ΕΡΕΥΝΗΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝ "Πες μου τι καις να σε πω " πόσο κοστίζει; πόσο ρυπαίνει; πόσο ζεσταίνει; Α ΛΥΚΕΙΟΥ 2014 Β ΤΕΤΡΑΜΗΝΟ Γ Υ Μ Ν Α Σ Ι Ο - Λ. Τ Ε Ι Ρ Η Ν Ο Υ Π Ο Λ Η Σ
Περίληψη Σκοπός της παρούσης ερευνητικής εργασίας ήταν η διερεύνηση των διαφόρων τεχνολογιών θέρμανσης, κατά συνέπεια και των καυσίμων που χρησιμοποιούνται σήμερα για τη θέρμανση των κατοικιών. Ειδικότερα διερευνήθηκαν συστήματα που χρησιμοποιούν ως καύσιμη ύλη: το ξύλο, τη βιομάζα (πέλλετ ξύλου), το φυσικό αέριο, το πετρέλαιο, το κάρβουνο και την ηλεκτρική ενέργεια. Τα ερευνητικά ερωτήματα γύρω από τα οποία περιστράφηκε η ερευνητική εργασία ήταν τα ακόλουθα: Πόσο ρυπαίνει; Πόσο κοστίζει; Πόσο ζεσταίνει; το κάθε σύστημα (τεχνολογία) θέρμανσης. Το τμήμα χωρίστηκε σε μικρές ομάδες των 3-4 ατόμων, με διαφορετικά ερωτήματα προς διερεύνηση η καθεμιά. Για την αποτελεσματικότερη λειτουργία της ομάδας υπήρξε πρόβλεψη για την εκ περιτροπής ανάληψη ρόλων από τα μέλη αυτής (συντονιστή - γραμματέα - χειριστή Η/Υ). Κάθε ομάδα διατηρούσε φάκελο και ημερολόγιο της ομάδας, όπως επίσης και το κάθε μέλος αυτής. Η ιδιαιτερότητα του θέματος υποχρέωσε τα μέλη των ομάδων να στραφούν σε πηγές πληροφόρησης από το διαδίκτυο. Συντάχθηκε ερωτηματολόγιο σε ψηφιακή μορφή (Google Docs) και πραγματοποιήθηκε έρευνα σε δείγμα 125 μαθητών του σχολείου. Η συμπλήρωση των ερωτηματολογίων έγινε διαδικτυακά. [2]
Πίνακας Περιεχομένων Περίληψη σελ. 2 Περιεχόμενα σελ. 3 Πρόλογος σελ. 5 Ενότητα Ι - ΗΛΕΚΤΡΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ Εισαγωγή σελ. 7 Παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας σελ. 8 Συστήματα θέρμανσης σελ.11 Αντλίες θερμότητας σελ.13 Αερόθερμα σελ.19 Κλιματιστικά σελ.21 Ηλεκτρικές αντιστάσεις σελ.27 Συμπεράσματα σελ.29 Ενότητα ΙΙ - ΦΥΣΙΚΟ ΑΕΡΙΟ - ΥΓΡΑΕΡΙΟ (LPG) Εισαγωγή Φυσικό αέριο Υγραέριο - LPG Κόστος εγκατάστασης συντήρησης και λειτουργίας Συμπεράσματα σελ.31 σελ.33 σελ.34 σελ.35 σελ.38 Ενότητα ΙΙI - ΞΥΛΟ - ΒΙΟΜΑΖΑ (ΠΕΛΛΕΤ) Εισαγωγή Πρόλογος Ορισμοί Βιομάζα Ξύλο Πέλλετ Συστήματα θέρμανσης Συμπεράσματα [3] σελ.41 σελ.42 σελ.43 σελ.45 σελ.46 σελ.50 σελ.54
Ενότητα IV - ΞΥΛΟ - ΒΙΟΜΑΖΑ (ΠΕΛΛΕΤ) Ορυκτά καύσιμα Συστήματα θέρμανσης σελ.57 σελ.63 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Έρευνα του εργαστηρίου ατμοκινητήρων και λεβήτων του Ε.Μ.Π. Έρευνα του εργαστηρίου ατμοκινητήρων και λεβήτων του Ε.Μ.Π. Αποτελέσματα της έρευνας σελ.68 σελ.69 σελ.70 [4]
Πρόλογος Η εργασία αυτή πραγματοποιήθηκε με την επίβλεψη του εκπαιδευτικού Απόστολου Α. Μπαλτζή και εντάσσεται στο πλαίσιο της διδασκαλίας του μαθήματος της Ερευνητικής Εργασίας ως μάθημα του αναλυτικού προγράμματος της Α τάξης του Γενικού Λυκείου. Πραγματοποιήθηκε το δεύτερο τετράμηνο του σχολικού έτους 2013-2014 και φέρει τον τίτλο: "Πες μου τι καις να σου πω...". Εντάσσεται στο δεύτερο θεματικό κύκλο «Μαθηματικά, Φυσικές Επιστήμες και Τεχνολογία» και σχετίζεται με διδασκόμενα μαθήματα όπως: Φυσική, Χημεία, Γεωλογία, Πληροφορική - Νέες Τεχνολογίες, Τεχνολογία. Το τμήμα ενδιαφέροντος αποτελείται από τέσσερις ομάδες με την παρακάτω σύνθεση: Α Ομάδα Γκίλτσης Γεώργιος Δάλλας Δημήτριος Διαμαντίδης Χαράλαμπος Μιχαηλίδης Αλέξανδρος Γ Ομάδα Δημητρούσης Χαρίτων Κουμρίγια Τζένσικα Κουντουνιώτη Παρασκευή Β Ομάδα Λαβίδα Ειρήνη Λαβίδας Ραφαήλ Μπρίτσκου Ιφιγένεια Δ Ομάδα Αγγελίδου Αικατερίνη Κυριακίδου Ευθαλία Μούτσου Γεωργία Νάντη Ελένη [5]
Ενότητα Ι ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΡΕΥΜΑ [6]
Εισαγωγή Αρχίζοντας θα θέλαμε να σας επισημάνουμε δύο έννοιες που συγχέονται τόσο από τους μαθητές όσο και από τους ενήλικες. Η θερμοκρασία και η θερμότητα είναι δύο βασικές έννοιες που σχετίζονται με την έννοια της ενέργειας, είναι όμως δύο λέξεις που είναι άκρως διαφορετικές. Καθώς η θερμοκρασία μας δείχνει το πόσο ζεστό ή κρύο είναι ένα σώμα, ενώ με την θερμότητα εννοούμε την ενέργεια που μεταφέρεται από ένα θερμό σώμα σε ένα ψυχρό μέχρι την στιγμή που θα αποκτήσουν την ίδια θερμοκρασία. Η θερμότητα διαδίδεται με τρεις τρόπους: με αγωγή, μεταφορά και με ακτινοβολία. ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΡΕΥΜΑ [7]
Το ηλεκτρικό ρεύμα είναι ο τρόπος ζωής μας. Είναι αυτό το οποίο επηρεάζει είτε άμεσα είτε έμμεσα τη ζωή μας, καθώς οι περισσότερες συσκευές ζουν και λειτουργούν μ αυτό. Παρακάτω θα σας αναλύσουμε με τι και πως παράγεται το ηλεκτρικό ρεύμα. Παραγωγή ηλεκτρικού ρεύματος Φωτοβολταικα Mια φωτοβολταϊκή κυψέλη παράγει ενέργεια συνεχούς ηλεκτρικού ρεύματος (DC). Οι πρώτες χρήσεις των φωτοβολταϊκών ήταν για εφαρμογές συνεχούς ηλεκτρικού ρεύματος, για παράδειγμα: υπολογιστής τσέπης / κομπιουτεράκι δορυφόροι Mε τη πάροδο του χρόνου αυξήθηκε προοδευτικά ο βαθμός απόδοσης και δημιουργήθηκαν ειδικές συσκευές που ονομάζονται inverters δηλαδή αντιστροφείς, οι οποίοι μετατρέπουν την έξοδο της συνεχούς τάσης(dc) της φωτοβολταϊκής συστοιχίας σε εναλλασσόμενη (AC). Το φωτοβολταϊκό σύστημα λοιπόν, με τη χρήση των αντιστροφέων μπορεί να τροφοδοτεί οποιαδήποτε σύγχρονη εγκατάσταση με συσκευές εναλλασσόμενου ηλεκτρικού ρεύματος όπως για παράδειγμα: - κατοικία - θερμοκήπια - μονάδες παραγωγής [8]
Αιολικό πάρκο ή Αιολικός Σταθμός Παραγωγής Ηλεκτρικής Ενέργειας (ΑΣΠΗΕ) ονομάζεται η χερσαία ή θαλάσσια έκταση στην οποία έχει τοποθετηθεί ένας αριθμός ανεμογεννητριών με σκοπό τη μετατροπή της κινητικής ενέργειας του ανέμου σε ηλεκτρική. Συγκεκριμένα είναι βιομηχανικές εγκαταστάσεις παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας οι οποίες αποτελούνται από τις ανεμογεννήτριες, τα καλώδια μεταφοράς ρεύματος, τους μετεωρολογικούς ιστούς, τους σταθμούς μετασχηματισμού και βοηθητικές υποδομές συμπεριλαμβανομένων των δρόμων. Κατά τη διάρκεια της λειτουργίας τους δε ρυπαίνουν την ατμόσφαιρα με τη παραγωγή διοξειδίου του άνθρακα ή άλλων αερίων που συμβάλλουν στο φαινόμενο του θερμοκηπίου. Η ρύπανση που σχετίζεται με τους ΑΣΠΗΕ είναι έμμεση λόγω του ότι λαμβάνει χώρα κατά τη παραγωγή, τη μεταφορά, τη διάνοιξη δρόμων όπου θεωρηθεί αναγκαίο και την εγκατάσταση των στοιχείων που το απαρτίζουν καθώς επίσης και με τη δυνατότητα ανακύκλωσης ή μη, των υλικών μετά το πέρας λειτουργίας του ΑΣΠΗΕ. Θαλάσσια αιολικά πάρκα Τα θαλάσσια αιολικά πάρκα παράγουν ρεύμα από τον άνεμο που φυσά στη θάλασσα. Τα θεμέλια των ανεμογεννητριών κατασκευάζονται στο βυθό της θάλασσας και ο πύργος της ανεμογεννήτριας έξω από το νερό. Όμως υπάρχει τεράστιο κόστος, μεγαλύτερο από ένα επίγειο αιολικό πάρκο, για να κατασκευαστεί ένα θαλάσσιο αιολικό πάρκο, γι' αυτό ο αριθμός τους είναι πολύ περιορισμένος. [9]
Υδροηλεκτρικά-ατμοηλεκτρικά εργοστάσια Τα υδροηλεκτρικά εργοστάσια παραγωγής ενέργειας χρησιμοποιούν την κινητική ενέργεια του νερού για να παραγάγουν ηλεκτρική ενέργεια. Το κινούμενο νερό χρησιμοποιείται για να περιστρέψει τα πτερύγια του υδροστροβίλου μιας γεννήτριας. Η υδροδυναμική ενέργεια θεωρείται ανανεώσιμη πηγή ενέργειας επειδή ανανεώνεται από τις βροχοπτώσεις. Τρία είδη εργοστασίων παραγωγής ενέργειας παράγουν το μεγαλύτερο μέρος της ενέργειας που χρειαζόμαστε: εργοστάσια λιγνίτη πετρελαίου φυσικού αερίου (ορυκτών καυσίμων), πυρηνικά, και υδροηλεκτρικά. Τα εργοστάσια λιγνίτη παράγουν περισσότερο από τη μισή από την ηλεκτρική ενέργεια που χρησιμοποιούμε. Υπάρχουν [10]
επίσης γεωθερμικά εργοστάσια παραγωγής ρεύματος, και εγκαταστάσεις ηλιακής παραγωγής ενέργειας. Οι εγκαταστάσεις παραγωγής ενέργειας με την καύση των ορυκτών καύσιμων παράγουν θερμότητα για να ατμοποιήσουν το νερό. Ο ατμός περιστρέφει ένα στρόβιλο και αυτός μια γεννήτρια. Τα εργοστάσια αυτά παράγουν ρύπους οι οποίοι μπορούν να μολύνουν τον αέρα. Αυτά τα εργοστάσια λέγονται θερμοηλεκτρικά επειδή χρησιμοποιούν την ενέργεια θερμότητας για να παράγουν ηλεκτρική ενέργεια. Ο λιγνίτης χρησιμοποιείται από τα περισσότερα εργοστάσια αυτού του είδους ως καύσιμο επειδή είναι «άφθονος» και οικονομικός στην εξόρυξή του. Στην Ελλάδα το 1994 οι ανάγκες σε ηλεκτρική ενέργεια καλύφθηκαν κατά 78,5% από ατμοηλεκτρικούς σταθμούς, κατά 8,2% από υδροηλεκτρικές μονάδες και κατά 12,2% από εισαγωγές ενέργειας. Πυρηνικά Εργοστάσια Τα εργοστάσια πυρηνικής ενέργειας είναι κι αυτά θερμοηλεκτρικά επειδή παράγουν την ηλεκτρική ενέργεια με τον ίδιο σχεδόν τρόπο με τα εργοστάσια των ορυκτών καυσίμων, εκτός από το ότι τα καύσιμο που χρησιμοποιούν είναι ουράνιο, το οποίο δεν καίγεται. [11]
Το ουράνιο είναι ένα μετάλλευμα που βρίσκεται μέσα στη γη. Οι εγκαταστάσεις πυρηνικής ενέργειας διαχωρίζουν τους πυρήνες των ατόμων ουράνιου για να κάνουν μικρότερα άτομα με μια διαδικασία αποκαλούμενη «σχάση» η οποία παράγει τεράστια ποσά ενέργειας θερμότητας. Η θερμότητα χρησιμοποιείται για να μετατρέψει το νερό σε ατμό, ο οποίος περιστρέφει και πάλι ένα στρόβιλο. Οι εγκαταστάσεις πυρηνικής ενέργειας δεν παράγουν ρυπογόνες εκπομπές αερίων, αλλά τα απόβλητά τους είναι ραδιενεργά. [12]
Αντλίες θερμότητας Είναι η συσκευή που αντλεί θερμική ενέργεια από μια θερμή δεξαμενή(αναφέρεται ως πηγή) που βρίσκεται σε χαμηλή θερμοκρασία προς μια καταβόθρα (συνήθως αέρας ή νερό) που βρίσκεται σε υψηλότερη θερμοκρασία είτε (α) με την χρήση μηχανικού έργου είτε (β) με την βοήθεια μιας θερμής δεξαμενής πολύ υψηλής θερμοκρασίας. Πως λειτουργεί Ένας ανεμιστήρας ωθεί τον εξωτερικό αέρα στην αντλία θερμότητας όπου συναντά τον εξατμιστή. Αυτός είναι συνδεδεμένος σε ένα κλειστό σύστημα που περιέχει ένα ψυκτικό μέσο που μπορεί να μετατραπεί σε αέριο σε πολύ χαμηλές θερμοκρασίες. Όταν ο εξωτερικός αέρας συναντάται με τον εξατμιστή το ψυκτικό μέσο μετατρέπεται σε αέριο. Στη συνέχεια, χρησιμοποιώντας ένα συμπιεστή, το αέριο φτάνει σε αρκετά υψηλή θερμοκρασία στην οποία μπορεί να μεταφερθεί στο συμπυκνωτή του συστήματος θέρμανσης του σπιτιού. Ταυτόχρονα, το ψυκτικό μέσο με τη βοήθεια του συμπυκνωτή επανέρχεται στην υγρή μορφή, έτοιμο να μετατραπεί σε αέριο για άλλη μια φορά και να συλλέξει νέα θερμότητα. Το καλοκαίρι, το κύκλωμα ψύξης είναι ικανό να λειτουργήσει αντίστροφα ώστε να παρέχει ψύξη για όσο του ζητηθεί. [13]
Σύμφωνα με το σκαρίφημα, τα βασικά μέρη μιας αντλίας θερμότητας είναι: 1.Ο συμπιεστής(κομπρεσέρ) που συμπιέζει το αέριο και του αυξάνει τη θερμότητα λόγω συμπίεσης. 2.Ο συμπυκνωτής που συμπυκνώνει το συμπιεσμένο αέριο και το μετατρέπει ξανά σε υγρό, ενώ παράλληλα του αφαιρεί την πρόσθετη θερμοκρασία και τη μεταφέρει στο νερό που τον περιβάλλει (εναλλάκτης θερμότητας). 3.Η βαλβίδα εκτόνωσης η οποία εκτονώνει το υγρό και το μετατρέπει σε αέριο με παράλληλη, δραματική μείωση της θερμοκρασίας του. 4.Ο εξατμιστής όπου ολοκληρώνεται η εξάτμιση του εκτονωμένου υγρού. 5.Ο ανεμιστήρας που μεταφέρει το ζεστό αέρα δια μέσου του εξατμιστή (εναλλάκτης θερμότητας) και τον ψύχει. Να σημειωθεί ότι η λειτουργία της αντιστρέφεται, με τη βοήθεια ειδικής τετράοδης βαλβίδας, προκειμένου να παράξει το αντίθετο αποτέλεσμα (ψύξη αντί θέρμανσης). [14]
Το κόστος αγοράς μιας μέσης ισχύος αντλίας θερμότητας μπορεί να κυμαίνεται από 4.000 ευρώ και μπορεί να ξεπεράσει τα 10.000 ευρώ, πρόκειται δηλαδή για ένα σύστημα αρκετά ακριβότερο από τις λοιπές εναλλακτικές θέρμανσης, ωστόσο είναι φανερό ότι η απόσβεση του αρχικού κόστους γίνεται σχετικά γρήγορα. Ιδιαίτερα όσο μεγαλύτερος είναι ο ετήσιος αριθμός ωρών λειτουργίας, όταν υπάρχουν ευνοϊκά τιμολόγια ηλεκτρικού ρεύματος ή όταν υπάρχει ανάγκη θέρμανσης το χειμώνα και ψύξης το καλοκαίρι, η χρήση αντλίας θερμότητας θεωρείται πλέον μονόδρομος. Κόστος χρήσης Για την κάλυψη των θερμικών αυτών αναγκών απαιτούνται περίπου 1200 λίτρα πετρελαίου, τα οποία με μία μέση φετινή τιμή στα 1,3 ευρώ θα κοστίσουν περίπου 1600 ευρώ. Στην περίπτωση της αντλίας θερμότητας, εάν θεωρήσουμε μέσο συντελεστή απόδοσης ίσο με 3, οι 10800 kwh θερμικής ενέργειας απαιτούν την κατανάλωση 3600 kwh ηλεκτρικής ενέργειας, οι οποίες με μέση τιμή 0,15 ευρώ/kwh, θα έχουν συνολικό κόστος κάτω από 550 ευρώ, δηλαδή εξοικονόμηση μεγαλύτερη του 65%. [15]
Πλεονεκτήματα: Δεν ρυπαίνει την τοπική ατμόσφαιρα με καυσαέρια. Εξοικονομεί χώρο(λεβητοστασίου και δεξαμενής καυσίμου) Χρησιμοποιεί ηλεκτρικό ρεύμα, το οποίο στην Ελλάδα παράγεται σε μεγαλύτερο ποσοστό από εγχώρια καύσιμα(λιγνίτη και υδροηλεκτρικά). Με την ίδια εγκατάσταση μπορεί να επιτευχθεί ψύξη το καλοκαίρι. Μειονεκτήματα: Υψηλό κόστος εγκατάστασης. Υψηλότερη στάθμη θορύβου στο εσωτερικό του θερμαινόμενου χώρου. [16]
Απόδοση/τιμή αντλίες θερμότητας: Οι αντλίες θερμότητας χαρακτηρίζονται από μεγάλο βαθμό απόδοσης (COP), ο οποίος για τις αντλίες αέρα-νερού κυμαίνεται από 2,5 έως 3 ενώ στην περίπτωση των γεωθερμικών αντλιών (νερού νερού) μπορεί να φτάσει και το 5. Αυτό σημαίνει ότι μία αντλία αέρα νερού με COP=3, για κάθε kwh ηλεκτρικής ενέργειας που καταναλώνει, αποδίδει 3 kwh θερμικής ενέργειας. Ειδικά εάν το σύστημα λειτουργεί αρκετές ώρες με το νυχτερινό τιμολόγιο το κόστος πέφτει σημαντικά, ενώ μεγάλη εξοικονόμηση μπορούμε να επιτύχουμε στην περίπτωση που η αντλία συνδυαστεί με ενδοδαπέδια θέρμανση αντί για σώματα καλοριφέρ. Για να δούμε όμως στην πράξη τι εξοικονόμηση μπορούμε να έχουμε εάν χρησιμοποιήσουμε μία αντλία θερμότητας αέρα νερού για τη θέρμανσή μας, αξίζει να κάνουμε μία σύγκριση με το πετρέλαιο, για ένα σπίτι πχ 100 τ.μ με ετήσιες ανάγκες θέρμανσης 7.000 kwh. [17]
Για να πάρει το συγκεκριμένο σπίτι τις 7.000 kwh θερμικής ενέργειας, απαιτούνται περίπου 945 λίτρα πετρελαίου, τα οποία θεωρώντας μία μέση φετινή τιμή στα 1,3 ευρώ, έχουν κόστος περίπου 1.229 ευρώ. Στην περίπτωση της αντλίας θερμότητας τώρα, εάν θεωρήσουμε συντελεστή απόδοσης ίσο με 3, οι 7.000 kwh θερμικής ενέργειας απαιτούν την κατανάλωση 2.333 περίπου kwh ηλεκτρικής ενέργειας, οι οποίες θεωρώντας μέσο κόστος 0,18 ευρώ/kwh (πρόκειται για μία ενδεικτική τιμή για το ρεύμα καθώς αυτή επηρεάζεται από παράγοντες όπως πχ αν χρησιμοποιούμε νυχτερινό τιμολόγιο κάποιες ώρες ή από το σε ποια κλίμακα κατανάλωσης ανήκουμε), έχουν συνολικό κόστος 490 ευρώ. [18]
Αερόθερμα Τα αερόθερμα δεν ενδείκνυνται για πλήρη θέρμανση και δεν μπορούν να λειτουργούν για πολλές ώρες. Είναι βέβαια φθηνά για να αποκτηθούν, αλλά καταναλώνουν μεγάλες ποσότητες ρεύματος. Πλεονεκτήματα: 1) Είναι φορητό 2) Δεν κοστίζει πολλά για να το αποκτήσεις. [19]
Μειονεκτήματα: 1) Παράγουν θερμό και ξηρό αέρα. 2) Ανασηκώνει σκόνη στο χώρο. 3) Είναι επικίνδυνο για άτομα που έχουν αλλεργία ή αναπνευστικά προβλήματα. [20]
Κλιματιστικά ΒΑΣΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΚΛΙΜΑΤΙΣΤΙΚΟΥ α) Συμπιεστής. (COMP) Συμπιέζει το χαμηλής θερμοκρασίας και πίεσης αέριο ώστε να γίνει υψηλής θερμοκρασίας και πίεσης αέριο. Η μετατροπή αλλάζει το σημείο βρασμού, το οποίο επιτρέπει την εύκολη αφαίρεση θερμότητας και συμπύκνωση του αερίου. Ο συμπιεστής είναι η καρδιά ή η αντλία του συστήματος που προκαλεί τη ροή του ψυκτικού μέσου. β) Συμπυκνωτής Το τμήμα που λαμβάνει το υψηλής θερμοκρασίας, υψηλής πίεσης αέριο από τον συμπιεστή. Ροή του αέρα μέσα από τις κυψέλες του στοιχείου, αφαιρεί θερμότητα από το ψυκτικό μέσο που συμπυκνώνεται σε υγρό. (Υδρόψυκτο ίδια χρήση του νερού αντί του αέρα για την απαγωγή της θερμότητας). [21]
γ) Εξατμιστής. Το ψυκτικό μέσο εξατμίζεται στον εξατμιστή, απορροφά θερμότητα από τον περιβάλλοντα αέρα με αποτέλεσμα να παράγεται κρύος αέρας. δ) Τριχοειδής σωλήνας Πρόκειται για μια ειδική διαμόρφωση χαλκοσωλήνα που αποτελεί συνέχεια του ψυκτικού κυκλώματος και υπάρχει μετά το συμπιεστή. Αυτή η κατασκευή εξυπηρετεί τη δημιουργία υψηλής πίεσης αερίου για το λόγο αυτό η εσωτερική διάμετρος του σωλήνα είναι 1,0 έως 2,0 mm και το μήκος (1 έως 2 m) με σκοπό να ρυθμίσει την παροχή ψυκτικού μέσου στον εξατμιστή. ε) Ηλεκτρικά μέρη Στοιχεία που απαιτούνται για τον έλεγχο συγκεκριμένων διαδικασιών σε συγκεκριμένες στιγμές και για το συντονισμό των λειτουργιών. στ) Εσωτερικός ανεμιστήρας [22]
Αναρροφά αέρα από το χώρο (εσωτερική μονάδα) και καταθλίβει τον αέρα αναγκάζοντας τον να περάσει μέσα από τις κυψέλες του εναλλάκτη και στην συνέχεια ο ψυχρός αέρας προσάγεται στο χώρο. ζ) Εξωτερικός ανεμιστήρας Αναρροφά αέρα από το περιβάλλον (εξωτερική μονάδα) και καταθλίβει τον αέρα αναγκάζοντας τον να περάσει μέσα από τις κυψέλες του εναλλάκτη και στην συνέχεια ο θερμός αέρας ελευθερώνεται στο περιβάλλον. Επιλογή ισχύος(btu) Το πρώτο χαρακτηριστικό που θα πρέπει να μας απασχολήσει είναι η ισχύς του κλιματιστικού. Με τον όρο ισχύς εννοούμε το ποσό της θερμότητας που χρειάζεται να αφαιρέσει το κλιματιστικό από το χώρο, έτσι ώστε η θερμοκρασία να μειωθεί από μία τιμή Α σε μία τιμή Β, ανά χρονικό διάστημα που χρειάζεται για την μεταβολή αυτή. Στο χώρο των κλιματιστικών, η ισχύς υπολογίζεται σε BTU (British Thermal Unit). Ο υπολογισμός της ισχύς που πρέπει να έχει το κλιματιστικό για να μπορεί να ψύξει το χώρο, αποτελεί μία περίπλοκη διαδικασία που απαιτεί επιστημονική ανάλυση, αφού πρέπει να λάβουμε υπόψη μία πλειάδα παραμέτρων. Ενδεικτικά στη συνέχεια αναφέρονται οι πιο σημαντικοί: Τον όγκο του χώρου που θέλουμε να ψύξουμε Τα υλικά κατασκευής του κτιρίου (ύπαρξη μόνωσης/ αλουμινένιων κουφωμάτων) Τον όροφο στο οποίο βρίσκεται ο υπό εξέταση χώρος (ρετιρέ ή ενδιάμεσος όροφος) Τον προσανατολισμό του χώρου Το πλήθος των ανθρώπων που υπάρχουν στο χώρο κατά τη λειτουργία του κλιματιστικού Την ισχύ των υπόλοιπων ηλεκτρικών συσκευών που υφίστανται στο χώρο [23]
Πλεονεκτήματα κλιματισμού Ο κλιματισμός σας δίνει τη δυνατότητα να δημιουργήσετε το ιδανικό περιβάλλον για εσάς, με την σωστή θερμοκρασία και με ευχάριστα επίπεδα υγρασίας. Τα σύγχρονα κλιματιστικά παράγουν καθαρό, υγιεινό φρέσκο αέρα, αφυγραίνουν την ατμόσφαιρα και αποτρέπουν την εμφάνιση μούχλας και όλα αυτά χωρίς ρεύματα αέρα και θόρυβο. Εν ολίγοις, ο κλιματισμός σας κάνει να αισθάνεστε καλύτερα, πιο ενεργητικός και σε φόρμα. Και αυτό έχει εξαιρετικές συνέπειες, γιατί όσο καλύτερα αισθάνεται κανείς, τόσο πιο δημιουργικός και παραγωγικός είναι. Σε ποιόν δεν αρέσει, άλλωστε, να μπαίνει σε ένα [24]
κατάστημα, καφετέρια, εστιατόριο ή ξενοδοχείο που να έχει κλιματισμό και ιδιαίτερα το καλοκαίρι; ΤΡΟΠΟΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΕΙΑΣ ΤΟΥ ΚΛΙΜΑΤΙΣΤΙΚΟΥ Ένα κλιματιστικό air condition, λειτουργεί περίπου όπως ένα ψυγείο. Πιο συγκεκριμένα, ας δούμε τι γίνεται, λυτά και κατανοητά: [25]
Ο αεροκομπρέσσορας συμπιέζει(σημείο Β του διαγράμματος) ένα παγωμένο αέριο που το λένε Freon. Έτσι, το αέριο αυτό γίνεται καυτό και έχει υψηλή πίεση. Αυτό το καυτό αέριο περνάει μέσα από ένα σετ σωλήνων(στο διάγραμμα αναπαρίσταται ως κόκκινοi σωλήνες) και το φυσάει ουσιαστικά ο εξωτερικός ανεμιστήρας ώστε να το κρυώσει (όσο ζεστός και αν είναι ο εξωτερικό αέρας, είναι πάντα πολύ πιο κρύος από την θερμοκρασία του καυτού αερίου). Αυτό το καυτό αέριο κατά τη φάση αυτή(του "φυσίματος"), μετατρέπεται σταδιακά σε υγρό. Έτσι, κατά τη διαδρομή που διανύει το καυτό αέριο, μετατρέπεται σιγά -σιγά σε υγρό. Στο τέλος όμως αυτής της διαδρομής(σημείο Α του διαγράμματος), το υγρό αυτό καταλήγει και περνάει από μία βαλβίδα εκτόνωσης, όπου από κει και μετά, βρίσκονται άλλοι σωλήνες(οι μπλε βάσει διαγράμματος). Κατά την εκτόνωση(σκεφτείτε το σαν ψεκαστήρι), το υγρό αυτό εξατμίζεται. Κατά την εξάτμιση, γίνεται κρύο και μετατρέπεται ουσιαστικά ξανά σε παγωμένο αέριο με χαμηλή πίεση, κυκλοφορώντας ουσιαστικά μέσα στους "μπλε" σωλήνες που βρίσκονται μετά την βαλβίδα εκτόνωσης (στο διάγραμμα αναπαρίστανται ως μπλε σωλήνες). Έτσι, πολύ απλά, ένας ανεμιστήρας φυσάει τους πλέον παγωμένους από το αέριο σωλήνες(τους μπλε), με αποτέλεσμα να παράγεται κρύος αέρας μέσα στον χώρο μας. Αυτό το αέριο κάνει συνέχεια τον κύκλο του, με αποτέλεσμα οι "μπλε" σωλήνες να είναι συνέχεια παγωμένοι και να βγάζει το κλιματιστικό συνεχόμεναπαγωμένο αέρα! Αυτό σημαίνει ότι όταν κάνει το αέριο την "βόλτα" του μέσα στους "μπλε" σωλήνες, στο τέλος υπάρχει ο αεροκομπρέσσορας που το ξανασυμπιέζει, γίνεται καυτό, περνάει στους "κόκκινους" σωλήνες, κ.ο.κ. Αλλά υπάρχει αρκετό αέριο ώστε να βρίσκεται παράλληλα σε όλες τις φάσεις, γι'αυτό και οι "μπλε" σωλήνες που φυσάει το κλιματιστικό μας, διατηρούνται συνέχεια παγωμένοι. [26]
Ηλεκτρικές αντιστάσεις Η ηλεκτρική αντίσταση Schwartz CV είναι πατενταρισμένη τεχνολογία της Applimo. Είναι εξ ολοκλήρου κατασκευασμένη, τόσο το θερμαντικό στοιχείο, όσο και τα πτερύγια διάχυσης, από κράμα αλουμινίου και γι' αυτό προσφέρει : Αθόρυβη λειτουργία (μόνο ένα υλικό άρα και ένας μόνο συντελεστής διαστολής). Εξοικονόμηση ενέργειας χάρη στην έως και 4 φορές γρηγορότερη μεταφορά θερμότητας. Χαμηλότερη θερμοκρασία στοιχείου και άρα μικρότερη ξήρανση του αέρα. Εγγύηση ζωής για την αθόρυβη λειτουργία του στοιχείου. Τρόπος λειτουργίας Ο ηλεκτρονικός ελεγκτής ISN προσφέρει ακριβή αυτοματοποιημένο έλεγχο των δύο ανεξάρτητων αλλά συμπληρωματικών πηγών θερμότητας της συσκευής (ηλεκτρική αντίσταση Schwartz CV και επίπεδη αντίσταση Resistance Surfacique ) και εξασφαλίζει τη μέγιστη θερμική άνεση με την ελάχιστη δυνατή κατανάλωση. Κάθε φορά που τίθεται σε λειτουργία η συσκευή, ο ηλεκτρονικός ελεγκτής ISN θέτει πρώτα σε λειτουργία την ηλεκτρική αντίσταση Resistance Surfacique (στοιχείο [27]
ακτινοβολίας). Αν δεν επιτευχθεί η επιθυμητή αύξηση της θερμοκρασίας στον χρόνο που ορίζει ο ελεγκτής, τότε τίθεται σε λειτουργία και το δεύτερο στοιχείο (ηλεκτρική αντίσταση Schwartz CV ), με το οποίο εξασφαλίζεται άμεση αύξηση της θερμοκρασίας του αέρα με μεταφορά. Μόλις ο χώρος φτάσει στη ζητούμενη θερμοκρασία που έχουμε επιλέξει από το θερμοστάτη της συσκευής, ο ελεγκτής θέτει εκτός λειτουργίας και τα 2 στοιχεία. Όταν η θερμοκρασία του χώρου μειωθεί ξανά, επαναλαμβάνεται η ίδια διαδικασία. Σε περιόδους χωρίς ιδιαίτερα χαμηλές εξωτερικές θερμοκρασίες η ηλεκτρική αντίσταση Resistance Surfacique αποτελεί την κύρια πηγή θέρμανσης, καλύπτοντας έως και το 70% των ετήσιων αναγκών θέρμανσης λειτουργώντας μόλις στο 30% της συνολικής ισχύος της συσκευής. Σε περιόδους χαμηλών εξωτερικών θερμοκρασιών τίθεται σε λειτουργία και το θερμαντικό στοιχείοschwartz CV εξασφαλίζοντας άμεση αύξηση της θερμοκρασίας του αέρα με μεταφορά για γλυκιά θέρμανση και πλήρη θερμική άνεση ακόμα και τις πιο κρύες ημέρες του χρόνου. Με το συνδυασμό αυτό επιτυγχάνεται έως και 25% οικονομικότερη λειτουργία. [28]
Συμπεράσματα Από όλα αυτά που καταγράψαμε, συμπεράναμε πως τα συστήματα θέρμανσης με ρεύμα, παρόλο τα πλεονεκτήματα που έχουν, δηλαδή ότι εξοικονομούν ωφέλιμο χώρο, δεν υπάρχει η ανάγκη αποθήκευσης καυσίμου, μικρές ανάγκες συντήρησης εξοπλισμού και γενικότερα ο ηλεκτρισμός είναι (σχεδόν πάντα) άμεσα διαθέσιμος, δεν παρέχουν αυτήν την αποδοτικότητα ζέστης που μας δίνουν άλλα καύσιμα όπως πετρέλαιο, ξύλο κ.α. δεν σε δίνει πχ ισάξια ζέστη το αερόθερμο με το πετρέλαιο. Το θέμα επιλογής του συστήματος είναι καθαρά θέμα οικονομικό, καθώς ο καθένας από εμάς ψάχνει το πιο φθηνό και το πιο αποδοτικό. Τέλος οι καυστήρες βιομάζας και πετρελαίου εκλύουν ρύπους στην ατμόσφαιρα με αποτέλεσμα να μην εισπνέουμε καθαρό και φρέσκο αέρα, κάτι που δεν συμβαίνει με τα περισσότερα συστήματα θέρμανσης με ρεύμα. Επίσης μπορεί ε μεν να είναι σχετικά φθηνό το κόστος εγκατάστασης αυτών των συστημάτων σε σχέση με άλλα, αλλά έχουν μεγάλη οικονομική επιβάρυνση από την ΔΕΗ. [29]
Ενότητα ΙΙ ΦΥΣΙΚΟ ΑΕΡΙΟ - ΥΓΡΑΕΡΙΟ (LPG) [30]
Εισαγωγή Στις μέρες μας η οικονομική κρίση έχει επηρεάσει σε πολύ μεγάλο βαθμό τις βιοτικές συνθήκες των ανθρώπων. Λόγο της οικονομικής κατάρρευσης πολλοί είναι αυτοί που αντιμετωπίζουν σοβαρά προβλήματα διαβίωσης. Ένα από αυτά είναι το πρόβλημα της θέρμανσης, εκμεταλλευόμενοι την κατάσταση έχουν αυξήσει τις τιμές σε μεγάλο βαθμό με αποτέλεσμα να δυσκολεύονται να θερμάνουν τα σπίτια τους και να διαφεύγουν σε οικονομικότερες και συμφέρουσες λύσεις. Προϋπόθεση στην αναζήτηση των λύσεων είναι το υλικό που θα επιλέξουν να είναι φιλικό προς το περιβάλλον και να βοηθά στην προστασία του. Η ενέργεια χαρακτηρίζεται, τόσο στη θεωρία όσο και στη πράξη, περισσότερο ως μια λογιστική έννοια, που δίνει τη δυνατότητα πρόβλεψης της εξέλιξης ή της κίνησης ενός συστήματος. Ορίζεται σαν το ποσό του έργου που απαιτείται προκειμένου το σύστημα να πάει από μια αρχική κατάσταση σε μια τελική. Ακριβώς πόση ενέργεια περιέχεται σε ένα σύστημα μπορεί να υπολογιστεί παίρνοντας το άθροισμα ή το ολοκλήρωμα ενός αριθμού ειδικών εξισώσεων καθεμιά από τις οποίες δίνει την ενέργεια που έχει αποθηκευτεί κατά έναν ιδιαίτερο τρόπο. Ανάλογα με τον τρόπο που έχει αποκτηθεί, ανταλλαχθεί ή αποθηκευτεί, μπορούμε να μιλήσουμε για πολλές μορφές ενέργειας: 1. Μηχανική ενέργεια, που συνδυάζει την κινητική και τη δυναμική. 2. Ηλεκτρομαγνητική ενέργεια, που συνδυάζει την ηλεκτρική και τη φωτεινή ή ενέργεια ακτινοβολίας, 3. Πυρηνική ενέργεια 4. Θερμική ενέργεια 5. Χημική ενέργεια Η θερμική ενέργεια είναι η μορφή ενέργειας που παράγεται από την τυχαία κίνηση των ατόμων και μορίων των ουσιών. Όσο πιο έντονη είναι η κίνηση αυτών, τόσο πιο θερμό γίνεται το σώμα. Η κίνηση αυτή για να μεταβληθεί απαιτεί την είσοδο εξωτερικής ενέργειας, η οποία μπορεί να έχει διάφορες μορφές, όπως μεγάλου μήκους κύματος ηλιακή ενέργεια. Εν προκειμένω με τον όρο θερμότητα εννοούμε ειδικά την ενέργεια που μεταφέρεται από ένα σώμα υψηλής θερμοκρασίας σε άλλο με χαμηλότερη θερμοκρασία, και ποτέ αντίστροφα, με [31]
αποτέλεσμα να αυξάνεται η κινητική ενέργεια των σωματιδίων του δεύτερου. Συνεπώς θερμική ενέργεια διαθέτουν όλα τα σώματα είτε αυτά είναι ζεστά είτε είναι κρύα. Απλά το θερμό σώμα έχει περισσότερη θερμική ενέργεια η οποία και διαδίδεται με διάφορους τρόπους όπως είναι η θερμική ακτινοβολία. Στην καθημερινή πρακτική η θερμοκρασία μετριέται σε βαθμούς Celsius. Οι μηδέν βαθμοί αντιστοιχούν στο σημείο τήξης του πάγου υπό κανονική πίεση. Οι εκατό βαθμοί αντιστοιχούν στο σημείο βρασμού του νερού υπό κανονική πίεση επίσης. Η θερμοκρασία μετρημένη σε βαθμούς Celsius συμβολίζεται µε το πεζό o C. Στο SI μονάδα μέτρησης της θερμοκρασίας είναι ο βαθμός Kelvin. [32]
Φυσικό Αέριο Το Φυσικό Αέριο σήμερα είναι το πλέον περιζήτητο καύσιμο εξαιτίας της υψηλής θερμογόνου δύναμης, της μειωμένης περιβαλλοντικής επιβάρυνσης και της αποδοτικής του καύσης. Θεωρείται η καθαρότερη πηγή ενέργειας μετά τις Ανανεώσιμες, λόγω της ποιότητας της καύσης του και της χαμηλής περιεκτικότητας των καυσαερίων του σε ρυπογόνες ουσίες. Έχει πλέον επικρατήσει ως το κατεξοχήν καύσιμο των πόλεων που θέλουν να σέβονται το περιβάλλον και τους πολίτες τους. Βρίσκει ευρύτατη εφαρμογή στο σπίτι για το μαγείρεμα, τη θέρμανση νερού και χώρων και στον κτιριακό τομέα για την κεντρική θέρμανση. Το φυσικό αέριο είναι ένα μείγμα αερίων υδρογονανθράκων που αποτελείται κυρίως από μεθάνιο (85-98%) και σε μικρότερες ποσότητες αιθάνιο, προπάνιο και βουτάνιο. Συνήθως βρίσκεται σε μεγάλα βάθη, σε υπόγειες κοιλότητες και σχεδόν πάντα συνδυάζεται με την εύρεση πετρελαίου, πάνω από το οποίο υπάρχει το φυσικό αέριο. Δημιουργήθηκε, είτε από θαλάσσιους οργανισμούς (όπως το πετρέλαιο) είτε από φυτική πρώτη ύλη. Τα παγκόσμια αποθέματα φυσικού αερίου συγκρινόμενα με αυτά του πετρελαίου είναι σχετικά καλύτερα κατανεμημένα. [33]
Υγραέριο (LPG) Το υγροποιημένο αέριο πετρελαίων, ευρέως γνωστό ως LPG (Liquiefied Petroleum Gas), είναι ένα μείγμα υδρογονανθράκων, με κύρια συστατικά το προπάνιο και το βουτάνιο. Παράγεται κυρίως κατά την εξαγωγή του φυσικού αερίου και του πετρελαίου σε ποσοστό 66%, αλλά και από τη διύλιση του πετρελαίου σε ποσοστό 34%. Το υγραέριο σε ατμοσφαιρικές συνθήκες βρίσκεται σε αέρια μορφή, ενώ μπορεί με ευκολία να υγροποιηθεί σε συνθήκες περιβάλλοντος με μικρή αύξηση της πίεσης του. Στο υγραέριο, με τη χρήση κατάλληλων ουσιών, προσδίδεται χαρακτηριστική οσμή με σκοπό να γίνεται αντιληπτή η παρουσία του σε περιπτώσεις διαρροής. Η μέτρηση της κατανάλωσης φυσικού αερίου γίνεται σε τακτά περιοδικά διαστήματα και η καταμετρηθείσα κατανάλωση του φυσικού αερίου σε κυβικά μέτρα (m 3 ) επιμερίζεται στους μήνες της περιόδου καταμέτρησης με βάση τον αριθμό των ημερών κάθε μήνα που περιέχεται σε αυτή. Η κατανάλωση σε m3 μετατρέπεται σε kwh με τον συντελεστή μετατροπής kwh/m 3 του κάθε μήνα. [34]
Κόστος εγκατάστασης συντήρησης και λειτουργίας Το κόστος της Εσωτερικής Εγκατάστασης εξαρτάται από την απόσταση του μετρητή από το λεβητοστάσιο (κεντρική θέρμανση), από τη θέση του διαμερίσματός σας στην οικοδομή (αυτονομία), καθώς και το πλήθος και τύπο των συσκευών σας. Μία απλή εσωτερική εγκατάσταση (βάνες και σωληνώσεις από το μετρητή μέχρι τον καυστήρα έως 12μ.) για οικιακές χρήσεις είναι της τάξης των 500 (συν ΦΠΑ). Αν ο λέβητας είναι σχετικά νέος, μπορεί να αντικατασταθεί μόνο ο καυστήρας που το κόστος του ξεκινάει από 1.700 για πολυκατοικία και από 1.200 (λέβητας με ενσωματωμένο καυστήρα) για μονοκατοικία. Όταν ο λέβητας είναι παλιός, συστήνεται η αλλαγή του Συστήματος Καυστήρα / Λέβητα για βελτίωση της απόδοσης. Τιμές φυσικού αερίου ΙΑΝΟΥΑΡΙΟΣ 0,070861017 0,059555570 0,061190093 0,058130588 0,061190093 11,2457 ΦΕΒΡΟΥΑΡΙΟΣ 0,069433850 0,058128403 0,059762926 0,056774780 0,059762926 11,2443 ΜΑΡΤΙΟΣ 0,069381824 0,058076377 0,059710900 0,056725355 0,059710900 11,2529 ΑΠΡΙΛΙΟΣ 0,050395480 0,039090033 0,040724556 0,038688328 0,040724556 11,2667 ΜΑΙΟΣ 0,068829403 0,057523956 0,059158479 0,050284707 0,050284707 11,2844 2013 2014 ΙΟΥΝΙΟΣ 0,071442171 0,060136724 0,061771247 0,052505560 0,052505560 11,3019 ΙΟΥΛΙΟΣ 0,072587299 0,061281852 0,062916375 0,053478919 0,053478919 11,3567 ΑΥΓΟΥΣΤΟΣ 0,070624106 0,059318659 0,060953182 0,051810205 0,051810205 11,3462 ΣΕΠΤΕΜΒΡΙΟΣ 0,074206926 0,062901479 0,064536002 0,054855602 0,054855602 11,3364 ΟΚΤΩΒΡΙΟΣ 0,070121497 0,058816050 0,060450573 0,057428044 0,060450573 11,3387 ΝΟΕΜΒΡΙΟΣ 0,067733909 0,056428462 0,058062985 0,055159836 0,058062985 11,2866 ΔΕΚΕΜΒΡΙΟΣ 0,066307471 0,055002024 0,056636547 0,053804720 0,056636547 11,2898 ΙΑΝΟΥΑΡΙΟΣ 0,065679074 0,054373627 0,056008150 0,053207743 0,056008150 11,2789 ΦΕΒΡΟΥΑΡΙΟΣ 0,066542078 0,055236631 0,056871154 0,054027596 0,056871154 11,2672 ΜΑΡΤΙΟΣ 0,066280157 0,054974710 0,056609233 0,053778771 0,056609233 11,2708 [35]
Το υγραέριο μπορεί να αντικαταστήσει το πετρέλαιο στο καλοριφέρ του σπιτιού, κάνοντας το 35% οικονομικότερο. Ένα κιλό υγραέριο μπορεί να μας δώσει τόση θέρμανση όσο 1,6 λίτρα πετρέλαιο. Η μετατροπή είναι εύκολη με χαμηλό κόστος, είτε σε μονοκατοικίες, είτε αυτονομόντας το διαμέρισμα στην πολυκατοικία. Όλες οι εγκαταστάσεις και οι συσκευές των αερίων καυσίμων είναι απολύτως ασφαλείς και στην χρήση τους και στην τοποθέτηση τους. Καθαρό, ασφαλές, εύχρηστο, μπορούμε να το χρησιμοποιήσουμε και στην κουζίνα για το μαγείρεμα αντικαθιστώντας το ηλεκτρικό ρεύμα, κάνοντας οικονομία 50% Ένα κιλό υγραέριο έχει δύναμη όσο 13KW ηλεκτρικό ρέμα. Ένα κιλό υγραέριο έχει τρέχουσα τιμή 1,35 ευρώ (0,70 το λίτρο) χύμα. ΚΟΣΤΟΣ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗΣ ΕΠΙΤΟΙΧΩΝ ΛΕΒΗΤΩΝ ΑΕΡΙΟΥ ΣΥΜΒΑΤΙΚΩΝ: 40 ΚΟΣΤΟΣ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗΣ ΕΠΙΤΟΙΧΩΝ ΛΕΒΗΤΩΝ ΑΕΡΙΟΥ ΣΙΜΠΥΚΝΟΣΗΣ: 50 Στις Εργασίες συμπεριλαμβάνονται: Καθαρισμός Θαλάμου καύσης, σπινθηριστή, ιονιστή Γενικός έλεγχος καλής λειτουργίας της εγκατάστασης Έλεγχος αυτοματισμών λειτουργίας Έλεγχος της στεγανότητας της καμινάδας Έλεγχος Πίεσης Δοχείου Διαστολής Πλήρωση με αέρα εφόσον χρειαστεί Προληπτικός Έλεγχος διαρροής της γραμμής αερίου [36]