Расчет нагрева воды электричеством

Содержание

Как рассчитать мощность тэна для нагрева воды

Расчет нагрева воды электричеством

Определение технических параметров приборов и расчёт нагрева воды – мощности нагревателя, змеевика, количества тепла и расхода энергии для нагрева воды – зависит от типа устройства электроводонагревателей, которые бывают накопительными и проточными.

Общие данные, необходимые для вычислений

Чем мощнее электрообогреватель, тем быстрее он подогревает заданное количество воды. Поэтому приборы по этому параметру подбирается в соответствии с задачами, необходимым объёмом и допустимым временем ожидания.

Так, например, нагрев до 60°С  15 литров с нагревателем в 1,5 кВт займёт около полутора часов.

Однако для больших объёмов (например, для наполнения 100-литровой ванны) при разумном времени ожидания (до 3 часов) для доведения жидкости до комфортной температуры понадобится устройство на 3 кВт мощнее.

Для полноценного вычисления расчётной мощности  необходимо учесть ряд параметров:

  1. Рабочий ресурс бытовой электросети.
    Проблема «выбивания пробок» особенно актуально стоит в домах вторичного жилфонда. Некоторые жильцы, столкнувшись с ней (например, при установке электрических радиаторов), решали вопрос добавлением отдельного кабеля, усилением проводки. Однако более универсальный рецепт – покупка водонагревателя со средним или низким энергопотреблением (чаще это приборы накопительного типа). Разница между количеством киловатт бытовой электросети и совокупной мощностью всех домашних электроприборов даст значение оптимальной мощности водонагревателя, к которому нужно стремиться.
  2. Соотношение мощности ТЭНа (нагревательного элемента) и объёма бака.
    Параметр, более важный для устройств накопительного типа, в которых вода расходуется постепенно, и критичной становится скорость её остывания. Чтобы 1-киловаттный водонагреватель не покупали со 100-литровыми баками, производители приводят ориентировочную таблицу, где 1-киловаттный прибор предназначен на 15 литров, 1,5 кВт – на 50, 2 кВт – на 50-100, а 5 кВт – на 200-литровый бак.
  3. Скорость водорасхода в минуту.
    Параметр имеет большее значение для проточных водонагревателей. В обиходе мощностные показатели такого нагревательного устройства (с учётом максимальной ресурсозатратности) рассчитываютсяпутём умножения на два количества литров ворорасхода в минуту. То есть, если на проточное мытьё посуды в среднем тратится 4 л/мин., то ТЭН должен быть 8 кВт. Если при приёме душа расходуется 8 л/мин., то необходим 16-киловаттныйТЭН. Вычисления усложняет то, что в квартире используются сразу 2 (а иногда и 3) точки водозабора. В этом случае, рекомендуется в вычислениях получившуюся величину умножать в полтора раза.

Накопительные водонагреватели (бойлеры)

Без физико-математических формул бытовой расчёт описывается следующим образом: за 1 час 1 кВт нагревает 860 литров на 1 К. Для более точного определения времени нагревания, мощностных характеристик, объёма используется универсальная формула, из которой потом выводятся остальные результаты:

Эта формула состоит из нескольких и отражает целый ряд параметров, учитывая при этом фактор теплопотерь. (При малых мощностных характеристиках и большом объёме этот фактор становится более существенным, однако в бытовых нагревателях этим учётным значением чаще пренебрегают):

Nfull – мощностные характеристики нагревательного элемента,

Qc – теплопотери водонагревательной ёмкости.

  1. c= Q/m*(tк-tн)
    • С – удельная теплоёмкость,
    • Q – количество теплоты,
    • m – масса в килограммах (либо объём в литрах),
    • tк  и tн  (в °С) – конечная и начальная температуры.
  2. N=Q/t
    • N – мощностные характеристики нагрева.
    • t — время нагревания в секундах.
  3. N = Nfull — (1000/24)*Qc

Упрощенные формулы с постоянным коэффициентом:

  • Расчёт мощности ТЭНа для нагрева воды нужной температуры:W= 0,00117*V*(tк-tн)/T
  • Определение времени,  необходимого для нагревания воды в водонагревателе:T= 0,00117*V*(tк-tн)/W

Составляющие формул:

  • W (в кВТ) –  мощностная характеристика ТЭНов (нагревательного элемента),
  • Т (в часах) – время нагрева воды,
  • V (в литрах) – объем бака,
  • tк  и tн  (в °С) – конечная и начальная температуры (конечная – обычно 60°C).

Часто объём приравнивают к массе (m). Тогда определение мощности ТЭНа будет производиться по формуле: W= 0,00117*m*(tк-tн)/T. Формулы считаются упрощёнными, ещё и потому что в них не учитывается:

  • фактическая мощность электросети,
  • температура окружающей среды,
  • конструктивные особенности и потенциальные теплопотери бака,
  • рекомендации некоторых производителей, относительно tн (порядка 5-8 °С летом и 15-18 °С – зимой).

При покупке устройства надо принимать во вниание, что относительно низкие мощностные характеристики накопительных водонагревателей по сравнению с проточными ещё не гарантируют финансовую экономию.

Накопительные меньше «забирают», но из-за того, что работают дольше, больше и расходуют.

Для финансовой экономии более надёжной стратегией будет общее снижение водопотребления за счёт установки различного вида экономителей (http://water-save.com/) и строгий учёт водорасхода.

Проточные водонагреватели

В расчете количества тепла для нагрева проточной воды надо учитывать разницу в стандартах напряжения России (220 В) и Европы (230 В), так как значительная часть электроводонагревателей изготовляется западноевропейскими компаниями. Благодаря этой разнице номинальный показатель в 10 кВт в таком приборе при подключении к российской сети в 220В будет на 8,5% меньше – 9,15.

Максимальный гидропоток V (в литрах за минуту) с заданными мощностными характеристиками W (в киловаттах) рассчитывается по формуле: V= 14,3*(W/t2-t1), в которой t1 и t2– температуры на входе в нагреватель и в результате подогрева соответственно.

Читайте также  Какой фирмы выбрать водонагреватель накопительный электрический?

Ориентировочные мощностные характеристики электроводонагревателей применительно к бытовым потребностям (в киловаттах):

  • 4−6 –  только для мытья рук и посуды,
  • 6−8 – для принятия душа,
  • 10−15 – для мойки и душа,
  • 15−20 – для полного водоснабжения квартиры или частного дома.

Выбор затрудняет то, что нагреватели выпускаются в двух вариантах подключения: к однофазной (220 В) и трёхфазной (380 В) сети. Однако нагреватели для однофазной сети, как правило, не выпускаются выше 10 киловатт.

Вычисления для бассейнов

Расчет нагрева воды в бассейне складывается из вычисления параметров электронагревателя и объёма, который необходимо подогреть. В таблице указано приблизительное время в часах, за которое температура поднимается с 10 °С до 28 °С. При этом существенную роль в конечных вычислениях играет площадь водяного «зеркала», температура окружающей среды, степень открытости/ закрытости места расположения бассейна.

Читайте далее

Источник: https://hitropop.com/voda/uchet/raschet-nagreva-vody-tehnom.html

Расчет нагрева воды электричеством: 4 важные характеристики

Благодаря современным, экономичным техническим приспособлениям выгодно нагревать воду с помощью электричестваВ собственных домах и в квартирах, где на летний период отключают подачу горячей воды, с такой проблемой справляются с помощью водонагревателей.

Источник: https://mebel-inside.com/kak-rasschitat-moschnost-tena-dlya-nagreva-vody/

Расчет мощности для нагрева воды ТЭНом

Расчет нагрева воды электричеством

Определение технических параметров приборов и расчёт нагрева воды – мощности нагревателя, змеевика, количества тепла и расхода энергии для нагрева воды – зависит от типа устройства электроводонагревателей, которые бывают накопительными и проточными.

Расчет оборудования для нагрева воды в бассейне. Виды нагревателей

Расчет нагрева воды электричеством

Температура окружающего воздуха основательно влияет на температуру воды в открытом  бассейне. При температуре воздуха 18-20 градусов человек чувствует себя еще мало-мальски комфортно, однако, плавать при такой температуре мало кому захочется.  Зачастую, такие условия в теплом периоде в средней полосе и севернее,  составляют львиную долю. В связи с этим,  вопрос подогрева воды в бассейне актуален.

Норматив  температуры воды для бассейнов

Тип бассейна Температура воды по нормативу (градус по Цельсию)
Плавательные и спортивные бассейны 24-26
Детские бассейны 28-30
Гидромассажные и спа-бассейны 32-38

Для исключения проблем с поддержанием необходимой температуры воды уже на этапе проектирования подбирают необходимое нагревательное оборудование. В статье мы поможем Вам освоиться с этой проблемой и выбрать подходящую модель по типу и мощности.

Устройства обогрева воды работают по принципу передачи тепла «от горячего к  холодному». Установки различаются принципом получения тепла для нагрева.

Типы и принцип работы водоподогревателей

               Тип установки обогрева воды                 Принцип получения тепла
 Рекурперативные теплообменники (теплообменник, в котором горячий и холодный теплоносители движутся в разных каналах, теплообмен происходит через стенку) Циркулирующая вода нагретая любым способом передает через стенки тепло, нагревая воду.
Электронагреватели Нагреваются за счет электроэнергии. Тепло передается воде напрямую от трубчатых электронагревателей (ТЭН)

2.Теплообменники

Водно-водяной теплообменник состоит из корпуса, внутри которого смонтированы два контура. Первичный контур (контур нагрева) предназначен для циркуляции воды из бойлера. Вторичный контур – для циркуляции воды из бассейна. Между контурами происходит теплообмен следующим образом. Вода из бассейна забирает тепло от воды из теплообменника.

Остывшая вода снова проходит через бойлер, подогревается и снова возвращается в теплообменник для отдачи тепла воде из бассейна. И так по замкнутому кругу пока вода в бассейне не достигнет заданной температуры. Затем нагреватель в зависимости от настроек либо отключается, либо продолжает работать в режиме поддержания требуемой температуры.

Время, требуемое для нагрева воды до заданной температуры, зависит от объема бассейна и мощности нагревателя.

Тип и особенности конструкции теплообменника

 Тип теплообменника   Особенности конструкции
вертикально расположенные Нагревательный контур в виде пучка тонких трубок, по каждой из которых протекает вода. Большое количество  трубок в пучке повышает площадь теплопередачи. Есть конструкции с демонтируемым пучком трубок (повышение ремонтопригодности).
горизонтально расположенные Нагревательный контур в форме спирали

Корпус теплообменника изготавливают из

  1. композитного пластика,
  2. нержавеющей стали,
  3. титана.

Контур нагрева изготавливают из

  1. нержавеющей стали (подходит по соотношению цена/качество для бассейнов с пресной водой),
  2. титана (для бассейнов с морской водой),
  3. никеля,
  4. купроникеля.
Достоинства и недостатки теплообменников

 Достоинства Недостатки
сравнительно дешевые для работы в доме должен быть газовый котел (можно электрический котел, но это уже дорого)
не требуют больших  затрат в процессе эксплуатации на заявленной мощности теплообменник будет работать только при указанных в тех. паспорте разнице температур первичного и вторичного контура и соотношения скоростей жидкости в них

Падение производительности нагревателя в случае отклонения от паспортных данных можно проанализировать по графикам (диаграмма А,Б)

3. Солнечные коллекторы (солнечные батареи)

Нагреваются под действием солнечных лучей и это тепло используется для подогрева воды в бассейне. Коллектор имеет систему тонких трубок.

Достоинства и недостатки солнечных коллекторов

Достоинства Недостатки
не требуется газовый котел малая мощность (квадратный метр батареи выдает тепловую энергию 0.6 – 0.9 кВт/час. Для покрытия мощности слабого водно-водяного теплообменника потребуется площадь батарей равная площади поверхности бассейна.)
не тратится электричество применяется в южных широтах нашей Родины с большим количеством солнечных дней

4. Электронагреватели

Электронагреватели являются устройствами альтернативными  теплообменникам.  Принцип действия: в корпусе размещается трубчатый электронагревательный  элемент (ТЭН). Он передает тепло протекающей воде. Особых различий между моделями нет.

При выборе электронагревателя ориентиром является:

  1.  выходная мощность,
  2.  материал, из которого изготовлен корпус,
  3.  материал, из которого изготовлен ТЭН.
Читайте также  Теплый пол своими руками электрический под линолеум

При использовании морской воды ТЭН подбирают из титана, никеля или купроникеля.

Достоинства и недостатки электронагревателей

Достоинства Недостатки
для удобства оснащены термостатом с дисплеем, что позволяет легко регулировать температуру воды огромный расход электроэнергии (повышенные затраты на обслуживание бассейна)
оснащены комплектом автоматического управления (датчиком потока или датчиком давления) , который не позволяет работать при слабом потоке воды модели большей мощности требуют трехфазного подключения к сети
изначально укомплектованы всем необходимым для запуска и работы

Особенности монтажа

Электронагреватель включают в цепь так, чтобы входящая труба была направлена вертикально вниз. В таком случае прибор всегда будет наполнен водой и даже при выходе из строя автоматики ТЭН не перегорит.

Практика показывает, что электронагреватели используют для бассейнов до 12 – ти кубометров открытого типа и до 20 – ти кубометров закрытого типа.

Задача по поддержанию в бассейне необходимой температуры решается не так уж и просто. Формула для расчета времени нагрева воды не учитывает важную ее особенность – теплопотери при испарении. Из-за этого подогрев воды происходит длительнее, при всем при том, что, подогрев и без того занимает массу времени.

В связи с этим в проект включают вспомогательные средства для подогрева:

5. Тепловые насосы для подогрева воды

Тепловой насос  предназначен охлаждать или обогревать воду в  плавательном бассейне с помощью преобразования энергии атмосферного воздуха в тепло.

 Устанавливается вне помещения.

Достоинства

— очень простое подключение — достаточно подключить воду и электропитание теплового насоса.

встроенная система  автоматически выставляет оптимальные режимы работы компрессора и вентилятора для получения максимального КПД, путём замера соотношения температуры воздуха и теплоносителя. Управление осуществяется цифровым пультом, есть несколько автоматических настроек работы поддержания температуры.

— установлены датчики и системы защиты: защита от малого и большого давления теплоносителя, датчик высокой температуры теплоносителя, датчик потока воды, система отключения при низкой температуре воздуха, система автоматического оттаивания.

Выводы:

1. Для нагрева воды в бассейне в основном используются водно-водяные теплообменники, электронагреватели и солнечные батареи. Последний вариант используется в основном в качестве дополнительного источника нагрева.

2. Выбор модели основывается на мощности нагревателя.

3. В бассейне с морской водой требуется нагреватель  из антикоррозийных материалов.

4. Нагрев воды в бассейне занимает продолжительное время

6. Порядок расчета времени работы теплообменника

Оценим время работы теплообменника по нагреву бассейна. Для этого воспользуемся эмпирической формулой (без учета отклонений от имеющейся мощности и потерь тепла):

t = 1.16  *  V  *  T  /  P,  где,

t – искомое время в часах,

V – объем воды в бассейне в кубометрах,

T – требуемая разница температур в градусах,

P – заявленная мощность.

Пример расчета.

По этой формуле заранее посчитаем необходимое время нагрева вашего бассейна теплообменником заявленной мощности. Например, вода в бассейне 20 градусов,  а требуется нагреть до 26 градусов, т.е. на 6 градусов, при объеме бассейна 30 кубометров и  мощности теплообменника 6 кВт.

t  =  1.16  *  30  *  6   /  6,       t  =  34,8 час.

7. Определение необходимой мощности нагревателя

Приведем несколько обобщенных формул для правильного подбора водонагревателя.

Определение мощности водонагревателя

 Тип и место использования водонагревателя  Значение требуемой мощности водонагревателя
Теплообменник для открытого бассейна (мощность в кВт) Равен объему бассейна (куб. метр)
Теплообменник для закрытого бассейна (мощность в кВт) Равен ¾ объема бассейна (куб. метр)
Электронагреватель для открытого бассейна (мощность в кВт) Равен ½ объема бассейна (куб. метр)
Электронагреватель для закрытого бассейна (мощность в кВт) Равен 1/3 объема бассейна (куб. метр)
Солнечные батареи Суммарная площадь коллекторов должна быть равна площади самого бассейна

Расчет мощности нагревателя воды описан в разной литературе.  Мы же будем использовать формулы из книги «Planung von Schwimmbadern» C. Saunus

Мощность теплообменника определяется из условий первичного нагрева воды в бассейне. Обычно принимается время первичного нагрева  2-4 дня при непрерывной работе нагревателя.

Qs = V*C*(tB – tK)/Za + Zu*S

Qs – мощность нагревателя (Вт)

V – объем бассейна (л)

C – удельная теплоемкость воды, C = 1,163 (Вт/кгК)

tB – требуемая температура воды (град. по Цельсию)

tK – температура заполняемой воды  (град. по Цельсию)

S – площадь зеркала воды (кв. метр)

Za – требуемое время нагрева

Zu – потери тепла (в час.)

Тип бассейна и значение параметра потери тепла

Тип и местонахождение бассейна Значение параметра потери тепла Zu
Бассейн в помещении 180 (Вт/м2)
Бассейн на открытом воздухе (полностью открытое место) 1000 (Вт/метр кв.)
Бассейн на открытом воздухе (частично закрытое место)  620 (Вт/метр кв.)
Бассейн на открытом воздухе (полностью закрытое место) 520 (Вт/метр кв.)

При расчете по этой формуле условно – 1 кг = 1 л. 

Таким образом, мы рассмотрели современные устройства подогрева воды в бассейне. Они имеют разные принципы действия, форму, технические характеристики и цену. Выбор подходящего именно для своего бассейна за Вами, а также можете обратиться к специалистам в нашу компанию и получить крайне граммотную консультацию. 

Источник: https://www.bassein-servis.ru/info/29/

Расчет нагрева воды электричеством: 4 важные характеристики

Расчет нагрева воды электричеством

Благодаря современным, экономичным техническим приспособлениям выгодно нагревать воду с помощью электричестваВ собственных домах и в квартирах, где на летний период отключают подачу горячей воды, с такой проблемой справляются с помощью водонагревателей. В пунктах продаж такое устройство имеет огромное количество выбора. Проблема с подключением такого устройства отсутствует. Подключить его к подаче воды можно самостоятельно или же вызвать специалиста. Но подключение отходит на второе место. На первом месте вопрос, сколько же нагреватель расходует электричества.

Читайте также  Как сделать из аккумуляторного шуруповерта электрический?

Основным преимуществом водонагревателя является тот факт что он не зависит от перебоев подачи горячей воды с центральной системы, а это означает что хозяин такого оборудования может не переживать за перебои с горячей водой. В потребности электроэнергии такой агрегат тоже выгодный, так как долгое время держит температуру воды, за счет теплоизоляционного слоя. Вода постоянно будет той температуры, которую вы выставили на терморегуляторе.

Чтобы определить, сколько электричества потребляет бойлер в месяц, нужно купить ваттметр

Энергопотребление полностью зависит от таких характеристик водонагревателя:

  • Количество литров воды, которое обогревает бак;
  • Необходимая мощность водонагревателя;
  • Время, за которое бак нагревает воду;
  • В наше время в инструкциях написано количество электроэнергии, которую нагреватель берет за сутки.

Учтем то, что есть ночной тариф. И возможно экономней будет нагреть воду ночью и пользоваться ей весь день. В зимний период температура холодной воды значительно ниже и соответственно это увеличивает время нагрева.

Сколько киловатт потребляет масляный обогреватель в сутки

Нагреватели, которые масленые имеют меньшее энергопотребление, они также меньше сжигают кислород и являются мене пожароопасными. Но, к сожалению, стоимость их значительно выше, чем стоимость тепловентиляторов, также они занимают больше места и при этом имеют большой вес.

Мощность имеют разнообразную. Средний масленый обогреватель требует 750 Ватт в час сваей работы на полную мощность. Есть варианты масленых обогревателей и мошне и превышают 1 кВт. Также есть и менее слабые маленькие обогреватели.

На практике показано, что масленые обогреватели не много меньше требуют электроэнергии, так как они не постоянно греются.

Чем мощнее масляный обогреватель, тем больше электричества он будет потреблять

У таких обогревателей идет чередование нагрева и отдыха. Во время отдыха они практически не потребляют энергию. Многие потребители считают, что лучше использовать масленые обогреватели, так как преимущества таких обогревателей превышает недостатки. Зная, сколько потребляет электроэнергию масляный радиатор в месяц, человек может рассчитать, как рационально пользоваться электричеством. Свои затраты можно подсчитать с помощью онлайн калькулятора

Расчет времени нагрева воды тэном

Невзирая на широкий ассортимент выбора и функциональность электронагревателей воды, их самодельные аналоги даже в наше время не теряют свою актуальность. Связано это с тем, что самодельные нагреватели гораздо экономней и поэтому для нагрева в летнем душе или в рукомойнике на дачном участке используют самодельный электрический водонагреватель. Они представлены в виде емкости с встроенным нагревательным элементом.

В интернете есть огромное количество калькуляторов для того чтобы сделать расчеты. Любой такой калькулятор, исходя из количества литров воды бака, начальной температуры воды, и необходимой конечной температуры, времени нагрева, даст возможность высчитать необходимую электрическую мощность нагревательного элемента с точностью, на которую влияет особенности тэна и напряжение сети.

Если напряжение в сети ниже рабочего напряжения нагревательного элемента, то соответственно будет мене эффективной работа самого нагревательного элемента, а это означает, что время нагрева до необходимой температуры воды будет увеличено.

Результат расчета не означает, то, что необходимо использовать нагревательный элемент который подойдет к расчетам, можно одновременно соединить несколько нагревателей для получения необходимой мощности.

При расчете важно обратить внимание на то, что он производится без учета потерь тепла электрического водонагревателя в окружающую среду.

Благодаря специальной таблице можно узнать, сколько времени потребуется для нагрева воды тэном

Подогрев в накопительном баке проточного типа, так же осуществляется тэном, тянет такое устройство очень много электроэнергии, но если ваш город обеспечен круглосуточной подачей воды и вы не используете эту привилегию постоянно, то бояться больших растрат не стоит. Что касается ухода тепла, то он получается, от разных факторов, начиная от построения водонагревателя и заканчивая наличием теплоизоляции.

Делаем расчет энергии на нагрев воды

Все условные обозначения устройства указаны в документации, которая прилагается к оборудованию. Но мы возьмем среднее значение, которое самое распространенное.

Нужные показатели для расчета:

  • Количество киловатт,
  • Объем воды, который расходуется за день.

Мы рассмотрим самый популярный бойлер на 50 литров.

Для начала нужно определить время, за которое он нагревает полный бак воды до 70 градусов. Среднее значение нагрева воды с холодной температуры до горячей 2 часа, а это означает, что вода нагревается в промежутке двух часов два раза в сутки.

Почему мотает много электроэнергии, можно узнать исходя из объема накопительного бака. В документах к оборудованию написано, что расход электроэнергии 2 киловатта в час при работе устройства. И так подсчитываем если нагреватель берет 2кВт в час, а за сутки он работает 2 раза по два часа, то получаем 8кВт в сутки.

Дальше, определяем количество электричества в режиме подогрева. Полученные 8кВт нужно разделить на количество часов, которые не участвуют в работе устройства для нагрева воды. Получается, 8кВт делим, на 20часов и получаем 0,4 кВт в сутки уходит на поддержание необходимой температуры.

Высчитываем общее количество энергии, которую требует бойлер на 50 литров.

Правильный расчет нагрева воды электричеством (видео)

В данной статье мы рассмотрели самые популярные расчеты, которые проводятся с помощью нагревательного бака. Благодаря нехитрым действиям и помощи специальных онлайн калькуляторов, вы сможете узнать свои показатели и определить, следует ли вам что-то сделать для экономии или же нет. Все остальные действия были подробно обозначены в нашей статье выше.

Источник: http://teploclass.ru/kotly/raschet-nagreva-vody-elektrichestvom