Prof.dr.ing. Cornel TOADER

1

Energia electrica utilizata in sectorul rezidential reprezinta practic un sfert din productia de energie electrica;

Solutiile moderne de receptoare electrice au determinat reducerea consumurilor specifice

Evolutia tehnologica si instrumentele legislative (etichetare si standardizare) au un rol important.

2

UE estimeaza, in sectorul rezidential (domestic) si in sectorul tertiar (servicii) un potential de economisire de energie de 27% si respectiv 30%

In sectorul rezidential ponderea cea mai mare o are reabilitarea cladirilor;

In sectorul tertiar este important managementul energiei

3

4

SectorConsum de

energie (2005),PJ

Consum de energie (2020),

PJ

Potenţial de economisire (2020)

PJ %

Rezidenţial(domestic)

11732 14162 3813 27

Comercial(servicii)

6578 8841 2640 30

Potentia de economisire de energie în UE 25

Avantajul principal al echipamentelor electrocasnice în raport cu alte sisteme utilizate în operaţiuni gospodăreşti constă în: reducerea efortului fizic, reducerea timpului acordat activităţilor din gospodărie, reducerea timpului de prepare a hranei, eliminarea emisiilor poluante (în general CO şi CO2),

creşterea confortului, a nivelului de sănătate, limitarea pericolului de incendiu, limitarea efectelor de poluare a locuinţelor asupra mediului

citadin.

5

Utilizarea intensă a echipamentelor electrocasnice permite şi limitarea surselor energetice într-o locuinţă (energie electrică, gaze, apă caldă menajeră, căldură etc) cu efecte benefice asupra infrastructurii urbane.

Posibilităţile oferite de acumulatoarele de căldură permite utilizarea eficientă a instalaţiilor electrice în orele de gol ale sistemului energetic, cu implicaţii importante asupra eficienţei sistemelor de producere a energiei electrice şi, în consecinţă, asupra nivelului de poluare determinat de centralele electrice

6

Desigur că creşterea ponderii echipamentelor electrocasnice impune şi reanalizarea sistemului de alimentare cu energie electrică a locuinţelor (alimentare trifazată, circuite de curenţi relativ mari etc).

Un rol important în penetrarea echipamentelor electrocasnice este atenţia acordată aspectelor estetice şi ergonomice ale acestora, la plasarea în interiorul locuinţelor.

7

Cresterea eficientei energetice a permis reducerea consumurilor specifice

8

Anul Frigidere CongelatoareMaşini de

spălat vaseUscătoare

Plite electrice

1995 436 441 274 313 132

2000 380 378 235 251 123

Reducere 13% 14% 14% 20% 7%

Evoluţia consumului de energie electrică la echipamente casnice [kWh/an echipament]

Noile echipamente sunt mai eficiente; Alegerea acestora se face nu numai pe baza

eficientei energetice; intervin: consumul de energie electrica dimensiuni; aspecte estetice; investitia initiala.

In general, eficienta energetica poate reprezenta un criteriu de alegere intre doua modele egal acceptate.

9

Consumul rezidential nu scade desi eficienta echipamentelor creste; intervin: Cresterea gradului de echipare cu echipamente

electrice; Cresterea populatiei urbane; Reducerea dimensiunii unei familii; Modificarea modului de viata.

10

Cele doua tipuri de echipamente au acelasi tip de schema electrica: Frigiderul este calculat pentru temperaturi de

5C; Congelatoarele sunt dimensionate pentru -12 C

pana la -18 C; In principiu un frigider are un evaporator, un

compresor si un condensator

11

12

Compresor

Presiune redusă Presiune ridicată

Aer cald

Condensator

Stare lichidăValvă de expansiune

Evaporator

Aer rece

Energieelectrică

Stare gazoasă

Schema de principiu a unui frigider

13

Consumul de energie electrica depinde de izolatia termica a echipamentului, modul de utilizare; eficienta compresorului; sistem eficient de control; materiale de calitate superioara.

Ca indicator de eficienta se poate folosi, pentru un anumit volum, (kWh/an);

Sunt in curs de realizare frigidere “inteligente”

14

Asigura spalarea vaselor cu jet fierbinte de apa si detergent;

Utilizeaza o pompa pentru realizarea jetului; Incalzirea apei se face cu rezistor electric; Uscarea se face cu aer cald antrenat de un

ventilator; Selectarea programelor de lucru determina

consumuri diferite Utilizarea masinii de spalat vase ofera o crestere a

timpului liber cu circa 6%;

15

16

La sarcina nominala se consuma 14 litri de apa si 1,2 kWh;

La sarcina 50% se consuma 11 litri de apa si 0,9 kWh.

Unele masini de spalat vase, prin program, pot fi folosite numai in afara orelor de varf de sarcina;

Reducerea consumului de energie electrica se obtine prin: o mai buna distributie a jetului de apa; utilizarea unui detergenet mai bun (temperatura mai

redusa) incarcarea masinii la capacitatea nominala.

17

Masinile de spalat sunt caracterizate prin: indicator de eficienta energetica (kWh/ciclu) ; indicator de eficienta spalat indicator de eficienta a procesului de uscare;

cantitate de apa consumata. Cea mai mare parte din energie se consuma pentru

prepararea apei calde; Utilizarea senzorilor de incarcare a masinii, pentru

stabilirea automata a necesarului de apa si aer cald permite reducerea consumului de energie electrica

Realizarea in viitor a masinilor inteligente conectate la sistemul de management al consumului

18

Utilizeaza efecte mecanice, termice si chimice; Consumurile principale sunt la motorul de

antrenare si rezistorul de incalzire a apei; Unele masini de spalat sunt prevazute cu uscare

centrifugala sau uscare cu aer cald; Sunt prevazute cu programe diferite de lucru; Reducerea consumului de energie electrica se

obtine printr-o mai buna circulatie a apei si reducerea temperaturii apei pentru un detergent mai bun.

19

20

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

pow

er c

onsu

mpt

ion

[W]

time [minutes]

Consumul de apa a scazut de la 82,3 litri/ciclu (1995) la 63,8 litri/ciclu

Solutii pentru reducerea consumului de energie: reglarea automata a procesului de spalare; renuntarea la prespalare; optimizarea formei interioare a masinii; cresterea vitezei de rotatie pe durata de uscare (dublarea

vitezei de rotatie conduce la o reducere cu 33% a energiei consumate pe durata centrifugarii)

utilizarea masinii in afara orelor de varf de sarcina.

21

Includerea masinii de spalat in programul general de management al consumului

Masinile de spalt rufe se caracterizeaza prin: Indicator de eficienta energetica (kWh/ciclu); Clasa eficientei de spalare; Consum de apa (litri/ciclu);

22

Utilizarea echipamentelor electrice pentru pregătirea hranei este determinantă în: creşterea calităţii produselor, creşterea nivelului sanitar – higenic al hranei preparate, îmbunătăţirea gradului de sănătate a locuitorilor, reducerea cu (20…30)% a duratei preparării hranei.

Posibilitatea controlului eficient al procesului de preparare asigură îmbunătăţirea condiţiilor de muncă în bucătărie, limitarea poluării zonei şi reducerea timpului pentru întreţinerea în condiţii corespunzătoare a locului de preparare a hranei.

23

Un rol important îl are şi reducerea riscului de accidentare prin ardere, explozie sau incendiu.

Este posibilă, modernizarea completă a bucătăriei şi trecerea de la conceptul de bucătărie separată la complexul modern bucătărie – sufragerie.

Plitele electrice sunt receptoare electrice, de obicei monofazate, cu puteri nominale până la 2500 W, randament electric peste 75% şi temperatura la suprafaţa plitei, în regim de mers în gol, de maxim 800C.

24

Se consideră că pentru prepararea hranei pentru o familie compusă din patru persoane se consumă (3,0…3,5) kWh/zi.

Sistemul de reglare a temperaturii la suprafaţa plitei permite utilizarea eficientă a sursei de încălzire la prepararea diferitelor produse.

Pentru a asigura un transfer eficient de caldura, o atenţie deosebită trebuie acordată corelării diametrului plitei cu diametrul şi suprafată de contact ale vasului în care se realizează prepararea hranei.

25

Sunt de 3 feluri: Plite clasice cu conductie; Plite cu radiatii infrarosii

Plite cu inductie electromagnetica; Plitele clasice folosesc ca sursa

de caldura un rezistor electric; eficienta energetica depinde de eficienta transferului de energie de la plita la obiectul de incalzit.

26

Plitele cu radiatii infrarosii au plasate sub suprafata de lucru surse de radiatii infrarosii;

Folosesc rezistoare sau lampi cu incandescenta pentru generarea radiatiilor infrarosii

27

Plitele cu inductie electromagnetica au, sub suprafata de lucru, o bobina care genereaza un camp magnetic intens, variabil in timp.

Degajarea de caldura are loc in partea inferioara a obiectului de incalzit.

28

Cuptoarele electrice sunt destinate preparării harnei prin încălzire cu radiaţie şi convecţie.

Drept elemente încălzitoare sunt utilizate în mod obisnuit radiatoare cu cuarţ cu puteri până la 1500 W, care asigură încălzirea practic uniformă a interiorului cuptorului până la maxim 300C.

În mod obisnuit, cuptoarele electrice au şi elemente încălzitoare speciale pentru prăjit (grille) având la suprafaţa încălzitorului o temperatură de circa 800C şi o putere absorbită până la 2,5 kW.

29

Exista diferite tipuri de cuptoare electrice: Cu convectie naturala; Cu circulatie fortata (cu ventilator); Cu abur umed sau uscat, produs separat injectat

in partea de jos a cuptorului; Cuptoarele cu microunde deşi au cel mai redus

consum, acoperă un alt domeniu de preparare a hranei.

Se asigura o temperatura de 100 260C

30

Au o serie de avantaje fata de plitele cu gaz: Nu apar gaze de ardere (important deoarece cele

mai multe cladiri nu au un sistem eficient de ventilatie);

Intretinere mai simpla; In cazul plitelor cu inductie, suprafata de lucru

este rece (avantajos pentru familii cu copii mici); Pericol redus de incendiu; Preparare mai rapida si curata a hranei; Un impact social important.

31

Direcţii de creştere a eficienţei energetice: plite mixte (gaz şi energie electrică); îmbunătătirea izolaţie termice a cuptorului; automatizarea proceselor de preparare a hranei; dezvoltarea plitelor cu inductie electromagnetica

32

Au schema electrica aceeasi cu a unui frigider; Reglarea temperaturii in incinta se face prin

reglarea vitezei de rotatie a motorului ventilatorului reglarea si reglarea corespunzatoare a motorului compresorului;

33

F N PE

3~

În mod obisnuit, în etapa actuală, de dezvoltare urbană, echipamentele electrice de încălzit sunt utilizate pentru realizarea unei cantităţi de căldură care să suplimenteze aportul surselor clasice (încălzire centralizată, încălzire locală), asigurând confortul termic personalizat în diferitele locuri dintr-o încăpere, independent de temperatura exterioară

34

Timpul de răspuns redus al echipamentelor electrice de încălzire precum şi posibilitatea de reglaj adaptiv, conduce la introducerea din ce în ce mai largă a sistemelor electrice de încălzire pentru a asigura componenta variabilă a necesarului de căldură, urmând ca sistemele clasice să asigure componenta fixă acestuia

Sistemele electrice de încălzire pot fi cu sau fără acumulare de căldură, mobile sau fixe, pentru încălzire locală sau centralizată etc.

35

În principiu sistemele electrice de încălzire sunt: convective; radiante; mixte.

Sistemele convective (calorifere electrice) sunt destinate încălzirii mediului interior prin convecţie naturală sau forţată şi devin eficiente economic în special în clădirile cu o bună izolaţie termică a pereţilor.

Utilizarea reglajului automat în funcţie de temperatura încăperii asigură un confort termic corespunzător.

36

În cazul construcţiilor actuale, pentru încălzirea unei încăperi este necesar un sistem de încălzire care să asigure (100…150) W/m2.

Sistemele convective sunt în general prevăzute cu sisteme de acumulare a căldurii (ulei mineral), ceea ce are un efect benefic asupra confortului termic în încăpere.

37

Sistemele radiante asigură emisia unei radiaţii termice în domeniul lungimilor de undă de (0,8…8) m şi având o temperatură de (650…900)C la suprafaţa încălzitorului.

Randamentul electric al sistemului de încălzire nu depăşeşte circa 25%.

În construcţiile uzuale sistemele radiante pentru interior nu depăşesc o putere nominală de 2 kW.

Sistemele mixte de încălzire permit realizarea atât a unei încălziri de ansamblu a încăperii cât şi o încălzire localizată.

38

Echipamentele pentru încălzirea apei sunt, în principiu, de două tipuri: încălzire de volum; încălzire prin trecere.

Echipamentele electrice de încălzire de volum, cu recipiente de diferite dimensiuni, de la 5 litri la 150 litri, sunt destinate producerii apei calde pentru spălat, la temperaturi de maxim (80…100)C, în locurile în care nu este asigurată apa caldă în mod centralizat, în echipamente specializate (maşini electrice de spălat rufe, maşini electrice de spălat vase etc) sau în locurile în care soluţia electrică reprezintă rezerva la alimentarea centralizată.

39

Puterea nominală a echipamentului poate ajunge la 2,5 kW, iar consumul de energie electrică pentru încălzirea apei este de circa 0,05 kWh/(litru apă caldă).

Izolaţia termică a rezervorului permite menţinerea temperaturii apei calde timp de (1…2) zile cu un gradient de răcire de (0,4…0,5) C/h.

Echipamentele de încălzire de acest tip pot fi utilizate economic prin pregătirea apei calde în orele de gol ale sistemului energetic, la un tarif redus.

40

Echipamentele electrice de încălzire prin trecere asigură încălzirea rapidă a unor cantităţi relativ reduse de apă (maxim 25 litri), până la maxim 80C, utilizând puteri până la 5 kW.

Sunt utilizate în bucătării, pentru operatiuni de spălare sau pentru duş.

41

În această categorie intră o mare varietate de echipamente: uscător de păr, uscător de mâini etc., cu puteri până la 1500 W, asigurând o temperatură a jetului de aer de circa 70C la o viteză de circa 10 m/s.

În aceeaşi categorie sunt cuprinse şi echipamentele de temperatură joasă (pernă electrică, pătură electrică) asigurând o temperatură de maxim 50C, cu puteri relativ reduse (până la 200 W). Determina, în unele cazuri, confortul necesar pentru odihnă.

42

Fierul de călcat este unul dintre cele mai răspândite echipamente electrice din locuinţe.

Permite obţinerea unei temperaturi, pe talpa fierului de călcat, de până la 230C, reglabilă în funcţie de materialul călcat.

În mod obisnuit, puterea nominală a echipamentului nu depăşeşte 1000 W, asigurând şi încălzirea apei din vaporizator (maxim 150 cm3).

43

Aparate electrice pentru încălzirea apei, tip plonjor, ceainic electric, cafetieră etc. sunt realizate cu puteri până la 2,5 kW şi au ca principal avantaj disponibilitate, obţinerea unor produse de calitate ridicată, în condiţii corespunzătoare din punct de vedere higienic, într-un timp redus şi cu consum redus de energie.

Aparate electrice pentru prăjit (carne, pâine etc) folosesc elemente încălzitoare, în general cu cuarţ, cu puteri până la 2,5 kW, cu temperatura la suprafaţa elementului încălzitor până la 800C şi asigură o importantă reducere a duratei de preparea a hranei (până la 50% în cazul cărnii şi 30% la peşte) cu menţinerea calităţilor biologice ale produsului.

44

Robotul de bucătărie este utilizat pentru pregătirea produselor în bucătărie, cuprinde un ansamblu de instrumente, acţionate cu ajutorul unui motor electric monofazat, cu viteză de rotaţie adaptabilă diferitelor procese.

Are puteri nominale până la 1 kW şi asigură o reducere substanţială a duratei proceselor de pregătire a hranei, în condiţii superioare calitate şi higienă.

45

Aspiratoare (motoare cu viteza variabila) cu puteri, in mod obisnuit pana la 1500 W;

Echipamente IT; Echipamente audio-video Sisteme de ventilatie (hota electrica); Lift de persoane; Sisteme de pompare a apei

46

Apariţia noilor tehnologii a determinat, în ultimii ani, o modernizarea aparatelor şi a echipamentelor din sectoarele casnic şi terţiar, ceea ce a condus la progresive modificări în natura sarcinilor conectate la sistemele electroenergetice.

Folosirea, cu precădere, pe scară din ce în ce mai extinsă, a echipamentelor neliniare favorizează circulaţia unor curenţi armonici in reteaua electrica

47

48

80 V/div; 0,1 A/div; 5 ms/div

iu

a80 V/div; 5 A/div; 5 ms/div

i u

b

c010203040506070

ik*

3 5 7 9 11

Lampă fluorescentă compactă Aspirator reglabil Aparat de condiţionat aerul Maşină de gătit prin inducţie

Forme ale curbelor şi niveluri ale armonicelor de curent electric pentru diferite sarcini cu caracter deformant:

a tensiunea şi curentul electric corespunzătoare unei lămpi flurescente compacte (7 W); b tensiunea şi curentul electric

corespunzătoare unei instalaţii de condiţionare a aerului (1200 W); c nivelul armonicelor de curent electric pentru unele aparate

electrocasnice.

Televizorul, ca de altfel şi alte aparate de uz casnic, are la intrare o punte redresoare cu diode şi un condensator electrolitic de mare capacitate (pentru filtrarea tensiunii redresate).

Condensatorul de filtrare are o deosebită influenţă asupra formei curentului absorbit din circuitul de alimentare.

49

Rangarmonic

1 3 5 7 9 11 13 15(%) (%) (%) (%) (%) (%) (%) (%)

Televizor 100 86,50 77,60 60,50 48,40 33,20 22,30 13,80

Spectrul armonic al curentului de alimentare pentru un televizor color

50

Forma de variaţie în timp a curentului electric

Spectrul de armonici

Televizor color

Maşină automată de spălat rufe

2 4 6 8 10 12 14 160 t [ms]

0,20,4

0,6

i [A]

0,20,4

0,60

20

405060708090

Ik* [%]

1 3 5 7 9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 k

30

10

2 4 6 8 10 12 14 160

t [ms]2

4

i [A]

2

4

6 0

20

405060708090

Ik* [%]

1 3 5 7 9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 k

30

10

Consumul rezidential are o pondere importanta in consumul total de energie a tarii;

Dotarea locuintelor cu echipamente electrice si schimbarile sociale specifice vor conduce la cresterea consumului rezidential de energie electrica;

Exista solutii tehnice pentru reducerea consumurilor specifice de energie electrica;

Alegerea echipamentelor pentru dotarea locuintelor nu se face in principal dupa criterii de eficienta energetica;

51

Realizarea echipamentelor casnice inteligente va permite reducerea consumurilor specifice de energie;

Incadrarea receptoarelor electrice casnice intr-un sistem de management energetic permite reducerea facturii de energie;

Echipamentele electrice moderne sunt surse importante de perturbatii electromagnetice

52

53