ΤΕΙ ΗΡΑΚΛΕΙΟΥ ΚΡΗΤΗΣ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ- ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ Τ.Ε. Ηλεκτρική Θέρμανση

Transcript

1 ΤΕΙ ΗΡΑΚΛΕΙΟΥ ΚΡΗΤΗΣ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ- ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ Τ.Ε. Ηλεκτρική Θέρμανση

2 Ηλεκτρικοί λέβητες Οι ηλεκτρικοί λέβητες τροφοδοτούνται με ηλεκτρικό ρεύμα από το υφιστάμενο δίκτυο του παρόχου ηλεκτρικής ενέργειας, ενώ η λειτουργία τους βασίζεται στον παραδοσιακό τρόπο θέρμανσης του νερού των θερμαντικών σωμάτων. Διατηρούν όλα τα πλεονεκτήματα της θέρμανσης με οποιοδήποτε καύσιμο, αλλά μας απαλλάσσουν από τον συνεχή ανεφοδιασμό και αποθήκευση της ανάλογης πηγής παραγωγής θέρμανσης.

3 Πλεονεκτήματα & μειονεκτήματα ηλεκτρικών λεβήτων Πλεονεκτήματα 1. Έχουν τη δυνατότητα αυτόνομης θέρμανσης χωρίς λεβητοστάσιο, καπνοδόχο, βάνες αυτονομίας και ωρομετρητές ή θερμιδομετρητές, 2. Υπάρχει ευκολία εγκατάστασης, 3. Απαιτούν ελάχιστη συντήρηση, 4. Έχουν υψηλό βαθμό απόδοσης, 5. Έχουν σχετικά χαμηλό κόστος αγοράς, Μειονεκτήματα 1. Για ηλεκτρικούς λέβητες ιόντων η εγκατάσταση και η εφαρμογή τους ενδέχεται να έχει κάποιες τεχνικές δυσκολίες, για αυτό απαιτείται εξειδικευμένο συνεργείο ώστε να τοποθετήσει σωστά το λέβητα, 2. Έχουν υψηλό κόστος από τη λειτουργία τους, συγκεκριμένα, φτάνει έως και 45% περισσότερο σε σχέση με τη χρήση πετρελαίου.

4 ΑΝΤΛΙΕΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ Οι αντλίες θερμότητας είναι μηχανήματα τα οποία εκμεταλλεύονται τις θερμοκρασίες του περιβάλλοντος ώστε να αντλήσουν θερμότητα από μία πηγή (αέρα, νερό, έδαφος) και να την μεταφέρουν στον αποδέκτη ως θέρμανση ή ψύξη. Η αρχή λειτουργίας τους είναι η ίδια που εφαρμόζεται στα ψυγεία και στα γνωστά σε όλους μας κλιματιστικά. Για τη λειτουργία τους χρησιμοποιούν ηλεκτρική ενέργεια. Η ηλεκτρική ενέργεια καταναλώνεται στο συμπιεστή για τη μετατροπή της είτε σε θερμότητα ή σε ψύξη.

5 ΤΡΟΠΟΣ ΛΕΙΤΟΥΡΙΑΣ ΑΝΤΛΙΩΝ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ Όπως είπαμε, οι αντλίες θερμότητας λειτουργούν με τον ίδιο τρόπο που λειτουργούν όλα τα ψυκτικά μηχανήματα και η λειτουργία τους βασίζεται στις ίδιες αρχές που εφαρμόζονται στα ψυγεία, καταψύκτες, κλιματιστικά μηχανήματα κ.λπ. Η λειτουργία τους βασίζεται στον ψυκτικό κύκλο, που είναι ένας αέναος κύκλος εκτόνωσης και συμπίεσης ενός ρευστού (εργαζόμενο μέσο) σύμφωνα με το παρακάτω σχήμα:

6 ΤΥΠΟΙ ΑΝΤΛΙΩΝ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ Οι βασικοί τύποι των αντλιών θερμότητας που συναντάμε, ανάλογα με τη πηγή που αντλούν, για να μεταφέρουν θέρμανση/ ψύξη σε ένα χώρο είναι: 1. Οι αντλίες αέρος/ αέρος 2. Οι αντλίες αέρος/ νερού 3. Οι αντλίες νερού/ νερού 4. Οι γεωθερμικές αντλίες

7 Αντλίες Θερμότητας Αέρος/ Αέρος και Αέρος/ Νερού Είναι αντλίες που διαθέτουν και στο σημείο 1 και στο σημείο 3 εναλλάκτη θερμότητας αέρα/ ψυκτικού ή νερού/ ψυκτικού. Είναι τα γνωστά σε όλους μας κλιματιστικά μηχανήματα διαιρούμενου τύπου (split type). Ειδικά στον διαιρούμενο τύπο το ένα στοιχείο (εναλλάκτης στη θέση 3) βρίσκεται μέσα στο σπίτι μας και προσλαμβάνει ενέργεια (αφαιρεί θερμότητα/ ψύχει τον χώρο), και το άλλο σημείο (1) είναι επίσης εναλλάκτης ψυκτικού μέσου/ αέρα ή νερού και αποβάλλει θερμότητα έξω από το σπίτι μας.

8 Αντλίες Θερμότητα ς Νερού/ Νερού Στις αντλίες θερμότητας νερού/ νερού εκμεταλλευόμαστε τη θερμοκρασία του νερού είτε από τη θερμική ενέργεια των υπόγειων υδάτων με κατάλληλες γεωτρήσεις ή ακόμα και από τον ηλιακό. Η αντλία θερμότητας αυτή είναι ίδια με την παρακάτω (γεωθερμική), μόνο που το υδραυλικό κομμάτι του πρωτεύοντος κυκλώματος είναι από υλικά κατάλληλα για ανοιχτό κύκλωμα. Τέτοιες αντλίες θερμότητας έχουν βαθμό απόδοσης COP 3-4, αλλά έχουν υψηλότερο κόστος αγοράς.

9 Γεωθερμι κές Αντλίες Θερμότη τας Οι γεωθερμικές αντλίες θερμότητας χρησιμοποιούν την αρχή της σταθερότητας της θερμοκρασίας της γης (κάτω από κάποια συγκεκριμένα μέτρα) καθ όλη τη διάρκεια του έτους, ανεξάρτητα από τις εξωτερικές καιρικές συνθήκες, για να ρυθμίσουν την εσωτερική θερμοκρασία των χώρων ενός κτιρίου. Έχουν το μεγαλύτερο βαθμό απόδοσης (COP 6-7), αλλά η αγορά και η εγκατάσταση τους είναι πολύ πιο ακριβή από τις προηγούμενες αντλίες.

10 ΤΟΠΙΚΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ Τα τοπικά ηλεκτρικά συστήματα είναι τα πιο διαδεδομένα, για τοπική θέρμανση και είναι εύκολα στη χρήση. Χρησιμοποιούνται συνήθως για οικιακή θέρμανση και γι' αυτό το λόγο έχουν την ικανότητα να θερμάνουν πολύ ικανοποιητικά ένα μέσο χώρο σπιτιού (περίπου 20 τ.μ.). Τέτοια ηλεκτρικά συστήματα είναι: Οι ηλεκτρικές θερμάστρες (ηλεκτρικά καλοριφέρ/ τζάκια, σόμπες χαλαζία, κ.λπ.), Τα αερόθερμα, Οι θερμοπομποί, Τα θερμαντικά πάνελ, Οι θερμοσυσσωρευτές.

11 ΤΟΠΙΚΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

12 # Εύρος Θερμαντικής Ισχύος (τ.μ.) Ισχύς Καταναλώσεως (kw) Εύρος Τιμής Αγοράς ( ) Αερόθερμα Ηλεκτρικές Θερμάστρες Θερμοπομποί Σόμπες Χαλαζία/ Αλογόνου Θερμοσυσσωρ ευτές Θερμαντικά Πάνελ Βασικά Πλεονεκτήματα Μικρά σε μέγεθος, Εύκολη τοποθέτηση Καθόλου συντήρηση, Ρύθμιση επιπέδου θερμότητας Μεγάλη απόδοση, Δεν ξηραίνουν την ατμόσφαιρα Ειδικές για υπαίθριους χώρους, Οικονομική λειτουργία Ρύθμιση απόδοσης θερμότητας στο χώρο Υγιεινότερη μορφή θερμότητας, Διακοσμητικά, Εξοικονόμηση ενέργειας Βασικά Μειονεκτήματα Αδυναμία θέρμανσης μεγάλων χώρων Υψηλή κατανάλωση ρεύματος Υψηλή κατανάλωση ρεύματος, Αδυναμία θέρμανσης σε ψυχρές ζώνες Ικανοποιητική απόδοση σε σχετικά μικρούς χώρους Υψηλή κατανάλωση ρεύματος, Εκπομπή ηλεκτρομαγνητικ ών πεδίων Υψηλή τιμή αγοράς

13 Θερμοσυσσωρευτές Πρόκειται για συσκευές οι οποίες ουσιαστικά συγκεντρώνουν ενέργεια κατά τη διάρκεια λειτουργίας του νυχτερινού τιμολογίου της ΔΕΗ, όπου το κόστος είναι μειωμένο, την αποθηκεύουν και στη συνέχεια την εκφορτίζουν, θερμαίνοντας το χώρο μας. Η αποθήκευση της θερμότητας γίνεται στα πυρότουβλα από τα οποία είναι κατασκευασμένοι οι θερμοσυσσωρευτές και κατά τη διάρκεια της ημέρας, χάρη στον ειδικά ρυθμιζόμενο θερμοστάτη, η θερμότητα αυτή εγχέεται στην ατμόσφαιρα. Δεδομένου ότι χρησιμοποιούν το νυχτερινό τιμολόγιο, η λειτουργία τους γίνεται μέσω ειδικών ρελέ, τα οποία ενεργοποιούνται αυτόματα, μέσω ενός χρονοδιακόπτη ή ενός θερμοστάτη χώρου, που είναι ανάλογα ρυθμισμένος. Τα σώματα αυτά μπορεί να είναι είτε επιδαπέδια είτε επιτοίχια και το κάθε δωμάτιο ενός σπιτιού μπορεί να έχει τη δική του συσκευή, με τον δικό του θερμοστάτη, ώστε να είναι ανεξάρτητο από τα άλλα. Οι θερμοσυσσωρευτές έχουν αρκετά μεγάλο βάρος, το οποίο μπορεί να φτάσει έως και τα 350 κιλά, ενώ από άποψη όγκου, είναι αρκετά μεγαλύτεροι από τα κλασσικά σώματα καλοριφέρ.

14 Δυναμικός συσσωρευτής- Στατικός(επιτοίχιος)

15 Πως λειτουργούν οι θερμοσυσσωρευτές Η αρχή λειτουργίας των θερμοσυσσωρευτών βασίζεται στην αποθήκευση της θερμικής ενέργειας η οποία έχει προέλθει από το οικονομικό νυχτερινό ηλεκτρικό ρεύμα και εκμετάλλευση της κατά την διάρκεια όλης της μέρας. Με τον τρόπο αυτό επιτυγχάνεται εξοικονόμηση ενέργειας και χρημάτων με συσκευές που εξασφαλίζουν μειωμένο τιμολόγιο από τη ΔΕΗ. Η λειτουργία των θερμοσυσσωρευτών είναι απλή. Έχουμε να κάνουμε με δύο παραμέτρους: την φόρτιση και την εκφόρτιση. Η φόρτιση έχει να κάνει με την "ποσότητα" της ενέργειας που θέλουμε να αποθηκεύσουμε στο σώμα. Εννοείται ότι εμείς αποφασίζουμε πότε και πόσο θα φορτίσουμε τον θερμοσυσσωρευτή. Από τον ηλεκτρολογικό πίνακα της εγκατάστασης (όπου και εγκαθίσταται ένας απλός αυτοματισμός) μπορούμε να επιλέξουμε το πότε φορτίζουμε και από την ροδέλα που έχει πάνω το σώμα ρυθμίζουμε το πόσο φορτίζουμε.

16 Η εκφόρτιση έχει να κάνει με την ενέργεια που "παίρνουμε" από το σώμα και γίνεται με δύο τρόπους: με θερμοστάτη χώρου (που είναι στον τοίχο του δωματίου που βρίσκεται ο συγκεκριμένος θερμοσυσσωρευτής) για τους δυναμικούς θερμοσυσσωρευτές και με θερμοστάτη που βρίσκεται πάνω στο σώμα για τους στατικούς θερμοσυσσωρευτές. Οι θερμοσυσσωρευτές αποτελούν μια ιδιαίτερα ποιοτική θέρμανση. Η δεδομένη σημερινή και μελλοντική αύξηση της τιμής του πετρελαίου και των προβλημάτων που προκαλεί σε σύγκριση με το μειωμένο (νυχτερινό) τιμολόγιο της ΔΕΗ όπου η αύξηση της τιμής του, λόγω αγαθού με κοινωνικό χαρακτήρα είναι συγκρατημένη, προκαλεί σημαντική ζήτηση των προϊόντων αυτών.

17 Ο θερμοσυσσωρευτής έχει πάνω του 2 αισ8ητήρες. Το ένα ελέγχει τη θερμοκρασία του δωματίου (όσο εμείς το έχουμε ορίσει) και ανοιγήκλείνει το πορτάκι για να βγεί η να μη βγεί ο θερμός αέρας. Ο άλλος αισθητήρας ελέγχει τη θερμοκρασία που έχει μαζέψει και αναλόγως εαν καλύπτει της απαιτήσεις θέρμανσης του δωματίου τότε κόβει αυτόματα τη τροφοδοσία. Επίσης έχει ένα input δηλαδή πότε(ώρες) θα τραβάει ρεύμα και ένα output (ώρες) πότε θα διαχέει το ζεστό αέρα. Και πάντα το input πρέπει να έιναι πιο ψηλά απο το outpout. ΠΡΟΣΟΧΗ: Έαν δεν ρυθμιστούν αυτά σωστά τότε θα έχουμε υπερτιμολόγιση από πλευράς ΔΕΗ.

18 Πλεονεκτήματα-Μειονεκτήματα Οικονομικοί στη λειτουργία τους αφού μπορεί να φορτισθούν χρησιμοποιώντας το νυχτερινό ρεύμα. Έχουν αυτονομία έως και δύο ημέρες σε περίπτωση διακοπής του ηλεκτρικού. Μικρό κόστος εγκατάστασης και συντήρησης. Τοποθετούνται στο πάτωμα και έχουν μεγαλύτερο όγκο από το καλοριφέρ. Προϋποθέτουν εγκατάσταση τριφασικού ρεύματος. Είναι σχετικά ακριβές συσκευές (αν και η απόσβεση του κόστους αγοράς γίνεται σχετικά γρήγορα).

19 Πόσους θερμοσυσσωρευτές χρειάζομαι για να καλύψω σπίτι 120τ.μ? με 0.8kW μπορώ να καλύψω περίπου 7 τ.μ. Μπορώ να επιλέξω πιο μεγάλης δύναμη για να έχω το επι8υμητό αποτέλεσμα. Για 120 τ.μ μπορώ να βάλω 4*3.6kW των 201 κιλών, θα ήμουν καλυμένος.

20 ΤΟΠΙΚΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ Ανεμιστήρες οροφής Οι ανεμιστήρες οροφής δημιουργούν ένα ρεύμα αέρα το οποίο μας κάνει να νιώθουμε καλύτερα στην ίδια θερμοκρασία περιβάλλοντος χωρίς να ιδρώνουμε. Η αποτελεσματική κυκλοφορία του αέρα, μπορεί να μας κάνει να νοιώσουμε πιο δροσερά (έως και 8⁰C) και ταυτόχρονα να μειώσουμε το κόστος από τη χρήση κλιματιστικών έως και 40%. Η ικανότητα κυκλοφορίας του αέρα εξαρτάται από τη διάμετρο των πτερυγίων. Για παράδειγμα ένας ανεμιστήρας με διάμετρο πτερυγίων 1 m, μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε χώρο 10 τ.μ.