ΗΛΕΚΤΡΙΚΕΣ ΣΥΣΚΕΥΕΣ ΚΑΙ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ

4η ΟΜΑΔΑ:

Εισαγωγή :

Μια από τις πιο σημαντικές εφαρμογές της ηλεκτρικής ενέργειας είναι οι ηλεκτρικές συσκευές.Ηλεκτρικές είναι οι συσκευές που έχει κατασκευάσει ο άνθρωπος και οι οποίες με τη βοήθεια ηλεκτρικής ενέργειας (ηλεκτρικό ρεύμα) επιτελούν μια επιθυμητή λειτουργία. Ένα σύγχρονο σπίτι χρησιμοποιεί μια πληθώρα τέτοιων συσκευών με λειτουργίες που ποικίλουν από την Παρασκευή και συντήρηση του φαγητού μέχρι τη θέρμανση του σπιτιού.

Η βασική προϋπόθεση λειτουργίας των ηλεκτρικών συσκευών είναι η ηλεκτρική ενέργεια.Ηλεκτρική είναι η ενέργεια που μεταφέρουν τα κινούμενα ηλεκτρόνια του ηλεκτρικού ρεύματος. Η ηλεκτρική ενέργεια έχει τη δυνατότητα να μετατραπεί εύκολα σε άλλες μορφές όπως κινητική, φωτεινή, θερμότητα ανάλογα με τις ανάγκες μας.

Υπάρχουν διάφοροι τρόποι παραγωγής της ηλεκτρικής ενέργειας. Οι κυριότεροι είναι η καύση υδρογονανθράκων, τα υδροηλεκτρικά φράγματα και οι ανανεώσιμες πηγές ενέργειας (αιολικά πάρκα, φωτοβολταϊκοί σταθμοί κ.λπ.).

Ο σύγχρονος κόσμος εξαρτάται απόλυτα από την ηλεκτρική ενέργεια. Το βασικό αρνητικό χαρακτηριστικό της είναι η μη δυνατότητα αποθήκευσης της. Για αυτό το λόγο ο άνθρωπος κατασκεύασε και χρησιμοποιεί τα ηλεκτρικά δίκτυα προκειμένου να μεταφέρει το ηλεκτρικό ρεύμα από το σημείο παραγωγής στο σημείο κατανάλωσης.

74

Fantastic Five

Βλαχόπουλος ΚωνσταντίνοςΓιόγιακας ΔημήτρηςΖούβγιας Γιώργος

Κακολύρης ΚωνσταντίνοςΠαπάς Χρήστος

ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΨΥΓΕΙΟ

ΓΕΝΙΚΑ

Ψύξη ονομάζεται η αφαίρεση θερμότητας από ένα χώρο με τρόπο συνεχή ώστε η θερμοκρασία να παραμένει σε κατώτερα επίπεδα από αυτήν του περιβάλλοντος. Ιστορικά μέχρι τα τέλη του 19 ου αιώνα ο άνθρωπος διέθετε τον φυσικό πάγο σαν το μοναδικό μέσο ψύξης. Επειδή όμως δεν ήταν πάντα διαθέσιμος κατορθώθηκε η τεχνητή παρασκευή πάγου και η χρησιμοποίησή του σαν ψυκτικό μέσο. Η σημασία της ψύξης, όμως, ήταν και είναι τεράστια για τον άνθρωπο είτε για την συντήρηση και μεταφορά τροφίμων είτε για την ικανοποίηση πρακτικών αναγκών του (δροσερό περιβάλλον το καλοκαίρι, στην ιατρική, στην μεταλλουργία κ.λπ.). Η ανάγκη αυτή οδήγησε στην κατασκευή για ευρεία χρήση των ψυγείων.

ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΨΥΓΕΙΟΥ Ένα ψυγείο περιλαμβάνει δύο αποθηκευτικούς χώρους που τα τελευταία χρόνια η τεχνολογία τους θέλει ξεχωριστούς.

1. Καμπίνα για την συντήρηση των τροφίμων για λίγες μέρες σε χαμηλές θερμοκρασίες (3 έως 7oC).

2. Καμπίνα κατάψυξης για την συντήρηση των τροφίμων για πολλές ημέρες σε χαμηλότερες ακόμα θερμοκρασίες (-15 έως -20oC).

Άλλα κατασκευαστικά στοιχεία του ψυγείου είναι και τα εξής:

α. Βαλβίδα διαστολής, είναι ένα στένωμα στο σωλήνα για να μειώνει την πίεση στο ψυκτικό υγρό και έτσι αυτό καθώς αφήνει την βαλβίδα μπαίνει στον εξατμιστήρα.

β. Εξατμιστήρας, είναι ο χώρος όπου εξατμίζεται το ψυκτικό υγρό και ψύχεται.

γ. Συμπυκνωτής, όπου ο ατμός αποβάλλει θερμότητα και υγροποιείται.

δ. Ψυκτικό πλέγμα, που αποτελείται από μεταλλικούς σωλήνες που αυξάνουν το εμβαδόν της επιφάνειας για να υπάρξει μεγαλύτερη απαγωγή θερμότητας από το συμπυκνωτή.

ε. Περίβλημα, που αποτελείται από δύο στρώματα που περιβάλλουν ένα μονωτικό υλικό όπως υαλοβάμβακας ή συνήθως πολυστυρένιο. Με τον

75

τρόπο αυτό μειώνεται η ροή θερμότητας από τον αέρα του περιβάλλοντος προς το εσωτερικό του ψυγείου.

στ. Συμπιεστής, ο οποίος είναι μια αντλία που καθοδηγείται από έναν ηλεκτρικό κινητήρα που ωθεί το ψυκτικό υγρό μέσα στο σύστημα των σωλήνων.

Οι αποθηκευτικοί χώροι και τα υπόλοιπα κατασκευαστικά στοιχεία του ψυγείου φαίνονται στην εικόνα της επόμενης σελίδας.

76

ΠΩΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΕΙ ΤΟ ΨΥΓΕΙΟ

Το μυστικό της λειτουργίας του ψυγείου είναι η χρησιμοποίηση του ψυκτικού υγρού για την απορρόφηση της θερμότητας των τροφών. Το ψυκτικό υγρό όταν βρεθεί σε κατάλληλες συνθήκες αλλάζει την φυσική του κατάσταση από υγρό σε αέριο και αντίστροφα. Το υγρό απορροφώντας τη θερμότητα των τροφίμων στο εσωτερικό του ψυγείου γίνεται αέριο και προκαλεί πτώση της θερμοκρασίας του χώρου του ψυγείου. Κατόπιν, το αέριο οδηγείται στον συμπιεστή όπου και συμπιέζεται αποβάλλοντας την θερμότητα που είχε απορροφήσει και ξαναγίνεται υγρό. Μέρος της ηλεκτρικής ενέργειας που καταναλώνεται στο συμπιεστή δημιουργεί την ψύξη εντός του ψυγείου ολοκληρώνοντας τον κύκλο εξάτμισης – συμπύκνωσης. Ο ζεστός αέρας στο εσωτερικό του ψυγείου ανεβαίνει επάνω και ο κρύος αέρας κατεβαίνει. Ο κύκλος της ψύξης επαναλαμβάνεται μόνο όταν ο ψυχρός αέρας μέσα στο ψυγείο αρχίσει να θερμαίνεται και έτσι δικαιολογείται η παρουσία θερμοστάτη στο ψυγείο. Ο Θερμοστάτης είναι ένας διακόπτης ο οποίος όταν το κύκλωμα ψύξης πρέπει να λειτουργεί αφήνει το ρεύμα να περάσει και έτσι τίθεται σε λειτουργία ο συμπιεστής. Με τον τρόπο αυτό ρυθμίζεται τόσο η επιθυμητή θερμοκρασία στην καμπίνα συντήρησης και κατάψυξης των τροφίμων με τη βέλτιστη εξοικονόμηση ενέργειας.

77

ΨΥΚΤΙΚΕΣ ΟΥΣΙΕΣ

Τα παλιά ψυγεία περιείχαν ως ψυκτική ουσία το "φρέον" (χλωροφθοράνθρακες ή CFCs ή R12), που καταστρέφει όμως το προστατευτικό στρώμα του όζοντος και απειλεί το κλίμα της Γης. Όταν αποφασίστηκε η κατάργηση του, η βιομηχανία, αντί να στραφεί σε απολύτως ασφαλή υποκατάστατα, επέλεξε αρχικά μία νέα γενιά ψυκτικών (τους υδροφθοράνθρακες, HFCs), που είναι ισχυρότατα αέρια του θερμοκηπίου και απειλούν το κλίμα. Στις αρχές της δεκαετίας του '90, η Greenpeace απέδειξε πως υπάρχουν ασφαλή υποκατάστατα και, χάρη στην εκστρατεία που ξεκίνησε, ένα μεγάλο μέρος της αγοράς (και πρωτίστως της ευρωπαϊκής) έχει στραφεί σήμερα σε ασφαλή ψυκτικά.

Τα "πράσινα" ψυγεία αντιθέτως, περιέχουν για ψυκτικό έναν υδρογονάνθρακα, το ισοβουτάνιο (R600a). Η ουσία αυτή δεν καταστρέφει το όζον, ούτε συνιστά απειλή για το κλίμα της Γης. Για την προώθηση της τεχνολογίας ψύξης με υδρογονάνθρακες (τεχνολογία Greenfreeze), η Greenpeace βραβεύτηκε το 1997 με το Βραβείο Όζοντος των Ηνωμένων Εθνών.

«Πράσινο ψυγείο» και ενεργειακές κλάσεις !

Ένα ψυγείο υψηλής ενεργειακής απόδοσης μειώνει μέχρι και 60% την κατανάλωση ενέργειας σε σχέση με ένα αντίστοιχο χαμηλής ενεργειακής απόδοσης. Από το 1996 κατέστη, βάσει κοινοτικής οδηγίας, υποχρεωτική η σήμανση της κατανάλωσης ενέργειας κάθε συσκευής, στο πλαίσιο του προγράμματος Save II της Ε.Ε. Αρχικά, χρησιμοποιήθηκαν τα επτά πρώτα γράμματα του λατινικού αλφαβήτου από το A ως το G, αναφορικά με την ετήσια κατανάλωση ενέργειας σε κιλοβατώρες. Συγκεκριμένα, η διαφορά μεταξύ της κλάσης G και της Α ξεπερνά, σύμφωνα με τους ειδικούς, το 40%. Από το 2004, η κλάση Α διαχωρίστηκε σε Α+ και Α++. Οι διαφοροποιήσεις στην κατανάλωση, ακόμα και μεταξύ μοντέλων της Α ενεργειακής κλάσης, είναι σημαντικές. Ένα μοντέλο Α+ καταναλώνει έως και 30% με 40% περισσότερη ενέργεια από το Α++.Στην ετικέτα σήμανσης που φαίνεται παρακάτω και πλέον φέρει υποχρεωτικά κάθε ψυγείο αναγράφεται η ενεργειακή κλάση, το κοινοτικό οικολογικό σήμα (Eco-Label), η ενεργειακή κατανάλωση (KWh/έτος), η κατάταξη αστέρων του θαλάμου αποθήκευσης κατεψυγμένων τροφών και ο παραγόμενος θόρυβος

78

79

ΗΛΕΚΤΡΙΚΗ ΚΟΥΖΙΝΑ

ΤΥΠΟΙ ΗΛΕΚΤΡΙΚΩΝ ΚΟΥΖΙΝΩΝ

Α. ΗΛΕΚΤΡΙΚΗ ΚΟΥΖΙΝΑ ΜΕ ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ

Στην ηλεκτρική κουζίνα με αντίσταση η ηλεκτρική ενέργεια μετατρέπεται σε θερμική. Το φαινόμενο που περιγράφει αυτή τη μετατροπή ονομάζεται φαινόμενο joule.

Ο νόμος του JOULE αναφέρει ότι η θερμότητα Q που αναπτύσσεται πάνω σε έναν αγωγό είναι ανάλογη με το τετράγωνο της εντάσεως Ι του ρεύματος, του αγωγού και ανάλογη με το χρόνο t που το ρεύμα διαρρέει τον αγωγό. Στις ηλεκτρικές κουζίνες αυτή η θερμότητα χρησιμοποιείται για μαγείρεμα (ψήσιμο, βράσιμο).

Σχεδιασμός

Η ηλεκτρική κουζίνα με αντίσταση είναι αρκετά απλή στο σχεδιασμό. Αποτελείται από ένα θερμοστάτη για τη ρύθμιση της θερμοκρασίας, ένα χρονόμετρο / ρολόι, ένα διακόπτη για το φως στο εσωτερικό του φούρνου μια γραμμή αυτοκαθαρισμού. Μέσα στο χώρο ψησίματος υπάρχουν ράφια ψησίματος, ένα άνω θερμαντικό στοιχείο και ένα στοιχείο θέρμανσης πυθμένα.

Ο θερμοστάτης που ελέγχει τη θερμοκρασία συνδέεται με τον κλίβανο με ένα σύρμα χαλκού. Για όσο διάστημα ο φούρνος βρίσκεται σε θερμοκρασία χαμηλότερη της προκαθορισμένης, το θερμαντικό στοιχείο (αντίσταση) στο πάνω ή κάτω μέρος του φούρνου ενεργοποιείται προσφέροντας θερμότητα, οπότε αρχίζει να ανεβαίνει η θερμοκρασία. Μόλις επιτευχθεί αυτή η θερμοκρασία, ο θερμοστάτης σβήνει και ανάβει ξανά όταν η θερμοκρασία πέσει κάτω από την προκαθορισμένη.

Στις εστίες μαγειρέματος που βρίσκονται στο πάνω μέρος της ηλεκτρικής κουζίνας δεν υπάρχει θερμοστάτης και παράγεται θερμική ενέργεια με βάση το νόμο του joule για όσο χρόνο είναι ανοιχτός ο αντίστοιχος διακόπτης.

Β. ΚΟΥΖΙΝΕΣ ΜΕ ΕΠΑΓΩΓΙΚΗ ΘΕΡΜΑΝΣΗ

Η επαγωγική θέρμανση είναι μία διαδικασία θέρμανσης ενός ηλεκτρικά αγώγιμου υλικού (συνήθως μετάλλου) με τη χρήση της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής. Στο εσωτερικό του

80

αγώγιμου υλικού δημιουργούνται δινορεύματα (ρεύματα Foucault) τα οποία μετατρέπονται σε θερμότητα (φαινόμενο Joule). Τα δινορεύματα είναι ρεύματα που προκαλούνται στο εσωτερικό των αγωγών όταν αυτοί βρεθούν μέσα σε κάποιο μαγνητικό πεδίο και είναι υπεύθυνα για τη θέρμανση των μεταλλικών μερών στα οποία κυκλοφορούν.

Πλεονεκτήματα του μαγειρέματος επαγωγής

(1) Άμεση ρύθμιση: Σε αντίθεση με τις συνήθεις ηλεκτρικές κουζίνες, σε μια κουζίνα επαγωγή, η θερμότητα είναι άμεση και ακριβής.

(2) Δεν υπάρχει μεγάλη απώλεια θερμότητας: Με το επαγωγικό μαγείρεμα, η ενέργεια παρέχεται απευθείας στο μαγειρικό σκεύος από το μαγνητικό πεδίο, έτσι σχεδόν όλη την ενέργεια μεταφέρεται σε αυτό.

(3) Ασφάλεια: Δεν υπάρχει κίνδυνος ατυχήματος αφού η επιφάνεια της εστίας παραμένει δροσερή.

(4) Ευκολία και προσαρμοστικότητα της εγκατάστασης.

(5) Καθαριότητα.

(6) Προστασία του περιβάλλοντος και εξοικονόμηση ενέργειας διότι η απόδοση της επαγωγικής μεθόδου είναι περίπου 90% ενώ της ηλεκτρικής εστίας 70%.

81

Μοναδικό μειονέκτημα της επαγωγικής κουζίνας είναι ο περιορισμός στη χρήση ποικίλων μαγειρικών σκευών. Χρησιμοποιούνται μόνο μαγνητικά υλικά όπως ανοξείδωτος χάλυβας και χυτοσίδηρος. Αντίθετα δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν σκεύη από αλουμίνιο, χαλκό, γυαλί και πυρέξ.

Γ. ΦΟΥΡΝΟΣ ΜΙΚΡΟΚΥΜΑΤΩΝ

Ο φούρνος μικροκυμάτων είναι μία ηλεκτρική συσκευή που χρησιμοποιείται για την παρασκευή γευμάτων ή την θέρμανση τροφίμων μέσω διηλεκτρικής θέρμανσης. Χρησιμοποιεί ακτινοβολία μικροκυμάτων για να διεγείρει (με αποτέλεσμα την αύξηση της θερμοκρασίας) μόρια νερού και άλλων πολωμένων μορίων μέσα στο τρόφιμα. Αυτή η διέγερση είναι αρκετά ομοιόμορφη ώστε να θερμαίνεται σε όλο τον όγκο του το τρόφιμο, ένα χαρακτηριστικό που δεν υπάρχει σε καμία άλλη μέθοδο θέρμανσης τροφίμων.

Οι φούρνοι μικροκυμάτων θερμαίνουν τα τρόφιμα γρήγορα και αποδοτικά, όμως δεν ψήνουν τα τρόφιμα όπως κάνουν οι παραδοσιακοί φούρνοι. Αυτό τους καθιστά ακατάλληλους για προετοιμασία συγκεκριμένων τροφίμων. Παρόλο που υπάρχει ο κίνδυνος διαφυγής ακτινοβολίας μικροκυμάτων έξω από το φούρνο, ο φόβος ότι τα μικροκύματα μπορούν να αλλοιώσουν τα τρόφιμα κρίνεται από πολλούς αβάσιμος. Ο φόβος αυτό μάλλον προέρχεται από την αντίληψη ότι η «ακτινοβολία» είναι κάτι βλαβερό.

Αρχές λειτουργίας

Ένας φούρνος μικροκυμάτων αποτελείται από:

έναν μετασχηματιστή υψηλής τάσης ένα μάγνητρο κενού, (παράγει τα μικροκύματα) Ένα κύκλωμα ελέγχου του μάγνητρου Ένα κυματοδηγό (διάταξη εστίασης της ακτινοβολίας)

82

Έναν θάλαμο θέρμανσης τροφίμων.

Ο φούρνος μικροκυμάτων λειτουργεί ακτινοβολώντας μη ιονίζουσα ακτινοβολία μικροκυμάτων, συνήθως συχνότητας 2,45 Ghz (που αντιστοιχεί σε μήκος κύματος 12,24 εκατοστών), πάνω στα τρόφιμα. Η ακτινοβολία μικροκυμάτων βρίσκεται ανάμεσα στο οπτικό και στο υπέρυθρο φάσμα ακτινοβολίας. Το νερό, το λίπος και άλλες ουσίες απορροφούν ενέργεια από την ακτινοβολία μικροκυμάτων με μία διαδικασία που ονομάζεται διηλεκτρική θέρμανση.

Ο Θάλαμος θέρμανσης τροφίμων αποτελεί ένα κλωβό του Faraday που εμποδίζει την ακτινοβολία να διαφύγει στον περιβάλλοντα χώρο.

83

ΠΛΥΝΤΗΡΙΟΤο πλυντήριο ρούχων είναι μία ηλεκτρική (επαγγελματική ή οικιακή) συσκευή, που σκοπό έχει το πλύσιμο των ειδών ρουχισμού και λοιπών υφασμάτων. Ο όρος πλυντήριο χρησιμοποιείται μόνο στις συσκευές/μηχανές που αντλούν νερό σαν κύριο μέσο καθαρισμού (π.χ. πλυντήριο πιάτων, πλυντήριο αυτοκινήτων), σε αντίθεση με το στεγνό καθαρισμό (που χρησιμοποιεί εναλλακτικά υγρά καθαρισμού και εκτελείται κατά κύριο λόγο από ειδικές επιχειρήσεις).

ΤΥΠΟΙ ΠΛΥΝΤΗΡΙΩΝ

Τα πλυντήρια ρούχων είναι δύο τύπων: τα "επάνω φόρτωσης" και τα "μπροστινής φόρτωσης". Το σχέδιο "επάνω φόρτωσης" είναι δημοφιλέστερο στις Ηνωμένες Πολιτείες, τον Καναδά, την Αυστραλία και μερικά μέρη της Ευρώπης: τοποθετεί τα ενδύματα σε έναν κάθετα τοποθετημένο.. κύλινδρο με έναν αναδευτήρα στο κέντρο του κυλίνδρου. Τα πλυντήρια "επάνω φόρτωσης" στην Ασία χρησιμοποιούν στροφεία αντί αναδευτήρων. Τα στροφεία είναι παρόμοια με τους αναδευτήρες εκτός από το ότι δεν έχουν την κεντρική θέση που επεκτείνεται επάνω και στη μέση του καλαθιού της σκάφης πλυσίματος. Τα ρούχα εισάγονται στον κάδο του πλυντηρίου από πάνω και καλύπτονται με δεύτερη μεταλλική πόρτα εκτός της κυρίας πόρτας στην οροφή του πλυντηρίου.

Το σχέδιο "μπροστινής φόρτωσης", το δημοφιλέστερο στην Ευρώπη και τη Μέση Ανατολή, τοποθετεί τον κύλινδρο οριζόντια, και η τοποθέτηση των ρούχων γίνεται από την είσοδο που βρίσκεται στην πρόσοψη της συσκευής, η οποία κλείνει με πόρτα από ανθεκτικό γυαλί κατάλληλο για υψηλές θερμοκρασίες. Ο κύλινδρος καλείται επίσης τύμπανο. Η ανάδευση γίνεται με την πίσω -και-εμπρός περιστροφή του κυλίνδρου. Τα ρούχα περιστρέφονται μέσα στο τύμπανο κατά τακτά χρονικά διαστήματα. Αυτή η κίνηση λυγίζει την ύφανση του υφάσματος και ο συνδυασμός vερού και απορρυπαντικού καθαρίζει τα ρούχα. Τα πλυντήρια έχουν ηλεκτρικά στοιχεία θέρμανσης για να θερμαίνουν το νερό.Για την θέρμανση του νερού χρησιμοποιούνται ηλεκτρικές αντιστάσεις.

ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ

Η ικανότητα πλυσίματος και το κόστος είναι οι κύριες εκτιμήσεις για την αγορά ενός πλυντηρίου ρούχων. Στα πλυντήρια ρούχων δίνονται οι βαθμοί Eurobell για την απόδοση πλύσης, την ενεργειακή αποδοτικότητα και την αποδοτικότητα περιστροφής. Οι βαθμοί ξεκινούν από το Α μέχρι το Ε (από το καλύτερο προς το χειρότερο), και παρέχουν μια απλή μέθοδο για την οικονομία και την απόδοση. Μια μηχανή ΑΑΑ δηλώνει κορυφαία απόδοση στις τρεις κατηγορίες.

84

ΤΕΧΝΗΤΟΣ ΦΩΤΙΣΜΟΣ

Το ενεργειακό κόστος του φωτισμού στο μέσο ελληνικό σπίτι είναι της τάξης του 17% της συνολικής κατανάλωσης ενέργειας, δηλαδή περίπου 134 € ανά έτος.

Υπάρχουν πολλών ειδών λαμπτήρες για διάφορες εφαρμογές, όπως οι λαμπτήρες αλογόνου, οι λαμπτήρες ατμών νατρίου και ατμών υδρογόνου, όμως οι συνηθέστεροι στις οικιακές εφαρμογές είναι οι κοινοί λαμπτήρες πυρακτώσεως, οι λαμπτήρες φθορισμού και οι ηλεκτρονικοί λαμπτήρες οικονομίας. Ένας από τους σημαντικότερους παράγοντες εξοικονόμησης ενέργειας στις εγκαταστάσεις φωτισμού είναι η επιλογή του κατάλληλου λαμπτήρα για κάθε εφαρμογή φωτισμού, καθώς και των παρελκόμενων διατάξεων.

Η Κοινοτική Οδηγία 98/11/EG υιοθετήθηκε από την ελληνική νομοθεσία τον Σεπτέμβριο του 1999, και αποτελεί το νομικό πλαίσιο ταξινόμησης των οικιακών λαμπτήρων για οικιακή χρήση. Σύμφωνα με μία τυποποιημένη μέθοδο υπολογισμού, οι λαμπτήρες κατατάσσονται σε διαφορετικές κατηγορίες ενεργειακής κατανάλωσης, ξεκινώντας από την κατηγορία Α για τους πιο οικονομικούς έως την κατηγορία G για τους πιο ενεργοβόρους. Η ταξινόμηση αυτή (A-B-C-D-E-F-G) στοχεύει στην ενημέρωση του καταναλωτικού κοινού, καθιστώντας την επιλογή/αγορά λαμπτήρων ενεργειακής αποδοτικότητας άμεσα ορατή στον υποψήφιο αγοραστή.

ΛΑΜΠΤΗΡΑΣ

Ο ηλεκτρικός λαμπτήρας, λυχνία ή λάμπα είναι τεχνητή πηγή φωτός τροφοδοτούμενη από στερεά, υγρά, ή αέρια καύσιμα ή από ηλεκτρική ενέργεια. Οι ηλεκτρικές λάμπες για φωτισμό διακρίνονται, με κριτήριο τη λειτουργία τους, σε λάμπες πυράκτωσης, λάμπες τόξου.

ΛΑΜΠΤΗΡΑΣ ΠΥΡΑΚΤΩΣΗΣ

Ο λαμπτήρας πυράκτωσης είναι γνωστή συσκευή παραγωγής φωτός που εφευρέθηκε από τον Αμερικανό Τόμας Έντισον, τον οποίο παρουσίασε για πρώτη φορά στις 31 Δεκεμβρίου του 1879.

Ο λαμπτήρας πυράκτωσης περιλαμβάνει ένα λεπτό μεταλλικό νήμα, από βαρύ, δύστηκτο μέταλλο, συνήθως βολφράμιο, τυλιγμένο σε σπείρες. Αυτό φέρεται από τις άκρες του συγκολλημένο σε δύο παχύτερα σύρματα από όπου εφαρμόζεται η ηλεκτρική τάση η οποία θέτει τα ηλεκτρικά φορτία σε κίνηση η οποία εξαναγκάζει το νήμα να φωτοβολεί από τη θέρμανσή του. Η κατασκευή αυτή περικλείεται σε γυάλινη σφαιρική ή ελλειπτική φύσιγγα χαμηλής πίεσης αερίου.

85

Η φύσιγγα αυτή σε λαμπτήρες μικρής ισχύος είναι αερόκενη, ή σε λαμπτήρες μεγάλης ισχύος περιέχει αδρανές αέριο, συνήθως άζωτο.

Ένας λαμπτήρας πυράκτωσης έχει διάρκεια ζωής περίπου 750 - 1500 ώρες συνεχούς λειτουργίας. Όσο μεγαλύτερη είναι η ισχύς του τόσο μικρότερη είναι η ζωή του. Ο λαμπτήρας πυράκτωσης ανάβει μόνο όταν και οι δύο επαφές του ακουμπούν και στους δύο πόλους της μπαταρίας ή της πρίζας.

ΛΑΜΠΤΗΡΑΣ ΑΛΟΓΟΝΟΥ

Η θερμοκρασία που αναπτύσσεται στους συνήθεις αυτούς λαμπτήρες είναι της τάξεως των 2.800° Κ, με φωτεινή απόδοση περίπου 12 lm/W. Υπάρχουν όμως και λαμπτήρες πυράκτωσης με απόδοση 25 lm/W και θερμοκρασία νήματος στους 3.100° Κ. Αυτοί οι λαμπτήρες που ονομάζονται και "λαμπτήρες ιωδίου - χαλαζία" (ευρύτερα γνωστοί ως λαμπτήρες αλογόνου) περιέχουν αδρανές αέριο και ατμούς ιωδίου ή βρωμίου. Έχουν σχήμα σωλήνα μικρής διαμέτρου με αξονική διαμήκη διάταξη του νήματος βολφραμίου. Το γυαλί είναι χαλαζιακό και όταν λειτουργεί ο λαμπτήρας, η θερμοκρασία του φθάνει στους 600° C. Οι λαμπτήρες αλογόνου αναπτύχθηκαν για να λύσουν το πρόβλημα της μικρής διάρκειας ζωής των λαμπτήρων πυράκτωσης καθώς ένας τυπικός λαμπτήρας αλογόνου έχει διάρκεια ζωής περίπου 2000 ώρες, σχεδόν διπλάσια από έναν τυπικό λαμπτήρα πυράκτωσης.

Κύρια αιτία φθοράς και "θανάτου" του λαμπτήρα πυράκτωσης είναι η εξάχνωση του βολφραμίου του νήματος που προοδευτικά το πάχος του μειώνεται μέχρις ότου να αποκοπεί στο σημείο όπου είναι ασθενέστερος. Το βολφράμιο εξαχνούμενο μεταφέρεται και επικάθεται στα ψυχρότερα σημεία της φύσιγγας. Αυτή είναι και η αιτία του μαυρίσματος του λαμπτήρα.

Στους λαμπτήρες αλογόνου η ζωή μειώνεται όταν τους πιάνουμε με γυμνό χέρι, πχ κατά την τοποθέτηση. Αν συμβεί κάτι τέτοιο, αναπόφευκτα αφήνουμε λάδι από το σώμα μας πάνω στο γυαλί το οποίο απορροφά (και κατακρατά) πιο πολλή θερμότητα με αποτέλεσμα να αναπτύσσονται μεγαλύτερες θερμοκρασίες και να μειώνεται η ζωή του λαμπτήρα. Στους κοινούς λαμπτήρες το γυαλί βρίσκεται μακριά από το νήμα πυράκτωσης και δεν προκαλείται σοβαρό πρόβλημα όταν τους τοποθετούμε με γυμνό χέρι.

Εξαιτίας της χρήσης περισσότερης ενέργειας σε σύγκριση με τις λάμπες φθορισμού και με άλλες λάμπες, η ΕΕ αποφάσισε τη σταδιακή απόσυρση των λαμπτήρων πυράκτωσης από την 1η Σεπτεμβρίου του 2009 . Πολλές χώρες κινήθηκαν στα ίδια βήματα νωρίτερα: η Βραζιλία και η Βενεζουέλα ξεκίνησαν να τους αποσύρουν το 2005,[2] και άλλα κράτη έκαναν το ίδιο:

86

η Αυστραλία, η Ελβετία το 2009, ενώ στο μέλλον η Αργεντινή, η Ρωσία ως το 2011 , ο Καναδάς το 2012 και οι ΗΠΑ την περίοδο από το 2012 ως το 2014 

ΛΑΜΠΤΗΡΑΣ ΤΟΞΟΥ

Οι λεγόμενοι λαμπτήρες τόξου είναι ειδικοί λαμπτήρες που περιέχουν κυρίως ατμούς μετάλλων και ίσως βοηθητικά κάποιο ευγενές αέριο.

Τα ηλεκτρόδιά τους εργάζονται "εν θερμώ". Η θέρμανση αρχικά πραγματοποιείται με ιδιαίτερο κύκλωμα που διακόπτεται αυτόματα μόλις ξεκινήσει η ακτινοβολία του λαμπτήρα, οπότε και η θέρμανση διατηρείται από το ρεύμα του τόξου ή θερμαίνονται αυτοί από το ίδιο το τόξο που ξεκινάει υπό μορφή αίγλης και η οποία σχηματίζεται εξαιτίας του αερίου που περιέχει ο σωλήνας.

Η θέρμανση αυτών των λαμπτήρων αν και είναι χαμηλότερη εκείνης των λαμπτήρων πυράκτωσης καθίσταται απαραίτητη τόσο για την εξάτμιση του μετάλλου που περιέχουν, και που συνήθως είναι υδράργυρος (Hg), ή νάτριο (Na), όσο και για την περιορισμένη επιφάνεια των ηλεκτροδίων προκειμένου να εκπέμπουν εύκολαηλεκτρόνια.

Οι λαμπτήρες τόξου διακρίνονται στους επιμέρους τρεις τύπους λαμπτήρων πίεσης:

ΛΥΧΝΙΕΣ ΑΤΜΩΝ ΥΔΡΑΡΓΥΡΟΥ  

Οι λυχνίες ατμών υδραργύρου ή λυχνίες πίεσης υδραργύρου είναι οι γνωστές λυχνίες λευκού φωτός που χρησιμοποιούνται στο φωτισμό δρόμων πλατειών κ.λπ. Αποτελούνται από γυάλινο κύλινδρο χαλαζία που περιέχει ευγενές αέριο, μια σταγόνα υδραργύρου και τρία ηλεκτρόδια. Στα δύο κύρια αντιτακτά (αντικριστά) εφαρμόζεται η ηλεκτρική τάση του δικτύου. Μεταξύ αυτών σχηματίζεται το τόξο. Για την εκκίνηση του λαμπτήρα υπάρχει το τρίτο ηλεκτρόδιο που βρίσκεται πλησίον του ενός των κυρίων με μια προστατευτική αντίσταση σε σειρά. Ανάμεσα στα κοντινά αυτά ηλεκτρόδια σχηματίζεται εκκένωση αίγλης που προκαλεί και την εξάτμιση της σταγόνας του υδραργύρου. Το δε τόξο, επειδή αναπτύσσει μεγάλη θερμοκρασία προκειμένου να μην καταστραφεί ο χαλαζιακός σωλήνας στον οποίο βρίσκεται, περιβάλλεται από μια εξωτερική γυάλινη φύσιγγα. Μεταξύ του χαλαζιακού σωλήνα και της φύσιγγας υφίσταται κενό.

Το φως αυτών των λαμπτήρων είναι λευκοκύανο, ενώ το φάσμα τους περιέχει πολλές ραβδώσεις στην περιοχή του υπεριώδους. Στερείται, συνεπώς, φυσικότητας. Για την ποιοτική του βελτίωση επιχρίεται εσωτερικά η εξωτερική φύσιγγα με φθορίζουσα ουσία, που διεγείρεται από την υπεριώδη ακτινοβολία. Έτσι, το φάσμα εμπλουτίζεται στις χαμηλές συχνότητες ενώ παράλληλα

87

αυξάνεται σημαντικά η απόδοσή του σε ορατό φως, από την μετατροπή τμήματος της αρχικής, αόρατης ακτινοβολίας, σε ορατή.

Σημειώνεται πως μέσα στον χαλαζιακό σωλήνα, την ώρα της λειτουργίας του, αναπτύσσεται πίεση που φθάνει μερικές ατμόσφαιρες.

ΛΥΧΝΙΕΣ ΑΤΜΩΝ ΝΑΤΡΙΟΥ

Οι λυχνίες ατμών νατρίου είναι και αυτές, όπως οι λυχνίες ατμών υδραργύρου, κατασκευασμένες με δύο γυάλινα περιβλήματα, το ένα εντός του άλλου, που παραβάλλεται κενό. Το εσωτερικό όμως σ αυτούς δεν απαιτείται να είναι χαλαζιακό αφού η μεν θερμοκρασία του τόξου είναι χαμηλότερη το δε εκπεμπόμενο φως δεν περιέχει υπεριώδεις ακτινοβολίες.

Τα κύρια ηλεκτρόδια του λαμπτήρα ατμών νατρίου είναι δύο ζεύγη με συνέπεια να εμφανίζουν τέσσερις πόλους, εξωτερικές ακίδες. Μεταξύ των ηλεκτροδίων κατά ζεύγη υπάρχουν νήματα πυράκτωσης που με ιδιαίτερη διάταξη λειτουργούν μόνο στο στάδιο της εκκίνησης.

Με την πυράκτωση και λόγω του αερίου που περιέχει αρχίζει τόξο με συνέπεια προοδευτικά να εξαχνώνεται το μεταλλικό νάτριο που βρίσκεται μέσα και τότε ξεκινάει το τόξο των ατμών του νατρίου. Τότε διακόπτεται αυτόματα η τροφοδότηση των νημάτων. Η δε θερμοκρασία διατηρείται στο σημείο που πρέπει από το ρεύμα του τόξου.

Το φως των λαμπτήρων ατμών νατρίου είναι έντονο κίτρινο που όμως προκαλεί έντονη χρωματική παραμόρφωση των σωμάτων που φωτίζει. Επειδή αντίθετα, παρουσιάζει πολύ μεγάλη αντοχή σε περιορισμένη ορατότητα, π.χ. στην ομίχλη, χρησιμοποιείται στον φωτισμό οδών, λιμένων, κλειστών διαύλων, διωρύγων, γεφυρών κ.λπ.

ΛΑΜΠΤΗΡΕΣ ΦΘΟΡΙΣΜΟΥ

88

Ο λαμπτήρας φθορισμού είναι ένας λαμπτήρας εκκένωσης αερίου ο οποίος χρησιμοποιεί ηλεκτρισμό για την διέγερση ατμών υδραργύρου. Οι λαμπτήρες αυτοί υπάρχουν σε διάφορα σχήματα και μεγέθη, με τα πιο κοινά αυτών του σωλήνα (χρησιμοποιούνται για τον φωτισμό γραφείων και καταστημάτων) και του συμπαγούς λαμπτήρα φθορισμού (χρησιμοποιείται για τον φωτισμό σπιτιών). Κατασκευάζονται σε τυποποιημένα μήκη, τα ευθύγραμμα, και διαμέτρους, τα κυκλικά και για τάσεις δικτύου 220 V και 110 V

Ο σωλήνας των λαμπτήρων αυτών περιέχει δύο νήματα πυράκτωσης, αέρια, άζωτο, αργό και μια σταγόνα υδραργύρου. Επίσης εσωτερικά ο σωλήνας είναι επιχρισμένος με φθορίζουσα ουσία που συνήθως είναι ένωση θορίου πολύ τοξική. Γι αυτό και απαιτείται ιδιαίτερη προσοχή στον χειρισμό αυτών, αν σπάσουν, από τραυματισμό ή σε εισπνοή σκόνης που πιθανόν να εκτοξευθεί.

Λαμπτήρες οικονομίας

Οι σύγχρονοι οικονομικοί λαμπτήρες, για το ίδιο επίπεδο φωτεινότητας με τους κοινούς λαμπτήρες πυρακτώσεως, έχουν 10 φορές μεγαλύτερο χρόνο ζωής (10.000 ώρες), και το ένα πέμπτο της ηλεκτρικής κατανάλωσης. Το κόστος αγοράς τους είναι μεν μεγαλύτερο αλλά το συνολικό οικονομικό όφελος κατά τη χρήση τους είναι σημαντικό ως αποτέλεσμα της χαμηλής κατανάλωσης ρεύματος και της μεγαλύτερης διάρκειας ζωής τους (1 λαμπτήρας χαμηλής κατανάλωσης αντιστοιχεί με 10 κοινούς λαμπτήρες).

Ορισμένα απλά μέτρα εξοικονόμησης ενέργειας από τη λειτουργία των λαμπτήρων, είναι τα εξής:

Συγκρίνετε την κατανάλωση ρεύματος τη στιγμή αγοράς ενός λαμπτήρα από την ένδειξη της ετικέτας γιατί υπάρχουν μεγάλες διαφορές μεταξύ των διάφορων τύπων λαμπτήρων. Σε χώρους όπου τα φώτα λειτουργούν αρκετή ώρα (κουζίνα, καθιστικό ή εξωτερικός νυχτερινός φωτισμός), η κατανάλωση ενέργειας μπορεί να μειωθεί κατά 5 φορές περίπου εάν αντικαταστήσουμε τους κοινούς λαμπτήρες πυρακτώσεως με λαμπτήρες χαμηλής κατανάλωσης. Μπορεί να κοστίζουν ακριβότερα, αλλά είναι πολύ πιο οικονομικοί και έχουν μεγαλύτερη διάρκεια ζωής.

Παρακάτω δίνεται η αντιστοιχία ισχύος λαμπτήρα χαμηλής κατανάλωσης και κοινού λαμπτήρα για το ίδιο επίπεδο φωτισμού.

89

Λαμπτήρας χαμηλής κατανάλωσης

Κοινός λαμπτήρας πυρακτώσεως

5 W

7 W

11 W

15 W

20 W

23 W

25 W

40 W

60 W

75 W

100 W

120 W

90