Сколько электричества нужно для нагрева воды. Расчет мощности для нагрева воды тэном

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:

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):

N full – мощностные характеристики нагревательного элемента,

Q c – теплопотери водонагревательной ёмкости.

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

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 (https://water-save.com/ ) и строгий учёт водорасхода.

Устройство электрического ТЭНа

Конструкция ТЭНов включает в себя следующие составляющие:

• металлическая трубка;
• спираль;
• наполнитель;
• керамический изолятор;
• контактный стержень.

Спираль полностью загерметизирована в металлической трубке и соединена с контактным стержнем, наружный край которого имеет необходимые выступы для соединения с элементом, подающим электрический ток. Такая конструкция ТЭНов исключает возможность короткого замыкания и обеспечивает равномерное распределение нагрева по всей поверхности металлической трубки.

Изолирующим наполнителем спирали от трубки тэна, является периклаз, минерал состоящий из оксида магния иногда с примесями оксида железа, оксида марганца и оксида цинка.

Металлическая трубка нагревателя изготавливается из сплавов:

• чистой латуни (рис. 1) и меди (рис. 2). Эти материалы трубки ТЭНов обязательно используются с покрытиями;
• стали. Сталь может быть как нержавеющая (рис. 3), так и углеродистая (рис. 4), это зависит от особенностей конструкции и работы ТЭНа;
• алюминия (рис. 5)

Она может иметь различный диаметр, от 6 до 19 мм. Конструкцию блочного тэна возможно укомплектовать датчиком температуры и предохранителем от перегрева.

Выбор металлов и их сплавов зависит от рабочей среды ТЭНа. Это могут быть щелочи и кислоты, воздух с низкой и высокой концентрацией активных газов, различные металлические поверхности, которые будут соприкасаться с ТЭНом, жировые соединения и водные растворы.

В качестве нагревательного элемента выступает токопроводящая фехралевая или нихромовая спираль. Фехралевая спираль представляет собой железный сплав с добавками меди, марганца, алюминия, титана и других металлов. Основными достоинствами спирали из фехраля или его разновидностей (еврофехраля, суперфехраля) являются низкая цена, высокое удельное сопротивление и жаропрочность.

Спираль из нихрома представляет собой сплав никеля и хрома и обладает теми же характеристиками, что и фехралевая, но основное отличие фехралевой и нихромовой спиралей – в открытом виде удельная температура работы: фехралевая спираль выдерживает максимальный разогрев до +1400 °С, а спирали из нихрома до 1200 °С.

Контактный стержень может иметь патронную либо одноконцевую форму. По сфере эксплуатации часто различают воздушные, водные или масляные ТЭНы. Нагревательные элементы, которые используются в различных газообразных сферах, также относят к воздушным.

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/t 2 -t 1), в которой t 1 и t 2 – 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.

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 параметров для обогрева шкафов автоматики

С каждым годом развитие технологий происходит все более стремительно и без автоматизации уже способно обходиться очень малое количество процессов на производстве. Оборудование, обеспечивающее автоматизацию производственных процессов, очень важно сохранить в работоспособном состоянии как можно дольше, поэтому все время совершенствуются решения для его защиты.

Наиболее оптимальным способом сохранения электроприборов является их помещение в специальных защитных электротехнических шкафах, называемых шкафами автоматики и управления. Такие электрощиты представляют собой металлические шкафы, которые способны защитить оборудование от влажности, запыленности, капель воды и других негативных факторов.

Однако даже внутри самого шкафа автоматики есть ряд условий, которые также могут негативно отразиться на работе размещенных внутри электродеталей. В данной статье мы подробно рассмотрим некоторые из них.

Высокая температура воздуха в шкафу

При работе практически любого электрического оборудования выделяется определенное количество тепла. Особенно ощутимо это в жаркое время года, когда нагрев оборудования может привести к перегреву и выводу его из строя. Для избежания подобной ситуации необходимо принудительное охлаждение воздуха в шкафу управления. Помочь с охлаждением могут вентиляторы для ШУ.

Низкая температура окружающей среды

Холод способен причинить не меньше вреда для электрооборудования, чем перегрев. Большинство приборов не предназначено для работы при низких температурах воздуха, а отрицательные значения температуры воздуха в зимний период вообще не позволяют им запуститься.

Поэтому для расположенных на улице или в помещениях с плохим отоплением шкафов автоматики необходимо обеспечить правильный обогрев в зимний период.

Низкая температура воздуха не только сама по себе имеет плохое влияние на оборудование, она также приводит к выпадению конденсата на внутренних поверхностях шкафа, когда температура воздуха внутри достигает точки росы.

Точка росы – это крайняя температура воздуха при определенной влажности, ниже которой водяной пар начинает конденсироваться. В таблице вы можете посмотреть данные о точке росы для определенной влажности и температуре окружающей среды.

Чтобы нейтрализовать все негативные условия для работы электроприборов в шкафах автоматики необходимо рассчитать точную мощность нагревательных элементов, которая необходима для подогрева воздуха до оптимальной температуры. Формула расчета основана на множестве различных параметров, которые в свою очередь тоже нужно правильно рассчитать и учесть. На основе полученной мощности подбирается наиболее подходящее оборудование для нагрева: обогреватели ОША, вентиляторы, терморегуляторы.

Расположение и размеры корпуса шкафа автоматики

Для начала необходимо вычислить площадь стенок корпуса шкафа автоматики на основе его габаритов. Потом в зависимости от расположения шкафа управления нужно определить, какие стенки шкафа управления будут рассеивать тепло. Очевидно, что площадь рассеивания будет большей у отдельно стоящих электрошкафов, а щиты управления в середине ряда аналогичных щитов будут контактировать с окружающей средой не всеми сторонами корпуса, следовательно, площадь поверхности рассеивания будет меньше.

Для организации охлаждения шкафа автоматики лучше будет, если площадь рассеивания тепла будет как можно больше. К примеру, если иметь один и тот же набор электроприборов, то охладить их в шкафу управления большего размера будет намного проще, чем в компактном электрощите. А вот для охлаждения все совсем наоборот: в маленьком шкафу нагреть воздух проще.

Для каждого варианта размещения шкафа управления можно использовать готовые формулы, которые помогут легко и быстро вычислить площадь рассеивания поверхности корпуса шкафа.

Плотность теплового потока

Плотностью теплового потока называю показатель скорости рассеивания тепла внутри электрощита управления. Данный параметр напрямую зависит от атмосферного давления, поэтому его очень легко вычислить по таблице, зная высоту над уровнем моря для местности.

Чем больше будет давление, тем лучше будет рассеиваться тепло, следовательно, расположенные выше над уровнем моря в зоне с более низким давлением шкафы будут рассеивать тепло меньше.

Для средней полосы РФ плотность теплового потока равна 3.2 при средней высоте над уровнем моря в 170м.

Теплопроводность материалов корпуса электрошкафов

Немаловажным при вычислении мощности обогрева шкафов автоматики является также и материал, из которого он изготовлен. От вида металла зависит такой параметр, как коэффициент теплоотдачи.

Коэффициентом теплоотдачи называют определенное количество теплоты, передаваемое за единицу времени через 1 м2 эффективной поверхности теплообмена из более нагретой зоны в менее нагретую.

Возьмем за пример три наиболее распространенные типы металлов для шкафов управления: листовая окрашенная сталь, нержавеющая сталь и алюминий. Наибольший коэффициент теплоотдачи имеет алюминий (12), потом идет окрашенная сталь (5,5), и наименьший имеет нержавеющая сталь (4,5). Исходя из этого, мы видим, что при необходимости охлаждения лучше использовать алюминиевые шкафы, так как они будут хорошо отводить тепло. Благодаря хорошей передаче тепла алюминий используется в большинстве типов радиаторов, в частности в обогревателях ОША от производителя Термоэлемент радиатор тоже выполнен из алюминия.

Выработка тепла оборудованием в шкафу автоматики

Состав комплекта электроприборов, размещенного в шкафу управления, также является важным показателем при расчетах мощности. Ведь много типов электрооборудования способны вырабатывать большое количество тепла при нагреве и даже требовать дополнительного охлаждения в жаркое время года. Среди электроприборов, размещаемых в шкафах автоматики много блоков питания, твердотельных реле, трансформаторов, частотников и прочих элементов. Каждый из них вырабатывает определенное количество тепловой энергии и это тоже нужно учитывать при расчетах.

Расчет температуры внутри ШУ

Формула для расчета температуры внутри шкафа управления выглядит следующим образом:

Твнут = Qv * k * A + Тнар

Твнут – температура воздуха внутри щита автоматики,

Тнар – температура воздуха снаружи,

Qv – тепловыделение от электроприборов, установленных в ШУ

k – коэффициент теплоотдачи металла, из которого изготовлен корпус шкафа автоматики

А – площадь эффективной поверхности теплообмена

Произвести быстрый подсчет тепловыделения можно по фрмулам, представленным в данной таблице:

Общее тепловыделение компонентов Qv после вычисляется как суммарное значение выделения тепла всех электроприборов.

По результатам вычисления внутренней температуры шкафа управления мы можем сравнить рассчитанное значение с оптимальной температурой для помещенного в нем оборудования. При температуре внутри шкафа большей, чем рекомендованная, нужно делать охлаждение воздуха при помощи вентиляторов.

Если температура окажется недостаточно высокой, необходимо обогревать ШУ при помощи обогревателей ОША. Для подбора наиболее подходящих моделей нагревателей, нужно определить, какая суммарная мощность нагревательных элементов нужна для поддерживания наиболее подходящей температуры воздуха в шкафу.

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:

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):

N full – мощностные характеристики нагревательного элемента,

Q c – теплопотери водонагревательной ёмкости.

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

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 (https://water-save.com/ ) и строгий учёт водорасхода.

Особенности выбора

Электронагреватели, предназначенные для батарей отопления, могут различаться несколькими параметрами. Поэтому к выбору следует подходить грамотно

Ниже рассмотрим,на что следует обращать внимание при выборе ТЭНа

Мощность является одним из важнейших параметров, так как от него зависит теплоотдача прибора. Поэтому, прежде всего нужно рассчитать необходимую мощность, для комфортного обогрева помещения.

В среднем на каждые 10 м 2 требуется 1 кВт мощности. Для более точного расчета необходимо учитывать регион и теплопотери помещения.Правда, если обогреватели будут использоваться в качестве дополнительного элемента обогрева, то достаточно в два раза меньшей мощности.

Обратите внимание! Не имеет смысла использовать нагреватель мощнее 75 процентов от теплоотдачи самого радиатора, так как его возможности не будут использоваться в полной мере

Биметаллический радиатор с электрическим нагревающим элементом

Тип радиатора

ТЭНы для алюминиевых радиаторов отопления и биметаллических батарей конструкционно не отличаются от нагревающих элементов для чугунных приборов.

Однако, различия заключаются в следующих моментах:

• Форме наружной части корпуса.
• Материале заглушки.

ТЭН для алюминиевого радиатора имеет заглушку диаметром в один дюйм. Диаметр же заглушки для стандартных чугунных батарей составляет 1¼ дюйма.

Поэтому прежде чем приобрести нагреватель, следует обратить внимание на то, для каких типов батарей он предназначен. Данную информацию обычно содержит инструкция, которая имеется в комплекте

Длина греющего элемента

Важным параметром выбора является длина ТЭНа. Как несложно догадаться, от этого зависит равномерность нагрева батареи и циркуляция жидкости. Соответственно, длина подбирается в зависимости от количества секций прибора.

В идеале обогревающий элемент должен быть на 10 см короче батареи. В таком случае нагрев жидкости будет осуществляться максимально равномерно.

Автоматика

Автоматика может быть встроенной и наружной. Следует отметить, что радиаторный ТЭН со встроенным термостатом стоит дешевле, чем компоненты по отдельности. Однако, наружная электроника, как правило, более функциональная.

Выбор зависит от предназначения обогревателя. Если он будет использоваться как основной источник тепла, то можно установить наружную электронику для обеспечения максимального комфорта обогрева. Если же устройство планируется использовать как дополнительное, подойдет и ТЭН для радиаторов отопления с терморегулятором в одном корпусе.

Недорогой ТЭН с терморегулятором для чугунного радиатора

Производитель

Что касается производителя, то в данном случае выбор не так важен. Дело в том, что известные европейские компании не занимаются выпуском данного оборудования. Поэтому на рынке, как правило, можно встретить изделия польского, украинского и турецкого производства.

Все эти ТЭНы достаточно схожи по качеству, поэтому следует уделить больше внимания их характеристикам. Единственное, лучше воздержаться от приобретения китайских изделий, так как поставщики нередко завозят наиболее дешевые, низкокачественные модели. Однако, и среди них иногда попадаются достойные нагреватели.

Вот, пожалуй, и все основные моменты, которые важны при выборе ТЭНов для батарей.

Использование ТЭНов для радиаторов не дает какой-либо выгоды, по сравнению с другими видами электрического отопления. Однако,эти нагреватели являются отличным вариантом для обогрева всевозможных хозяйственных помещений. Кроме того, их можно использовать в качестве дополнительного или аварийного источника тепла.

Получить дополнительную и полезную информацию по обозначенной теме можно из видео в этой статье.

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/t 2 -t 1), в которой t 1 и t 2 – 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.

При расчете мощности электронагревательных элементов использованы следующие расчетным данные: масса воды, начальная и конечная (желаемая) температура воды и время, затрачиваемое на нагревание.

Мощность ТЭНа P
P=0,0011m(tk-tн)/T
. в котором:
m
— масса нагреваемой воды,
tk
и
tнT
Вычисление мощности нагревательного элемента выполняется данным калькулятором без учета тепловых потерь, связанных с конструктивными особенностями емкости, температуры окружающей среды, состоянием греющей поверхности ТЭНа и пр.

Кроме того, следует учесть фактическое напряжение питающей сети, которое может сильно отличаться от номинального значения.

Так, при пониженном напряжении, температура рабочей поверхности будет меньше значения, заявленного изготовителем, следовательно, и времени для нагрева потребуется больше.

Учитывая удельный вес воды составляет 1 г/см3, в поле калькулятора “Масса нагреваемой воды” при вводе данных может быть использовано значение ее объема.

При нагревании холодной воды из систем городского водоснабжения, рекомендуемое значение начальной температуры 5-8°С летом и 13-18°С зимой. Результат вычисления (P) может быть значением мощности как одного ТЭНа, так и нескольких параллельно соединенных элементов.

Электротехнические расчеты онлайн

© Forum220.ru | 2009 — 2015 | Электротехнические расчеты онлайн Размещение данных материалов на других веб-ресурсах возможно только при наличии обратной гиперссылки на сайт Forum220.ru

Калькулятор времени нагрева воды

Правила эксплуатации

Чтобы ТЭН в установленный в батарее отопления служил вам как можно дольше, необходимо соблюдать следующие правила:

1. В процессе установки не стоит прилагать чрезмерные усилия. Не стоит с силой затягивать гайки контактов и сам крепёж ТЭНа. Хрупкий материал может лопнуть.
2. Включение нагревателя происходит только при наличии воды в батарее. Если жидкость попадает на уже нагретую трубку прибора, может произойти небольшой тепловой взрыв. В результате из строя выйдет не только ТЭН, но может произойти повреждение батареи отопления.
3. Во время работы устройства на его поверхности будет образовываться накипь, которую необходимо периодически счищать. Рекомендуемый график обслуживания – один раз в три месяца. Если толщина накипи на нагревательной трубке превысит 2 миллиметра, снизится теплоотдача и устройство может выйти из строя.
4. Чтобы исключить возможные скачки напряжения рекомендуется подключать ТЭН через источник бесперебойного питания или стабилизатор. При установке нагреватель необходимо заземлить.
5. Производители рекомендуют использовать в качестве теплоносителя только дистиллированную воду. В многоквартирных домах с общим стояком, соблюсти это требование нереально, поэтому необходимо чаще чистить ТЭНы от накипи.

Решив установить в домашнюю систему отопления ТЭНы, выбирайте изделия, которые подходят по диаметру к вашим радиаторам

Кроме того, необходимо принимать во внимание и мощность приборов. Это обеспечит оптимальный температурный режим внутри помещения

При выборе ТЭНа, можно руководствоваться следующей схемой:

• 20 Вт/м3. Такая мощность подойдёт для новостроек, которые обладают отличной теплоизоляцией.
• 30 Вт/м3 – подойдёт для квартир, в которых установлены пластиковые окна, стены и пол оснащены надёжной теплоизоляцией.
• 40-50 Вт/м3. ТЭНы с такой мощностью рекомендуется использовать в старых домах.

Установка ТЭН – это оптимальный вариант, чтобы обеспечить комфорт и уют в жилых помещениях. По сути, такую конструкцию можно сравнить с масляным обогревателем, но ТЭНы обеспечивают более быстрый и равномерный прогрев всех комнат в квартире. Стоит отметить, что если коммунальные службы в вашем городе работают на должном уровне, устанавливать ТЭНы нецелесообразно. Счета за электричество будут довольно внушительными.

Количество электроэнергии кВт·ч и стоимость нагрева воды.

Калькулятор высчитает время нагрева воды в накопительных водонагревателях в зависимости от ёмкости бака, мощности ТЭНов, температуры нагрева и температуры входящей воды.

Вы можете указать КПД накопительного водонагревателя (обычно 95-99%).

Калькулятор взят с сайта: https://nagrev24.ru/voda

Электроэнергия преобразуется в тепло и КПД зависит от материала нагревательного элемента (от потерь электроэнергии в нем и от теплопроводности), от площади соприкосновения элемента с водой, переходных сопротивлениях контактов и потерь в шнуре электропитания. На каждом этапе теряется некоторая часть энергии. В зависимости от типа прибора, КПД находится в пределах 95-99%.

Чем эффективнее теплоизоляционные свойства материала, отделяющего внутренний бак от окружающей среды, и толще его слой, тем экономичнее водонагреватель. Современные бойлеры гарантируют снижение температуры воды не более 0,25 — 0,5 градуса в час и расход электроэнергии менее 1 кВт/ч в сутки в дежурном режиме.

Наиболее оптимальным температурным режимом работы водонагревателя 55-60°С. Это снижает электропотребление на поддержания температуры горячей воды, уменьшает образование накипи, обеспечивает более щадящий режим для внутреннего бака.

Нагреваемая среда – вода

Обозначение этих ТЭНов по ГОСТ 13268-88:

• «Р» — материал трубки ТЭНа – чёрная сталь;
• «J» — материал трубки ТЭНа – нержавеющая сталь.

Допускаемая удельная мощность (Р уд.доп.) на поверхности ТЭНа – 15 Ватт/кв.см. Этот показатель определяет максимально допустимую мощность ТЭНа. При подборе водяных ТЭНов необходимо соблюдать следующие правила:

• Эксплуатируя ТЭН, необходимо предпринять все меры для того, чтобы предотвратить образование на его поверхности «накипи» — это отложения на трубке ТЭНа различных примесей, присутствующих в жидкости. Примеси присутствуют, например, в грязной или жёсткой воде, они обволакивают трубку ТЭНа в виде плёнки различной толщины. Чем толще такая пленка, тем хуже теплопередача от ТЭНа к жидкости, и в какой-то момент ТЭН может перегреться и выйти из строя. Особенно опасна в этом смысле вода, добываемая из артезианских скважин. Поэтому с самого начала эксплуатации ТЭНов необходимо озаботиться установкой всевозможных фильтров и умягчителей жидкости, а также производить профилактическую чистку ТЭНов и резервуаров.
• Активная часть ТЭНа должна быть полностью погружена в жидкость. Напомним, что активная длина ТЭНа равна полной его длине за минусом длины «зоны непрогрева» ТЭНа (это величина, на которую контактная шпилька с торца входит внутрь ТЭНа). Большинство водяных ТЭНов имеют зоны непрогрева А=40 мм, и В=65 мм, поэтому такие ТЭНы должны быть погружены в жидкость практически полностью. В случае применения ТЭНов с другими зонами непрогрева (С=100 мм; D=125 мм; Е=160 мм; F=250 мм; G=400 мм и т.д.) уровень жидкости должен быть выше зоны непрогрева на 20 – 30 мм.
• Иногда по технологическим причинам нагреваемую жидкость необходимо с некоторой периодичностью сливать из резервуара. В этом случае ТЭНы оголяются и из водной среды переходят в воздушную, т.е. работают в режиме смены сред «вода-воздух» (конечно, при сливе жидкости ТЭНы отключают). В таких случая не рекомендуется применять ТЭНы из черной стали, т.к при нагреве, остывании и смене сред черная сталь начинает интенсивно корродировать (ржаветь) и быстро разрушается. А, например, на нержавеющую сталь такие условия пагубного воздействия не оказывают.
• Для установки ТЭНа в резервуаре и его герметизации (уплотнительная прокладка) на торцах ТЭНа закрепляют щтуцера – втулки с резьбой и фланцем под прокладку. Закрепление штуцера на торце ТЭНа производится разными способами. Один из них – опрессовка штуцера специальными пресс-ножницами. Этот способ создаёт прочное и достаточно герметичное соединение штуцера с трубкой ТЭНа, которое позволяет использовать ТЭН при нагреве жидкости в резервуарах с внутренним давлением не более 0,25 мПа ( 2,5 атм.). Т.е в обычных системах отопления, в обычных нагревательных резервуарах ТЭНы с опрессованными штуцерами используются очень широко.

Если же давление в резервуаре превышает 2,5 атм. (например, в парогенераторах), опрессовка штуцера уже не дает достаточной герметичности, и штуцер необходимо либо припаять, либо приварить к трубке ТЭНа. Об этом нужно помнить при заказе ТЭНа, иначе штуцер будет «пропускать» жидкость по трубке ТЭНа, что в конечном итоге выведет его из строя.

В остальном же выбор ТЭНа не должен вызвать затруднений: по таблице на сайте выбирайте мощность, напряжение, длину и диаметр трубки ТЭНа, её материал и форму, необходимые штуцер и контактную часть.

Сколько кВт·ч энергии тратится на нагрев воды

Этот калькулятор высчитает сколько денег, электроэнергии и времени тратится на нагрев воды. Вам не потребуется ни формул, ни коэффициентов: просто введите ваши данные и получите ответ.

Для расчета потребленной электроэнергии надо указать температуру холодной и горячей воды, а также её объём (массу). Вы можете указать КПД нагревательного прибора, если он вам известен. Если задать КПД 100%, то расчет покажет только полезную мощность затраченную на нагрев воды. При указании реального КПД расчет выдаст полную мощность потребленную от сети.

Чтобы оценить сколько времени занимает нагрев, укажите мощность электроприбора, которым вы греете воду, в киловаттах (кВт). Мощность часто указана на корпусе прибора, а также в его руководстве по эксплуатации или паспорте.

Кипячение воды в электрочайнике

Обычно я наливаю в чайник воду комнатной температуры 20°C до отметки 1 литр и всегда довожу до кипения (до 100 градусов). Мощность чайника 2 кВт. Простейший расчет показывает, что на кипячение потратится примерно 0,1 кВт ч (киловатт часов) электроэнергии, 3 минуты времени, и, по московским тарифам, пятьдесят копеек денег.

Значит, каждое чаепитие прибавляет пол рубля в счет за электроэнергию, но это значительно меньше цены порции чая или кофе.

Подогрев воды в накопительном водонагревателе

Принимая душ, я каждый раз полностью опустошаю всю горячую воду из накопительного нагревателя, потому как в конце вода становится холодной. Зимой нагреватель греет холодную водопроводную воду от 5 до 45 градусов. Объем бачка 80 литров. При мощности тэнов 2 кВт, свежая вода в бачке будет нагреваться 2 часа, при этом потратится примерно 4 кВт электроэнергии и 20 рублей денег на её оплату. Летом вода греется от 18 до 45.

Значит, зимой каждое принятие душа обходится семейной казне в 20 рублей, а летом — в 15 рублей, если не считать стоимость холодной воды.

Несмотря на широкий сегодняшний ассортимент и функциональность выпускаемых различными производителями электробойлеров, их самодельные аналоги и в наше время не потеряли своей актуальности.

Обусловлено это прежде всего меньшей стоимостью последних, поэтому для реализации нагрева воды, скажем для летнего душа или умывальника на даче многие нередко используют самодельные электроводонагреватели, конструктивно представляющие собой емкость с нагревательным элементом — ТЭНом.

ТЭНы для радиаторов отопления

В радиаторах ТЭНы устанавливаются для поддержания температуры теплоносителя в период кратковременного отключения системы центрального отопления или для дополнительного подогрева теплоносителя. Такой дополнительный подогрев ночью может быть выгоден, если основной источник тепла – котел на недешевом жидком топливе, а в доме установлен двухтарифный электрический счетчик.
ТЭНы для радиаторов отопления отличаются тонким фланцем и узким нагревательным элементом. Устанавливаются они на чугунных и алюминиевых радиаторах, могут выполняться различной мощности и отличаются длиной нагревательного элемента. В комплект поставки входит защитный кожух, который предохраняет нагревательный элемент от попадания влаги.

Поскольку в процессе изготовления на трубку наносится гальваническое покрытие хромом и никелем, то ТЭНы для радиаторов долговечны и надежны. Капиллярный термостат позволяет точно регулировать температуру нагрева, а два датчика температуры защищают устройство от перегрева. В современных ТЭНах есть дополнительные функции, например «Турбо», когда некоторое время для быстрого прогрева помещения прибор работает на максимальной мощности, или «Антизамерзание», предназначенная для поддержания минимальной температуры 10° С долгое время.

Установить нагревательный элемент в радиатор достаточно просто: снять заглушку с нижнего фланца отопительного прибора, ввернуть в отверстие ТЭН, установить термостат и подключить питание с заземлением. В паспорте на устройство должны быть указаны требования к герметичности, при несоблюдении которых радиатор может оказаться под напряжением, а это опасно для жизни. Преимущества установки ТЭНов в систему центрального отопления:

• защита помещения от промерзания;
• защита системы от повреждений в сильные морозы;
• экономичность, ведь вся энергия преобразовывается в тепло;
• импульсная работа, которая позволяет экономить электроэнергию;
• высокая точность регулирования температуры;
• дополнительные полезные функции;
• демократичная цена.

Калькулятор расчета мощности тэна для нагрева воды

Предложенный калькулятор, исходя из емкости бака водонагревателя, начальной и конечной (требуемой) температуры воды и времени нагрева позволяет выполнить расчет необходимой электрической мощности ТЭНа с достаточной степенью точности, на которую влияет конструктивные особенности ТЭНа и фактическое напряжение электросети.

При напряжении в сети ниже Uраб нагревателя (например, в результате падения напряжения в линии) очевидно, что его работа будет менее эффективна и снижение температуры греющей поверхности увеличит длительность нагрева воды до требуемой температуры.

Результат расчета не означает, что обязательного использования ТЭНа такого номинала: полученная мощность может быть набрана несколькими параллельно соединенными нагревательными элементами.

Обратите внимание, что расчет производится без учета возможных потерь тепла электроводонагревателей в окружающую среду, возникающих ввиду самых разных факторов, начиная от конструкции бойлера и заканчивая состоянием (наличием) теплоизоляции.

Принцип работы ТЭНа

Знание конструкции ТЭНа необходимо для понимания принципа его работы. Спираль, расположенная внутри теплового нагревательного элемента, специально изготовляется из термоэлектрического сплава. Это свойство позволяет ей проводить через себя электрический ток, сильно нагреваясь, но не расплавляясь при этом. Материал, который окружает спираль — диэлектрик, и благодаря ему тепло не только отлично передается в соседние среды, но и распределяется по ней, что обеспечивает равномерное прогревание металлической оболочки, и, как следствие, рабочей среды ТЭНа.

Расчет скорости нагрева

При расчете мощности электронагревательных элементов использованы следующие расчетным данные: масса воды, начальная и конечная (желаемая) температура воды и время, затрачиваемое на нагревание. Мощность ТЭНа P

определяется математическим выражением:
P=0,0011m(t k -t н)/T
. в котором:
m
— масса нагреваемой воды,
t k
и
t н
— начальная и конечная температура воды,
T
— затрачиваемое на ее нагревание время. Вычисление мощности нагревательного элемента выполняется данным калькулятором без учета тепловых потерь, связанных с конструктивными особенностями емкости, температуры окружающей среды, состоянием греющей поверхности ТЭНа и пр. Кроме того, следует учесть фактическое напряжение питающей сети, которое может сильно отличаться от номинального значения. Так, при пониженном напряжении, температура рабочей поверхности будет меньше значения, заявленного изготовителем, следовательно, и времени для нагрева потребуется больше. Учитывая удельный вес воды составляет 1 г/см 3. в поле калькулятора “Масса нагреваемой воды” при вводе данных может быть использовано значение ее объема. Результат вычисления (P) может быть значением мощности как одного ТЭНа, так и нескольких параллельно соединенных элементов.

Плюсы и минусы использования ТЭНов для отопления дома

Основной минус такого способа обогрева, как и в случае с прочими электроприборами, это стоимость эксплуатационных расходов. Электроэнергия по-прежнему самый дорогой источник тепла (если, конечно, у вас нет возможности использовать бесплатную энергию солнца или ветра, и вы подключены к магистральной электросети). Еще один минус – невозможность ремонта в случае выхода из строя спирали. Однако есть и некоторые положительные моменты, которые в некоторых случаях могут стать приоритетными.

• Экологичность отопительной системы. При использовании электронагревательных приборов нет нужды запасать и хранить какое-бы то ни было топливо, и нет вредных продуктов горения, которые попадают в окружающую среду;
• Возможность автономной установки отопительной системы при отсутствии доступа к другим тепловым ресурсам (например, газу);
• Малые габариты и большой выбор моделей по мощности и функционалу;
• Возможность автоматизации процесса отопления: установка ТЭНов с терморегулятором;
• Невысокие расходы на покупку и установку. Есть модели, стоимость на которые не превышает 1000 руб. А установку ТЭНов в радиаторы отопления можно произвести самостоятельно.

И напоследок несколько советов по самостоятельной установке трубчатых электронагревателей. Как же правильно врезать тэн в систему отопления? Прежде всего, нужно правильно выбрать модель, измерив диаметры радиаторов, куда предполагается устанавливать ТЭН и произведя расчеты мощности. Затем внимательно прочитать инструкцию к прибору, где должно быть указано требуется ли дополнительная герметизация или нет. Это один из важнейших моментов, поскольку контакт проводника с теплопроводящей жидкостью приведет к тому, что ваши радиаторы окажутся под напряжением, а это опасно для жильцов. Если производитель указывает на необходимость дополнительной герметизации, то ее обязательно нужно сделать. Кроме того, недопустимо использование приборов электрообогрева без заземления.

Расположение ТЭНов в чугунной батарее отопления

Установка ТЭНов в чугунные батареи отопления имеет ряд особенностей. Связаны они с диаметром патрубка и направлением резьбы. В целом порядок установки отопление ТЭНами в существующую систему таков: отключить систему отопления от источника тепла, слить воду, установить ТЭН, залить теплоноситель, проверить работоспособность системы. При использовании в системе радиаторов отопления ТЭНов с терморегуляторами необходимо также проверить их работоспособность после монтажа. Желательно также установить датчики воды и проверить углы наклона радиаторов. Поскольку воздушные пробки могут существенно повлиять на работу всей системы и вывести из строя ТЭН.