Как рассчитать мощность плиты по закипанию воды

Обновлено: 05.07.2024

В моем районе горячую воду дают только по большим праздникам, поэтому я грею воду круглый год в бойлере.

Бойлер — это прибор для нагрева воды, который работает от электричества. По принципу работы он напоминает большой кипятильник. Бойлер устанавливают, чтобы не зависеть от центрального водоснабжения.

Я живу в Севастополе вдвоем с бабушкой в двухкомнатной квартире 55 м². Перебои с горячей водой в моем районе начались 15 лет назад — власти объясняли это износом трубопровода. Со временем ситуация ухудшалась, а последние восемь лет горячую воду нам дают только на Новый год и День Победы.

Мы решили купить электрический бойлер, чтобы полностью отказаться от городского горячего водоснабжения. Помимо электрического бойлера греть воду еще можно в газовой колонке. Мы рассматривали такой вариант, но колонка показалась нам небезопасной. К тому же надо было прокладывать газовые трубы и получать разрешение в Горгазе. Бойлер был дешевле колонки, а чтобы установить его — не надо ни у кого ничего спрашивать. И мы выбрали этот вариант.

Что вы узнаете

Виды электрических бойлеров

Бойлеры бывают накопительные и проточные. Они отличаются по устройству и принципу работы.

Накопительный. Он стоит от 4000 Р . Это бак с водой, внутри которого находится трубчатый нагревательный элемент (ТЭН). Холодная вода поступает из домового стояка.

Накопительный бойлер не умеет нагревать воду мгновенно. Нужно ждать, пока поступившая холодная вода нагреется до нужной температуры. Время нагрева зависит от мощности ТЭНа, объема бака и температуры холодной воды на входе.

Сколько часов нагревается вода в разных бойлерах до 65 °С

Мощность ТЭНа, кВт	5 литров	10 литров	15 литров	30 литров	50 литров	80 литров	100 литров	150 литров	200 литров
1	0,30	0,59	0,89	1,78	2,97	4,75	5,93	8,90	—
2	0,15	0,30	0,45	0,89	1,48	2,37	2,97	4,45	5,93
3	0,10	0,20	0,30	0,59	0,99	1,58	1,98	2,97	3,96
4	0,07	0,15	0,22	0,45	0,74	1,19	1,48	2,23	2,97
6	0,05	0,10	0,15	0,30	0,49	0,79	0,99	1,48	1,98
7,5	0,04	0,08	0,12	0,24	0,40	0,63	0,79	1,19	1,58
9	0,03	0,07	0,10	0,20	0,33	0,53	0,66	0,99	1,32
12	0,02	0,05	0,07	0,15	0,25	0,40	0,49	0,74	0,99

Проточный. Такой бойлер не накапливает воду внутри бака, а сразу греет ее. В отличие от накопительного проточный бойлер занимает меньше места, но во время работы потребляет больше электричества.

Стоят проточные бойлеры от 2000 Р .

А такие проточные бойлеры ставят обычно на кухонную мойку. Открывая смеситель, сразу получаешь горячую воду, температуру которой можно настроить с помощью терморегулятора. Стоят такие нагреватели от 1500 Р

По каким критериям выбрать бойлер

Перед выбором бойлера нужно учесть такие условия.

Количество членов семьи. Для одного человека достаточно бака до 50 литров. Для семьи из четырех человек стоит искать модели от 80 до 120 литров. Если есть дети, которые любят плескаться в ванне, бак должен быть еще больше.

Мы выбрали бойлер с баком на 80 литров, потому что такого объема хватает для двух взрослых человек, чтобы ежедневно принимать душ, мыть руки и чистить зубы.

Мы сделали ремонт в квартире и заменили всю проводку. Сейчас на бойлер идет отдельный силовой кабель.

Наличие места и удобство подключения. Если совмещенный санузел в малогабаритке, придется покупать либо проточный бойлер, либо накопительный с небольшим объемом бака.

У нас бойлер висит в ванной комнате над стиральной машиной и никому не мешает.

Как победить выгорание

Температура холодной воды на вводе. Ее можно измерить так: набрать стакан воды из-под крана и погрузить в него обычный градусник. Если 12—17 °С , даже маломощный проточный бойлер в целом справится с нагревом. А если меньше 12 °С, проточный, возможно, не будет успевать нагревать воду: вместо горячей получите чуть теплую.

Количество сантехники. Если бойлер нужен не только для душа, но и для кухонной мойки, гигиенического душа или мини-раковины в туалете, стоит поискать модели с баком от 150 литров. А если горячая вода нужна только для мытья посуды, достаточно бака на 20—30 литров , его можно даже установить под кухонную мойку.

Мы используем бойлер, только чтобы умываться и принимать душ. Посуду мы моем в посудомоечной машине, поэтому на кухне горячая вода в целом не нужна.

Объем бака. Эта характеристика относится к накопительным бойлерам. Объем бака подбирают исходя из количества жильцов.

Для семьи из четырех человек нужны бойлеры от 80 литров. Чтобы воды всем точно хватило, температуру нагрева можно выставить повыше: не стандартные 50—60 °С , а 70—80 . Но при этом ТЭН будет изнашиваться быстрее, а дети рискуют обжечь руки.

Если есть ванна, которую надо заполнять до краев, нужен бойлер от 100 литров. Стандартный объем ванны 180—200 литров , и 100-литровогох бойлера хватит, чтобы заполнить ее. Горячая вода из бойлера смешается с холодной и получится полная ванна теплой воды. Однако чтобы потом принять душ, горячей воды, скорее всего, уже не останется. Поэтому для принятия ванн лучше брать бойлеры от 120 литров.

Мы с бабушкой не принимаем ванну, а любим душ. К нам иногда приезжают родственники, поэтому решили выбрать объем бака с запасом — на 80 литров. Хотя и 50 литров вполне хватило бы .

Какой объем накопительного бойлера нужен для разного количества человек в семье

Количество жильцов	Объем бака, литры
1	До 50
2—3	50—80
4	80—120
От 5	От 120

Номинальная мощность. Чем больше мощность бойлера, тем быстрее он греет воду. Мощность накопительного бойлера в среднем от 1 до 3 кВт, проточного — от 2 до 27 кВт.

Накопительный бойлер с объемом бака 100 литров и мощностью 1,5 кВт нагреет воду до температуры 70 °С примерно за три часа. А бойлер мощностью 2,5 кВт нагреет те же 100 литров за один час быстрее. Если правильно вычислить мощность под свои нужды, можно отказаться от баков большого объема.

Если не рассчитали с мощностью накопительного бойлера, ее можно повысить, если заменить ТЭН на более мощный при очередном обслуживании. Стоят ТЭНы от 500 до 4000 Р .

С проточным бойлером так сделать вряд ли получится: придется менять прибор целиком.

Проточный бойлер в 3 кВт подойдет для мытья посуды. Его также хватит для приема душа, если устраивает относительно теплая вода и нужно перекантоваться во время сезонных отключений. Если полностью отказались от городской воды, нужен бойлер мощнее.

Проточный бойлер Electrolux на 6 кВт. С таким горячая вода точно будет горячей, а не тепленькой. Источник: DNS

Но мощный бойлер больше потребляет электричества. Например, проточный бойлер может оказаться затратным. Нагреватель мощностью 4 кВт при цене киловатт-часа 4 Р будет съедать 16 Р в час. Четыре часа непрерывной работы обойдутся в 64 Р . Месяц такой работы — 1920 Р .

Кроме того, не всегда проводка в квартире позволяет установить мощный бойлер. Стандартная розетка в квартире рассчитана на силу тока 16 ампер, что соответствует 3,5 кВт мощности. При этом номинал мощности берется с запасом, то есть защитный автомат в щитке, скорее всего, будет срабатывать, если к нему подключен бойлер на 3,5 кВт, но не будет, если бойлер потребляет 2,5—3 кВт.

Если нужно установить мощный нагреватель, под него нужно проложить отдельный силовой кабель и установить отдельный автомат в щитке.

Форма корпуса и подводка труб. Бойлеры бывают цилиндрические, квадратные, плоские и прямоугольные. Выбор формы корпуса зависит от места установки и личных предпочтений. Еще бойлеры разделяются по месту установки: под раковину, на пол, на стену. Чаще всего в продаже встречаются настенные модели.

Подведение воды к бойлеру может быть снизу, сверху или сбоку. Здесь нужно смотреть на расположение подводящих труб. У нас стоит цилиндрический с нижней подводкой труб, так как водопроводные стояки расположены снизу.

Максимальная температура нагрева. Температура горячей воды по нормативу должна быть в пределах 60—75 °С . Чем она выше, тем меньше холодной воды придется смешивать с горячей, чтобы получить комфортную температуру. Зимой я выставляю более высокую температуру, а летом — более прохладную.

Дополнительные особенности. К ним относятся цифровое управление, защита от замерзания, ускоренный нагрев или функция самодиагностики.

Ускоренный нагрев позволяет греть воду в два раза быстрее. Но бойлер будет работать на максимальной мощности и потреблять больше электричества. Эта функция встречается на бойлерах с двумя ТЭНами.

На этом бойлере включен ускоренный нагрев: крайняя правая кнопка горит желтым. Еще здесь есть функция Eco (кнопка левее), которую производитель рекомендует использовать раз в полгода для самоочистки бака от вредных бактерий

Функция защиты от замерзания пригодится, если температура в помещении падает ниже нуля. Например, бойлер установлен в подвале или на даче. При падении температуры программа автоматически включит нагреватель, и вода внутри не замерзнет.

Функция самодиагностики поможет найти причину неисправности бойлера. Код ошибки отобразится на панели управления.

Это простой накопительный бойлер DEXP. Индикатор нагрева — обычная стрелка, а управляется бойлер простыми кнопками под баком. Объема 80 литров хватит на семью из четырех человек. Источник: DNS

А этим водонагревателем можно управлять со смартфона через вайфай. Но и стоит он 30 000 Р . Источник: DNS

Как установить бойлер

Небольшие бойлеры до 20 литров можно установить самостоятельно. Специальных инструментов для этого не нужно. Как минимум понадобится разводной ключ. Монтаж габаритных моделей лучше доверить специалистам. В моем городе за такую услугу берут 2—3 тысячи рублей при условии, что не нужно прокладывать проводку и трубы.

Установку можно условно разделить на три этапа.

Крепление. Накопительные бойлеры объемом более 50 литров нужно крепить на несущие перегородки из кирпича или бетона. Когда бак заполнится водой, нагрузка будет значительной. При установке нужно смотреть, чтобы на блок управления не попадала вода и пар. Еще должно быть удобно пользоваться бойлером: например, задавать температуру на панели управления.

Если устанавливаете в нишу, от краев нужно оставить зазор 2—5 см , чтобы удобно проводить техническое обслуживание. От потолка зазор должен быть 5—7 см , иначе бойлер сложно будет повесить. Технологические зазоры указаны в инструкции от производителя.

Бойлер крепится к стене на крюки или анкерные болты. Отметить на стене отверстия для бурения можно с помощью рулетки.

Подведение труб. К бойлеру можно подключить любые виды труб: полипропиленовые, металлопластиковые, металлические, полиэтиленовые. Для локальной установки бойлера, например чтобы он работал только на один смеситель в ванной, можно обойтись без пайки и сварки. Достаточно перекрыть подачу воды и с помощью тройников и гибких подводок присоединить смеситель к бойлеру. Если нужно сделать разводку воды с бойлера по всей квартире, скорее всего, придется паять трубы.

В бойлере есть два патрубка для горячей и холодной воды. На корпусе они отмечены красным и синим цветом соответственно. К патрубку холодной воды подсоединяется тройник. К нижнему отводу тройника подключается предохранительный клапан, а к боковому — шаровой кран, чтобы слить воду из бака. Чтобы воду было удобно сливать в ванну или, например, в ведро, в кран ввинчивают штуцер для шланга или просто металлический фитинг, который направит струю вниз.

При нагреве вода расширяется и в баке возникает избыточное давление. Чтобы бойлер не разорвало, производитель предусмотрел предохранительный клапан. Когда давление превышает нормальное, клапан открывается и сбрасывает излишек воды наружу. Чтобы с клапана постоянно не капала вода, на его носик надевают трубку, второй конец которой выводят в канализацию. Для этого на канализационной трубе ставят тройник с заглушкой, в заглушке высверливают отверстие под трубку, вставляют ее и запенивают монтажной пеной.

Еще нужно предусмотреть запорные краны, которые будут перекрывать подачу воды в бойлер и из него. Такие краны пригодятся, чтобы обслуживать бойлер, когда его надо снять. Все соединения уплотняются ФУМ-лентой или льном.

Это предохранительный клапан, на который надета короткая трубка для сброса избыточной воды. Стрелка на клапане указывает направление движения воды, при монтаже важно не перепутать: вода должна идти в бойлер

Подключение к электричеству. Электричество подключают по трехжильному проводу с заземлением к разъемам, которые расположены на корпусе бойлера. Сечение кабеля подбирают исходя из мощности прибора. Я использовал провод сечением 2,5 мм² для бойлера мощностью 1,5 кВт.

Многие модели бойлеров сейчас уже на заводе оснащают встроенными устройствами защитного отключения, которые стоят прямо на проводе. УЗО отключит бойлер, если в его электросистеме возникнут проблемы. Если есть такое УЗО на проводе, в щитке допустим обычный автомат

Чтобы установить бойлер, лучше сразу докупить тройники и два шаровых крана. В комплекте обычно идет только предохранительный клапан. Один кран ставится на синий патрубок, чтобы через него сливать воду, второй — на красный патрубок, чтобы через него впускать воздух в бойлер. Внутри бойлера вода создаст давление, и если при сливе не впустить воздух, придется ждать несколько часов, пока вода сольется из бака.

Как обслуживать бойлер

Со временем внутри бака оседает грязь и ржавчина, а ТЭН покрывается слоем накипи. Чем хуже городская вода, тем это быстрее происходит.

Производители бойлеров придумали защиту, так как грязная вода ухудшает нагрев и может привести к поломке. Главный элемент такой защиты — магниевый анод. Это металлический стержень, покрытый магниевым сплавом. Он защищает внутреннюю поверхность бойлера, ТЭН и сварные швы от коррозии. При нагреве происходит активное выделение кислорода из воды — реакция окисления. Магниевый анод за счет своих химических свойств как бы отвлекает эту реакцию на себя, а бойлер остается в относительной безопасности.

Кроме магниевых бывают титановые (электронные) аноды. К ним постоянно поступает небольшой ток. В отличие от магниевого титановый анод не разрушается и не требует регулярной замены.

Периодичность обслуживания бойлера зависит от интенсивности использования и жесткости воды. Производители рекомендуют проводить чистку раз в год. Если жесткость высокая и воду греете каждый день, то чистку придется проводить чаще. А если, наоборот, включаете бойлер пару раз в неделю, в ежегодной чистке бака нет смысла. Я провожу ТО раз в два года. За это время на ТЭНе образуется небольшой слой накипи.

Обслуживать бойлер можно самостоятельно или пригласить специалиста. Я предпочитаю все делать своими руками.

Как почистить бойлер. Для этого нужно отключить питание и подождать, пока вода остынет. Затем можно сливать воду из бака и отсоединять трубы. Если бойлер подключен правильно, для слива просто открывают два шаровых крана на обоих патрубках: вода начинает стекать через кран холодной воды, слив пойдет очень быстро.

Еще можно сливать через предохранительный клапан, но его придется удерживать рукой в открытом положении, а слив 100 литров воды займет 2—3 часа.

После слива воды бойлер нужно снять, разобрать, достать ТЭН и почистить его от накипи. Накипь можно сколоть отверткой или ножом, а затем зачистить ТЭН мелкой шкуркой или металлической щеткой, насаженной на дрель или болгарку. У профессионалов нет единого мнения насчет механической чистки: после нее на ТЭНе появляются царапины, которые, как говорят, снижают срок его службы. Но иногда иначе почистить ТЭН просто невозможно.

1. Для проверки соответствия данных маркировки реальным параметрам

ТЭН необходимо проверить его сопротивление Омметром в горячем виде. В этом случае можно пренебречь различными коэффициентами.
Р=U*U/R,
где P — мощность, которую необходимо найти, Вт;
U — рабочее напряжение, В;
R — измеренное сопротивление тэн в горячем виде, Ом.
Например:
Напряжение в сети 220 Вольт, измеренное сопротивление равно 22 Ом. Тогда мощность тэна имеет значение: Р=220*220/22=2200 Вт=2.2 кВт.

2. Для расчета времени за которое тэн нагреет воду, используем формулу теплодинамики.

3.Подбор обогревательного устройства с оптимальной мощностью.

Мощность обогревателя определяет его способность поддерживать определенную температуру в помещении. Вторая величина, от которой это зависит, — объем помещения. При этом есть одно условие — теплоизоляция помещения должна быть приемлемой для данной климатической зоны.
Для стандартной высоты жилых помещений в России в 2.2-2.5 метра соотношение мощности к площади равна 1:10, т.е. нагреватель мощностью 1 кВт может обогреть помещение в 10 кв. метров.
Если высота помещения превышает указанное выше значение, тогда необходимо использовать поправочный коэффициент. Например, если высот помещения 3 метра, тогда: К = 3 метра/2.5 метра=1,2. Т.е. в этом случает соотношение мощности прибора и отапливаемой площади будет 1,2 кВт : 10 квадратных метров.

4. Зависимость объема теплоносителя (жидкости) системы отопления от мощности.

Приблизительный расчет объема теплоносителя системы отопления можно произвести используя следующее соотношение: для отопительной системы с котлом мощностью 1кВт требуется 15 литров теплоносителя. Соответственно объем отопительной системы с котлом мощностью 10 кВт приблизительно составит 150 литров.+
Данные, полученные при таком подсчете объема теплоносителя в системе отопления, не учитывают особенностей конкретной отопительной системы и являются всего лишь приблизительными

алекс.м

Кто сможет, подскажите по какой формуле можно рассчитать какое количество пара (кг/час) и тепловой мощности (кВт), потребуется для нагрева 10000 л воды в ёмкости с Т=10 0С до Т=95 0С, за 2 часа.

Valiko

gilepp

Для расчета требуется знать давление пара и его температуру, если он перегретый и как сказал коллега прямой нагрев или через стенки теплообменника (рубашка, змеевик и т.п.). Формула для расчета тепловой мощности для нагрева cm(t2-t1). Зная мощность и параметры пара, можно определить расход пара, который потребуется, пользуясь таблицей свойств пара, через энтальпию.

алекс.м

Греем в ёмкости вокруг которой наварен змеевик из полутрубы Ду 60 мм, длина змеевика 176 м. Снаружи змеевика утеплитель, минвата. давление пара 0,4 МПа, температура пара - 150-160 0С.

Synoptyk

Врядли Вам кто-то посчитает. Можно прикинуть минимальное кол-во пара необходимое на нагрев металла стальной емкости и воды в ней и теплопотерь в окружающую среду как теплопередача через плоскую стенку. Фактический расход может здорово отличаться от теоретически минимального.

P.S. Тут и кол-во витков (площадь поверхности теплопередачи) играет роль и то что вода нагревается от краев к центру.
В книгах по мазутных хозяйствах (по моему Назмеева) что то похожее встречалось.

алекс.м

БУСТЕР

зачем же так пугать. приблизительно посчитаем.

Тепловая мощность = 1*10000*(95-10)=850000 ккал/час = 987 кВт
1ккал/кг*К - удельная теплоёмкость воды
10000 кг - масса воды
95-10 - разница температур

Кол-во пара:
немного неправильные у вас данные по пару. примем:
насыщенный пар 5 бар, 152 град, сухость пара 1,0 )))
паровой змеевик по всем правилам обвязан паровой арматурой, конденсатоотводчик работает ПРАВИЛЬНО.
потери в окружающую среду считаем равными НУЛЮ.

скрытая теплота парообразования 503,4 ккал/кг
850000 / 503,4 = 1688,5 кг пара необходимо для нагрева 10000 литров воды с 10 до 95 град.

. а теперь вводите поправочный коэффициент:
* сухость пара будет другой, при 0,9 умножайте полученный результат на ~1,1
* потери в окружающую среду. считайте. теплотехника вам в помощь.

Synoptyk

БУСТЕР

тогда необходимая тепловая мощность 425000 ккал/час = 494 кВт
потребление пара 845 кг/час

Электронагреватели широко используются в бытовых электроприборах: чайниках, утюгах, каминах, плитках, паяльниках и т. д. Тепловое действие тока. При прохождении электрического тока через неподвижные металлические проводники единственным результатом работы тока является нагревание этих проводников, и, следовательно,по закону сохранения энергии вся работа, совершенная током, превращается в тепло.

Работа (в джоулях), совершаемая током при прохождении его через участок цепи, вычисляется по формуле:

U - напряжение, В;
I - сила тока, А;
t- время, с.

Количество теплоты (Дж), выделенное в проводнике при прохождении по нему электрического тока, пропорционально квадрату силы тока, сопротивлению проводника и времени прохождения тока и вычисляется по закону Джоуля - Ленца:

где R - сопротивление проводника, Ом.

Произведем расчет количества теплоты, необходимой для того, чтобы вскипятить воду в чайнике, вмещающем 2 л. Напряжение сети U=220 В. Ток, потребляемый электрочайником, I= 4 А. Определить время закипания воды в чайнике, если КПД его 80% и начальная температура воды 20° С.

U=220 В;
I=4 А;
m=2 кг;
КПД=0,8;
t=20° С;
tкип = 100° С.
Удельная теплоемкость воды С=4200.

Определим количество теплоты, необходимое для нагрева воды до температуры кипения.

Qпол = cm (tкип - t0) = 4200 * 2(100 - 20) = 672 000 Дж.

Определим общее количество теплоты, которое должен выделить нагревательный элемент электрочайника, с учетом потерь на нагрев керамики, корпуса чайника и внешней среды:

Определим время закипания воды в чайнике:

Отсюда находим t;

Мощность электрического тока. Зная работу, совершаемую током за некоторый промежуток времени, можно рассчитать и мощность тока, под которой, так же как и в механике, понимают работу, совершаемую за единицу времени. Из формулы, определяющей работу постоянного тока А = U//t, следует, что мощность его (Р) равна:

Нередко говорят о мощности электрического тока, потребляемой от сети, желая этим выразить мысль, что при помощи электрического тока (за счет тока) нагреваются утюги, электроплитки и т. д.

В соответствии с этим на приборах нередко обозначается их мощность, т. е. мощность тока, необходимая для нормального действия этих приборов. Так, например, для нормальной работы электроплитки на 220 В мощностью 500 Вт требуется ток около 2,3 А при напряжении 220 В (2.3 * 220 = 500).

На практике применяют более крупные единицы мощности: 1 гВт (гектоватт) = 100 Вт и 1 кВт (киловатт) = 1000 Вт.

Таким образом, 1 Вт есть мощность, выделяемая током 1 А в проводнике, между концами которого поддерживается напряжение 1 В.

Единица работы, совершаемой электрическим током в течение 1 с при помощи 1 Вт, называется ватт-секундой, или иначе джоулем. Применяют и более крупные единицы работы: 1 гектоватт-час (гВт*ч) или 1 киловатт-час (кВт*ч), который равен работе, совершаемой электрическим током в течение 1 ч при мощности 1 кВт.

Длину и диаметр проволоки нагревательного элемента рассчитывают исходя из величины напряжения сети и заданной мощности нагревательного элемента. Сила тока при данном напряжении и мощности определяется по формуле:

омическое сопротивление проводника всегда вычисляется по формуле:

Зная величину тока, можно найти диаметр и сечение проволоки.

Основные данные для расчета нагревательных элементов:

Допустимая сила тока, А	1	2	3	4	5	6	7
Диаметр нихромовой проволоки при температуре 700° С, мм	0,17	0,3	0,45	0,55	0,65	0,75	0,85
Площадь поперечного сечения проволоки, мм2	0,0227	0,0707	0,159	0,238	0,332	0,442	0,57

Подставляя полученные значения в формулу:

где: l - длина проволоки, м; S - сечение проволоки, мм^2; R - сопротивление проволоки, Ом; р-удельное сопротивление проволоки (для нихрома р = 1,1, для фехраля р =1,3), Ом*мм^2/м, получим необходимую длину проволоки для нагревательного элемента.

Пример. Определить длину проволоки из нихрома для нагревательного элемента плитки мощностью Р = 600 Вт при напряжении сети U = 220 В.

По этим данным находим диаметр и сечение проволоки: d= 0,45 мм, S = 0,159 мм^2. Тогда длина проволоки будет равна:

Точно так же можно рассчитать нагревательные элементы и для других электронагревательных приборов.

Примечание. При эксплуатации электрорадиотехнической аппаратуры необходимо знать сечение монтажных проводов - в зависимости от величины проходящего по ним тока. В таблице приведены максимально допустимые токи нагрузки для медных проводов различного сечения.

Читайте также: