25.06.2015 Views

Samenvatting 1 - Studiant

Samenvatting 1 - Studiant

Samenvatting 1 - Studiant

SHOW MORE
SHOW LESS

You also want an ePaper? Increase the reach of your titles

YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.

<strong>Samenvatting</strong> Energie en Installaties Academiejaar 2006-2007<br />

2 Energie<br />

Factoren bij omzettingsprocessen:<br />

- rendement<br />

- kosten<br />

- milieu impact<br />

- leverbaarheid<br />

- hernieuwbaarheid<br />

- potentiële gevaren<br />

3 Courante energiebronnen in een woning, kantoor,<br />

instelling<br />

P 13 schema bekijken<br />

3.1 Elektriciteit<br />

Wet van Pouillet:<br />

Weerstand = (lengte x soortelijke weerstand) / doorsnede<br />

Wet van Ohm:<br />

I = U / R<br />

Vermogen:<br />

W = P x t (Joules = Watt/s)<br />

P = U x I (P = I² x R)<br />

Grootheid Symbool Eenheid Symbool<br />

Spanning U Volt V<br />

Stroomsterkte I Ampère A<br />

Weerstand R Ohm Ω<br />

Vermogen P Watt W<br />

Arbeid (verbruik) W Joules J<br />

Tijd T Seconde s<br />

+ P 124 oefeningen<br />

Jolien De Veirman 1/22


<strong>Samenvatting</strong> Energie en Installaties Academiejaar 2006-2007<br />

3.1.1 Opwekking van elektriciteit via inductieprincipe<br />

Generator p 20<br />

Een band (aandrijfmechanisme) wordt aangedreven door niet elektrische motor (benzine,<br />

aardgas). Hierdoor ontstaat een draaiing, waardoor de rotor in de stator begint te draaien. De<br />

rotor is magnetisch doordat de spoelen verbonden zijn met een gelijkstroomtoevoer (op een<br />

batterij). Indien de rotor loodrecht staat op de windingen van de stator, zal de<br />

wisselspannigstroom 0 zijn. Indien de denkbeeldige as van de polen samenvalt met het vlak<br />

van de statorwinding, zal de spanning maximaal zijn. Zo ontstaat de nodige wisselstroom.<br />

Klassieke elektriciteitscentrale p 22<br />

Verbranding fossiele brandstoffen (olie, gas, kolen) in stoomketel productie stoom <br />

krachtige stoomstroom laat stoomturbine draaien levert mechanische energie aan alternator<br />

productie elektriciteit<br />

(chemisch e thermische e mechanische e elektrische energie)<br />

Rendement: 40%<br />

Stoom- en gascentrales (STEG) p 23<br />

Verbranden aardgas verbrandingsgassen drijven gasturbine aan koppeling aan alternator<br />

productie elektrische energie<br />

uitlaatgassen: 450°C bij verlaten turbine produceren in recuperatiestoomketel stoom<br />

Rendement: 50%<br />

Kerncentrale p 23<br />

Identiek, behalve manier van warmte produceren:<br />

In reactor splijting uraniumatomen warmte (elektriciteit) en straling (radioactiviteit)<br />

Warmtekrachtkoppeling p 24<br />

Werkingsprincipe: levert elektriciteit aan het net maar ook restwarmte à industrie of instelling.<br />

STEG-centrale: na gasturbine productie stoom (=thermische energie):<br />

omzetting in elektrisch energie en restwarmte wordt geleverd aan nabijgelegen afnemer<br />

thermische energie wordt direct na de gasturbine geleverd aan nabijgelegen afnemer<br />

Beperking:<br />

- afnemer moet in de onmiddellijke buurt gelegen zijn<br />

- moet stabiel en intensief warmtegebruik hebben<br />

Rendement: 80%<br />

Jolien De Veirman 2/22


<strong>Samenvatting</strong> Energie en Installaties Academiejaar 2006-2007<br />

Hernieuwbare energiebronnen<br />

Algemene beschouwingen p 25<br />

Voorraden<br />

- verbranding: impact op milieu<br />

(broeikaseffect)<br />

restproduct: kernenergie<br />

niet hernieuwbaar, uitputbaar<br />

Stromen<br />

- betrouwbaarheid: leveren niet voldoende<br />

elektriciteit op het gewenste moment<br />

- energiedensiteit: laag<br />

- kwaliteitsfactor: laag<br />

hernieuwbaar, onuitputbaar<br />

Waterkrachtcentrale p 27<br />

Sromend of neerstortend water wordt gebruikt om een turbine in beweging te brengen.<br />

Deze turbine zet een generator in werking en levert zo de nodige elektriciteit aan het net.<br />

Het vermogen hangt af van het waterdebiet en de valhoogte. Vandaar grote<br />

waterkrachtcentrales zich in het hooggebergte bevinden.<br />

Voordelen:<br />

- onuitputbaar<br />

- niet schadelijk voor het milieu<br />

- groot potentieel<br />

Nadelen:<br />

- beperkte ligging<br />

Windturbine p 28<br />

Windenergie wordt restreeks omgezet in elektrische energie door het aandrijven via de rotor<br />

in een alternator.<br />

Voordelen:<br />

- vermindering milieuvervuiling<br />

- verminderde afhankelijkheid van olieproducerende landen<br />

Nadelen:<br />

- wind is niet constant, 1/3 tijd draaiend<br />

- productiekost is 2x zo hoog<br />

- veel ruimte nodig omdat ze op grote afstand van elkaar moeten staan<br />

- milieubelasting op visueel gebied<br />

- vermogen per turbine is klein<br />

Jolien De Veirman 3/22


<strong>Samenvatting</strong> Energie en Installaties Academiejaar 2006-2007<br />

3.1.2 Opwekking van elektriciteit via scheikundige weg<br />

1. Natte elementen<br />

a. principe van het Galvanisch element<br />

Volta-element<br />

Koper en zinkplaten in zuuroplossing (elektrolyt)<br />

elektrolyt neemt elektronen weg vd koperplaat (positief geladen) en staat af aan zinkplaat<br />

Nadeel: minpool verdwijnt langzaam, werking neemt snel af<br />

b. accumulatoren en batterijen<br />

Accu auto (12V)<br />

Lood (-), loodoxide (+), verdund zwavelzuur (elektrolyt)<br />

Voordelen:<br />

- zeer kleine inwendige weerstand<br />

- mogelijkheid om grote platen te gebruiken grote verplaatsing van elektronen<br />

- auto wil niet starten omv slechte batterij: parallel schakelen van een andere batterij<br />

Nadelen:<br />

- laden: knalgas<br />

- lage omgevingstemperatuur: slechte effectieve lading<br />

- snel (ont)laden of tekort aan vloeistof: platen vervormen<br />

- contact met platen: kortsluiting<br />

Accu = energieomzetter<br />

Bij opladen: elektrische energie wordt omgezet in chemische energie<br />

Lading te controleren met zuurweger.<br />

Soortelijke massa van H2SO4 (zwavelzuur) is hoger dan van water<br />

Nikkel-cadniumaccu:<br />

Energiedichtheid 2,5x hoger dan loodaccu<br />

Nadeel: kostprijs 2x loodaccu<br />

Gebruik: energieleveranciers bij aandrijving van schoonmaakmachines<br />

Jolien De Veirman 4/22


<strong>Samenvatting</strong> Energie en Installaties Academiejaar 2006-2007<br />

2. Droge elementen<br />

a. niet oplaadbare (primaire)<br />

Leclanché-element (1,5V)<br />

zink, mangaandioxide (koolstof), pasta en bruinsteen als elektrolyt<br />

Nadelen: beperkt energieopslagvermogen, lekkage<br />

Alkalinebatterij<br />

Kaliumhydroxide (-), kwikoxide (+)<br />

Voordelen:<br />

- opslagvermogen van 1500 mAh<br />

- gaat 2 à 3x langer mee als zink-koolstof<br />

Nadelen:<br />

- milieubelasting: wegwerpbatterijen<br />

- 2x zo duur als zink-koolstof<br />

Lithiumbatterij (2,8V)<br />

Voordeel: stroomlevering blijft constant (bvb. pacemaker)<br />

b. oplaadbare (secundaire)<br />

Nikkel-cadmiumbatterij<br />

Nadeel: geheugeneffect bij slechte (ont)lading geen optimale oplading<br />

Nikkel-metaalhydridesbatterij<br />

Voordeel: hogere capaciteit zonder geheugeneffect<br />

Lithiumbatterijen<br />

Voordeel: kleiner en lichter dan andere oplaadbare batterijen (voor eenzelfde capaciteit)<br />

Nadeel: veel duurder (gsm indrustrie)<br />

Jolien De Veirman 5/22


<strong>Samenvatting</strong> Energie en Installaties Academiejaar 2006-2007<br />

3.1.3 Opwekking van elektriciteit via licht/zonnestraling<br />

Fotovoltaïsche cellen p 35<br />

Werking<br />

1 zonnecel: halfgeleidermateriaal (silicium)<br />

Nadelen<br />

- betrouwbaarheid: sterke schommeling hoeveelheid beschikbare zonneenerige<br />

( oplossing: opslag, reservevermogen)<br />

- kostprijs: 4x zo hoog als klassiek systeem (wel interessant bij autonome systemen,<br />

verafgelegen of moeilijk te bereiken plaatsen)<br />

Voordelen<br />

- ecologisch: hoogwaardige vorm van energie<br />

- economisch: netgekoppeld systeem. Bij overschot wordt elektriciteit op het net<br />

gestoken, waarbij ook van het kan gehaald worden bij tekort<br />

Gebruik voor: rekenmachine, parkeermeters, praatpalen, aandrijving drinkwaterpompen<br />

Werking:<br />

Bovenaan zitten metalen contactstroken, die samen met het achtercontact zorgen voor de<br />

afvoer van de opgewekte elektrische stroom. Daartussen zit een negatieve laag, een<br />

scheidingslaag en een positieve laag.<br />

Het dunne plaatje silicium komt onder invloed van het licht paren van positieve en<br />

negatieve ionen worden gevormd. Door de scheidingslaag worden deze paren gescheiden en<br />

opgenomen in de negatieve en positieve laag. Bij verbinding met beide contacten komt via<br />

een verbruiker elektrische stroom tot stand.<br />

Types:<br />

• monokristallijn (hoge levensduur)<br />

• polykristallijne (lager rendement)<br />

• amorf silicium (veel lager rendement, kortere levensduur. Gebruik: horloge,<br />

rekenmachine)<br />

Fotovoltaïsch zonnecelsysteem p 37<br />

Zonnepaneel<br />

= modules, bestaan op hun beurt uit zonnecellen. Schakelen cellen: vermogen verhogen<br />

Cellen in serie: spanning verhoogt<br />

Cellen parallel: stroomsterkte verhoogt<br />

Jolien De Veirman 6/22


<strong>Samenvatting</strong> Energie en Installaties Academiejaar 2006-2007<br />

Regelaar<br />

= beschikbare energie zo goed mogelijk aanwenden<br />

- geen belasting: opgewekte elektrische E naar batterij leiden tot deze voldoende geladen is<br />

- wel belasting: opgewekte elektriciteit energie naar verbruiker leiden.<br />

verbruik > aanbod: batterij zorgt voor verschil.<br />

aanbod > verbruik: regelaar voert verschil naar batterij<br />

Batterij<br />

Opslag opgewekte elektrische energie, heeft bepaalde capaciteit. Produceert gelijkstroom.<br />

Invertor gebruiken: aankoppeling aan het net<br />

of verbruiker/belasting heeft geen wisselstroom nodig<br />

Vermogen van zonnecellen p 38<br />

= Watt-piek = gelijkstroomvermogen dat een zonnecel kan leveren onder optimale condities:<br />

Loodrecht invallend zonlicht, vermogen van 1000 w/m², moduletemperatuur van 25°C<br />

1 m² = 100 Wp 75 kWh/jaar<br />

3.1.4 Transport van elektriciteit<br />

Transformatoren p 38<br />

= toestel dat wisselspanning met bepaalde frequentie omzet in andere wisselspanning met<br />

hogere of lagere spanningswaarde, maar met dezelfde frequentie.<br />

Inductieprincipe: in ijzeren kern ontstaat magnetisch veld wanneer door de primaire spel een<br />

stroom vloeit, die ook door de secundaire spel gaat. Aangesloten spanning is een<br />

wisselspanning en levert wisselstroom magnetisch veld wisselt in spoel<br />

inductiespanning.<br />

Grootte spanning: afhankelijk aantal windingen<br />

Verhouding = transformatorverhouding<br />

Vermogen blijft aan beide zijden gelijk<br />

Up = aantal windingen p<br />

Us aantal windingen s<br />

Pp = Ps<br />

Up x Ip = Us x Is<br />

Jolien De Veirman 7/22


<strong>Samenvatting</strong> Energie en Installaties Academiejaar 2006-2007<br />

Distributienetten p 40<br />

International transportnet 380 kV:<br />

bevoorrading bij problemen, zonder teveel eigen reserveopstellingen<br />

Transportnetten 30 tot 220 kV: energietransport vanuit internationale transportnetten en<br />

vanuit meeste centrales naar transformatieposten of grote industriële klanten.<br />

Verdeelnetten 1 kV tot 30 kV:<br />

Voeding van lokale transformatoren en meeste ondernemingen<br />

Distributienetten minder dan 1kV: Verdere distributie naar huishoudelijke gebruikers en<br />

KMO’s die relatief weinig elektrische energie gebruiken<br />

3.2 Vermogen<br />

3.2.1 Werken met wisselstroom<br />

Frequentie en effectieve spanning p 41<br />

Grootte wisselspanning hangt af van<br />

• sterkte van het magneetveld<br />

• aantal windingen van de spoel<br />

frequentie = aantal perioden per seconde = 1/T in Hz<br />

Driefasige wisselspanning p 43<br />

Industriële alternatoren: 3 identieke spoelen gelijkmatig verdeeld over stator.<br />

Maximale waarden en frequenties zijn gelijk, ten opzichte van elkaar 1/3 T verschoven.<br />

Som van de 3 spanningen is op elk ogenblik 0.<br />

Drie fasen met nulleider p 43<br />

In ster geschakelde statorspoelen, waarbij sterpunt naar buiten gebracht via nulleider.<br />

Sterpunt van de alternator is ook met een gleider (nulleider) verbonden 2 spanningen:<br />

Fasespanning = spanning in 1 statorspoel tussen lijndraad en sterpunt (of nulleider).<br />

Lijnspanning = tussen 2 lijndraden. Maximum spanningsverschil steeds 1,73.<br />

Vermogen bij wisselstroom en wisselspanning p 44<br />

Calorisch vermogen: spanning en stroom zijn met elkaar in fase (opwarming bvb. gloeilamp)<br />

Mechanisch vermogen: spanning en stroom in de tijd t.o.v. elkaar verschoven grotere<br />

stroom nodig. Eerst spanning, dan magnetische veldwerking, dan stroom naijlende stroom.<br />

Bij faseverschuiving: U x I niet meer even groot want snijpunten U en I vallen niet samen.<br />

Pw = U x I x cos φ (phi: arbreidsfactor = werkelijk vermogen / schijnbaar vermogen)<br />

Jolien De Veirman 8/22


<strong>Samenvatting</strong> Energie en Installaties Academiejaar 2006-2007<br />

Slechte arbeidsfactor: cos φ < 0,9<br />

Nadelen:<br />

- centrales moeten voor een groter vermogen geconstrueerd worden<br />

- hogere jouleverliezen<br />

Oplossingen:<br />

- met inductieve stroom condensatoren bijschakelen<br />

Condensator = 2 geleidende platen die tegenover elkaar staan en gescheiden zijn door een<br />

dunne isolator.<br />

Werking:<br />

Slaat eerst hoeveelheid lading op vooraleer er tussen de platen een spanningsverschil ontstaat.<br />

De stroom ijlt voort. compenseert probleem waardoor cos φ bij 1 komt<br />

3.3. Aardgas<br />

3.3.1 Soorten<br />

- nat of geassocieerd: oorsprong in zee, gas samen met aardolie (hoog calorisch)<br />

- droog of niet-geassocieerd: oorsprong op vasteland (laag calorisch bvb. Slochterengas)<br />

3.3.2 Transport<br />

- via pijplijn: gedroogd, brede leidingen beschermd tegen corrosie<br />

- per tanker: koeling vloeibaar volume 600x kleiner dan gasvorm<br />

Transportnet: opslag voor dag- en seizoensschommelingen<br />

Vloeibaar en gasvormig in diepe waterhoudende lagen en oude steenkoolmijnen<br />

Distributie: intercommunales: druk verlagen tot 100 mbar. In de meter vd verbruiker: 21 mbar<br />

3.3.3 Eigenschappen<br />

Verbranding p 48<br />

Zuurstof bindt zich met lucht uit de brandstof. Te weinig zuurstof koolstofmonoxide (CO):<br />

Onvolledige verbranding ten gevolge van slechte werking van het toestel, foutieve plaatsing,<br />

gebrek aan onderhoud of tekort aan lucht in de omgeving van het toestel.<br />

Voorkomen: overmaat aan lucht toevoeren<br />

Jolien De Veirman 9/22


<strong>Samenvatting</strong> Energie en Installaties Academiejaar 2006-2007<br />

Verbrandingswaarde of bovenwaarde: hoeveelheid warmteenergie (kJ) die vrijkomt bij<br />

volledig verbranden van 1m³ gas (of 1 kg bij andere brandstroffen).<br />

Latente warmte of verdampingswarmte: hoeveelheid warmteenergie die nodig is om het<br />

gevormde water tijdens het verbrandingsproces, te verdampen<br />

Stookwaarde of onderwaarde: verbrandingswaarde – latente warmte<br />

Bij hoogrendementsketels wordt de waterdamp in een warmtewisselaar terug gecondenseerd.<br />

3.4 Stookolie<br />

Aardgas: onder druk in vluchtige bestanddelen<br />

Aardolie: onder druk in vloeibare bestanddelen<br />

Stookwaarde: 40 x 10 9 Joule/m³ of 40 MJ/liter<br />

3.4.1 Productie<br />

Ruwe aardolie via boortorens (land) of boordplatform (zee) naar boven.<br />

raffinaderijen mengeling gescheiden door destillatie fractioneerkolom: olie op<br />

verschillende temperaturen verwarmen vluchtige tot zware dampen opvangen en<br />

condenseren in afzonderlijke vaten<br />

3.5 Andere energiebronnen<br />

3.5.1 Zonnecollector<br />

1. Zwakke concentratie aanvaarden en installaties bouwen die werken bij lage<br />

temperaturen. (tot 90°C)<br />

Schema zonnecollector p 51<br />

2. Straling concentreren met spiegels om hoge temperaturen te krijgen. (200 tot 1000°C)<br />

Spiegelcollectoren verzamelen zonlicht afvoeren warmte levering elektriciteit via stoom<br />

3.5.2 Warmtepomp<br />

Bvb. koelkast<br />

Winstfactor 3: van de 100 eenheden afgegeven warmte is 30% afkomstig van toegevoegde E<br />

Schema p 53<br />

3.5.3 Bio-energie<br />

Energie opgewekt uit plantaardige materialen. Omzetting tot energie dmv verbranding,<br />

vergassing, vergisting of omzetting naar vloeibare stoffen.<br />

Jolien De Veirman 10/22


<strong>Samenvatting</strong> Energie en Installaties Academiejaar 2006-2007<br />

4 Verlichten<br />

M =<br />

nuttige energie of nuttige vermogen<br />

toegevoegde energie of toegevoegde vermogen<br />

Zelfstandig lichtgevend lichaam of lichtbron<br />

Lichaam dat zelf licht uitzendt (bvb zon en sterren, gloeilampen)<br />

- temperatuurstraling: licht uitzenden omdat het door verwarming een voldoende hoge<br />

temperatuur heeft verkregen<br />

Niet-zelfstandig lichtgevend lichaam of secundaire lichtbron<br />

Lichaam dat licht uitzendt doordat er licht opvalt. (bvb planeten en maan, gasontladingsbuis)<br />

- luminescentiestraling: E direct lichtenergie zonder energie eerst in warmte om te zetten<br />

4.1 Eigenschappen<br />

Lichtenergie: gedeeltelijk doorgelaten, teruggekaatst en geabsorbeerd<br />

Zwart lichaam = lichaam dat alle lichtsoorten absorbeert<br />

Wit lichaam = lichaam dat alle kleuren terugkaatst<br />

4.1.1 Kleurtemperatuur p 60<br />

Een lichaam straalt meer licht uit naargelang de verhitting.<br />

Kelvin: temperatuur waarop we een zwart lichaam moeten brengen om dezelfde kleurindruik<br />

te hebben als die van bvb de lamp. (Kaarslicht 2000K, zonlicht 6000K)<br />

4.1.2 Kleurweergave p 60<br />

Kleurweergaveindex Ra: Kwaliteit van de kleurweergave van een lichtbron<br />

4.2 Grootheden en eenheden van licht<br />

4.2.1 Lichtstroom p 61<br />

Totale hoeveelheid licht die een lichtbron per seconde uitstraalt<br />

4.1.2 Lichtsterkte p 62<br />

Lichtintensiteit van een lichtbron in een bepaalde richting<br />

Candela = 1 lumen in eenheid van ruimtehoek of steradiaal<br />

Lichtsterktediagram: lichtsterkte (cd) per 1000 lm van het diagram omrekenen.<br />

Jolien De Veirman 11/22


<strong>Samenvatting</strong> Energie en Installaties Academiejaar 2006-2007<br />

4.1.3 Verlichtingssterkte p 63<br />

Hoeveelheid licht (of lichtstroom) per m² op een oppervlak<br />

E = ф / A of lux = lumen / m²<br />

4.1.4 Verlichtingssterkte in een punt p 63<br />

E punt = lichtsterkte (cd) . of E punt = I/r²<br />

afstand tot lichtbron in het kwadraat<br />

Grootheid Symbool Eenheid Symbool<br />

lichtstroom ф(phi) lumen lm<br />

lichtsterkte I candela cd<br />

verlichtingssterkte E lux lux<br />

4.1.5 Meten van verlichtingssterkte p 64<br />

Gelijkmatig verlicht: E minimum / E maximum > 0,7<br />

Vereiste hoeveelheid licht: 300 lux<br />

4.1.6 Verlichtingssystemen p 66<br />

Directe verlichting: groot deel van het licht wordt teruggekaatst<br />

Indirecte verlichting: gelijkmatige lichtverdeling, schaduwen beperkt, laag rendement<br />

combinatie van beide zorgt voor beperking van deze nadelen<br />

4.3 Soorten verlichting<br />

4.3.1 Temperatuurstralers: gloeilampen p 68<br />

Werking: luchtledige glazen bol met wolfraamdraad die tot gloeien wordt gebracht dmv<br />

droomdoorgang. Lamp is gevuld met inert gas.<br />

Doel gas: verdamping gloeidraad tegengaan<br />

Nadeel: warmteverlies<br />

Gebruik: algemene residentiële verlichting in lokalen met lage gebruiksduur<br />

Eigenschappen:<br />

- laag rendement<br />

- korte levensduur<br />

- perfecte kleurweergave<br />

- lage investering<br />

Jolien De Veirman 12/22


<strong>Samenvatting</strong> Energie en Installaties Academiejaar 2006-2007<br />

4.3.2 Temperatuurstralers: halogeenlampen p 68<br />

Doel gas: verdampte wolfraamdeeltjes naar gloeidraad terugbrengen<br />

Opmerking: hoge temperatuur kwartsglas nodig<br />

geen aanraking: vingerdrukken bij hoge temp. veranderen de kristallijne structuur vh glas<br />

- lage spannings halogeenlampen<br />

transformator nodig<br />

Gebruik: accentverlichting (reclame, autolamp, projectorlamp)<br />

- normale spannings halogeenlampen<br />

Gebruik: verstralers voor grote oppervlakten (opritten, grote verlichting in tuin)<br />

Eigenschappen:<br />

- laag rendement<br />

- lage levensduur<br />

- goede kleurweergave<br />

4.3.3 Gasontladingslampen – fluorescentielampen – buizen p 69<br />

Werking: kwikdamp op lage druk met wit fluorescentiepoeder, dat onzichtbare stralen omzet<br />

in zuchtbaar licht. Verhtting van elektroden elektronenstroom die in botsing komt met<br />

kwikatomen ultraviolette straling die door het fluorescentiepoeder omgezet wordt in<br />

zichtbare straling<br />

Gebruik: algemene verlichting in tertiaire sector (kantoren) en industrie<br />

Eigenschappen:<br />

- hoog rendement<br />

- hoge levensduur<br />

- goede kleurweergave<br />

- niet duur<br />

4.3.4 Gasontladingslampen – fluorescentielampen – compact p 70<br />

Gebruik: ter vervanging van gloeilampen, “plug-in lamp” in keuken of living<br />

Eigenschappen:<br />

- hoog rendement<br />

- hoge levensduur<br />

- goede kleurweergave<br />

- duurder dan gloeilamp<br />

Jolien De Veirman 13/22


<strong>Samenvatting</strong> Energie en Installaties Academiejaar 2006-2007<br />

4.3.5 Kwikontladingslampen – lagedruk (blauwig) p 71<br />

= gasontladingslampen – fluorescentielampen<br />

4.3.6 Kwikontladingslampen – hogedruk p 71<br />

Industrie<br />

4.3.7 Kwikontladingslampen – hogedruk metaalhalogeenidelamp p 71<br />

Gebruik: algemene verlichting in industrie<br />

4.3.8 Natriumlampen – lagedruk (geelig) p 72<br />

Gebruik: grote wegen<br />

Eigenschappen:<br />

- zeer hoog rendement<br />

- hoge levensduur<br />

- zeer slechte kleurweergave<br />

4.3.9 Natriumlampen – hogedruk p 72<br />

Gebruik: openbare verlichting<br />

Eigenschappen:<br />

- goed rendement<br />

- zeer lange levensduur<br />

- betere kleurweergave<br />

5 Verwarmen<br />

Soortelijke warmte (c) = hoeveelheid warmte nodig om 1 kg 1K te laten stijgen<br />

(hoeveelheid warmte) Q = m . c . ∆T (in Joule)<br />

c = J/kg K<br />

5.1 Smelten – stollen<br />

Specifieke smeltwarmte (Ls) = hoeveelheid energie nodig om 1 kg vaste stof om te zetten in 1<br />

kg vloeistof bij de smelttemperatuur<br />

Q = m . Ls<br />

Ls = J/kg<br />

Jolien De Veirman 14/22


<strong>Samenvatting</strong> Energie en Installaties Academiejaar 2006-2007<br />

5.2 Verdampen<br />

Specifieke verdampingswarmte (Lv) = hoeveelheid warmte men moet toevoegen om 1 kg<br />

vloeistof om te zetten in verzadigde damp<br />

Q = m . Lv<br />

Lv = J/kg<br />

Rendement: nuttige E (wat we er uithalen) / toegevoegde E (wat we er insteken)<br />

5.3 Uitzetting en krimp<br />

Lineaire uitzetting afhankelijk van:<br />

- oorspronkelijke lengte (m)<br />

- temperatuursverschil (in °C of K)<br />

- soort stof (lineaire uitzettingscoëfficiënt λ)<br />

U = L . λ . ∆T (in kg)<br />

Lineaire uitzetting vindt plaats in bimetaal<br />

Werking bimetaal: 2 metalen stroken die over hun volledige lengte aan elkaar bevestigd zijn.<br />

Door het verschil in uitzettingscoëfficiënt zal het bimetaal bij temperatuursverandering<br />

vervormen.<br />

Toepassing: openen en sluiten van contacten<br />

5.4 Warmtetransport<br />

Verspreiding van energie onder invloed van temperatuursverschillen<br />

5.4.1 Geleiding of conductie<br />

In vaste stoffen<br />

5.4.2 Stroming of convectie<br />

Verwarming van koud water door op 1 plaats te verwarmen stroming<br />

5.4.3 Straling of radiatie<br />

Zie p 81 ev<br />

Jolien De Veirman 15/22


<strong>Samenvatting</strong> Energie en Installaties Academiejaar 2006-2007<br />

5.5 Berekening warmtetransport<br />

P 83<br />

Hoeveelheid warmte-energie die de wand doorlaat is afhankelijk van:<br />

- oppervlak A (m²)<br />

- tijd t (s)<br />

- materiaalsoort (λ) – hoe groter λ, hoe meer warmteverlies -<br />

- dikte d (m)<br />

- temperatuursverschil T∆ (K of °C)<br />

Q = A . ∆T . λ / d<br />

warmtegeleidingscoëfficiënt λ (W/mK)<br />

5.6 Eenvoudige toepassingen van verwarmen<br />

5.6.1 Elektrische kookplaten<br />

1. Gietijzeren kookplaat p 87<br />

Werking: ingewerkte ringvormige verwarmingselementen door weerstanden vloeit<br />

elektriciteit warmte warmte wordt door geleiding afgegeven aan de metalen kookplaat<br />

geeft warmte door aan de kookpot en de inhoud ervan<br />

2. Vitrokeramische kookplaat p 88<br />

Eigenschappen:<br />

- hard, ondoordringbaar, niet poreus, bestand tegen inwerking van alkalische en zure<br />

producten<br />

- eenvoudig te onderhouden<br />

- zuinig in verbruik<br />

- duurder in aankoop<br />

Kookveld = plaats waar warmtedoorgave gebeurt<br />

A Vitrokeramische kookplaat met weerstanden p 88<br />

Werking: Onder vitrokeramisch oppervlak: weerstanden of verwarmingselementen zijn<br />

onderaan en aan de zijkanten thermisch geïsoleerd elektrische energie wordt in<br />

weerstanden omgezet in infrarood-warmte geen direct contact, maar afgifte van warmteE<br />

via straling.<br />

B Vitrokeramische kookplaat met halogeenlampen p 89<br />

Werking: halogeenlamp = 10% licht, 90% warmte halogeenlampen worden in<br />

geïsoleerde reflecterende kuip geplaatst geproduceerde infrarode licht wordt naar boven<br />

weerkaatst opwarming<br />

Jolien De Veirman 16/22


<strong>Samenvatting</strong> Energie en Installaties Academiejaar 2006-2007<br />

C Vitrokeramische kookplaat met inductie p 89<br />

Werking: opwekken van hoogfrequent elektromagnetisch veld gevolg: ontstaan<br />

wervelstroom in de metalen bodem van de kookpan wordt heet verwarmt spijzen<br />

Bodem kookpan wordt opgewarmd (niet de vitrokeramische kookplaat) (bodem potten dien<br />

tuit magnetisch materiaal te worden vervaardigd)<br />

5.6.2 Strijkijzer<br />

1. Gewoon strijkijzer p 91<br />

Ingebouwd elektrisch verwarmingselement temperatuur wordt op een gemiddelde<br />

constante temperatuur gehouden met ingebouwde bimetaalregelaar.<br />

Vermogen moet groot genoeg zijn om de E te kunnen leveren, nodig voor:<br />

- verwarmen textiel<br />

- verwarmen van vocht<br />

- verdampen van vocht<br />

(zie p 92 berekening)<br />

2. Stoomstrijkijzer p 93<br />

Werking: Via drukknop wordt hoeveelheid water in verdampingkamer gelaten. Het water<br />

verdampt door de temperatuur van de zool. (principe van het druppelsysteem)<br />

Beveiliging:<br />

- thermisch: analoog aan klassieke strijkijzer<br />

- veiligheidsklep: overdruk voorkomen, in geval van werkingsstoornissen het teveel aan<br />

stoom laten ontsnappen<br />

A Stoomstrijkijzer met afzonderlijk reservoir p 93<br />

Werking: analoog stoomstrijkijzer, maar de stoomproductie gebeurt in afzonderlijke tank, die<br />

via een slang verbonden is met het strijkijzer.<br />

Voordeel: grotere hoeveelheid stoom ter beschikking en minder zwaar.<br />

Jolien De Veirman 17/22


<strong>Samenvatting</strong> Energie en Installaties Academiejaar 2006-2007<br />

6 Isoleren<br />

Ventilatieverliezen: het ontsnappen van warme lucht uit woning doorheen kieren of spleten,<br />

via ventilatieopeningen of ramen en deuren.<br />

Voordelen van isolatie:<br />

- besparing op stookkosten (milieuvoordeel)<br />

- besparing op installatiekosten<br />

- verhoging van de binnenwandtemperatuur<br />

- minder gevaar voor condensatievorming<br />

6.1 Transmissieverliezen<br />

= verliezen doorheen omsluitende elementen van een gebouw<br />

6.1.1 Warmteweerstand<br />

Q = A . ∆T . t / R (in J)<br />

R = d / λ<br />

Weerstand R = dikte van 1 m: 1/λ<br />

Hoe groter R, hoe kleiner het warmteverlies<br />

6.1.2 Geleiding door homogene samengestelde wand<br />

Q = A . ∆T . t / R 1 + R 2 + R 3 (in J)<br />

R 1 = d 1 / λ 1<br />

Temperatuursverloop: Q 1 = Q 2<br />

∆T 1 / R 1 = ∆T 2 / R 2<br />

6.1.3 De U-waarde van een wand<br />

Q = U . A . t . ∆T<br />

U = 1 / R T = transmissiecoëfficiënt of U-waarde (doorgang, omgekeerde v weeRstand)<br />

λ (lambda): belangrijkste thermische karakteristiek van een materiaal<br />

U-waarde: belangrijkste thermische karakteristiek van een wand (of samengesteld geheel)<br />

Jolien De Veirman 18/22


<strong>Samenvatting</strong> Energie en Installaties Academiejaar 2006-2007<br />

Verband λ en U-waarde:<br />

λ R (d / λ)<br />

R R T (d 1 / λ 1 + d 2 / λ 2 )<br />

R T U (1 / R T )<br />

λ : warmtegeleidingcoëfficiënt: hoeveelheid warmte-energie per seconde per Kelvin<br />

temperatuursverschil per m² wandoppervlak, dat door een materiaal van 1m dikte.<br />

hoe groter λ, hoe meer warmteverlies<br />

R : warmteweerstand: omgekeerd evenredig met λ<br />

dikte wordt onmiddellijk in rekening gebracht<br />

U : transmissiecoëfficiënt: hoeveelheid warmte per seconde per Kelvin en per m²<br />

wandoppervlakte die overgaat van 1 omgeving naar de andere, gescheiden door een wand.<br />

6.1.4 Het peil van de globale warmte-isolatie<br />

Beschermd volume (BV) in m³<br />

= geschermde gebied tegen warmteverlies (niet totaal volume)<br />

Warmteverliesoppervlakte (A T ) in m²<br />

som van de oppervlakten van alle wanden tussen het beschermd volume en de<br />

buitenomgeving. Gemeenschappelijke delen maken geen deel uit van dit oppervlak<br />

Compactheidgraad p 102<br />

BV / A T<br />

• hoe groter het volume (met eenzelfde vorm) , hoe groter de compactheidgraad<br />

• hoe meer het gebouw ingesloten, hoe groter de compactheidgraad<br />

• het meer het gebouw qua vorm een bol benadert, hoe groter de compactheidgraad<br />

• hoe grilliger het gebouw van vorm, hoe slechter de compactheidgraad<br />

Gemiddelde transmissiecoëfficiënt p 102<br />

= gewogen gemiddelde U-waarde van alle wanden van de warmteverliesoppervlakte.<br />

Q T = U gem . A T . ∆T . t geleiding oppervlakte<br />

(horizontale wanden op volle grond: 1/3 van de berekende waarde)<br />

Jolien De Veirman 19/22


<strong>Samenvatting</strong> Energie en Installaties Academiejaar 2006-2007<br />

Energieprestatie van het binnenklimaat (PPT)<br />

nood aan energie (primair verbruik) voor verwarming /<br />

koeling en warm water van het gebouw<br />

E-peil = --------------------------------------------------------- x 100<br />

nood aan energie .......... van een referentiegebouw met<br />

zelfde verliesoppervlak en beschermd volume<br />

Jolien De Veirman 20/22


<strong>Samenvatting</strong> Energie en Installaties Academiejaar 2006-2007<br />

6.2 Ventilatieverliezen<br />

Natuurlijke ventilatie<br />

Regelbare afvoeropeningen<br />

Bvb. kieren, spleten, raam open<br />

Mechanische toevoerregeling<br />

Verse lucht mechanisch inblazen overdruk afvoer<br />

via vrije ventilatie<br />

Mechanische afvoerregeling<br />

Vochtige lucht uit natte ruimten mechanisch afzuigen <br />

onderdruk toevoer via vrije ventilatie<br />

Mechanische toe- en afvoerregeling<br />

Combinatie bovenstaande 2 regelingen<br />

6.2.1 Berekening van ventilatieverliezen<br />

Q = 0,34 . ∆T . t . β . V (in Wh)<br />

β: natuurlijke ventilatievoud in h (1)<br />

V: BV: volume vertrek<br />

t: in uur!<br />

(! Werken met warmtewisselaar zorgt ervoor dat ∆T niet zo hoog is)<br />

Jolien De Veirman 21/22


<strong>Samenvatting</strong> Energie en Installaties Academiejaar 2006-2007<br />

Samengevat:<br />

Transmissie Q T = U gem . A T . ∆T . t geleiding oppervlakte<br />

Ventilatie Q V = 0,34 . ∆T . t . β . V opwarmen volume<br />

Nodige vermogen: Q is warmteverbruik W = P . t<br />

6.2.2 Berekening van de totale verliezen<br />

Minimale vermogen:<br />

P tot = ( P t + P v ) . 1,1<br />

P tot = (U gem . A T . ∆T) + (0,34 . ∆T . β . V) . 1,1<br />

Jolien De Veirman 22/22

Hooray! Your file is uploaded and ready to be published.

Saved successfully!

Ooh no, something went wrong!