Samenvatting Energie en Installaties

Transcriptie

1 Samenvatting Energie en Installaties 3 Courante energiebronnen in een woning 3.1 Overzicht 3.2 Elektriciteit Opwekking van elektriciteit via het inductieprincipe Principe Wat is het principe? Magneet creëert een magnetisch veld Dat magnetisch veld ligt aan de basis van een aantal inductie verschijnselen Wat is inductiespanning? De spanning over de spoel, die onstaat door de beweging van de magneet t.o.v. de spoel De generator Wat is de generator? Bestaat uit een vast gedeelte(stator), waarin de spoel onder de vorm van windingen wordt aangelegd. Binnen het vast gedeelte draai de magneet (rotor) Wat is het principe van de generator? Door het draaien van de rotor liggen de windingen van de stator is een wisselend magnetisch veld, waardoor een wisselende spanning in de windingen wordt opgewekt. Wat gebeurt er bij een alternator met 1 statorontwikkeling? Opwekking van éénfasige wisselspanning normaal 3 identieke spoelen verdeeld over de cilindervormige stator waardoor we 3 fasige wisselspanning verkrijgen Wat bestaat er naast klassieke elektriciteitscentrales? Generatoren om lokaal elektriciteit te produceren Vb. Noodgenerator (dikwijls aangedreven door diesel motor aangevuld met ups) Wat is ups? Uninterruptible power supply (groep batterijen)

2 Klassieke thermische elektriciteitscentrale Wat is het principe van de klassieke thermische centrale? Verbranding fossiele brandstoffen (olie, gas, kolen) in stoomketel productie stoom krachtige stoomstroom laat stoomturbine draaien levert mechanische energie aan alternator productie elektriciteit Rendement: 40% Wat is rendement? Toevoegde energie via fossiele brandstof / uitkomende elektrische energie Hoe is het globaal energie omzettingsschema? chemisch e thermische e mechanische e elektrische energie STEG-Centrale Wat is het principe? Verbranden aardgas verbrandingsgassen drijven gasturbine aan koppeling aan alternator productie elektrische energie uitlaatgassen: 450 C bij verlaten turbine werking produceren in recuperatiestoomketel stoom klassieke Rendement: 50% Kerncentrale Wat is een kerncentrale? Verbranding van fossiele brandstoffen is vervangen door splijting uraniumatomen Wat is het principe? Identiek als in klassieke thermische, behalve manier van warmte produceren: In reactor splijting uraniumatomen kettingreactie die zichzelf in stand houdt warmte (elektriciteit) en straling (radioactiviteit) Waarom is dit zo belangrijk? Produceren meer dan 50% energie uit ons net Wat is een nadeel van kerncentrale? Duurt dagen om stil te leggen Meningen sterk verdeeld over veiligheid Stoppen met kernenergie is geen uitgemaakte zaakt

3 Warmtekrachtkoppeling Wat is een warmtekrachtkoppeling? Eerste instantie een centrale die elektriciteit aan het net levert maar ook de restwarmte(stoom) levert aan een nabijgelegen industrie of instelling Wat is het principe? Principe is in eerste deel gelijk aan klassieke of STEG centrale STEG-centrale: na gasturbine productie stoom (=thermische energie): omzetting in elektrisch energie en restwarmte wordt geleverd aan nabijgelegen afnemer thermische energie wordt direct na de gasturbine geleverd aan nabijgelegen afnemer Beperking: afnemer moet in de onmiddellijke buurt gelegen zijn moet stabiel en intensief warmtegebruik hebben Rendement van 80%! Hernieuwbare energiebronnen: Algemene beschouwingen Wat is er niet goed met voorgaande methodes? Ze vertrekken bij de productie van fossiele brandstoffen, dit zijn voorraden Wat is een nadeel? Milieurisico s Niet eindig Vraag wordt steeds groter PROBLEEM! Wat zijn 2 prioriteiten om dit probleem op te lossen.? 1. Minder energie verbruiken(rol FM) 2. Aanwenden hernieuwbare bronnen Verschil tussen stromen(energie v. water, zon enz) en voorraden(steenkool,gas)? Voorraden -Verbranding: impact op milieu -Restproduct: kernenergie niet hernieuwbaar, uitputbaar Stromen - betrouwbaarheid: leveren niet voldoende elektriciteit op het gewenste moment - energiedensiteit: laag - kwaliteitsfactor: laag hernieuwbaar, onuitputbaar

4 Waterkrachtcentrale Wat is het principe? Principe bestaat al zeer lang Stromend of neerstortend water wordt gebruikt om een turbine in beweging te brengen. Deze turbine zet een generator in werking en levert zo de nodige elektriciteit aan het net. Het vermogen hangt af van het waterdebiet en de valhoogte. Vandaar grotewaterkrachtcentrales zich in het hooggebergte bevinden. Wat zijn kenmerken van de krachtcentrale? Groot potentieel: vandaag 10% geëxploiteerd Mogelijkheden in afrika België zeer beperkt( vooral reserve) Voordelen: onuitputbaar niet schadelijk voor het milieu groot potentieel Nadelen: beperkte ligging Windturbines Wat is het principe van een windturbine? Windenergie wordt rechtstreeks omgezet in elektrische energie door het aandrijven via de rotor in een alternator. Voordelen: vermindering milieuvervuiling verminderde afhankelijkheid van olieproducerende landen Vermogen tot 2,5MW en meer Nadelen: wind is niet constant, 1/3 tijd draaiend productiekost is 2x zo hoog veel ruimte nodig omdat ze op grote afstand van elkaar moeten staan milieubelasting op visueel gebied vermogen per turbine is klein

5 Geothermische centrales Wat is het geothermische energie? Warmte proberen benutten die in de aarde zit opgeslagen. Dit kan op grote schaal worden toegepast maar ook in woningen Opwekking van elektriciteit via scheikundige weg Wat zijn de verschillende soorten? Natte batterijen Droge batterijen- niet oplaadbaar Droge batterijen- oplaadbaar Wat zijn natte batterijen? Actueel meestal met gel Toepassing in auto s Lood en zwavelzuur waren standaardstoffen Onderzoek naar nikkel-cadmium Toekomst: Lithiumbatterijen voor grote toepassingen Wat zijn droge batterijen niet oplaadbaar? Basismateriaal: zink-mangaandioxide-koolstof-koper Betere uitvoering: alkaline batterijen ( milieubelastend) Alternatief: zilveroxide i.p.v. kwikoxide Allerhande vormen Speciale uitvoering: lithiumbatterijen voor peacemaker Wat zijn droge batterijen oplaabaar? Basismateriaal: nikkel-cadmium Nadeel: geheugeneffect Oplossing: nikkel-metaalhybrides Beter: lithiumbatterijen zijn sneller en kleiner met zelfde capaciteit duurder bv. GSM Opwekking van elektriciteit via licht/zonnestraling Inleiding Wat doen fotovoltaische systemen? Produceren een vorm van duurzame energie door zonlicht in 1 stap om te zetten in elektriciteit Kenmerkend voor de systemen? Duur maar subsidies maken veel goed

6 Hoe is de toekomst? Speciale technieken met folie, verf enz Werking van een zonnecel Wat is de werking van een zonnecel? Bovenaan zitten metalen contactstroken, die samen met het achtercontact zorgen voor de afvoer van de opgewekte elektrische stroom. Daartussen zit een negatieve laag, een scheidingslaag en een positieve laag. Het dunne plaatje silicium komt onder invloed van het licht paren van positieve en negatieve ionen worden gevormd Door de scheidingslaag worden deze paren gescheiden en opgenomen in de negatieve en positieve laag. Bij verbinding met beide contacten komt via een verbruiker elektrische stroom tot stand. Er bestaan een 3-tal commercieel beschikbare types: 1. Monokristallijn= geordende siliciumatomen in een groot kristal met een levensduur van ong. 20jaar 2. Polykristallijnen= samenstelling van willekeurig geordende kristallen waardoor rendement ong. 2% lager ligt 3. Amorf silicium = zonder ordening met veel lager rendement en kortere levensduur goedkoper vb. Rekenmachines, horloges Een fotovoltaïsch zonnecelsysteem Uit wat bestaat zo n systeem? Aantal zonnepanelen Regelaar Batterij Verbruiker Invertor( als verbruiker op wisselstroom werkt)

7 Wat is een zonnepaneel? = verschillende modules, bestaan op hun beurt uit zonnecellen. Schakelen van de cellen: vermogen verhogen Cellen in serie: spanning verhoogt Cellen parallel: stroomsterkte verhoogt Wat is de functie van een regelaar? = beschikbare energie zo goed mogelijk aanwenden Wat als: Geen belasting op het systeem: opgewekte elektrische E naar batterij leiden tot deze voldoende geladen is Wel belasting op het systeem: opgewekte elektriciteit energie naar verbruiker leiden. verbruik > aanbod: batterij zorgt voor verschil. aanbod > verbruik: regelaar voert verschil naar batterij Wat is functie van de batterij? Opslag opgewekte elektrische energie, heeft bepaalde capaciteit. Produceert gelijkstroom. Wanneer gerbuiken we een Invertor? Aankoppeling aan het net Verbruiker/belasting heeft wisselstroom nodig Figuur:

8 Het vermogen van de zonnecellen Het vermogen van de zonnecellen word uitgedrukt in: Watt-Piek Wat zijn de optimale condities? Loodrecht invallend zonlicht Vermogen van 1000W/m² Moduletemperatuur Systeem van 1Kwp produceert 850 kwh Hoeveel kost zo n installatie en hoeveel oppervlakte beslaat die? 3000 EUR per kwpiek 1kWp is ongeveer 7m² Hoeveel kost een installatie(5wp) om te kunnen voldoen aan een elektrisch jaarverbruik van 400kWh? Figuur:

9 3.2.4 Transport van elektriciteit Transformatoren Wat is een transformator? Toestel dat een wisselspanning met bepaalde frequentie omzet in een andere wisselspanning met een hogere of lagere spanningswaarde MAAR! dezelfde frequentie -Geen transport van grote vermogens zonder transformator( P =U x I) Hoe werkt een transformator? Inductieprincipe: In ijzeren kern ontstaat magnetisch veld wanneer door de primaire spoel een stroom vloeit, die ook door de secundaire spoel gaat. Aangesloten spanning is een wisselspanning en levert wisselstroom magnetisch veld wisselt in spoel inductiespanning. Grootte spanning: afhankelijk aantal windingen Hoe noemt de verhouding tussen Up /Us? Up Aantal windingen primaire spoel ---- = Us Aantal windingen secundaire spoel Vermogen blijft aan beide zijden gelijk, toon dit aan? Pp = Ps Up x Ip= Us x Is!Dit heeft gevolgen voorde kabeldikte! Distributienetten Welke soorten distributienetten hebben we en leg uit? International transportnet 380 kv: Bevoorrading bij problemen, zonder teveel eigen reserveopstellingen Transportnetten 30 tot 220 kv: Energietransport vanuit internationale transportnetten en vanuit meeste centrales naar transformatieposten of grote industriële klanten. Verdeelnetten 1 kv tot 30 kv: Voeding van lokale transformatoren en meeste ondernemingen

10 Distributienetten minder dan 1kV: Verdere distributie naar huishoudelijke gebruikers enkmo s die relatief weinig elektrische energie gebruiken Vermogen Wat is de productiecapaciteit van België? MW 1/3 is uit kerncentrales levert 50 % energie VB. 100 watt- 33 kern x 300 h= wh -66 Rest x 150 h= wh wh Besluit: Beperkt deel van de productie door andere bronnen Werken met wisselstroom Frequentie en effectieve spanning Hoe wordt de grootte van de spanning bepaald? De sterkte van het magneetveld Het aantal windingen van de spoel Wat is de frequentie? Het aantal perioden per seconde of de frequentie is het omgekeerde van de periode tijd Wat is de periodetijd? De tijd waarin 1 periode doorlopen wordt 1periode= 0,02 sec Figuur:

11 Wat is de eenheid van frequentie? Hertz (hz) Frequentie wisselspanning Europees net? 50hz Wat is de effectieve waarde van wisselspanning? De waarde van een gelijkspanning die hetzelfde effect zou hebben bij het leveren van arbeid Ueff= UMax of U eff= 0,707 x Umax 2 Figuur: Driefasige wisselspanning Leg uit 3fasige spanning? De drie spanningen bereiken hun topwaarde niet gelijktijdig en ze zijn t.o.v. elkaar 1/3 van de periode tijd verschoven. De som van de spanning is op elk moment = 0

12 Drie fasen met nulleider Leg uit 3fasen met nulleider? In een driefasige alternator met in ster geschakelde statorspoelen, waarbij sterpunt naar buiten gebracht via nulleider. 2 spanningen Welke 2spanningen treffen we aan? 1. Fasespanning = spanning in 1 statorspoel tussen lijndraad en sterpunt (of nulleider). 2. Lijnspanning = tussen 2 lijndraden(een net). Maximum spanningsverschil steeds 1,73. 1,73 * fasespanning = Lijnspanning 1,73* 230V = 400 V Het vermogen bij wisselstroom/ wisselspanning Hierbij kennen we 2 belastingen? Calorisch vermogen Mechanisch vermogen Bij calorisch vermogen spreken we van de ohmse weerstand: P= U x I => 9200 W = 230 V * 40 A Leg uit? De stroom en de spanning zijn met elkaar in fase waardoor het product de vermenigvuldiging is van de spanning en de stroom Bij een mechanisch vermogen hebben we een grotere stroom nodig hoe komt dit? De spanning en de stroom in de tijd t.o.v. elkaar verschoven zijn In een elektromotor heeft men eerst spanning magnetische werking stroom de stroom komt dus later : naijlende stroom Leg uit schijnbaar en werkelijk vermogen Werkelijk vermogen = op de wattmeter Schijbaar vermogen= product van spanning en stroom( U xi) Wat is de arbeidsfactor? Werkelijk vermogen = cos (phi) of arbeidsfactor Schijnbaar vermogen Of Pw= U x I x cos(phi)

13 Bij de ohmse belasting is de cos phi =1 Wat heeft een slechte arbeidsfacor als nadeel? Centrales voor een groter vermogen moeten geconstrueerd worden en dat er hogere jouleverliezen zijn. Meerprijs als cos phi <0,90 boete boven 0,60 Hoe vermijden verbruikers dit met veel inductieve stroom? Condensator zorgt ervoor dat stroom voorijlt Wat is een condensator? 2 geleidende platen die t.o.v. elkaar staan en gescheiden zijn door een dunne isolator Werking? Slaat eerst hoeveelheid lading op vooraleer er tussen de platen een spanningsverschil ontstaat. De stroom ijlt voort compenseert probleem waardoor cos φ bij 1 komt 3.3 Aardgas Aardgas van oorsprong tot distributie Oorsprong Welke soorten aardgas kunnen we onderscheiden? 1. Nat of geassocieerd gas = gas vindt zijn oorsprong in de zee en komt samen voor met aardolie (hoog calorisch) 2. Droog of niet-geassocieerd aardgas = gas ontstaan op het vaste land (laag calorisch) Vb. Slochterengas Het transport Op welke manieren gebeurt het transport? Via pijplijn Druk van ong. 70 bar in buizen van 140cm Per tanker Gas wordt gekoeld tot -162 c volume 6 x kleiner Gas in België? Fluxis verzorgt transport, Aankoop is vrij Overdruk op het net = 100mbar Overdruk bij de afnemer= 21 mbar

14 3.3.2 Wat zijn de eigenschappen? Algemeen Uit wat bestaat aardgas? Methaan Slochterengas =81% Rijk gas= 90 % Verbranding Bij aardgas reageert 1 molecule methaan met 2 moleculen(di)zuurstof tot 1 molecule koolstof dioxide + 2 moleculen waterdamp CH4 + 2O² ---> CO2 + 2H2O + warmte Is er te weinig zuurstof dan verandert CO2 naar CO onvolledige verbranding Voorkomen door overmaat aan lucht toe te voegen Uitleg bij reactie: Water wordt gevormd Water verdampt door hitte De warmte die nodig is om het water te verdampen is verloren Oplossing condensatie ketel Wat is het principe van condensatie ketel? Warmte stijgt op Vormt druppels door botsing tegen de buizen Druppels worden gerecupereerd Bij de verbranding komen rookgassen vrij. Die bevatten ook waterdamp, waarin nog een aanzienlijke hoeveelheid energie zit. Via het principe van condensatie komt hier extra warmte vrij. De vrijgekomen warmte wordt via een warmtewisselaar gerecupereerd en gebruikt om het afgekoelde water dat van de radiatoren terugkeert, voor te verwarmen zodat het op een hogere temperatuur opnieuw van de ketel naar de radiatoren kan vertrekken. Deze voorverwarming van het water betekent dan ook de energiewinst ten opzichte van een niet condenserende ketel.

15 Wat is de verbrandingswaarde of bovenwaarde? Hoeveelheid energie(kj) die vrijkomt bij het verbranden van 1m³ gas of (1kg andere brandstoffen) Wat is de latente of verdampingswarmte? Hoeveelheid energie(kj) dat nodig is om tijdens het verbrandingsproces het gevormde water te verdampen Wat is de stookwaarde of onderwaarde? Verbrandingswaarde- verdampingswarmte VB. Rijk aardgas Bovenwaarde= 42,4 MJ/m³ Stookwaarde van = 38,2 MJ/m³ Hoeveel kwh is de bovenwaarde? 42,4 MJ= j (ws) / = 11, 78 kwh 3.4 Stookolie Herkomst Wat is stookolie? Een overblijfsel van miljoenen jaren afzetting van organische, plantaardige en dierlijke organismen op de bodem. Onder druk= vluchtige(aardgas) en vloeibare( aardolie) bestandsdelen Productie Wat zijn de kenmerken van stookolie? Eerste olie in VS 1859 Vervoer met pijpleidingen of tankers Via destillatie (verschillende temperaturen) komen verschillende producten vrij Maateenheid = barrel of 159 liter Stookwaarde(verbrandingswaarde) = 40 MJ/ liter

16 3.5 Andere energiebronnen Zonnecollector Principe 1. Zwakke concentratie aanvaarden en installaties bouwen die werken bij lage temperaturen. (tot 90 C) Schema zonnecollector p Straling concentreren met spiegels om hoge temperaturen te krijgen. (200 tot 1000 C) Spiegelcollectoren verzamelen zonlicht afvoeren warmte levering elektriciteit via stoom Wat is een standaard zonnecollector? Goed geïsoleerde bak met glasplaat Opslagvat Naverwarming Transportsysteem Toepassing Waar wordt het gebruikt? Zwembadverwarming Warmwaterboilers Wat doen we met een tijdsverschil tussen productie en verbruik? Warm water kan opslagen worden in ondoordringbare lagen Warmtepompen Inleiding Bekendste voorbeeld is een koelkast Warmte opnemen uit koelruimte en afgeven aan de woning Principe Uit wat bestaat het circuit? Compressor Condensor Smoorkraan Verdamper Waarop is het principe gebaseerd? Een verandering van kooktemperatuur van een vloeistof bij de verandering van druk.

17 Wat is het principe? Een werkvloeistof circuleert in het systeem Drukverandering door compressor en smoorklep Warmteopname en afgifte door verdamper en condensor In wat wordt druk uitgedrukt? Pascal 1 bar = Pa of 1 mbar= 100 pascal Wat is de druk op de zeeniveau? 1013 hpa Water kookt op? 100 C bij 1013 hpa(1bar) bij verandering in druk = verandering in kookpunt Leg uit kookpunt is afhankelijk van soort koelmiddel CFK s (choolfluorkoolwaterstoffen) zijn koelmiddelen die hun kookpunt lager hebben dan 0 C bij een druk van 1013 hpa Verboden door problemen met de ozonlaag Basisregels bij de warmtepomp? Koken= verdampen op grote schaal is er veel energie nodig energie uit omgeving Condenseren= (gas vloeistof) warmte afgegeven aan de omgeving!!! Wat is het basisprincipe van een warmtepomp? Door het spelen met druk gaan we condenseren of verdampen warmte-energie opnemen en afgeven Vb. frigo, diepvriezer, airco In warmtepompen wordt een stof rond gepompt waarbij men vloeistof op de ene plaats door drukverlaging en toevoeging van energie uit de omgeving laat koken en terwijl men op een andere plaats door drukverhoging en een mogelijkheid tot afgifte van warmte de vloeistof(gas) laat condenseren Wat gebeurt er met gas? Als gas in een omgeving komt met een lagere temperatuur, zal het gas condenseren energie afgeven

18 Bespreek hoe de druk het kookpunt beïnvloedt? Door te veranderen van druk via de compressor en het smoorventiel wijzigt het kookpunt van een koelmiddel Hoge druk - Na compressor kookpunt hoog -Punt hoger dan omgeving gas condenseren warmte afgeven Lage druk -Na smoorventiel kookpunt laag -Punt lager dan omgeving koel middel verdampen -Warmte-energie nodig om te verdampen energie uit de omgeving zo opgenomen en verplaatst warmtepomp Hoe werkt een compressor? Druk het gas samen Temp stijgt, Druk wordt verhoogt Kost elektrische energie Hoe gaat het koelmiddel naar de verdamper? Via de smoorkraan( verlagen van druk) het kookpunt van de werkvloeistof verlaagt en de temperatuur daalt onder die van de natuurlijke warmtebronnen aan de verdamper Druk van 2 à 3 bar Verdamper staat buiten het gebouw in contact met: De lucht De grond Het waterreservoir Als de temperatuur van de omgeving groter is dan dat van de werkingsvloeistof dan: Verdampt de vloeistof neemt energie op het gas gaat naar compressor Wat is de verdampingswarmte? Wordt aan de omgeving ontrokken in de verdamper Wat gebeurt er met condensatiewarmte? Wordt aan de omgeving afgegeven in de condensor Rendement en kostprijs Leg het rendement uit? Energie toevoegen aan compressor relatief weinig t.o.v. energie die opgenomen wordt door via de omgeving in de verdamper

19 Hoeveel bedraagt winstfactor? Afh. van installatie tot installatie 3à 4 Klassieke verwarming: factor 0,8 à 0,98 Leg uit winstfactor 4 1 eenheid komt uit de input aan de compressor(te betalen) en 3 eenheden van de omgeving Koude-Warmte opslag Wat is het principe? 2 putten in watervoerende lagen op 100m à 150 m van elkaar op 50m en 150 m diep Leg het verschil uit tussen zomer en winter? Zomer -Koud water oppompen(put1) en via warmtewisselaar warme lucht uit burelen enz.. afkoelen -Opgewarmd water terugbrenen in put 2 Winter -Warm water oppompen(put 2) en via warmtewisselaar koude buitenlucht voorverwarmen. - Afgekoeld water terug in bodem brengen(put1) Bio-Energie Wat is bio-energie? Energie die opgewekt is uit plantaardige materialen: Snoeiafval Afvalhout uit industrie GFT Agrarische residuen Slib Wat gebeurt er met de bio-massa? Omgezet tot energie door middel van verbranding, vergassing, of omzetting naar vloeibare stoffen recyclage van energie uit afvalstoffen

20 4 Toepassingen/verbruikers 4.1 Algemeen 4.2 Energieomzetting en rendement Geef enkele voorbeelden van energieomzetting aan de verbruikerszijde? Elektrische energie via motor mechanische energie Elektrische energie via kooktoestel thermische energie Elektrische energie via lamp licht Hierbij zijn er ook steeds een aantal verliezen Elektromotor ondervindt wrijving van de lagers wrijving wordt warmte aan buitenkant te voelen Water verwarmen in kooktoestel warmte aan de buitenkant voelen Lamp wordt na korte tijd warm warmte wordt niet omgezet in licht verlies In FM is het belangrijk dat we weten wat de verliezen zijn we stellen de vraag? Wat houden we(wat is nuttig) over t.o.v. wat we verbruiken( betalen) Hoe meer we overhouden hoe beter het: RENDEMENT Wat is het rendement? De verhouding tussen de nuttige en de toegevoegde waarde Formule: 4.3 Verlichten Algemeen Wat zijn de basiskenmerken? N=Wn Pn x t X 100% OF Rendement= Wt Pt x t Zelfstandige lichtgevende lichamen( gloeilamp) Secundaire lichtbron(weerkaatsing licht op tafel) Wat gebeurt er in een lichtbron? Er wordt een voor het oog niet waarneembare vorm van energie omgezet in licht energie

21 Leg de 2 wijzen van lichtstraling uit: 1. Temperatuurstraling: bij het opwarmen van een stuk metaal wordt een deel van de toegevoegde energie omgezet in lichtenergie 2. Luminescentiestraling: chemische of elektrische energie wordt, zonder eerst de tussenstap van warmte-energie, omgezet in lichtenenergie Eigenschappen van het licht Algemeen INFORMATIEF Kleurtemperatuur Wat is kleurtemperatuur? Voorwerp geleidelijk aan opwarmen Hoe hoger de temperatuur, hoe witter het licht De temperatuur in Kelvin(K) waarop we een zwart lichaam moeten verwarmen om dezelfde kleurindruk te hebben als die van de lamp Kleurweergaveindex Wat is deze index? Internationaal systeem voor de bepaling kwaliteit van de kleur weergave Geef een vb? RA geeft aan hoe groot de over- en onderwaardering van bepaalde kleuren is. Hoe groter de afwijking, hoe kleiner de index RA <80: beperkte kleurweergave RA 80-89: goede weergave RA : zeer goede weergave Hoe wordt dit gebruikt op een TL-Lamp? 18 W/930= Vermogen 18 W Index hoger dan 90 Kleurtemperatuur van Grootheden van het licht Welke begrippen zullen worden besproken? De totale lichtstroom De lichtsterkte die een bepaalde lichtbron in een bepaalde richting aflevert De verlichtingssterkte in een ruimte op een bepaald vlak

22 Lichtstroom Wat is de eenheid? Lumen(lm) Gloeilampen? 40 w = 400 lm 100 W= 1400 lm 200 W= 3000 lm 1000W= lm Hoe wordt de specifieke lichtstroom weergegeven? Lumen per watt Cijfers? Gloeilamp = 10 à 14 lm/w TL Lamp= 80lm/w Kwiklamp= 60lm/w Natriumlamp= 180lm/w Lichtsterkte en lichtsterktediagram Wat is de eenheid? Candela (cd) Symbool I Wat is 1 candela? 1lumen in de eenheid van een ruimtehoek DUS 1 cd= 1 lumen! Wat is een lichtsterktediagram? Lichtsterkte (cd) per 1000 lm van het diagram omrekenen Verlichtingsterkte Wat is de verlichtingsterkte? Hoeveelheid licht (of lichtstroom) per m² op een oppervlak E = ф / A of lux = lumen / m² aanduiding voor de sterkte van de verlichting op een bepaald vlak

23 Verlichtingssterkte in een punt Wat is de formule? Epunt = lichtsterkte (cd) OF Epunt = I/r² afstand tot lichtbron in het kwadraat Oefening? Gloeilamp van 100 W vermogen op 1 en 2 meter 100 w= 1400 lumen 1000 lumen = 182 cd 182 x 1,4 = 255 cd EPunt= 255/ (1)^2= 255 lux Epunt= 255/(2)^2= 64 lux Samenvatting! Grootheid Symbool Eenheid Symbool lichtstroom ф(phi) Lumen Lm Lichtsterkte I Candela cd Verlichtingssterkte E Lux Lux!! Verlichtingsterkte afstand tot een punt tot ^ Hoe weten we dit? Welke instrumenten gebruiken we? Lux-meter: seleniumlaag met dun laagje platina Lichtinval elektronen vrij elektrische stroom Ampèremeter geeft verlichtingsterkte aan in lux Wanneer is het werkblad gelijk verdeeld? Gelijkmatig verlicht: E minimum / E maximum > 0,7 >0,5 kantoorruimtes Vereiste hoeveelheid licht Wat is de vereiste hoeveelheid licht? 300 lux Verlichtingssystemen Kantoorbeheer

24 4.3.7 De soorten verlichting lampen Overzicht 1. Temperatuurstralers Gloeilampen Halogeenlampen 2. Gasontladingslampen Langwerpige fluoriscentielampen Compacte fluorescentielampen Hogedruk kwiklampen Hogedruk metaalhalogenidelampen Hogedruk natriumlampen Lagedruk natriumlampen Temperatuurstralers gloeilampen Leg de gloeilamp uit Werking: luchtledige glazen bol met wolfraamdraad die tot gloeien wordt gebracht dmv droomdoorgang. Lamp is gevuld met inert gas. Doel gas: verdamping gloeidraad tegengaan Nadeel: warmteverlies Gebruik: algemene residentiële verlichting in lokalen met lage gebruiksduur Eigenschappen: - Laag rendement - Korte levensduur - Perfecte kleurweergave - Lage investering Temperatuurstralers- Halogeenlampen Leg de halogeenlampen uit Werking: Lamp is gevuld met gas uit de groep van de halogenen Doel gas: De verdampte wolfraamdeeltjes naar de gloeidraad terugbrengt glas wordt niet langer zwart en kan hogere temperatuur aan Opmerking: hoge temperatuur kwartsglas nodig geen aanraking: vingerdrukken bij hoge temp. veranderen de kristallijne structuur vh glas

25 Wat zijn de 2 soorten halogeenlampen? 1. Lage spannings halogeenlampen( 6, 12, 24 Volt) transformator nodig aandacht voor draadsectie om overbelasting(brand) en hoge spanningsval te vermijden Gebruik: accentverlichting (reclame, autolamp, projectorlamp) 2. Normale spannings halogeenlampen(230 V) staafvormige lampen Gebruik: verstralers voor grote oppervlakten (opritten, grote verlichting in tuin) Eigenschappen: - laag rendement - lage levensduur - goede kleurweergave Gasontladingslampen- fluorescentielampen- buizen Wat is een fluorescentielamp? = TL-Lamp Lamp met kwikdamp op een lage druk met aan de binnenzijde fluorescentie poeder zet onzichtbare(ultraviolet straling) om in straling met zichtbaar gebied (380 tot 780 nm) Waarom is er van klassiek overgeschakeld naar elektrische voorschakelapparatuur? Klassiek: starter+ begrenzer is verantwoordelijk voor relatief hoog verbruik Elektrisch: daalt verbruik en verhoogt levensduur Welke soorten hebben we? Allemaal veelvouden van 1/8 inch T12 (uit assortiment) : 38 mm T8: 26 mm T5: 16 mm Vermogen en lichtopbrengst afh. van lengte en diameter Enkele weetjes: -T8 tov T12 besparing van 30% energie en 23 % meer licht -T5 zijn korter aanpassing set kost 30 à 40 euro

26 Eigenschappen van de buisvormige fluorescentielampen: hoog rendement hoge levensduur goede kleurweergave niet duur Gebruik: algemene verlichting in tertiaire sector (kantoren) en industrie Gasontladingslampen- Fluorescentielampen- compact Wat zijn compacte? Spaarlampen, een compacte uitvoering van de TL- lamp. ontworpen om gloeilamp te ontvangen met of zonder ingebouwde voorschakelapparatuur Wat zijn de eigenschappen: - hoog rendement - hoge levensduur - goede kleurweergave - duurder dan gloeilamp hogere investering wordt snel gecompenseerd door minder verbruik Andere gasontladingslampen Kwikontladingslampen lagedruk (blauwig) = gasontladingslampen fluorescentielampen Kwikontladingslampen hogedruk Toepassing: Industrie Kwikontladingslampen hogedruk metaalhalogeenidelamp Gebruik: algemene verlichting in industrie Natriumlampen lagedruk (geelig) Gebruik: openbare verlichting Neonlampen Gebruik: lichtreclame op gevels

27 4.4 Verwarmen Algemeen Wat is warmte? Energie uitwisseling Vb. ijsblokje in cola Grootheid Symbool Eenheid Symbool Warmte-Energie of Q Joule J warmtehoeveelheid Soortelijke warmte Wat is de soortelijke warmte? Soortelijke warmte (c) = hoeveelheid warmte nodig om de massa-eenheid van een stof(kg) 1 graad te laten stijgen(c of K) Van wat is de soortelijke warmte afhankelijk? Massa van de stof in kg Temperatuurverschil in C/K of T Het soort stof Formule! (hoeveelheid warmte) Q = m. c. T (in Joule) c = J/kg K Verschil tussen KELVIN en CELSIUS? O c = 273 K Logaritmische schaal 50 C = 323 K Faseovergangen Wat gebeurt er? Er is een andere hoeveelheid energie nodig dan voor het stijgen van 1 graad van een bep. Stof Welke zijn belangrijk VAST VLOEIBAAR : Smelten VLOEIBAAR VAST: Stollen GAS VLOEIBAAR: Condenseren VLOEIBAAR GAS: Verdampen

28 Smelten-Stollen Eigenschappen vaste stoffen: Tussen de moleculen is de onderlinge afstand klein en is er relatief weinig lege ruimte De moleculen hebben weinig bewegingsvrijheid Orde Eigenschappen vloeibare stoffen Verlaten van voorkeurspositie Bewegingsvrijheid is groter(grote cohesiekracht) Wanorde Wat gebeurt er bij opwarming van een vaste stof? Stijgt de temperatuur Moleculen bewegen sneller Onderlinge afstand wordt iets groter Stof warmt geleidelijk op Wat gebeurt er bij smelten? Alle energie wordt gebruikt om los te komen Uit vaste structuur Temperatuur blijft gelijk tot vast vloeibaar is geworden Wat is de specifieke smelwarmte Ls? De hoeveelheid energie, nodig om 1kg vaste stof om te zetten in 1kg vloeistof bij de smelttemperatuur. Formule: Q= m x Ls Eenheid = Joule/kg Ls is gegeven!! Verdampen en condenseren Wat is de verdampingswarmte? Specifieke verdampingswarmte (Lv) = hoeveelheid warmte die men moet toevoegen om 1 kg vloeistof om te zetten in verzadigde damp bij een constante temperatuur Formule? Q = m. Lv Lv = J/kg