Рекомендации по выбору водонагревателя для квартиры

Выбор под конкретные запросы

Выбрать электрический водонагреватель с гарантией того, что потом не пожалеете, можно только в том случае, если вы будете точно представлять для чего он нужен. Например, горячая вода требуется только для мытья рук (например, в гараже), для этой цели сгодится «Electrolux Smartfix 2.0 3.5 S» ценой 1900 р. При мощности 3,5 кВт, он выдаёт 2 л/мин, при температуре 50˚C. В комплекте есть шланг и насадка-душ. Обеспечить подачу воды можно подвесив сверху ведро и подведя от него шланг.

Рекомендации по выбору водонагревателя для квартиры

На даче, кроме рук надо обеспечить мытьё посуды. Но скорее всего, сетевое напряжение будет ниже нормы. Поэтому подойдёт накопительный водонагреватель с небольшой ёмкостью, например «Термекс Light MS 30» мощностью 2,5 кВт, объёмом накопителя 30 л и ценой 5500 р. Полный бак, даже при слабом напряжении он нагреет до 60˚C за 45-60 мин. Его хватит даже для принятия душа.

Водонагреватель для квартиры, выбирается в зависимости от количества проживающих и от пропускной способности электросети. Если нет желания заниматься заменой проводки, то накопительная система с объёмом бака от 50 л. А если позволяют параметры электросети, то конечно проточный. Но в этом случае мощность устройства должна быть не менее 6 кВт. Это позволит получать ≈ 5,5 л воды в минуту, с температурой 50 ˚C. Ограничив температуру до 40˚C, объём увеличится до 7 л/мин.

Это интересно: Смесь для кладки кирпича: изучаем вопрос

Тепловой и конструктивный расчет

Любой расчет рекуперативного теплообменника можно провести на основе результатов теплового, гидравлического и прочностного вычислений. Они являются основополагающими, обязательны при проектировании нового оборудования и ложатся в основу методики расчета последующих моделей линейки однотипных аппаратов. Главной задачей теплового расчета ТОА является определение необходимой площади теплообменной поверхности для устойчивой работы теплообменника и поддержания необходимых параметров сред на выходе. Довольно часто при таких расчетах инженеры задаются произвольными значениями массогабаритных характеристик будущего оборудования (материал, диаметр труб, размеры пластин, геометрия пучка, тип и материал оребрения и др.), поэтому после теплового обычно проводят конструктивный расчет теплообменника. Ведь если на первой стадии инженер посчитал необходимую площадь поверхности при заданном диаметре трубы, например, 60 мм, и длина теплообменника при этом получилась порядка шестидесяти метров, то логичнее предположить переход к многоходовому теплообменнику, либо к кожухотрубному типу, либо увеличить диаметр трубок.

Рекомендации по выбору водонагревателя для квартиры

Теплообменники труба в трубе

Рассмотрим самый простой расчет теплообменника «труба в трубе». Конструктивно данный тип ТОА максимально упрощен. Во внутреннюю трубу аппарата пускают, как правило, горячий теплоноситель, для минимизации потерь, а в кожух, или в наружную трубу, запускают охлаждающий теплоноситель. Задача инженера в этом случае сводится к определению длины такого теплообменника исходя из рассчитанной площади теплообменной поверхности и заданных диаметров.

Рекомендации по выбору водонагревателя для квартиры

Здесь стоит добавить, что в термодинамике вводится понятие идеального теплообменника, то есть аппарата бесконечной длины, где теплоносители работают в противотоке, и между ними полностью срабатывается температурный напор. Конструкция «труба в трубе» ближе всего удовлетворяет этим требованиям. И если запустить теплоносители в противотоке, то это будет так называемый «реальный противоток» (а не перекрёстный, как в пластинчатых ТОА). Температурный напор максимально эффективно срабатывается при такой организации движения. Однако выполняя расчет теплообменника «труба в трубе», следует быть реалистами и не забывать о логистической составляющей, а также об удобстве монтажа. Длина еврофуры — 13,5 метров, да и не все технические помещения приспособлены к заносу и монтажу оборудования такой длины.

Газовые колонки

Это проточные газовые водонагреватели прямого нагрева. По конструкции они схожи с электрическими устройствами, только в качестве источника питания выступает газовая горелка, которая отвечает за нагрев воды, проходящей через змеевик. Работа осуществляется за счет мощной энергии, выделяемой при сжигании газа. Подключение горелки происходит после открытия крана, через электророзжиг или запальник, который горит постоянным небольшим пламенем.

Рекомендации по выбору водонагревателя для квартиры

Такая конструкция достаточно компактна, ее можно установить под раковиной или за ванной. Но главное преимущество газового проточного оборудования перед электронным – большая мощность. Она варьируется от 17 до 30 кВт. При этом стоимость эксплуатации меньше, из-за дешевизны сырья.

Современному потребителю доступны разные виды водонагревателей. Все они отличаются по типу источника энергии, способом нагрева воды, объемом, формой, управлением и другими конструктивными особенностями. Выбор определенной модели зависит от места установки и задач, с которыми данное оборудование должно будет справляться.

https://youtube.com/watch?v=G8qxbvEu4P8

Как рассчитать мощность ТЭНа калькулятором онлайн

Расчет мощности ТЭНа с помощью онлайн-калькулятора выполняется учетом объема бака самодельного водонагревателя. Кроме того, учитывается начальная и конечная (требуемая) температура воды, а также предполагаемое время нагрева. На точность результатов оказывает влияние фактическое напряжение электрической сети и особенности конструкции данного ТЭНа. Все эти исходные данные вводятся в онлайн-калькулятор расчета мощности.

Основой всех расчетов служит формула, определяющая математические показатели мощности: P=0,0011m(tk-tн)/T, где:

  • Р — это мощность ТЭНа,
  • m — масса воды, подлежащей нагреву,
  • tk-tн — температура воды в начале и конце нагрева,
  • Т — время, необходимое для нагрева воды.

Калькулятор позволяет вычислить мощность нагревательного элемента без учета потерь тепла, различающихся в соответствии с конструкцией той или иной емкости. Кроме того на тепловые потери влияет температура окружающей среды и другие факторы.

Во время расчетов ТЭНа следует учитывать показатели фактического напряжения электрической сети, значительно отличающиеся от предполагаемого номинала. Например, пониженное напряжение может привести к снижению расчетной температуры рабочей поверхности ТЭНа. Поэтому времени для нагрева одного и того же объема воды потребуется значительно больше.

Рекомендации по выбору водонагревателя для квартиры

Во время расчетов в окне калькулятора «Объем нагреваемой воды» может быть вставлено значение массы этой воды с учетом ее удельного веса, составляющего 1 г/см3. Нередко холодная вода для нагрева поступает из городских систем водоснабжения. В этих случаях предусмотрена ее начальная температура, которая рекомендуется в летний период примерно 5-8 градусов, а в зимний период — 13-18 градусов. Конечный результат расчетной мощности Р в формуле подходит не только для одного ТЭНа, но и для нескольких элементов, соединенных параллельно.

Расчет мощности ТЭНа

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
T

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

Сколько кВтч 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.

Расчет мощности ТЭНа

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

Рекомендации по выбору водонагревателя для квартиры

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.

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,
    • 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 = 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 (http://water-save.com/
) и строгий учёт водорасхода.

1.4. Расчёт поверхности теплообмена выпарного аппарата.

Для расчёта поверхности
теплообмена выпарного аппарата запишем
уравнение теплопередачи:

Q=K F Dtполезн.
(12)

где
К – коэффициент теплопередачи Вт/(м2 К)

F
– площадь поверхности теплообмена, м2;

Коэффициент
теплопередачи К найдем из выражения:

Рекомендации по выбору водонагревателя для квартиры
(13)

где aкип
– коэффициент теплоотдачи кипящего
раствора, Вт/(м2 К)

aконд
— коэффициент теплоотдачи конденсирующегося
пара, Вт/(м2 К)

∑rст
– сумма термических сопротивлений всех
слоёв, из которых состоит стенка, включая
слои загрязнений, (м2 К)/Вт

Для расчётов коэффициент
теплоотдачи aконд,
aкип
воспользуемся методом итераций.

Примем температуру
наружной стенки трубы tст1
равной:

tст1=tконд.гр.п-3.5

tст1=122.768-3.5=119.268
°С

При
конденсации греющего пара на пучке
вертикальных труб, выражение для
коэффициента теплоотдачи имеет следующий
вид / 2, формула 4.52(а) /:

Рекомендации по выбору водонагревателя для квартиры (14)

где Н
– высота труб, м

Dt
– разность температур конденсаций
греющего пара tконд.гр.п.
и температуры стенки t1,
с;

Значение
функции Аt
найдём при температуре tконд.гр.п.
/ 2, табл. 4.6
/

At=7265

Dt
= tконд.гр.п..
tст1
(15)

Dt
=122.768-119.268=2 °С

Н=Нтр=5
м

аконд=
8412· √(216.8)=6195 Вт/ мК

Количество
теплоты q1,
передаваемое от конденсирующегося пара
к стеке, найдём по формуле:

q1=aконд(tконд.гр.п..
tст1)
(16)

q1=6195·6.8=42126Вт

Так
как процесс теплопередачи является
установившемся, то количество теплоты
q1
равно количеству теплоты qст,
которое передаётся от наружной стенки
трубы с температурой tст1
к внутренней, с температурой tст2.

Рекомендации по выбору водонагревателя для квартиры (17)

Суммарное
термическое сопротивление стенки найдём
по формуле:

Рекомендации по выбору водонагревателя для квартиры (18)

где d
— толщина стенки трубы, м;

lст
— коэффициент теплопроводности трубы,
Вт/(м К)

rзагр1,
rзагр2
– термическое сопротивление слоев
загрязнения с наружной и внутренней
сторон стенки соответственно, м2 К/Вт

Определим
значения величин rзагр1,
rзагр2
/ 2, табл. ХХХI
/

rзагр1=1/5800=1.724 10-4
м2 К/Вт

rзагр2=1/2400=4.167 10-4
м2 К/Вт

Коэффициент
теплопроводности lст
для нержавеющей стали равен:

lст=17.5
Вт/(м К)

Толщину
стенки трубы примем:

d=0.002
м

Рекомендации по выбору водонагревателя для квартирым2 К/Вт

Температуру
tст2найдём из формулы(17)

tст2=tст1-q1 ∑rст

tст2=119,268-2.423 104 7.034 10-4=102.224
°С

Коэффициент
теплоотдачи кипящего раствора / 2, формула
4.62 /

Рекомендации по выбору водонагревателя для квартиры
(19)

где b
– безразмерная функция;

n
— кинематическая вязкость раствора,
м2/с

s
— поверхностное натяжение раствора Н/м

кип
– разность температур tст2
и температуры кипения раствора

tкип,
К;

Значение
безразмерной функции b
/ 2,формула 4.62 а /:

Рекомендации по выбору водонагревателя для квартиры
(20)

где rп
– плотность пара, кг/м3;

Плотность
раствора rр
рассчитываем при температуре кипения
tкип
и конечной концентрации хкон
(Приложение 2, п.1):

rр=1180
кг/м3

Плотность
пара rп
найдём при температуре кипения tкип
/ 2, табл. LVI
/

rп=0.467
кг/м3

Рекомендации по выбору водонагревателя для квартиры

Кинематическая вязкость
раствора n:

n=mр/rр
(21)

где mр
– динамическая вязкость раствора, Па с

Динамическая
вязкость раствора при температуре tкип
(Приложение 2,
п. 2):

mр=3.635 10-4
Па с

n=3.635 10-4/1.013 103
=3.589 10-7
м2/с

Поверхностное
натяжение s
при температуре tкип
/ 2, табл XXIV
/

s=62.25 10-3
Н/м

Коэффициент
теплопроводности l
для раствора при tкип
и хкон
(Приложение 2, п.4), Вт/(м К):

l=0.673
Вт/(м2.К)

Рекомендации по выбору водонагревателя для квартирыВт/м2 К

Количество
теплоты q2,
передаваемое от внутренней стенки к
раствору:

q2=aкип (tст2
tкип)
(22)

q2=5536 7.4=40966
Вт

Определим
значение выражения:

Е=|q1-q2|/min(q1,q2),
если Е

Е=(42126 — 40966)/ 40966=0.03

Тогда:

Крас=1/(1/6195+1/5536+0.000287)=1590
Вт/(м2 К)

Рекомендации по выбору водонагревателя для квартиры
(23)

Fрасч=
2960756/1590·26.2=71м2

      1. Выбор выпарного
        аппарата по каталогу.

Произведём выбор
аппарата по каталогу / 3,приложение 4.2
/. Для этого найденную площадь поверхности
теплообмена следует увеличить на 10-20
%, для обеспечения запаса производительности.

Fв.п.=1.2 F

Fв.п.=1.2 71=85.5
м2

где Fв.п.
– площадь выпарного аппарата с учётом
запаса производительности, м2;

Выберем
выпарной аппарат с естественной
циркуляцией, кипением в трубах и
вынесенной греющей камерой Наиболее
подходящим вариантом данного аппарата
является аппарат с площадью теплопередачи
100 м2;

Таблица 1. Основные
размеры выпарного аппарата (по ГОСТ
1198781)

F,
м2

D,
мм

не
менее

D1,
мм

не
более

D2,
мм

не
более

Н,
мм

Не
более

М,
кг

не
более

l=
4000 мм

100

1000

1800

600

13000

8500

F
– номинальная поверхность теплообмена;

D
– диаметр греющей камеры;

D1
– диаметр сепаратора;

D2
– диаметр циркуляционной трубы;

Н
– высота аппарата;

М
– масса аппарата;

Типы теплообменников

Прежде чем проводить расчет теплообменника, определяются с его типом. Все ТОА можно разделить на две большие группы: рекуперативные и регенеративные теплообменники. Основное отличие между ними заключается в следующем: в рекуперативных ТОА теплообмен происходит через разделяющую два теплоносителя стенку, а в регенеративных две среды имеют непосредственный контакт между собой, часто смешиваясь и требуя последующего разделения в специальных сепараторах. Регенеративные теплообменники подразделяются на смесительные и на теплообменники с насадкой (стационарной, падающей или промежуточной). Грубо говоря, ведро с горячей водой, выставленное на мороз, или стакан с горячим чаем, поставленный остужаться в холодильник (никогда так не делайте!) — это и есть пример такого смесительного ТОА. А наливая чай в блюдце и остужая его таким образом, мы получаем пример регенеративного теплообменника с насадкой (блюдце в этом примере играет роль насадки), которая сначала контактирует с окружающим воздухом и принимает его температуру, а потом отбирает часть теплоты от налитого в него горячего чая, стремясь привести обе среды в режим теплового равновесия. Однако, как мы уже выяснили ранее, эффективнее использовать теплопроводность для передачи теплоты от одной среды к другой, поэтому более полезные в плане теплопередачи (и широко используемые) ТОА на сегодняшний день – конечно же, рекуперативные.

Рекомендации по выбору водонагревателя для квартиры

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.

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:

Рекомендации по выбору водонагревателя для квартиры

Выводы и полезное видео по теме

На представленном видео подробно излагаются конструктивные особенности различных видов проточных нагревателей:

Следующий ролик рассказывает об основных критериях агрегатов накопительного типа.

Советы специалиста по выбору электронагревателей можно услышать на приведенном ниже видеоролике:

Как мы видим, существует множество вариантов электрических нагревателей

Чтобы сделать нужный выбор, важно четко сформулировать требования к модели с учетом принципа работы, емкости, объема и других параметров

Помимо технических характеристик важно обратить внимание на такие факторы как надежность бренда, длительность гарантийного срока от производителя, наличие сервисных центров. Какой тип водонагревателя установлен у вас? Довольны ли вы его качеством, скоростью нагрева воды и потреблением электроэнергии? Пишите свои под этой статьей

Какой тип водонагревателя установлен у вас? Довольны ли вы его качеством, скоростью нагрева воды и потреблением электроэнергии? Пишите свои под этой статьей.

А может вы только подбираете водогрей и никак не можете определиться какой вам нужен – проточный или накопительный? Спрашивайте совет у других посетителей сайта и наших экспертов в блоке .

Instagram не типичного строителя
Adblock
detector