В много запитвания е посочено само «загрейте до 80 °C» — без маса на средата, без време за загряване, без начална температура и без данни за изолацията на резервоара. Без тези параметри всяка посочена мощност остава догадка.
Стъпка 1: Изчислете полезната топлина
Топлината, нужна за загряване на средата от началната до целевата температура, е произведение на масата, специфичния топлинен капацитет и температурната разлика. Водата при стайна температура има специфичен топлинен капацитет около 4,2 kJ/(kg·°C), термомаслото около 2,0, а стоманата само около 0,5.
Пример: резервоар с 2 t вода, загрявана от 15 °C до 85 °C, изисква 2000 × 4,2 × 70 = 588 000 kJ полезна топлина.
Стъпка 2: Определете времето за загряване
Една и съща топлина за 2 часа или за 6 часа дава трикратна разлика в мощността. Разделете kJ на секундите и получавате kW:
588 000 kJ ÷ 7200 s ≈ 81,7 kW
Това е теоретичната стойност. При реалния подбор трябва да се отчетат и топлинните загуби на резервоара, топлината, погълната от тръбопроводите и опорите, и изпарението от повърхността. За стоманен резервоар с обвръзка се добавя 10–15 % от масата на водата; неизолиран резервоар губи около 1,5–2 kW на всеки квадратен метър повърхнина.
Стъпка 3: Добавете резерв, но не сляпо
Обичайната практика е към теоретичната стойност да се добави 15–20 %. В горния пример 81,7 kW плюс 20 % дават около 98 kW, затова 100 kW е разумният избор.
Повече резерв не е по-добре. Завишената мощност повишава повърхностното натоварване на елементите, а маслените среди са склонни към коксуване; освен това регулирането се свежда до чести включвания и изключвания, което всъщност засилва колебанията на температурата. Ако притесняват зимните условия или бъдещо разширение, по-правилно е мощността да се раздели на групи — например четири групи по 25 kW, включвани при нужда — вместо още отначало да се заложи 150 kW.
Мощността за поддържане се изчислява отделно
След излизане на работната температура мощността, нужна за поддържането ѝ, е много по-малка от мощността за загряване — обикновено само 15–25 % от нея. Ако съоръжението работи през повечето време в режим на поддържане, именно тя определя дългосрочните разходи за електроенергия.
Резервоар с 5 m³ масло без изолация, с повърхност при 70 °C и околна температура 20 °C, губи около 4–6 kW чрез естествена конвекция и излъчване. При изолация от минерална вата с дебелина 50 mm загубите падат под 1 kW. Тази изолация обикновено се изплаща от икономията на електроенергия за по-малко от година.
Проточните системи се изчисляват по друг начин
За непрекъснато движеща се среда се изчислява не общото количество топлина, а разликата в енталпиите:
P (kW) = разход (kg/s) × специфичен топлинен капацитет (kJ/kg·°C) × ΔT (°C)
За 5 m³/h вода, загрявана от 20 °C до 60 °C, разходът е около 1,39 kg/s, следователно мощността е 1,39 × 4,2 × 40 ≈ 233 kW. При такива задачи плътността на мощността е висока, затова задължително се проверява температурата на повърхността на елемента, за да се избегне локално кипене до стената на тръбата.
Какво да предадете на производителя
- Наименование и концентрация на средата, наличие на частици и склонност към образуване на накип
- Пълна маса на средата или разход
- Начална и целева температура
- Необходимо време за загряване
- Размери и материал на резервоара, наличие на изолация
- Параметри на захранването: напрежение, брой фази, разполагаема мощност
- Условия на монтаж: помещение или открито, агресивни газове, взривоопасна зона
Запишете тези точки ясно — и подборът обикновено попада в целта от първия път.