Deze les gaat over moderne Luchtverwarming- en ventilatiesystemen.
Wat leer je:
- Geschiedenis van Luchtverwarming en Ventilatie
- Moderne verwarmingsystemen
- Je doet kennis op over "Automatiseren"
- Je hebt inzicht in de drie belangrijkste componenten met betrekking tot "Automatiseren"
- Je kunt het begrip "Automatiseren" plaatsen in de context van “Luchtverwarming en Ventilatie"
Geschiedenis
Prehistorie
Prehistorie (tot zo’n 10.000 jaar geleden)
Heel vroeger leefden mensen in grottenstelsels.
Om het warm te krijgen maakten ze vuren. Er was weinig gevaar om rookvergiftiging op te lopen, immers was zo’n grot niet geïsoleerd, maar waaide de wind er zo doorheen.
Nadeel van deze manier van verwarmen is dat veel warmte verloren gaat met de lucht mee naar buiten. Ook moest men in elke “kamer” in zo’n grottenstelsel een eigen vuurtje stoken om er daar óók een beetje warmpjes bij te zitten.
Om warm te blijven moest je vooral dícht bij het vuur blijven. Daar komt ook het wereldberoemde spreekwoord vandaan “wie het dichtst bij het vuur zit, warmt zich het meest”.
Om het vuur niet uit te laten gaan moest er altijd iemand de wacht houden en indien nodig hout op het vuur gooien.
Je begrijpt dat deze manier van verwarmen weliswaar beter is dan bevriezen van de kou in de winter, maar dat er toch wel ruimte voor verbetering was.
Deze verbetering is er uiteindelijk gekomen doordat mensen hun grotten gingen isoleren met huiden van dieren. Ook werd een “deur” geïnstalleerd welke gemaakt werd van struiken en bosjes. Dit gaf minder warmteverlies door wind (tocht).
Verwarming in de Préhistorie
Om warm te blijven moest je vooral dícht bij het vuur blijven. Daar komt ook het wereldberoemde spreekwoord vandaan “wie het dichtst bij het vuur zit, warmt zich het meest”.
Om het vuur niet uit te laten gaan moest er altijd iemand de wacht houden en indien nodig hout op het vuur gooien.
Je begrijpt dat deze manier van verwarmen weliswaar beter is dan bevriezen van de kou in de winter, maar dat er toch wel ruimte voor verbetering was.
Deze verbetering is er uiteindelijk gekomen doordat mensen hun grotten gingen isoleren met huiden van dieren. Ook werd een “deur” geïnstalleerd welke gemaakt werd van struiken en bosjes. Dit gaf minder warmteverlies door wind (tocht).
Romeinse tijd
Romeinse tijd (tot zo’n 600 Na Christus)
In de Romeinse tijd stookt men óók vuurtjes in huis, net als bij de grotbewoners uit de prehistorie. Een groot verschil is dat de warmte niet zomaar wegwaaide uit de grot, maar dat nu deze warmte beter ín de woning bleef omdat deze voorzien was van bijvoorbeeld deuren en luiken voor de ramen (glazen ruiten hadden ze nog niet).
Deze vuren werden gestookt op vuurplaatsen. We kennen dit nu als een “open haard”.
Verder werd er bij de luxere villa’s vuur gestookt in de kelder. De warme lucht hiervan leidde men door kanalen onder de vloeren door. Hier is de “vloerverwarming” geboren! De warme lucht ging ook onder het bad door zodat men eindelijk een lekker heet bad kon nemen.
Het was nu dus mogelijk geworden om de warmte van het vuur te transporteren, van de bron weg, naar andere plaatsen waar óok warmte nodig was. Hierdoor hoefde men nog maar op één plaats het vuur te stoken en aan te houden.
De romeinen waren hiermee hun tijd ver vooruit, want dit principe wordt tot op de dag van vandaag gebruikt.
Verwarming Romeinse tijd
Het was nu dus mogelijk geworden om de warmte van het vuur te transporteren, van de bron weg, naar andere plaatsen waar óok warmte nodig was. Hierdoor hoefde men nog maar op één plaats het vuur te stoken en aan te houden.
De romeinen waren hiermee hun tijd ver vooruit, want dit principe wordt tot op de dag van vandaag gebruikt.
Huidige tijd
Zoals gezegd gebruiken we tegenwoordig nog steeds het principe van het verwarmen van huizen welke door de romeinen bedacht is.
Zo werkt dit principe:
1.Er is een warmtebron op één plaats in de woning
2.De warmte wordt getransporteerd naar de plek waar de warmte nodig is
3.Dit transport gebeurt met behulp van een medium (bijvoorbeeld water)
De warmte van de warmtebron (CV ketel gestookt op aardgas) wordt door middel van een medium (Water) getransporteerd naar de Radiatoren in het huis alwaar daar de ruimte verwarmd wordt.
Samenvattend:
•De CV ketel verbrandt aardgas
•Dit warmt het water op
•Het warme water wordt naar de radiatoren gepompt
•De radiatoren geven hun warmte af aan de lucht in de verschillende ruimtes
•Het afgekoelde water uit de radiatoren stroomt terug naar de CV ketel om opnieuw opgewarmd te worden
Moderne ventilatie en verwarming
Nu en in de toekomst:
Naast het verwarmen van een huis, moet er natuurlijk ook ventilatie zijn. Er moet verse lucht binnenkomen, en “oude” lucht moet afgevoerd worden.
Een nadeel van ventilatie is dat de verwarmde lucht óók mee afgevoerd wordt naar buiten. Tegelijk wordt koude lucht ingeblazen of aangezogen. Dit is prima voor de ventilatie, maar slecht voor de verwarming van het huis.
Een groot deel van de energie die we gebruikt hebben om het warm te krijgen, laten we zomaar ontsnappen naar buiten. Dat kost veel energie en geld.
Nieuwe huizen moeten bijna energie neutraal zijn. Om weinig energie te verbruiken voor het verwarmen van het huis, wordt gebruik gemaakt van een WTW-systeem.
WTW-systeem betekent "Warmte Terug Win" systeem.
Het idee hierachter is dat de warme lucht die we af gaan voeren naar buiten, de lucht verwarmt die ingeblazen of aangezogen wordt.
Hoe het werkt
De warme lucht uit het huis wordt door een warmtewisselaar geleid. Door die warmtewisselaar stroomt óók de koude lucht van buiten.
De beide luchtstromen zijn van elkaar gescheiden door een heel raster van aluminium plaatjes.
De warme lucht - die van binnen kwam - verwarmt de aluminium plaatjes terwijl het door de warmtewisselaar naar buiten stroomt.
De koude lucht – die van buiten kwam – wordt verwarmd terwijl het langs de verwarmde aluminium plaatjes naar bínnen stroomt.
De afbeelding hieronder laat zien dat door dit systeem de koude lucht van buiten (-12 graden), opgewarmd wordt tot ruim 16 graden alvorens deze lucht wordt ingeblazen in het huis.
Deze verwarmde lucht hoeft nu nog maar een klein beetje verder verwarmd te worden van de ruim 16 graden, naar bijvoorbeeld 20 graden.
Er hoeft nu maar voor vier graden temperatuur toename energie toegevoegd te worden, namelijk van 16 graden naar 20 graden.
Zónder dit systeem zou er voor 28 graden temperatuur toename energie toegevoegd moeten worden, namelijk van -12 graden naar 20 graden.
Oefening: Wat weet jij al?
Oefening: Wat weet jij al?
0%
Door deze oefening kun je er achter komen wat je kennisniveu is over dit onderwerp
Het hart van een WTW-systeem is de warmtewisselaar. Deze bestaat uit een unit van metaal, waarin zich een zeshoekig rooster bevindt. Verder is de unit opgevuld met isolerend schuim, waarin zich ook de luchtkanalen bevinden.
Bovenop de unit zitten de aansluitingen voor de luchtbuizen in het pand.
Unit: A
Warmtewisselaar: B
Luchtkanalen: C
Behuizing
De behuizing is gemaakt van dun aluminium of plaatstaal. Bovenop bevinden zich de aansluitingen voor de luchtbuizen.
De opening is voorzien van schuim als geluiddemping, en dient tevens als afdichting.
Rooster (warmtewisselaar)
De warmtewisselaar is opgebouwd uit heel veel metalen plaatjes welke voorzien zijn van een luchtkanaal.
Deze plaatjes zijn “om en om” op elkaar gestapeld. Dit maakt dat er twee aparte stromingsrichtingen mogelijk zijn.
De warme lucht kan dus nooit vermengd worden met de koude lucht. De warme lucht zal wél het rooster opwarmen. Hierdoor wordt de koude lucht – die van buiten het huis aangezogen wordt – opgewarmd en het huis in gepompt.
Luchtkanalen
De luchtkanalen bevinden zich in het schuimblok. Deze kanalen zijn per twee verbonden met het rooster.
De voorste twee kanalen horen bij elkaar, alsook de achterste twee kanalen.
In het midden van het schuimblok zit ook de ruimte waar het rooster zich bevindt.
De combinatie van het schuimblok, met daarin de luchtkanalen, met het rooster vormt het hart van de warmtewisselaar.
Edumaties
Met behulp van deze Edumaties wordt de werking toegelicht van het hart van een WTW-systeem.
Warmtewisselaar
Edumatie warmtewisselaar
Opbouw Warmtewisselaar
Automatiseren
Basisprincipe
Om optimaal gebruik te kunnen maken van een moderne manier van verwarmen moeten zaken geautomatiseerd worden. Daartoe zijn bovenop de verwarmingsinstallatie nog extra componenten nodig.
Het basisprincipe van automatiseren beslaat de volgende drie componenten:
·Sensoren
·Regeleenheid met programma (software)
·Actuatoren
Sensoren (ogen) dienen om informatie waar te nemen(registreren) en door te geven aan de Regeleenheid.
De Regeleenheid (hersenen) met programma (software) dient om de verkregen informatie te verwerken en de actuatoren aan te sturen.
Actuatoren (vingers) dienen om de opdracht van de Regeleenheid uit te voeren.
Componenten
De componenten mbt automatiseren zijn dus in drie hoofdgroepen te verdelen:
1.Sensoren
2.Regeleenheid
3.Actuatoren
Sensoren:
Eigenschap - Sensoren nemen veranderingen waar.
Een voorbeeld van een sensor is een thermostaat in een woonkamer.
Regeleenheid:
Eigenschap – Regeleenheden verwerken de signalen van de sensoren en sturen aan de hand van deze signalen de actuatoren aan. Een voorbeeld van een actuator is een printplaatcomputer met IC’s en Relais in een CV-ketel.
Actuatoren:
Eigenschap – Actuatoren voeren taken uit welke door de regeleenheid opgedragen worden. Een voorbeeld van een actuator is een CV-ketel welke bijvoorbeeld de kachelradiatoren verwarmt als de thermostaat een te lage temperatuur meet in de woonkamer.
Luchtverwarming en ventilatie
Het WTW-systeem kan worden geregeld door een systeem van sensoren, regeleenheid en actuatoren.
Een voorbeeld van hoe het kan werken:
Voorwaarde 1: Op de doordeweekse dagen is iedereen naar het werk of naar school. De binnentemperatuur moet dan op 18 graden blijven. Ventilatie op minimum.
Voorwaarde 2: Om 17:00 uur moet de temperatuur oplopen naar 20 graden, en ventilatie naar 20%
Voorwaarde 3: Om 23:00 uur gaat de verwarming uit waarbij de temperatuur niet onder de 18 graden mag komen. Ventilatie naar minimum.
Voorwaarde 4: Als er iemand in huis is vervallen alle voorwaarden en moet de temperatuur 20 graden blijven, ventilatie op 20%, behalve als iedereen in de slaapkamer is.
Dit is een voorbeeld van hoe een regeleenheid geprogrammeerd zou kunnen worden. Er moeten in dit geval ook voldoende beweging-sensoren, tijd/datum informatie en temperatuur-sensoren geplaatst worden.
De sensoren registreren, de regeleenheid verwerkt aan de hand van het programma en de actuator geeft gevolg aan de ingestelde wensen.
Het arrangement PIE Installatietechniek Warmte en Lucht is gemaakt met
Wikiwijs van
Kennisnet. Wikiwijs is hét onderwijsplatform waar je leermiddelen zoekt,
maakt en deelt.
Auteur
Peter Gemert
Je moet eerst inloggen om feedback aan de auteur te kunnen geven.
Laatst gewijzigd
2020-03-22 17:10:09
Licentie
Dit lesmateriaal is gepubliceerd onder de Creative Commons Naamsvermelding-GelijkDelen 4.0 Internationale licentie. Dit houdt in dat je onder de voorwaarde van naamsvermelding en publicatie onder dezelfde licentie vrij bent om:
het werk te delen - te kopiëren, te verspreiden en door te geven via elk medium of bestandsformaat
het werk te bewerken - te remixen, te veranderen en afgeleide werken te maken
voor alle doeleinden, inclusief commerciële doeleinden.
Leeromgevingen die gebruik maken van LTI kunnen Wikiwijs arrangementen en toetsen afspelen en resultaten
terugkoppelen. Hiervoor moet de leeromgeving wel bij Wikiwijs aangemeld zijn. Wil je gebruik maken van de LTI
koppeling? Meld je aan via info@wikiwijs.nl met het verzoek om een LTI
koppeling aan te gaan.
Maak je al gebruik van LTI? Gebruik dan de onderstaande Launch URL’s.
Arrangement
Oefeningen en toetsen
Wat weet jij al?
Test jezelf
IMSCC package
Wil je de Launch URL’s niet los kopiëren, maar in één keer downloaden? Download dan de IMSCC package.
Oefeningen en toetsen van dit arrangement kun je ook downloaden als QTI. Dit bestaat uit een ZIP bestand dat
alle
informatie bevat over de specifieke oefening of toets; volgorde van de vragen, afbeeldingen, te behalen
punten,
etc. Omgevingen met een QTI player kunnen QTI afspelen.
Wikiwijs lesmateriaal kan worden gebruikt in een externe leeromgeving. Er kunnen koppelingen worden gemaakt en
het lesmateriaal kan op verschillende manieren worden geëxporteerd. Meer informatie hierover kun je vinden op
onze Developers Wiki.
