Εξοικονομηση Ενεργειας Σε Κτιρια

Abstract

Στην παρούσα διπλωματική εργασία μελετάται το πρόβλημα της εξοικονόμησης ενέργειας σε κτίρια. Το συγκεκριμένο ζήτημα αποτελεί έναν από τους σημαντικότερους παράγοντες στο συνολικότερο ενεργειακό πρόβλημα του πλανήτη, καθώς τόσο από τη μεριά της οικολογικής διαχείρισης, όσο και από αυτή της λελογισμένης κατανάλωσής της ,αυτή τη στιγμή η καλύτερη εξοικονόμηση ενέργειας στα κτίρια αποτελεί προτεραιότητα. Αρχικά παρουσιάζονται οι πτυχές του ίδιου του ενεργειακού προβλήματος. Η αυξημένη κατανάλωση ενέργειας, ιδιαίτερα στον κτιριακό τομέα, και ειδικότερα και στην Ελλάδα (λόγω συγκεκριμένων ιδιαιτεροτήτων του κτιριακού της αποθέματος) δημιουργεί την ανάγκη ανάπτυξης πληθώρας μεθόδων εξοικονόμησης. Αυτές θα μπορούσαν να χωριστούν σε δύο κατηγορίες: τις μόνιμες και κατασκευαστικές διορθώσεις, αυτές που αφορούν δηλαδή τον ίδιο τον κορμό του σπιτιού και το επαναφέρουν στις σύγχρονες προδιαγραφές για την κατασκευή κτιρίων (πχ θερμομονώσεις, αντικαταστάσεις θέρμανσης) και στους αυτοματισμούς ελέγχου των λειτουργιών που καταναλώνουν ενέργεια. Σε ότι αφορά το πρώτο κομμάτι, μπορούμε κι εκεί να δούμε δύο κατηγορίες: τη διόρθωση των ήδη υπαρχόντων κτιρίων, είτε την κατασκευή καινούριων σύμφωνα με μια πιο οικολογική λειτουργία: τη δημιουργία δηλαδή του «πράσινου» σπιτιού, σπιτιού φιλικού στο περιβάλλον. Το βασικότερο σημείο, ωστόσο, που όλες οι αναλύσεις στέκονται γύρω απ΄ την εξοικονόμηση ενέργειας είναι ο αυτοματισμός όλων των λειτουργιών ενός κτιρίου, η δημιουργία του λεγόμενου «έξυπνου» σπιτιού. Αυτό προϋποθέτει την ανάπτυξη συγκεκριμένων συστημάτων ελέγχου, που να μπορούν αυτόματα να καθορίζουν τη λειτουργία τους ανάλογα με την αλλαγή του περιβάλλοντος και γενικά των εξωτερικών συνθηκών, αλλά και να δικτυώνονται μεταξύ τους. Μια σειρά τεχνολογιών για τη δημιουργία τέτοιων συστημάτων παρουσιάζονται συνοπτικά.Βασικά στοιχεία στην ανάπτυξη των συστημάτων ελέγχου αποτελούν οι αισθητήρες. Είναι τα στοιχεία εκείνα που επιτρέπουν την αλληλεπίδραση με το εξωτερικό περιβάλλον, αυτά που καθορίζουν την αρχή λειτουργίας ενός συστήματος ελέγχου. Τα είδη των αισθητήρων αναπτύσσονται στη συνέχεια της εργασίας, παρατηρώντας ότι ποικίλλουν ανάλογα με τη λειτουργία τους και τη συγκεκριμένη χρήση τους.Εξίσου βασικό κομμάτι αποτελούν οι μικροεπεξεργαστές. Στην πραγματικότητα, αυτοί περιλαμβάνουν τόσο το κομμάτι της πιο εύκολης εκτέλεσης των ενεργειών ελέγχου ενός συστήματος ελέγχου αλλά και το κομμάτι της δικτύωσης των διαφορετικών συστημάτων ελέγχου ενός κτιρίου. Γι΄ αυτό το λόγο, παρουσιάζεται η λειτουργία και η δομή τους, καθώς και οι μικροελεγκτές, κατηγορία μικροεπεξεργαστών με ειδική εφαρμογή στα συστήματα ελέγχου.Τέλος, παρουσιάζεται η πειραματική διάταξή μας, ένα σύστημα ελέγχου παραθύρων (με εφαρμογή και σε άλλες λειτουργίες ωστόσο) που βάσει αισθητήρων και του μικροελεγκτή Arduino ελέγχει τη θερμοκρασία και ανάλογα ανοίγει ή κλείνει τα παράθυρα. Με αυτόν τον τρόπο μπορεί να εξοικονομεί ενέργεια για τη θέρμανση του σπιτιού, ή να χρησιμοποιηθεί και σε άλλες εφαρμογές (κλιματισμός κτλ).