Калькулятор мощности ТЭНа для нагрева воды

ТЭН подбирают в бойлер, бак, баню или самодельный водонагреватель.

Что подготовить:

• объём воды, л;
• начальную и конечную температуру - по умолчанию 10 и 60 градусов Цельсия;
• желаемое время нагрева, мин;
• КПД нагрева - доля энергии ТЭНа, ушедшая в воду: 0,95-0,98 для погружного ТЭНа; при заметных теплопотерях бака ставьте меньше;
• мощность имеющегося ТЭНа - если нужно узнать, за сколько он нагреет воду.

Теплоёмкость по умолчанию 4,19 кДж/(кг*градус Цельсия), плотность - 1 кг/л (1 л воды примерно 1 кг).

Как применять результат: берите ТЭН не слабее требуемой мощности; расход электроэнергии на один нагрев не зависит от мощности ТЭНа, от неё зависит только время.

Не учитываются теплопотери бака и труб сверх заданного КПД, водоразбор во время нагрева, теплоёмкость самого бака и накипь. ТЭН по напряжению, сопротивлению и поверхностной нагрузке калькулятор не подбирает, сечение кабеля и автомат не проверяет.

Подключение ТЭНа к электросети выполняет специалист с допуском.

Тепло, мощность, энергия и время:

Тепло = Теплоёмкость * Объём * Плотность * (Конечная температура - Начальная температура)
Мощность = Тепло / (КПД * Время нагрева * 60)
Электроэнергия = Тепло / 3600 / КПД
Время имеющимся ТЭНом = Тепло / (КПД * Мощность ТЭНа * 60)

где тепло - кДж; теплоёмкость - кДж/(кг*градус Цельсия); объём - л; плотность - кг/л; температуры - градусов Цельсия; КПД - доля; время нагрева - желаемое время, мин; мощность - требуемая мощность, кВт; электроэнергия - кВт*ч; мощность ТЭНа - мощность имеющегося ТЭНа, кВт; время имеющимся ТЭНом - мин.

Источники: формула времени (масса * теплоёмкость * разница температур / (мощность * КПД)) с теплоёмкостью 1,163 Вт*ч/(кг*К) и пример - teplo-spb.ru; теплоёмкость 4,187 кДж/(кг*градус Цельсия) - elquanta.ru; КПД ТЭНов 0,95-0,98 - blog.ten1.ru.

Точность вывода: мощность и энергия - 0,01, время - минуты, тепло - кДж.

Пример источника: 120 л от 10 до 55 градусов Цельсия, ТЭН 2 кВт, КПД 0,98. Тепло 22 609 кДж, нагрев за 192 мин, 6,41 кВт*ч; теплообменник 8 кВт нагреет за 48 мин. Чтобы нагреть этот объём за час, нужно 6,41 кВт.