Расчет времени нагрева, температуры смешанной воды и мощности водонагревателя

Цены на водонагреватели в нашем каталоге

Простой прикидочный расчет объема

Формула расчета времени нагрева

Формула расчета количества и температуры смешанной воды

Расчет мощности водонагревателя

Водонагреватели объемом от 5 до 1000 литров позволяет решить практически любую задачу по обеспечению человека горячей водой.

При подборе накопительного прибора исходят из пиковой (максимальной) потребности в горячей воде. Итак, типичный пример. Семья из трех человек хочет приобрести накопительный водонагреватель на время отключения горячей воды. Какого объема выбрать прибор?

Простой прикидочный расчет объема

Как правило, наибольшее количество воды тратится при принятии душа. В среднем, за один сеанс, расход составляет 60 литров воды при температуре 38-40°С. Этого хватает примерно на 10 минут полноценного душа. Соответственно, если три человека, захотят принять водные процедуры друг за другом, им понадобится 180 литров теплой воды. Если учесть, что температура нагрева воды в водонагревателе составляет 60°С, её придется разбавить. Разбавив горячую воду из водонагревателя холодной получаем объем теплой воды в два раза больший, чем было горячей в водонагревателе. Получается, что нам понадобится 180:2= 90 литров горячей воды. Прибавляя к 90 литрам еще 10% для обеспечения водой хозяйственных нужд (помыть посуду и т.д.), мы получаем оптимальную емкость равную 100 литрам.

Конечно, если планируется принимать ванну, то количество воды нужно расчитывать, исходя из заполняемого объема ванны.

Если между сеансами быдет перерыв, то можно обойтись и более компактным прибором литров на 30, так как нагрев такого объема при мощности 2 кВт длится примерно 1 час, то соответственно через данный промежуток времени можно принять душ не боясь, что теплая вода внезапно кончится.

Для точного расчета можно применить следующие формулы:

Формула расчета времени нагрева

t = (m ∙ c ∙ ∆ϑ) / (P ∙ η)

t - время нагрева в часах
c = 1,163 (Ватт/час) / (кг ∙ К)
m - количество воды в кг
P - мощность в Вт
η - КПД
∆ϑ - разность температур в К (ϑ₁ - ϑ₂)
ϑ₁ - температура холодной воды в °C
ϑ₂ - температура горячей воды в °C

Формула расчета количества и температуры смешанной воды

m_смеш=(m₂ ∙(ϑ₂- ϑ₁))/(ϑ_смеш - ϑ₁)    ϑсмеш = (m₁ ∙ ϑ₁ + m₂ ∙ ϑ₂) / (m₁ + m₂)

m_смеш - количество смешанной воды в кг   
m₂ - количество горячей воды в кг
ϑ_смеш - температура смешанной воды в °С   
ϑ₁ - температура холодной воды в °C
m₁ - количество холодной воды в кг   
ϑ₂ - температура горячей воды в °C
 
Пример: Сколько смешанной воды при температуре ϑ_смеш 40°C получится при добавлении холодной воды ϑ₁ 10°C к 80 кг горячей воды ϑ₂ 55°C?

m_смеш = 80 ∙ (55-10) / (40 - 10) = 120 кг = 120 л
 
Пример: Какова будет температура воды при смешивании 80 кг воды (m₂) при температуре ϑ₂ 55°C с 40 кг воды (m₁) при температуре ϑ₁ 10°C?
   
ϑ_смеш = (40 ∙ 10 + 80 ∙ 55) / (40 + 80) = 40°С

Расчет мощности водонагревателя

Время нагрева воды в накопительном водонагревателе напрямую зависит от мощности нагревательного элемента. В комбинированных водонагревателях основным нагревательным элементом является теплообменник, подключенный к системе отопления частного дома. А ТЭН используется для компенсации тепловых потерь при длительном отсутствии разбора горячей воды, так как тепловая мощность теплообменника значительно больше тепловой мощности ТЭНа.

Прибегнув к уже упоминавшейся формуле, мы можем сравнить время нагрева прибора объемом 120 литров при работе ТЭНа мощностью 2 кВт или теплообменника мощностью 8 кВт (значение верно при температуре воды в системе отопления +80°С). Температура горячей воды 55°С, температура холодной воды +10°С.

t = m · c · ∆ϑ / P · η

t = 120 · 1.163 · 45 / (2000 · 0.98) = 192 мин  >  48 мин = 120 · 1.163 · 45 / (8000 · 0.98)

Для удобства можно воспользоваться следующей таблицей.

    Источник: teplo-spb.ru