Παρουσίαση/Προβολή

(MECH149) -  Ioannis Kalogirou

Περιγραφή Μαθήματος

Πληροφορίες για το μάθημα

Υποχρεωτικό μάθημα Ενεργειακής Κατεύθυνσης, 8ου εξαμήνου

Διδακτικές Δραστηριότητες σε Εβδομαδιαία Βάση: Θεωρία 4 ώρες, Εργαστήριο 1 ώρες

Ηλεκτρονική Σελίδα Μαθήματος (URL): https://eclass.uop.gr/modules/auth/courses.php?fc=70

Ώρες Γραφείου για τους Φοιτητές: Ανακοινώνονται στην έναρξη κάθε εξαμήνου.

Προαπαιτούμενη Γνώση: Είναι απαραίτητο υπόβαθρο στη Θερμοδυναμική, Μετάδοση Θερμότητας, Μηχανική των Ρευστών και Ενεργειακό Σχεδιασμό Κτιρίων..

Περιγραφή Μαθήματος

Γνωστικό αντικείμενο: Η ενέργεια αποτελεί πρωταρχικό αγαθό για την ανάπτυξη του πολιτισμού και την κάλυψη χρηστικών αναγκών του ανθρώπου. Η ενσωμάτωση ή η αυτόνομη κάλυψη ενεργειακών αναγκών κτιρίων από ανανεώσιμες πηγές ενέργειας (ΑΠΕ) είναι μια ραγδαία αναπτυσσόμενη πρακτική παγκοσμίως. Το ίδιο ισχύει και στην παραγωγή ενέργειας διεθνώς, όπου οι ΑΠΕ επεκτείνουν διαρκώς τη συνεισφορά τους στο ενεργειακό ισοζύγιο.

Η διδασκαλία αποσκοπεί καταρχήν στην περιγραφή των πηγών από τις οποίες μπορεί να παραχθεί ενέργεια με ανανεώσιμο τρόπο. Δηλώνονται οι βασικοί φυσικοί και τεχνικοί μηχανισμοί μέσω των οποίων παράγεται ενέργεια από τις διάφορες ανανεώσιμες πηγές. Επεξηγείται η μεθοδολογία υπολογισμού όλων των συνιστωσών μιας ενεργειακής εγκατάστασης ΑΠΕ. Τέλος, υποδεικνύονται τρόποι βελτιστοποίησης της συνεργασίας των επιμέρους τμημάτων της εγκατάστασης με λειτουργία αυτών στους μέγιστους βαθμούς απόδοσης. Στο εργαστηριακό μέρος του μαθήματος υλοποιούνται συνθετικά όλα τα παραπάνω βήματα υπολογισμού και σχεδιασμού εγκαταστάσεων ΑΠΕ. Η υλοποίηση πραγματοποιείται με διεξαγωγή μετρήσεων λειτουργικών παραμέτρων σε εργαστηριακές συσκευές, προσδιορισμό ενεργειακών φορτίων καλυπτόμενων από ΑΠΕ και εκπόνηση μελετών.

Στόχοι, Μαθησιακά Αποτελέσματα: Με την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος ο φοιτητής/τρια θα είναι σε θέση να: ·       Αναγνωρίζει και να συνδυάζει βασικές αρχές Θερμοδυναμικής, Μετάδοσης Θερμότητας, Ρευστομηχανικής και Ενεργειακού Σχεδιασμού Κτιρίων  για τον υπολογισμό ενεργειακών αναγκών που πρόκειται να καλυφθούν μερικώς ή ολικώς από ΑΠΕ. ·       Επιλέγει τη βέλτιστη ανά περίπτωση – σε οικονομικούς και όρους διαθεσιμότητας πηγών ΑΠΕ – εγκατάσταση εξυπηρέτησης ενεργειακών αναγκών. ·       Υπολογίζει τα επιμέρους τμήματα που συνιστούν μια εγκατάσταση ΑΠΕ και να βελτιστοποιεί τη συνεργασία τους για μεγιστοποίηση της ανανεώσιμης συνεισφοράς ενέργειας. ·       Σχεδιάζει την πλήρη εγκατάσταση ΑΠΕ ενσωματώνοντας υπόβαθρο από Μηχανική Ρευστών, Θερμοδυναμική και Μετάδοση Θερμότητας. ·       Μετρά βασικές λειτουργικές παραμέτρους των συστημάτων ΑΠΕ προς αξιολόγηση της συμπεριφοράς τους, αναγνωρίζοντας ταυτόχρονα τα επιμέρους τμήματα της εγκατάστασης και του λειτουργικού τους ρόλου.

• Υποστηρίζει αυτοδύναμα τη διεξαγωγή οποιασδήποτε μελέτης κάλυψης ενεργειακών αναγκών με ΑΠΕ.

 

Γενικές Ικανότητες: Όσα αναφέρονται παρακάτω αποτελούν ικανότητες που αφορούν τόσο την επαγγελματική σταδιοδρομία του εκπαιδευόμενου, όσο και την εκπαιδευτική διαδικασία στο αντικείμενο. Ο φοιτητής συνειδητοποιεί την αναγκαιότητα ανάπτυξης των κατωτέρω ικανοτήτων κατά την θεωρητική και την εργαστηριακή διαδικασία που ακολουθούνται κατά τη διενέργεια του μαθήματος.

• Αναζήτηση, ανάλυση και σύνθεση δεδομένων και πληροφοριών για σύνταξη μελέτης κάλυψης ενεργειακών αναγκών με ΑΠΕ, (ύψος ενεργειακών αναγκών και ποσοστό κάλυψης από ΑΠΕ, διαθεσιμότητα, προσβασιμότητα και κόστος ανανεώσιμων ενεργειακών πόρων σε τοπικό επίπεδο).
• Εργασία είτε αυτόνομη, είτε κυρίως σε διεπιστημονικό επίπεδο προς επίλυση ζητημάτων που επηρεάζουν την αρτιότητα της μελέτης, (ενεργειακή διασύνδεση, βιωσιμότητα της επένδυσης).
• Σχεδιασμός και διαχείριση έργων είναι μια απαιτούμενη ικανότητα και ταυτόχρονα ένα απαραίτητο γνωστικό πεδίο άντλησης πληροφοριών για τον επιτυχή σχεδιασμό και εγκατάσταση μιας ενεργειακής μονάδας ΑΠΕ. Η αναγκαιότητα αυτού του πεδίου προκύπτει λόγω της πολυπλοκότητας, του κόστους, του χρονικού βάθους και της αλληλεπίδρασης διαφορετικών εμπλεκομένων που απαιτούνται για την επιτυχή υλοποίηση της εγκατάστασης.
• Σεβασμός στο φυσικό περιβάλλον εξ ορισμού προκύπτει από την υιοθέτηση ενός συστήματος παραγωγής ενέργειας από ΑΠΕ.
• Επίδειξη κοινωνικής, επαγγελματικής και ηθικής υπευθυνότητας πρέπει να είναι εκ των ων ουκ άνευ χαρακτηριστικά του μελετητή/εγκαταστάτη. Πάντα θα υπάρχουν «αντιπροσφορές ευκολίας» και εντέλει συνταγές απλοποίησης και υποβάθμισης. Υπομονή και ενσυναίσθηση απαιτούνται επίσης όταν απευθύνεται κάποιος σε ένα αδαές (εκ των πραγμάτων) κοινό, ευεπίφορο στην υιοθέτηση της ευκολίας.
• Άσκηση κριτικής και αυτοκριτικής είναι απαραίτητο ακολούθημα του εξασκούμενου με το αντικείμενο αυτό, διότι είναι προϋπόθεση αυτοβελτίωσης. Τα λάθη αναπόφευκτα.
• Προαγωγή της ελεύθερης, δημιουργικής και επαγωγικής σκέψης προκύπτει από την εξάσκηση με το αντικείμενο. Ο σχεδιασμός μιας εγκατάστασης ΑΠΕ απαιτεί συνδυασμό πολλών γνωστικών αντικειμένων και οικονομοτεχνική ανάλυση για προσδιορισμό κόστους/οφέλους.

 

Περιεχόμενο Μαθήματος

Πηγές και μορφές ενέργειας προερχόμενες από ΑΠΕ. Ηλιακό δυναμικό – μοντέλα υπολογισμού ηλιακής ακτινοβολίας. Ηλιακοί συλλέκτες. Θερμικά ηλιακά συστήματα. Υπολογιστικές εφαρμογές σε θέρμανση νερού χρήσης – θέρμανση/ψύξη χώρων – ηλεκτροπαραγωγή. Υπολογισμός και βελτιστοποίηση συνεργασίας βοηθητικών συσκευών θερμικών ηλιακών συστημάτων. Φωτοβολταϊκή τεχνολογία – αρχή λειτουργίας – επιδράσεις ηλιακής ακτινοβολίας, θερμοκρασίας. Φωτοβολταϊκά συστήματα – κατηγορίες συστημάτων – υπολογιστικές εφαρμογές σχεδιασμού. Εργαστηριακές μετρήσεις λειτουργικών παραμέτρων συστημάτων ΑΠΕ. Υπολογισμοί κάλυψης κτιριακών και βιομηχανικών ενεργειακών αναγκών από ΑΠΕ. Συστήματα εξοικονόμησης ενέργειας σε εφαρμογές ΑΠΕ.

Μέθοδος Διδασκαλίας: Το θεωρητικό μέρος του μαθήματος διεξάγεται με μορφή διαλέξεων. Οι διαλέξεις θεωρίας γίνεται με ηλεκτρονικά μέσα, καθώς και το εισαγωγικό μέρος των εργαστηριακών ασκήσεων. Χρήση εξειδικευμένου λογισμικού, καθώς και λογισμικό λογιστικών φύλλων χρησιμοποιούνται για την εργαστηριακή εκπαίδευση.

Αξιολόγηση Μαθήματος: Γραπτή τελική εξέταση θεωρίας που περιλαμβάνει επίλυση προβλημάτων. Γραπτή τελική εξέταση εργαστηρίου που περιλαμβάνει δοκιμασία πολλαπλής επιλογής, ερωτήσεις σύντομης απάντησης, εξέταση τεχνικών εκθέσεων. Ο τελικός βαθμός διαμορφώνεται με σχετική βαρύτητα: 70% βαθμός θεωρίας, 30% βαθμός εργαστηρίου. Τα κριτήρια αξιολόγησης είναι γνωστά στους φοιτητές. Οι ίδιοι έχουν πρόσβαση στην επιβεβαίωση της επίδοσής τους ύστερα από σχετική ανακοίνωση του διδάσκοντος.

Συνιστώμενη Βιβλιογραφία:

• Δ. Ασημακόπουλος, Γ. Αραμπατζής, Α. Αγγελής - Δημάκης, Α. Καρταλίδης, Γ. Τσιλιγκιρίδης, (2015). Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας, ISBN: 9789606706769.
• Δ. Α. Κατσαπρακάκης, Μ. Μονιάκης, (2015). Θέρμανση – Ψύξη – Κλιματισμός, ΣΕΑΒ, ISBN: 978-960-603-339-1.
• Μπιτζιώνης, (2021), Θέρμανση - Ψύξη – Κλιματισμός, ISBN:

 

 

RENEWABLE ENERGY SOURCES I

Course information

Special Background, 8th semester

Teaching Activities on a Weekly Basis: Theory 4 hours, Laboratory 1 hour

Online Course Page (URL): https://eclass.uop.gr/modules/auth/courses.php?fc=70

Office Hours for Students: They are announced at the beginning of each semester.

Required Courses: Background in Thermodynamics, Heat Transfer, Fluid Mechanics and Energy Building Design is necessary.

 

Course Description

Learning Outcomes

Energy is a primary asset for the development of civilization and the coverage of human needs. The integration or autonomous coverage of energy needs of buildings from renewable energy sources (RES) is a rapidly growing practice worldwide. The same applies to energy production internationally, where RES is constantly expanding their contribution to the energy balance.

Teaching is primarily intended to describe the sources from which renewable energy can be produced. The basic physical and technical mechanisms through which energy is produced from the various renewable sources are declared. In the laboratory part of the course, the necessary steps for the calculation and design of RES facilities are implemented synthetically.  The implementation is carried out by conducting measurements of functional parameters in laboratory devices, and identification of energy loads covered by RES.

Upon successful completion of the course the student will be able to: ·       Recognize and combine basic principles of Thermodynamics, Heat Transfer, Fluid Mechanics, and Energy Building Design for the calculation of energy needs to be partially or totally met by RES. ·       Select the optimal – in environmental and economic terms – installation. ·       Calculate the individual segments that constitute a RES facility and optimise their cooperation to maximize the renewable energy contribution. ·       Design the complete RES installation incorporating background from Fluid Mechanics, Thermodynamics and Heat Transfer. ·       Measure basic functional parameters of RES systems to assess their behaviour, while recognizing the individual parts of the installation and their operational role.

• Supports the conduction of any energy needs coverage study with RES.

 

 

General Competences

 

The following are skills that affect both the professional career of the trainee and the educational process in the subject. The student realizes the need to develop the following skills during the theoretical and laboratory process followed during the course. ·       Search, analysis and synthesis of data and information for the preparation of a study to cover energy needs with RES, (amount of energy needs and rate of coverage by RES, availability, accessibility, and cost of renewable energy resources at local level). ·       Work either autonomously or mainly at interdisciplinary level to resolve issues affecting the refining of the study (energy interconnection,  sustainability of the investment).

• Project design and management is a required skill and at the same time a necessary knowledge field for extracting information for the successful design and installation of a RES energy unit. The necessity of this field arises due to the complexity, cost, time depth and interaction of different stakeholders required for the successful implementation of the installation.
• Respect for the natural environment results from the adoption of an RES energy production system.

 

Course Content

Sources and forms of energy derived from RES. Solar potential – solar radiation calculation models. Solar panels. Thermal solar systems. Computational applications in water heating - heating/cooling of spaces - power generation. Calculation and optimization of cooperation of auxiliary thermal solar systems devices. Photovoltaic technology - principle of operation - effects of solar radiation, temperature. Photovoltaic systems - system categories - computational design applications. Laboratory measurements of RES operating parameters. Calculations for the coverage of building and industrial energy needs by RES. Energy saving systems in RES applications.

Teaching Method: The theoretical part of the course is conducted in the form of lectures.  Part of the theory lectures is done by electronic means, as well as the introductory part of the laboratory exercises. Use of specialized software as well as spreadsheet software are used for laboratory training.

Course Assessment: Written final theory exam that includes problem solving. Written final laboratory exam including multiple choice test, short answer questions, examination of technical reports. The final grade is formed with relative weight: 70% theory grade, 30% laboratory grade. The evaluation criteria are known to students. They have access to the confirmation of their performance following a relevant announcement by the instructor.

 

Ημερομηνία δημιουργίας

Τετάρτη 21 Οκτωβρίου 2020