strumenti misura SEII 2008
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Università Roma “La Sapienza” – Dipartimento di Meccanica ed Aeronautica Strumenti di misura per audit energetici Prof. Marco LUCENTINI U i Università ità d deglili St Studi di di R Roma "L "La S Sapienza" i " Analizzatori di rete •consumo elettrico •curve di carico Contabilizzatori di calore •consumo termico •curve di carico termico Contatore volumetrico con lanciaimpulsi per ogni unità di contabilizzazione Unità centrale di integrazione con raccolta dati (logger) Termoresistenze e cavi di collegamento Contabilizzatori di calore •Schema di montaggio B1 – Sonda di mandata B2 – Sonda di ritorno f – Filtro impurità P – Contatore volumetrico P1 – Integratore conteggio energia Anemometri a ventolina •Portata d’aria Anemometri da filo caldo •Portata d’aria Misure di portata/1 /1 La portata esprime la quantità di fluido (liquido, vapore o gas) che passa attraverso una sezione (chiusa o aperta) nell’unità di tempo p Può essere espressa in volume o in massa Portata volumica Qv=A V [m3/s] Portata massica Qm=A V ρ [kg/s] dove A: area della sez. di passaggio [m2] [ ] V: velocità media di efflusso [m/s] ρ: massa volumica del fluido di efflusso [kg/m3] Misure di portata/2 /2 La portata in genere è funzione del volume fluente nell’unità di tempo, p che si determina appunto pp moltiplicando l’area di efflusso per la velocità di efflusso. In questo caso, per i fluidi incompressibili (nei quali vale la relazione ρ=cost), è nota anche la quantità tità di materia t i (massa) ( ) che h fluisce. fl i Per i fluidi non incompressibili (ρ≠cost), occorre valutare anche la quantità di massa massa, per cui occorre valutare anche ρ. Sensori di portata di interesse per gli audit energetici • Volumetrici Usati per i contabilizzatori di energia (misure di energia termica) e per gli anemometri a ventolina (misure di portate d’aria) • Termici a filo caldo U ti anemometri Usati t i a fil filo caldo ld ((misure i di portate t t d’ d’aria) i ) Misuratori di portata volumetrici-1 1 Sono misuratori che rilevano la portata in base alla generazione di volumi geometrici la cui variazione viene conteggiata dal misuratore stesso. Si compongono di un elemento mobile a disco disco, a pistone o ad ingranaggi ingranaggi, che sotto la spinta del fluido, assume un movimento di rotazione o traslazione che viene raccolto da un dispositivo gg meccanico o elettronico di conteggio. La misura fornita da questi misuratori è normalmente del tipo integrato o totalizzato, con possibilità di misura della portata istantanea attraverso di dispositivi iti i addizionali. ddi i li Misuratori di portata volumetrici-2 2 La relazione di funzionamento è la seguente: • Portata P t t in i volume l totalizzata: t t li t Q t K Qvt=Kmv · nmv • Portata in massa totalizzata: Qmt=Kmv · nmv · ρ Dove Kmv è la costante di proporzionalità del misuratore e nmv è il numero di giri Misuratori di portata termici-1 1 Si basano sul principio di trasferimento del calore e perciò sono denominati anche calorimetrici. Il fluido da misurare è assoggettato tramite una resistenza riscaldante R percorsa da una corrente elettrica II, ad una potenza riscaldante H secondo la relazione H=I2 R Che sarà assorbita dal fluido secondo la seguente relazione H=ρ V Cp (T1-T2) = ρ V Cp ∆T dove: ρ: massa volumica l i d dell flfluido id Cp: calore specifico del fluido a pressione costante V: velocità di efflusso del fluido T1: temperatura del fluido a monte della resistenza riscaldante T2: temperatura del fluido a valle della resistenza riscaldante Misuratori di portata termici-2 2 Misuratori di portata termici Anemometri a filo caldo Un tipo particolare di misuratori di portata termici ad inserzione sono quelli cosiddetti a filo caldo, adatti per misure di grosse tubazioni. Si tratta di sensori resistivi generalmente impiegati per la misura della velocità di un fluido in un condotto. , generalmente g di Platino, , Sono costituiti da un filo, riscaldato per effetto Joule e collocato all’interno del condotto da misurare. Il gas che vi scorre raffredda il filamento, determinando una variazione della resistenza. Se il sensore e e‘ disposto in un ponte, il raffreddamento produce una tensione di sbilanciamento. La relazione funzionale di questi dispositivi non è lineare come per quelli calorimetrici, ma di tipo quadratico e quindi con più limitato campo di lavoro. Il trasduttore può essere reso sensibile anche al verso del flusso, disponendo due anemometri ad opportuna distanza all’interno del condotto, e valutando su quale la variazione di temperatura si manifesta prima. U difetto Un dif tt ti tipico i di questi ti strumenti t ti e‘‘ la l forte f t dipendenza del comportamento dal tipo di gas utilizzato (calore specifico) e dalla sua temperatura: per queste ragioni è richiesta un’accurata calibrazione, teoricamente i i di i l i l f ili Misure termoigrometriche g •Microclima interno Termometro ad infrarossi Igrometro termico elettronico Termocamere •Dispersioni termiche (anche elettriche) Principio p di funzionamento delle misure termiche per irraggiamento Tutti i corpi emettono radiazioni elettromagnetiche dovute all’agitazione all agitazione molecolare e atomica indotta dalla temperatura (Legge di Stefan-Boltzmann). I termometri ad infrarossi e le termocamere sfruttano la radiazione spettrale emessa dai corpi o materiali quando si trovano ad una certa temperatura Principio p di funzionamento dell’igrometro termico elettronico E’ un apparecchio hi costituito tit it da d una resistenza i t elettronica l tt i incapsulata in un materiale igroscopico, tipicamente sale, e da uno strumento elettrico che misura a sua volta la resistenza per ottenere il valore dell’umidità dell’ambiente. La sensibilità di questo strumento varia fortemente con la temperatura infatti è a due canali con un sensore di temperatura, temperatura che può essere un termistore, una termoresistenza o una termocoppia, e un sensore di umidità che è una resistenza igroscopica igroscopica. L’elettronica dell’apparecchio compensa le deviazioni del trasduttore di umidità in funzione della temperatura letta e di conseguenza. Termografia g su q quadro elettrico •Dispersioni elettriche Termografia g su q quadro elettrico •Dispersioni elettriche Termografia g su q quadro elettrico •Dispersioni elettriche Termografia g su q quadro elettrico •surriscaldamento di un cavo dovuto ad un cattivo serraggio dei bulloni Termografia g su compressore p •Malfunzionamenti meccanici Termografia g su compressore p •Malfunzionamenti meccanici Termografia g su p piping p g •Dispersioni termiche Termografia g su p piping p g •Dispersioni termiche Termografia g su celle frigo g •Dispersioni termiche Termografia g su celle frigo g •Dispersioni termiche Termografia g su celle frigo g •Dispersioni termiche Termografia g su forni •Dispersioni termiche Termografia g su involucro edilizio •Dispersioni termiche Termografia g su condotte dell’aria •Dispersioni termiche
