Количество электроэнергии кВт·ч и стоимость нагрева воды.
Справка
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%).
Чтобы высчитать полную стоимость нагрева воды, необходимо задать ваш тариф на электроэнергию.
Расчеты ГВС, БКН. Находим объем, мощность ГВС, мощность БКН(змейки), время прогрева и т.п.
В этой статье рассмотрим практические задачи для нахождения объемов накопления горячей воды, мощности нагрева ГВС. Мощности нагревательного оборудования. Время готовности горячей воды для различного оборудования и тому подобное.
Какие схемы использовать для получения ГВС? Ответ тут: Схемы получения ГВС у котла.
Рассмотрим примеры задач:
| 1. Расчет мощности проточного водонагревателя 2. Расчет выходной температуры у проточного водонагревателя 3. Расчет время нагрева электрического водонагревателя (бойлера) 4. Расчет времени нагрева бойлера косвенного нагрева 5. Сколько необходимо накопить горячей воды для того, чтобы помыться 30 минут в душе? 6. Расчет объема бака на ГВС 7. Расчет дополнительной мощности на ГВС. Мощность котла = Отопление + ГВС |
Задача 1. Найти мощность проточного водонагревателя
Проточный водонагреватель — это водонагреватель объем воды, в котором может быть настолько мал, что его существование бесполезно для накопления воды. Поэтому считается, что проточный водонагреватель не предназначен аккумулировать горячую воду. И мы это не учитываем в расчетах.
Дано: Расход воды равен 0,2 л/сек. Температура холодной воды 15 градусов Цельсия.
Найти: Мощность проточного водонагревателя, при условии, что он нагреет воду до 45 градусов.
Как найти теплоемкость при различных температурах воды описано тут: http://infobos.ru/str/576.html
Ответ: Мощность проточного водонагревателя составит 25120 Вт = 25 кВт.
Практически не целесообразно потреблять большое количество электроэнергии. Поэтому необходимо аккумулировать(накапливать горячую воду) и уменьшать нагрузку на электропровода.
Проточные водонагреватели имеют не стабильный прогрев горячей воды. Температура горячей воды будет зависеть от расхода воды через проточный водонагреватель. Датчики переключения мощности или температуры не позволяют хорошо стабилизировать температуру.
Если хотите найти выходную температуру существующего проточного водонагревателя при определенном расходе.
Задача 2. Время нагрева электрического водонагревателя (бойлера)
Имеем электрический водонагреватель объемом 200 литров. Мощность электрических тэнов 3 кВт. Необходимо найти время нагрева воды с 10 градусов до 90 градусов Цельсия.
Wт = 3кВт = 3000 Вт.
Найти: Время, за которое объем воды в баке водонагревателя нагреется с 10 до 90 градусов.
Потребляемая мощность тэнов не меняется от температуры воды в баке. (Как меняется мощность в теплообменниках, рассмотрим в другой задаче.)
Необходимо найти мощность тэнов, как для проточного водонагревателя. И этой мощности будет достаточно нагреть воду за 1 час времени.
Если известно, что с мощностью тэнов в 18,6 кВт бак нагреет воду за 1 час времени, тогда не сложно посчитать время с мощностью тэнов на 3 кВт.
Ответ: Время нагрева воды с 10 до 90 градусов с емкостью 200 литров составит 6 часов 12 минут.
Далее рассчитаем время нагрева бойлера косвенного нагрева.
Задача 3. Время нагрева бойлера косвенного нагрева
Рассмотрим для примера бойлер косвенного нагрева: Buderus Logalux SU200
Номинальная мощность: 31.5 кВт. Тут не понятно, из каких соображений это найдено. Но посмотрите таблицу ниже.
Объем 200 литров
Змейка сделана из стальной трубы DN25. Внутренний диаметр 25 мм. Наружный 32 мм.
Гидравлические потери в трубе-змейке указывают 190 мБар при расходе 2 м3/час. Что соответствует 4.6 Kvs.
Конечно, это сопротивление велико для воды и новой трубы. Скорее всего были заложены риски на зарастание трубопровода, на теплоноситель с большой вязкостью и сопротивление на соединениях. Лучше указать заведомо большие потери, чтобы кто-либо не просчитался в расчетах.
Площадь теплообмена 0,9 м2.
Помещается в трубу-змейку 6 литров воды.
Длина этой трубы-змейки примерно 12 метров.
Время прогрева пишут 25 минут. Тут не понятно, как это посчитали. Смотрим таблицу.
Таблица мощности змейки БКН
Рассмотрим таблицу определения мощности змейки
Рассмотрим SU200 мощность теплоотдачи змейки 32,8 кВт
Затекает в змейку теплоноситель с температурой 80 градусов с расходом 2 м3/час.
При этом в контуре ГВС расход 805 л/час. Затекает 10 градусов выходит 45 градусов
Рассмотрим SU200 мощность теплоотдачи змейки 27,5 кВт
Затекает в змейку теплоноситель с температурой 80 градусов с расходом 2 м3/час.
При этом в контуре ГВС расход 475 л/час. Затекает 10 градусов выходит 60 градусов
К сожалению, я Вам не предоставлю расчет времени нагрева бойлера косвенного нагрева. Потому что это не одна формула. Тут переплетения множество значений: Начиная от формул коэффициента теплопередачи, поправочные коэффициенты для разных теплообменников (так как конвекция воды тоже вносит свои отклонения), и заканчивается это итерацией расчетов по измененным температурам с течением времени. Тут, скорее всего в будущем я сделаю калькулятор расчета.
Вам придется довольствоваться тем, что нам говорит производитель БКН(Бойлера косвенного нагрева.)
А говорит нам производитель следующее:
Что вода будет готова через 25 минут. При условии, что затекать в змейку будет 80 градусов с расходом 2 м3/час. Мощность котла, дающий нагретый теплоноситель не должна быть ниже 31,5 кВт. Готовая к приему вода считается 45-60 градусов. 45 градусов помыться в душе. 60 это очень горячая вода, например для мыться посуды.
Задача 4. Сколько необходимо накопить горячей воды для того, чтобы помыться 30 минут в душе?
Рассчитаем для примера с электрическим водонагревателем. Так как электрический тэн имеет постоянную отдачу тепловой энергии. Мощность тэнов 3 кВт.
Холодная вода 10 градусов
Минимальная температура из крана 45 градусов
Максимальная температура нагрева воды в баке 80 градусов
Комфортный расход вытекающей воды из крана 0,25 л/сек.
Сначала найдем мощность, которая обеспечит данный расход воды
Ответ: 0,45 м3 = 450 литров воды понадобится для того, чтобы помыться накопленной горячей водой. При условии, что тэны не нагревают воду в момент потребления горячей воды.
Это доказывается следующим образом:
Энергия, затраченная на нагрев бака с 10 до 80:
То есть в баке объемом 450 литров с температурой 80 градусов уже содержится 36 кВт тепловой энергии.
Из этого бака мы забираем энергию: 450 литров воды с температурой 45 градусов (через кран). Тепловая энергия воды объемом 450 литров с температурой 45 градусов = 18 кВт.
Эта доказывается законом сохранения энергии. Изначально в баке было 36 кВт энергии, забрали 18 кВт осталось 18 кВт. Эти 18 кВт энергии содержат воду с температурой 45 градусов. То есть 70 градусов поделили пополам получили 35 градусов. 35 градусов + 10 градусов холодной воды получаем температуру 45 градусов.
Давайте теперь попробуем найти объем бака при нагреве бойлера до 90 градусов.
Использованная энергия потребления горячей воды на выходе из крана 18317 Вт
Ответ: Объем бака 350 литров. Повышение всего на 10 градусов уменьшило объем бака на 100 литров.
Сколько кВт·ч энергии тратится на нагрев воды
Справка
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 высчитать полную стоимость нагрева воды, необходимо задать ваш тариф на электроэнергию в рублях.
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.
Примеры
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.
Замечание о кпд нагрева воды
Существует распространенное ошибочное мнение о том, что водяные электронагреватели имеют кпд равный 100%. Это вызвано тем, что в теоретических расчётах потерями энергии нередко пренебрегают из-за их малой величины. Но когда расчёты имеют практическое применение, то нетрудно заметить, что в действительности потери энергии при нагреве воды происходят уже с первых секунд. В зависимости от нагревательного прибора это могут быть следующие виды потерь:
- на разогрев самого нагревательного элемента (электроплиты),
- на нагрев стенок ёмкости (чайника, бака),
- потери на парообразование при кипении,
- теплопередача и тепловое излучение энергии в окружающую среду (от стенок сосуда и/или нагревательного элемента),
- испарение с поверхности воды в открытых емкостях (чайниках и кастрюлях без крышки),
- потери в электрических проводах и контактах (разогрев проводов и штепсельной вилки электроприбора).
В качестве дополнительных мизерных потерь можно выделить:
- потери на побочных электрохимических процессах (ионные нагреватели),
- потери на звук (шум, издаваемый пузырьками пара в месте контакта нагревателя или горячей поверхности с водой).
Исходя из направлений потерь нетрудно определить мероприятия по повышению кпд процесса нагрева воды:
- использование погружного нагревательного элемента,
- использование закрытой ёмкости,
- теплоизоляция ёмкости,
- использование минимально необходимой температуры нагрева.
