ΜΕΤΡΗΣΕΙΣ ΚΑΙ ΚΑΤΑΓΡΑΦΗ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ

Transcript

1 ΜΕΤΡΗΣΕΙΣ ΚΑΙ ΚΑΤΑΓΡΑΦΗ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ Τµήµα Μηχανολογίας Εργαστήριο Ενεργειακών και Περιβαλλοντικών Ερευνών (Ψυκτικών ιατάξεων Κλιµατισµού & Εναλλακτικών Μορφών Ενέργειας) ιευθυντής: Καθ. Μιχάλης Γρ. Βραχόπουλος Συν- Συγραφείς: υδρ Χρ. Ζιούτης, υδρ Μιχ. Μέντζος Συνδιοργανωτές: KEKAΠΕΛ ΤΕΙ ΣΤΕΡΕΑΣ ΕΛΛΑΔΑΣ Central Hellas University of Applied Sciences 1

2 Περιεχόµενα 1. Μετρητικός εξοπλισµός Όργανα γενικώς Αισθητήρες Μεταλλάκτες Μετρολογικά χαρακτηριστικά οργάνων: Ευαισθησία Χρόνος απόκρισης Εύρος λειτουργίας Ακρίβεια 2. Αντλία κενού 3. Έλεγχος διαρροών 2

3 Όργανο µέτρησης αισθητήρας µεταλλάκτης ένδειξη Συχνά συναντώνται ως µία µονάδα Αισθητήρας : Μεταβάλει µια φυσική του ιδιότητα, ανιχνεύοντας έτσι το µετρούµενο µέγεθος Μεταλλάκτης :Μετατρέπει το σήµα του αισθητήρα σε κάποιο άλλο, συνήθως ηλεκτρικό, ώστε να είναι ευκολότερη η επεξεργασία του. Ένδειξη : Απεικονίζει, µετά από κατάλληλη διαµόρφωση την τιµή του µετρούµενου µεγέθους

4 Αισθητήρες Θερµοαντίσταση : Μεταβολή της τιµής της ωµικής αντίστασης µε τη µεταβολή της θερµοκρασίας Υδράργυρος : Μεταβολή του όγκου µε τη µεταβολή της θερµοκρασίας Φωτοδίοδος : Μεταβολή της τιµής της έντασης ηλεκτρικού ρεύµατος, µε τη µεταβολή της έντασης του φωτός

5 Μεταλλάκτες Αλλαγή Θερµοκρασίας Αλλαγή µήκους ή θέσης Θερµίστορ Αισθητήρας µηχανικής τάσης Αλλαγή ηλεκτρικής αντίστασης Αλλαγή ηλεκτρικής αντίστασης Αλλαγή δύναµης Ελατήριο Αλλαγή Θέσης Ροή Σωλήνας Venturi ιαφορά πίεσης

6 Ενδείξεις Αναλογική ένδειξη Ψηφιακή ένδειξη

7 Ενδείξεις Η αναλογική ανάγνωση είναι ευκολότερη να αποτυπωθεί όταν υπάρχει µια αστάθεια στην ένδειξη, όπως είναι µια ταχύτητα του αέρα όταν «παίζει». Η ψηφιακή ανάγνωση από τη άλλη, είναι οριστική και δεν αφήνει στον χρήστη την ερµηνεία της ένδειξης. Στην πραγµατικότητα δεν έχει σχέση ποία συσκευή χρησιµοποιείται, αν χρησιµοποιούνται καλής ποιότητας όργανα θα δώσουν αξιόπιστες και ακριβείς µετρήσεις. Αν χρησιµοποιείται µια ψηφιακή συσκευή θα πρέπει να ρυθµίζεται έτσι ώστε να µην µεταβάλλεται πολύ γρήγορα αλλιώς θα είναι πολύ δύσκολο να διαβαστεί. Αν είναι δυνατόν, ένα όργανο που έχει τα χαρακτηριστικά υπολογισµού µέσου όρου θα πρέπει να προτιµάται. Ωστόσο, αν είναι χρήσιµο, πρέπει να προσεχτεί όπου οι διακυµάνσεις είναι µεγάλες κατά µέσο όρο, σε αυτή τη περίπτωση µπορεί να οδηγήσει σε ανακρίβεια ενδείξεων

8 Ενδεικτικός κατάλογος οργάνων (1) Μετροταινία ή αποστασιόµετρο µε laser για διαστατικές µετρήσεις. Πυξίδα για τον προσανατολισµό των όψεων του κτηρίου / εγκατάστασης. Μετρητή συντελεστή θερµοπερατότητας (θερµοροόµετρο) για µετρήσεις σε τοιχοποιία ή υαλοπίνακα. Θερµοκάµερα για τη µέτρηση επιφανειακών θερµοκρασιών. Πολύµετρο για τη µέτρηση τάσης, ηλεκτρικού ρεύµατος και αντίστασης Βατόµετρο για τη µέτρηση ισχύος.

9 Ενδεικτικός κατάλογος οργάνων (2) Μετρητή συντελεστή ισχύος. Αναλυτή ποιότητας ισχύος. Λουξόµετρο για τη µέτρηση της στάθµης φωτισµού. Θερµόµετρο υγρόµετρο για τη µέτρηση της θερµοκρασίας αέρα, της επιφανειακής θερµοκρασίας και της υγρασίας του αέρα. Μανόµετρο για τη µέτρηση της πίεσης του αέρα. Ανεµόµετρο για τη µέτρηση της ταχύτητας και της κατεύθυνσης του αέρα

10 Μετρολογικά χαρακτηριστικά µετρητικών οργάνων Εύρος λειτουργίας (range) ιακριτική Ικανότητα (resolution) Ακρίβεια (accuracy) Γραµµικότητα (linearity) Ευαισθησία (sensitivity) Χρόνος απόκρισης (response time) Νεκρό διάστηµα (dead band) Σταθερότητα ή ευστάθεια (stability) Ολίσθηση (drift) Επαναληψιµότητα (repeatability)

11 Εύρος λειτουργίας Το εύρος λειτουργίας (range) ή περιοχή λειτουργίας ενός µετρητικού οργάνου είναι η περιοχή των τιµών του µετρούµενου µεγέθους, µεταξύ της ελάχιστης και της µέγιστης τιµής που µπορεί να αποδώσει, µε αποδεκτή αξιοπιστία, το µετρητικό όργανο.

12 ιακριτική ικανότητα Η διακριτική ικανότητα (resolution) ορίζεται ως η ελάχιστη µεταβολή του µετρούµενου µεγέθους, η οποία µπορεί να ευαισθητοποιήσει το όργανο µε αποτέλεσµα να γίνεται ευδιάκριτη από αυτό. Το µέγεθος της διακριτικής ικανότητας δεν είναι σταθερό σε ολόκληρη την περιοχή λειτουργίας ενός οργάνου. Αναλογικός µετρητής: Η διακριτική ικανότητα ισούται µε το διάστηµα που παρεµβάλλεται µεταξύ δύο διαδοχικών ενδείξεων (γραµµών). Ψηφιακός µετρητής: Η διακριτική ικανότητα ισούται µε µία µονάδα του τελευταίου ψηφίου της ένδειξης.

13 Ακρίβεια Η ακρίβεια του οργάνου (accuracy) δείχνει την απόκλιση της ένδειξης του οργάνου από την αληθινή τιµή του µετρούµενου µεγέθους. Η ακρίβεια του οργάνου δίνεται συνήθως ως επί τοις εκατό της ένδειξής του. Κατά κανόνα, η ακρίβεια του οργάνου µέτρησης δεν είναι σταθερή σε ολόκληρη την περιοχή λειτουργίας του.

14 Ακρίβεια Ποσοστό απόκλισης πλήρους κλίµακας (Full Scale Divergence, FSD) δηλαδή αν η απόκλιση πλήρους κλίµακας είναι 100 τότε µια ακρίβεια 1% θα είναι µέσα στο 1 εκατοστό Για παράδειγµα αν έχουµε ένα όργανο µε µέγιστη κλίµακα ανάγνωσης το 100, µια ακρίβεια 1%πλήρους κλίµακας ανάγνωσης σηµαίνει ότι η πραγµατική τιµή του 100 θα διαβάζεται µεταξύ του 99 και του 101. Ωστόσο αυτό πραγµατικά καθορίζει την ακρίβεια στην πλήρη κλίµακα και δεν µετράει στις µετρήσεις που παίρνονται σε χαµηλότερες τιµές, στις οποίες το σφάλµα είναι µεγαλύτερο π.χ. 2%στα 50ή ±10% στα 10

15 Ακρίβεια Συν ή πλην ένα ψηφίο Τα ψηφιακά όργανα συχνά έχουν ακρίβεια ± ένα ψηφίο π.χ. αν ένα ηλεκτρονικό θερµόµετρο µε µέγιστη τιµή κλίµακας τους 500 o Cπροσδιορίζεται µε ±1 ο C τότε η ένδειξη, στο µέγιστο, θα είναι 1/500 = 0,2% ακριβής. Μια ένδειξη στους 50 ο C θα είναι µόνο 1/50 = 2% ακριβής και µία ένδειξη στους 5 ο C θα είναι 1/5 = 20% ακριβής

16 Γραµµικότητα Γραµµικότητα (linearity) ενός µετρητικού οργάνου είναι ο βαθµός στον οποίο το εισερχόµενο σήµα δίνει ένα γραµµικά ανάλογο σήµα εξόδου στο µετρητικό όργανο Ένδειξη οργάνου Γραµµική περιοχή Μετρούµενο µέγεθος

17 Ευαισθησία Η ευαισθησία (sensitivity) ορίζεται ως ο λόγος της µεταβολής της ένδειξης του οργάνου, προς τη µεταβολή του µετρούµενου µεγέθους. Όταν το όργανο συµπεριφέρεται «γραµµικά» τότε η ευαισθησία του είναι σταθερή σε ολόκληρη την περιοχή λειτουργίας του. Ευαισθησία = dy dx y= σήµα εξόδου και x= σήµα εισόδου

18 Χρόνος απόκρισης Ο χρόνος απόκρισης (response time) είναι ο χρόνος που παρέρχεται από τη στιγµή που το όργανο ερεθιστεί από το µετρούµενο µέγεθος, µέχρις ότου ηρεµήσει σε µία συγκεκριµένη τιµή µέτρησης. Επιθυµητό είναι ο χρόνος απόκρισης ενός οργάνου να είναι κατά το δυνατό ελάχιστος.

19 Νεκρό διάστηµα Νεκρό διάστηµα (dead band) ενός µετρητικού οργάνου είναι το µέγιστο διάστηµα µέσα στο οποίο µια διέγερση του αισθητήριου µπορεί να αλλάξει προς οποιαδήποτε από τις δύο κατευθύνσεις χωρίς να προκαλέσει αλλαγή στην απόκριση του µετρητικού οργάνου. Μεταβολή της απόκρισης του αισθητήρα Νεκρό διάστηµα Μεταβολή του µετρούµενου µεγέθους

20 Σταθερότητα ή ευστάθεια Σταθερότητα (stability) ενός µετρητικού οργάνου είναι η δυνατότητά του να διατηρεί σταθερά τα µετρολογικά του χαρακτηριστικά σε σχέση µε τον χρόνο.

21 Ολίσθηση Ολίσθηση (drift) ενός µετρητικού οργάνου είναι η αργή αλλά σταθερή µεταβολή των µετρολογικών του χαρακτηριστικών

22 Επαναληψιµότητα Η επαναληψιµότηταµιας µέτρησης επηρεάζεται ανάλογα µε τον τρόπο που γίνεται η µέτρηση και ο τρόπος χρήσης του οργάνου. Μετρήσεις όπως η ηλεκτρική τάση και η ηλεκτρική ένταση µπορούν να δώσουν καλή επαναληψηµότητα σε σχέση µε τη φύση της µέτρησης. Οι µετρήσεις παροχής του αέρα και του νερού είναι πιο αβέβαιες, ωστόσο, λόγω της τυρβώδους φύσης και των στροβιλισµών κατά µήκος της επιφάνειας µετρήσεων και επίσης λόγω της θέσης στην οποία η µέτρηση γίνεται

23 Συσκευές µέτρησης θερµοκρασίας Θερµόµετρο διαστελλόµενου υγρού Ηλεκτρονικό θερµόµετρο (θερµοστοιχείο + ηλεκτρονικός µετρητής) Θερµόµετρο ηλεκτρικής αντίστασης Αισθητήρια θερµοκρασίας διµεταλλικού τύπου Με χρήση της ακτινοβολίας Πυρόµετρο Θερµοκάµερα Θερµόµετρο υπέρυθρης ακτινοβολίας

24 Θερµόµετρο διαστελλόµενου υγρού Η µεταβολή της θερµοκρασίας προκαλεί µεταβολή του όγκου του υγρού V υγρού ~ f( Τ) ΥΓΡΟ ΕΥΡΟΣ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΩΝ C Υδράργυρος -35 έως 510 Αλκοόλη -80 έως 70 Τολουένιο -80 έως 100 Πεντάνιο -200 έως 30

25 Θερµοστοιχείο (Ηλεκτρονικό θερµόµετρο) T1 A Uth T B Tref Φαινόµενο Seebeck : όταν δύο αγωγοί από διαφορετικό υλικό είναι ενωµένοι στο ένα τους άκρο, η τάση που αναπτύσσεται στο άλλο τους άκρο είναι ανάλογη της διαφοράς θερµοκρασίας ανάµεσα στα δύο άκρα Uth = SA/B (T1-T2) SA/B : συντελεστής Seebeck των υλικών Α και Β

26 Θερµοστοιχείο (2) Για να είναι δυνατή η µέτρηση της θερµοκρασίας, απαιτείται η ύπαρξη µια θερµοκρασίας αναφοράς που συνήθως είναι οι 0 ο Cκαι προσοµοιώνεται ηλεκτρονικά

27 Θερµόµετρο ηλεκτρικής αντίστασης RTD Ανάγνωση Θερµοκρασίας Τροφοδοσία Αντίστασης T (R) = a 0 + a 1 R + a 2 R 2 + a 3 R 3 Χαρακτηριστική εξίσωση θερµοµέτρου ηλεκτρικής αντίστασης τύπου Pt100 Η µεταβολή της θερµοκρασίας προκαλεί µεταβολή της ωµικής αντίστασης Συνήθως συναντάται µε τη µορφή σύρµατος ή λεπτού µεταλλικού φιλµ Μέταλλο ρ(µω/cm) σε 20 C α(κ-1) (0-100 C) Μέταλλο Χρυσός (Au) Χρυσός (Au) Άργυρος (Ag) Άργυρος (Ag) Χαλκός (Cu) Χαλκός (Cu) Λευκόχρυσος (Pt) Λευκόχρυσος (Pt) Βολφράµιο (W) Βολφράµιο (W) Νικέλιο (Ni) Νικέλιο (Ni)

28 Αισθητήρια θερµοκρασίας διµεταλλικού τύπου α1 α2 Αποτελείται από δύο µεταλλικές ράβδους µε διαφορετικούς συντελεστές γραµµικής διαστολής (α1<α2), οι οποίες είναι ενωµένες µεταξύ τους. Η στρέβλωση του θερµοµέτρου είναι συνάρτηση της θερµοκρασίας.

29 Πυρόµετρο P = ε σ A Τ 4 Νόµος Stefan-Boltzmann : Η συνολική ισχύς ακτινοβολίας ενός ιδανικού µέλαν σώµατος εξαρτάται από την απόλυτη θερµοκρασία Τ (σε K) και την επιφάνεια Α (σε m 2 ) ΟπτικάΠυρόµετρα : δίνουν τη θερµοκρασία θερµών σωµάτων µετρώντας την ορατή ακτινοβολία που εκπέµπουν (η ένταση της ακτινοβολίας ενός µήκους κύµατος είναι µια συνάρτηση της θερµοκρασίας της πηγής. Φωτοηλεκτρικά Πυρόµετρα : Βασίζονται στις µεταβολές που επιφέρει το φως όταν προσπίπτει σε ορισµένα υλικά. Πηγές σφαλµάτων : Ελάττωση της ακτινοβολίας µεταξύ σώµατος-πυροµέτρου (παρεµβολή αερίων, φλόγας, καπνού, ατµών), Απορρόφηση της ακτινοβολίας (παρεµβαλλόµενος αέρας, σκόνης κλπ.), Ελλιπής κάλυψη της πηγής από το οπτικό πεδίο του οργάνου, Υπερθέρµανση του πυροµέτρου.

30 Θερµοκάµερα Παράµετροι ρύθµισης για ποσοτική µέτρηση µε θερµοκάµερα Συντελεστής εκποµπής (emissivity) Ανακλώµενη θερµοκρασία (reflected temperature) Θερµοκρασία αέρα περιβάλλοντος (ambient air temperature) Σχετική υγρασία (relative humidity) Απόσταση σηµείου µέτρησης ανιχνευτή Επιπλέον ρυθµίσεις κατά τη λήψη θερµικής εικόνας Εστίαση φακού (µπορεί να γίνει µόνο κατά τη λήψη και όχι µετά) Εύρος τιµών χρωµατικού φάσµατος απεικόνισης (ελάχιστο µέγιστο ή αυτόµατη προσαρµογή) Παλέτα χρωµάτων

31 Θερµοκάµερα Εφαρµογές έλεγχος των θερµικών απωλειών στα κτίρια, εντοπισµός υδραυλικών προβληµάτων, στις ηλεκτροµηχανολογικές εφαρµογές έλεγχο της στεγανότητας των ταρατσών ή να ελέγξουµε µία καινούργια στεγανοποίηση αν έγινε σωστά εντοπισµός του σηµείου φραγής των σωλήνων. Η κάµερα απεικονίζει µε διαφορετικό χρώµα το σηµείο φραγής όπου παγιδεύεται ο αέρας µέσα στις σωλήνες νερού. Ιδιαίτερη εφαρµογή έχει στους σωλήνες αποχέτευσης στα ψυκτικά συγκροτήµατα και στο δίκτυο των σωληνώσεων τους. Με την θερµοκάµεραµπορούµε να εντοπίσουµε σηµεία, στα οποία η µόνωση έχει φθαρεί, χωρίς εµφανείς ζηµιές.

32 Θερµόµετρο υπέρυθρης ακτινοβολίας Ολοκληρώνει τις θερµοκρασίες που λαµβάνει σε µια κυκλική περιοχή η οποία εξαρτάται από την απόσταση στόχευσης. Η διάµετρος της περιοχής ως προς την µέγιστη απόσταση στόχευσης έχουν σταθερή αναλογία 1 προς 12.

33 Μετρήσεις υγρασίας του αέρα Ψυχρόµετρο (θερµόµετρο ξηρού και υγρού βολβού) Κυψέλη χλωριούχου λιθίου Ηλεκτρονικό υγρασιόµετρο

34 Ψυχρόµετρο Η εξάτµιση που λαµβάνει χώρα στο υγρό θερµόµετρο έχει ως αποτέλεσµα αυτό να δείχνει µια χαµηλότερη θερµοκρασία από ότι το ξηρό θερµόµετρο. Με βάση αυτές τις δύο θερµοκρασίες και µε τη χρήση ψυχροµετρικών διαγραµµάτων υπολογίζεται η υγρασία του αέρα

35 Κυψέλη χλωριούχου λιθίου Μπορεί να χρησιµοποιηθεί ως µια λύση εναλλακτική του ψυχρόµετρου, για θερµοκρασία αέρα από -29 ο C έως 70 ο C.

36 Ηλεκτρονικό υγρασιόµετρο Η µέτρηση της υγρασίας βασίζεται στην µεταβολή της ηλεκτρικής αγωγιµότητας του αισθητήρα Πολλές φορές στο εµπόριο συναντώνται όργανα που µετρούν µαζί τη θερµοκρασία και τη σχετική υγρασία

37 Συσκευές µέτρησης ταχύτητας αέρα Ανεµόµετρο µε έλικα µε θερµικό αισθητήριο (hot wire) υπερήχων περιστρεφόµενων κυπέλων Σωλήνες Pitot

38 Ανεµόµετρο µε έλικα Φορητό όργανο µε ψηφιακή οθόνη (συσκευή και ένα αισθητήριο που καταλήγει σε έλικα). Κατάλληλο για µεγάλες ταχύτητες αέρα (έξοδοι από στόµια κλιµατισµού, αεραγωγοί κτλ). Σε ορισµένα όργανα το αισθητήριο και η έλικα είναι ενσωµατωµένα στη συσκευή. Υπάρχει η δυνατότητα µέτρησης και άλλων περιβαλλοντικών παραγόντων, όπως Θερµοκρασία, σχετική υγρασία, µέση της ταχύτητα του αέρα σηµείο δρόσου κτλ.

39 Ανεµόµετρο µε θερµικό αισθητήριο (hot wire) Φορητό όργανο µε ψηφιακή οθόνη (συσκευή και ένα θερµικό αισθητήριο, που είναι µια αντίσταση από ειδικό υλικό εξαρτώµενη από τη θερµοκρασία). Η µεταβολή της αντίστασης από την επίδραση της ψύξης του κινούµενου αέρα, µετατρέπεται σε ταχύτητα αέρα στην οθόνη της συσκευής. Το όργανο αυτό µπορεί να µετρήσει πολύ µικρές ταχύτητες αέρα (0,02m/s). Είναι κατάλληλο για µετρήσεις σε κλειστούς χώρους.

40 Ανεµόµετρο υπερήχων Η ταχύτητα του ανέµου σε αυτόν τον τύπο ανεµόµετρου γίνεται µέσω της µέτρησης του χρόνου που απαιτείται για να φτάσει ένας παλµός υπερήχου από τον ποµπό στο δέκτη.

41 Ανεµόµετρο τριών κυπέλων

42 Σωλήνας Prandtl Όργανο µέτρησης πίεσης που χρησιµοποιείται για τη µέτρηση ταχύτητας ροής ρευστού. Χρησιµοποιείται ευρέως για τον προσδιορισµό της ταχύτητα αέρα αεροσκάφους και για τη µέτρηση ταχύτητας αέρα και αερίου σε βιοµηχανικές εφαρµογές. Στο σηµείο ανακοπής του σωλήνα, η ταχύτητα του ρευστού µηδενίζεται (µέγιστη πίεση) ενώ στις οπές του εξωτερικού σωλήνα η ταχύτητα του ρευστού στο σηµείο αυτό είναι ίση µε τη ταχύτητα όλης της ροής. Οι διαφορές των ταχυτήτων στα δύο µέρη της διάταξης οδηγούν σε διαφορές πίεσης, έτσι µετρώντας τις διαφορές στην πίεση, συµπεραίνουµε την ταχύτητα του ρευστού.

43 Σωλήνας Prandtl

44 Σωλήνας Prandtl-Προϋποθέσεις για αξιόπιστη µέτρηση

45 Σωλήνας Prandtl-Καθορισµός σηµείων µέτρησης

46 Μέτρηση της παροχής αέρα σε στόµιο προσαγωγής Με τα στόµια προσαγωγής ελέγχεται η ποσότητα του κλιµατισµένου αέρα που προσάγεται στο χώρο (m 3 /s ή L/s) και ρυθµίζεται η ταχύτητα µε την οποία ο αέρας φτάνει στον κλιµατιζόµενο χώρο. Επίσης, ελέγχεται η ισοκατανοµή του αέρα στο χώρο ώστε να επιτυγχάνονται τα καλύτερα δυνατά αποτελέσµατα άνεσης σε όλα τα σηµεία της αίθουσας χωρίς τη δηµιουργία «νεκρών ζωνών».

47 Μέτρηση της παροχής αέρα σε στόµιο προσαγωγής Στους χώρους που γίνεται κλιµατισµός άνεσης, η ταχύτητα του αέρα σε ύψος 1,80 1,85 m από το δάπεδο θα πρέπει να είναι µεταξύ 0,15 m/s και 0,25 m/s. Απαραίτητες µετρήσεις Μέτρηση της ταχύτητας του εξερχόµενου αέρα από τα στόµια προσαγωγής. Ο υπολογισµός της παροχής όγκου Q του προσαγόµενου αέρα (m 3 /s ή L/s) Q = u A u: Η µέση ταχύτητα του αέρα στην έξοδο του στοµίου, σε m/s A: Η ελεύθερη επιφάνεια του στοµίου, σε m 2. Αν δεν δίνεται από τα τεχνικά φυλλάδια, λαµβάνεται κατ εκτίµηση ως ελεύθερη επιφάνεια το 65%-70% της ολικής επιφάνειας του στοµίου, όπως αυτή υπολογίζεται από τις ονοµαστικές διαστάσεις του στοµίου. Μέτρηση και ρύθµιση του βεληνεκούς του στοµίου τοίχου (ή της ακτίνας διάχυσης στα κυκλικά στόµια). Μέτρηση και ρύθµιση της πτώσης του στοµίου.

48 Μέτρηση της παροχής αέρα Μέτρηση σε κεντρικό αεραγωγό Μέτρηση σε έξοδο στοµίου προσαγωγής αέρα

49 Ανεµόµετρα θερµού νήµατος Τα ανεµόµετρα αυτού του τύπου αντικαθιστούν την περιορισµένη εφαρµογή των σωλήνων Prandtl, διότι προσφέρουν µεγαλύτερη ακρίβεια σε χαµηλές ταχύτητες αέρα. Δυνατότητα µέτρησης, σε m/s, fpm, km/h και µετρήσεις παροχής σε m 3 /s, m 3 /h, cfm και l/s. Κλίµακες µέτρησης ταχύτητας αέρα: Περιοχή από: 0,15 m/s έως 3 m/s, ακρίβεια ± 3% της ένδειξης, ανάλυση 0,01 m/s Περιοχή από: 3,1 m/s έως 30 m/s, ακρίβεια ± 3% της ένδειξης, ανάλυση 0,1 m/s

50 Εξαρτήµατα µέτρησης πλέγµατος Το εξάρτηµα αυτό επιτρέπει την µόνιµη µέτρηση της παροχής του αέρα µε µία ακρίβεια καθώς είναι τοποθετηµένο σταθερά επάνω στο τµήµα του αεραγωγού που ενδιαφέρει. Συνήθως αφορά τµήµατα αεραγωγών λήψης νωπού αέρα. Οι πιθανές διαστάσεις για ορθογώνιο αεραγωγό φτάνουν έως τα 2 m 2 ενώ για κυκλικούς αεραγωγούς έως διάµετρο Φ1000 mm. Η ακρίβεια µέτρησης ταχύτητας αέρα στην περιοχή από 1,5m/s έως 3,5 m/s ανέρχεται σε ±5% και µπορεί να βαθµονοµηθεί για ακρίβεια ±2%.

51 Ηλεκτρονικό όργανο µέτρησης παροχής τύπου χοάνης Το όργανο αυτό µας δίνει τη δυνατότητα απ ευθείας µετρήσεων παροχής αέρα σε στόµια προσαγωγής ή απόρριψης µε µεγάλη ταχύτητα διεξαγωγής των µετρήσεων. Αποτελείται από ένα τυποποιηµένο κώνο χοάνη διαστάσεων 610mm x 610mm (ή 915mm x 915mm) προσαρµοσµένο σε ένα εξάρτηµα µέτρησης πλέγµατος καθώς και ένα ψηφιακό µικροµανόµετρο ακριβείας. Το όργανο έχει σχετικά ελαφριά κατασκευή και είναι βαθµονοµηµένο ώστε να µετρά κατευθείαν σε παροχή αέρα (m 3 /h). Η περιοχή µέτρησης ανέρχεται από 42 m/h έως 4250m 3 /h µε µία ακρίβεια ±3% της ένδειξης ±12 m 3 /h για παροχή αέρα πάνω από 85 m 3 /h

52 Όργανο µέτρησης ποιότητας αέρα, CO 2 Ηλεκτρονικό φορητό όργανο για τη µέτρηση της περιεκτικότητας CO 2 (ppm) του αέρα σε εσωτερικούς χώρους Η περιοχή µέτρησης του οργάνου είναι από ppm. Η ακρίβεια +/- 3% της ένδειξης και η ανάλυση 1 ppm.

53 Μέτρηση ροής µέσα σε αγωγό ρευστού µε χρήση υπερήχων Για τη µέτρηση της ροής σε αγωγούς που δεν µπορεί να διακοπεί η συνέχειά τους για το σκοπό µιας µέτρησης. Βασίζονται στους υπερήχους Παρέχουν µέτρηση της ροής ενός ρευστού τοποθετούµενες εξωτερικά του αγωγού.

54 Θερµοροόµετρο Είναι ένας µεταλλάκτης ο οποίος δίνει ένα ηλεκτρικό σήµα που είναι σε άµεση συνάρτηση µε τη ροή θερµότητας που τον διαπερνά. Οι κύριες ιδιότητες ενός θερµοροοµέτρου είναι ότι θα πρέπει να έχει χαµηλή θερµική αντίσταση έτσι ώστε να ελαχιστοποιείται η διαταραχή που προκαλεί στο µετρούµενο σύστηµα επαρκώς υψηλή ευαισθησία έτσι ώστε να δίνει ένα επαρκώς υψηλό σήµα για τους χαµηλότερους µετρήσιµους ρυθµούς ροής θερµότητας.

55 Θερµιδοµετρητής Μέτρηση της θερµότητας που καταναλώνεται σε ένα τµήµα ενός κυκλώµατος θέρµανσης. Μόνιµη τοποθέτηση πάνω στο δίκτυο διανοµής του ζεστού νερού. ιεξάγουν ταυτόχρονα µέτρηση της ροής του ρευστού µέσα στον αγωγό και µέτρηση της θερµοκρασίας του νερού στο σωλήνα προσαγωγής του στο κύκλωµα στο σωλήνα απαγωγής του.

56 Μετρήσεις πίεσης ρευστού Βαρόµετρο - Μανόµετρο Μανόµετρο τύπου U Μηχανικά µανόµετρα (τύπου Bourdon)

57 Συσκευές µέτρησης παραµέτρων ηλεκτρικού ρεύµατος Πολύµετρο Αµπεροτσιµπίδα Αναλυτής ηλεκτρικού ρεύµατος

58 Πολύµετρο Μετρήσεις τάσης, ωµικής αντίστασης, έντασης ρεύµατος Μετρήσεις συνεχούς και εναλλασσόµενου ρεύµατος

59 Αµπεροτσιµπίδα Καταγράφει την κατανάλωση ρεύµατος. Είναι ο συνδυασµός ενός µετασχηµατιστή έντασης και ενός αµπερόµετρου. Ο αγωγός του οποίου το ρεύµα θέλουµε να µετρήσουµε εισέρχεται στο εσωτερικό του πυρήνα του µετασχηµατιστή και αποτελεί το πρωτεύον τύλιγµα. Το ρεύµα που επάγεται στο δευτερεύον τύλιγµα του µετασχηµατιστή µετράται από το αµπερόµετρο, χωρίς να απαιτείται η διακοπή του αγωγού. Οι σύγχρονες αµπεροτσιµπίδες είναι πλήρη ψηφιακά φορητά όργανα, τα οποία παρέχουν τις ίδιες µετρήσεις που παρέχει και ένα πολύµετρο

60 Αναλυτής ηλεκτρικού ρεύµατος Συγκεκριµένη συνδεσµολογία πάνω σε έναν ηλεκτρικό πίνακα (περιγράφεται συνήθως στο εγχειρίδιο του οργάνου). Δηµιουργία γραφηµάτων που απεικονίζουν την απορρόφηση ισχύος κατά τη χρονική περίοδο των µετρήσεων τη διακύµανση του συνφ, την κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας (σε kwh) του µετρούµενου µηχανήµατος για τη συγκεκριµένη χρονική περίοδο την άεργο ισχύ, ανά φάση και στο σύνολο των τριών φάσεων. Την ύπαρξη αρµονικών στη τάση και το ρεύµα

61 Όργανα διαστατικών µετρήσεων Μετροταινία -Μέτρο Αποστασιόµετρο Laser Παχύµετρο

62 Φορητό σύστηµα ανάλυσης απόδοσης Ο αναλυτής απόδοσης είναι ένα εργαλείο που σε πραγµατικό χρόνο µε τα αισθητήρια που διαθέτει µετράει την τάση, την ένταση, την πίεση και την θερµοκρασία σε προκαθορισµένα σηµεία, ανάλογα µε τον τύπο της εφαρµογής. Μεταξύ άλλων υπολογίζει την ηλεκτρική κατανάλωση, τον βαθµό απόδοσης των συµπιεστών το συντελεστή απόδοσης,

63 Φορητό σύστηµα ανάλυσης απόδοσης Χρησιµοποιείται για συντήρηση, ανίχνευση µηχανικών βλαβών και ενεργειακή βελτιστοποίηση συστηµάτων, ενώ θα είναι το απαραίτητο εργαλείο για απόδειξη της ενεργειακής συµπεριφοράς κατά τον έλεγχο για πιστοποίηση των Πράσινων Κτιρίων. Η επιθεώρηση της απόδοσης αλλά και η ανίχνευση φθορών ή προβληµάτων σε οποιοδήποτε από τα µέρη των συστηµάτων, µπορεί να γίνει µε το λογισµικό που διαθέτει, µέσω µετρήσεων στα ψυκτικά κυκλώµατα και υπολογισµών µε την βοήθεια των νόµων της Θερµοδυναµικής Δυνατότητα υπολογισµού: Ψύξης και θέρµανσης COP. Χωρητικότητας ψύξης και θέρµανσης. Απόδοσης συµπιεστή για ανίχνευση φθοράς στον συµπιεστή. Υπερθέρµανσης στον εξατµιστή. Υπόψυξης στον συµπυκνωτή. Μεταγωγής θερµότητας και θερµοκρασιακές διαφορές στον συµπυκνωτή και τον εξατµιστή. Ροής στον συµπυκνωτή και τον εξατµιστή.

64 Αντλία κενού Μετά από κάθε κατασκευή, είναι απαραίτητη η αφαίρεση των ποσοτήτων του ατµοσφαιρικού αέρα (λόγω υγρασίας του αέρα) που υπάρχει από τις σωληνώσεις και τα εξαρτήµατα. Η µέθοδος απαλλαγής των κυκλωµάτων από τον ατµοσφαιρικό αέρα είναι η απορρόφηση, η οποία δηµιουργεί υποπίεση στο κύκλωµα (δηµιουργία κενού). Το κενό στα ψυκτικά κυκλώµατα γίνεται µε ειδικά µηχανήµατα, που ονοµάζονται αντλίες κενού.

65 Αντλία κενού ιαδικασία Τοποθέτηση της αντλίας κενού στο κύκλωµα ώστε να δηµιουργήσει ένα πρώτο κενό Αφήνεται µικρή ποσότητα ψυκτικού ρευστού να κυκλοφορήσει στο κύκλωµα, και επαναλαµβάνεται η διαδικασία. Η ικανοποιητική απαλλαγή ενός κυκλώµατος από αέρα επιτυγχάνεται µε τρεις (3) φορές επαναλήψεις. Ο χρόνος που απαιτείται για τη δηµιουργία κενού ενός ψυκτικού κυκλώµατος, εξαρτάται από το µέγεθος του κυκλώµατος και την ικανότητα της αντλίας. Επιτυγχάνεται ικανοποιητικό κενό σε ένα κύκλωµα, όταν το µανόµετρο δείχνει 7,1 cm (28 in) στήλης υδραργύρου.

66 Πλήρωση ψυκτικού ρευστού Η πλήρωση ψυκτικού ρευστού από την πλευρά της υψηλής, γίνεται µε το ψυκτικό µας ρευστό σε υγρή µορφή, από τη βαλβίδα ελέγχου της κατάθλιψης του συµπιεστή ή από τη βαλβίδα του συλλέκτη. Προϋποθέσεις να έχει δηµιουργηθεί κενό στο κύκλωµα να έχει ζυγιστεί η φιάλη πλήρωσης ψυκτικού ρευστού, για να ελεγχθεί το ποσό του ρευστού που θα τοποθετηθεί στο κύκλωµα. Κατά τη διαδικασία της πλήρωσης του ψυκτικού κυκλώµατος η ψυκτική µηχανή δεν λειτουργεί και έτσι δηµιουργείται µεγάλη πίεση στην υψηλή πλευρά, µε αποτέλεσµα να σταµατήσει η φόρτιση του κυκλώµατος λόγω ισορροπίας της πίεσης (µε τη φιάλη πλήρωσης), πριν ολοκληρωθεί η φόρτιση. Στην συνέχεια, η φιάλη διατηρείται σε κατάλληλη θέση ώστε να τροφοδοτείται το ψυκτικό κύκλωµα µε ρευστό σε υγρή µορφή, µέχρι ο ζυγός να δείξει ότι έχει προσαχθεί η κατάλληλη ποσότητα. Κατόπιν αφού το κύκλωµα τεθεί σε λειτουργία ελέγχεται για τη σωστή του πλήρωση.

67 Πλήρωση ψυκτικού ρευστού

68 Πλήρωση ψυκτικού ρευστού Προσοχή Δε πρέπει εισχωρήσει στο κύκλωµα ατµοσφαιρικός αέρας. Παρουσία ατµοσφαιρικού αέρα στο κύκλωµα από εσφαλµένη πλήρωση, έχει ως αποτέλεσµα ακανόνιστες πιέσεις, αύξηση στις θερµοκρασίες του κυκλώµατος, πτώση απόδοσης σκωριάσεις στο συµπιεστή, µείωση διάρκειας της ζωής του και µεγαλύτερη κατανάλωση ηλεκτρικού ρεύµατος

69 Πλήρωση ψυκτικού ρευστού Προσοχή Λιγότερη ποσότητα ψυκτικού ρευστού, σηµαίνει µείωση της ψυκτικής ικανότητας, υπερθέρµανση του συµπιεστή και κατ επέκταση µεγάλη κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας. Μεγαλύτερη ποσότητα ψυκτικού ρευστού, σηµαίνει υψηλές πιέσεις στην κατάθλιψη, άρα και υψηλές θερµοκρασίες, που σηµαίνει δυσκολία λειτουργίας του συµπιεστή, µείωση της απόδοσής του, δυσκολία στην φάση της συµπύκνωσης και τέλος µεγάλη κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας

70 Πλήρωση ψυκτικού ρευστού Προσοχή Λιγότερη ποσότητα ψυκτικού ρευστού, σηµαίνει µείωση της ψυκτικής ικανότητας, υπερθέρµανση του συµπιεστή και κατ επέκταση µεγάλη κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας. Μεγαλύτερη ποσότητα ψυκτικού ρευστού, σηµαίνει υψηλές πιέσεις στην κατάθλιψη, άρα και υψηλές θερµοκρασίες, που σηµαίνει δυσκολία λειτουργίας του συµπιεστή, µείωση της απόδοσής του, δυσκολία στην φάση της συµπύκνωσης και τέλος µεγάλη κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας

71 Έλεγχος διαρροών Κατά την κατασκευή ενός ψυκτικού κυκλώµατος, πρέπει να ελέγχεται η στεγανότητά του, ώστε να αποφεύγεται η περίπτωση διαρροής του ψυκτικού ρευστού προς το περιβάλλον ή εισόδου ατµοσφαιρικού αέρα προς το κύκλωµα Οι µέθοδοι ελέγχου της στεγανότητας των ψυκτικών κυκλωµάτων είναι: Δηµιουργία κενού. Σαπουνοδιάλυµα. Λυχνία απωλειών µε φλόγα. Ηλεκτρονικός ανιχνευτής. Λυχνία υπερύθρων ακτινών.

72 Έλεγχος διαρροών ηµιουργία κενού Με τη µέθοδο αυτή ελέγχεται η στεγανότητα του κυκλώµατος, δηµιουργώντας κενό στο εσωτερικό του. Αν η απώλεια είναι µεγάλη, τότε είναι αδύνατη η δηµιουργία κενού στο κύκλωµα. Αν η απώλεια είναι µικρή, τότε η δηµιουργία κενού επιτυγχάνεται, αλλά δεν συγκρατείται για µακρύ χρόνο. Στην µέθοδο αυτή µειονέκτηµα είναι, ότι αν η απώλεια είναι σε κακή σύσφιξη κοχλιωτών συνδέσµων, τότε η υποπίεση πιθανόν να επιτύχει στεγανοποίηση, ενώ κατά την πλήρωση του ψυκτικού ρευστού που η πίεση θα είναι υψηλή µπορεί να εµφανισθεί η απώλεια.

73 Έλεγχος διαρροών Σαπουνοδιάλυµα Με τη µέθοδο αυτή ελέγχεται η στεγανότητα του κυκλώµατος, στα σηµεία επικινδυνότητας απώλειας, τοποθετώντας πηχτό σαπουνοδιάλυµα ή υγρό σαπούνι και περιµένοντας τη δηµιουργία φυσαλίδας από το εξερχόµενο ψυκτικό ρευστό. Οι µικρές απώλειες πιθανόν να µην είναι ορατές ή σε πολύ χαµηλές πιέσεις να µην είναι ανιχνεύσιµες.

74 Έλεγχος διαρροών Λυχνία απωλειών µε φλόγα Με τη µέθοδο αυτή, ελέγχεται η στεγανότητα του κυκλώµατος στα σηµεία επικινδυνότητας απώλειας, χρησιµοποιώντας τη συσκευή απωλειών µε φλόγα, γνωρίζοντας ότι το διαρρέον ψυκτικό ρευστό θα επηρεάσει το χρώµα της φλόγας της λυχνίας. Στη µέθοδο αυτή µειονέκτηµα είναι, ότι σε κλειστούς χώρους που έχει εγκλωβισθεί ποσότητα ψυκτικού ρευστού, το χρώµα της φλόγας επηρεάζεται, χωρίς να µπορούµε να εντοπίσουµε το ακριβές σηµείο απώλειας.

75 Έλεγχος διαρροών Ηλεκτρονικός ανιχνευτής Με τη µέθοδο αυτή ελέγχεται η στεγανότητα του κυκλώµατος στα σηµεία επικινδυνότητας απωλειών, µε µία ηλεκτρονική συσκευή. Το διαρρέον ψυκτικό ρευστό θα επηρεάσει το ηχητικό ή το φωτιστικό σήµα της συσκευής

76 Έλεγχος διαρροών Λυχνία υπερύθρων ακτινών Με τη µέθοδο αυτή ελέγχεται η στεγανότητα του κυκλώµατος σε κάθε σηµείο του κυκλώµατος, ανεξαρτήτου επικινδυνότητας ή απώλειας Χρησιµοποιείται µια ειδική λυχνία προβολής υπερύθρου ακτίνας, αφού προηγουµένως έχει προστεθεί στο λάδι του συµπιεστή µια συγκεκριµένη ποσότητα ειδικού φωσφορούχου λαδιού και έχει περάσει ορισµένος χρόνος λειτουργίας του κυκλώµατος. Έτσι, σε κάθε σηµείο απώλειας του ψυκτικού κυκλώµατος, θα υπάρχουν µόρια φωσφόρου, που θα ανιχνεύσει η λυχνία υπερύθρων ακτινών. Η µέθοδος αυτή λύνει το πρόβληµα ελέγχου απωλειών σε χώρους δύσκολης πρόσβασης ή σε χώρους όπου δεν είναι εφικτή καµία άλλη µέθοδος ελέγχου απωλειών.

77 Έλεγχος διαρροών Επιπτώσεις διαρροής Ένα ψυκτικό µέσο (Ψ.Μ.) αν διαρρεύσει στο περιβάλλον, θα εξατµιστεί και θα απελευθερωθούν στην ατµόσφαιρα ουσίες που καταστρέφουν τη στοιβάδα του Όζοντος καθώς και αέρια του θερµοκηπίου. Η διαρροή Ψ.Μ. έχει την εξής διπλή επίπτωση στην κλιµατική αλλαγή: Άµεση επίπτωση εάν το Ψ.Μ. συντελεί στην υπερθέρµανση του πλανήτη Έµµεση επίπτωση εξαιτίας της αύξησης της κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας κόστος αναπλήρωσης του ψυκτικού µέσου νοµικές συνέπειες στον ιδιοκτήτη της εγκατάστασης

78 Έλεγχος διαρροών υναµικό θέρµανσης του πλανήτη Το Δυναµικό θέρµανσης του πλανήτη (Global Warming Potential - GWP) ενός Ψ.Μ. είναι ένας δείκτης που δείχνει το πως µία ποσότητα αερίου του θερµοκηπίου (πχ HFC ψυκτικά µέσα) εκτιµάται ότι θα συµβάλει στην υπερθέρµανση του πλανήτη. Είναι µία σχετική κλίµακα, η οποία συγκρίνει το αέριο µε την ίδια ποσότητα διοξειδίου του άνθρακα (του οποίου το GWP είναι εξ' ορισµού ίσο µε 1). Το GWP υπολογίζεται µετά από κάποιο χρονικό διάστηµα και η τιµή του πρέπει να κοινοποιείται, αλλιώς το νούµερο αυτό δεν έχει κανένα νόηµα.

79 Έλεγχος διαρροών GWP και συντελεστής ισοδυναµίας διοξειδίου του άνθρακα Ο συντελεστής ισοδυναµίας ως προς το CO 2 είναι ένα µέγεθος που περιγράφει, για ένα δοθέν µείγµα και µία δοθείσα ποσότητα αερίου του θερµοκηπίου, την ποσότητα του CO 2 που έχει το ίδιο GWP, όταν µετράται κατά τη συγκεκριµένη χρονική διάρκεια (γενικά, 100 χρόνια). Ο συντελεστής ισοδυναµίας ως προς το CO 2 µε ένα αέριο προκύπτει από πολλαπλασιασµό της µάζας επί το GWP του αερίου. Για παράδειγµα το GWP για το R290 (προπάνιο) για 100 χρόνια είναι 3 και για το R404A είναι Αυτό σηµαίνει ότι η διαρροή από: 1 τόνο R290 ισούται µε εκποµπές 3 τόνων διοξειδίου του άνθρακα. 1 τόνο R404A ισούται µε εκποµπές 3260 τόνων διοξειδίου του άνθρακα

80 Έλεγχος διαρροών Οφέλη από τη µείωση των διαρροών Η µείωση των διαρροών έχει οφέλη τόσο για τις επιχειρήσεις, όσο και οικονοµικά και περιβαλλοντικά. Τα οφέλη για τις επιχειρήσεις περιλαµβάνουν: Συµµόρφωση µε τη νοµοθεσία συµπεριλαµβανοµένου του κανονισµού F Gas, Βελτιωµένα «πράσινα» πιστοποιητικά, Μειωµένος χρόνος αργίας / βελτίωση της άνεσης του προσωπικού ως αποτέλεσµα της αυξηµένης αξιοπιστίας, Λιγότεροι κίνδυνοι για την υγιεινή και την ασφάλεια στη Ψύξη και τον Κλιµατισµό - άµεσα όσον αφορά τις εκποµπές ψυκτικού µέσου, και τις διεργασίες τροφίµων, έµµεσα ως αποτέλεσµα της αξιοπιστίας. Λιγότερα κόστη για ψυκτικά µέσα. Λιγότερα κόστη για συντήρηση Δεν υπάρχει απώλεια της ενεργειακής απόδοσης, που να συνδέεται µε τη µειωµένη πλήρωση µε ψυκτικό. Πιο αποτελεσµατική λειτουργία των συστηµάτων Ψύξης και Κλιµατισµού και εποµένως λιγότερες εκποµπές CO2 από τους σταθµούς ηλεκτροπαραγωγής

81

82 Βιβλιογραφία Οδηγός Εξοικονόµησης Ενέργειας σε συστήµατα HVAC, ΚΑΠΕ Κατάρτιση Ενεργειακών Επιθεωρητών ΨΕ3, Σηµειώσεις ΤΕΕ, 2011 «Ψυκτικές διατάξεις», Μιχ Γρ Βραχόπουλος, Εκδόσεις ΙΩΝ, 2002 «Ειδική Προσέγγιση στις κεντρικές θερµάνσεις», Μιχ Γρ Βραχόπουλος, Εκδόσεις Σταµούλης, 2006 «Θέρµανση, αερισµός και κλιµατισµός Σχεδιασµός και Ανάλυση», McQuiston, Faye C., Parker, Jerald D., επιµέλεια Μιχ Γρ Βραχόπουλος, Εκδόσεις ΙΩΝ, 2003 ASHRAE, Funtamental, 1972, 1980, 1981, 1993 Μετρητικές διατάξεις, Εκδόσεις ΙΕΚΕΜ ΤΕΕ, Παπαδάκος, Βραχόπουλος κα