Delavnica za prevleko je zamenjala potopni grelnik PTFE v neizoliranem jeklenem rezervoarju z grelnikom, ki je bil prilagojen po enakem izračunu kot prej. Novi grelec je zagotavljal pravilno moč, vendar je rezervoar potreboval dlje, da je dosegel nastavljeno vrednost, in grelnik je med proizvodnjo deloval neprekinjeno. Rezervoar je bil izoliran dve leti prej, vendar je bila izolacija med vzdrževalnim projektom odstranjena in nikoli znova nameščena. Toplotne izgube so se povečale in grelnik je bil zdaj premajhen za dejansko obremenitev.
Izolacija rezervoarja neposredno vpliva na zahtevano moč PTFE potopnega grelnika. Neizoliran rezervoar izgublja toploto skozi svoje stene s hitrostjo, ki je lahko 5–10-krat večja kot izoliran rezervoar. Grelec mora nadomestiti izgubljeno toploto, da ohrani nastavljeno vrednost.
Kako izolacija zmanjša izgubo toplote
Izguba toplote skozi steno rezervoarja je odvisna od temperaturne razlike med kopeljo in zunanjim zrakom, površine stene ter toplotne odpornosti stene in morebitne izolacije. Izolacija dodaja toplotno odpornost, kar zmanjša toplotne izgube za določeno temperaturno razliko.
Za jekleno steno rezervoarja pri 60 stopinjah v prostoru z 20 stopinjami je toplotna izguba brez izolacije približno 200–300 W/m². Pri 50 mm izolacije se izguba zmanjša na 20–40 W/m². Pri 100 mm pade na 10–20 W/m².
| Debelina izolacije | Toplotna izguba stene pri 60 stopinjah | Relativna izguba | Letni strošek energije (100 m²) |
|---|---|---|---|
| Noben | 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 |
Toplotne izgube stene in stroški energije glede na debelino izolacije za 60-stopinjsko kopel
Kako izolacija spremeni zahtevano moč
Grelnik mora oddajati dovolj moči, da nadomesti toploto, izgubljeno skozi stene in površino, ter za ogrevanje prihajajočih obdelovancev. Če je rezervoar neizoliran, so izgube v stenah večje, grelnik pa mora biti večji.
Za 2000-litrski rezervoar pri 60 stopinjah s 100 m² mokre površine je izguba stene brez izolacije 20–30 kW. Pri 50 mm izolacije se izguba zmanjša na 2–4 kW. Razlika je 18–26 kW ogrevalne moči, ki jo mora dati grelec.
| Prostornina rezervoarja | Navlažena površina | Izguba neizolirane stene | Izguba izolirane stene (50 mm) | Potrebna je dodatna zmogljivost grelnika |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
Za neizolirane rezervoarje je potrebna toplotna izguba stene in dodatna zmogljivost grelnika
Vpliv na površinske izgube
Površinske izgube nastanejo zaradi izhlapevanja in sevanja. Odprta površina rezervoarja pri 60 stopinjah izgubi 300–500 W/m². Odeja s plavajočo kroglo ali pokrov rezervoarja zmanjša to izgubo za 60–70 %.
Pri 2000-litrskem rezervoarju s površino 1,5 m² je izguba odprte površine 450–750 W. S pokrovom izguba pade na 135–225 W. Razlika je 315–525 W grelne moči.
Dimenzioniranje izolacije in grelnika
Grelnik mora biti dimenzioniran glede na dejansko toplotno izgubo rezervoarja. Če je rezervoar izoliran, je lahko grelnik manjši. Če je rezervoar neizoliran, mora biti grelec večji.
Praktičen pristop je izračun toplotne izgube za dejansko stanje izolacije in dimenzioniranje grelnika za to obremenitev plus rezerva za proizvodno obremenitev. Grelnik, ki je dimenzioniran za izoliran rezervoar, vendar je nameščen v neizoliranem rezervoarju, bo premajhen in bo deloval neprekinjeno.
Ko izolacija spremeni zahtevo po vatni gostoti
Dodatek izolacije zmanjša izgubo toplote, kar zmanjša zahtevano moč. Toda izolacija vpliva tudi na temperaturo površine grelnika. Za zagotavljanje zmanjšane moči znotraj razpoložljivega prostora bo morda potreben manjši grelec, ki deluje pri višji gostoti vatov. Večja vatna gostota zviša površinsko temperaturo in pospeši razgradnjo.
Optimalno je izolirati rezervoar in izbrati grelec z veliko površino in nizko gostoto v vatih. Izolacija zmanjša zahtevano moč v vatih, velika površina pa ohranja nizko gostoto v vatih.
Ko standardni grelniki ne ustrezajo stanju izolacije
Rezervoarji s poškodovano ali manjkajočo izolacijo pogosto zahtevajo večje grelnike od prvotnih specifikacij. Konfiguracija potopnega grelnika iz PTFE po meri z veliko površino, nizko gostoto v vatih in položajem,-optimiziranim za pretok, odpravlja glavni vzrok premajhne velikosti. Postopek specifikacije zahteva dimenzije rezervoarja, stanje izolacije, delovno temperaturo in zahtevano moč. Za objekte z različnimi izolacijskimi pogoji ta-specifični pristop zagotavlja, da grelnik ustreza dejanski toplotni izgubi.
