώματα, μεγέθη, δυνατότητες και χρήσεις. Οι σημερινοί φακοί σχεδιάζονται για μεγάλη ποικιλία εφαρμογών, από ετοιμασίες για κακοκαιρία μέχρι δραστηριότητες στην ύπαιθρο και παιχνίδι, και συνεχίζουν να αποτελούν αναπόσπαστο κομμάτι της καθημερινότητας. 1.β.β. Ο ΔΗΜΟΤΙΚΟΣ ΦΩΤΙΣΜΟΣ ΤΩΝ ΠΟΛΕΩΝ Στην χώρα μας, το ηλεκτρικό ρεύμα χρησιμοποιήθηκε για πρώτη φορά το 1889 για τον φωτισμό του ιστορικού κέντρου της Αθήνας. Το 1905 ηλεκτροφωτίζονται οι περισσότεροι δρόμοι της πρωτεύουσας, αλλά μέχρι το 1850 μόνο 823 πόλεις και χωριά από τα που υπήρχαν, είχαν ρεύμα για λίγες ώρες και με πολλές διακοπές. Παρόλη την δυσκολία για την ολοκλήρωση του δικτύου, η χρήση του ηλεκτρικού δικτύου άλλαξε την εικόνα της χώρας μας. Σήμερα προσδοκούμε από τον εξωτερικό φωτισμό πολύ περισσότερα από το να μας παρέχει απλά τη δυνατότητα να βλέπουμε την νύχτα. Ο φωτισμός δρόμων έχει γίνει ένα απαραίτητο εργαλείο για την ασφάλεια κινήσεως πεζών και οχημάτων έναντι ατυχημάτων, αλλά και για να περιορίσει την εγκληματικότητα. Παράλληλα η παγκόσμια κλιματική αλλαγή, το αυξανόμενο κόστος της ενέργειας και η πίεση για μείωση του CO2, είναι κάποια από τα κυρίαρχα θέματα που απασχολούν τον κόσμο στις μέρες μας. Οι πόλεις σε όλον τον κόσμο αντικαθιστούν τις παλιές μη-αποδοτικές, χαμηλής ποιότητας και περιβαλλοντικά βλαβερές εγκαταστάσεις φωτισμού με νέες, πιο αποδοτικές και καλύτερης ποιότητας, που σέβονται τον χρήστη και το περιβάλλον. 1.β.γ. ΛΑΜΠΑ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΥ & ΛΑΜΠΑ ΠΥΡΑΚΤΩΣΕΩΣ Πριν από τον Edison και για εκατοντάδες χρόνια, το κερί ήταν ο ένας από τους συντρόφους των ανθρώπων που είχαν αρνηθεί το δεδομένο «μόλις πέσει το σκοτάδι πάμε για ύπνο» και ήθελαν να ζουν, να εργάζονται, να μελετούν και να μετακινούνται κατά τη διάρκεια της νύχτας. Μεγάλοι του ανταγωνιστές ήταν βέβαια το πανάρχαιο λυχνάρι, ο πυρσός, και, μετά τον δέκατο ένατο αιώνα, η λάμπα πετρελαίου και τα φανάρια με το γκάζι. Η εφεύρεση του ηλεκτρικού λαμπτήρα (ή αλλιώς λυχνίας ή λάμπας) αποδίδεται συνήθως στον Τόμας Έντισον (11 Φεβρουαρίου Οκτωβρίου 1931), όμως η ομάδα του Έντισον απλά τελειοποίησε τα χαρακτηριστικά του. Ο ηλεκτρικός λαμπτήρας είναι τεχνητή πηγή φωτός τροφοδοτούμενη από ηλεκτρική ενέργεια. Οι ηλεκτρικές λάμπες διακρίνονται, με κριτήριο τον τρόπο λειτουργίας τους, σε λάμπες πυράκτωσης, λάμπες τόξου και LED. 4

7 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2ο: ΙΣΤΟΡΙΚΗ ΕΞΕΛΙΞΗ ΤΩΝ ΦΩΤΙΣΤΙΚΩΝ ΣΩΜΑΤΩΝ 2α.Eφεύρεση του ηλεκτρικού λαμπτήρα Η ανακάλυψη του λαμπτήρα πυρακτώσεων συνήθως αποδίδεται στον Τόμας Έντισον, ο οποίος έλαβε και το σχετικό δίπλωμα ευρεσιτεχνίας στις 27 Ιανουαρίου του Ωστόσο, οι προσπάθειες για την υλοποίηση αυτής της ιδέας είχαν ξεκινήσει πολλά χρόνια νωρίτερα και από διάφορους ερευνητές. Τα πρώτα αξιόλογα πειράματα έγιναν στη δεκαετία του 1860 από τον άγγλο φυσικό και χημικό Τζόζεφ Σουάν, ο οποίος επεδίωξε να κατασκευάσει λάμπες με νήμα άνθρακα, αλλά η επιτυχία είχε μικτή διάρκεια, αφού έπειτα από μερικά λεπτά το νήμα καταστρεφόταν. Δεκαοκτώ χρόνια αργότερα, αποφάσισε να επαναλάβει τα πειράματά του, αξιοποιώντας μία νέα εφεύρεση, την αντλία υψηλού κενού. Ο Σουάν παρουσίασε την ηλεκτρική του λάμπα το 1879, αλλά διαπίστωσε ότι είχε αργήσει λίγο. Μόλις λίγους μήνες νωρίτερα, ο Τόμας Έντισον είχε υποβάλει αίτηση ευρεσιτεχνίας για έναν όμοιο λαμπτήρα κενού. Την πρωτοχρονιά του 1879 παρουσίασε μια συστοιχία από 50 λαμπτήρες, οι οποίες έπαιρναν ρεύμα από μια γεννήτρια συνεχούς ρεύματος. Τρία χρόνια αργότερα άρχισε τη βιομηχανική παραγωγή τους στο ιδιόκτητο εργοστάσιο «Edison Lamp Company» στο Νιου Τζέρσεϊ, το οποίο είχε συγκροτήσει με ξένες χρηματοδοτήσεις. Στο μεταξύ, αντικατέστησε το νήμα άνθρακα από σκληρές ίνες γιαπωνέζικου μπαμπού. Ο Σουάν είχε αρχίσει την κατασκευή λαμπτήρων στη Μ. Βρετανία από το 1880, επιλέγοντας ως νήμα πυρακτώσεως ίνες βαμβακιού, επεξεργασμένες με άνθρακα. 2β. : Ιστορική εξέλιξη των φωτιστικών σωμάτων 2β.α. Τα φωτιστικά σώματα στα αρχαία χρόνια Τα μέσα τεχνητού φωτισμού που χρησιμοποιήθηκαν στην αρχαία Ελλάδα, αλλά και στην υπόλοιπη υφήλιο μέχρι τουλάχιστον τον 19ο αιώνα, οπότε ανακαλύφθηκε ο ηλεκτρισμός, ήταν, ουσιαστικά, μέσα διατήρησης της φωτιάς. Πυρσοί, λύχνοι, κεριά, λυχνάρια, καντήλια, πολυκάνδηλα, λαμπτήρες, είναι μέσα που χρησιμοποιήθηκαν από τον άνθρωπο για να ικανοποιήσει την ανάγκη του φωτισμού. Οι εστίες, σταθερές και φορητές, όπου το καύσιμο υλικό ήταν το ξύλο ή το κάρβουνο, οι πυρσοί ή δάδες, το τεμάχιο δηλαδή ξύλου -ή τα πολλά τεμάχια δεμένα μεταξύ τους-, που άναβαν στη μια άκρη με ή χωρίς τη βοήθεια εύφλεκτου υλικού, οι λύχνοι, δηλαδή τα δοχεία με καύσιμο υλικό σε υγρή ή υγροποιούμενη κατά την καύση μορφή και φιτίλι, καθώς και τα κεριά, το υγροποιούμενο κατά την καύση υλικό, το οποίο περιβάλλει φιτίλι. Όσο για το κόστος των καυσίμων, ένα τάλαντο καύσιμα ξύλα (περίπου 37 κιλά) κόστιζε στα τέλη του 4ου π. Χ. αιώνα και κατά τη διάρκεια του 3ου π. Χ αιώνα, από 1 δραχμή και 1 οβολό, έως 1 δραχμή και 2 οβολούς. Για να αντιληφθούμε την αξία των τιμών αυτών πρέπει να σημειώσουμε ότι ο μισθός ενός ανειδίκευτου εργάτη στα τέλη του 5ου και στις αρχές του 4ου αι. π. Χ ήταν 3 οβολοί (6 οβολοί= 1 δραχμή) και του ειδικευμένου 1 δραχμή. Μια εύπορη σχετικά οικογένεια, τριμελής με δύο δούλους, ξόδευε, το 400 π. Χ, περίπου δραχμές το χρόνο, δηλαδή σχεδόν τρεις δραχμές την ημέρα. 2β.β. Τα φωτιστικά σώματα μετά την ανακάλυψη του ηλεκτρικού λαμπτήρα Στο μεταβατικό στάδιο, μεταξύ της περιόδου ανακάλυψης του λαμπτήρα και της βιομηχανικής εποχής, το ηλεκτρικό φως πέρασε από δύο μορφές. Η πρώτη μορφή, η οποία διήρκεσε και λιγότερο, ήταν η απλή έκθεση του λαμπτήρα πυρακτώσεως. Σ αυτά τα αρχικά στάδια εμφάνισης του γλόμπου του Edison, που ο ηλεκτρισμός ήταν ακόμα μια πολυτέλεια και μια καινοτομία, οι λαμπτήρες ήταν απλά κρεμασμένοι από καλώδια στα πιο πλούσια σπίτια και στους πιο καλαίσθητα διακοσμημένους χώρους και αποτελούσαν το καμάρι ων ιδιοκτητών καθώς επίσης εκείνη την εποχή αποτελούσε την τελευταία λέξη της τεχνολογίας. Το σπίτι του στο Gateshead στην Αγγλία ήταν το πρώτο παγκοσμίως που φωτίστηκε με ηλεκτρικό λαμπτήρα, ενώ το πρώτο δημόσιο κτίριο που φώτισε η λάμπα του, ήταν το θέατρο Savoy στο Λονδίνο το

8 Αν και δεν αξιοποιήθηκε λόγω έλλειψης μέσων η τεχνολογία των λαμπτήρων, το πρώτο αρχιτεκτονικό project φωτισμού καταγράφεται το 1889 στο Παρίσι, όπου τοποθετήθηκαν για τη φωταγώγηση της τότε υψηλότερης κατασκευής στον κόσμο, τον Πύργο του Άιφελ, λάμπες αερίου. Φυσική εξέλιξη αυτής της κατάστασης που επικρατούσε γύρω από την εφεύρεση του Edison, ήταν μετά από 20 χρόνια να υφίσταται μια βιομηχανία φωτιστικών που διαρκώς αναπτυσσόταν. Τα φωτιστικά αυτά ήταν σχεδιασμένα έτσι ώστε να δημιουργούν σκιές για να μειώνουν την ένταση του φωτός και χρησιμοποιώντας γνωστές φόρμες όπως του κηροπήγιου ή της γκαζόλαμπας, δίνοντας στους χρήστες της νέας τεχνολογίας την ασφάλεια της παράδοσης. Μόλις το 1905, η εταιρία TIFFANY απασχολεί 200 τεχνίτες για την παραγωγή γυάλινων φωτιστικών στο νέο κυρίαρχο στυλ εποχής Art Nouveau. Σ αυτή την δεύτερη μορφή χρήσης του γλόμπου του Edison, το ηλεκτρικό φως μεταμορφώνεται από μια απλή πηγή φωτός σε ένα αντικείμενο διακόσμησης, σε ένα οικείο και αισθητικά ευπροσάρμοστο λειτουργικό στοιχείο. Στις πρώτες δεκαετίες του 20ου αιώνα, ένα νέο κύμα καταφθάνει με φιλόδοξους σχεδιαστές και αρχιτέκτονες να προτείνουν ιδέες αποκολλημένες από την παράδοση. Οι μοντερνιστές της εποχής με την νοοτροπία «η φόρμα ακολουθεί την λειτουργικότητα», είναι εμπνευσμένοι από τα μηχανήματα, τις διαδικασίες παραγωγής, και των πειραματισμών με τα ήδη υπάρχοντα αλλά και νέα υλικά. Ο ηλεκτρικός λαμπτήρας με το πέρασμα του χρόνου και την μορφολογική του εξέλιξη, δεν ήταν πλέον ένα άσχημο αντικείμενο βασικής λειτουργίας αλλά μέρος μια λειτουργικής μηχανής που είχε σκοπό να διακοσμεί τον χώρο με φώς. Στο μεταπολεμικό στάδιο, κατά την «ανοικοδόμηση» της Ιταλικής οικονομίας, άνθησε μια συνεργασία μεταξύ φιλόδοξων σχεδιαστών και κατασκευαστών. Σχεδιαστές και αρχιτέκτονες εργάστηκαν ως σύμβουλοι σε επώνυμες εταιρίες και σε πολλές περιπτώσεις έστησαν τις δικές τους βιομηχανίες δοκιμάζοντας νέα υλικά και τεχνολογίες, με εκθαμβωτικά αποτελέσματα. Τα φωτιστικά, τα οποία δεν απαιτούν μεγάλο κόστος παραγωγής, αλλά μέσω της υψηλής αισθητικής, καθιέρωσαν μια ιδιαίτερη αξία design, κέντρισαν το ενδιαφέρον της πολυτελούς αγοράς και έγιναν ένα από τα κυρίαρχα είδη του Ιταλικού εμπορίου. Στα τέλη της δεκαετίας του 70, αρκετοί σχεδιαστές προϊόντων, ειδικότερα στην Ιταλία, έδειχναν έλλειψη ενδιαφέροντος και στοιχεία κούρασης για το παραδοσιακό design στον βιομηχανικό σχεδιασμό. Στην προσπάθεια να καταπολεμήσουν αυτό που έβλεπαν να επαναλαμβάνεται να υπερβαίνει τον μπαναλισμό στα αντικείμενα της καθημερινότητας, απέκτησαν ραγδαία μια anti-design πεποίθηση, σπόρους της οποίας είχαν φυτεύσει στα τέλη της προηγούμενης δεκαετίας. Με την εφεύρεση του λαμπτήρα αλογόνου χαμηλής έντασης αλλά και μικρότερων διαστάσεων, η τάση για μινιατουρισμό επιταχύνθηκε. Η καθαρότητα και το πραγματικό χρώμα που εξέπεμπε ο λαμπτήρας αλογόνου, τον έκανε ανεκτίμητο σαν πηγή φωτός, αντικαθιστώντας σε ελάχιστο χρονικό διάστημα τους παλαιού τύπου γλόμπους με τους χρυσούς τόνους, δίνοντάς στους σχεδιαστές ακόμα ένα πολύ δυνατό εργαλείο. Η δεκαετία του 90, έφερε υπερμεγέθη προόδους στην τεχνολογία λαμπτήρων, συμπεριλαμβάνοντας την εισαγωγή των CDM λαμπτήρων (ceramic discharge mercury). Το φως όχι μόνο εκπεμπόταν πιο δυνατό και εστιασμένο σε σύγκριση με τον λαμπτήρα αλογόνου, αλλά ήταν πιο καθαρό και λευκό και παρείχε καλύτερη χρωματική φωτοσκίαση. 6

9 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3ο: ΧΡΗΣΙΜΟΤΗΤΑ ΤΟΥ ΦΩΤΙΣΜΟΥ ΓΙΑ ΤΟΝ ΑΝΘΡΩΠΟ ΚΑΙ ΤΗΝ ΚΟΙΝΩΝΙΑ 3α. Πλεονεκτήματα & μειονεκτήματα του ηλεκτρισμού Σήμερα γνωρίζουμε την μεγάλη σημασία του ηλεκτρισμού για την ανάπτυξη της οικονομίας και της κοινωνίας σε όλες τις χώρες του κόσμου. Η ηλεκτρική ενέργεια είναι ο μεγαλύτερος παράγοντας του πολιτισμού. Είναι μια τεράστια δύναμη της φύσης, την οποία ο άνθρωπος κατάφερε να εκμεταλλευτεί προς όφελός του. Χρησιμοποιεί την ηλεκτρική ενέργεια για να εξυπηρετήσει κάθε του ανάγκη π.χ. στην θέρμανση στην ψύξη, την επικοινωνία στον φωτισμό κ.λ.π.. Αποτελεί λοιπόν την βάση της οικονομίας και της σύγχρονης ζωής. Κάθε τεχνολογικό επίτευγμα,όπως είναι προφανές, έχει θετικές και αρνητικές επιπτώσεις. Έτσι και η ηλεκτρική ενέργεια έχει τα θετικά και τα αρνητικά της. Όλες οι αρνητικές επιπτώσεις και τα προβλήματα προέρχονται καθαρά και μόνο από τον τρόπο χρήση της από τους ανθρώπους. Η ηλεκτρική ενέργεια είναι έργο των ανθρώπων. Αποτελεί λοιπόν ανθρώπινη επιλογή εάν θα χρησιμοποιηθεί ορθολογικά ή εάν γίνει κατάχρησή της, με οποιεσδήποτε αρνητικές επιπτώσεις. ΠΛΕΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ 1. ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΟΤΗΤΑ αποτελεί μια από τις οικονομικότερες μορφές ενέργειας, ειδικά τα τελευταία χρόνια που έχουν αναπτυχθεί τεχνολογίες παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας από ανανεώσιμες μορφές ενέργειας π.χ. ηλιακή ενέργεια, γεωθερμία, αιολική ενέργεια κ.λ.π. 2. ΑΣΦΑΛΕΙΑ έχουν πλέον αναπτυχθεί συστήματα ασφαλείας που καθιστούν ασφαλή τη χρήση της ηλεκτρικής ενέργειας. 3. ΥΨΗΛΗ ΠΟΙΟΤΗΤΑ 4. ΗΠΙΑ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑ ΣΤΟ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ ΚΑΤΑ ΤΗΝ ΚΑΤΑΝΑΛΩΣΗ ΤΗΣ : Η αντικατάσταση ορυκτών καυσίμων με ηλεκτρισμό σε διάφορες εφαρμογές έχει ως αποτέλεσμα τη βελτίωση του περιβάλλοντος. 5. ΕΥΚΟΛΗ ΑΠΟΘΗΚΕΥΣΗ ΚΑΙ ΜΕΤΑΦΟΡΑ 7

10 6. ΕΙΝΑΙ ΣΙΩΠΗΛΗ ΚΑΙ ΓΡΗΓΟΡΗ ΜΕΙΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ 1. ΚΑΚΗ ΧΡΗΣΗ ΜΠΟΡΕΙ ΝΑ ΣΚΟΤΩΣΕΙ,είναι γνωστό ότι η ηλεκτρική ενέργεια είναι θανατηφόρα. 2. ΜΟΛΥΝΣΗ ΤΟΥ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ, η ανάπτυξη της τεχνολογίας έχει ως αποτέλεσμα την ραγδαία αύξηση των ηλεκτρικών αποβλήτων, επειδή αυξάνοντας τους χρήστες των ηλεκτρικών συσκευών, αυξάνονται και τα απορρίμματά τους. Περισσότερα από 50 εκατομμύρια τόνοι ηλεκτρονικών αποβλήτων δημιουργούνται παγκοσμίως ενώ μόνο το 4% των ηλεκτρονικών αποβλήτων ανακυκλώνεται. 3. ΜΕΓΑΛΗ ΕΞΑΡΤΗΣΗ η ηλεκτρική ενέργεια είναι η απαραίτητη μορφή ενέργειας στην καθημερινή μας ζωή, καθώς είμαστε στην εποχή που τα πάντα λειτουργούν με αυτή. Επομένως η κοινωνία είναι άμεσα εξαρτημένη σε μεγάλο βαθμό από την ηλεκτρική ενέργεια. 4. ΤΑ ΜΑΓΝΗΤΙΚΑ ΠΕΔΙΑ ΓΥΡΩ ΑΠΟ ΤΙΣ ΓΡΑΜΜΕΣ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΕΙΝΑΙ ΑΝΘΥΓΙΕΙΝΑ 3β. Η σχέση του ηλεκτρισμού με την οικονομία. Επιχειρήσεις & επαγγέλματα Σημαντικές ανακαλύψεις για την εξέλιξη του πολιτισμού υπήρξαν η γραφή, ο ηλεκτρισμός, το πετρέλαιο και η πενικιλίνη. Από τότε που ανακαλύφθηκε το ηλεκτρικό ρεύμα, δεν έχουμε σταματήσει να "εφευρίσκουμε" όλο και περισσότερους τρόπους να το χρησιμοποιούμε Τα τελευταία 300 και ειδικά 50 χρόνια η ανακάλυψη διάφορων επιστημονικών γεγονότων συνέβαλε μέγιστα στην πρόοδο του τρόπου ζωής αλλά και του τρόπου σκέψης των ανθρώπων. Ένα από αυτά τα επιστημονικά γεγονότα είναι και η ανακάλυψη του ηλεκτρισμού, όπου άλλαξε την ζωή και τις συνήθειες χιλιάδων ανθρώπων, αλλά και τις συνθήκες διαβίωσής τους. Στον ηλεκτρισμό οφείλεται η μεγάλη πρόοδος στον τελευταίο αιώνα. Ούτε τα αυτοκίνητα, ούτε τα αεροπλάνα, οι τηλεοράσεις, τα τηλέφωνα, οι υπολογιστές και ότι άλλο μπορούμε να σκεφτούμε δεν θα υπήρχαν σήμερα χωρίς τον ηλεκτρισμό. Πρόκειται λοιπόν για ένα επιστημονικό γεγονός που έχει επηρεάσει τον ανθρώπινο πολιτισμό και αποτελεί αξιοσημείωτο σταθμό στην ιστορία της ανθρωπότητας. Μια μορφή ενέργειας που έχει γίνει εντελώς απαραίτητη στην καθημερινή ζωή, κατέχει κεντρική θέση στην σύγχρονη επιστημονική σκέψη και εμφανίζεται ταυτόχρονα σαν υπηρέτης και επικυρίαρχος του ανθρώπου. Καταλαβαίνουμε λοιπόν εύκολα, ότι εκατομμύρια άνθρωποι σε όλο τον κόσμο απασχολούνται σε διάφορους τομείς που έχουν άμεση αλλά και έμμεση σχέση με τον ηλεκτρισμό και το ηλεκτρικό ρεύμα, όπως: 1. Επιστήμονες διαφόρων ειδικοτήτων, τεχνικοί, εργάτες απασχολούνται σε όλο τον κόσμο με την παραγωγή και την διανομή του ηλεκτρικού ρεύματος, (Δίκτυα εναέρια, υπόγεια και υποσταθμοί) αλλά και στην έρευνα. Στις μεγάλες μεγαλουπόλεις έχουν εγκατασταθεί ηλεκτροπαραγωγικοί σταθμοί ισχύος, έτσι ώστε να μπορεί να είναι ηλεκτροδοτημένη η σύγχρονη πολιτισμένη κοινωνία. 2. Χιλιάδες απασχολούνται σε εταιρίες σε όλο τον κόσμο για την σχεδίαση και παραγωγή ηλεκτρικών συσκευών, που χρησιμοποιούνται καθημερινά στα σπίτια, την βιομηχανία, τα αυτοκίνητα, τις επικοινωνίες και γενικά σε κάθε ανθρώπινη δραστηριότητα. 8

11 Εκτός από τις οικιακές ηλεκτρικές συσκευές, ο ηλεκτρισμός «δίνει ζωή» σε όλους τους τομείς της καθημερινής ζωής, όπως στην βιομηχανία, βιοτεχνία, φωτισμός πόλεων κ.λ.π. Η γκάμα των ηλεκτρικών συσκευών διευρύνθηκε και διευκόλυνε αφάνταστα τον τρόπο ζωής των ανθρώπων (ακόμα και στην ιατρική ). Άς πάρουμε για παράδειγμα τις ηλεκτρικές κουζίνες που απελευθέρωσαν τα νοικοκυριά από τα κάρβουνα, τον καπνό και την στάχτη του παραδοσιακού φούρνου. Με το οικιακό δίκτυο εξασφαλίζονται τα ηλεκτρικά κυκλώματα μέσα στο σπίτι, με το μίξερ τα κτύπημα και το ανακάτεμα τον τροφίμων παύει να είναι μια κουραστική και χρονοβόρα διαδικασία, με την θερμάστρα και το πιστολάκι μαλλιών ουσιαστικά η ζωή μας γίνεται ευκολότερη. Τα ηλεκτρικά νυστέρια με ακτίνες λέιζερ επιτρέπουν την αναίμακτη διεξαγωγή λεπτών χειρουργικών επεμβάσεων. Με το ηλεκτροκαρδιογράφημα οι μικροσκοπικοί κυματισμοί του ηλεκτρικού ρεύματος περνάνε από τα όργανα του ανθρώπινου σώματος στους ιστούς, και από εκεί στην επιδερμίδα, όπου μπορούν να εντοπιστούν από μεταλλικούς ανιχνευτές και να εμφανιστούν σε οθόνες σαν κυματοειδείς καμπύλες. Άλλες εφαρμογές του ηλεκτρισμού στην Ιατρική είναι ο τεχνητός βηματοδότης, ο οποίος καθορίζει το ρυθμό λειτουργίας της καρδιάς όταν ο φυσικός υποστεί βλάβη, ο αξονικός τομογράφος, ο τεχνητός βηματοδότης και πολλές άλλες που αυξάνουν και βελτιώνονται καθημερινά. Η συμβολή του ηλεκτρισμού στην τηλεπικοινωνία ήταν καθοριστική. Η τηλεγραφία ήταν μια από τις πρώτες και πιο επιτυχημένες εφαρμογές του ηλεκτρισμού. Αργότερα έγινε δυνατή η μετατροπή της φωνής σε ηλεκτρικά σήματα και η αποστολή της σε μακρινές αποστάσεις, μέσω του τηλεφώνου. Το τηλέφωνο έφερε κοντά τους ανθρώπους και μείωσε τις αποστάσεις που τους χωρίζουν. Σημαντική θεωρείται και η εξέλιξη της ασύρματης επικοινωνίας. 3. Φυσικά και στην βιομηχανία φωτιστικών, που αναπτύχθηκε κυρίως τον 20ο αιώνα, απασχολούνται χιλιάδες άνθρωποι, όχι μόνο στην παραγωγή όλων των τύπων των φωτιστικών σωμάτων (για οικιακή χρήση, επαγγελματική χρήση, βιομηχανική χρήση, φωτισμός πόλεων, κτιρίων, κήπων, υποβρύχια φωτιστικά, εσωτερικούεξωτερικού χώρου κ.λ.π.), αλλά και σχεδιαστές, διακοσμητές, αρχιτέκτονες, καθώς επίσης και πολλοί άνθρωποι που έχουν σχέση με τα παρελκόμενα των φωτιστικών σωμάτων, όπως βάσεις διαφόρων υλικών, λαμπτήρες, καλώδια, διακόπτες κ.λ.π. 9

12 4. Επιστήμονες, τεχνικοί, εργάτες απασχολούνται με την έρευνα και τις νέους τρόπους παραγωγής ηλεκτρικού ρεύματος από τις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας. Τα «πράσινα» επαγγέλματα που σχετίζονται με την εξοικονόμηση ενέργειας και την προώθηση των ΑΠΕ( ηλιακή ενέργεια, αιολική ενέργεια ), εκτιμάται ότι θα δημιουργήσουν τα προσεχή χρόνια ζήτηση στην αγορά εργασίας. Οι εταιρίες εγκαταστάσεων φωτοβολταϊκών αναμένεται να δημιουργήσουν πάνω από μόνιμες θέσεις εργασίας στην Ελλάδα. Τεχνικοί ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, καλλιεργητές βιολογικών προϊόντων, αρχιτέκτονες και μηχανικοί βιοκλιματικών κτιρίων, βιολόγοι και ανακυκλωτές είναι τα κορυφαία και τα καλύτερα αμειβόμενα επαγγέλματα του μέλλοντος. Μόνο στην Ελλάδα, η πράσινη οικονομία, στα επόμενα 10 χρόνια υπόσχεται να δημιουργήσει άμεσες πράσινες θέσεις εργασίας, ενώ αν συμπεριλάβουμε και τις έμμεσες, τότε οι θέσεις αυτές θα ανέλθουν στις Συγκεκριμένα οι εταιρίες εγκαταστάσεων φωτοβολταϊκών αναμένεται να δημιουργήσουν πάνω από μόνιμες θέσεις εργασίας και άλλες χιλιάδες θέσεις εργασίας για τη φάση των εγκαταστάσεων. Επίσης, τα πράσινα επαγγέλματα θα δώσουν ώθηση και σε άλλους τομείς της οικονομίας, όπως πχ στις ασφαλιστικές εταιρίες που ασφαλίζουν φωτοβολταϊκά πάνελ, στις οικοδομικές επιχειρήσεις κτλ. 5.Χιλιάδες ανθρώπων εξαρτώνται καθημερινά από το ηλεκτρικό ρεύμα. Επιστήμονες, τεχνικοί και εργάτες σε όλους τους κλάδους της βιομηχανίας αλλά και της καθημερινής ζωής, χωρίς τον ηλεκτρισμό δεν μπορούν να επιβιώσουν, όπως για παράδειγμα στην βιομηχανία τροφίμων, στην χημική βιομηχανία, στην εκπαίδευση, στην υγεία, στις μεταφορές, κ.λ.π, αφού είναι πλέον αυτονόητο ότι χωρίς τον ηλεκτρισμό πλέον κανείς δεν μπορεί να δουλέψει, και να επιβιώσει. Φανταστείτε τις επιπτώσεις ενός μπλάκ άουτ σε μια μεγαλούπολη, μέσα σε λίγες ώρες θα αποσυντονιστεί η καθημερινότητα και η οικονομική δραστηριότητα με τεράστιες ζημιές, ακόμα και σε ένα συνοικιακό παντοπωλείο, ανθοπωλείο, φαρμακείο, σχολείο, νοσοκομείο κ.λ.π. 10

13 3γ. Η σχέση του ηλεκτρισμού με το περιβάλλον. Ο ηλεκτρισμός «δεν έρχεται απευθείας» από τη γη, αλλά παράγουμε ηλεκτρισμό χρησιμοποιώντας πόρους που μας παρέχει η γη (πετρέλαιο, λιγνίτη, φυσικό αέριο) και που ονομάζονται «ορυκτά καύσιμα». Το πρόβλημα με τα ορυκτά καύσιμα είναι ότι κάποτε θα τελειώσουν. Μόλις τα χρησιμοποιήσουμε όλα δε θα υπάρχουν άλλα πια. Επιπλέον προκαλούν μόλυνση. Κάθε κιλοβατώρα ηλεκτρισμού που προμηθευόμαστε από το δίκτυο της ΔΕΗ και παράγεται από ορυκτά καύσιμα, επιβαρύνει την ατμόσφαιρα με ένα τουλάχιστον κιλό διοξειδίου του άνθρακα. Το διοξείδιο του άνθρακα είναι, ως γνωστόν, το σημαντικότερο αέριο του θερμοκηπίου που συμβάλλει στις επικίνδυνες κλιματικές αλλαγές. Η στροφή στις καθαρές πηγές ενέργειας, όπως η ηλιακή, η αιολική κ.λ.π. αποτελεί τη μόνη διέξοδο για την αποτροπή των κλιματικών αλλαγών που απειλούν σήμερα τον πλανήτη. Επιπλέον, η χρήση των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας συνεπάγεται λιγότερες εκπομπές άλλων επικίνδυνων ρύπων (όπως τα καρκινογόνα μικροσωματίδια, τα οξείδια του αζώτου, οι ενώσεις του θείου, κ.λ.π). Οι ρύποι αυτοί επιφέρουν σοβαρές βλάβες στην υγεία και το περιβάλλον. Η ανανεώσιμη ή «πράσινη ενέργεια» προέρχεται από πηγές που η φύση μας παρέχει και που δεν τελειώνουν. Τέτοιες πηγές ενέργειας είναι ο άνεμος, ο ήλιος και το νερό. Η «πράσινη ενέργεια» πολλές φορές ονομάζεται και καθαρή ενέργεια διότι δε μολύνει το περιβάλλον. Ανανεώσιμες πηγές ενέργειας 1. Ηλιακή ενέργεια : Η ηλιακή ενέργεια μπορεί να μετατραπεί σε ηλεκτρισμό με τη βοήθεια των φωτοβολταϊκών. Μπορούν να τοποθετηθούν σε οροφές κτιρίων ή σε χωράφια και να παράγουν ηλεκτρισμό για οικιακή χρήση. Υπάρχουν όμως και αντίστοιχα φωτοβολταικά συστήματα και για αυτοκίνητα αλλά και για πολλές μικρές συσκευές που χρησιμοποιούμε καθημερινά. Η ηλιακή ενέργεια μπορεί επίσης να μετατραπεί σε ζέστη. Τέτοιο παράδειγμα είναι οι ηλιακοί θερμοσίφωνες που ζεσταίνουν το νερό χωρίς να καταναλώνουν ηλεκτρικό ρεύμα. Υπάρχουν επίσης και ηλιακά φουρνάκια που χρησιμοποιούνται στην Αφρική και χρησιμοποιούνται για το μαγείρεμα του φαγητού όπου δεν υπάρχει ηλεκτρισμός ή καυσόξυλα. 2. Υδροηλεκτρική ενέργεια; Είναι η ενέργεια που παράγεται από νερό που πέφτει από μεγάλο ύψος. Το νερό συνήθως αποθηκεύεται κατά το χειμώνα σε τεχνητές λίμνες και μέσω αγωγών πέφτει από μεγάλο ύψος και περιστρέφει μεγάλες τουρμπίνες που παράγουν ηλεκτρισμό. 3. Αιολική ενέργεια: Είναι η ενέργεια που παράγεται από τον άνεμο. Ανεμογεννήτριες τοποθετούνται σε περιοχές όπου φυσάει συχνά. Ο άνεμος περιστρέφει μεγάλες φτερωτές που παράγουν ηλεκτρισμό. Παλαιότερα οι άνθρωποι χρησιμοποιούσαν ανεμόμυλους όταν δεν υπήρχε ηλεκτρισμός. 4. Ενέργεια από την θαλάσσια παλίρροια: Υπάρχουν συσκευές (σε πειραματικό στάδιο) που παράγουν ηλεκτρισμό αξιοποιώντας την ενέργεια της παλίρροιας ή και των κυμάτων. Πρόκειται για πελώρια 11

14 μεταλλικές κατασκευές σα φίδια που κινούνται από την παλίρροια ή τα κύματα και παράγουν ηλεκτρισμό. 5. Βιοαέριο: Είναι αέριο (μεθάνιο) που παράγεται από την αποσύνθεση σκουπιδιών και κοπριών ζώων και που χρησιμοποιείται στη συνέχεια για την παραγωγή ηλεκτρισμού. 6. Βιοκαύσιμα: Είναι καύσιμα που παράγονται από φυτά που καλλιεργούνται για αυτό το σκοπό. 7. Κυψέλες καυσίμων: Παράγουν ηλεκτρισμό απευθείας από το υδρογόνο. Στις κυψέλες καυσίμου το υδρογόνο αντιδρά με το οξυγόνο του αέρα και παράγει ηλεκτρισμό. Δεν αφήνουν κατάλοιπα παρά μόνο νερό. Ακόμη δεν έχει γίνει διαδεδομένη χρήση διότι βρίσκονται στο στάδιο της εξέλιξης. 8. Γεωθερμική ενέργεια: Όλοι ξέρουμε ότι η γη είναι καυτή στο εσωτερικό και γεμάτη λάβα. Σε μερικές περιοχές του πλανήτη αυτή η λάβα και καυτό νερό ή αέρια από το εσωτερικό φτάνουν πολύ κοντά ή ακόμη και στην επιφάνεια της γης. Αν χρησιμοποιήσουμε αυτή τη ζέστη για να παράγουμε ηλεκτρισμό τότε έχουμε μια ακόμη πηγή ενέργειας που είναι δωρεάν και που θα πήγαινε έτσι κι αλλιώς χαμένη. Το μεγάλο στοίχημα της ανθρωπότητας στις μέρες μας είναι, η φθηνή και εύκολη παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας από τις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας. Μέχρι σήμερα αυτό δεν είναι εφικτό και ακόμη γίνεται έρευνα από επιστήμονες διαφόρων ειδικοτήτων, έτσι ώστε η ανθρωπότητα να κερδίσει αυτό το σημαντικό στοίχημα, αφενός για την επιβίωση του πλανήτη και επομένως του ανθρώπινου είδους και αφετέρου για αν βελτιώσουμε περαιτέρω τις συνθήκες διαβίωσης του ανθρώπου σε ολόκληρο τον πλανήτη. 12

15 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4ο: ΚΑΤΑΣΚΕΥΑΣΤΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ & Η ΑΡΧΗ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ ΤΩΝ ΦΩΤΙΣΤΙΚΩΝ ΣΩΜΑΤΩΝ 4α. Τα μέρη του επιτραπέζιου φωτιστικού Τα βασικά μέρη ενός επιτραπέζιου φωτιστικού, το οποίο λειτουργεί με ενέργεια από το δίκτυο της Δ.Ε.Η. είναι τα ακόλουθα: Το φις : συνδέει το φωτιστικό με την πηγή των κινούμενων ηλεκτρονίων, δηλαδή με το δίκτυο της Δ.Ε.Η Το καλώδιο: είναι ο αγωγός μέσω του οποίου κινούνται τα ηλεκτρόνια Ο διακόπτης: ανοίγει ή κλείνει το κύκλωμα για να σβήσει ή να ανάψει το φωτιστικό αντίστοιχα Η λάμπα : η πηγή φωτός, υπάρχουν διάφοροι τύποι λαμπτήρων (πυρακτώσεως, αλογόνου, led, κλπ) για τους οποίους έχει γίνει αναφορά σε προηγούμενα κεφάλαια Ο στύλος: είναι ουσιαστικά το στήριγμα του φωτιστικού. Διάφορα υλικά χρησιμοποιούνται όπως το ξύλο, μέταλλο, πλαστικό, χαρτί σε διάφορα σχέδια και χρώματα Το αμπαζούρ : δηλαδή το κάλυμμα του φωτιστικού το οποίο επίσης μπορεί να δημιουργηθεί από διάφορα υλικά και σε διάφορα σχέδια,σχήματα και χρώματα 4β. Είδη φωτιστικών σωμάτων Tα φωτιστικά σώματα, όπως προαναφέρθηκε, αποτελούν εργαλεία στα χέρια του σχεδιαστή, για την δημιουργία ενδιαφέροντος φωτιστικού συνόλου. Σημαντικό στοιχείο σε μια μελέτη φωτισμού έχει ο προσδιορισμός των χαρακτηριστικών και των προδιαγραφών των φωτιστικών σωμάτων. Τα βασικά χαρακτηριστικά των φωτιστικών σωμάτων αφορούν στον τόπο τοποθέτησης στον τρόπο τοποθέτησης τα είδη των λαμπτήρων που δέχονται τον τρόπο εκπομπής του φωτός (τύπος φωτισμού) & την καταλληλότητα χρήσης των φωτιστικών σωμάτων σε εσωτερικό ή εξωτερικό-υπαίθριο χώρο. Συγκεκριμένα τα φωτιστικά σώματα ανάλογα με τον τόπο και τον τρόπο τοποθέτησης κατηγοριοποιούνται σε: 1. ΧΩΝΕΥΤΑ (recessed) τοίχου-δαπέδου-οροφής-ψευδοροφής 2. ΚΡΕΜΑΣΤΑ (pendant) τοίχου-οροφής 13

16 3. ΕΛΕΥΘΕΡΗΣ ΤΟΠΟΘΕΤΗΣΗΣ (free stand) επιτραπέζια-επιδαπέδια ΕΠΙΦΑΝΕΙΑΣ (surface wall-ceiling-floor) τοίχου-οροφής-δαπέδου 5. ΡΑΓΑΣ (track) οροφής-τοίχου 14

17 Οι κατασκευαστές των φωτιστικών δίνουν στοιχεία για τους λαμπτήρες που φορούν τα φωτιστικά τους σώματα (led,μεταλλικών ατμών, φθορισμού, αλογόνου κ.τ.λ.), για την ανάγκη ή όχι χρήσης μετασχηματιστών, καθώς και για τον τρόπο εκπομπής του φωτεινού κώνου από το φωτιστικό (διάχυτος φωτισμός, στενός φωτεινός κώνος, σημειακός φωτισμός κ.λ.π. Η μελέτη και η κατανόηση των φωτιστικών αναγκών ενός χώρου καθώς και των προδιαγραφών των φωτιστικών σωμάτων οδηγούν σε ορθή επιλογή των φωτιστικών σωμάτων μιας φωτιστικής μελέτης. 4γ. Αρχή λειτουργίας του φωτιστικού Το ηλεκτρικό ρεύμα είναι η κοινή αιτία λειτουργίας μιας πολύ μεγάλης κατηγορίας συσκευών που χρησιμοποιούνται στην καθημερινή μας ζωή. Συσκευές όπως ο ηλεκτρικός λαμπτήρας, ο ηλεκτρικός ανεμιστήρας, ο ηλεκτρικός θερμοσίφωνας, το ηλεκτρικό ψυγείο, η τηλεόραση, ο ηλεκτρονικός υπολογιστής, το ηλεκτρικό τρένο, το φωτοτυπικό μηχάνημα, ο ηλεκτρομαγνητικός γερανός έχουν ένα κοινό χαρακτηριστικό: για να λειτουργήσουν, πρέπει να τις διαρρέει ηλεκτρικό ρεύμα. Έχουμε ήδη δει ότι οι διάφοροι τρόποι ηλέκτρισης ερμηνεύονται με βάση την κίνηση ηλεκτρονίων. Γενικά σ έναν αγωγό είναι δυνατόν να δημιουργηθεί προσανατολισμένη κίνηση, δηλαδή κίνηση προς μια συγκεκριμένη κατεύθυνση φορτισμένων σωματιδίων, ενώ κάτι τέτοιο δεν συμβαίνει στους μονωτές. Στους μεταλλικούς αγωγούς τα σωματίδια που εκτελούν την προσανατολισμένη κίνηση είναι τα ελεύθερα ηλεκτρόνια. Λέμε τότε ότι ηλεκτρικό ρεύμα διαρρέει τον αγωγό. Τα ηλεκτρόνια δεν κινούνται με την ίδια ευκολία σε όλους τους αγωγούς, για παράδειγμα, σ ένα χάλκινο σύρμα κινούνται ευκολότερα απ ότι σ ένα σιδερένιο σύρμα ίδιων διαστάσεων. Λέμε ότι ο χαλκός είναι καλύτερος αγωγός από το σίδηρο. Στην πραγματικότητα ακόμα και μέσα στους μονωτές τα ηλεκτρόνια κινούνται αλλά με πολύ μεγαλύτερη δυσκολία απ όση στους αγωγούς. Το γεγονός αυτό οφείλεται στο ότι οι μονωτές διαθέτουν ελάχιστα ελεύθερα ηλεκτρόνια. 15

18 4 γ.α. Ηλεκτρική πηγή και ηλεκτρικό ρεύμα Πώς δημιουργείται ηλεκτρικό ρεύμα σε ένα μεταλλικό αγωγό; Ηλεκτρικό ρεύμα μπορούμε εύκολα να προκαλέσουμε με τη βοήθεια μιας μπαταρίας. Για να κατανοήσουμε πώς μπορούμε να το επιτύχουμε, ας μελετήσουμε προσεκτικά μια μπαταρία. Τι συμβαίνει στο εσωτερικό μεταλλικού σύρματος όταν αυτό συνδεθεί με μια μπαταρία; Τελικά όλα τα ελεύθερα ηλεκτρόνια κινούνται με μια σταθερή μέση ταχύτητα κατά μήκος του σύρματος. Αυτή η «συλλογική» κίνηση συνιστά το ηλεκτρικό ρεύμα που διαρρέει το σύρμα. Είδαμε ότι όλες οι ηλεκτρικές συσκευές που χρησιμοποιούμε (μπαταρίες, λαμπτήρες, οικιακές ηλεκτρικές συσκευές κ.λπ.) διαθέτουν δύο άκρα (πόλους), το γνωστό σε εμάς ΦΙΣ, με τα οποία συνδέονται στο ηλεκτρικό κύκλωμα. Οι ίδιες οι συσκευές ονομάζονται ηλεκτρικά δίπολα. Γνωρίσαμε στο προηγούμενο κεφάλαιο ότι στο εσωτερικό ενός μεταλλικού αγωγού υπάρχουν θετικά ιόντα και ελεύθερα ηλεκτρόνια. Τα ελεύθερα ηλεκτρόνια κινούνται τυχαία προς κάθε κατεύθυνση, ενώ τα ιόντα πάλλονται γύρω από καθορισμένες θέσεις. Συνδέουμε τους δύο πόλους μιας μπαταρίας με σύρμα. Τότε στο εσωτερικό του σύρματος δημιουργείται ηλεκτρικό πεδίο, οπότε στα ελεύθερα ηλεκτρόνια του ασκείται ηλεκτρική δύναμη. Η κίνησή τους προσανατολίζεται από την κατεύθυνση της δύναμης. Έτσι αυτά κινούνται από τον αρνητικό προς το θετικό πόλο και στο μεταλλικό αγωγό εμφανίζεται προσανατολισμένη κίνηση ηλεκτρονίων, δηλαδή ηλεκτρικό ρεύμα. Η μπαταρία είναι μια ηλεκτρική πηγή. 4 γ.β. Αποτελέσματα του ηλεκτρικού ρεύματος Το ηλεκτρικό ρεύμα είναι η κοινή αιτία πολλών φαινομένων και σ αυτό στηρίζεται η λειτουργία δεκάδων συσκευών που χρησιμοποιούμε στην καθημερινή μας ζωή. Μπορούμε να κατατάξουμε τα φαινόμενα που προκαλεί το ηλεκτρικό ρεύμα στις ακόλουθες κατηγορίες. Θερμικά αποτελέσματα: Το ηλεκτρικό ρεύμα προκαλεί τη θέρμανση των σωμάτων τα οποία διαρρέει. Συσκευές που λειτουργούν με βάση τα θερμικά αποτελέσματα του ηλεκτρικού ρεύματος είναι ο θερμοσίφωνας, η ηλεκτρική κουζίνα, οι θερμοσυσσωρευτές. Ηλεκτρομαγνητικά αποτελέσματα: Οι αγωγοί τους οποίους διαρρέει ηλεκτρικό ρεύμα δημιουργούν γύρω τους μαγνητικά πεδία. Έτσι μπορούν και αλληλεπιδρούν με σιδερένια υλικά, μαγνήτες ή και μεταξύ τους, ασκώντας μαγνητικές δυνάμεις. Στα ηλεκτρομαγνητικά φαινόμενα στηρίζεται η λειτουργία των ηλεκτρομαγνητικών γερανών, οι αυτόματοι διακόπτες, οι κεφαλές εγγραφής ήχου και εικόνας, καθώς και η κίνηση των τρένων μαγνητικής ανύψωσης κ.λπ. Στα ίδια φαινόμενα στηρίζεται η κατασκευή των ηλεκτροκινητήρων, με τους οποίους κινούνται τα ηλεκτρικά τρένα και λεωφορεία, λειτουργούν τα ηλεκτρικά ψυγεία, ο εκκινητής (μίζα) του αυτοκινήτου κ.λπ. Χημικά αποτελέσματα: Όταν ηλεκτρικό ρεύμα διέρχεται διαμέσου χημικών ουσιών, προκαλεί χημικές μεταβολές. Εκμεταλλευόμαστε τα χημικά φαινόμενα που προκαλεί το ηλεκτρικό ρεύμα στην κατασκευή των ηλεκτρικών μπαταριών, των συσσωρευτών ηλεκτρικής ενέργειας, στην παρασκευή χημικών στοιχείων, όπως νατρίου, υδρογόνου, αλουμινίου κ.λπ. Φωτεινά αποτελέσματα: Σε κάποιες περιπτώσεις το ηλεκτρικό ρεύμα προκαλεί την εκπομπή φωτός είτε λόγω αύξησης της θερμοκρασίας (λαμπτήρας πυράκτωσης) είτε λόγω της διέλευσής του από αέρια (λαμπτήρας φθορισμού). Σε αυτό το αποτέλεσμα της ηλεκτρικής ενέργειας,στηρίζεται και η λειτουργία του ατομικού μου έργου. 16

19 17

20 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5ο: ΣΧΕΔΙΑΣΗ ΤΟΥ ΦΩΤΙΣΤΙΚΟΥ 18