Samenvatting 1 - Studiant
Samenvatting 1 - Studiant
Samenvatting 1 - Studiant
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