Расчет мощности тэна для нагрева воды: Расчет мощности ТЭНа | Калькулятор времени нагрева воды

Расчет мощьности ТЭНов — Нагревательных элементов |

   Оптимальным источником энергии, для нагрева испарительной емкости, является квартирная электрическая сеть, напряжением 220 В. Можно просто использовать для этих целей бытовую электроплиту. Но, при нагреве на электроплите, много энергии расходуется на бесполезный нагрев самой плиты, а также излучается во внешнюю среду, от нагревательного элемента, не совершая при этом, полезной работы. Эта, понапрасну затрачиваемая энергия, может достигать приличных значений — до 30-50 %, от общей затраченной мощности на нагрев куба. Поэтому использование обычных электроплит, является нерациональным с точки зрения экономии. Ведь за каждый лишний киловатт энергии, приходится платить. Наиболее эффективно использовать врезанные в испарительную емкость эл. ТЭНы. При таком исполнении, вся энергия расходуется только на нагрев куба + излучение от его стенок вовне. Стенки куба, для уменьшения тепловых потерь, необходимо теплоизолировать. Ведь затраты на излучение тепла, от стенок самого куба могут так же, составлять до 20 и более процентов, от всей затрачиваемой мощности, в зависимости от его размеров. Для использования в качестве нагревательных элементов врезанных в емкость, вполне подходят ТЭНы, от бытовых эл.чайников, или другие подходящие по размерам. Мощность таких ТЭНов, бывает разная. Наиболее часто применяются ТЭНы с выбитой на корпусе мощностью 1.0 кВт и 1.25 кВт. Но есть и другие.

Поэтому мощность 1-го ТЭНа, может не соответствовать по параметрам, для нагрева куба и быть больше или меньше. В таких случаях, для получения необходимой мощности нагрева, можно использовать несколько ТЭНов, соединенных последовательно или последовательно-параллельно. Коммутируя различные комбинации соединения ТЭНов, переключателем от бытовой эл. плиты, можно получать различную мощность. Например имея восемь врезанных ТЭНов, по 1.25 кВт каждый, в зависимости от комбинации включения, можно получить следующую мощность.

1. 625 Вт
2. 933 Вт
3. 1,25 кВт
4. 1,6 кВт
5. 1,8 кВт
6. 2,5 кВт

Такого диапазона вполне хватит для регулировки и поддержания нужной температуры при перегонке и ректификации. Но можно получить и иную мощность, добавив количество режимов переключения и используя различные комбинации включения.

Последовательное соединение 2-х ТЭНов по 1.25 кВт и подключение их к сети 220В, в сумме дает 625 Вт. Параллельное соединение, в сумме дает 2.5 кВт.

 

Рассчитать можно по следующей формуле.

Мы знаем напряжение, действующее в сети, это 220В. Далее мы так же знаем мощность ТЭН, выбитую на его поверхности допустим это 1,25 кВт, значит, нам нужно узнать силу тока, протекающую в этой цепи. Силу тока, зная напряжение и мощность, узнаем из следующей формулы.

Сила тока = мощность, деленная на напряжение в сети.

Записывается она так: I = P / U.

Где I — сила тока в амперах.

P — мощность в ваттах.

U — напряжение в вольтах.

При подсчете нужно мощность, указанную на корпусе ТЭН в кВт, перевести в ватты.

1,25 кВт = 1250Вт. Подставляем известные значения в эту формулу и получаем силу тока.

I = 1250Вт / 220 = 5,681 А

Далее зная силу тока подсчитываем сопротивление ТЭНа, по следующей формуле.

R = U / I, где

R — сопротивление в Омах

U — напряжение в вольтах

I — сила тока в амперах

Подставляем известные значения в формулу и узнаем сопротивление 1 ТЭНа.

R = 220 / 5.681 = 38,725 Ом.

Далее подсчитываем общее сопротивление всех последовательно соединенных ТЭНов. Общее сопротивление равно сумме всех сопротивлений, соединенных последовательно ТЭНов

Rобщ = R1+ R2 + R3 и т.д.

Таким образом, два последовательно соединенных ТЭНа, имеют сопротивление равное 77,45 Ом. Теперь нетрудно подсчитать мощность выделяемую этими двумя ТЭНами.

P = U2 / R где,

P — мощность в ваттах

U2 — напряжение в квадрате, в вольтах

R — общее сопротивление всех посл. соед. ТЭНов

P = 624,919 Вт, округляем до значения 625 Вт.

Далее при необходимости можно подсчитать мощность любого количества последовательно соединенных ТЭНов, или ориентироваться на таблицу.

В таблице 1.1 приведены значения для последовательного соединения ТЭНов.

Таблица 1.1

Кол-во ТЭН	Мощность (Вт)	Сопротивление (Ом)	Напряжение (В)	Сила тока (А)
1	1250,000	38,725	220	5,68
Последовательное соединение
2	625	2 ТЭН = 77,45	220	2,84
3	416	3 ТЭН =1 16,175	220	1,89
4	312	4 ТЭН=154,9	220	1,42
5	250	5 ТЭН=193,625	220	1,13
6	208	6 ТЭН=232,35	220	0,94
7	178	7 ТЭН=271,075	220	0,81
8	156	8 ТЭН=309,8	220	0,71

В таблице 1.2 приведены значения для параллельного соединения ТЭНов.

Таблица 1.2

Кол-во ТЭН	Мощность (Вт)	Сопротивление (Ом)	Напряжение (В)	Сила тока (А)
Параллельное соединение
2	2500	2 ТЭН=19,3625	220	11,36
3	3750	3 ТЭН=12,9083	220	17,04
4	5000	4 ТЭН=9,68125	220	22,72
5	6250	5 ТЭН=7,7450	220	28,40
6	7500	6 ТЭН=6,45415	220	34,08
7	8750	7 ТЭН=5,5321	220	39,76
8	10000	8 ТЭН=4,840	220	45,45

Еще один немаловажный плюс, который дает последовательное соединение ТЭНов, это уменьшенный в несколько раз протекающий через них ток, и соответственно малый нагрев корпуса нагревательного элемента, тем самым не допускается пригорание браги во время перегонки и не привносит неприятного дополнительного вкуса и запаха в конечный продукт. Так же ресурс работы ТЭНов, при таком включении, будет практически вечным.

Расчеты выполнены для ТЭНов, мощностью 1.25 кВт. Для ТЭНов другой мощности, общую мощность нужно пересчитать согласно закона Ома, пользуясь выше приведенными формулами.

Рекомендации по подбору ТЭНов для различных сред

Нагреваемая среда — воздух

Для нагрева воздуха используется два типа ТЭНов:

• ТЭНы для «спокойного» воздуха. Маркировка таких ТЭНов по ГОСТ 13268-88 – «S» и «T». Удельная мощность на единицу поверхности соответственно 2,2 ватт/кв. см и 5,0 ватт/кв. см. Максимальная температура на поверхности – 450 и 650 градусов. Съем тепла с поверхности нагревателя происходит за счет конвекции «спокойного» воздуха, контактирующего с нагретой поверхностью.
• ТЭНы для «подвижного» воздуха, еще их называют «обдуваемые», с маркировкой «О» и «К», удельной мощностью 5,5 Вт/кв. см и 6,5 Вт/кв. см. Съем тепла с поверхности нагревателя осуществляется подвижной струей воздуха, создаваемой, например вентилятором и движется эта струя со скоростью не менее 6 м/с (по ГОСТ).
  Естественно, что «обдуваемый» ТЭН по сравнению со «спокойным», имея одинаковые характеристики (размеры, материал, напряжение и пр.), может иметь значительно большую мощность и генерировать на своей поверхности больше тепла. При этом «обдуваемый» ТЭН не перегревается, т.к. избыток тепла интенсивно отбирается движущимся воздухом.

Когда речь идет об обогреве обычных помещений, в которых температуру воздуха нужно поднять до уровня 20-25 градусов, выбор ТЭНов не представляет затруднений: из таблицы ТЭНов на сайте выбирается ТЭН нужного типоразмера, мощности и напряжения, количество ТЭНов определятся общей необходимой мощностью из расчета (в среднем) 1 кВт на 10-12 кв. м площади помещения при стандартной высоте потолка 3 м и общепринятой утепленности здания. При этом температура ТЭНа повышается незначительно, т.е. это собственная температура ТЭНа плюс 20-30 градусов. Иначе обстоит дело, когда температуру воздуха нужно поднять до 150, 200 и даже 250 градусов. Это происходит в сушилках, печках-пекарнях, окрасочных камерах.

В этом случае общая температура ТЭНа будет очень высокая: собственная температура ТЭНа плюс 250 градусов окружающего воздуха. Такая температура может неблагоприятно сказаться на «здоровье» ТЭНа – он может попросту перегреться.

Рассмотрим конкретный пример. Допустим, в камере для порошковой окраски изделий необходимо создать температуру +200 градусов. Опуская детали расчета, используем для этой цели ТЭН 140 В13/2,5 Т 220 (трубка длиной 140см, диаметром 13мм, мощностью 2,5кВт, из нержавеющей стали). Этот ТЭН имеет удельную мощность около 4,8 Вт/кв. см, а собственную температуру около 600 градусов. В рабочем режиме температура ТЭНа достигает 600+200=800 градусов, что превышает максимально допустимую температуру ТЭНа. А если учесть «разрешенные» скачки напряжения (+10%), разрешенное отклонение по мощности ТЭНа (+5%), то общая температура ТЭНа может быть еще выше. Долговечность такого ТЭНа становится под вопросом.

Возьмем ТЭН 140 В13/2,0 Т 220 (такой же, как и предыдущий, только мощностью ниже -2,0 кВт вместо 2,5 кВт). У этого ТЭНа удельная мощность равна 3,86 Вт/кв. см, собственная температура – примерно 480 градусов, суммарная температура ТЭНа около 680 градусов, что уже не так критично.

Очевидно, первый ТЭН, как более мощный, разогреет камеру быстрее, количество этих ТЭНов, исходя из необходимой общей мощности для разогрева камеры до нужной температуры, потребуется меньше. Но в конечном итоге эти «плюсы» могут перекрыться «минусами»: более мощные, но перегретые ТЭНы будут чаще выходить из строя, а это потребует более частой остановки окрасочной камеры и сборки-разборки ТЭНовых узлов.

ВЫВОД: при подборе воздушных ТЭНов необходимо увязывать такие параметры, как:

• размеры и материал трубки ТЭНа;
• мощность и собственную температуру ТЭНа;
• эксплуатационные условия — температуру воздуха, качество обдува и др.

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.

Расчет номинальной мощности электрических водонагревателей – Часть первая ~ Электрические ноу-хау

Расчет номинальной мощности электрических водонагревателей – часть первая

Большинство жилых и коммерческих зданий нуждаются в системе горячего водоснабжения. В зависимости от типа здания эта система может варьироваться от небольшого водонагревателя под раковиной для мытья рук до системы резервуаров для хранения горячей воды объемом 10 000 галлонов, используемой в больничной прачечной.

Эта статья призвана помочь разработчикам выбрать соответствующий тип и рассчитать требуемую номинальную мощность для выбранного типа электрического водонагревателя.

Перед тем, как приступить к расчетам, мы должны дать вам краткую информацию о следующих пунктах:

• Компоненты системы горячего водоснабжения,

• Различные типы водонагревателей, используемых в жилых и коммерческих зданиях,

• Как выбрать лучший тип водонагревателя для любого применения?

Благодаря этому краткому обзору вы познакомитесь с типами и конструкцией обычных водонагревателей.

1- Компоненты системы горячего водоснабжения

Система водяного отопления состоит из (4) основных компонентов (см. рис. 1): Источник тепловой энергии, Теплообменное оборудование, Распределительная система, Терминальные устройства для использования горячей воды. Рис. (1): Система горячего водоснабжения Компоненты Наиболее важными компонентами являются первый и второй.

1. A- Источники тепловой энергии , они может быть: Сжигание топлива, Сбор солнечной энергии, Электрическое преобразование, Регенерированное отработанное тепло.

1.B- Оборудование для теплопередачи , они может быть: Прямая теплопередача (см. рис.2) происходит от сжигания топлива. или прямое преобразование электрической энергии в тепло, Рис. (2): Прямой нагрев Трансфер Косвенная теплопередача (см. рис.3) использует тепловую энергию, от удаленных источников тепла, таких как бойлеры, солнечные коллекторы тепла, когенерационное охлаждение или отработанное тепло. Рис. (3): Непрямой нагрев Трансфер

2-  Типы водонагревателей в жилых и коммерческих зданиях

Распространенные типы коммерческого и промышленного водонагревательного оборудования включает: Нагреватели накопительной воды (резервуарного типа), Проточные водонагреватели (безбакового типа), Гибридные водонагреватели .

2.1- Накопительные водонагреватели (бак) Этот тип нагревателей включает в себя горелку, накопительный бак, внешний кожух, изоляция и элементы управления в одном блоке и обычно устанавливаются без зависимости от другого оборудования для хранения горячей воды (см. рис.4). Рис. (4): Типичное хранилище Водонагреватель (танковый). Они доступны в электрическом, модели с жидким пропаном (LP) и природным газом. Водонагреватели на природном газе и сжиженном газе обычно потребляют меньше энергии и дешевле в эксплуатации, чем электрические модели одного размера. Существует два типа хранилища водонагреватели (Tank-Type), которые: Объем Водонагреватели накопительные (танковый), Малые накопительные водонагреватели (Танкового типа).

2.1.A Объемные накопительные водонагреватели (резервуарного типа) Обычно они вертикальные, цилиндрические резервуары, обычно стоящие на полу или на платформе, приподнятой над на небольшом расстоянии от пола (как на рис.4). В домах их можно монтировать в подпотолочном пространстве над прачечно-подсобными помещениями. Типовые размеры для дома диапазон использования от 75 до 400 литров (от 20 до 100 галлонов США).

2.1.B Малые накопительные водонагреватели (резервуарного типа) Водонагреватели с небольшим накопительным баком, известные как точки использования (POU), коммунальные или мобильные домашние водонагреватели, хороши варианты добавления горячей воды в небольшие здания, магазины или гаражи (см. рис. 5). Рис. (5): Небольшие накопительные водонагреватели (бак) Эти водонагреватели обычно объемом от 2,5 до 19 литров. Самые большие из этих миниатюрных устройств также могут использоваться для обеспечения горячей водой второстепенных санузлов, которые могут быть расположены далеко от основного водонагревателя вашего дома. Крошечная точка использования (POU) накопительные электрические водонагреватели емкостью от 8 до 32 литров (2 до 6 литров) изготавливаются для установки в кухонных и ванных шкафах или на стена над раковиной. Обычно в них используются нагревательные элементы малой мощности, около от 1 кВт до 1,5 кВт и может обеспечивать горячую воду достаточно долго для ручного стирки или, если он подключен к существующей линии горячей воды, до тех пор, пока горячая вода не поступает от удаленного водонагревателя большой мощности.

Накопительные водонагреватели (резервуарного типа) имеют особый тип – солнечные водонагреватели. 2.1.C Солнечные водонагреватели Солнечные водонагреватели имеют два основных компонента (см. рис.6): Солнечные коллекторы, Резервуар для хранения. Рис. (6): Компоненты солнечного водонагревателя 1- Солнечные коллекторы Солнечные коллекторы установлены вне жилых помещений, как правило, на крыше или стенах или поблизости, 2- Резервуар для хранения Питьевая горячая вода резервуар – это, как правило, уже существующий или новый обычный резервуар для воды. нагреватель или водонагреватель, специально разработанный для солнечной тепловой энергии. Типы солнечных водонагревателей Солнечные водонагреватели имеют два основных типа: С прямым усилением, Непрямой или замкнутый тип. A- Тип прямого усиления: В этом типе (см. рис.7) Питьевая вода направляется непосредственно в коллектор. Говорят, что таких систем много. использовать интегрированное хранилище коллекторов (ICS) в качестве систем прямого усиления обычно имеют хранилище, встроенное в коллектор. Рис. (7): Солнечный водонагреватель с прямым усилением Отопительная вода напрямую по своей сути более эффективен, чем косвенный нагрев через теплообменники, но такие системы обеспечивают очень ограниченную защиту от замерзания (если таковая имеется), могут легко нагревать воды до небезопасных для бытового использования температур, а системы ICS страдают от сильная потеря тепла в холодные ночи и холодные пасмурные дни. B- Непрямой или замкнутый контур: Этот тип не позволяет пить воды через панели, а прокачивать теплоноситель (либо вода или смесь воды и антифриза) через панели (см. рис. 8). После сбора тепла в панелях, теплоноситель течет через теплообменник, передающий свое тепло горячей питьевой воде. Рис. (8): Солнечный водонагреватель с замкнутым контуром Когда панели холоднее, чем накопительный бак или когда накопительный бак уже достиг своего максимума температуры, контроллер в замкнутых системах остановит циркуляцию насосы.

2.2- Мгновенная вода Нагреватели (безрезервуарные) Они также могут быть вызваны по запросу водонагреватели, этот тип нагревателей имеет минимальную накопительную емкость, они не хранить горячую воду; скорее они нагревают воду, когда она проходит через ряд катушки в блоке (см. рис.9). Они доступны в электрическом, LP и естественном исполнении. газовые модели. Большинство безрезервуарных устройств могут обеспечить до 3,5 галлонов нагретой воды. в минуту. Рис. (9): Мгновенное Водонагреватели (безбакового типа) Обычно они включают поток переключатель как часть системы управления. Безбаковые, проточные водонагреватели лучше всего использовать для стабильной, непрерывной подачи горячей воды. Безрезервуарные обогреватели может быть установлен по всему дому более чем в одной точке использования (POU), далеко от центрального водонагревателя, или более крупные централизованные модели все еще могут используется для обеспечения всех потребностей горячей воды для всего дома. Основные преимущества безрезервуарных водонагреватели: Непрерывный поток горячей воды по сравнению к ограниченному расходу постоянно нагретой горячей воды из обычного бака водонагреватели, Так как агрегат только нагревает воду как вы его используете, нагреватель без бака обычно более энергоэффективен, чем традиционный накопительный водонагреватель. Основные недостатки безрезервуарные водонагреватели: Проточные водонагреватели могут обеспечить неограниченное количество горячей воды, но может предоставить только ограниченное количество ПОУ, Распространенные типы водонагревателей не может подавать горячую воду более чем в две точки одновременно.

Известный тип Instantaneous водонагреватели (безрезервуарные) Электрические душевые лейки 2.2.A Электрические душевые лейки Электрический нагревательный элемент встроен в такие насадки для душа, чтобы мгновенно нагревать воду, когда она протекает через (см. рис.10). Рис. (10): Электрические душевые лейки Электрический душ имеет простую электрическая система, работающая как кофеварка, но с большим расходом воды. А реле протока включает устройство, когда через него проходит вода. Как только вода останавливается, устройство автоматически выключается. Обычный электрический душ. часто имеет три режима нагрева: низкий (2,5 кВт), высокий (5,5 кВт) или холодный (0 Вт) для использования при наличии системы центрального отопления или в времена года.

2,3 Гибридные водонагреватели Гибридный водонагреватель (см. Рис.11) представляет собой систему водяного отопления, объединяющую технологические черты обеих водонагреватели бакового типа и безбаковые водонагреватели. Это Нагревает холодную воду с помощью электрического нагревателя элемент и тепловой насос, который втягивает окружающий воздух и извлекает имеющийся нагревать. Рис. (11): Гибридные водонагреватели Их еще называют тепловыми насосами. Водонагреватели (HPWH), у них есть небольшие накопительные баки, которые охлаждают поступающий холод. вода; Это означает, что гибриды должны только увеличить температуру воды с теплой горячей, в отличие от безрезервуарного, который должен поднимать полностью холодную воду до горячий. Определяющими характеристиками «гибридного водонагревателя» являются: А сочетание расхода воды бака и эффективности безбакового водонагревателя, Встроенный небольшой резервуар для хранения воды как часть теплообменника (обычно между от двух галлонов до 20 галлонов), Двойной активация: измерение расхода и управление термостатом. Гибридные водонагреватели могут быть работать на газе (природном газе или пропане) или питаться от электричества с помощью сочетание теплового насоса и обычного электрического нагревательного элемента.

3- Как выбрать лучший тип водонагревателя?

Многие факторы определяют, какой водонагреватель лучше всего подходит для вашего дома. три основных фактора, которые следует учитывать при выборе водонагревателя:   Емкость для хранения воды, Метод нагрева воды, конструкция системы водяного отопления, система водяного отопления Тип топлива, Скорость восстановления, Ограничения по пространству, Энергоэффективность.

3.1 Емкость для хранения воды (в галлонах или литрах) Водонагреватель меньшего размера будет работать тяжелее и иметь более короткий срок службы. продолжительность жизни. Поэтому убедитесь, что вы выбрали водонагреватель, который обеспечивает достаточно горячей воды для вашего дома. Типичные емкости для разных типов водонагреватели следующие: Объем Водонагреватели накопительные (Тип бака): типичные размеры для бытового использования варьируются от 75 до 400 литров (20 до 100 галлонов США). Малые накопительные водонагреватели (Тип резервуара: диапазон размеров от 2,5 до 19 галлонов. Миниатюрная точка использования (POU) накопительные электрические водонагреватели емкостью от 8 до 32 литров (2 до 6 литров). Проточные водонагреватели (безбакового типа). до 3,5 галлонов нагретой воды в минуту. Гибридные водонагреватели : Типовые размеры от двух галлонов до 20 галлоны.

3. 2 Метод нагрева воды По словам пользователя Требования, выбранный метод нагрева воды может быть определен следующим образом: Нагреватели накопительной воды (резервуарного типа), Проточные водонагреватели (безбакового типа), Гибридные водонагреватели . Каждый предлагает уникальные преимущества, и вы можете сравнить функции и преимущества в таблице ниже. Тип Метод эксплуатации Факторы к рассмотрению Обычный бак Регулярно запасает горячую воду в резервуаре, размер которого соответствует требованиям пользователя. Экономичный, Может быть расположен в кладовка, подвал или гараж Вместимость от 20 до 100 галлонов, Эффективность зависит от модели, бренды и  источников топлива. Безбаковый Они не сохраняют горячее вода; скорее они нагревают воду, когда она проходит через ряд змеевиков в водонагреватель. Требуются большие первоначальные инвестиции, лучше всего использовать для стабильная, непрерывная подача горячей воды, Непрерывный поток горячая вода, Повесьте на стену и освободите место на полу, Отличный вариант для проживания занятых на полставки, обычно больше энергии эффективность на целых 30%, может предоставить неограниченное количество горячей воды, но только для ограниченного количества POU, Требуется вентиляция. Гибрид Нагревает холодную воду через электрический нагревательный элемент и тепловой насос, который всасывает окружающий воздух и извлекает имеющееся тепло. Требуется больший аванс инвестиции, Магниевый анодный стержень продлевает срок службы бака, Тепловой насос обеспечивает больше горячей воды до 33% быстрее, чем стандартный электрический водонагреватель.

3.3 Конструкция системы водяного отопления Также, по словам пользователя требований, структура или распределение системы горячего водоснабжения может быть одним из следующих типов: Централизованная (для всего дома) система, Системы точек использования. Каждый тип подробно описан в пунктах выше.

3.4 Система водяного отопления Тип топлива В соответствии с требованиями пользователя, выбранное топливо для системы водяного отопления может быть одним из следующих: Природный газ, LP (жидкий пропан), Электрический, Солнечная. Большинство водонагревателей работают на газе или электричестве. Обратитесь к таблица ниже для сравнения: Тип Факторы, которые необходимо учитывать Газ Требуются немного большие первоначальные инвестиции, В целях безопасности необходимо выводить наружу, Агрегаты с герметичным сгоранием или принудительной вентиляцией повышают безопасность, Затраты на эксплуатацию меньше, Не подвержен перебоям в подаче электроэнергии (только в танковом стиле). Электрический Обычно стоимость меньше газовых моделей, Легко поддерживать, Требуется без горючих материалов и вентиляции, Заезды вода быстро, Предложение высокие рейтинги энергетического фактора. Гибрид (электрический) Требуются большие первоначальные инвестиции, Не требует горючих материалов или вентиляции, Нагревает воду на 33% быстрее, чем стандартный электрический модели, Более низкие эксплуатационные расходы позволяют экономить сотни человек в год, Компрессор мощностью 8700 БТЕ/ч является самым мощным в своем классе. Жидкий пропан (газ) Требуется немного большие авансовые инвестиции, Должен вентилироваться на открытом воздухе в целях безопасности, единиц с герметичным сгоранием или принудительной вентиляцией для повышения безопасности, Стоимость меньше в эксплуатации, чем электрические модели, Нет подвержены перебоям в подаче электроэнергии (только в танковом стиле). Солнечная энергия относительно хороший срок окупаемости, в среднем 5-10 лет, низкий эксплуатационные расходы, относительно высокие первоначальные затраты, в В большинстве районов им потребуется электрическое, газовое или другое резервное топливо во время зимний период, они требуют отличной защиты от перегрева и замерзания, Окружающая среда дружелюбно.

3.5 Скорость извлечения Это количество галлонов или литров горячей воды, которое водонагреватель способен обеспечить в заданный период времени (час или минута). Таким образом, чем больше ваш спрос на горячую воду, тем выше скорость восстановления. тебе нужно. используемые единицы, выражающие скорость регенерации для водонагревателей: галлонов в час (Галлонов в час): Количество воды в галлонах, которое расходуется каждый час сантехника и оборудование, такое как посудомоечные машины. гал/мин (галлонов в минуту): Количество воды в галлонах, протекающей по водопроводу. приспособление или через проточный водонагреватель в минуту. Общие коэффициенты восстановления: Общие нормы восстановления для электрических водонагревателей для данного входная мощность указана в таблице ниже: Рекуперация Тарифы в галлонах в час – Электрический водонагреватель Общие коэффициенты восстановления для газовых водонагревателей для потребленных БТЕ составляют как в таблице ниже: Рекуперация Тарифы в галлонах в час – Газовый водонагреватель БТЕ (британская термальная единица): количество теплоты, необходимое для нагревания одного фунта воды на один степень Ф.

3.6 Ограничение пространства Как только вы узнаете емкость вашего водонагревателя, не забудьте принять во внимание размеры устройства. Вы можете следовать следующим рекомендациям:   Новый обычный сменный блок хранения может быть больше старого потому что требуется дополнительная изоляция, чтобы соответствовать последним строгим федеральным энергетические стандарты. Имейте это в виду, если блоки установлены в шкафах или другие тесные помещения, Если вы переходите на более крупный блок, возможно, вам потребуется проложить сантехнику к это если его нужно переместить. Один из способов избежать перемещения устройства заключается в том, чтобы выбрать модель нестандартного размера, например, модуль, короче, но больше, известный как водонагреватель «низкий мальчик». Lowboys варьируются от 30 до 49 дюймов и выдерживают до 50 галлонов воды, Высокие водонагреватели высотой от 50 до 76 дюймов и могут вмещает до 100 литров воды. Они идеально подходят для подвалов или гаражей, где рост не проблема, Если вы покупаете проточный водонагреватель, убедитесь, выбрать для установки соответствует требованиям вентиляции, Идеальное место для установки безбакового агрегата – внешняя стена рядом с газовой колонкой. линия подачи воды, линия подачи воды и источник электроэнергии. Это тоже самый простой и экономичный способ запуска вентиляции, Устройство должно иметь зазор ½ дюйма по бокам и 12 дюймов спереди и 18 дюймов от пола, Гибриды имеют узкий диаметр 21 дюйм для доступа в небольшие помещения.

3. 7 Энергоэффективность Какой бы источник топлива вы ни использовали, водонагреватель может быть третьим по величине источником энергии. пользователь в вашем доме, поэтому вам понадобится устройство, которое обеспечивает экономию энергии и затрат. К счастью, почти все водонагреватели обладают повышенной эффективностью, ужесточение федеральных энергетических стандартов. Энергетический коэффициент EF и годовые эксплуатационные расходы можно найти на Табличка Energy Guide на блоке (см. рис. 12). Рис. (12):  Табличка с руководством по энергопотреблению Энергетический фактор EF измеряет, как эффективно блок преобразует энергию в тепло, а также сколько тепла теряется во время хранения. Чем выше коэффициент энергии, тем более энергоэффективен водонагреватель. Ищите рейтинги EF как можно ближе к 1. Электрические обогреватели, как правило, самые высокие рейтинги EF.

В следующей статье я подробно объясню расчеты размеров и мощности электрических водонагревателей . Так что, пожалуйста, продолжайте следить.

Новое сообщение Старый пост Главная

Подписаться на: Оставить комментарии (Atom)

нагреватель — Что определяет количество энергии, потребляемой нагревательным элементом?

\$\начало группы\$

Я пытаюсь понять основную концепцию работы такого электронного оборудования.

Например, если у меня есть линия электропередач 220В 10А, когда я подключу к ней нагревательный элемент, будет ли потребляться вся доступная мощность?

Без внешнего инструмента для ограничения потребляемой мощности, что решает, сколько энергии будет потреблять нагревательный элемент? Это его сопротивление? Или это напряжение и сила тока источника питания? Если да, то как формула?

Дополнительные вопросы: что обычно используется для ограничения мощности, потребляемой таким оборудованием, и как это работает?

• силовая электроника
• обогреватель

\$\конечная группа\$

7

\$\начало группы\$

Например, если у меня есть линия электропередач 220В 10А, когда я подключу к ней нагревательный элемент, он будет потреблять всю доступную мощность?

1. Все блоки питания/линии питания имеют максимально допустимый ток. Если ваш нагревательный элемент пытается потреблять 11 А, а максимальный выходной ток вашего источника питания/линии питания составляет 10 А, то выходное напряжение вашего источника питания/линии питания будет падать (например, с 220 В до 200 В) до тех пор, пока не будет 10 А, поскольку это это его максимальный выходной ток.

Если вы хотите, чтобы нагревательный элемент потреблял всю доступную мощность, его сопротивление должно быть \$ R=\dfrac{V}{I}=\dfrac{220V}{10A}=22Ω.\$ С нагревательным элементом 22 Ом, вам удастся привлечь 10 ампер. Если сопротивление больше 22 Ом, ток будет меньше. Если сопротивление меньше 22 Ом, он попытается потреблять больше тока (см. 2.), но не сможет. В результате он будет потреблять 10А и напряжение источника начнет падать.

Без внешнего инструмента для ограничения потребляемой мощности, что определяет, сколько энергии будет потреблять нагревательный элемент? Это сопротивление? Или это напряжение и сила тока источника питания? Если да, то как формула?

2. Оба. Сопротивление нагревательного элемента будет определять ток, который он ПЫТАЕТСЯ потреблять, а также следует закону Ома (\$ I=V/R \$), поэтому и входное напряжение, и сопротивление определяют потребляемый ток. Я говорю «попробовать» рисовать, поскольку из-за (1.) это ограничено текущей мощностью источника питания.

Дополнительные вопросы, что обычно используется для ограничения мощности, потребляемой таким оборудованием, и как это работает?

Зависит от того, что вы пытаетесь сделать, приложения, типа входной мощности (AC/DC).

\$\конечная группа\$

3

\$\начало группы\$

Если предположить, что нагревательный элемент представляет собой чистый резистор, потребляемая мощность будет определяться напряжением источника (220 В в вашем случае) и сопротивлением нагревательного элемента. 2}{R}$$ 92}{30 Ом} \ приблизительно 1613 Вт$$

Что касается вашего дополнительного вопроса, есть несколько распространенных способов управления этой мощностью.

Дешевый обогреватель может просто иметь два нагревательных элемента с разным сопротивлением и переключатель, позволяющий подключать питание только к маломощному элементу, только к высокомощному элементу или к обоим элементам, что дает вам четыре (включая выключение) настройки мощности.

Другой метод, обычно используемый в плитах, заключается в включении и выключении нагревательного элемента с заданным рабочим циклом. Если элемент выдает 1 кВт в течение 70% времени и выключен в остальные 30% времени, средняя выходная мощность составит 700 Вт. В этих приложениях тепловая нагрузка обычно достаточно высока, чтобы сгладить колебания, так что включение и выключение может выполняться довольно медленно (несколько секунд между переключениями).

\$\конечная группа\$

2

\$\начало группы\$

Мощность «P», потребляемая нагревательным элементом, определяется его рабочим напряжением «V» и рабочим током «I».

P = V * I

Рабочий ток «I» определяется рабочим напряжением элемента и его сопротивлением «R».

I = V / R

Расчетные электрические параметры нагревательного элемента, т. е. его рабочее напряжение и мощность, указаны на заводской табличке, чтобы пользователь мог сделать выбор в зависимости от требований.

Например, нагревательный элемент с маркировкой 240 В ~ 1,5 кВт потребляет всего 1,5 кВт от источника 240 В ~, к которому он подключен. Ток, потребляемый элементом, будет = 1,5 * 1000 / 240 = 6,25 А.

Однако он будет подаваться с использованием кабеля 14 AWG, защищенного предохранителем или автоматическим выключателем на 15 А, чтобы свести к минимуму падение напряжения и нагрев кабеля.

Температуру нагревателя можно изменять путем включения/выключения с помощью «регулятора энергии», известного как «Simmerstat».

Включение/выключение с обратной связью или ШИМ-управление также могут осуществляться с обратной связью от датчика температуры.