מושגי יסוד במערכות אנרגיה.ppt
- 1. אנרגיה במערכות יסוד מושגי
מרצה
:
יוסי
----
,
בע ובקרה אלקטרוניקה דנמר
"
מ
בע ובקרה אלקטרוניקה דנמר
"
מ
- 2. אנרגיה מהי
?
]
1
[
-
עבודה לבצע היכולת היא אנרגיה
.
[
במונח
"
עבודה
"
הפיזיקלי לפן הכוונה
,
דרך לאורך כוח בהפעלת המתבטא
]
-
בג נמדדת אנרגיה
'
אולים
(
היחידות במערכת
MKS
.)
-
ב ונמדד הספק נקרא האנרגיה צריכת או ייצור קצב
-
וואטים
.
-
וואט
=
ג
'
לשניה אול
.
-
9.81
ג
'
להרים הדרושה האנרגיה היא אול
1
ק
"
לגובה ג
1
מ
'
.
-
9.81
להרים כדי הדרוש ההספק הוא וואט
1
ק
"
ל ג
-
1
מ
'
בשניה
.
-
במשקל אדם
80
ק
"
ג
,
במדרגות העולה
3
מ
'
ב
-
12
שניות
כ מייצר
-
196
בלבד הטיפוס לצורך וואט
(
לתנועות נצרך נוסף הספק
פנימיות
,
החום ושמירת חיכוך
.)
-
של הספק הוא קילוואט
1000
וואט
.
-
שעה קילוואט
(
קווט
"
ש
)
יחידת הוא
אנרגיה
.
המופקת האנרגיה זו
/
ע נצרכת
"
י
המפיק תהליך
/
שעה במשך אחד קילוואט של הספק צורך
.
-
ע הנצרכת האנרגיה
"
בת מנורה י
16
במשך וואט
8
היא שעות
0.128
קווט
"
ש
.
16 [Watt] x 8 [Hour] = 128 [WattHour] = 0.128 [KWHour]
בע ובקרה אלקטרוניקה דנמר
"
מ
- 3. אנרגיה מהי
?
[
2
]
-
סוס כוח
(
כ
"
ס
)
הספק יחידת היא גם
,
וערכה
745.7
או וואט
0.7457
קוו
"
ט
.
-
היסטורית
,
של משקל להעלות הדרוש כהספק נקבע סוס כוח
75
ק
"
לגובה ג
של
1
אחת שניה במשך מטר
.
-
עם מעלית תא להעלות כדי הדרוש ההספק
4
נוסעים
,
הכולל כשהמשקל
שלהם
(
התא
+
הנוסעים
)
הוא
800
ק
"
ג
,
של במהירות
2
הוא בשניה מטר
:
800 [KG] x 2 [m/Sec] / 75 = 21.3 [HP]
-
וקוו וואט
"
חשמלי הספק יחידות רק אינן ט
,
בתשבצים שכתוב מה למרות
.
-
בן מנוע
20
כ
"
הפועל ס
10
יצרוך ביום שעות
20 x 0.7457 x 10 = 149.14 [KWH]
.
-
שונות בצורות מופיעה אנרגיה
:
מכנית
,
חום
,
חשמלית
,
ועוד קרינתית
.
בע ובקרה אלקטרוניקה דנמר
"
מ
- 4. חשמלית אנרגיה
[
1
-
ישר זרם
]
-
כאמור
,
חשמלית צורה ללבוש יכולות והספק אנרגיה
.
-
ההספק
(
ישר בזרם
)
ע המסופק
"
במתח מקור י
V
וולט
,
המספק
I
הוא אמפר
P [Watt] = V [Volt] x I [Amp]
-
הצורכת ברכב חשמלית נורה של הספק
5
במתח אמפר
12
הוא וולט ישר
60
וואט
.
-
נייד שלמחשב הממוצע ההספק
,
שצורך
0.5
של מסוללה אמפר
15
ישר במתח וולט
כ הוא
-
7.5
וואט
.
-
מנוע של הספקו
"
סטארטר
"
מכונית של
,
המספק
150
של במתח אמפר
12
וולט
,
כ הוא
-
1800
וואט
(
1.8
קוו
"
ט
.)
בע ובקרה אלקטרוניקה דנמר
"
מ
- 5. חשמלית אנרגיה
[
2
–
חילופין זרם
]
-
של האפקטיבי הערך מוגדר חילופין זרם במערכות
והזרם המתח
.
-
טהור סינוסואידלי הוא המתח שמקור במקרה
,
המתח
האפקטיבי
(
והזרם
,
סינוסואידלי הוא גם אם
)
הם
0.707
(
1
שורש חלקי
2
)
מהאמפליטודה
(
השיא
.)
-
הישראלית ברשת
,
הנומינלי הפאזי האפקטיבי המתח
הוא
230
וולט
.
-
השיא שערך מכאן
(
האמפליטודה
)
הוא המתח של
230 x 1.414=325 V
(
השלוב המתח עם לבלבל לא
.)!
-
צרכן
אוהמי
)
התנגדותי
)
הספק מפתח טהור
P
ע הנקבע
"
י
:
P [Watt] = Veff [Volt] x Ieff [Amper]
-
בת נורה של האפקטיבי הזרם
100
הוא וואט
100 W : 230 V = 0.434 A
.
-
פאזית תלת חשמל במערכת
,
השלוב המתח
(
לפאזה פאזה בין
)
שורש פי הוא
3
הפאזי מהמתח גבוה
(
ל פאזה בין
-
אפס
.)
הוא הנומינלי הפאזי המתח כאשר
230V
,
הוא השלוב המתח
230 X 1.732 = 398VAC
.
בע ובקרה אלקטרוניקה דנמר
"
מ
- 6. ההספק גורם
Cos(phi)
[
1
]
-
אוהמי אינו הצרכן כאשר
(
התנגדותי
)
טהור
,
הזרם לגל המתח גל בין מופע זוית נוצרת
.
-
ליניארי השראותי בעומס
(
חשמליים מנועים לדוגמא
)
,
כלשהי בזוית המתח אחרי הזרם מפגר
.
-
כלשהי בזוית המתח את הזרם מקדים ליניארי קיבולי בעומס
.
-
ע ניתן העומס על המתפתח האקטיבי ההספק
"
הנוסחה י
:
P = Veff x Ieff x Cos(phi)
-
ליניאריים לא בעומסים
(
מהירות ווסתי כמו
,
מיישרים
,
וכד אינוורטרים
'
)
אי
הזרם לגל המתח גל בין הזוית את להגדיר אפשר
,
לפי מוגדר ההספק וגורם
הנ הנוסחה
"
ל
.
בע ובקרה אלקטרוניקה דנמר
"
מ
- 7. ההספק גורם
Cos(phi)
[
2
]
-
יותר גבוה זרם דורש ירוד הספק גורם
(
מתח באותו
)
לייצר מנת על
אקטיבי הספק אותו את
,
יותר גדולים אנרגיה להפסדי הגורם דבר
(I2R)
.
-
ירוד הספק גורם
(
השראותי
)
ע לתקן ניתן
"
קבלים תוספת י
.
רצוי
לצרכן האפשר ככל קרוב יחוברו שהקבלים
.
-
הריאקטיבי הזרם על שמירה באמצעות היא הקבלים הכנסת על הנכונה הבקרה
ההספק גורם על שמירה באמצעות ולא
.
תביא רצוי הספק גורם על שמירה
לתנודות
(
הקבל של תכופה והוצאה הכנסה
/
ים
)
נמוכה הכוללת הצריכה כאשר
(
למשל שבוע בסופי או בלילה
.)
בע ובקרה אלקטרוניקה דנמר
"
מ
- 8. חומנית אנרגיה
]
1
[
-
כאמור
,
האנרגיה מצורות אחת היא חום
.
היחידות במערכת
MKS
חום מודדים
בקלוריות
:
1
קטנה קלוריה
=
האנרגיה
(
העבודה
)
להעלות הדרושה
1
גרם
ב מים
-
10
C
.
1
גדולה קלוריה
(
ק
"
ק
= )
להעלות הדרושה האנרגיה
1
ק
"
ג
ב מים
-
10
C
.
-
1
קטנה קלוריה
=
4.1868
ג
'
אול
(
במדידה נקבע זה
)!
1
קילוקלוריה
(
גדולה קלוריה
= )
4186
ג
'
אול
.
-
בריטית חום יחידת
,
BTU
,
אנרגיה יחידת היא גם
,
הדרושה לאנרגיה שווה
להעלות
1
פאונד
(
453.6
גרם
)
ב מים
-
10
F
(
5/90
C
.)
1BTU = 453.6 x 5/9 = 252 cal.
1BTU = 252 x 4.1868 = 1055.06 Joul
בע ובקרה אלקטרוניקה דנמר
"
מ
- 9. חומנית אנרגיה
[2]
-
דוגמא
1
:
בן חימום גוף
1000
מים אחד ליטר ובו מים קומקום מחמם וואט
.
חשב
:
1
)
לדקה צלזיוס במעלות החימום קצב את
2
)
היתה שלהם ההתחלתית הטמפרטורה אם המים ירתחו זמן כמה תוך
28
צלזיוס מעלות
.
חום הפסדי אין כי והנח הקומקום מסת את הזנח
.
פתרון
:
למים מוסר החימום גוף
1000
ג
'
אול
שהם
1000 / 4.187 = 238.8
לשניה קלוריות
.
1000
כ של בקצב יחוממו מים גרם
-
0.24
בשניה מעלות
,
או
כ
-
0.24 x 60 = 14.4
לדקה מעלות
.
יקח למים
72:0.24=300
שניות
,
כ או
-
5
לרתיחה להגיע דקות
.
-
דוגמא
2
:
בן חימום לגוף ייקח זמן כמה
2
קוו
"
בן מים דוד לחמם ט
80
ליטר
מ
-
25
ל
-
55
מעלות
?
(
ההפסדים ואת הדוד מעטפת חימום את הזנח
.)
פתרון
:
t=(55-25) x 80 / (2 / 4.187) = 5024 [Sec]
,
ו כשעה שהם
-
24
דקות
.
בע ובקרה אלקטרוניקה דנמר
"
מ
- 10. חומנית אנרגיה
–
קירור טון
קירור טון
(TR)
:
יחידת היא קירור טון
הספק
.
ל השווה כהספק מוגדר קירור טון
-
12000BTU/Hour
(
12000
לשעה יו טי בי
.)
-
ל קירור טון בין היחס
-
KW
:
ש הראינו
:
1BTU=252cal
.
1cal=4.187Joul
ולכן
>>>
1BTU=1055.06 Joul
.
12000
BTU
הם לשעה
3.333
BTU
לשניה
,
או
3.333 x 1055.06 = 3516.9
ג
'
לשניה אול
,
שהם
כ
-
3.517KW
.
לסיכום
:
1TR=3.517 KW
.
-
BTU/Hour=(252 x 4.187)/3600 = 0.293Watt
1Watt=3.412BTU/Hour
.
לשעה לקילוקלוריות קירור טון בין היחס
:
12000 [BTU/Hour] x 0.252 [Kcal/BTU] = 3024 Kcal/Hour
-
שאלה
:
בהספק חלון מזגן איך
2.5KW
מייצר
26000
לשעה יו טי בי
?
הרי
26000
זה לשעה יו טי בי
26000x0.293=7618W
?
-
תשובה
:
המושקע מההספק יותר גדולה המזגן תפוקת
(
חום משאבת אפקט
.)
כ מוגדר המושקע להספק התפוקה בין היחס
-
COP
.
בע ובקרה אלקטרוניקה דנמר
"
מ
- 11. COP – Coefficient of Performance
-
COP – Coefficient of Performance
בין כיחס מוגדר
סה
"
ב המזגן של החום תפוקת כ
-
BTU/Hour
מחולקת
ב בכניסה החשמלי להספק
-
watt
ב מוכפלת כשהיא
-
3.412
.
דוגמא
:
בהספק מזגן
2.5KW
מספק
26000
לשעה יו טי בי
.
ה מהו
-
COP
שלו
?
COP=26000/(2500*3.412)=3.05
ה
-
COP
מימדים חסר מספר הוא
,
החומנית האנרגיה בין היחס את ומבטא
החשמלית האנרגיה לבין המופקת
(
המכנית או
)
המושקעת
.
שה ככל
-
COP
גדול
יותר
,
אנרגיה כממיר בתפקידו יותר יעיל המזגן
.
ה את לסמן מזגנים יצרן חייב בישראל
-
COP
האנרגיה בתווית
.
ה
-
COP
נמדד
התקנים במכון מוסמכת מעבדה של בקלורימטר
.
בע ובקרה אלקטרוניקה דנמר
"
מ
- 12. נוספת דוגמא
[
1
]
-
קרים מים מספקת אויר מיזוג מערכת
.
מד באמצעות נמדדה המים אספקת
שהיא ונמצא ספיקה
320gpm
.
והיא נמדדה האספקה טמפרטורת
6.60
C
,
החזרה וטמפרטורת
11.20
C
.
ב לבניין הנמסר ההספק את חשב
-
BTU/Hour
וב
-
KW
.
שהחום הנח
הסגולי
=
1
.
פתרון
:
1
גלון
=
3.785
ליטר
.
320Gpm
הם
1211.2
או לדקה ליטר
20.19
ליטר
לשניה
.
החום
(
הקור
)
הוא בשניה המסופק
(11.2-6.6) x 20.19 = 92.87
Kcal/sec
.
92.87Kcal/sec=388.77KW
1Kcal/sec =
4.186KW
קירור בטון הנמסר ההספק
:
388.77 [KW] / 3.517 [KW / TR] = 110.5 [TR]
הערה
:
יו טי בי מד
(
(BTU meter
של המכפלה את בדיוק מבצע
הטמפרטורות בהפרש מוכפלת הספיקה
.
בע ובקרה אלקטרוניקה דנמר
"
מ
- 13. נוספת דוגמא
]
2
[
-
נחשון מפוח
(
Fan Coil
)
של קירור בתפוקת הוא
3
קירור טון
.
המרכזי המתקן את מעמיס שהוא החשמלית הצריכה את חשב
,
שה ידוע אם
-
COP
הוא המרכזי המתקן של
2.8
.
פתרון
:
-
ל שקול קירור טון
-
3.517
קוו
"
ט
.
בקוו הקירור תפוקת לכן
"
היא ט
3 [TR] x 3.517 [KW/TR] = 10.55 [KW]
היא המרכזי המתקן על ההעמסה
10.55/2.8=3.77 [KW]
נחשון מפוח מהפסקת הנובע באנרגיה שהחסכון להדגים הזאת הדוגמא תפקיד
שלו הקטן החשמלי המנוע מהספק רק אינו
,
המתקן על שלו מההעמסה אם כי
המרכזי
,
משמעותית מאד להיות ויכולה
!
בע ובקרה אלקטרוניקה דנמר
"
מ
- 14. נוספת דוגמא
[
3
]
-
של הספק מפתח רכב מנוע
100
כ
"
ב ס
-
4800
סל
"
ד
.
מפתח שהוא המומנט מה
?
פתרון
:
במומנט הזויתית המהירות של המכפלה הוא ההספק
.
P[Watt] = w[rad/sec] x M[Kg2
m2
/sec=Nm]
w = 2pi x f = 6.28 x (RPM/60) = 6.28 x 80 = 502.4rad/sec
P[Watt] = P[HP] x 746 = 74600Watt
M[Nm] = P / w = 74600 / 502.4 = 148.49 Nm
M[Kgm] = M[Nm]/9.81 = 15.14Kgm
בע ובקרה אלקטרוניקה דנמר
"
מ
- 15. בסדרה נוספות הרצאות
:
-
אנרגיה במערכות יסוד מושגי
(
כאן נמצא אתה
)!
-
מבנים בקרת מערכות
–
באנרגיה החסכון היבט
-
מבנים בקרת מערכות
–
הניהול היבט
,
והאחזקה התפעול
-
נוכחות גלאי באמצעות ותאורה אויר מיזוג בקרת
-
PERFORMANCE CONTRACTING
-
באנרגיה המושג החיסכון למדידת טכניקות
-
סולארית באנרגיה שימוש
(
ופוטו תרמית
-
וולטאית
)
-
בבקרה נבחרים פרקים
-
מתוכנתים בקרים באמצעות בקרה חוגי מימוש
-
באנרגיה לחיסכון בפרוייקטים כלכלית כדאיות ניתוח
-
DDC
–
הולך זה ולאן זה מה
?
בע ובקרה אלקטרוניקה דנמר
"
מ