Et pletteringsværksted udskiftede en PTFE-elvarmer i en uisoleret ståltank med en varmelegeme dimensioneret efter samme beregning som før. Det nye varmelegeme leverede den korrekte watt, men tanken tog længere tid om at nå sætpunktet og varmelegemet kørte kontinuerligt under produktionen. Tanken var blevet isoleret to år tidligere, men isoleringen var blevet fjernet under et vedligeholdelsesprojekt og aldrig geninstalleret. Varmetabet var steget, og varmelegemet var nu underdimensioneret til den faktiske belastning.
Tankisolering har en direkte effekt på den nødvendige PTFE-elvarmereffekt. En uisoleret tank taber varme gennem sine vægge med en hastighed, der kan være 5-10 gange højere end en isoleret tank. Varmelegemet skal erstatte den tabte varme for at opretholde sætpunktet.
Hvordan isolering reducerer varmetab
Varmetab gennem en tankvæg afhænger af temperaturforskellen mellem badet og den omgivende luft, væggens overfladeareal og væggens termiske modstand og eventuel isolering. Isolering tilføjer termisk modstand, hvilket reducerer varmetabet for en given temperaturforskel.
For en ståltankvæg ved 60 grader i et 20 graders rum er varmetabet uden isolering ca. 200–300 W/m². Med 50 mm isolering falder tabet til 20–40 W/m². Med 100 mm falder den til 10–20 W/m².
| Isoleringstykkelse | Væg varmetab ved 60 grader | Relativt tab | Årlige energiomkostninger (100 m²) |
|---|---|---|---|
| Ingen | 200–300 W/m² | 1.0× | $12,000–18,000 |
| 25 mm | 50–80 W/m² | 0.25× | $3,000–4,800 |
| 50 mm | 20–40 W/m² | 0.12× | $1,200–2,400 |
| 75 mm | 12–25 W/m² | 0.08× | $720–1,500 |
| 100 mm | 8–15 W/m² | 0.05× | $480–900 |
Vægvarmetab og energiomkostninger ved isoleringstykkelse for et 60 graders bad
Hvordan isolering ændrer den påkrævede watt
Varmelegemet skal levere nok strøm til at erstatte den varme, der går tabt gennem væggene og overfladen, og til at opvarme de indkommende emner. Er tanken uisoleret, er vægtabene større, og varmelegemet skal være større.
For en 2.000 liters tank ved 60 grader med 100 m² fugtet overflade er vægtabet uden isolering 20–30 kW. Med 50 mm isolering falder tabet til 2–4 kW. Forskellen er 18–26 kW varmekapacitet, der skal forsynes af varmeren.
| Tankvolumen | Befugtet overflade | Uisoleret vægtab | Isoleret vægtab (50 mm) | Der er behov for ekstra varmelegeme |
|---|---|---|---|---|
| 1,000 L | 50 m² | 10-15 kW | 1-2 kW | 9-13 kW |
| 1,500 L | 75 m² | 15-23 kW | 1,5-3 kW | 13-20 kW |
| 2,000 L | 100 m² | 20-30 kW | 2-4 kW | 18-26 kW |
| 3,000 L | 150 m² | 30–45 kW | 3-6 kW | 27-39 kW |
Vægvarmetab og yderligere varmekapacitet påkrævet for uisolerede tanke
Effekten på overfladetab
Overfladetab opstår gennem fordampning og stråling. En åben tankoverflade ved 60 grader taber 300–500 W/m². Et flydende kugletæppe eller et tankdæksel reducerer dette tab med 60–70 %.
For en 2.000 liters tank med en 1,5 m² overflade er det åbne overfladetab 450–750 W. Med et dæksel falder tabet til 135–225 W. Forskellen er 315–525 W varmekapacitet.
Isolering og Dimensionering af varmelegeme
Varmelegemet skal dimensioneres til tankens faktiske varmetab. Hvis tanken er isoleret, kan varmeren være mindre. Hvis tanken er uisoleret, skal varmelegemet være større.
En praktisk tilgang er at beregne varmetabet for den faktiske isoleringstilstand og dimensionere varmeren for den belastning plus en margin for produktionsbelastning. Et varmelegeme, der er dimensioneret til en isoleret tank, men installeret i en uisoleret tank, vil være underdimensioneret og vil køre kontinuerligt.
Når isolering ændrer Watt-densitetskravet
Tilføjelse af isolering reducerer varmetabet, hvilket reducerer den nødvendige watt. Men isoleringen påvirker også varmelegemets overfladetemperatur. Et mindre varmelegeme, der arbejder ved en højere watt-tæthed, kan være nødvendigt for at levere den reducerede watt inden for den tilgængelige plads. Den højere watt-tæthed hæver overfladetemperaturen og accelererer nedbrydningen.
Det optimale er at isolere tanken og specificere et varmelegeme med et stort overfladeareal og lav watt-tæthed. Isoleringen reducerer wattbehovet, og det store overfladeareal holder watt-tætheden lav.
Når standardvarmere ikke kan matche isoleringstilstanden
Tanke med beskadiget eller manglende isolering kræver ofte større varmelegemer end den oprindelige specifikation. En tilpasset PTFE-elvarmerkonfiguration med et stort overfladeareal, en lav watt-tæthed og en flow-optimeret position løser årsagen til undermål. Specifikationsprocessen kræver tankdimensioner, isoleringstilstand, driftstemperatur og påkrævet watt. For faciliteter med varierende isoleringsforhold sikrer denne applikations-specifikke tilgang, at varmeren matcher det faktiske varmetab.
