Το πρόβλημα πίσω από την πρότασή μας.

Η Σκύδρα είναι μια κωμόπολη κτισμένη στο μέσο του κάμπου της Μακεδονίας. Οι ιδιαιτερότητες του κλίματος της περιοχής μας, έχουν ως αποτέλεσμα την πολύ μεγάλη κατανάλωση ενέργειας για τη θέρμανση και την ψύξη των κτιρίων. Είναι χαρακτηριστικό γνώρισμα του κλίματος της περιοχής μας οι μεγάλες διακυμάνσεις της θερμοκρασίας ακόμα και μέσα στην ίδια μέρα. Έτσι δεν είναι σπάνιο το φαινόμενο αρκετούς μήνες το χρόνο, τις ηλιόλουστες ημέρες, στις πρωινές ώρες η θερμοκρασία να είναι ακόμα και κάτω από τους 0 βαθμούς Κελσίου και τις μεσημεριανές ώρες να πλησιάζει τους 20 βαθμούς Κελσίου.

Η πρόταση μας

Η κατασκευή μας θα αφορά ένα κτίριο, που θα μειώνει την κατανάλωση ενέργειας, μονώνοντας το κτίριο με τη βοήθεια κάθετου κήπου που θα συντηρείται (πότισμα κλπ) χάρη στη βοήθεια ενός arduino και των κατάλληλων αισθητήρων (υγρασίας εδάφους, φωτοαντίσταση, θερμοκρασίας) και ενεργοποιητών (τρόμπα νερού) . Επίσης θα περιλαμβάνει αυτοματισμούς για την μείωση της κατανάλωσης ενέργειας από λαμπτήρες που καίνε άσκοπα. Τέλος θα εκμεταλλευτούμε το γεγονός πως η πλειοψηφία των κτιρίων στην περιοχή μας διαθέτουν μεγάλο αύλειο χώρο, συλλέγοντας τα νερά της βροχής για το πότισμα του κήπου μας σε ειδικές δεξαμενές και δίνοντας ενέργεια στο σύστημα μας, από φωτοβολταϊκό σύστημα που θα εγκατασταθεί στην αυλή ή την ταράτσα του κτιρίου μας.

Για τον κάθετο κήπο συμφωνήσαμε πως η ελάχιστη λειτουργία που θα έπρεπε να υποστηρίζεται οπωσδήποτε είναι το αυτόματο πότισμα του κάθετου κήπου. Έτσι απευθυνθήκαμε στους γονείς μας και σε άλλους συγγενείς που λόγο του γεγονότος ότι ζούμε σε ημιαγροτική περιοχή αρκετοί από αυτούς έχουν εμπειρία από καλλιεργητικές και κηπευτικές εργασίες. Μέσα από αυτή τη διαδικασία και μετά από συζήτηση μέσα στην τάξη καταλήξαμε στους παρακάτω κανόνες ποτίσματος:

1. Ποτίζουμε όταν το χώμα είναι στεγνό.

2. Δεν ποτίζουμε όταν η θερμοκρασία της ατμόσφαιρας είναι κάτω από 3 βαθμούς

3. Δεν ποτίζουμε όταν η θερμοκρασία της ατμόσφαιρας είναι πάνω από 30 βαθμούς και ταυτόχρονα τα φυτά δέχονται το ηλιακό φως.

Εκτός από τον κάθετο κήπο η κατασκευή μας υποστηρίζει την εξοικονόμηση ενέργειας με αποτροπή της άσκοπης χρήσης των λαμπτήρων φωτισμού. Έτσι αρχικά έπρεπε να αποφασίσουμε πότε θα θεωρούμε ότι είναι άσκοπη η χρήση τους. Δηλαδή να θέσουμε και πάλι τους κανόνες για τη λειτουργία των φώτων. Μέσα από διαδικασία διαλόγου στην τάξη καθορίσαμε αρχικά τους παρακάτω κανόνες:

1. Αν ένα δωμάτιο είναι άδειο, δηλαδή δεν υπάρχει κάποιος άνθρωπος τότε τα φώτα θα πρέπει να σβήνουν.

2. Αν όσοι βρίσκονται σε ένα δωμάτιο κοιμούνται, τότε τα φώτα θα πρέπει να σβήνουν

3. Αν υπάρχει φυσικός φωτισμός στο δωμάτιο, τότε τα φώτα θα πρέπει να σβήνουν.

Κάθετοι κήποι

Ο όρος κάθετος κήπος χρησιμοποιείτε για να περιγράψει τη φύτευση κάθετων επιφανειών όπως προσόψεις κτιρίων, εσωτερικοί ή εξωτερικοί τοίχοι κολώνες, αψίδες, φράχτες κ.λπ. Εκτός από την αισθητική αναβάθμιση του κτιρίου και της γύρο περιοχής, οι κάθετοι κήποι έχουν να παρουσιάσουν πολλά περιβαλλοντικά αλλά και οικονομικά πλεονεκτήματα.1. έχει αποδειχθεί ότι συμβάλλουν στη θερμική μόνωση του κτηρίου αφού ο αέρας που εγκλωβίζεται μέσα στο φυτικό υλικό δημιουργεί ένα μονωτικό στρώμα .2.Επιπλέον το καλοκαίρι η έντονη εξατμισοδιαπνοή των φυτών αλλά και η σκίαση που προσφέρουν, διατηρούν τη θερμοκρασία του κτιρίου μειωμένη σε σχέση με αυτή που θα επικρατούσε αν δεν υπήρχε ο κάθετος κήπος. 3.Το χειμώνα το φυτικό υλικό εμποδίζει τον κρύο αέρα να ψύξει το κτίριο. Αυτόματα βελτιώνεται η ενεργειακή απόδοση του κτιρίου και μειώνεται το κόστος για τη θέρμανση και το δροσισμό του.

Ευγενία Αντωνιάδου ΣΤ2

 

Τα υλικά μας

Για τους αυτοματισμούς μας χρησιμοποιήθηκαν τα παρακάτω υλικά:

• 1 πλακέτα Arduino Mega 2560 (συμβατή)
• 2 Breadboard μεσαίου μεγέθους. Ένα για τους αυτοματισμούς του κήπου και ένα για τους αυτοματισμούς σε σχέση με τον φωτισμό
• 2 αισθητήρες φωτεινότητας LDR.
• 1 αισθητήρα ανίχνευσης κίνησης PIR-HC-SR501
• 1 Λαμπτήρα LED
• 1 αισθητήρα υγρασίας εδάφους μαζί με ποτενσιόμετρο και τον LM393 Comparator
• 1 αισθητήρα θερμοκρασίας DHT22
• 1 μίνι αντλία νερού
• 1 ρελέ
• 1 φωτοβολταϊκή πλάκα ρεύματος τάσης 6volt και μέγιστης έντασης 3,5 watt
• 1 επαναφορτιζόμενη μπαταρία λιθίου με τάση 3,7 volt μαζί με την βάση φόρτισης
• 1 Solar Panel Battery Charger module
• 3 αντιστάσεις των 10ΚΩ
• 1 αντίσταση των 220Ω
• καλώδια
• Πρόσθετες μπαταρίες των 4,5 και 9 volt για την τροφοδοσία του συστήματος όταν δεν υπάρχει επαρκής ενάργεια από το φωτοβολταϊκό σύστημα.
• Το συνολικό κόστος των υλικών έφτασε τα 75 ευρώ

Για την κατασκευή του κτιρίου:

• 5 σανίδες MDF
• 2 χαρτόνια
• βίδες και παξιμάδια
• γωνίες-στηρίγματα επιπλοποιίας
• τέμπερες για την βαφή του κτιρίου
• Ξυλάκια χειροτεχνίας
• Χρησιμοποιημένα μικρά μπουκαλάκια του νερού
• χώμα για την καλλιέργεια των φυτών.
• σωλήνας άρδευσης Φ6
• 1 αλουμινένιο ταψάκι μιας χρήσης
• λουλούδια και μυρωδικά φυτά

Δυστυχώς η υγειονομική κρίση του κορωναϊού, μας ανάγκασε να ολοκληρώσουμε την εργασία μας σε πολύ λιγότερο χρόνο από όσο είχαμε προγραμματίσει και σε πολύ πιο δύσκολες συνθήκες, τηρώντας τους απαραίτητους υγειονομικούς κανόνες. Ωστόσο , αν και όχι όπως ακριβώς θέλαμε, καταφέραμε να ολοκληρώσουμε την εργασίας μας και σας την παρουσιάζουμε. Στο βίντεο που ακολουθεί μπορείτε να ακούσετε από τα παιδιά  πως εργαστήκαμε βήμα, βήμα, και στο τέλος υπάρχει και μια σύντομη επίδειξη της λειτουργίας της κατασκευής μας:

Στο αποθετήριο της εργασίας μας μπορείτε να βρείτε τον κώδικα, το σχεδιάγραμμα, καθώς και εκπαιδευτικό υλικό που χρησιμοποιήθηκε στα πλαίσια υλοποίησης της εργασίας:

https://github.com/iliasthes/1oDSSkydras