Расчет нагрева воды электричеством

Сколько электричества потребляет водонагреватель – как сэкономить?

Расчет нагрева воды электричеством

Все чаще жители многоквартирных домов задумываются об установке электрического водонагревателя. В период сезонного отключения горячей воды этот прибор избавит от неудобств.

Однако, многих останавливает вопрос стоимости его эксплуатации.

В статье рассмотрены ответы на основные вопросы: сколько электричества потребляют разные типы водонагревателей, в какую сумму это обходится владельцу и как правильно пользоваться бойлером для экономии электроэнергии.

Для вычислений потребуются следующие данные:

  • вместимость бойлера (в литрах);
  • заявленная мощность (ее можно посмотреть в техпаспорте);
  • время нагрева полного бака;
  • энергопотребление прибора (указывается в киловаттах).

Семья из 3-х человек расходует в течение дня минимум 25 литров на человека. Сюда входят хозяйственные нужды (мытье посуды и др.) и принятие душа. Для семьи из 4-х человек, любящих ежедневно принимать ванну, потребуется около 250.

  • объем горячей воды, потребляемый ежедневно;
  • количество электроэнергии для одного цикла нагрева;
  • время пользования бойлером (в днях).

Для вычисления используется формула: T=0.00116*V(T2 –T1)/W, где: V — объема бака (50, 80 или 100 литров), Т2 — максимальная температура нагрева (60-70 градусов), Т1 — температура воды, поступающей в бойлер (примерно 15 градусов), W — мощность.

Фото 1: Сколько киловатт электроэнергии потребляет накопительный водонагреватель?

Все расчеты приведены в киловаттах. Окончательная сумма в рублевом эквиваленте, которую придется заплатить зависит от цен на электроэнергию в вашем регионе.

Для закрепления информации рассмотрим несколько примеров расчетов:

Бойлер на 50 литров

Расчеты для бойлера объемом 50 литров выглядят следующим образом. На нагрев полного бака водонагревателя уйдет 60 минут. Мощность прибора составляет 2 кВт/час, т.е. за цикл используется 4. Для поддержания заданной температуры необходимо 0,3 кВт в час на 12 часов бездействия.

Таким образом, за день, при единоразовом нагреве полного бака бойлер намотает 4,3 кВт (4+0,3). В месяц этот показатель будет равен 129 киловаттам (4,3х30 дней). Для перевода электроэнергии в рубли, полученную цифру необходимо умножить на стоимость одного киловатта в регионе.

Ниже представлены расчеты (200 литров, нагретые до 60 градусов) для разных моделей:

  • Ariston ABS VLS EVO PW 50. Согласно формуле, суточное потребление будет равно 9,28, а в течение месяца будет затрачено 278 кВт электроэнергии;
  • Electrolux EWH 50 Centurio DL за день намотает 10,4, в месяц – 312 кВт;
  • Ariston ECOFIX 50V 1,2 K. Его суточное потребление составляет 10,4, месячное – 312,4 кВт.

Для бойлеров на 80 литров

По тем же расчетам, можно высчитать энергопотребление бойлера объемом 80 литров. За один час работы он использует 2 кВТ, среднее время нагрева полного бака (согласно техпаспорту) – 3 часа. Т.е. за один цикл будет потрачено 6 кВт, в месяц – 180 (6х30 дней). Расчеты потребления разных моделей (для 4-х человек):

  • Аристон 80V 1,2 K на 250 литров (это 3 цикла работы) тратит 13,05, в месяц эта цифра будет 391,5 кВт;
  • Электролюкс EWH 80 Formax DL – подогревает воду быстрее, но затрачивает на 250 литров теже 13,05 кВт. сумма за 30 дней – аналогична предыдущей модели;
  • Gorenje FTG 80 SM нагревает полный бак за полтора часа, расходуя при этом 13 кВт в сутки (3 цикла нагрева), в месяц – 390.

Для бойлеров на 100 литров

Если в квартире проживает 4 человека и более – оптимальный выбор бак на 100 литров. Ниже приведены все расчет по его энергопотреблению.

При стандартных 2кВт в час, один цикл нагрева займет 180 минут. Для семьи требуется около 300 литров в день. Следовательно, умножим на 3 – 6 кВт в сутки. За месяц водонагреватель потратит 180 кВт (6х30 дней).

Дополнительно стоит учесть, что на поддержание температуры уже нагретой воды уходит около 200-300 Ватт в час.

  • Горенье GBF 100 T/V9 потратит на нагрев 3,7 часа и 1,4 кВт. В сутки – 15, в месяц – 466 кВт;
  • Bosch Tronic 1000 T ES 100-5 2000W BO L1X-NTWVB на полный цикл тратит 2,6 часа и 2 кВт. В сутки – 15,6, в месяц – 469,8 кВт;
  • Atlantic O’PRO TURBO VM 100 D400-2-B – самый мощный из обозреваемых моделей (2 часа на весь бак). За сутки его работы счетчик намотает – 21,6, в месяц – 648 кВт.

Лучше всего проточный водонагреватель подходит для использования в хозяйственных целях, принять полноценный, комфортный душ с ним не получится. Существуют очень мощные модели, но их установка усложняется проведением отдельной линии для подключения.

Фото 2: Как правильно пользоваться водонагревателем для экономии электроэнергии?

Для расчета потребляемой электроэнергии потребуется следующие данные:

  • объем горячей воды(50 литров);
  • мощность прибора (4 кВт);
  • производительность ( 2 л/мин).

Распространенное утверждение, что проточные нагреватели более энергозатраты – неверно.

Для более экономичного и рационального использования водонагревателя необходимо соблюдать следующие рекомендации:

  • чем чаще открывается кран с горячей водой, тем больше энергии расходуется на подогрев. В бак поступает холодная вода, срабатывает датчик поддержания температуры и начинают работать тэны. Чем более часто включаются нагревательные элементы, тем больше электричества расходуется;
  • для местностей с регулярным отключением света, выходом станет накопительный водонагреватель. Он позволит использовать горячую воду даже при отсутствии электроэнергии;
  • потребляемая мощность проточных модели не зависит от напора в кране. Уменьшить энергопотребление, открыв тонкую струйку, не удастся;
  • в регионах с ночным тарифом, удобно пользоваться нагревом в ночное время. Для этого подойдут накопительные бойлеры. В темное время суток они будет греть, а днем поддерживать температуру. Актуально это зимой, когда температура холодной воды ниже и требуется больше времени на подогрев.

Можно сказать, что мощность прибора отражается лишь на удобстве его использования. Чем она выше, тем быстрее происходит нагрев и дальнейшее использование воды. Потребление энергии больше зависит от необходимого ежедневного объема, чем многочисленней семья, тем больше потребность и затраты на подогрев.

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 бассейны24-26
Детские бассейны28-30
Гидромассажные и спа-бассейны32-38

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.
ЭлектронагревателиНагреваются 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 расположенныеНагревательный 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 расположенныеНагревательный 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 дешевыедля работы в доме должен быть газовый котел (можно электрический котел, но это уже дорого)
не требуют больших  затрат в процессе эксплуатациина 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 котелмалая 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 электричествоприменяется 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.

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 водыогромный расход электроэнергии (повышенные затраты на обслуживание бассейна)
оснащены комплектом автоматического управления (датчиком потока или датчиком давления) , который не позволяет работать при слабом потоке водымодели 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 батареиСуммарная 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 помещении180 (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. 

Время нагрева полного бака бойлера и мощность ТЭНов | Инженер подскажет как сделать

Расчет нагрева воды электричеством

Всё больше людей в современном мире стремятся установить в своей квартире или доме бойлеры (приборы, служащие для накопления и нагрева воды) Их наличие позволяет жильцам всегда иметь горячее водоснабжение, даже будучи не подключёнными к центральной системе. Данные приборы широко распространены среди владельцев частных домов и дач, а так же квартир, не имеющих выхода к ГВС.

Устройство бойлера

Каждый накопитель имеет в своей конструкции следующие основные части: резервуар из металла, в котором расположены ТЭНы-ы — особые элементы для подогрева воды; специальные устройства обеспечивающие автоматический прогрев воды и поддерживающие определённую температуру.

Существует два широких класса нагревательных приборов:

  1. Специфика работы накопительных моделей заключается в накопление воды в резервуаре с дальнейшим её прогревом.
  2. Проточные нагревательные приборы не задерживают воду и прогревают её в процессе движения по системе труб.

Чаще всего бойлеры устанавливаются вблизи мест общей системы подачи воды (ванна, туалет, кухня). На современном рынке представлено множество моделей, которые можно монтировать на стену или ставить на пол. Так же модели различаются вертикальной или горизонтальной конструкцией.

Как работает бойлер

По принципу действия накопители делятся на два вида:

  1. Приборы включённые в общую систему подачи воды
  2. Приборы не включенные в общую сеть. За наполнением такого типа бойлеров следит сам собственник. Имеется какой-то резервуар, из которого подается вода в бойлер.

Современные модели нагревателей практически все подключаются к общей системе водоснабжения и обеспечивают полную автоматизацию процесса нагревания воды.

В случае полного истощения водяного бака, бойлер входит в режим накопления воды и её прогрева. Таким образом, процесс работы бойлера представляет замкнутый круг.

Скорость нагрева воды в бойлере будет зависеть от объёма резервуара и мощности накопителя.

Как выбрать бойлер. Советы перед покупкой

Чаще всего причиной покупки бойлера становится либо полное отсутствие подключения к системе горячего водоснабжения, либо частые перебои с этой системой. Например, для некоторых жильцов может быть не комфортно летнее профилактическое отключение воды.

Перед покупкой накопителя стоит знать, что стоимость одного литра горячей воды из бойлера практически всегда будет больше стоимости одного литра воды из централизованной системы.

Перед приобретением бойлера стоит рассмотреть все его характеристики:

  • Первоочередной задачей является выбор объёма бойлера. Рекомендуемый объём бака для одного человека составляет от 30 до 50 л. при использовании воды для душа и технических нужд. Более точно объём модели следует подбирать исходя из условий использования горячей воды жильцами. В идеале каждый член семьи должен успеть воспользоваться горячей водой без длительного ожидания следующего подогрева.
  • От мощности нагревательных элементов (ТЭН-ов) будет зависеть скорость нагревания воды. В то же время стоит не забывать о том, что чем мощнее накопитель, тем больше электроэнергии он будет потреблять. Будет ли покупка более мощного бойлера целесообразна.
  • Материал использованный для изготовления резервуара.Наилучшим, но и самым дорогостоящим материалом будет нержавейка.Гораздо ниже по стоимости обойдутся бойлеры, изготовленные из листовой стали, облицованные эмалью или керамикой.
  • Так как вода в подавляющем большинстве регионов России не имеет высокого качества, то присутствие магниевого анода значительно увеличит срок службы накопителя. Благодаря этому элементу будет замедлен процесс образования накипи.
  • Наличие клапана для слива воды обеспечит его сохранность в те моменты, когда прибор не будет использоваться. Например, в зимнее время на даче.
  • Удобное техническое отверстие в баке обеспечит доступ к его внутренней площади для очистки.
  • Перепускной клапан давления. Его главная задача — обеспечить целостность прибора во время нагрева воды, а соответственно её расширения.
  • Доступ к нагревательным элементам должен быть удобен. Это требуется для удобства их регулярной очистки. Так как вследствие образования на них отложений увеличивается потребление электричества, и уменьшается скорость нагревания воды.
  • Дополнительные устройства управления прибором значительно увеличат его стоимость. Например, сенсорное управление, дисплей и пр.
  • Подавляющее число бойлеров имеют внутренне покрытие из эмали или керамики. Независимо от качества внутренней облицовки бак требует регулярной очистки.

Сколько электричества потребляет бойлер: время нагрева воды

Для необходимых самостоятельных расчётов потребуются следующие характеристики прибора:

  • Объём резервуара бойлера
  • Мощность прибора прописана в его паспортной документации
  • Время за которое происходит нагрев воды в баке
  • В большинстве случаев для современных бойлеров показатели расхода электричества в сутки уже прописаны в паспорте

Как высчитать за сколько времени нагреется бойлер:

По формуле T=0,00116*V*(T2 — T1)/WV — объём исходного бакаТ2 — температура прогретой воды (обычно около 70 градусов)Т1 — температура воды на входе в бак

W — мощность ТЭНа, кВт (прописана в документации)

К примеру, посчитаем время нагрева воды для бойлера объёмом 50 л.V — 50 л.Т2 — 70 градусовТ1 — 10 градусов

Мощность (к примеру) — 2 кВт

Подставляем значения в формулу Т= 0,00116*50*(70 — 10)/2 = 1,74 часа или 104 минуты. (Для того, чтобы перевести сотые доли в минуты (в нашем случае 0,74) необходимо 60 мин * 74% / 100%= 44,4 мин.)
Следующим шагом перемножаем полученное время и мощность ТЭНа 2*1,74=3,48 кВт*ч. Таким образом мы получили расход электроэнергии на разовый нагрев 50 л. воды. (3,48 кВт*ч)

Таким образом бойлер мощностью 2 кВт объемом 50 литров нагреется за 104 минуты. И потратит 3.48 кВт*ч электроэнергии.

Дальнейшие подсчёты будут зависеть от того сколько литров горячей воды в день потребляется жильцами. К примеру, 3 жильцами в среднем расходуется 200 л. горячей воды в день. Следовательно, если на прогрев 50 л.

воды расходуется 3,48 кВт*ч, то на прогрев 200 л. воды будет расходоваться 3,48*4 = 13,92 кВт*ч в сутки.
Для подсчёта расхода в рублях нужно расход энергии в сутки перемножить со стоимостью 1 кВт энергии.

За сколько времени нагреется полный бак бойлера, таблица

В таблице представлено время нагрева воды до 65 градусов, в зависимости от мощности ТЭН-а бойлера и его объёма.

бойлеров

На данный момент в магазинах представлено огромное разнообразие различных моделей накопителей от импортных и отечественных компаний. От самых сложных и дорогих приборов из Европы до более простых и дешёвых из Китая и России.

Наиболее популярными и долговечными считаются следующие марки бойлеров:

  • AEG считаются одними из лучших накопителей и соответственно одними из самых дорогих. Большинство моделей данной компании собираются в Европе. Отличаются большим разнообразием модельного ряда. Компанией регулярно внедряются новые технологические разработки в приборы.
  • ELECTROLUX. Бойлеры шведской компании. Эти модели отличают строгий дизайн, долговечность и хорошее качество при круглогодичном использовании.
  • ARISTON. Бойлеры итальянской компании. Одни из самых популярных моделей среди россиян, ввиду соотношения стоимости и качества. По России широко распространена сервисная сеть обслуживания.
  • BOSCH. Продукты этой немецкой компании отличаются отличным качеством и возможностью выбрать модель среди разных ценовых категорий.

Перед решением приобрести накопитель стоит тщательно взвесить все «за» и «против» его покупки. Так же стоит внимательно отнестись к выбору той или иной модели бойлера в зависимости от условий его использования.

( 1 оценка, среднее 5 из 5 )

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.

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.

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

Экономное отопление. Что такое энергия, как её считать и экономить

Расчет нагрева воды электричеством

Мы постоянно пользуемся энергией, греем воду, отапливаем помещение, ездим на автомобиле и надо точно оценивать её потребление.

Но чтобы более эффективно её потреблять, надо знать, сколько энергии содержит тот или иной вид топлива и сколько она стоит.

Что такое энергия и чем она отличается от теплоты?

Теплота, или количество теплоты, – это часть внутренней энергии тела, которая самопроизвольно, без внешнего воздействия переходит от тел более нагретых, к телам, менее нагретым посредством теплопроводности или лучеиспускания (за счет электромагнитного излучения).

Теплопроводность может идти по твердому телу и за счет конвекционных потоков. Таким образом мы имеем три пути передачи тепла:

  • лучистый;
  • по твердому телу;
  • конвекция.

Наиболее эффективный способ теплопередачи – это лучистый, так как можно достичь максимального градиента температур между охлаждаемым и нагреваемым телами, до нескольких тысяч градусов и, соответственно, больших скоростей передачи тепла.

В каких единицах измеряют энергию

Измеряется она в джоулях, калориях и ваттах.

Исторически сложилось, что физики считают работу, энергию, количество теплоты в джоулях. Теплотехники тепло на обогрев жилья в калориях, а электрики и энергетики считают энергию в ваттах. Калории являются тепловым потоком, потому что эта энергия считается за определенное время.

Очень важно понимать, что энергию можно потратить по-разному: можно быстро, а можно медленно.

Теплосчетчик считает потраченные гигакалории тепловой энергии за месяц, а электросчетчик считает потраченные ватты электрической энергии за месяц. Но не просто ватты, а киловатты (кВт), потраченные за один час (кВт/час).

Источники энергии и цена 1 кВт

Сколько её содержится в 1,0 кг угля, в бензине, газе, солярке, дровах и стомость топлива за 1 кВт выделяемого тепла. Зная эти цифры, вы можете сравнить, с какой надбавкой продается тепло управляющими компаниями. В Новосибирске оно продается по официальному тарифу за 1300,07 руб./гКал (~1,2 рубля/кВт). https://tarif.nso.ru/.

Для упрощения расчетов можно считать, что 1,0 л солярки, 1,0 л бензина, 1,0 л пропана и также 1,0 кубометр природного газа дают около 10 кВт энергии.

А. Каменный уголь.

В 1,0 кг каменного угля содержится 7-8 кВт энергии, по 0,375 руб/кВт.

Цена 1 кг угля =3 руб. (г. Новосибирск, 2018 г.). Стоимость 1,0 кВт энергии, полученной при сжигании угля, составит:

1,0 кг=3,0 руб./8 кВт =0,375 руб./квт.

Стоимость 1,0 МВт:

0,375х1000=375 руб.

Стоимость 1,0 Гкал тепла, полученного от сжигания угля составит:

375/0.8598 = 322 руб

Б. Дрова.

В 1 кг дров примерно 2,5 кВт энергии, по 0,716 руб/кВт.

Средняя стоимость дров в Новосибирске составляет 1 200 руб. за 1,0 м³. Масса 1,0 м³ березовых дров равна примерно 670 кг. Т.е., 1,0 кг дров в среднем стоит около 1,79 руб.

Для получения 1 кВт/час тепловой энергии расходуется примерно 0,4 кг дров:

1кг/2,5кВт=0,4кг

Стоимость 1,0 кВт/час тепловой энергии при сжигании дров равна, примерно:

1,79х0,4=0,716 руб.

В. Природный (магистральный) газ метан.

В 1 м³ примерно 10 кВт энергии, по 0,584 руб/кВт.

Стоимость природного газа в Новосибирске составляет 5,835 руб./м³.

Для производства 1,0 кВт/час. тепловой энергии расходуется примерно 0,1 м³ газа. Соответственно стоимость производства 1,0 кВт тепловой энергии при использовании природного газа равна примерно:

5,835руб./м³*0,1м³=0,5835 руб.

Стоимость 1,0 МВт:

0,5835х1000=583,5 руб.

Стоимость 1,0 Гкал тепла, полученного от сжигания газа составит:

583,5/0.8598 = 501,7 руб.

Г. Сжиженный газ.

Для получения тепловой энергии в 1 кВт /час потребляется примерно 0,1 кг сжиженного газа (в зависимости от КПД котла и т.д.). 1,0 л сжиженного газа стоит в Новосибирске 25 руб. Т.е. 1,0 кВт в этом случае стоит примерно 2,5 руб.

Д. Жидкое топливо (солярка).

Стоимость 1,0 литра солярки в Новосибирске 45 руб.

Для получения 1,0 кВт/час тепловой энергии потребляется примерно 0,1 литр солярки (в зависимости от КПД котла и т.д.). Т.е. 1,0 кВт стоит примерно 4,5 руб.

Как посчитать энергию на нагрев воды

Исходные данные. Вода нагревается от 0,0°С (T1) до 100°С (T2). Разница 100°.

1. Определим сколько необходимо времени на нагрев 1000 литров воды при мощности нагревателя 10 кВт

По формуле:

t= (0.00117 x V x (T2 – T1))/ W = (0.00117 x 1000 x (100 -0))/ 10 = 11,7 часа.

где:

  • t – время (в часах)
  • V — объём бака (литры);
  • T2 — температура нагретой воды;
  • T1 — исходная температура холодной воды;
  • W — электрическая мощность нагревательного элемента (кВт).

2. Определим мощность нагревательного элемента, необходимую на нагрев 1000 л воды от ноля до 100°С за сутки

За 24 часа:

W= (0.00117 x V x (t2 – t1))/ T = (0.00117 x 1000 x (100 -0))/ 24 = 4,875 киловатт в час.

За сутки надо потратить:

4,875 х 24 часа= 117 киловатт энергии.

3. При нагреве одного литра воды на один градус затрачивается 1,17 Вт энергии. 

На разогрев 1 литра воды на 100°С нужно:

117 000 Вт / 1000 л =117 ватт энергии

Получается что для разогрева 1 литра воды на 1°С надо израсходовать 1,17Вт.

117Вт / 100°С = 1,17 Вт/литр

Запомним эту цифру, она показывает сколько энергии затратится на нагрев 1,0 л воды в чайнике от нуля градусов до 100°С. Если мощность обычного чайника составляет 1,0 кВт (в час), то время нагрева составит примерно 7 минут.

Для упрощения расчетов, можно округлить количество затраченной энергии на нагрев 1,0 литра воды до 1,0 Вт, чтобы быстро делать в уме все необходимые расчеты по затратам энергии на нагрев воды, время нагрева, а также требуемую для этого мощность.

4. Пример расчета, без учета энергии на потери.

Сколько времени потребуется для того, чтобы нагреть 1000 л воды, температурой от 10°С до 80°С котлом мощностью 20 кВт.

Решение:

Для нагрева требуется израсходовать энергии:

(T2 – T1) *1кВт=(80-10)х1=70 кВт

При мощности котла 20кВт это произойдет через:

70 кВт/20=3,5 часа.

5. Приведем пример расчета расходов топлива на отопление дома.

При сжигании 50 кубометров природного газа, получаем 500 кВт

за 24 часа это ~21 кВт/час.

Этим количеством энергии можно отопить 100 м² жилья зимой в течение двух холодных дней:

100м² * 0,1кВт/м² * 24часа=240 кВт в день

500кВт / 240кВт = ~2 дней

Как отмечалось выше, один кубометр газа метана при сжигании выделяет около 10 кВт энергии (~10 кКал).

По строительным нормам расход (в среднем по Сибири) регламентируется на уровне 1,0 кВт на 10 м² площади (100 Вт/м²) при высоте помещения до ~3 м и когда на улице -40°С.

 Соответственно расчетный расход газа при проектировании отопления дома площадью 100 м² холодной зимой (если все время будет -40°С) за месяц:

1 м³ х 24 часа х 30 дней =720 м³/месяц.

Так как не бывает все время -40°С, поэтому примерный расчетный расход на практике уменьшится в 2 раза и составит примерно 360 м³, что при цене газа около 6 руб. составит 2160 руб./мес.

Потери тепла, а соответственно расход газа конечно же еще зависят и от утепления дома.

Надо учитывать еще расходы газа на нагрев горячей воды и на приготовление пищи.

Стоимость энергии в кВт, выделяемой при сжигании газа будет 6 руб./10 кВт =0,6 руб./кВт. А стоимость электроэнергии сегодня составляет 3,0 руб./кВт. Поэтому в 5 раз дешевле готовить на газовой плите, чем на электрической.

Сопоставление стоимости отопления

В расчете на дом 100 м². Стоимость энергии, в зависимости от её источника и расходы на отопление за отопительный сезон, который составляет 8 месяцев в г. Новосибирске (по ценам 2018 г.) представлена в таблице.

Вид топлива

Ед. изм.

Цена руб.

кВт в ед

Цена за кВт, руб.

Затраты за 1 мес. в руб.

Затраты за 8 мес.  в руб.

1

Газ природный

м³

6,0

8,8-11.6

0,6

2 160,00

17 280,00

2

Газ сжиженный

л

25,0

10

2,5

9 000,00

72 000,00

3

Уголь

кГ

3,0

8

0,375

1 350,00

10 800,00

4

Дизельное топливо

л

45

10

4,5

16 200,00

129 600,00

5

Центральное отопление

гКал

1300,0

0,86

1,118

4 024,00

32 198,00

6

Электроэнергия

кВт

3,0

1,0

3,0

10 800,00

86 400,00

Расчеты проводились по формуле:

Стоимоть энергии на сезон= х х х

5кВт/ч х 24ч х 8мес х 30дней= 28800 х

Исходя из этой информации можно принимать решение о способе отопления своего дома.

О когенерации

Если, отапливая свой дом, одновременно осуществлять выработку электрической энергии (это называется когенерацией), то её стоимость будет зависеть от типа используемого топлива. Цена за электроэнергию будет минимальной при сжигания угля и природного газа и составит 0,5-0,7 руб./кВт с учетом потерь.

Поэтому надо обзаводиться собственной Микро-ТЭС, для снижения затрат на потребляемую энергию.

Информация по теме:

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.