חוברת חשמל בבית

Transcription

חוברת חשמל בבית
‫דוד שמש‬
‫‪‬‬
‫מתקן דוד השמש ‪ -‬ארבעה חלקים עיקריים‪:‬‬
‫‪ .1‬קולט‪ -‬שני ארגזים מכוסים בלוח זכוכית‪,‬‬
‫בהם נקלטת קרינת השמש‪.‬‬
‫‪ .2‬דוד אגירה‪-‬דוד בצורה חבית‪.‬בדוד‬
‫אוגרים ושומרים את המים שהתחממו‬
‫בקולטים‪.‬‬
‫‪ .3‬צינורות חיבור‪ -‬צינורות המעבירים את‬
‫המים מן הקולט לדוד האגירה ומדוד האגירה לברזים שבבית‪.‬‬
‫‪ .4‬גיבוי – מערכת חשמל ‪ ,‬הכוללת גוף חימום ותרמוסטט‪ .‬באמצעות גוף החימום‬
‫מחממים מים בשעת הצורך‪ -‬ביום מעונן‪ .‬מערכת הגיבוי נסתרת בתוך דוד‬
‫האגירה‪.‬‬
‫‪‬‬
‫קרינת השמש‪:‬‬
‫‪.1‬‬
‫כל גוף חם פולט אנרגיה ולכן השמש שהיא גוף חם מאד (‪ )0,666 C‬פולטת‬
‫אנרגיה בצורת קרינה אל החלל‪ .‬רק חלק קטן מהאנרגיה הנפלטת‬
‫מהשמש‪ ,‬מגיע לכדור הארץ‪.‬‬
‫‪ .2‬מרכיבי קרינת השמש‪:‬‬
‫‪‬‬
‫קרינת אור הנראית לעין – ‪22%‬‬
‫‪‬‬
‫קרינה הבלתי נראית לעין ‪-‬‬
‫‪‬‬
‫קרינת חום ‪( ,3 % -‬אינפרה – אדום‪ ,‬קרינה קרובה‬
‫אלינו)‪.‬‬
‫‪‬‬
‫קרינה רדיואקטיבית מסוג "גאמא" מסוכנת‪.‬‬
‫‪‬‬
‫קרינה אולטרה סגול – קרינה לא רצויה‪ ,‬מזיקה‪( .‬קרינה‬
‫רחוקה מאיתנו)‪.‬‬
‫‪‬‬
‫מקור אנרגיה גבוה פולט קרינה הנראית לעין (שמש)‪.‬‬
‫‪‬‬
‫מקור אנרגיה נמוכה פולט קרינה שאינה נראית לעין (מגהץ‪ ,‬תנור‬
‫אפייה)‪.‬‬
‫‪‬‬
‫קרינה אינפרא אדומה – קרובה אלינו‪.‬‬
‫‪‬‬
‫קרינה אולטרה סגולה – רחוקה מאיתנו‪.‬‬
‫‪ .3‬נפיצה ‪ -‬פירוק האור הלבן לצבעים‪.‬‬
‫סגול‬
‫כחול‬
‫צהוב‬
‫ירוק‬
‫אולטרה –‬
‫רחוק‬
‫מאיתנו‬
‫כתום‬
‫אדום‬
‫אינפרא –‬
‫קרוב‬
‫אלינו‬
‫‪1‬‬
‫‪ .4‬שלושה מצבים עיקריים בתהליכי קרינה‪:‬‬
‫‪‬‬
‫החזרה – קרן אור הפוגשת מראה או חומר מבריק שמחזיר את‬
‫הקרן‪( .‬צבע לבן)‬
‫‪‬‬
‫העברה – תהליך שקורה לקרן אור כאשר פוגשת – חומר שקוף‬
‫המאפשר מעבר הקרן דרכו‪.‬‬
‫‪‬‬
‫בליעה – תהליך שקורה לקרן אור כאשר פוגשת חומר אטום או כהה‬
‫שחור‪ .‬האור בד"כ הופך לחום‪.‬‬
‫‪‬‬
‫ישנם מרכיבים שקופים למרכיב מסוים ואטומים למרכיב אחר‬
‫‪‬‬
‫זכוכית – אטומה לאינפרא ושקופה לאור‬
‫‪‬‬
‫נייר צלופן – המרכיב הצבעוני (הצבע) של נייר הצלופן עובר‬
‫ושאר מרכיבי האור נבלעים‪.‬‬
‫‪‬‬
‫כאשר רואים צבע מסוים בגוף אטום‪ ,‬מרכיב אותו הצבע‬
‫מוחזר אלינו ושאר המרכיבים נבלעו‪.‬‬
‫‪ o‬חולצה אדומה‪ -‬המרכיב האדום חזר ושאר‬
‫המרכיבים נבלעו‪.‬‬
‫‪ o‬אם רואים צבע שחור‪ -‬כל מרכיבי האור נבלעו‪.‬‬
‫‪ o‬אם רואים צבע לבן – כל מרכיבי האור חזרו‪.‬‬
‫‪‬‬
‫הקולט‪:‬‬
‫‪ .1‬קולטי השמש מופנים דרומה‪.‬‬
‫‪ .2‬רכיבי הקולט‪ :‬לוח זכוכית‪ ,‬אטמים‪ ,‬צינורות‪ ,‬חומרי בידוד‪ ,‬פח שחור‪,‬ארגז‪.‬‬
‫‪‬‬
‫הפח השחור‪:‬‬
‫‪ .1‬הפח השחור קולט את קרינת השמש‪ ,‬הפוגעת בו‪ ,‬ומתחמם‪.‬‬
‫‪‬‬
‫גוף שחור הבולע אנרגיה מתחמם‪.‬‬
‫‪‬‬
‫גוף בהיר מחזיר את רוב האנרגיה‪.‬‬
‫‪ .2‬הפח השחור מכסה את צינורות המים ומחמם את המים הזורמים בצינורות‪.‬‬
‫‪‬‬
‫לוח הזכוכית של הקולט‪:‬‬
‫‪ .1‬הפח השחור קלט את האנרגיה והתחמם‪ .‬כמו כל גוף חם‪ ,‬פולט הפח את‬
‫האנרגיה ע"י קרינה אינפרא אדום (כתוצאה מכך הוא מתקרר)‪.‬‬
‫‪ .2‬עקרון החממה ‪-‬‬
‫‪‬‬
‫הזכוכית שקופה לאור הנראה ואטומה לאינפרא אדום‪.‬‬
‫‪‬‬
‫לוח הזכוכית היא מלכודת לקרינה – החום נשאר מתחת לזכוכית‪.‬‬
‫‪2‬‬
‫‪‬‬
‫צינורות המים בקולט‪:‬‬
‫‪ .1‬צינורות המים מונחים על הפח השחור‪ ,‬ומהודקים אליו‪.‬‬
‫‪ .2‬הצינורות המוליכים את המים עשויים מתכת (נחושת)‪.‬‬
‫‪ .3‬הולכה ‪ -‬העברת חום בחומרים‪.‬‬
‫‪‬‬
‫מוליך טוב ‪ -‬חומר שהחום עובר בו מהר‪.‬‬
‫‪‬‬
‫מוליך גרוע ‪ -‬חומר שהחום עובר בו לאט‪.‬‬
‫‪‬‬
‫מבדד ‪ -‬מוליך חום גרוע‪.‬‬
‫‪‬‬
‫בהתאם למהירות הולכת החום בחומר נקבע טיב המוליך‪.‬‬
‫‪ .4‬כדי שהחום בקולט יעבור מהר אל המים‪ ,‬משתמשים בצינורות‪,‬‬
‫העשויים ממוליכי חום טובים ‪ -‬מתכות‪.‬‬
‫‪ .5‬מבחינת הולכת החום‪ ,‬כדאי שצינורות המים בקולט ייעשו מנחושת‪.‬‬
‫עקב שיקולים כלכליים משתמשים גם בברזל‪.‬‬
‫‪ .0‬מוט נחושת מוליך מהר יותר ואחריו מוט הברזל‪ .‬מוט זכוכית מוליך‬
‫חום גרוע‪.‬‬
‫‪‬‬
‫בידוד – שמירת החום בקולט‪:‬‬
‫‪ .1‬הסעת חום – העברת חום ע"י זרימת האוויר‪.‬‬
‫‪‬‬
‫אויר אינו זורם ‪ :‬מוליך גרוע של חום‪( .‬יד ליד נר)‬
‫‪‬‬
‫אויר זורם‪ :‬מוליך טוב של חום‪( .‬יד מעל נר)‬
‫‪ .2‬אטמים – הזכוכית מחוברת לקולט באמצעות אטמים מגומי אשר מונעים‬
‫כניסה של מים ואויר לתוך הקולט ומונעים את בריחת החום (האוויר החם)‬
‫מתוך הקולט‪.‬‬
‫‪ .3‬שכבת הבידוד על הקרקעית הקולט מונעת בריחת חום מהקולט‪.‬‬
‫‪ .4‬האוויר בתוך הספוג כלוא ולכן משמש כמבודד נוסף‪.‬‬
‫‪‬‬
‫עליית המים החמים מהקולט אל הדוד‪:‬‬
‫‪ .1‬מים שאינם זורמים מבודדים‪.‬‬
‫‪ .2‬מים חמים עולים ואת מקומם תופסים תופסים מים קרים‪.‬‬
‫‪ .3‬הסעת חום – העברת חום ע"י זרימת המים‪.‬‬
‫‪ .4‬דוד השמש נמצא מעל הקולט – המים החמים עולים מן הקולט אל הדוד‪.‬‬
‫‪3‬‬
‫‪.5‬‬
‫המים החמים במערכת סגורה ומשופעת עולים והמים הקרים תופסים את‬
‫מקומם וכך נוצר מחזור של זרימת המים‪.‬‬
‫‪ .0‬המים מתחממים בקולט ועולים אל הדוד‪ ,‬המים הקרים זורמים אל הקולט‪.‬‬
‫‪‬‬
‫דוד אגירה – אספקת המים לבית‪:‬‬
‫‪ .1‬דוד האגירה נמצא מעל הקולט (מים‬
‫חמים עולים למעלה)‪ .‬במתקנים שבהם‬
‫נמצא דוד האגירה מתחת לקולט‪ ,‬נעזרים‬
‫במשאבה‪.‬‬
‫‪ .2‬חלקים עיקריים בדוד האגירה‪:‬‬
‫‪‬‬
‫דוד האגירה – מורכב ממתכת‬
‫‪‬‬
‫מבפנים מצופה בציפוי‬
‫אמאייל‪ ,‬למנוע חלודה‪.‬‬
‫‪‬‬
‫מבחוץ עטוף שכבה של‬
‫חומר בידוד ופח נוסף‪,‬‬
‫למנוע הולכת חום‬
‫מהמים החמים אל‬
‫הסביבה‪.‬‬
‫‪‬‬
‫הבולם – שסתום חד כיווני – מונע את ערבוב המים החמים שבדוד‬
‫האגירה‪ ,‬במים הקרים שפורצים לתוכו בשעה שצורכים מים חמים‪.‬‬
‫‪‬‬
‫שסתום בטחון – לשחרר אדי מים חמים שמצטברים בדוד‪ ,‬למנוע‬
‫פיצוץ הדוד‪.‬‬
‫‪‬‬
‫צינורות –‬
‫‪‬‬
‫צינורות א' וב' מחברים את הקולט לדוד האגירה (מחזור‬
‫פנימי)‬
‫‪ o‬המים החמים זורמים מן הקולט אל הדוד דרך‬
‫צינור ב'‪.‬‬
‫‪4‬‬
‫‪ o‬המים הקרים זורמים מן הדוד אל הקולט דרך צינור‬
‫א'‬
‫‪ o‬זרימת המים מתקיימת כל עוד מי הקולט חמים‬
‫יותר מן המים בדוד האגירה‪.‬‬
‫‪ o‬המים בתחתית הדוד חמים פחות מן המים בחלק‬
‫העליון של הדוד‪.‬‬
‫‪‬‬
‫צינורות ג' וד' מחברים את דוד האגירה לרשת המים (מחזור‬
‫חיצוני)‬
‫‪ o‬כאשר נרצה לצרוך מים חמים מהדוד‪ ,‬נפתח ברז‬
‫המחובר לצינור ד'‪.‬‬
‫‪ o‬כאשר נרצה לצרוך מים קרים נפתח ברז המחובר‬
‫לצינור ג'‪.‬‬
‫‪o‬‬
‫‪‬‬
‫זרימת המים הקרים ברשת המקומית נעשית ע"י לחץ‪.‬‬
‫גיבוי – מערכת נוספת לאספקת המים‪:‬‬
‫‪ .1‬מדוע נדרשת מערכת גיבוי?‬
‫‪‬‬
‫כאשר צורכים הרבה מים חמים והקולט אינו מספיק לחמם‪.‬‬
‫‪‬‬
‫כאשר השמים מעוננים ואין אפשרות ליהנות מאנרגיית השמש‪.‬‬
‫‪ .2‬גיבוי – גוף חימום חשמלי בתוך דוד האגירה‪ .‬תפקידו לחמם את המים ללא‬
‫כל קשר למערכת אנרגיית השמש‪.‬‬
‫‪ .3‬מערכת הגיבוי מורכבת‪ :‬גוף חימום‪ ,‬תרמוסטט‪.‬‬
‫‪ .4‬גוף חימום –‬
‫‪‬‬
‫נמצא בתחתית הדוד (גוף החימום מחמם את המים הנמצאים‬
‫סביבו‪ ,‬המים החמים עולים לשכבות העליונות והמים הקרים‬
‫תופסים את מקומם)‬
‫‪‬‬
‫מורכב מחוט תיל ארוך ודק‪.‬‬
‫‪‬‬
‫מחברים את גוף החימום של מתקן דוד שמש אל מקור המתח או‬
‫מנתקים ממנו‪ ,‬בעזרת מפסק‪ ,‬המצויד בדר"כ בנורת ביקורת‪.‬‬
‫‪‬‬
‫כאשר מחברים אותו למקור מתח‪ ,‬הופכת אנרגיה חשמלית‬
‫לאנרגיית חום (כתוצאה מכך עולה הטמפ' של המים)‬
‫‪‬‬
‫חימום נוסף מביא את המים לרתיחה‪ .‬האדים מסכנים את הדוד‬
‫(מפיצוץ) ובנוסף בזבוז אנרגיה‪.‬‬
‫‪‬‬
‫רצוי לחמם את המים בדוד האגירה עד לטמפ' שבין ‪ 06‬ל‪ 55-‬מעלות‪.‬‬
‫‪‬‬
‫קובעים טמפ' רצויה למים‪ ,‬כאשר הטמפ' מגיעה לדרגת חום רצויה‪,‬‬
‫יש לנתק את גוף החימום ממקור המתח‪.‬‬
‫‪5‬‬
‫‪ .5‬תרמוסטט –‬
‫‪‬‬
‫תפקיד התרמוסטט‪:‬‬
‫‪‬‬
‫מנתק את גוף החימום ממקור המתח‪ ,‬כדי למנוע חימום יתר‬
‫של המים‪.‬‬
‫‪‬‬
‫חוזר ומחבר את גוף החימום למקור המתח כאשר הטמפ'‬
‫של המים יורדת מתחת לטמפ' הרצויה‪.‬‬
‫‪‬‬
‫התרמוסטט מווסת את ההספקה החשמלית למים שבדוד‪,‬‬
‫ובכך נמנעת סכנת פיצוץ של הדוד וחיסכון באנרגיה‪.‬‬
‫‪‬‬
‫פס הדו – מתכת מורכב משני פסים‪ :‬פס ברזל ופס נחושת‬
‫(הברזל למעלה)‬
‫‪‬‬
‫בגלל מידות התפשטות שונות של המערכות (מוט הנחושת‬
‫מתארך יותר מאשר מוט ברזל) מתכופף הפס כתוצאה‬
‫מחימומו וע"י כך גורם לניתוק גוף החימום ממקור המתח‪.‬‬
‫‪ .0‬ע"י הפעלת מתג ההפעלה הראשי של הדוד נדלקת נורה אדומה המראה כי‬
‫הדוד מחובר למערכת החשמל‪ ,‬אולם אין הדבר אומר כי גוף החימום מחובר‬
‫באופן תמידי – התרמוסטט הוא זה שמחבר ומנתק את גוף החימום עפ"י‬
‫הטמפ' של המים‪( .‬אין להשאיר את המערכת דולקת באופן רציף)‬
‫‪‬‬
‫תפוקת חום‬
‫‪ .1‬תפוקת החום היומית – פירושה כמות החום שהמים קולטים במשך יום‬
‫אחד בממוצע‪.‬‬
‫‪ .2‬קילו – קלוריה – כמות חום הדרושה להעלות טמפ' של קילוגרם מים אחד‬
‫במעלת צלזיוס אחת‪.‬‬
‫‪ .3‬נוסחאות‪:‬‬
‫תפוקת חום בקילו‪-‬קלוריות=הפרש טמפרטורות במעלות צלזיוס ‪ X‬כמות מים‬
‫בליטרים‪.‬‬
‫תפוקת חום בקילו‪-‬קלוריות = הפרש טמפרטורות במעלות צלזיוס ‪ X‬כמות מים‬
‫בק"ג‪.‬‬
‫‪ .4‬החימום של המים באמצעות אנרגיית השמש היא חינם‪ ,‬אולם‪ ,‬החימום‬
‫באמצעות אנרגיה חשמלית עולה כסף רב‪.‬‬
‫‪ .5‬האנרגיה החשמלית נמדדת ביחידות של קילוואט שעה‬
‫‪ 1‬קילו‪-‬קלוריה =‬
‫‪1‬‬
‫‪872‬‬
‫קילווואט‪-‬שעה‬
‫‪6‬‬
‫‪‬‬
‫כדאיות הרכישה של מתקן דוד השמש‪:‬‬
‫‪ .1‬יתרונות וחסרונות‪:‬‬
‫אנרגיה‬
‫מיקום‬
‫התקנה‬
‫צנרת‬
‫מערכת חשמל‬
‫טיפול ואחזקה‬
‫דוד שמש‬
‫אנרגיית שמש‪+‬אנרגיה‬
‫חשמלית‬
‫גג הבית‬
‫דורש התקנים נוספים‬
‫(קולטים)‬
‫מערכת צנרת התקנה‬
‫מסורבלת‬
‫מערכת חשמל מסורבלת‬
‫מערכת טיפול ואחזקה‬
‫מסורבלת‬
‫דוד חשמל‬
‫אנרגיה חשמלית‬
‫בתוך הבית או מחוצה לו‬
‫דורש התקנה פשוטה‬
‫מערכת צנרת התקנה‬
‫פשוטה‬
‫מערכת תשתי חשמל‬
‫רגילה‪.‬‬
‫מערכת טיפול ואחזקה‬
‫רגילה‬
‫השימוש במתקן דוד שמש לחימום מים חוסך בין ‪ 56%‬ל‪ 06% -‬מהוצאות‬
‫החשמל השנתיות לחימום מים‪.‬‬
‫חסכון בהוצאות חשמל חוסך גם הוצאות המדינה בייבוא הדלק‪.‬‬
‫‪ .2‬מה צריכים לבדוק ברכישת דוד שמש‪:‬‬
‫‪‬‬
‫תו תקן – המאשר שדוד שמש זה מאושר ועבר את מבדקי התקינות‪.‬‬
‫‪‬‬
‫מחיר הקנייה וההתקנה של דוד השמש‪.‬‬
‫‪‬‬
‫דוד אגירה שיספק מים חמים לכל המשפחה‪.‬‬
‫‪‬‬
‫שנות אחריות של דוד השמש‪.‬‬
‫‪‬‬
‫מתקין מורשה מטעם החברה‪.‬‬
‫‪7‬‬