Sok ajánlatkérésben csak annyi szerepel: „melegítsük 80°C-ra" — a közeg tömege, a felfűtési idő, a kiindulási hőmérséklet és a tartály szigetelése nélkül. Ezen adatok hiányában minden megadott teljesítmény csak találgatás.

1. lépés: A hasznos hő kiszámítása

A közeg kiindulási hőmérsékletről a célértékre emeléséhez szükséges hő a tömeg, a fajhő és a hőmérséklet-különbség szorzata. A víz fajhője környezeti hőmérsékleten mintegy 4,2 kJ/(kg·°C), a hőolajé körülbelül 2,0, az acélé pedig csak mintegy 0,5.

Példa: egy 2 tonna vizet tartalmazó tartály, amelyet 15°C-ról 85°C-ra melegítünk, 2000 × 4,2 × 70 = 588.000 kJ hasznos hőt igényel.

2. lépés: A felfűtési idő meghatározása

Ugyanaz a hőmennyiség 2 óra vagy 6 óra alatt háromszoros különbséget jelent a teljesítményben. Osszuk el a kJ-t a másodpercekkel, hogy kW-t kapjunk:

588.000 kJ ÷ 7200 s ≈ 81.7 kW

Ez az elméleti érték. A valódi méretezésnél számolni kell még a tartály hőveszteségével, a csővezetékek és tartók által felvett hővel, valamint a felületi párolgással. Csővezetékkel ellátott acéltartálynál adjuk hozzá a víz tömegének 10%–15%-át; a szigeteletlen tartály felületének négyzetméterénként nagyjából 1,5–2 kW-ot veszít.

3. lépés: Tartalék hozzáadása — de nem vakon

A szokásos gyakorlat 15%–20% hozzáadása az elméleti értékhez. A fenti példában 81.7 kW, 20%-kal növelve, mintegy 98 kW, így a 100 kW észszerű választás.

A több tartalék nem jobb. A túlméretezett teljesítmény növeli az elem felületi terhelését, az olajos közegek pedig hajlamosak a kokszosodásra; a szabályozás emellett gyakori be- és kikapcsolásra kényszerül, ami valójában fokozza az ingadozást. Ha a téli körülmények vagy a későbbi bővítés aggaszt, jobb megoldás csoportokra bontani — például négy 25 kW-os csoportra, amelyeket igény szerint kapcsolunk be —, mint eleve 150 kW-ra méretezni.

A tartási teljesítmény külön számítás

A hőmérséklet elérése után a fenntartásához szükséges teljesítmény jóval kisebb a felfűtési teljesítménynél — jellemzően csak annak 15%–25%-a. Ha a berendezés az idő nagy részében tartás üzemmódban jár, ez adja a hosszú távú villamosenergia-költség fő részét.

Egy szigeteletlen, 5 m³-es olajtartály, amelynek felülete 70°C, a környezet pedig 20°C, természetes konvekcióval és sugárzással nagyjából 4–6 kW-ot veszít. 50 mm kőzetgyapot szigeteléssel ez 1 kW alá esik. A szigetelés a megtakarított villamos energiának köszönhetően általában egy éven belül megtérül.

Az átfolyó rendszereket másként számítjuk

Folyamatosan áramló közegeknél nem a teljes hőmennyiséget, hanem az entalpiakülönbséget számítjuk:

P(kW) = tömegáram (kg/s) × fajhő (kJ/kg·°C) × ΔT (°C)

5 m³/h víz 20°C-ról 60°C-ra melegítésekor a tömegáram mintegy 1,39 kg/s, így a teljesítmény 1,39 × 4,2 × 40 ≈ 233 kW. Ezekre a feladatokra nagy teljesítménysűrűség jellemző, ezért ellenőrizni kell az elem felületi hőmérsékletét, hogy elkerüljük a lokális forrást a csőfalnál.

Mit adjunk meg a gyártónak

  • A közeg neve, koncentrációja, tartalmaz-e részecskéket, illetve hajlamos-e lerakódásra
  • A közeg teljes tömege vagy térfogatárama
  • Kiindulási és célhőmérséklet
  • Előírt felfűtési idő
  • A tartály méretei, anyaga és szigetelése
  • Hálózati csatlakozás: feszültség, fázisok, rendelkezésre álló teljesítmény
  • Környezet: beltér vagy kültér, korrozív gázok, veszélyes terület-e

Ha ezeket egyértelműen leírjuk, a méretezés rendszerint elsőre eltalál.