ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ "ΗΛΕΚΤΡΟΤΕΧΝΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ“ ΜΕΡΟΣ Α’ Γεώργιος Χ. Ιωαννίδης Επίκουρος Καθηγητής ΤΕΙ Πειραιά ΑΙΓΑΛΕΩ 2008 ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 1 ΕΝΟΤΗΤΕΣ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ • Βασικά εξαρτήματα ηλεκτρικών συσκευών. • Οικιακές ηλεκτρικές συσκευές. • Μεταφορά Θερμότητας. • Υπολογισμός θερμαντικών αντιστάσεων. • Εισαγωγή στην ψύξη. • Αντλίες θερμότητας. • Ηλεκτρική θέρμανση νερού. • Ηλεκτρικοί θερμοσυσσωρευτές. ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 2 • Μελέτη θερμικών απωλειών χώρου. • Συγκόλληση τόξου μετάλλου. • Θέρμανση αγωγής. • Επαγωγική θέρμανση. • Επαγωγική τήξη μετάλλων. • Διηλεκτρική θέρμανση. • Ηλεκτρολυτική επιμετάλλωση. ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 3 Βασικά Εξαρτήματα Ηλεκτρικών Συσκευών • Θερμοστάτες: Απλές ηλεκτρομηχανολογικές κατασκευές Σύνθετα ηλεκτρονικά κυκλώματα. Βασικά μέρη: 1. Αισθητήριο 2. Επαφές 3. Κουμπί ρύθμισης ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 4 • Θερμοστάτες χώρου Αισθητήριο: διμεταλλικό έλασμα. Αρχή λειτουργίας διμεταλλικού ελάσματος Λειτουργία θερμοστάτη χώρου ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 5 • Εμβαπτιζόμενοι θερμοστάτες Αισθητήριο: ορειχάλκινο στέλεχος, με ράβδο υλικού χαμηλού συντελεστή θερμικής διαστολής. Αρχή λειτουργίας εμβαπτιζόμενου θερμοστάτη ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 6 • Θερμοστάτες επαφής Αισθητήριο: διαθέτει μεμβράνη που καλύπτει ένα δοχείο με υγρό ή αέριο, το οποίο καταλήγει σε τριχοειδή σωλήνα. Αρχή λειτουργίας θερμοστάτη επαφής ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 7 • Ηλεκτρικές αντιστάσεις οικιακών συσκευών Κριτήρια επιλογής υλικών κατασκευής: 1. Σκοπός χρήσης 2. Ατμόσφαιρα περιβάλλοντος 3. Θερμοκρασία περιβάλλοντος • Διάκριση ηλεκτρικών αντιστάσεων Επίπεδες Κτισμένες Σπειροειδείς Εμβαπτιζόμενες Θερμαντικής αλυσίδας Αντιστάσεις υπέρυθρης ακτινοβολίας ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 8 Επίπεδες αντιστάσεις Εφαρμογές: ηλεκτρικά σίδερα, τοστιέρες, φρυγανιέρες κλπ. Σχηματική διάταξη επίπεδης αντίστασης Κτισμένες αντιστάσεις Εφαρμογές: ηλεκτρικά σίδερα, εστίες ηλεκτρικών μαγειρείων κλπ. Σχηματική διάταξη κτισμένης αντίστασης ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 9 Σπειροειδής αντιστάσεις Εφαρμογές: boiler, ταχυβραστήρες κλπ. Σχηματική διάταξη σπειροειδούς αντίστασης Εμβαπτιζόμενες αντιστάσεις Εφαρμογές: ηλεκτρικοί θερμοσίφωνες, ταχυθερμοσίφωνες, ηλεκτρικά πλυντήρια κλπ. Σχηματική διάταξη εμβαπτιζόμενης αντίστασης ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 10 Αντιστάσεις θερμαντικής αλυσίδας Εφαρμογές: κυρίως οι φούρνοι ηλεκτρικών μαγειρείων. Σχηματική διάταξη αντίστασης θερμαντικής αλυσίδας Αντιστάσεις υπέρυθρης ακτινοβολίας Εφαρμογές: Grill ηλεκτρικών μαγειρείων. Σχηματική διάταξη αντίστασης υπέρυθρης ακτινοβολίας ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 11 • Ηλεκτροκινητήρες οικιακών συσκευών Μεγάλης ισχύος: Ασύγχρονοι 1Φ κινητήρες: ¬ Βραχυκυκλωμένου δρομέα ¬ Αντίστασης ¬ Πυκνωτή Μικρής ισχύος: Universal Σύγχρονος Συνεχούς ρεύματος (μπαταρία) ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 12 Ασύγχρονος 1Φ κινητήρας βραχυκυκλωμένου δρομέα με αντίσταση Χαρακτηριστικά: 1. Ισχύς μέχρι 120W. 2. Μικρή ροπή εκκίνησης. 3. Χρησιμοποιείται στα ψυγεία Ηλεκτρική παράσταση ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ Πραγματική μορφή 13 Ασύγχρονος 1Φ κινητήρας βραχυκυκλωμένου δρομέα με πυκνωτή/ές Χαρακτηριστικά: 1. Ισχύς μέχρι 600W. 2. Μεγάλη ροπή εκκίνησης. 3. Χρησιμοποιείται στα πλυντήρια. Ηλεκτρική παράσταση ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ Πραγματική μορφή 14 Universal κινητήρας Χαρακτηριστικά: 1. Ισχύς μέχρι 700W. 2. Μεγάλη ροπή εκκίνησης. 3. Δυνατότητα ρύθμισης στροφών με μεταβολή τάσης τροφοδοσίας. Ηλεκτρική παράσταση ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ Πραγματική μορφή 15 Κινητήρας σχιστών πόλων (pole shaded) Χαρακτηριστικά: 1. Ισχύς μικρότερη από ¾ HP. 2. Χαμηλή ροπή εκκίνησης. 3. Χρησιμοποιείται σε στεγνωτήρια μαλλιών, υγραντήρες χώρου και ρολόγια οικιακών συσκευών. Σχηματική παράσταση ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 16 Πραγματική μορφή ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 17 • Γενικός έλεγχος ηλεκτρικών οικιακών συσκευών 1. Οπτικός έλεγχος: Περίβλημα, καλύμματα, μονώσεις κλπ. 2. Έλεγχος καλωδίου τροφοδότησης: Έλεγχος σύνδεσης καλωδίου στην κλέμμα συσκευής. 3. Έλεγχος λειτουργίας: Σύμφωνα με προδιαγραφές κατασκευαστή. 4. Έλεγχος αντίστασης μόνωσης: Μέτρηση αντίστασης μόνωσης μεταξύ ρευματοφόρων εξαρτημάτων και περιβλήματος συσκευής. ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 18 Κλάση προστασίας συσκευής Κλάση προστασίας συσκευής Αντίσταση μόνωσης Ι 0,5 ΜΩ ΙΙ 2 ΜΩ ΙΙ 100 ΜΩ 5. Έλεγχος αγωγού γείωσης: Οπτικά Με το χέρι Με ωμόμετρο ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 19 Οικιακές ηλεκτρικές συσκευές • Είδη οικιακών συσκευών: 1. Θερμικές: ηλεκτρικό μαγειρείο, ηλεκτρικός θερμοσίφωνας, ηλεκτρικό σίδερο, κλπ. 2. Μηχανικές: ηλεκτρικό ψυγείο, ηλεκτρικό πλυντήριο ρούχων, ηλεκτρική σκούπα, κλπ. 3. Ηλεκτρονικές: τηλεόραση, ραδιόφωνο, συστήματα συναγερμού, κλπ. ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 20 • Ηλεκτρικό μαγειρείο Βασικά τμήματα συσκευής: εστίες ηλεκτρικός φούρνος θερμομονωτικό υλικό χειριστήρια ελέγχου. ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 21 • Ηλεκτρικά μαγειρεία συμβατικών και κεραμικών εστιών • Συμβατικές εστίες Αποτελούνται από: επιφάνεια μετάδοσης θερμότητας (πλάκα), θερμαντικές αντιστάσεις, κάλυμμα της πλάκας, περόνες συνδέσεως. ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 22 Αποσυναρμολογημένες συμβατικές εστίες μαγειρείου ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 23 Εσωτερικό μέρος εστιών μαγειρείου ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 24 • Είδη συμβατικών εστιών Διακρίνονται σε: 1. Απλές 2. Ταχείας θέρμανσης 3. Αυτόματες • Απλή εστία Σχηματική παράσταση απλής εστίας ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 25 (α) (β) (γ) (δ) (ε) (στ) Συνδυασμός τμημάτων θερμαντικής αντίστασης απλής εστίας. ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 26 • Επίπεδα ισχύος απλής εστίας. Διάμετρος εστίας 14,5cm 18 cm 22 cm Σύνδεση (α) 100W 140 W 200 W Σύνδεση (β) Σύνδεση (γ) Σύνδεση (δ) Σύνδεση (ε) Σύνδεση (στ) 165W 220 W 300 W 240W 300 W 450 W 500W 800 W 950 W 700W 1100 W 1400 W 1000W 1500 W 2000 W Ηλεκτρική σύνδεση απλής εστίας ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 27 • Εστία ταχείας θέρμανσης Σχηματική παράσταση εστίας ταχείας θέρμανσης ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 28 (α) (β) (γ) (δ) (ε) (στ) Σχηματική παράσταση ηλεκτρικής σύνδεσης εστίας ταχείας θέρμανσης. ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 29 • Ισχύς εστίας ταχείας θέρμανσης Διάμετρος εστίας 18 cm 22 cm Σύνδεση (α) Σύνδεση (β) Σύνδεση (γ) Σύνδεση (δ) Σύνδεση (ε) Σύνδεση (στ) 165 W 225 W 300 W 900 W 1200 W 2000 W 250 W 360 W 500 W 1300 W 1800 W 2600 W Ηλεκτρική σύνδεση εστίας ταχείας θέρμανσης. ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 30 • Αυτόματη εστία Σχηματική παράσταση αυτόματης εστίας Φωτογραφία αυτόματης εστία και θερμοστάτη λειτουργίας ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 31 • Ισχύς αυτόματης εστίας Διάμετρος εστίας 14,5cm Μέγιστη ισχύς Ελάχιστη ισχύς 1500W 400W 18 cm 22 cm 2000 W 2400 W 500 W 700 W • Κεραμικές εστίες Κεραμικές εστίες εκτός λειτουργίας ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ Κεραμικές εστίες σε λειτουργία 32 • Ηλεκτρικός φούρνος Διακρίνονται σε: απλούς βεβιασμένης κυκλοφορίας Περιλαμβάνουν: δύο ηλεκτρικές αντιστάσεις το γκριλ το κινητήρα σούβλας ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 33 α) Συνδεσμολογία φούρνου β) Θερμοστάτης επαφής φούρνου Συγκριτικό διάγραμμα λειτουργίας απλού και αεροθερμαινόμενου φούρνου. ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 34 • Ηλεκτρική εγκατάσταση μαγειρείου ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 35 Διατομές αγωγών και ασφάλειες ηλεκτρικών μαγειρείων Μονοφασικό Ε.Ρ. 220V Ισχύς μαγειρείου kW Τριφ. με ουδέτερο 220/380V Διατομή mm2 Ασφάλειαχρώμα Διατομή mm2 Ασφάλειαχρώμα μέχρι 2.2 3 x 1.5 ή 3 x 2.5 10Α – κόκκινο 16Α – γκρι 5 x 1.5 3 x 10Aκόκκινο μέχρι 4,4 3x4 20Α – μπλε 5 x 1.5 3 x 10Aκόκκινο μέχρι 7,3 3x6 25Α – κίτρινο 5 x 2.5 3 x 16Aγκρι μέχρι 9,5 3 x 10 35Α - μαύρο 5 x 2.5 3 x 16Aγκρι ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 36 Τρόποι σύνδεσης ηλεκτρικού μαγειρείου Συνδέσεις ηλεκτρικού μαγειρείου Συνδεσμολογίας σε επίπεδο κλέμας Μονοφασική σύνδεση Διφασική σύνδεση Τριφασική σύνδεση ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 37 Απλοποιημένη διάταξη μαγειρείου τριφασικής παροχής. ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 38 Βλάβες ηλεκτρικών μαγειρείων και πιθανές αιτίες. α/α 1. Περιγραφή βλάβης Το ηλεκτρικό μαγειρείο δεν λειτουργεί Πιθανές αιτίες • Δεν εξασφαλίζεται σωστή ηλεκτροδότηση εξαιτίας : 2. Δεν θερμαίνεται η πλάκα μιας εστίας της μόνιμης σύνδεσης των καλωδίων της συσκευής και της ηλεκτρικής γραμμής της. (στην κλέμα του αντίστοιχου χαλύβδινου κουτιού) των καλωδίων της συσκευής ή της γραμμής τροφοδοσίας που πιθανόν να μην εμφανίζουν συνέχεια • Πρόβλημα στην συσκευή • Καμένη ηλεκτρική αντίσταση ή τμήμα αυτής Βλάβη στον διακόπτη επιλογής • ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 39 α/α Περιγραφή βλάβης Πιθανές αιτίες 3. Δεν ανάβει το ενδεικτικό λαμπάκι του φούρνου • Καμένο λαμπάκι 4. Δεν θερμαίνεται επαρκώς ο χώρος του φούρνου • Καμένες η μια ή και οι δύο ηλεκτρικές αντιστάσεις πάνω-κάτω Καμένη η ηλεκτρική αντίσταση του γκριλ • 5. Δεν περιστρέφεται η σούβλα του φούρνου • Βλάβη στον αντίστοιχο ηλεκτροκινητήρα 6. Η συσκευή (στο μεταλλικό μέρος της) ηλεκτροπλήττει • Υπάρχει διαρροή ρεύματος από: Κακή σύνδεση κάποιου εξαρτήματος (λαμπάκι, ηλεκτροκινητήρας σούβλας κλπ) Φθορά μόνωσης θερμαντικής αντίστασης (π.χ. εστίας) Φθορά μόνωσης καλωδίου τροφοδοσίας Δεν εξασφαλίζεται καλή γείωση • • • • ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 40 • Ηλεκτρικός θερμοσίφωνας Διακρίνεται σε: χαμηλής πιέσεως ή ελεύθερης ροής και υψηλής πιέσεως . Ηλεκτρικός θερμοσίφωνας υψηλής πιέσεως. 1. Διαθέτει ισχυρή θερμομόνωση. 2. Δέχεται την πίεση του δικτύου. 3. Οριζόντια ή κατακόρυφη τοποθέτηση. ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 41 Ηλεκτρικός θερμοσίφωνας οριζόντιας τοποθέτησης 1. Εξωτερικό κάλυμμα από ηλεκτροστατικά βαμμένη λαμαρίνα 2. Μόνωση πολυουρεθάνης 40kg/m3 3. Ηλεκτρική αντίσταση 4KW 4. Ανοδική προστασία μαγνησίου 5. Ενδεικτική λυχνία λειτουργίας 6. Χειριστήριο θερμοκρασίας (μόνο στα κατακόρυφα) 7-8. Εισαγωγή κρύου – απαγωγή ζεστού Ηλεκτρικός θερμοσίφωνας κατακόρυφης τοποθέτησης ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 42 • Κατασκευαστική δομή: Εξωτερικό περίβλημα. Δοχείο αποθήκευσης νερού. Μόνωση πολυουρεθάνης ή υαλοβάμβακα. Σωλήνες εισόδου εξόδου. Εμβαπτιζόμενη ηλεκτρική αντίσταση. Θερμοστάτης Θερμόμετρο Βαλβίδα αντεπιστροφής Βαλβίδα ασφαλείας (10bar) Ενδεικτική λυχνία λειτουργίας Κιβώτιο ακροδεκτών ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 43 Σχηματική παράσταση ηλεκτρικού θερμοσίφωνα Ηλεκτρική σύνδεση ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 44 • Τοποθέτηση και εγκατάσταση ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 45 Ηλεκτρικός θερμοσίφωνας χαμηλής πιέσεως. 1. Δεν αποθηκεύουν νερό 2. Δεν έχουν θερμομόνωση. 3. Χρησιμοποιούνται για άμεση και συνεχή κατανάλωση ζεστού νερού ( δημόσια λουτρά, λουτρά γυμναστηρίων κτλ). Σχηματική παράσταση boiler (με θερμαντικό στοιχείο αντίσταση & σερπαντίνα) ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 46 Ταχυθερμοσίφωνας Αποτελείται από: 1. 2. 3. 4. Εμβαπτιζόμενη αντίσταση. Σύστημα Ventouri. Θερμοστάτη. Πιεζοηλεκτρικό σύστημα ψυχρού νερού. Πιεζοηλεκτρικό σύστημα ψυχρού νερού ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 47 Βλάβες ηλεκτρικών θερμοσίφωνων α/α Εντοπισμός βλάβης Πιθανή αιτία • Δεν εξασφαλίζεται σωστή ηλεκτροδότηση εξαιτίας: ¾ 1 Ο ηλεκτρικός θερμοσίφωνας δεν λειτουργεί ¾ • • • 2 Δεν ανάβει το ενδεικτικό λαμπάκι λειτουργίας 3 Η θέρμανση του νερού γίνεται σε μεγάλο χρονικό διάστημα της μόνιμης σύνδεσης των αγωγών της γραμμής στις κλέμμες της συσκευής του καλωδίου της γραμμής που πιθανόν να μην εμφανίζει συνέχεια Βλάβη του θερμοστάτη. Διακοπή στο σύρμα της ηλεκτρικής αντίστασης. Πρόβλημα στο διπολικό διακόπτη του πίνακα. Καμένο λαμπάκι • • • Κακή ρύθμιση θερμοστάτη. Σχηματισμός αλάτων στην ηλεκτρική αντίσταση. Καμένη ηλεκτρική αντίσταση ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 48 • Ηλεκτρικό ψυγείο • Μικρό κόστος λειτουργίας. • Θόρυβο κατά την λειτουργία τους. • Ψυκτικό υγρό φρέον. • Μεγάλο κόστος λειτουργίας. • Αθόρυβη λειτουργία. • Ψυκτικό υγρό αμμωνία. • Συνήθης εφαρμογή σε συνδυασμό με υγραέριο. ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 49 Κλάση και κατηγορίες ψύξης Κλάση Τροπική Ικανοποιητική λειτουργία σε περιβάλλον 43 0C, χωρίς να διακόπτει ο συμπιεστής λόγω υπερθέρμανσης Εύκρατη Ικανοποιητική λειτουργία σε περιβάλλον 32 0C Κατηγορίες Ψύξης Πλήθος αστέρων Θερμοκρασία θαλάμου κατάψυξης * -6 0C από 1 μέχρι 3 ημέρες ** -12 0C από 1 μέχρι 2 εβδομάδες *** -18 0C από 2 μέχρι 3 μήνες ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ Διάστημα συντήρησης τροφίμων 50 Ψυγεία συμπιέσεως Παραστατική μορφή λειτουργίας ψυγείου συμπιέσεως ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 51 • Εξαρτήματα ψυκτικής μονάδας: Συμπιεστής-ηλεκτροκινητήρας. Συμπυκνωτής. Εξατμιστής. Ξηραντής-φίλτρο. Τριχοειδής. Εναλλάκτης θερμότητας. Συμπιεστής: Εμβολοφόρος παλιδρομικός, κλειστού τύπου. Ηλεκτροκινητήρας μονοφασικός με δύο τυλίγματα. ¬ Τύλιγμα λειτουργίας. ¬ Βοηθητικό εκκινήσεως Διμεταλλικός θερμικός διακόπτης. ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 52 Συμπυκνωτής: Χαλύβδινα διπλά τοιχώματα τύπου Bundy. Αύξηση της επιφάνειας του συμπυκνωτή με επικόλληση συρμάτων πάνω στον σωλήνα. Εξατμιστής: Κατασκευάζεται από δύο επικολλημένα φύλλα αλουμινίου. Φωτογραφική αποτύπωση και δημιουργία τους με πεπιεσμένο αέρα. ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 53 Ξηραντής-φίλτρο: Χάλκινο περίβλημα. Δύο πλέγματα. ¬ Μεγάλα διάκένα-συγκράτηση μεγάλων αντικειμένων. ¬ Μικρά διάκενα-συγκράτηση μικρών ακαθαρσιών. Ικανότητα απορροφήσεως υγρασίας εξαρτάται από: ¬ το μέγεθος του και ¬ την θερμοκρασία. Τριχοειδής σωλήνας: Χάλκινη κατασκευή. Μηχανική ευαισθησία. Εσωτερική διάμετρος <1mm. Πλεονεκτεί έναντι των βαλβίδων εκτόνωσης επειδή: ¬ επιτρέπει την εξισορρόπηση των πιέσεων κατά την περίοδο μη λειτουργίας και άρα επιτυγχάνεται, ¬ εκκίνηση συμπιεστή με μικρό φορτίο. ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 54 Εναλλάκτης θερμότητας: Αποτελείται από τον σωλήνα αναρρόφησης και τον τριχοειδή. ¬ Χάλκινος σωλήνας αναρρόφησης κολλημένος εξωτερικά κατά μήκος με τον τριχοειδή με επικασσιτεροκόληση. ¬ Αλουμινένιος σωλήνας αναρρόφησης και εσωτερική τοποθέτηση του τριχοειδούς. Το θερμό υγρό φρέον διερχόμενο από το τριχοειδή δίνει θερμότητα στο αέριο φρέον και το αντίστροφο. Αποτέλεσμα: ¬ υπερθέρμανση αέριου ψυκτικού σώματος πριν την εισαγωγή του στον συμπιεστή, ¬ αύξηση της ψυκτικής ισχύος. ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 55 Ψυκτικό κύκλωμα ψυγείου συμπιέσεως ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 56 Οικιακό ψυγείο-λειτουργία ψύξης και κατάψυξης ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 57 συμπυκνωτής εξαερωτής ψύξεως μαγνητική βαλβίδα ξηραντήρας συλλέκτης υγρού συμπιεστής εξαερωτής καταψύξεως Οικιακό ψυγείο-λειτουργία μόνο κατάψυξης ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 58 Ηλεκτρικό κύκλωμα ψυγείου συμπιέσεως με χώρο ψύξεως και καταψύξεως ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 59 Ψυγεία απορροφήσεως Βραστήρας Συμπυκνωτής Πτερύγια ψύξης Επιστροφή NH4 Η2O H2O Η2 NH4 Η2 NH4 Νερό Απορροφητήρας Θερμική προστασία Εξαερωτής Χώρος ψύξης Παραστατική μορφή λειτουργίας ψυγείου απορροφήσεως ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 60 Ηλεκτρικό κύκλωμα μονοφασικού ψυγείου συμπίεσης ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 61 Ηλεκτρικό κύκλωμα μονοφασικού καταψύκτη ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 62 Βλάβες οικιακών ψυγείων α/α Περιγραφή βλάβης 1. Το ηλεκτρικό ψυγείο δεν λειτουργεί ή υπολειτουργεί Πιθανές αιτίες • • • • • • • • • Δεν εξασφαλίζεται σωστή ηλεκτροδότηση εξαιτίας του καλωδίου τροφοδοσίας ή του φις. Βλάβη του συμπιεστή. Χαμηλή τάση ρεύματος Κατεστραμμένος ή ελαττωματικός θερμοστάτης. Ελαττωματικό ρελέ εκκίνησης Κατεστραμμένο ή ελαττωματικό θερμικό. Υπερβολικά χαμηλή θερμοκρασία περιβάλλοντος οδήγησε σε μετατροπή του λαδιού σε παχύρρευστο και άρα αδυναμία εκκίνησης του συμπιεστή. Ελλιπής πλήρωση ψυκτικού σώματος. Κακός αερισμός του συμπυκνωτή. ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 63 • 2. Δεν ανάβει το ενδεικτικό λαμπάκι του χώρου συντήρησης 3. Κατά την λειτουργία του ηλεκτρικού ψυγείου προκαλείται υπερβολικός θόρυβος • • • 4. Στο χώρο της κατάψυξης δημιουργείται παχύ • στρώμα πάγου Καμένο λαμπάκι. Δεν εξασφαλίζεται καλή στερέωση του συμπιεστή στο σώμα της συσκευής. Φθαρμένα λάστιχα απόσβεσης κραδασμών συμπιεστή. Πρόβλημα στην στεγανότητα της πόρτας (φθαρμένο μαγνητικό λάστιχο). Συνεχής λειτουργία συμπιεστή που ενδεχομένως να οφείλεται σε: 5. Η συσκευή (στο μεταλλικό μέρος της) ηλεκτροπλήττει • • κακή ρύθμιση θερμοκρασίας, τοποθέτηση ζεστών τροφίμων ή τροφίμων με υγρασία στο χώρο της συντήρησης. Υπάρχει διαρροή ρεύματος. Δεν εξασφαλίζεται καλή γείωση. ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 64 • Φούρνος μικροκυμάτων Χρήση μικροκυματικής ακτινοβολίας. Παραγωγή θερμότητας εντός της μάζας των τροφίμων. Εικόνα φούρνου μικροκυμάτων ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 65 Αρχή λειτουργίας Μετατροπή της ηλεκτρικής ενέργειας σε μικροκυματική. Μεταφορά της στο εσωτερικό των τροφίμων. Περιορισμός θερμικών απωλειών προς το περιβάλλον (υψηλή απόδοση). Παραστατικό διάγραμμα λειτουργίας φούρνου μικροκυμάτων ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 66 Διπολική μορφή του μορίου του νερού Ποσοστό νερού στα τρόφιμα 70 έως 90%. Το μόριο του νερού εμφανίζει χαρακτηριστικά δίπολου λόγω: ¬ Θετικά φορτισμένου ατόμου Ο2 και ¬ αρνητικά φορτισμένων ατόμων Η2. Τα μικροκύματα είναι ηλεκτρομαγνητικά κύματα με λ<12cm (f>1GHz). ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 67 Α) Μέταλλο: το κύμα ανακλάται (με βάση τους νόμους της οπτικής), Β) Μονωτικό (γυαλί, πλαστικό, χαρτί): το κύμα διαπερνά το υλικό χωρίς την θέρμανση του, ΜΕΤΑΛΛΟ • Πρόσκρουση μικροκύματος σε: ΥΛΙΚΟ ΔΙΑΠΕΡΑΤΟ ΑΠΟ ΤΟ ΚΥΜΑ Γ) Υλικό με ποσότητα νερού: το κύμα εξασθενεί και η ισχύς εξασθένησης μετατρέπεται σε θερμότητα του υλικού. ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 68 • Περιγραφή φούρνου μικροκυμάτων: Αποτελείται από: 1. 2. 3. 4. Λυχνία magnetron Πηγή τροφοδοσίας Σύστημα ελέγχου και ασφάλειας Χώρος καμπίνας Χονδρικό διάγραμμα φούρνου μικροκυμάτων ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 69 Πηγή τροφοδοσίας Αποτελείται από: 1. Μετ/στή με τρία τυλίγματα: ¬ το πρωτεύον (τάση δικτύου) ¬ το δευτερεύον υψηλής τάσης (1850V) ¬ το δευτερεύον χαμηλής τάσης (3.4V) 2. Κύκλωμα διπλασιασμού τάσης. Βασική τροφοδοτική διάταξη φούρνου μικροκυμάτων ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 70 Θετική ημιπερίοδος Αρνητική ημιπερίοδος ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 71 Χώρος καμπίνας Η λυχνία Magnetron εκπέμπει μικροκυματικά κύματα που μεταφέρονται: ¬ Απευθείας ή ¬ μέσο αγωγού, στο χώρο καμπίνας. Παραστατική μορφή παραγωγής και μεταφοράς της μικροκυματικής ακτινοβολίας στο χώρο της καμπίνας. ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 72 Ομοιόμορφη θέρμανση των τροφίμων επιτυγχάνεται με: χρήση κατάλληλων πτερυγίων ανάκλασης ή χρήση περιστρεφόμενη κεραία Συσκευή με πτερύγια ανάκλασης Συσκευή με περιστρεφόμενη κεραία ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 73 Σύστημα ελέγχου-ασφάλειας Έχουμε τρία συστήματα ασφαλείας: ¬ Χωρητική προστασία ¬ Προστασία παγίδας λ/4 ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 74 ¬ Προστασία με στεγανοποίηση ferrite ¬ Συνδυασμένη εφαρμογή συστημάτων προστασίας ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 75 Περιορισμός ρεύματος εκκίνησης σε φούρνους μικροκυμάτων ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 76 Προστασία λειτουργίας φούρνου μικροκυμάτων με διακόπτες ασφαλείας πόρτας ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 77 • Ρύθμιση μικροκυματικής ισχύος επιτυγχάνεται: Με αλλαγή της χωρητικότητας του πυκνωτή με ρελέ στο πρωτεύον ή με ρελέ στο δευτερεύον. Διακόπτοντας περιοδικά την τάση στο πρωτεύον του μετασχηματιστή. Διακόπτοντας περιοδικά την υψηλή τάση στο δευτερεύον του μετασχηματιστή. Μειονέκτημα: Ρελέ προδιαγεγραμμένο για διακοπή υψηλών τάσεων (υψηλού κόστους). Ισχύς εξόδου Βαθμός χρήσης (%) Χρόνος λειτουργίας σε περίοδο 30 sec 600W 100 30 360W 60 20 180W 30 10 90W 15 5 ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 78 Μεταβολή ισχύος μικροκυμάτων με αλλαγή της χωρητικότητας του πυκνωτή C ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 79 T Χρονοδιακόπτης Rel1 Raux1 Ftransf T Rel1 Ρύθμιση ισχύος με ρελέ στο πρωτεύον ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 80 Μεταφορά θερμότητας • Η θερμότητα είναι μια μορφή ενέργειας • Μεταφέρεται από ένα σύστημα υψηλής θερμοκρασίας σε ένα σύστημα χαμηλής θερμοκρασίας Παράδειγμα μεταφοράς θερμότητας ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 81 • Η θερμοκρασία δηλώνει το επίπεδο ενέργειας ενός συστήματος και όχι την ποσότητα της. Εστίες θερμότητας ίδιας θερμοκρασίας (540 οC) ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 82 Τρόποι μεταφοράς θερμότητας 1. Αγωγή (conduction) 2. Συναγωγή ή ροή ρευστού (convection) 3. Ακτινοβολία (radiation) Αγωγή: μεταφορά θερμότητας μέσω στερεής ουσίας από περιοχή υψηλής Τ σε περιοχή χαμηλής Τ με φυσική επαφή. Παράδειγμα μεταφοράς θερμότητας με αγωγή ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 83 Συναγωγή: μεταφορά θερμότητας από στερεή επιφάνεια υψηλής Τ σε ρευστό (αέριο ή υγρό) χαμηλότερης Τ που βρίσκεται σε κίνηση. Παράδειγμα μεταφοράς θερμότητας με συναγωγή ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 84 Ακτινοβολία: μεταφορά θερμότητας από Η/Μ κύματα προκαλούμενη από διαφορά Τ μεταξύ δύο σωμάτων σε κενό χώρο ή χώρο χαμηλής πυκνότητας. Παράδειγμα μεταφοράς θερμότητας με ακτινοβολία ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 85 Παράγοντες Μεταφοράς Θερμότητας με αγωγή • Θερμική αγωγιμότητα και • Επιφάνεια επαφής Θερμική αγωγιμότητα: η μέτρηση της ικανότητας του υλικού να έρχεται σε επαφή με θερμική ενέργεια •Ένα υλικό με υψηλή θερμική αγωγιμότητα θερμαίνεται πολύ γρήγορα και αντίστροφα. Παράδειγμα μεταφοράς θερμότητας με ακτινοβολία ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 86 Υλικό Carnauba wax Cermrment,portland loose cerafelt insulation ceramic fiber chalk ethyl cellulose fiberglass microlite duct isulation spin-glas 1000 insulation marinite 400f melamine formaldehyde mica nylon fibrs paper vinylite wood,oak wood,pine Aluminum 1100-0 aluminum 2024 antimony babbitt-lead base babbitt-tin base brass(70-30) brass (yellow) bronze (75%cu,40%zn) candminum monel 400 muntz metal(60%cu,40%zn) nickel 200 nichrome(80%ni,20%cr) steel,mild carbon steel,stainless 304,316,321 steel, stainless 430 tantalum Πυκνότητα (lb/ft3) 62.4 94 3 10-15 112-175 67-74 0.75 3 46 93 185 72 58 73 50 34 169 173 413 640 462 525 529 541 540 551 523 554 524 490 500 475 1036 Ειδική θερμότητα (BTU/lb*F) 0.8 0.19 0.25 0.27 0.215 0.32-0.46 Θερμική αγωγιμότητα (BTU-in/hr.-ft2*F) 2.04 1.22 5.76 0.28 0.29 0.4 0.20 0.4-0.5 0.45 0.29 0.57 0.67 0.24 0.24 0.049 0.039 0.071 0.10 0.096 0.082 0.055 0.11 0.096 0.11 0.11 0.12 0.12 0.12 0.036 0.26 0.89 3 3 0.82 1.2 0.9 1536 1344 131 165.6 278.4 672 828 180 660 151 852 468 104.4 456 105.6 150 372 1Lb/ft3 = 160.8 Kgr/m3 1 BTU/min=17.568 W 1 F = -17.22 C 1 foot2 = 0.0929 m2 ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 87 Επιφάνεια επαφής: η επιφάνεια μέσω της οποίας γίνεται η μεταφορά θερμότητας μέσω επαφής. • Όσο μεγαλύτερη η επιφάνεια επαφής τόσο μεγαλύτερη η μεταφορά θερμότητας και το αντίστροφο. Παράγοντες Μεταφοράς Θερμότητας με συναγωγή • ο προσανατολισμός της επιφάνειας, • η γεωμετρία της επιφάνειας, • οι διαστάσεις της, • η ταχύτητα του υγρού και • η πυκνότητα του ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 88 Προσανατολισμός της επιφάνειας: περιγράφει πως μια επιφάνεια είναι τοποθετημένη α) β) γ) Προσανατολισμός επιφάνειας α) Οριζόντιος προσανατολισμός-θερμή επιφάνεια προς τα πάνω, πολλαπλασιαστής συναγωγής 1,29 β) Κατακόρυφος προσανατολισμός, πολλαπλασιαστής συναγωγής 1,0 γ) Οριζόντιος προσανατολισμός-θερμή επιφάνεια προς τα κάτω, πολλαπλασιαστής συναγωγής 0,63 ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 89 Εξαναγκασμένη μεταφορά θερμότητας με συναγωγή Ένα αέριο ή υγρό «αναγκάζεται» να ανακατευτεί γρηγορότερα Ελεύθερη και εξαναγκασμένη μεταφορά θερμότητας ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 90 Θερμοκρασία επιφάνειας (0F) Απώλειες θερμότητας από μη μονωμένες επιφάνειες Απώλειες (W/in2) Απώλειες θερμότητας από μη μονωμένες επιφάνειες Συναγωγή-κατακόρυφη επιφάνεια _______________ Συνδυασμένη ακτινοβολία & συναγωγή-Οξειδωμένο αλουμίνιο - - - - - - - - - - - - - Ακτινοβολία-μέλαν σώμα ________________ Συνδυασμένη ακτινοβολία & συναγωγή-Οξειδωμένο ατσάλι -------------ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 91 Ιξώδες: η τάση ενός υγρού να αντιστέκεται στη ροή. Υγρά υψηλού ιξώδους είναι πολύ πηχτά και ρέουν πολύ αργά • Υγρά χαμηλού ιξώδους επιτρέπουν τη χρησιμοποίηση θερμαντήρων υψηλής πυκνότητας ισχύος ενώ αντίθετα • θερμαντήρες χαμηλής πυκνότητας ισχύος, θα πρέπει να χρησιμοποιούνται σε υγρά υψηλού ιξώδους ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 92 Παράγοντες Μεταφοράς Θερμότητας μέσω Ακτινοβολίας • η ικανότητα ακτινοβολίας, • ο παράγοντας του οπτικού πεδίου, • η θερμοκρασία και • το μήκος κύματος. ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 93 Ικανότητες ακτινοβολίας υλικών Υλικό Ειδική θερμότητα BTU/lb oF Asbestos 0.25 Asphalt 0.40 Brickwork 0.22 Carbon 0.20 Most nonmetals: Glass 0.20 0.90 Υλικό Ειδική θερμότητα BTU/lb oF Ικανότητα ακτινοβολίας Ικανότητα ακτινοβολίας Γυαλισμένη επιφάνεια Blackbody Μέτρια οξειδωμένη Ισχυρά οξειδωμένη 0.75 1.00 Aluminum 0.24 0.09 0.11 0.22 Brass 0.10 0.04 0.35 0.60 Copper 0.10 0.04 0.03 0.65 Incoloy 800 0.12 0.20 0.60 0.92 ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 94 Παράγοντας οπτικού πεδίου Όσο μικρότερη είναι η απόσταση μεταξύ της πηγής θερμότητας και ενός αντικειμένου, τόσο μεγαλύτερη ακτινοβολούμενη ενέργεια θα πέσει στο αντικείμενο Επίδραση μεγέθους και σχήματος αντικειμένου στην μεταφερόμενη θερμότητα ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 95 Παράγοντας οπτικού πεδίου Παράγοντας οπτικού πεδίου Μ=πλάτος θερμαντήρα/απόσταση από το αντικείμενο Ν=μήκος θερμαντήρα/απόσταση από το αντικείμενο ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 96 Θερμοκρασία Όσο μεγαλύτερη είναι η διαφορά θερμοκρασίας, τόσο μεγαλύτερη είναι η μεταφορά θερμότητας από το θερμό Θερμοκρασία επιφάνειας θερμαντήρα (0F ) αντικείμενο στο κρύο αντικείμενο. Θερμοκρασία φορτίου (0F ) ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 97 Μήκος κύματος • Ένα υλικό θα απορροφήσει μόνο ορισμένα μήκη κύματος από την προσπίπτουσα ακτινοβολία. • Κάποια μήκη κύματος ανακλώνται ή μεταδίδονται μέσω του υλικού. • Κάποια μήκη κύματος το υλικό δεν μπορεί «να δει» και έτσι δεν τα απορροφά ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 98 ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 99 Θερμαντικές αντιστάσεις • Θερμαντικοί αγωγοί: Μεταλλικοί, μορφής: σπειρών, σύρματος, λωρίδων, ταινιών, ειδικής μορφής Μη μεταλλικοί, μορφής: ράβδων, σωλήνων. Αυτοβασταζόμενοι Στηριζόμενοι σε μονωμένους ειδικούς φορείς. ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 100 Υλικά κατασκευής Ειδική αντίσταση (Ωmm2/m) Οριακή Θερμοκρασία (0C) Υλικά 0.30 400 Νάργυρος (58%Cu, 22%Ni) Νικελίνη (67%Cu, 31%Ni, 2%Mn) Κωνσταντάν-Ρεοτάν (55%Cu,45%Ni) 1075 Χρωμιονικελίνη περιέχουσα Fe (60%Ni, 15%Cr 23%Fe, 2%Mn) 1.00 11540 Χρωμιονικελίνη μη περιέχουσα Fe (80%Ni, 20%Cr ίχνη Mn & Μο) 1.1-1.2 1250 Χρώμιο-Αλουμίνιο-Χάλυβας Megapyr (65%Fe, 30%Cr, 5Al) 1.40 1150 Kanthal (65,7%Fe, 25%Cr, 5,5Al, 2%Co) 1.45 950 Ferropyr (86%Fe, 6%Cr, 8%Al) 1.20 0.30 0.50 Θερμοκρασία αναφοράς ειδικής αντίστασης = 20°C. ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 101 Υλικά θερμαντικών αντιστάσεων με βάση την οριακή θερμοκρασία Θερμοκρασία λειτουργίας (οC) Θλ<400 Σύνθεση Χρήση κραμάτων Cu-Ni Θλ <950 -//- Cu-Ni περιέχοντα Fe 950<Θλ<1100 -//- Cu-Ni μη περιέχοντα Fe 1100<Θλ<1200 -//- Cr-Al-χάλυβα 1200<Θλ<2000 -//- Μολυβδαίνιο 2000<Θλ<2800 -//- Βολφράμιο 1300<Θλ<1500 -//- Καρβορούντιο 3000<Θλ -//- Γραφίτης ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 102 Κύριοι φορείς θερμαντικών αγωγών. Υλικό Αμίαντος Μικανίτης (μοσχοβίτης) Μίκα Γη διατόμων Στεατίτης (πυριτικό μαγνήσιο) Πυρίμαχος άργιλος Θερμοκρασία λειτουργίας (οC) <400 <600 ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ <800 <800 <1000 <1100 103 • Υπολογισμός ηλεκτρικών θερμαντικών αντιστάσεων στηρίζεται: 1. στη θερμοκρασία λειτουργίας συσκευής και 2. στην οριακή θερμοκρασία του αγωγού. • Νόμος Stephan-Boltzmann ελεύθερης ακτινοβολίας. ⎛ T ⎞ E = v = c⎜ ⎟ ⎝ 100 ⎠ 4 (W/cm2) ν: πυκνότητα ενέργειας (Watt/cm2) c: συντελεστής ακτινοβολίας μέλανος σώματος (W/K4cm2) Τ: απόλυτη θερμοκρασία (0K) ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 104 Μέλαν σώμα: i. Απορροφά όλα τα μήκη κύματος της προσπίπτουσας ακτινοβολίας ii. Είναι μαύρο (σε θερμοκρασία περιβάλλοντος) iii. c = cs = 5,67·10-4 W/K4cm2 Μεταφορά θερμότητας λόγω ακτινοβολίας μεταξύ δύο σωμάτων ⎡⎛ T1 ⎞ 4 ⎛ T2 ⎞ 4 ⎤ E = v = c ⎢⎜ ⎟ ⎥ ( W/m2) ⎟ −⎜ ⎢⎣⎝ 100 ⎠ ⎝ 100 ⎠ ⎥⎦ T1: απόλυτη οριακή θερμοκρασία θερμαντικού αγωγού (0K) Τ2: απόλυτη θερμοκρασία θερμαντική συσκευής (0K) c: συντελεστής ακτινοβολίας μέλανος σώματος (W/K4cm2) ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 105 • Υπολογισμός θερμαντικού αγωγού κυκλικής διατομής Ολική επιφάνεια (S) θερμαντικού αγωγού: P S= v (cm2) για κυκλική διατομή ισχύει: S = 10 π dl (cm2) Μήκος (l) θερμαντικού αγωγού: P l = 10 π d ν (m) ή R πd 2 l= ρ 4 ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ (m) 106 Αντίσταση (R) θερμαντικού αγωγού: R = ρ l πd 2 /4 (Ω) Διάμετρος (d) θερμαντικού αγωγού: d = 0 . 344 ( P = I 2 R =V 2 / R ) ⇒ d = 0 . 344 d = 0 . 344 3 Pρ vR 3 I 2ρ v 3 V 2ρ vR 2 ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ ή (mm) 107 Ειδική αντίσταση (ρ) θερμαντικού αγωγού: ρ θ = ρ 20 [1 + a (θ − 20 ) ] (Ωmm2/m) όπου α: aθ a 20 = = 1 + a 20 Δ θ 1 1 + Δθ a 20 (1/°C) Για τυχαίες θερμοκρασίες θ1 και θ2: ρ θ = ρ θ [1 + a (θ 2 − θ 1 ) ] (Ωmm2/m) 2 1 ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 108 • Υπολογισμός θερμαντικού αγωγού τύπου ταινίας. Πάχος (α) ταινίας θερμαντικού αγωγού: a = Ka 3 P2ρ V 2v (mm) Πλάτος (β) ταινίας θερμαντικού αγωγού: β = Kβ 3 P2ρ V 2v ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ (mm) 109 Συντελεστές Κα και Κβ: Ka = 3 Kβ = 1 n(1 + n)20 1 3 1 ( + n)20 n με n=β/α Μήκος (l) ταινίας θερμαντικού αγωγού: V 2αβ l= Pρ ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 110 Θερμοκρασίες λειτουργίας συσκευών οικιακής ή μικρής επαγγελματικής χρήσης Είδος συσκευής Θερμοκρασία λειτουργίας (0C) Παρασκευαστήρες θερμού νερού (θερμαντήρες διελεύσεως) με παροχή 0.15lt/min 30 Θερμαστές χώρου 70 Παρασκευαστήρες θερμού νερού (αποταμιευτήρες) 95 Θερμαντικά προσκέφαλα 75 Ηλεκτρικά σίδερα 200 Ηλεκτρικά τηγάνια 250 Μαγειρικές πλάκες (ανοικτές) 300 Ηλεκτρικοί φούρνοι 350 ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 111 Θερμοκρασίες λειτουργίας συσκευών βιοτεχνίας και στη βιομηχανίας Είδος συσκευής Θερμοκρασία λειτουργίας (0C) Θερμαντήρες διελεύσεως για κεντρική εγκατάσταση θερμού νερού και κεντρική εγκατάσταση θερμάνσεως 95 Θερμαστές χώρου Αποταμιευτήρες θερμού νερού με πίεση <6Αtm Ερμάρια, κλίβανοι, θάλαμοι, σήραγγες ξηράνσεως για φόρμες πλυντηρίου, πηνία, χημικά προϊόντα,συσκευές αποστειρώσεως ,θερμαντικά σώματα στο δάπεδο. 70 ή 120 165 100 έως 200 Ηλεκτρικοί ατμολέβητες ανάλογα με την πίεση ≈700 Μεγάλες ηλεκτρικές χύτρες με ατμό 0.3Αtm 102 Συσκευές ψησίματος ≈700 ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 112 Θερμοκρασίες λειτουργίας συσκευών βαριάς βιομηχανίας Κατεργασία Παραγωγή χάλυβα Κατεργασία χάλυβα (αναλόγως του προορισμού) ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ Θερμοκρασία λειτουργίας (0C) ≈3000 150 έως 1350 113 Εισαγωγή στην ψύξη • Παραγωγή ψύξεως: Θερμικές συναλλαγές που συνοδεύουν την αλλαγή φάσεως σώματος (από τη υγρή στην αέρια). Ατμοποίηση Εξάτμιση • q Στοιχειώδη ψυκτική διάταξη ασυνεχούς λειτουργίας ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 114 • Κλειστό δοχείο με πτητικό υγρό: 1. Επικοινωνία δοχείου με περιβάλλον (ατμοσφαιρική πίεση). 2. Εκδίωξη του αέρα από τους ατμούς του υγρού (εξάτμιση). 3. Συνύπαρξη μόνο ατμού και υγρού στο δοχείο (ατμοποίηση). 4. Συνεχής παραγωγή ατμού (λόγω ψύξεως του περιβάλλοντος). Ατμοσφαιρική πίεση ατμοποίησης 760 Torr = 1.013bar. ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 115 • Στη περίπτωση που το υγρό είναι υγροποιημένο προπάνιο: Θερμοκρασία δοχείου = θερμοκρασία ατμοποιήσεως προπανίου (στα 1.013 bar) = - 42.1 oC. Η θερμοκρασία παραγωγής ψυκτικής ισχύς εξαρτάται από: 1. Το εργαζόμενο σώμα 2. Την πίεση που λαμβάνει χώρα η ατμοποίηση. Θερμότητα ατμοποίησης προπανίου (στα 1.013 bar) = 425.6 kJ/Kg. ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 116 • Βασική ψυκτική διάταξη. Οι ατμοί του ψυκτικού υγρού συλλέγονται, συμπυκνώνονται σε υγρή φάση και επανέρχονται στο δοχείο εξάτμισης. Για την ψύξη και συμπύκνωση πρέπει η Τ συμπύκνωσης > Τ περιβάλλοντος. Οι ατμοί συμπιέζονται ώστε να ανέβει η θερμοκρασία τους. Η υψηλή πίεση του υγρού ψυκτικού πρέπει να επανέλθει στην αρχική της χαμηλή τιμή για να μπορεί πάλι να ατμοποιηθεί. ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 117 Η βαλβίδα εκτόνωσης (στραγγαλισμού) μειώνει την πίεση. Το υγρό ψυκτικό σώμα χαμηλής πίεσης ατμοποιείται στο χώρο του ατμοποιητή. Ο κύκλος επαναλαμβάνεται συνεχώς. Βασική ψυκτική διάταξη ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 118 • Η βασική ψυκτική διάταξη περιλαμβάνει: 1. Μηχανικό συμπιεστή (εμβολοφόρο περιστροφικό). 2. Στοιχείο συμπύκνωσης (αερόψυκτο ή υδρόψυκτο). 3. Διάταξη εκτόνωσης ή στραγγαλισμού. 4. Στοιχείο ατμοποίησης. 5. Διατάξεις αυτόματης λειτουργίας και ασφάλειας. ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 119 • Βασικός ψυκτικός κύκλος. Μεταβολή 1→2: συμπίεση μέσου. • • W = ( h2 − h1 ) m όπου m η παροχή μάζας του ψυκτικού υγρού ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 120 Μεταβολή 2→3 →4 : ψύξη μέσου μέχρι πλήρη υγροποίηση του (dpΣ = 0). Αποβαλλόμενη θερμότητα: • QΣ = ( h2 − h4 ) m Μεταβολή 4→5 : Ισενθαλπικός στραγγαλισμός (dh=0). Μεταβολή 5→1 : πλήρη ατμοποίηση μέσου (dpψ = σταθερό). Ψυκτική ισχύς: • QΨ = ( h5 − h1 ) m • Ψυκτική ικανότητα: q = h1-h5 = h1-h4. ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 121 • Ενεργειακός ισολογισμός: QΣ = QΨ + W • Συντελεστής συμπεριφοράς: Θεωρητική ψυκτική ισχύς CP= = Θεωρητικό έργο συμπιεστή • QΨ m ( h1 -h 4 ) ( h1 -h 4 ) = = • = W m h -h h 2 -h1 ) ( ( 2 1) Ο συντελεστής CP < ή > 1. ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 122 • Κύκλος ψυκτικής διάταξης υπόψυξη και υπερθέρμανση. Αύξηση ψυκτικής ισχύος λόγω υπόψυξης: • • ( QΨ = m ( h1 − h5 ) > m h1 − h5' ) Η υπερθέρμανση ψυκτικού μέσου δεν συνεισφέρει στην ψυκτική ισχύ. ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 123 • Ψυκτικά μέσα: Φορείς μέσω των οποίων επιτυγχάνεται ανταλλαγή ποσών θερμότητας. • Ιδιότητες ψυκτικών μέσων. Χημικές ιδιότητες: 1. Χημική ευστάθεια. 2. Χημική αδράνεια. 3. Μη αναφλέξιμα. Θερμικές ιδιότητες: 1. 2. 3. 4. 5. Θατμοπ. < Θπεριβάλ. (@ 1Atm). Pσυμπυκν. όχι υπέρμετρα υψηλή. Pτμοπ. όχι υπέρμετρα χαμηλή. Θκρισιμη αρκετά υψηλή. Θπήξεως αρκετά χαμηλή. ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 124 Φυσιολογικές ιδιότητες: 1. Μη τοξικά. 2. Μη προσβολή αναπνευστικού συστήματος. 3. Εύκολη αντίληψη τους δια οσφρήσεως. • Οικονομικές απαιτήσεις. 1. Κόστος αγοράς. 2. Εύκολη εύρεση. ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 125 • Κλασικά ψυκτικά μέσα. Αμμωνία (NH3). Περιοχή χρήσεως από –60 oC ÷ +10 oC. Σημείο ζέσεως –33.4 oC. Μοριακό βάρος 17.03 Χαμηλό κόστος αγοράς Υψηλή ογκομετρική ψυκτική απόδοση. Απεριόριστη διαλυτότητα στο νερό. Ελάχιστα διαλυτή στα λιπαντικά έλαια. Δεν προσβάλει το χάλυβα και το χυτοσίδηρο. Ισχυρά τοξική. Αντιληπτή σε περιεκτικότητα 0,0005 Vol.% NH3 στον αέρα. Υπό περιεκτικότητα 0,005 Vol.% NH3 στον αέρα είναι ενοχλητική και προϋποθέτει εξοικείωση. ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 126 Υπό περιεκτικότητα 0,03 Vol.% NH3 , η παραμονή είναι αδύνατη. Περιεκτικότητες από 0,2 έως 0,3 Vol.% NH3, επιφέρουν μετά από 0.5 έως 1 ώρα το θάνατο. Περιεκτικότητες από 0,5 έως 0,6 Vol.% NH3, επιφέρουν μετά από 0.5 της ώρας τύφλωση και θάνατο. Διοξείδιο του άνθρακα (CO2). Σχεδόν δεν χρησιμοποιείται. Η χρήση του οδηγεί σε υψηλές πιέσεις. Σημείο ζέσεως –78 oC (@ 1 Atm). Μοριακό βάρος 44. Πίεση στους 0 οC : 35 Atm Πίεση στους 50 οC : >>60 Atm ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 127 Διοξείδιο του θείου (SO2). Δεν χρησιμοποιείται λόγω ισχυρής τοξικότητας. Σημείο ζέσεως : –10 oC (@ 1 Atm). Μοριακό βάρος : 64 Πίεση στους 0 οC : 2 Atm Πίεση στους 50 οC : 9Atm ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 128 • R-ψυκτικά μέσα. Χλωριούχα και φθοριούχα παράγωγα μεθανίου και αιθανίου. Εμπορική ονομασία: FREON, GENETRON, ISOTRON κτλ. Γενικός χημικός τύπος: CmHnFpClq όπου n+p+q=2m+2 Χαρακτηρισμός τους από παράσταση της μορφής R xyz. x = m-1 m = x+1 y = n+1 n = y-1 z=p p=z ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 129 • Γενικές ιδιότητες των R-ψυκτικών μέσων. 1. Ισχυρή μείωση της τοξικότητας. 2. Μη αναφλέξιμα. 3. Άοσμα. 4. Δεν προκαλούν χημικές αλλοιώσεις. 5. Χημικά ευσταθή. 6. Δεν προσβάλλουν τα περισσότερα μέταλλα. 7. Διαλύουν μικρές ποσότητες νερού. ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 130 • Κύριες ιδιότητες και χρήσεις των συνηθέστερων ψυκτικών μέσων. R11 (Τριχλωροφθορομεθάνιο, CCl3F). Σημείο ζέσεως: 23.77 οC (@ 1 Atm). Μοριακό βάρος: 137.37. Θερμοκρασιακή περιοχή χρήσης:-30 οC έως –20 οC. Χρησιμοποιείται σε μονοβάθμιους και πολυβάθμιους φυγοκεντρικούς συμπιεστές μεγάλης ισχύος (5 έως 6.000.000 kcal/h). ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 131 R12 (Διχλωροδιφθορομεθάνιο, CCl2F2). Σημείο ζέσεως: -29.80 οC (@ 1 Atm). Μοριακό βάρος: 120.92. Θερμοκρασιακή περιοχή χρήσης:-40 οC έως +10 οC. Χρησιμοποιείται σε ψυκτικές εγκαταστάσεις μικρού και μεσαίου μεγέθους. R13 (Χλωροτριφθορομεθάνιο, CClF3). Σημείο ζέσεως: -81.40 οC. Μοριακό βάρος: 104.47. Θερμοκρασιακή περιοχή χρήσης:-100 οC έως -70 οC. Χρησιμοποιείται σε ψυκτικές εγκαταστάσεις παραγωγής πολύ χαμηλών θερμοκρασιών. ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 132 R22 (Χλωροδιφθορομεθάνιο CHClF2). Σημείο ζέσεως: -40.81°C (@ 1 Atm). Μοριακό βάρος: 86.47. Θερμοκρασιακή περιοχή χρήσης. Χρησιμοποιείται σε κλιματιστικές μονάδες R410A (Αζεοτροπικό ψυκτικό μέσο, μίγμα HFC-32 (CH2F2) κατά 50% και HFC-125 (CHF2CF3) κατά 50%). Σημείο ζέσεως: -52,7°C (@ 1 Atm). Μοριακό βάρος: 72,6. Ως αντικαταστάτης του R22 χρησιμοποιείται: ¬ σε οικιακές και ελαφρώς εμπορικές κλιματιστικές μονάδες ¬ σε μεσαίας και χαμηλής θερμοκρασίας συστήματα εμπορικής ψύξης όπως ψυγεία επίδειξης super markets και σε συστήματα ψύξης αυτοκινήτων. ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 133 R407C (Αζεοτροπικό ψυκτικό μέσο, μίγμα HFC-32 (CH2F2) κατά 23%, HFC-125 (CHF2CF3) κατά 25% και HFC-134a (CH2FCF3) κατά 52% ). Σημείο ζέσεως: -43.7°C (@ 1 Atm). Μοριακό βάρος: 86,2. Ως αντικαταστάτης του R22 χρησιμοποιείται ¬ σε οικιακές και ελαφρώς εμπορικές κλιματιστικές μονάδες ¬ σε μεσαίας και χαμηλής θερμοκρασίας συστήματα εμπορικής ψύξης όπως ψυγεία επίδειξης super markets και σε συστήματα ψύξης αυτοκινήτων. ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 134 Αντλίες θερμότητας Χώρος προσαγωγής θερμότητας Πηγή θερμότητας υψηλής θερμοκρασίας TH QH Αντλία θερμότητας W Μηχανικό Εργο QL TL Χώρος απαγωγής θερμότητας Πηγή θερμότητας χαμηλής θερμοκρασίας Αρχή λειτουργίας αντλίας θερμότητας ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 135 • Ενεργειακός ισολογισμός: QH = QL + W • (1) Συντελεστής απόδοσης CPHP (Coefficient of Performance): QH QL + W QL CPHP = = = +1 W W W (2) Από τις ψυκτικές διατάξεις ο CPREF ισχύει: CPREF QL = W (3) Από τις (2) και (3) προκύπτει: CPHP = CPREF + 1 ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ (4) 136 • Συντελεστής απόδοσης CPHP για την ιδανική περίπτωση της μηχανής Carnot: QH QH TH CPHP = = = W QH − QL TH − TL Όσο πιο κοντά είναι οι TH και TL τόσο περισσότερο βελτιώνεται ο συντελεστής CPHP (και το αντίστροφο). Όταν οι TH και TL διαφέρουν σημαντικά: μειώνεται η ικανότητα για μεταφορά θερμότητας από την αντλία και αυξάνονται και οι απώλειες θερμότητες ενός χώρου. ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 137 Πραγματικός συντελεστής απόδοσης ολικού βαθμού απόδοσης της αντλίας n από τις απώλειες του συστήματος (απώλειες σωληνώσεων, ηλεκτροκινητήρα, συμπιεστή, ηλεκτροβάνων, ανεμιστήρων κ.α.): TH CPHP = n TH − TL ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 138 Συντελεστής συμπεριφοράς απόδοσης εποχικής θέρμανσης (HSPF): HSFP= εποχιακή θερμότητα εξόδου καταναλισκόμενη ενέργεια ⎛ BTUs ⎞ ⎜ ⎟ ⎝ Watts ⋅ hr ⎠ Ικανοποιητικές τιμές HSPF: 5, 6 ή 7 Λόγος εποχιακής ενεργειακής απόδοσης για την ψύξη (SEER): SEER= εποχιακή ψυκτική ενέργεια εξόδου ισχύς κατανάλωσης ⎛ BTU/hr ⎞ ⎜ ⎟ ⎝ Watts ⎠ Ικανοποιητικές τιμές SEER: 8, 9 ή 10 ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 139 • Εξαρτήματα αντλίας θερμότητας: 1. 2. 3. 4. 5. Εξατμιστής Συμπιεστής Κινητήρας Συμπυκνωτής Εκτονωτική βαλβίδα Εξατμιστής: Διάκριση με βάση τον τρόπος εκτόνωσης: i. ii. Διάκριση με βάση το μέσο απορρόφησης: i. ii. Ξηρής εκτόνωσης Υγρής εκτόνωσης Εξατμιστές με κυκλοφορία αέρα. Εξατμιστές με κυκλοφορία υγρού. Διάκριση με βάση την εξωτερική μορφή: i. Γυμνούς ii. Με πτερύγια iii. Τύπου πλάκας ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 140 Συμπιεστής: Διακρίνεται σε: i. Εμβολοφόρο ii. Περιστροφικού τυμπάνου iii. Φυγοκεντρικό Επίσης σε: i. ii. Κλειστού τύπου (μικρά συστήματα) Ημίκλειστου τύπου (μεσαία συστήματα ισχύος < 150 ΚW) iii. Ανοικτού τύπου (μεγάλα συστήματα ισχύος > 150 KW) Κινητήρας: Ασύγχρονος μονοφασικός ή τριφασικός. ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 141 Συμπυκνωτής: Διακρίνεται σε: i. Αερόψυκτος ¬ ¬ Μέσο ψύξης: αέρας Αναλόγως του τρόπου κυκλοφορίας του αέρα διακρίνεται σε: 1. 2. Συμπυκνωτή φυσικής κυκλοφορίας του αέρα. Συμπυκνωτή κυκλοφορίας του αέρα με επέμβαση. ii. Υδρόψυκτος ¬ ¬ Μέσο ψύξης: νερό Διακρίνεται σε: 1. 2. 3. Συμπυκνωτή συστοιχίας σωληνώσεων κλειστών εντός περιβλήματος. Συμπυκνωτή διπλών ομοαξονικών σωλήνων. Συμπυκνωτή σπειροειδούς σωλήνα. ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 142 iii. Εξατμιστικός ¾ ¾ ¾ Συμπύκνωση με εξάτμιση μικρών ποσοτήτων νερού με την βοήθεια ρεύματος αέρα. Πλεονέκτημα: χρήση μικρής ποσότητας νερού (συγκριτικά με τους υδρόψυκτους). Μειονέκτημα: δαπανηρή συντήρηση. Εκτονωτική βαλβίδα: Διακρίνεται σε: i. Χειροκίνητη ii. Βαλβίδα με πλωτήρα iii. Αυτόματη iv. Θερμοστατική ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 143 • Διάκριση αντλιών θερμότητας: Χωρίζονται σε κατηγορίες ανάλογα με: 1. Το είδος κινητήρα. ¬ ¬ ¬ 2. 3. Την θέση των εξαρτημάτων – μηχανισμών. ¬ Ενιαίες ή αυτόνομες ¬ Διαιρούμενες Τη θέση τοποθέτησης. ¬ ¬ ¬ ¬ 4. Ασύγχρονος 1Φ ή 3Φ. Κινητήρας εσωτερικής καύσης. Κινητήρας εξωτερικής καύσης. Αντλία θερμότητας παραθύρου -//τοίχου -//δαπέδου -//οροφής Τον τρόπο αναστροφής του κύκλου. ¬ ¬ Σταθερού ψυκτικού μέσου Μεταβλητού ψυκτικού μέσου ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 144 5. Την πηγή άντληση της θερμότητας και του μέσου απόδοσης του. ¬ ¬ ¬ ¬ ¬ ¬ • αέρα-αέρα αέρα-νερού νερού-αέρα νερού-νερού εδάφους-αέρα εδάφους-νερού Πηγές θερμότητας: 1. Ο αέρας. Βρίσκεται σε αφθονία στη φύση (συνηθέστερη πηγή θερμότητας). Μικρού μεγέθους αντλίες θερμότητες. Χαμηλό κόστος εγκατάστασης. Μειονέκτημα: η θερμοκρασία του μεταβάλλεται συνεχώς εντός μεγάλου διαστήματος. ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 145 2. Το νερό. Επίγειο: λίμνες, θάλασσες, ποτάμια. Υπόγειο οπότε αντλείται. ¬ Έξοδα άντλησης και συντήρησης φρεατίων και των αποχετεύσεων. Μικρή μεταβολή της θερμοκρασίας. Δεν απαιτείται σύστημα απόψυξης. Περιορισμοί χρήσης θαλασσινού νερού: ¬ διατήρηση ανοικτών εισόδων νερού λόγω άμμου και θαλάσσιων οργανισμών. Χρήση μη διαβρωτικών υλικών που οδηγεί σε αύξηση συνολικού κόστους εγκατάστασης. ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 146 3. Το έδαφος. Πλεονέκτημα: σταθερή θερμοκρασία. Μειονέκτημα: μεγάλη έκταση για την απορρόφηση και απόρριψη θερμότητας. Στο δίκτυο των σωληνώσεων κυκλοφορεί αλατούχο διάλυμα που διέρχεται από τον εξατμιστή. Κατακόρυφη ή οριζόντια τοποθέτηση των υπόγειων σωλήνων. Αυξημένες δυσκολίες στην εγκατάσταση και στην συντήρηση της εγκατάστασης. ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 147 Αντλία θερμότητας αέρα-αέρα με ηλεκτροκινητήρα, τύπου split, επιτοίχιας τοποθέτησης, μεταβλητού κυκλώματος ψυκτικού μέσου. ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 148 Ηλεκτρική Θέρμανση Νερού • Βασικοί τρόποι: 1. Ηλεκτρικός θερμοσίφωνας Υψηλής πίεσης Χαμηλής πίεσης 2. Αντλίες θερμότητας 3. Επαγωγική θέρμανση ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 149 • Αρχή της θερμιδομετρίας. Q = c · M · ΔΘ Q: Ποσό θερμότητας που ελκύεται ή απορροφάται (Cal) c: Ειδική θερμότητα υλικού [cal/(gr 0C )] M: Μάζα υλικού (gr) ΔΘ: Διαφορά θερμοκρασίας (0C) • Μονάδες μέτρησης της θερμότητας. 1 Cal = το ποσό της θερμότητας που απαιτείται για την ανύψωση 1 gr νερού κατά 1 0C. 1 BTU (British Thermal Unit) = το ποσό της θερμότητας που απαιτείται για την ανύψωση 1 pound νερού κατά 1 0F. 1000 Joule = 240 Cal = 0.95 BTU ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 150 • Εφαρμογή του νόμου του Joule στην θέρμανση νερού. Νόμος του Joule: Το ποσό της θερμότητας που αποδίδεται στο περιβάλλον από αντίσταση R, η οποία διαρρέετε από ρεύμα I είναι ίσο: E=I2Rt E: εκλυόμενη θερμότητα σε Joules I: ένταση ρεύματος σε Ampere R: ωμική αντίσταση σε Ohm t: χρόνος σε sec ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 151 • Εφαρμογή αντλίας θερμότητας στην θέρμανση νερού. Συνδυάζεται με ταυτόχρονη θέρμανση νερού. Μείωση των εξόδων θέρμανσης νερού κατά 60-70%. Εξέταση απόδοσης αντλίας θερμότητας με το πραγματικό συντελεστή απόδοσης: QH CPHP = Wmotor QH: θερμική ισχύς που παρέχεται (από τον συμπυκνωτή στο μέσο μεταφοράς) στο υπό θέρμανση νερό Wmotor: ισχύς που απορροφά ο ηλεκτροκινητήρας που κινεί το συμπιεστή ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 152 Αποθήκευση νερού σε κατάλληλα θερμικά μονωμένο δοχείο. Απώλειες θερμότητας προς το περιβάλλον ⇒ συντελεστής απόδοσης nΘ . Οι συντελεστές απόδοσης CPHP και nΘ εξαρτώνται άμεσα από: Θ = Θνερού-Θεξ.αέρα ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 153 Ηλεκτρικοί θερμοσυσσωρευτές Αποταμιευτές ενέργειας ρυθμιζόμενης φορτίσεως: χειροκίνητης ή μέσω κεντρικού ρυθμιστή. Ατομικό σύστημα θέρμανσης. Διακρίνονται σε: 1. Στατικούς θερμοσυσσωρευτές 2. Δυναμικούς θερμοσυσσωρευτές ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 154 • Στατικοί θερμοσυσσωρευτές: Δεν διαθέτουν σημαντική θερμομόνωση. Απόδοση αποθηκευμένης θερμικής ενέργειας κυρίως με ακτινοβολία ταυτόχρονα με φόρτιση. Δυνατότητα επιλογής απορροφημένης ισχύος και την διάρκεια της φόρτισης με την βοήθεια χειροκίνητου διακόπτη. • Δυναμικούς θερμοσυσσωρευτές: Διαθέτουν ισχυρή θερμομόνωση. Αποθήκευση ενέργειας κατά την φόρτιση. Απόδοση με κυκλοφορία αέρα μέσω ανεμιστήρα. ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 155 • Τμήματα θερμοσυσσωρευτή ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 156 • Κάθε θερμοσυσσωρευτής αποτελείται από: Το πλαίσιο. Το θερμοσυσσωρευτικό υλικό. Τις θερμαντικές αντιστάσεις. Τους ανεμιστήρες. Το σύστημα ρυθμίσεως-ασφαλείας και ελέγχου. • Χαρακτηριστικά μεγέθη: Ονομαστική ισχύς: από 1KW ως 6KW. Ονομαστική τάση λειτουργίας: 230V/400V. Συχνότητα: 50Hz. ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 157 Πλαίσιο θερμοσυσσωρευτή Κατασκευή από στραντζαριστή λαμαρίνα πάχους ≥ 1mm. Θερμοανθεκτική βαφή φούρνου. Διαιρείται σε τρεις περιοχές: ¬ Χώρος εγκατάστασης ακροδεκτών σύνδεσης: 9 9 9 9 Κύριων και βοηθητικών κυκλωμάτων. Θερμοστάτη ρυθμίσεως φόρτισης. Θερμοστάτη ασφαλείας. Ανεμιστήρα. ¬ Χώρος ανάμειξης: 9 Ανάμειξη υπέρθερμου αέρα με τον ψυχρό αέρα περιβάλλοντος. 9 Αποφυγή δημιουργίας υψηλών θερμοκρασιών αέρα. 9 Βρίσκεται στο κάτω μέρος της συσκευής. ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 158 ¬ Χώρος θερμοσυσσωρευτικού υλικού και θερμαντικών αντιστάσεων: 9 9 Μόνωση με δύο στρώσεις ορυκτοβάμβακα. Χρήση υλικού υψηλότερης μονωτικής ικανότητας για εμπρόσθια και οπίσθιας πλευρά. Θερμοσυσσωρευτικό υλικό Χρήση πυροτούβλων. Σύσταση 90% μαγνήσιο. Θερμοκρασία αντοχής 1500 0C. Δημιουργία καναλιών κατά την τοποθέτηση τους. ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 159 Θερμαντικές αντιστάσεις Σχήμα σωληνωτό. Κάθετη τοποθέτηση. Οι αντιστάσεις αποτελούνται από: ¬ Εξωτερικό μεταλλικό περίβλημα. ¬ Ενδιάμεσο στρώμα μονωτικού υλικού υψηλής ποιότητας. ¬ Αντιπαρασιτικό αγωγό θερμάνσεως από μίγμα χρωμίου-νικελίου. Ανεμιστήρες Τάση λειτουργίας: 220V. Συχνότητα ρεύματος: 50Hz. Ισχύς: 20W Στροφές ανά λεπτό: 590 Στάθμη θορύβου: 32db (χαμηλή) ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 160 Σύστημα ρυθμίσεως-ασφαλείας & ελέγχου 1: Αγωγοί παροχής 5x2.5mm2 4: Θερμοστάτης Α & Β 7: Αισθητήρας 2: Αγωγοί ελέγχου παραμένουσας θερμοκρασίας 5: Θερμοστάτης ασφαλείας 8: Ηλεκτρική αντίσταση 3: Ρυθμιζόμενος τετραπολικός θερμοσταικός διακόπτης 6: Αισθητήρας με ωμική αντίσταση 9:Πυρότουβλα ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 161 Τυπική ηλεκτρική εγκατάσταση θερμοσυσσωρευτών ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 162 Σημεία τοποθέτησης θερμοσυσωρευτών ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 163 Ηλεκτρική σύνδεση θερμοσυσσωρευτών με τον ηλεκτρικό πίνακα και το θερμοστάτη χώρου ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 164 • Γενικά θα πρέπει να τηρούνται: Τοποθέτηση κοντά σε παράθυρα και μπαλκονόπορτες. Απόσταση 2,5-5cm από τον τοίχο. Απόσταση > 20 cm από έπιπλα και κουρτίνες. Δεν επιτρέπεται τοποθέτηση πάνω σε φλοκάτες και χαλιά. Κατάληξη παροχής πίσω και δεξιά από το σώμα σε ύψος ~15 cm. Τοποθέτηση θερμοστατών ~1,5m από δάπεδο και ≥ 3 m από θερμοσυσσωρευτή. ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 165 • Υπολογισμός θερμοσυσσωρευτή Υπολογισμός θερμικών απωλειών Q (Kcal/h ) χώρου. Υπολογισμός απορροφώμενης ισχύος για ταυτόχρονη μετάδοση θερμότητας: Kcal Q Kcal P =Q = = t h 3600 sec Q KJoule = = 4 .184 3600 sec Q Q kW = 4 .184 kW = 3600 860 ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 166 • Υπολογισμός απαιτούμενης απορροφώμενης ονομαστικής ισχύος: P = Pt ⋅ F (kW ) όπου F = συντελεστής του θερμοσυσσωρευτή. Εξαρτάται από: 1. Το χρόνο φόρτισης (8h) 2. Το χρόνο εκφόρτισης (10 ή 12 ή 16h) 3. Το βαθμό απόδοσης του θερμοσυσσωρευτή Συντελεστής F Εκφόρτιση (h) 1.6 10 1.8 12 2.4 16 Επιλογή θερμοσυσσωρευτή με βάση την πλησιέστερη τυποποιημένη ισχύ. ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 167 Τυπικές τιμές ηλεκτρικής ισχύος και συσσωρευτικής ικανότητας ποιοτικών θερμοσυσσωρευτών Ηλεκτρική ισχύς (kW) 2 3 4 5 6 7,5 8 Συσσωρευτική ικανότητα (kcal) Θεωρητική Πραγματική 13760 12000 20640 18500 27520 23800 34400 29900 41280 36000 51600 47000 55040 50130 ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 168 Τοποθέτηση θερμοσυσσωρευτών σε διαμέρισμα πολυκατοικίας ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 169 Μελέτη θερμικών απωλειών χώρου • Αναλυτικός υπολογισμός θερμικών απωλειών χώρου. Θερμικές απώλειες επιφανειών Q = S ⋅ K ⋅ Δθ ⋅ z (kcal/h) S: επιφάνεια σε m2 K: συντελεστής θερμοπερατότητας σε kcal/m2hoC Δθ: διαφορά θερμοκρασίας, Δθ = θχ - θπ σε oC θχ: θερμοκρασία χώρου θπ : θερμοκρασία περιβάλλοντος. Στους μη θερμαινόμενους χώρους θεωρείται ότι θπ = 15 oC z: συντελεστής ανάλογος των ωρών λειτουργίας και τον προσανατολισμό του χώρου ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 170 Υπολογισμός του συντελεστή θερμοπερατότητας Κ μιας επιφάνειας με διάφορα δομικά υλικά: n δi 1 1 1 = + +∑ K a1 a 2 i =1 λι α1: συντελεστής εξωτερικής επιφάνειας α2: συντελεστής εσωτερικής επιφάνειας λi: συντελεστής θερμικής αγωγιμότητας των δομικών στοιχείων δi: πάχος των δομικών στοιχείων ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 171 Παράδειγμα τοίχου για τον υπολογισμό του συντελεστή θερμοπερατότητας Δάπεδο επί εδάφους Κ= 2.2 kcal/m2hoC θπ = 13 oC Τοίχος που αγγίζει στο έδαφος Κ= 2.2 kcal/m2hoC θπ = 10 oC ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 172 Προσεγγιστικές τιμές συντελεστή θερμοπερατότητας. Επιφάνεια Κ (kcal/m2hoC) Μπατικός εξωτερικός τοίχος 1,93 Μπατικός εσωτερικός τοίχος 1,3 Δρομικός εξωτερικός τοίχος 1,8 Διπλός δρομικός τοίχος με ενδιάμεσο κενό-συνολικό πάχος τοίχος 28cm 1,4 Διπλός δρομικός τοίχος με μόνωση από υαλοβάμβακα ή διογκωμένη πολυστερίνη 0,65 Οροφή από σκυρόδεμα (χωρίς μόνωση) 2,2 Οροφή με μόνωση (διογκωμένη πολυστερίνη) και επικάλυψη με κισσιροτσιμεντόπλακες 0,42 Εξωτερικά ξύλινα συνήθη κουφώματα 4 Εξωτερικά μεταλλικά συνήθη κουφώματα 4 ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 173 Απώλειες αερισμού κουφωμάτων. Qαερισμού = α ⋅ lολικό α = 15 lολικό συνολικό μήκος των χαραμάδων των κουφωμάτων Υπολογισμός απωλειών. Συμπληρώνεται ο παρακάτω πίνακας. Οι διαστάσεις των χώρων λαμβάνονται από κατόψεις αρχιτεκτονικών σχεδίων. ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 174 Είδος επιφάνειας l (m) h (m) A1 (m2) A2 (m2) A (m2) K (kcal/m2hoC) AKΔΘ (kcal/h) z Q (kcal/h) Σύνολο = Παράδειγμα υπολογισμού απωλειών με χρήση πίνακα l: Μήκος επιφάνειας h: Ύψος επιφάνειας A1: l·h A2: Επιφάνεια που αφαιρείται (π.χ. παράθυρο) Α: Α1 – Α2 Ο συντελεστής z μπορεί να προκύψει ανάλογα του προσανατολισμού του χώρου και των ωρών λειτουργίας από τον παρακάτω πίνακα: ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 175 Πόλη θπ (oC) Πόλη θπ (oC) Αγρίνιο -3 Κόνιτσα -8 Αθήνα 0 Κόρινθος 0 Αίγιο 0 Κύθηρα +3 Αλεξανδρούπολη -8 Κύμη 0 Άνδρος 0 Κυπαρισσία +2 Αντίπαρος +3 Κως 0 Αργοστόλι +1 Λαμία -3 Άρτα -2 Λάρισα -9 Βόλος -3 Λευκάδα -1 Βυτίνα -12 Λήμνος -1,5 Διδυμότειχο -12,5 Μεγαλόπολη -4,5 Δράμα +8,5 Μέγαρα 0 Ζάκυνθος +2 Μεθώνη -1 Ηράκλειο +3 Μεσολόγγι 0 Θεσσαλονίκη -7 Μήλος +2 Ικαρία +2 Μυτιλήνη 0 Ιωάννινα +7 Νάξος +3,5 Καβάλα -8 Ναύπλιο -1 Καλάβρυτα -7,5 Ορεστιάδα -12 Καλαμάτα 0 Πάτρα -2,5 Κάρπαθος +4,5 Πρέβεζα 0 Κάρυστος 0 Πύργος -1 Καστοριά -15 Ρόδος 0 Κατερίνη -6 Σέρρες -9 Κέρκυρα 0 Σπάρτη 0 Κοζάνη -10 Τρίκαλα -7,5 Κομοτηνή -7,5 Φλώρινα -15 ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 176 Προσανατολισμός επιφάνειας Προσαύξηση προσανατολισμού Β, ΒΔ, ΒΑ 5% Ν, ΝΔ, ΝΑ -5% Δ, Α 0% Προσαύξηση λειτουργίας 20% έως 30% Προσαυξήσεις για τον υπολογισμό του συντελεστή z ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 177 • Προσεγγιστικός υπολογισμός θερμικών απωλειών χώρου. Χρήση εμπειρικού πίνακα απωλειών. Χρήση εμπειρικής σχέσης υπολογισμού. Qh = (k1 + k 2 ) E + k3Ta + k 4 Π + k5Ti (kcal/m 2 h) Ε: εμβαδόν των δαπέδων των χώρων (m2) Τα: συνολική επιφάνεια των εξωτερικών τοίχων, χωρίς να αφαιρεθούν τα ανοίγματα (m2) Π: επιφάνεια των ανοιγμάτων (m2) Τi: επιφάνεια των ψυχρών εσωτερικών τοίχων (m2) k1: 22 kcal/m2h για δάπεδα στο έδαφος 46 kcal/m2h για συνηθισμένες στέγες με κεραμίδια k2: 290 kcal/m2h για στέγες με μεταλλικά κυματοειδή ελάσματα 29 kcal/m2h για μονωμένες επίπεδες στέγες k3: 43 kcal/m2h για εξωτερικούς τοίχους k4: 110 kcal/m2h για παράθυρα και πόρτες k5 : 16 kcal/m2h για εσωτερικούς τοίχους ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 178 Προσαύξηση των θερμικών αναγκών Qh από ανανέωση του αέρα του χώρου. Qαερ = Vc p Δθ − 86n (kcal/h) V ποσότητα του εισερχόμενου εξωτερικού αέρα σε m3/h cp ειδική θερμότητα του αέρα 0.31 kcal/m3oC Δθ η διαφορά εσωτερικής και εξωτερικής θερμοκρασίας n το πλήθος των ατόμων που παραμένουν στο χώρο ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 179 • Εκτίμηση απωλειών με χρήση εμπειρικού πίνακα. Ö Χονδροειδείς εκτιμήσεις αναγκών σε θερμότητα κτιρίων. Όγκος κτιρίου (m3) Ανάγκες σε θερμότητα (Kcal/m3h) 200-500 35-40 500-1000 30-35 1000-2000 25-30 2000-3000 20-25 3000-5000 18-20 5000-10000 15-18 ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ-ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ 180