В частности, я имею в виду известь/осаждение на дне водонагревателя и обызвествление нагревательных элементов (а не возможное ухудшение теплоизоляции).
Очень часто утверждается (как правительственными экспертами по энергоэффективности, так и продавцами/специалистами по обслуживанию водонагревателей, но, увы, без надежного теоретического объяснения), что кальцинированные нагревательные элементы в электрических водонагревателях приведут к гораздо более высоким счетам за электроэнергию для нагрева воды (числа часто в диапазоне от 30% до более чем 400% увеличения счетов за электроэнергию), и что водонагреватели необходимо обслуживать (обычно рекомендуется ежегодно), чтобы слить отложения и очистить/заменить нагревательные элементы в первую очередь по этой причине ( среди прочих).
но я ищу теоретическое/физическое объяснение этому (или опровержению).
Теперь я понимаю, почему кальцификация на нагревательном элементе и вокруг него — это плохо, так как он действует как теплоизоляция между собой и водой, что:
увеличить время, необходимое нагревательному элементу для нагрева полного резервуара с водой (из-за более медленной передачи тепла)
сократить срок службы нагревательного элемента (из-за его перегрева, так как отключение термостата будет отложено из-за предыдущего пункта)
Оба являются вескими причинами для регулярного обслуживания. Однако я не понимаю, почему это может привести к увеличению энергопотребления?
Я попытался посмотреть вверх, и, насколько я понимаю, закон сохранения энергии должен выполняться. Я не вижу преобразования энергии во что-либо, кроме тепла, из-за обызвествления нагревательных элементов? И если тепло использовалось нагревателем, оно должно в конечном итоге передаваться воде вокруг него, верно?
Я вижу две вещи, которые происходят, если нагревательный элемент обызвествляется:
Верны ли эти предположения, и если да, то я что-то упустил? Куда будет потрачена такая энергия, используемая нагревателем (не передана нагретой воде)? Или «нерегулярное техническое обслуживание водонагревателя приводит к увеличению счетов за электроэнергию» просто очень популярная городская легенда?
Итак, вопрос: «Правда ли, что кальцинированные элементы водонагревателя потребляют больше электроэнергии, и если да, то почему»?
(примечание: изначально я собирался опубликовать это в diy.SE, где есть что сказать о водонагревателях; но, поскольку я ищу теоретическое объяснение, а не практическое использование, физика.SE кажется гораздо лучшим местом. Также обратите внимание: английский не является моим основным языком , так что некоторые термины могут быть неверными; и мои знания физики находятся на уровне [или были два или три десятилетия назад] на уровне средней школы)
Электричество, за которое вы платите, не просто расходуется на электроприборы; некоторое его количество переходит в виде тепла на электрическом пути от счетчика к нагрузкам. Кроме того, тепло от нагрузки, такой как нагревательный элемент, может перемещаться по электрическим проводникам от устройства (резервуара для воды) — помните: большинство хороших электрических проводников также являются хорошими теплопроводниками. Таким образом, ваш увеличенный элемент водонагревателя по-прежнему будет производить ту же мощность нагрева, что и всегда, но меньше тепла попадает в воду, а больше выходит за пределы водонагревателя. Часть этого потерянного тепла уходит по проводке, и из-за увеличенного рабочего цикла для компенсации неэффективности проводка тратит больше времени на передачу тока и трату энергии.
Итог: энергия сохраняется в том смысле, что она не просто исчезает... она просто куда-то уходит, превращаясь в отработанное тепло и не принося никакой пользы.
Накипь заставит нагреватель нагревать воду медленнее из-за большего теплового сопротивления между нагревательным элементом и водой. Это означает, что сам нагревательный элемент станет (намного) горячее, а его сопротивление увеличится. Это снижает выходную мощность, и нагреватель с трудом обеспечивает достаточное количество горячей воды. Это не сильно увеличит ваш счет за электроэнергию, но это означает, что долгий душ будет холодным.
Напротив, в газовом обогревателе через теплообменник проходит горячий газ; если есть дополнительное термическое сопротивление, газ, выходящий из теплообменника, все еще будет горячим, и у вас будет реальная неэффективность. Отсутствие обслуживания газового водонагревателя обойдется вам дороже; но не обслуживание электрического водонагревателя не будет.
Единственное исключение, которое я вижу, это ситуация, когда у вас есть ценообразование по требованию: стоимость кВтч меняется в зависимости от времени суток. Теперь увеличенный в размерах водонагреватель может долго нагревать воду, и ему, возможно, придется продолжать нагревать воду весь день; более эффективный может использовать только непиковые тарифы и стоить меньше (тот же кВтч, меньше денег).
Что касается потерь «где-то еще» в системе. Если ваш электронагреватель подключен к сети 40 А, 220 В, он будет использовать (в США) провод калибра 8 (AWG). Предполагая, что вы находитесь в 20 футах от панели переключателей, у вас есть 40 футов провода с сопротивлением 0,025 Ом. При токе 40 А это дает падение на 1 В и рассеивание 40 Вт. По сравнению с 9 кВт для обогревателя это около 0,5%. Он не нулевой, но и не такой уж большой. Конечно, не так много, как число, которое вы цитируете.
Если я правильно помню, 1/8 дюйма кальция, накопленного на нагревательном змеевике, это то же самое, что несколько футов бетона, обернутого вокруг него, так что вы можете увидеть, сколько больше электроэнергии потребуется, чтобы нагреть воду до нужной температуры!
Это похоже на колеса автомобиля, сделанные из бетона (что вы спрашиваете).
Ответ: элемент, покрытый кальцием, элемент не предназначен для эффективной работы в таких условиях, поэтому, если водонагреватель используется часто, он будет стоить вам дороже. электричество
Уравнение должно относиться к использованию, также элемент может выйти из строя в этом состоянии, потому что розетки и кабели будут перегреваться.
Брэндон Энрайт
Матия Налис
jjstcool