Linija za galvanizacijo je opazila, da se je njena poraba električne energije v šestih mesecih povečala za skoraj 12 % brez kakršne koli spremembe v obsegu proizvodnje. Rezervoar je dosegal nastavljeno vrednost in tok grelnika se je ujemal z imensko ploščico. Račun za komunalne storitve je povedal drugačno zgodbo. Grelec je porabil več energije, da je dovedel enako toploto v kopel. Razlika je bila 1,8 mm plast luske na ovoju.
Energetska učinkovitost v PTFE potopnem grelniku ni stalna lastnost. Spreminja se glede na stanje površine plašča. Čist grelec učinkovito prenaša toploto na procesno tekočino. Grelnik z vodnim kamnom prenese manj toplote in jo izgubi v okolje-ali porabi več energije za vzdrževanje enake temperature kopeli.
Energijska bilanca grelnika
Vhodna električna energija za grelnik je enaka toploti, dovedeni v procesno tekočino, plus izgube. V čistem grelniku so izgube minimalne in skoraj vsa energija gre za ogrevanje kopeli. V skaliranem grelniku sloj vodnega kamna doda toplotni upor, kar zviša temperaturo plašča. Višja temperatura plašča poveča izgube skozi ohišje terminala, prirobnico in stene rezervoarja.
Energija, ki ne doseže procesne tekočine, je izgubljena. Merilnik električne energije meri celotno vneseno energijo, ne dobavljene koristne toplote. Grelnik s skalo črpa enak tok, vendar oddaja manj toplote, zato se učinkovitost-razmerje med koristno toploto in celotno vloženo energijo-zmanjša.
| Debelina lestvice | Plašč ΔT Povečanje | Dostavljena toplota | Vložek energije | Učinkovitost | Izguba energije |
|---|---|---|---|---|---|
| 0 mm (čisto) | Izhodišče | 100% | 100% | 95–98% | 2–5% |
| 0,5 mm | 6-9 stopinj | 97% | 100% | 92–95% | 5–8% |
| 1,0 mm | 12-18 stopinj | 93% | 100% | 88–92% | 8–12% |
| 2,0 mm | 25-35 stopinj | 85% | 100% | 80–85% | 15–20% |
| 3,0 mm | 38-52 stopinj | 75% | 100% | 70–78% | 22–30% |
Energetska učinkovitost in odpadki kot funkcija debeline luske na PTFE potopnih grelnikih
Zakaj vodni kamen poveča porabo energije
Plast vodnega kamna deluje kot izolacijska prevleka med plaščem in procesno tekočino. Da isti toplotni tok prečka ta dodatni upor, se mora temperatura plašča dvigniti. Višja temperatura plašča poveča temperaturno razliko med grelcem in okoljem, kar povzroči večje izgube.
Izgube nastanejo po več poteh. Končno ohišje, ki je z grelcem povezano s hladno cono, odvaja toploto stran od ovoja. Prirobnica, ki je privita na steno rezervoarja, prevaja toploto v strukturo rezervoarja. Stene in površina rezervoarja izgubijo več toplote, ker temperaturo kopeli vzdržuje na nastavljeni točki grelnik, ki deluje bolj vroče in dlje.
Neto učinek je, da mora grelec porabiti več energije, da v kopel odda enako koristno toploto. Izguba učinkovitosti je majhna za tanke plasti lusk, vendar hitro raste, ko se lestvica debeli.
Sestavljeni učinek daljših časov delovanja
Grelnik z vodnim kamnom ne izgubi le učinkovitosti-, ampak deluje dlje. Krmilnik opazi, da temperatura kopeli pada ali ne doseže nastavljene vrednosti, in ohranja grelnik pod napetostjo. Grelnik deluje pri višjem obratovalnem ciklu in porabi več energije v več urah.
V čistem sistemu lahko grelnik deluje 40 % časa, da ohrani nastavljeno vrednost. Z 2 mm plastjo vodnega kamna lahko deluje 55–60 % časa. Kombinacija manjše učinkovitosti in daljšega časa delovanja poveča skupno porabo energije za 30–50 %.
| Debelina lestvice | Delovni cikel grelnika | Dnevni obratovalni čas | Dnevna poraba energije | Glede na Clean |
|---|---|---|---|---|
| 0 mm | 40% | 9,6 ure | 48 kWh | 1.0× |
| 0,5 mm | 44% | 10,6 ure | 53 kWh | 1.1× |
| 1,0 mm | 50% | 12.0 ure | 60 kWh | 1.25× |
| 2,0 mm | 58% | 13,9 ure | 70 kWh | 1.45× |
| 3,0 mm | 68% | 16,3 ure | 82 kWh | 1.7× |
Poraba energije kot funkcija debeline luske za grelnik 5 kW v neprekinjenem delovanju
Stroški potrate energije
Stroški izgube energije so odvisni od cene električne energije, moči grelnika in obratovalnih ur. Za grelnik s 5 kW, ki deluje 6000 ur na leto pri 0,10 USD na kWh, je letni strošek energije 3000 USD za čisti grelnik. 2-milimetrska plast lestvice to poveča na 4350 USD – dodatnih 1350 USD na leto.
V obratu z 20 grelniki bi lahko izguba energije zaradi vodnega kamna znašala 27.000 USD na leto. To je več kot strošek programa preventivnega vzdrževanja, ki ohranja grelnike čiste.
| Moč grelnika | Letne ure | Stroški čiste energije | 1 mm Lestvica Cena | 2 mm lestvica Cena | Letni odpadki |
|---|---|---|---|---|---|
| 3 kW | 6,000 | $1,800 | $2,250 | $2,610 | $810 |
| 5 kW | 6,000 | $3,000 | $3,750 | $4,350 | $1,350 |
| 8 kW | 6,000 | $4,800 | $6,000 | $6,960 | $2,160 |
| 12 kW | 6,000 | $7,200 | $9,000 | $10,440 | $3,240 |
Letni stroški energije in izguba glede na moč grelnika in debelino luske pri 0,10 USD na kWh
Odstranjevanje vodnega kamna kot ukrep-za varčevanje z energijo
Odstranjevanje vodnega kamna obnovi učinkovitost prenosa toplote grelnika. Po odstranjevanju vodnega kamna se temperatura plašča zniža, delovni cikel se vrne v normalno stanje in poraba energije se vrne na čisto osnovno vrednost. Prihranki energije zaradi odstranjevanja vodnega kamna pogosto upravičijo stroške čiščenja v nekaj mesecih.
Grelnik z 2 mm vodnega kamna, s katerega se odstrani vodni kamen, prihrani 1350 $ na leto energije za 5 kW enoto. Če odstranjevanje vodnega kamna stane 500 USD dela in materiala, se povrne manj kot pet mesecev. Po tem se varčevanje nadaljuje, dokler se lestvica ponovno ne nabere.
Spremljanje energetske učinkovitosti
Najenostavnejši način za spremljanje učinkovitosti je sledenje delovnemu ciklu ali času delovanja grelnika. Grelnik, ki deluje dlje, kot je bil nov, izgublja učinkovitost. Podatke zagotavlja trenutni dnevnik ali merilnik-časov delovanja.
Bolj neposredna metoda je merjenje temperature plašča pri delovni obremenitvi. Temperatura ovoja, ki se je dvignila za 10–15 stopinj nad čisto osnovno linijo, pomeni, da se lestvica kopiči in učinkovitost upada.
Ko z obsegom{0}}povezana potrata energije signalizira težavo s specifikacijo
Ponavljajoče se nabiranje vodnega kamna in izguba energije v istem rezervoarju kažeta, da grelnik deluje pri gostoti vatov, ki je previsoka za pogoje kemije in pretoka. Grelnik z nižjo -watt-gostoto je hladnejši, počasneje nabira vodni kamen in dlje ohranja svojo učinkovitost. Konfiguracija potopnega grelnika iz PTFE po meri z nizko vatno gostoto, veliko površino in izboljšanim dostopom do pretoka zmanjšuje nastajanje vodnega kamna in s tem povezano izgubo energije. Postopek specifikacije zahteva kemijo kopeli, delovno temperaturo, trdoto vode in zahtevano moč.
