Relatia Corpurilor de Iluminat cu Arhitectura

Introducere

Societatea actuală este construită pe tehnologie, aceasta devenind aproape indispensabilă omului. Dependența de energia electrică este, totuși, marele dezavantaj al acesteia, întrucât reprezintă un factor cu un impact major asupra mediului înconjurător. Fără energie, posibilitățile de supraviețuire ar fi cu mult diminuate, întrucât totul funcționează pe bază acesteia. Lipsa energiei ar produce un colaps în existența umană.

Fenomenul astfel prezentat reprezintă, de fapt, motivul pentru care am optat să propun o modalitate de producere și uz al energiei printr-un sistem nedăunător. De altfel, protejarea mediului și conservarea resurselor naturale ale pământului ar trebui să reprezinte preocupări esențiale ale fiecăruia dintre noi, întrucât natura va exista și pentru generațiile viitoare.

Preocuparea ecologică devine din ce în ce mai răspândită, întrucât efectele negative ale poluării sunt tot mai vizibile și aproape ireversibile.

Proiectul presupune realizarea unui set de corpuri de iluminat ecologice destinate spațiilor minimaliste, exterioare private din zone rezidențiale, ce utilizează energie regenerabilă, și anume solară și eoliană.

Prin această propunere intenționez să creez o relație mai strânsă între natură și om. Acesta are nevoie de o relație mai apropiată față de mediul înconjurător, întrucât degradarea acestuia prezintă un pericol asupra existenței umane. Acest fapt se poate realiza prin adoptarea a cât mai multor metode alternative de utilizare a resurselor regenerabile și prin crearea produselor din materiale reciclabile, adică îndreptându-se inexorabil spre designul sustenabil.

Corpul de iluminat nu este doar o necesitate a omului ci și o dorință de estetizare a ambientului. Astfel, am ales să ofer nu doar o metodă mai eficientă de acumulare a energiei, ci și un design estetic.

Demers documentar

Ecologia

Conform dicționarului, ecologia este ,,s. f. Știință care se ocupă cu studiul interacțiunii dintre organisme si mediul lor de viață. [Var.: oecologíe s. f.] – Din fr. écologie.”

Mediul înconjurător reprezintă totalitatea elementelor naturale și antropice, evenimentelor si energiilor care se găsesc intr-o permanentă acțiune și care determină menținerea echilibrului ecologic al planetei. Elementele antropice se datorează acțiunii omului cu efecte asupra reliefului, vegetației.

Protecția mediului, ca ramură a ecologiei aplicate, reprezintă totalitatea acțiunilor întreprinse de om pentru păstrarea echilibrului ecologic local și global, pentru menținerea și ameliorarea calității factorilor naturali, dezvoltarea valorilor materiale și spirituale în scopul asigurării condițiilor de viață și de muncă.

Mișcarea ecologistă, presupune protejarea și conservarea mediului înconjurător ,prin diverse mijloace precum utilizarea energiei regenerabile, produse din materiale reciclabile, eficiență imbunătățită în economia materialelor, consumul informat, etc.

(1).Ecodesign și design durabil

Prin design se dorește schimbarea lumii, design-ul având rolul de raspundere la unele mutații: filozofia caliății și a mediului, limitarea resurselor naturale, identitatea culturală, promovarea biotehnologiei, dezechilibre demografice etc.

Filozofia principala din punct de vedere ecologic pentru Ecodesign este reprezentată de reducerea impactului asupra mediului inconjurator pe tot parcursul ciclului de viață al produsului printr-o mai bună proiectare a produsului.

Dezechilibre ale mediului înconjurător au apărut din pricina devoltării produselor de larg consum si industrillor producătoare, așadar a aprut necestitatea luării unori măsuri ecologie de protejare si conservare a mediului constând în taxe de mediu, directive și legi de responsabilizare a producătorilor și nu în ultimul rând conceptul de ecodesign.

Prin ecodesign se încearcă din prima fază, încă din proiectarea produsului, reducerea efectelor asupra mediului. Principalele aspecte ale ecodesignului au în vedere prelungirea duratei de exploatare a produsului, o mai bună valorificare a materialelor și reducerea emisiei de deșeuri.

Pentru realizarea produselor sunt necesare: materie primă, apă și energie, acestea reprezentând elemente luate din nautră. Activitățile de producție, întreținere, ambalare sau transport influențează starea mediului înconjurător. Majoritatea produselor, după o perioadă de exploatare, devin deșeuri. Utilizarea produselor și prestarea serviciilor implică un consum de energie, care generează deșeuri și emisii poluante.

Implementare ecodesignului presupune reducerea consumului de deșeuri, radiații, energie, etc. și posibilitatea de reciclare de peste 95% din masa produsului uzat.

Societatea contemporană însetată de cunoaștere, implicată în descoperirile științifice, au apărut noi materiale, tehnologii, produse, funcții ale produselor existente, servicii,etc., care au determinat dezvoltarea unori noi cerințe pe piețele de consum. Datorită noilor descoperiri din domeniul științei și a tehnicii, a aprut așadar un nou consumator, sofisticat, cu dorința achiziționării unor produse mai performante și tehnologii de ultimă generație.

Dezvoltarea tehnologiei a dus la creșterea economiei, dar totodată și la implcații majore negative asupra mediului înconjurător, motiv pentru care prezentul impune în proiectarea și producerea produselor industriale cu o nouă și importantă cerință, de a realiza produse care să prietnoase atât din punct de vedere al utilizatorului, cât și al mediului înconjurător.

Designerul are un rol important pentru societatea prezentă și cea viitoare, datorită preocupării sale pentru identificarea modalităților și mijloacelor prin care se poate reduce impactul negativ produs de dezvoltarea economică asupra mediului.

,,Dacă designul este responsabil de ecologie, atunci el este și revoluționar în sens constructiv în toate sistemele – privat capitalist, stat socialist, și economii mixte – construite pe ideea că trebuie consumăm mult, să cumpărăm mult, să rispim mult, să aruncăm mult.”

Dezvoltarea durabilă în domeniul designului se bazează pe rolul major prezentat de designer pe tot parcursul vieții unui produs.

Durabilitatea, intr-un sens general, se referă la capacitatea de a menține un anumit process cât mai mult, sau nelimitat.Pentru a fi durabile, resurserele natural trebuie să fie folosite numai în cantități care pot fi completate natural. Trebuie ținut cont de faptiul că resurselele planetei sunt limitate și sunt de o deosebită importanță pentru viitorul umanității.

Pornind de la ideea utilizării materialelor ecologice, a tehnologiilor cu un consum redus de energie sau a minimalizării utilizării de materiale energofage, șansele obținterii calificativului de ,,Good Design” sunt foarte mari.

Producatorul și designerul colaborează pentru indentificarea ca noilor soluții și materiealelor reciclabile, regenerabile și regenerate, pentru economii de energie considerabile, atât la fabricarea produsului, cât și la procesul de ambalare și transport.

Prin designul sustenabil (durabil) se înțelege folosirea materialelor regenerabile, cu intenția de a obține un impact negativ cât mai redus asupra mediului înconjurător, a calității vieții și a generațiilor viitoare. Scopul designerilor este să inoveze și să gasească noi soluții care să susțină producția , să raspundă nevoilor, fără a dăuna mediul înconjurător și folosirea materialelor în mod nesustenabil și neresponsabil.

(2) Casă sustenbilă cu acoperiș din verdeață și panouri solare

Seymourpowell lucrând împreună cu producătorii de celule de combustibil Intelligent Energy (IE) au propus și au realizat un prototip care funcționează cu celule combustibile. Firma IE a autorizat această tehnologie pentru Suzuki, iar aceștia au lansat primul scooter de acest tip.

(3)

Designerul german, Stephane Auguston a creat un Water Cone (con de apă), un dispozitiv portabil care transformă apa sărată în apă potabilă doar prin intermediul soarelui. Obiectul poate converti un litru și jumătate în 24 de ore, un dispozitiv ideal pentru a crea doza zilnică de apă curată.

(4)

Produsele pentru cu întreținere igienică a casei conțin substanțe care sunt alcătuite din aproximativ 95% apă, iar aruncarea recipientelor în momentul în care soluția se epuizează reprezintă o irosire materialului. Replenish propune un cartuș reîncărcabil cu soluție concentrată care se amestecă cu apă. Această modalitate salvează irosirea materialului.

(5)

Corpuri de iluminat ecologice durabile

(7) Corpuri de iluminat solare

(8) Corpuri de iluminat eoliene

Energia Regenerabilă

Energia regenerabilă, este numită de asemenea energie alternativă, energie utilizabilă derivată din surse care sunt capabile de a se reface, cum ar fi Soarele (energia solară), vântul (energia eoliană), râurile (energie hidroelectrică), izvoarele termale (energie geotermală), mareele (energia mareelor) si biomasa (biocombustibili).

O resursă neregenerabilă este o resursă naturală, care nu poate fi reprodusă, cultivată, generată sau utilizată pe o scară care poate susține rata de consum. Odată epuizată nu mai este disponibilă pentru nevoile viitoare. De asemenea, resursele neregenerabile sunt resursele care sunt consumate mult mai repede decât natura le poate crea, ca de exemplu combustibilii fosili (cum ar fi carbunele, petrolul și gazele naturale), energia nucleară (uraniul) și anumite exemple acvifere. Minereurile metalifere sunt primele exemple de resurse non-regenerabile.

Caracteristicile energiei regenerabile

Energii regenerabile: Energii neregenerabile:

– nu sunt legate de o anumită locație geografică; – au o locație geografică definită;

– nu au cantitate finită; – au o cantitate finită;

a. Energia eoliană

Energia eoliană este energia vântului, o formă de energie regenerabilă. La început energia vântului era transformată în energie mecanică.

Fundamentul energiei eoliene moderne

Vânturile se formează deorece soarele nu încălzește Pământul uniform, fapt care creează mișcări de aer. Energia cinetică din vânt poate fi folosită pentru a roti niște turbine, care sunt capabile de a genera electricitate.

Energia eoliană este o energie curată și regenerabilă dar este intermitentă, având variații în timpul zilei și al anotimpului, și chiar de la un an la altul. Turbinele eoliene operează cam 60% din an în regiunile cu vânt. Prin comparație, uzinele de cărbune operează la circa 75-85% din întreaga capacitate.

b. Energia hidraulică

Energia hidraulică reprezintă capacitatea unui sistem fizic (apă) de a efectua un lucru mecanic la trecerea dintr-o poziție dată în altă poziție (curgere). Datorită circuitului apei în natură, întreținut automat de energia Soarelui, energia hidraulică este o formă de energie regenerabilă.

Energia hidraulică este o energie mecanică formată din energia potențială a apei dată de diferența de nivel între lacul de acumulare și centrală, respectiv din energia cinetică a apei în mișcare. Exploatarea acestei energii se face actualmente înhidrocentrale, care transformă energia potențială a apei în energie cinetică. Aceasta e apoi captată cu ajutorul unor turbine hidraulice care acționează generatoare electrice care în final o transformă în energie electrică.

Moduri de exploatare a energiei hidraulice:

roți hidraulice;

hidrocentrale;

microcentrale si picocentrale hidraulice;

centrale mareomotorice;

instalații care recuperează;

energia valurilor.

c. Energia solară

Energia solară reprezintă energia electromagnetică transmisă de soare generată prin fuziune nucleară. Ea stă la baza întregii vieți de pe pământ și reprezintă aproximativ 420 trilioane kWh. Aceasta cantitate de energie generată de soare este de câteva mii de ori mai mare decât cantitatea totală de energie utilizată de toți oamenii.

Energia solară se utilizează din ce în ce mai mult din punct de vedere tehnic, mai ales în domeniul furnizării energiei.

Cu ajutorul tehnologiilor se poate beneficia de energia solară în mai multe moduri:

Celulele solare care produc direct curent electric (fotovoltaic)

Panourile solare care generează căldură (solar termic)

Centralele solar-termice care produc electricitate prin utilizarea căldurii și aburului

Sobele solare sau cuptoarele solare sunt utilizate la încălzirea hranei sau la sterilizarea produselor medicale

(6).

Tehnologii și soluții ecologice

Conștientizarea și atenția asupra energiei ecologice crește la un nivel global. Zilnic apar pe piața globală diferite tipuri de energii regenerabile.

Tehnologia wind belt este o alternativă a morilor de vânt care sunt costisitoare și complexe. În loc de focusarea convențională pe rotație, acest generator nou care se bazeaza pe energia vântului, captează energia prin vibrație, formându-se efectul fizic cunoscut ca vibrație aeroelastică. Când vântul mișcă o membrană subțire, prin vibrație aerolastică se creează frecvențe, ce se transformă în energie electrică cu ajutorul dispozitivului wind belt. În cazul acestei tehnologii se prevede un viitor promițător pe piața energiilor regenerabile. Acest dispozitiv convertește energia vântului in energie electrică prin intermediul unei membrane întinse și niște magneți aflați în bobine metalice.

Construirea unui dispozitiv include un generator de câmp magnetic, un conductor electric și o membrană flexibilă fixată în două capete. Membrana fiind mișcată, vibrează. Conductorul electric si generatorul de câmp magnetic sunt atașate membranei și configurate să fie mișcate în același timp cu membrana. Vibrația membranei cauzată de vânt, creează o mișcare relativă între conductorul electric și câmpul magnetic atașat. Mișcarea cauzează o schimbare în puterea câmpului magnetic atașat la conductorul electric, iar aceasta creează inducție electrică în conductor.

Calcularea energiei, produsă de dispozitiv se face în funcție de relația dintre puterea vântului și puterea geometriei. Puterea generată în watts, de Windbelt este proporțională cu mărimea acestuia. De exemplu, dacă un dispozitiv de dimensiune finită este înlocuit de un alt dispozitiv cu dimensiunea dublă, acesta ar produce de două ori puterea de curent față de windbelt-ul înlocuit. Energia produsă de vânt trebuie luată în considerare, iar pentru simplicitate ecuația energiei kinetice va fi folosită pentru reprezentarea energiei nominale.

Producerea acestei tehnologii este una necostisitoare și se încearcă exploatarea sa în mai multe domenii, începând de la instalarea acesteia la produse de scară mică precum corpuri de iluminat, pâna la cele de mari dimensiuni ca de exemplu, sub poduri unde circulația aerului este mai mare.

Puterea vântului [metru/secundă] , curent generat in [miliamperi].

Imagine explicativă a componentelor

Generatoarele de vânt instalate la domiciliu au scopul de a reduce costurile efectuate pentru energie electrică. Acestea pornesc de la ideea morilor de vânt de mari dimensiuni, însă au o dimensiune redusă și se pot instala la înălțimea acoperișului, unde circulația vântului este mai sporită, sau chiar în curte.

Costurile acestor generatoare diferă substanțial, unii construindu-și propriile mori de vânt din materiale achiziționate din diferite magazine de piese, iar altele achiziționate de la firme profesionalizate pe acest domeniu, unde costurile cresc semnificativ.

Pentru realizarea unui astfel de genereator sunt necesare următoarele:

Un generator

Elice

O montare direcționată către vânt

O altitudine potrivită pentru vânt

Baterie și un sistem de control electric

Capacitatea producției de energie electrică variează în funcție de performanța generatorului. Acestea pot reduce între 10-15% din costurile efectuate pentru energie electrică, iar dispozitivele mai performante pot reduce chiar până la 90%, însă instalarea a astfel de tipuri de generatoare pot avea costuri până la 40.000-45.000 de dolari. De asemenea timpul recuperării investiției este influențat de capacitatea produției de energie.

Încălzitoarele solare de apă sunt o soluție ecologică convenabilă, deoarece pot reduce costurile semnificativ pentru apă. Instalarea unor astfel de încălzitoare este mult mai ieftină, iar investiția efectuată poate fi plătită mai ușor, decât instalarea panourilor solare fotovoltaice generatoare de curent electric.

Costurile de instalare pot varia între 2.000 – 5.000 de dolari, iar timpul de recuperare este în medie de doi ani.

Clădirile de mari dimenisuni, precum zgârie-norii necesită mult curent pentru răcire, instalarea panourilor solare reprezintă o dificultate datorită acoperișurilor înguste. Astfel se dorește implementarea unor geamuri solare pentru a produce energie electrică.

Geamurile nu doar generează energie prin rândurile celulelor din silicon așezate între geamurile duble, dar și blochează razele solare care ar încălzii încăperea printr-un truc optic.

Instalarea sistemelor de recoltare a apei de ploaie este o modalitate eficientă si extrem de necostisitoare. Acestea au sisteme mecanice foarte simple care se conectează la un sistem de jgheab sau o rețea de colectare a apei de pe acoperiș pentru a stoca apă într-un butoi sau o cisternă pentru uzuri nepotabile, cum ar fi : udarea florilor, a trage apa la toaletă, irigații, etc.

Acest sistem fiind atât de ieftin, poate fi achiziționat si instalat. chiar de client. Platirea unui antrepreon pentru instalarea sistemului de colectare a apei poate costa peste câteva sute de dolari sau mai mult.

Costul inițial depinde de tipul de instalație, iar timpul de recuperare a investiției depinde de tipul de sistem și de durata utilizării.

Tehnologia LED

Un LED (din engleză , light emitting-diode, ceea ce înseamnă diodă emițătoare de lumină) este o sursă de lumină de mici dimensiuni, însoțită de un circuit electric ce permite modularea formei radiației luminoase.

Ledurile sunt utilizate deseori ca indicatori în cadrul dispozitivelor electronic și din ce în ce mai mult în aplicatii de putere ca susrse de iluminare.

Ledurile au niște caracteristici unice care trebuiesc luate în considerare.

Eficiența, lumina generată de LED foloseste mult mai eficient energia electrică față de sursele cu incandescență, unde aproximativ 90% din energie este utilizată pentru încalzirea filamentului până la incandescență. Sistem optic utilizat este superior din punct de vedere al pierderilor. Eficiența surselor de alimentare este un factor foarte important. Toate acestea la un loc, indică ca eficiența ledurilor este mult superioară față de soluțiile clasice. Acest lucru va avea un impact asupra consumului de energie electrică, deoarece economia energiei depășește frecvent 50% față de sursele convenționale.

Emisia direcțională a luminii, lumina poate fi direcționată cu ușurință oriunde este necesară. Sursele obișnuite de iluminat emit lumina în toate direcțiile. Lipsa reflectoarelor sau a dispozitivelor optice speciale duce la irosirea la o mare parte din lumină privind sursele convenționale. LED-urile fiind montate pe o suprafață plană emit lumina hemisferic reducând astfel lumina care nu se utilizează.

Durata de viață, este aproximativ între 35.000 – 100.000 de ore, acest lucru însemnând ca depașește substanțial durata de viță a surselor de iluminat cu incandescență care au aproximativ 1000 – 2000 de ore sau cele fluorescente cu 8.000 – 15.000 de ore. Sursele de iluminat cu LED sunt mult mai rezistente la variații de temperatură, vibrații și șocuri mecanice, acest lucru indicând faptul ca sunt mai fiabile decât cele tradiționale.

Culoarea, este generată de materialul semiconductor. LED-uri nu au nevoie de filtre pentru a produce lumină de o anumită culoare.

Rezistența la șocuri și vibrații, este foate bună, întrucât nu se deteriorează filamentul sau balonul de sticlă cum se întâmplă în cazul altor tipuri de lâmpi. Lămpile clasice cu incandescență și descărcare în gaze, pot fi afectate în cazul funcționării în medii în care sunt supuse la vibrații excesive. În aplicații legate de mijloace de transport, iluminat interior și din apropierea zonelor industriale, scări rulante, lifturi, venitlatoare, corpurile de iluminat cu LED sunt alegerea perfectă.

Dimensiunea ledurilor este redusă, sursele de iluminat cu LED pot fi foarte compacte, lumina direcțională oferă posibilitatea unori soluții inovative, cu un design compact. Pentru producerea unui nivel de lumină echivalent produs de corpurile obișnuite de iluminat este nevoită gruparea mai multor LED-uri. Lămpile care produc sute de lumeni sunt mai compacte decât cele cu descărcare în gaze cu flux similar. Caracteristica lămpilor cu LED de a fi compacte poate fi exploatată in spați cu tavan jos, parcări, garaje, etc. Deasemea pot fi utilizate pentru vitrine și containere.

Funcționarea la temperatură scăzută, indică performanța lămpilor cu LED care rezistă la temperaturi mici. Lămpile fulorescente, cele pe bază de amalgam, funcționează deficitar la temperaturi scăzute, fiind necesare tensiuni mari pentru a se aprinde și având un flux luminos mai scăzut. Acest lucru este motivul pentru care lâmpile cu LED sunt folosite în spații refrigerate, congelatoare, camere reci, aplicații exterioare.

Capacitatea de a rezista la numeroase cicluri aprindere-stingere, este mai bună față de lămpile tradiționale care se ard mai rapid daca sunt supuse la cicluri de aprindere-stingere frecvente, întrucât, în cazul lămpilor cu incandescență filamentele subțiate în timpul funcționării se ard la aprindere, iar în cazul celor fluorescente și cu descărcare în gaze tensiunile de pornire erodează învelișul emițător al electrodului. Perioada de viață a LED-ului si fluxul său luminos nu este afectat de ciclurile rapide. Această caracteristică fac lămpile cu LED adecvate pentru aplicații cu senzori de prezență sau semnalizatoare.

Aprinderea instantanee, este un alt avantaj, deoarece nu este necesar timpul de încălzire. Lămpile fluorescente au nevoie de până la trei minute pentru a ajunge la emisia maximă de lumină. Lămpile cu descărcare de intensitate mare au timpi de încălzire între câteva minute pentru halogenuri metalice până la 10 minute pentru lămpile cu sodium. Este nevoie și de un timp suplimentar de 10 – 20 minute din momentul stingerii până pot fi repornite, interval de timp care poate fi redus la 2 – 8 minute în cazul utilizării balasturilor cu pornire cu puls. LED-urile ajung la strălucirea maximă aproape instantaneu și se pot reaprinde imediat după ce au fost stinse.

LED-urile nu au emisii infraroșii sau ultraviolet, însă lămpile cu incandescență convertesc cea mai mare parte din energie în radiație infraroșie, doar mai puțin de 10% fiind convertită în lumină vizibilă. Lămpile fulorescente convertesc cam 20% din enegrie în lumină, iar cele economice emit rediații ultraviolet care fac necesare dispozitive speciale de protecție pentru a nu afecta ocupanții încăperii. Radiațiile infraroșii pot produce arsuri, iar cele ultraviolete deterioreaza obiectele de artă, artefactele, stofele și ochii.

Impactul redus asupra mediului este unul dintre cele mai importante avantaje, LED-urile conservă energia și nu conțtin substanțte periculoase pentru mediul înconjurător spre deosebire de sursele de iluminat cu descărcare în gaze care conțin mercur. Durata de viață este mai îndelungată. Acest lucru face ca sursele de iluminat cu LED sa fie mult mai prielnice pentru mediu. În prezent, legislația europeană prevede înlocuirea surselor de iluminat cu incandescență și descărcare de gaze până în anul 2017.

Controlabilitatea corpurilor de iluminat cu LED sunt mult mai bune. Lampile cu LED sunt compatibile cu dispozitive de control electrice pentru ajustarea nivelului de lumină si caracteristicilor de iluminare. Acastă tehnologie oferă potențiale beneficii în privința controlului nivelului de lumină și culorii. Integrarea cu cellule fotoelectrice oferă potențialul pentru creșterea eficienței energetice.

(20) Diagrama unu LED

Tehnologia Curentului Fotovoltaic

Fotovoltaicele sau celulele solare sunt dispozitive semiconductoare care transformă lumina solară în curent electric. Grupele de fotovoltaice sunt configurate electric în module și matrice, care pot fi folosite la încărcarea bateriilor, funcționarea motoarelor, și pentru a alimenta sarcini electrice.

O celulă fotovoltaică de silicon e compusă din o foiță subțire de un strat de siliocon de tip N, deasupra unui strat gros de silicon de tip P. Un câmp electric este creeat deasupra suprafeței de sus a acelei celule unde cele două materiale intră în contact, numită jucția P-N. Când razele solare ajung la suprafața unei celule fotovoltaice, câmpul electric produce momentul și direcția la electronii stimulați de lumină, rezultând fluxul de curent când celulele solare sunt conectate la un încărcător electric.

(1)

Indiferent de mărime, o bucată de celulă fotovoltaică de silicon produce in jur de 0.5 – 0.6 volți in conformitate cu un circuit deschis, fără condiții de încărcare. Curentul de ieșire a unei celule fotovoltaice depinde de eficiența și mărimea suprafeței, și este proporțională cu intensitatea soarelui care ajung la suprafața celulei.

Celulele fotovoltaice sunt conectate electric în circuite în serie sau în paralel, pentru a produce voltaj, curent și nivele de putere mai mari. Modulele fotovoltaice consistă în circuite

fotovoltaice sigilate într-un mediu de protecție laminat, și sunt blocurile fundamentale construite din sisteme fotovoltaice. Panourile fotovoltaice includ una sau mai multe module fotovoltaice asamblate ca unități de domeniu instabil. O matrice fotovoltaică este unitatea generatoare de putere completă, constând în orice număr de module și panouri fotovoltaice.

(2)

Sistemele fotovoltaice sunt ca și restul sistemlor generatoare de electricitate, doar că echipamentul e diferit decât cel folosit în mod convențional de alte sisteme generatoare electromecanice. Principiile de operare și interferare cu alte sisteme electrice, rămân aceleași, și sunt ghidate de un corp electric, coduri și standare bine stabilite.

Instalarea sistemului fotovoltaic solar are mai multe avantaje. Un sistem fotovoltaic nu necesită niciodata realimentare, nu emite poluție și poate fi folosit peste 30 de ani în timp ce necesită reparații minime de întreținere.

Instalrea unui sistem fotovoltaic e una din modurile pe care proprietarii caselor și a altor clădiri pot contribuii pentru un viitor durabil pentru toată lumea.

Tehnologia Glulam

Cheresteaua laminată lipită (glulam) este un produs industrial din lemn cu un cost redus semnificativ față de alte materiale de constructive cum ar fi: aluminiu, fier sau piatră care sunt considerate eco-friendly (cu impact redus asupra mediului).

Producție și prelucrare

Uscarea plăcilor

Plăcile din esență moale sunt uscate până la un conținut de umezeală de aproximativ 12% și apoi rindeluite.

(1).

Clasificarea rezistenței

Plăcile uscate rindeluite sunt clasificate după rezistență fie vizual, fie mecanic. Pentru lamelele externe ale glulam-ului se iau în considerare cerințe suplimentare privind aspectul extern a glulam-ului.

(2).

Tăierea nodurilor și a altor defecte ale lemnului

Secțiunile plăcilor cu defecte de lemn care au o influență semnificativă asupra rezistenței sau aspectului exterior cum ar fi noduri, rășină sau coajă înfundată sunt tăiate de pe placă în funcție de clasa de rezistență și clasa suprafeței. Plăcile sunt unite de-a lungul ca o lamelă teoretic infinită folosind îmbinări în dinți (unite prin lipire între marginile a două plăci, având formă asemănătoare cu o mână.)

(3).

După ce îmbinarea în dinți s-a întărit lamelele sunt rindeluite la o grosime de până la 45 mm.

(1)

Adezivul se aplică pe partea mai lată a marginii lamelei.

(2)

Cel puțin trei lamele sunt stivuite și presate fie într-o presă dreaptă sau curbată.

(3)

După ce liniile de adeziv s-au întărit glulam-ul brut este de obicei rindeluit și teșit.

(4)

Materiale ecologice

Lemnul reprezintă un material cu o bună stabilitate, cu rezistență bună la căldura soarelui, la umiditate, care impune pentru a se păstra în timp, sa fie tratat cu lacuri de protecție.

Lemnul nu dăunează sănatății, așadar este un produs ecologic, procesul de fabricare nu are impact negativ asupra mediului înconjurător în nici un fel, ea rămâne o materie primă indispensabilă industriei. Copacii au un rol important în a produce oxigen și reduc dioxidul de carbon din atmosferă și moderează temeperaturile pământului. Pentru a nu produce dezechilibru în mediu, se plantează copaci care să compenseze defrisările efectuate.

Lemnul este un material reciclabil cu excepția lemnelor tratate cu substanțe chimice periculoase, acestea pot fi considerate deșeuri care nu mai intră în proces de reciclare. Destinația lemnelor tăiate din pădure este vastă și pot fi folosite ca material inofensiv pentru mediu, dar din păcate filiera de recuperarea a deșeurilor nu este suficientd de optimizată

Glulam-ul este un produs ecologic din lemn, cheresteaua laminată lipită și are un cost redus față de alte materiale. Comparativ cu alte materiale este singurul produs cu ajutorul căreia se pot realiza cele mai complexe forme, deoarece capacitatea de îndoire este foarte bună.

(12)

Materialul plastic este un înlocuitor al lemnului, procedeul tehnologic este mai simplu decât cele utilizate în prelucrarea și asamblarea lemnului. Acest material este necostisitor, însă mai fragil decât lemnul și este folosit nu doar pentru confecționarea obiectelor de unică folosință, dar și pentru aplicarea ei în designul interior și exterior.

Plasticul nu are nevoie de tratamente speciale precum lemnul, care are nevoie de tratamente speciale pentru bacterii și umezeal sau tratamente anticorozive ca în cazul metalului. Nu putrezește, durata de viață este îndelungată, este ușor de colorat, deoarece aceasta intră în fiecare moleculă. Modalitățile de prelucrare a plasticului sunt: turnarea, injecția, extrudarea, etc.

Cel mai mare dezavantaj al plasticului este procesul de reciclare, care prin ardere degajă gaze poluante, degradarea acesti material durează sute de ani de la depozitare. Există însă unele forme ale acestui material care sunt degradabile la lumina ultravioletelor.

Un avantaj considerabil al plasticului este că nu necesitp prelucrări ulterioare, pot avea un aspect plăcut, întrucât pot fi realizate diferite tipuri de suprafețe și texturi (mate, lucioase, striații, rizuri, etc.), oferă posibilitatea obținerii multor variante de culori obișnuite sau metalizate așadar se pot obține o infinitate de forme și texturi care au rol important în design.

O alternativă avantajoasă pentru mediul înconjurător este producerea maselor plastice din diferite extrase de plante, acestea au denumire de bioplastic. Reciclarea acestor tipuri de plastice durează mai puțin decât reciclarea plasticilor convenționale facute din resurse pe bază de petrol. Emiterea dioxidului de carbon în timpul ciclului de viață este mai puțină decât cea a plasticului obișnuit.

(1)

(2)

Aluminiul este un material ecologic, prietenos cu mediul înconjurător și i se mai spune ca fiind metalul verde. Cel mai mare avantaj pe care îl are este posibilitatea de reciclare în procent de 100%. Reciclarea acestui material necesită 95% mai puțină energie față de energia folosită pentru producerea aluminiului din materia primă.

Aluminiul poate fi reutilizat la infinit și nu își pierde caracteristicile după faza de reciclare, așadar 75% din produsele de aluminiu fabricate până acum sunt încă folosite. Prin urmare, această situație are un avantaj dublu, deoarece se economisesc și resursele natutrale cât și energia folosită pentru producerea aluminiului. Reciclarea având nevoie doar de 5% din energia folosită pentru producerea aluminiului din materia primă economisește 9 tone de emisii de dioxid de carbon.

Aluminiul reprezintă aproximativ un procent de 8% din greutatea suprafeței solide a pământului. Cea mai mare concentrație de oxid de aluminiu este conținută în minereul de bauxită. Prin extragerea alumineu din bauxită se poate obține aluminiul pur. Printr-o baie electrolitică, se obține un kilogram de aluminiu pur din 1.9 kilograme de alumină.

Pe lângă proprietățile aluminiului privind culoare, ușurința de întreținere, durabilitatea, materialul este foarte rezistent, această caracteristică este motivul pentru care este foarte adesea folosită ca material de construcții.

Prețul acestui material având în vedere calitatea acestuia este unul impresionant chiar dacă se consideră ca aluminiul este mai scump decât alte materiale. Este o investiție convenabilă pe termen lung privind construcțiile.

Simbolul aluminiului se notează cu Al care are valorea numărului atomic de 13 și are masa atomică de 26.982.

(19) Texturi și piese din aluminiu

Betonul este un amestec obținut din ciment sau din alte materiale pe baza de ciment, agregate (nisip, pietriș, calcar), apă, și adaosuri chimice care modifică proprietățile betonului. Diversitatea componenților, prin diferite combinații se pot ajunge la o gamă largăde tipuri de beton.

Dezvoltatorii inspirându-se din natură au inventat și un beton permeabil care simulează solul natural. Permite trecerea apei, asigurând accesul ei la sol, comparativ cu asfaltul obișnuit care reține apa. Față de beton, asfaltul conține o cantitate mare de substanțe toxice, neprielnic mediului înconjurător. Betonul organic, datorită porozității sale ajută la trecerea apei la plante.

Betonul este realizat din materiale naturale, așadar se consideră fiind un material ecologic, este inofensiv mediului înconjurător și pe durata fabricării, dar și a utilizării sale, materialul este reciclabil în totalitate.

Acest material în prezent este indispensabil construcțiilor moderne, fiind utilizat pentru drumuri, poduri, stâlpi, garduri, strcturi arhitectonice, pavaje, etc.

Au apărut diferite tehnologii pe piață care produc diferite tipuri de beton. Astfel betonul poate fi folosit și pentru crearea mobilierului. Acest material este făcut dintr-o combinație de fibră de sticlă și nisip aspru. Materialul este atât de ușor încât mobilere din acest compus pot fi mutate cu ușurință dintr-un loc în altul și are greutatea suficientă pentru a nu fi suflată de vânt. Se pot produce obiecte și pentru interior cât și pentru exterior, este durabil și rezistent la toate cele patru anotimpuri și absorb apa.

(20,19,18) Textură, structură și masă din beton

Sticla are un rol important în aria bunurilor de consum, în construcții și în design. Acest material este un corp solid, amorf , obținut prin topirea nisipului de cuarț, sodă, calcar și alte materii prime. La temeperaturi mai înalte se comportă ca lichidele subrăcite cu vâscozitate mare.Sticla se poate modela la temperaturi ridicate și pot avea diferite culori si texturi.

Sticla este un material ecologic, din punct de vedere al reciclării, ca și aluminiul, sticla poate fi reciclată prin topire la inifnit, fără a-și pierde proprietățile. Costurile reciclare sunt mai mici decât cele de producție a sticlei din materii prime, economisind energie ca și în cazul aluminiului. Dezavantajul sticlei este rezistența acesteia la coroziune, întrucât necesită un timp extrem de îndelungat pentru a se descompune. Este cel mai rezistent deșeu creat de om, pe al doilea loc fiind materialele plastice.

Procesul de reciclare este îndelungat, sticlele trebuiesc spălate și sortate în funcție de pigmenți, iar după măcinare se elimină impuritățile. Sticla incoloră are valoare mai mare, deoarece poate fi reutilizată în mai multe domenii.

Materialul fiind rezistent la coroziune constituie un pericol pentru mediul înconjurător și reprezintă cea mai mare cantitate de deșeuri depozitate în gropile de gunoi.

Proprietățile optice ale sticlei: transmisia luminii, cu cât este mai bună transparența cu atât mai bună e și transmisia; absorția luminii este invers proporțională cu transmisia; refracția luminii; reflexia luminii.

Proprietățile mecanice ale sticlei: duritatatea sticlei în timpul utilizării sau în timpul prelucrării estei supusă la operații de zgâriere acest lucru afectează aspectul si rezistența mecanică; fragilitatea este un dezavantaj al sticlei, proprietate care limitează utilizarea sticlei în anumite domenii; sticla este un izolator electric, conductibilitatea electrică a sticlei este mică la temepratura mediului.

(21,22,23) Sticle de diferite texturi și culori

Corpuri de iluminat din materialități diferite

(44) Corpuri de iluminat din alumini și alte metale

(45) Corpuri de iluminat din lemn

(46) Corpuri de iluminat din beton

Relația corpurilor de iluminat cu arhitectura

Înainte de anii 1800 sursele de lumină folosite erau torțele, lumânările, lămpile imporvizate și opaițele. În secolul XVII – XVIII se foloseau diverși combustibili pentru iluminat. Cea mai bun combustibil era grăsimea de balenă, însă aceasta era scumpă, iar cei săraci nu-și puteai permite și prin urmare foloseau lumânări.

Primele lămpi cu curent au fost elaborate de Sir Humphrey Davy în 1809. Acestea erau lămpi cu arc carbonic  la cei poli ale unei baterii s-au fixat câte o baghetă de carbon, acestea atingându-se la locul contactului, producând o lumina incandescentă, alba. Daca erau îndepărtate la aproximativ 10 cm distanță, se obținea un arc luminos alb, puternic.

Până la apariția generatoarelor, în 1831, lampile cu arc caloric nu puteau deveni o metodă practică de iluminare. In anii 1850, lămpile cu arc electric s-au folosit pentru iluminarea temporară a străzilor din Londra, Paris, Berlin și New York  prima lampă cu arc electric permanentă a fost instalată în 1862 în farul din Dungeuness.

Iluminatul exterior se folosește la direcționarea luminii către plante, căi, arhitecturi, sculpturi sau pentru a evidenția elemente decorative.

Stilul Art Nouveau sau ,,arta nouă”, a apărut la începutul secolului XX, în Europa, precum și in Statele Unite și Canada.

Caracteristicile stilului se pot recunoaște prin linii curbe, ondulate, având rolul de a conferii dinamism. Formele din stilul art nouveau par a fi pline de viață, asemenea unor flori pe cale de a înflori. Materialele inovatoare, tehnologiile noi, suprafețe bine finisate și designul exacerbat sunt tot caracteristici ale stilului. Se evită eclectismul victorian și excesul ornamental, dar promovează motivele stilizate inspirate din natură.

Corpurile de iluminat pentru arhitectura și gradinile art nouveau au forme specifice stilului pentru a integra și a crea armonie între structuri și evidențiază trăsăturile artei noi.

(25) Corpuri de iluminat cu elemente din stilul art nouveau

(12) (13) (14) Arhitectura și elemente decorative din stilul art nouveaum

Stilul Art Déco își ia numele de la Expoziția de Arte Decorative în franceză Arts Decoratifs din 1925, de la Paris. Acest stil s-a considerat un stil luxos, însă s-a dovedit atat de popular încât trăsăturile caracteristice au fost reproduse pe liniile de producție în masă. Arta decorativă a fost aplicată în multe domenii, design industrial, design grafic, design interior, arhitectură, etc.

Caracteristicile stilul art deco sunt formele trapezoidale, zig-zagul, forme triunghiulare, modeluri chevron, forme pășite, curbe, motive solare. Materialele folosite în acest stil sunt: aluminiul, fierul inoxidabil, lacul, lemnul încrustat. Pe lângă materialele folosite de Art Nuveau, Arta Decorativă a introdus și material exotice, precum piele de rechin sau piele de zebră.

(31) Copruri de iluminat din stilul art deco

(30) Arhitectura și detalii inspirate din stilul art deco

Termenul baroc provine din cuvântul portughez barocco, ce denumește ,,o perlă cu formă neregulată”. Termenul a fost aplicat unui stil arhitectural dinamic, plin de spectaculozitate, dramatism și culoare, care s-a răspândit, pe parcursul secolelor XVI, XVII și XVIII, din Italia în întreaga Europă.

Barocul a apărut în Italia, unde, ca parte a Contrareformei, Biserica Catolică a căutat să atragă masele și să contracareze protestantismul. Pentru atingerea acestui obiectiv, bisericile au căpătat un aspect mai ostentativ ca niciodată.

Stilul baroc este caracterizat de monumentalitatea clădirilor și excesivitatea decorării interioare și exterioare a acestora.

(34) Corpuri de iluminat din stilul baroc

(35) Arhitectura și detalii din stilul baroc

Bauhaus

Școala Bauhaus din Weimar, Germania, a fost înființată în 1919 de Walter Gropius, prin fuziunea dintre Acadamia de Arte Frumoase și Școala de Arte și Meserii. Școala a avut succes și un nou Bauhaus s-a deschis la Dresda în 1925. Bazându-se pe conceptul reconcilierii meșteșugului cu industria, Bauhaus pregătea profesioniști care să fie la fel de familiari cu proiectarea, cu meșteșugul și cu metodele producției în masă. Arhitectura, feroneria, lucrările de lemn, ceramica, mobilierul și proiectarea obiectelor erau inculose în curriculum. Școala Bauhaus a fost închisă de naziști din 1933.

Școala Bauhaus este caracterizată prin dorința rezolvării a problemelor funcționale cu reducerea decorării la minimum. ,,Funcțion over form” se referă la funcția înaintea formei, școala era axată pe funcțiile produselor iar apoi pe estetică, creau o armonie între funcție și estetică. Astfel idioma ,,Less is more”, împrumutată de Gropius descrie faptul că se poate face design de calitate și cu mai puțin. Mișcarea Bauhaus a fost influențată de modernism, minimalism, respectul pentru materiale și mediul înconjurător, produsele artizanale până la producția în masă.

Designul grafic, inclusiv cel tipografic, a fonst un element-cheie în publicitatea Școlii Bauhaus. Fontul Bauhaus apare în partea laterală a clădirii de ateliere.

(5)

Biroul lui Walter Gropiu era situat în mod simbolic în centrul Școlii Bauhaus din Wiemar, pe o punte, supervizând toate elementele complexului. Mobilierul simplu, dispozitivele metalice tubulare și dreptunghiurile pictate multicolor erau influențate de proiectele grupului Stijl.

(6)

(8) Obiecte realizate în stilul bauhaus

Stilul Minimalist

,,Termenul american Minimal Art, tradus prin ,,artă minimală”sau ,,minimalism”, folosit pentru prima dată de criticul american Richard Wallheim, capătă înțeles estetic in 1962-1963 ca reacție la expresionismul abstract al anilor 1940, 1950. Uneori este folosit în sens peiorativ și trimite cu gândul la ideea că adepții săi vor sa ,,minimeze, minimalizeze” arta, să o supună unui proces reductiv. Arta minimală înseamna less is more, adică ,,mai puțin înseamnă mai mult”, după Mies van der Rohe, arhitect si designer din Bauhaus (școala de artă germană din ani 1920)”.

Caracteristicile artei minimaliste în pictură sunt lipsite de subiect, de formă, de mișcare, însă predomină culoarea pe suprafațe mari. Formele sunt simplificate la maximum, fiind reduse la structuri elementare precum: linia, punctul, pătratul și dreptunghiul. Culorile vii sunt reduse în fiecare operă pentru a evita orice efect spațial.

Minimalismul în design și arhitectură, este inspirat și influențat de tradiția amenajării din spațiile Asiei îndepărtate (China, Japonia), iar în Europa apare sub forma stilurilor moderniste De Stijl (Olanda – 1917), școala Bauhaus din Germania. În designul arhitecturii minimaliste și designul de interior predomină formele geometrice, culorile armonioase, texturile naturale, aranjamentele spațiale în plan deschis, obiectele ordonate, finisările curate, acoperișurile plate sau aproape plate și geamurile de mari dimensiuni.

(100) Corpuri de iluminat din stilul minimalist

(111) Arhitectura și elemente minimaliste

Elaborarea lucrării proprii

Public țintă

Acest produs se adresează persoanelor cu vârsta de peste 30 de ani, al căror venit depășește ușor bugetul mediu, cu domiciliul în zonă rezidențială. Acest grup de persoane au un stil de viață minimalist, cu preocupări ecologice.

Stilul de viață minimalist este opusul mentalității cotidiene, întrucăt se trăieste intr-o societate în care lumea este preocupată de acumularea a cât mai multor posesii. A deține mai puține lucruri poate avea următoarele avantaje:

Cheltuieli financiare reduse, prin opțiunea de a acumula doar esențialul și necesarul;

Stres redus, întrucât o locuință minimalistă este mai puțin solicitantă;

Spațiu curat. Cu cât posesiile sunt reduse, cu atât mai facilă menținerea curățeniei;

Sentiment de libertate, ce conferă o atmosferă revigorantă;

Menținerea mediului înconjurător. Prin consum redus, scade nivelul de degradare a mediului;

Productivitate sporită. Excesul de posesii solicită o mare parte din timpul liber;

Exemplu pentru copii. Valorile promovate de minimalism sunt mult mai avantajoase față de cele expuse de mediul consumist;

Deținerea lucrurilor calitative. Calitatea înainte de cantitate;

Timp pentru lucruri mai importante, nefiind stăpânit de dorința de acumulare;

Spațiu ordonat, astfel încăt lucrurile pot fi găsite mai ușor;

Locuință cu extindere redusă. Casa este una dintre cele mai scumpe investiții.

Imagini din stilul de viață minimalist

(76) Case rezidențiale, grădini și interioare minimaliste

Corpul de iluminat ecologic

Proiectul presupune realizarea unui set de corpuri de iluminat ecologice, respectiv două corpuri de iluminat. Un corp de dimensiune mai mare, care crează un ambient în curtea minimalistă și un corp de dimensiune mai mică pentru iluminarea aleilor.

Diferența dintre cele două obiecte constă nu doar în dimensiunea acestora, ci și modalitatea de funcționare.

Pentru primul corp de iluminat, a cărui dimensiune este mai mare (de aproximativ 800-1000 mm) acumularea energiei electrice se face prin intermediul a două tehnologii: energia solară acumulată prin ajutorul celulelor fotovoltaice și energia eoliană acumulată prin tehnologia windbelt.

Obiectul este alcătuit din panou solar, corp optic, membrane receptative de vânt și armătura corpului.

(19) Corpul mare

Al doilea corp are dimensiunea mai mică (de aproximativ 350 mm), iar acumularea energiei se face doar prin intermediul panoului solar fotovoltaic. Lipsa tehnologiei windbelt se explică prin faptul că mărimea corpului fiind mică, viteza vântului are intensitate mult mai scăzută, fapt dezavantajos implementării acestui sistem.

Corpul este alcătuit din panou solar, corp optic și armătura corpului.

(20) Corpul mic

Funcția corpurilor de iluminat

Corpul mare de iluminat acumulează energia prinr-o celulă solară monocristalină de dimensiunea de 120 x 120 mm, care poate produce într-o zi în jur de 3-4 watts, în funcție de puterea razelor solare.

Dimensiunea membranelor este de 150mm sau mai mult, care acumulează energia în funcție de intensitatea vântului, fapt ce completează energia solară acumulată pentru funcționarea sursei de lumină.

Acumularea energiei se face în 4 bucăți de baterii reîncărcabile de tip Nickel-metal hydride batteries (NiMH) 1.2 V /1000 to 2000mA, care sunt mai scumpe față de Nickel-cadmium (NiCd) battery 1.2 V / 500 to 900mA, însă au capacitatea de 3 ori mai mare față de NiCd, chiar dacă sunt aceeași mărime, lucru care înseamnă că durata de funcționare este mai mare și sunt mai sigure. Chiar dacă prețul bateriilor NiMH este mai mare, acestea sunt mai prietenoase cu mediul înconjurător, întrucât bateriile folosesc un lichid uscat, care se poate elimina mai ușor. Rezistența acestora la temperature este mai mare, între -20 și 60 de grade Celsius (-4 și 140F). Bateriile Ni-MH au un ,,non-memory effect” ceea ce înseamnă că acestea se încarcă și pe vreme înorată.

Ca și emițător de lumină este folosit LED-ul, 4 bucăți respectiv 2 (la corpul mic) a câte 1 Watt fiecare, în total 4 watts. Cei 4 watts emit în jur de 220 lumeni, fluxul luminos este suficient pentru iluminare ambientală și pentru vizibilitate.

În timpul nopții, celula solară nu produce curent electric. Corpul de iluminat este dotat cu un photorezistor care la lipsa luminii pornește LED-urile. În schimb membranele windbelt funcționează și în timpul zilei cât și în timpul nopții, întrucât prezența vântului are loc pe parcursul zilei, respectiv nopții.

Plăcuța de control, din interiorul corpului acceptă curent de la celula solară, membrane și baterii. Placa are trei circuite de tranzistoare care aprind LED-urile atunci când photorezistorul indică lipsă de lumină sau întuneric.

Încărcarea în timpul zilei, panourile solare produc suficientă energie pentru a încărca bateriile.

(23) Încărcare prin soare

În momentul în care photorezistorul detectează prea puțină lumină sau lipsa totală a luminii, acesta activează bateriile și aprind ledurile.

(24) Iluminare

Un LED extrage aproximativ 45 de miliampere cu bateria care produce în jur de 1.23 volți (0.055 watts). Dacă bateria NiCd este încărcată în totalitate, poate opera un LED timp de 15 ore, iar în cazul bateriei NiMH durata de operare este de trei ori mai mare.

Pentru buna funcționare a corpului de iluminat este importantă funcționarea bateriilor, iar în cazul în care sursa de lumină are deficit, de cele mai multe ori problema constă în durata de viață a bateriei care se apropie de sfârșit sau defecția acestuia.

În momentul în care intensitatatea vântului este mai mare decât 3 m/s, membranele încep să vibreze și să transforme vibrația în energie electrică. Spre deosebire de panoul solar, tehnologia windbelt profită de vânt în orice (25) Încărcare print vânt moment al zilei, fie zi fie noapte.

Schițe de idei

Variante finale 3D

Corpul de iluminat mare

Corpul de iluminat mic

Desene tehnice

Desenul tehnic al corpului de iluminat mare

Desenul tehnic al corpului de iluminat mic

Izometria corpurilor de iluminat

Randări ale corpurilor de iluminat

Efectul de iluminare a corpurilor

Detalii