Apšuvuma līnija pamanīja, ka tās elektroenerģijas patēriņš sešu mēnešu laikā ir pieaudzis par gandrīz 12%, nemainot ražošanas apjomu. Tvertne sasniedza iestatīto vērtību, un sildītāja strāva atbilst datu plāksnītei. Komunālo pakalpojumu rēķins stāstīja citu stāstu. Sildītājs patērēja vairāk enerģijas, lai piegādātu tādu pašu siltumu vannai. Atšķirība bija 1,8 mm mēroga slānis uz apvalka.
PTFE iegremdējamā sildītāja energoefektivitāte nav noteikts īpašums. Tas mainās atkarībā no apvalka virsmas stāvokļa. Tīrs sildītājs efektīvi nodod siltumu procesa šķidrumam. Mērogots sildītājs nodod mazāk siltuma un vairāk zaudē videi-vai patērē vairāk enerģijas, lai uzturētu tādu pašu vannas temperatūru.
Sildītāja enerģijas bilance
Sildītāja ievadītā elektriskā enerģija ir vienāda ar siltumu, kas tiek piegādāts procesa šķidrumam, plus zudumi. Tīrā sildītājā zudumi ir minimāli, un gandrīz visa enerģija tiek novirzīta vannas sildīšanai. Zvīņveida sildītājā katlakmens slānis palielina termisko pretestību, kas paaugstina apvalka temperatūru. Augstāka apvalka temperatūra palielina zudumus caur spaiļu korpusu, atloku un tvertnes sienām.
Enerģija, kas nesasniedz procesa šķidrumu, tiek izniekota. Komunālo pakalpojumu skaitītājs mēra kopējo enerģijas patēriņu, nevis piegādāto lietderīgo siltumu. Mērogots sildītājs patērē tādu pašu strāvu, bet nodrošina mazāk siltuma, tāpēc efektivitāte -lietderīgā siltuma attiecība pret kopējo enerģijas patēriņu-samazinās.
| Zvīņas biezums | Apvalka ΔT palielinājums | Siltums piegādāts | Enerģijas ievade | Efektivitāte | Enerģijas atkritumi |
|---|---|---|---|---|---|
| 0 mm (tīrs) | Pamatlīnija | 100% | 100% | 95–98% | 2–5% |
| 0,5 mm | 6-9 grādi | 97% | 100% | 92–95% | 5–8% |
| 1,0 mm | 12-18 grādi | 93% | 100% | 88–92% | 8–12% |
| 2,0 mm | 25-35 grādi | 85% | 100% | 80–85% | 15–20% |
| 3,0 mm | 38-52 grādi | 75% | 100% | 70–78% | 22–30% |
Energoefektivitāte un atkritumi kā skalas biezuma funkcija uz PTFE iegremdējamiem sildītājiem
Kāpēc mērogs palielina enerģijas patēriņu
Zvīņu slānis darbojas kā izolācijas sega starp apvalku un procesa šķidrumu. Lai tā pati siltuma plūsma šķērsotu šo papildu pretestību, apvalka temperatūrai jāpaaugstinās. Augstāka apvalka temperatūra palielina temperatūras starpību starp sildītāju un vidi, kas rada lielākus zudumus.
Zaudējumi rodas vairākos veidos. Termināla korpuss, kas ir savienots ar sildītāju ar aukstās zonas palīdzību, vada siltumu prom no apvalka. Atloks, kas ir pieskrūvēts pie tvertnes sienas, vada siltumu tvertnes konstrukcijā. Tvertnes sienas un virsma zaudē vairāk siltuma, jo vannas temperatūru uzdotajā vērtībā uztur sildītājs, kas darbojas karstāk un ilgāk.
Rezultāts ir tāds, ka sildītājam ir jāpatērē vairāk enerģijas, lai vannā piegādātu tādu pašu lietderīgo siltumu. Plāniem zvīņas slāņiem efektivitātes zudums ir neliels, taču tas strauji pieaug, zvīņai sabiezinot.
Ilgāka darbības laika sarežģītā ietekme
Mērogots sildītājs ne tikai zaudē efektivitāti,{0}}tas darbojas ilgāk. Kontrolieris redz, ka vannas temperatūra pazeminās vai nesasniedz iestatīto vērtību, un uztur sildītāju ieslēgtu. Sildītājs darbojas ar augstāku darba ciklu, patērējot vairāk enerģijas vairāku stundu laikā.
Tīrā sistēmā sildītājs var darboties 40% laika, lai saglabātu uzdoto vērtību. Ar 2 mm mēroga slāni tas varētu darboties 55–60% laika. Zemākas efektivitātes un ilgāka darbības laika kombinācija palielina kopējo enerģijas patēriņu par 30–50%.
| Zvīņas biezums | Sildītāja darba cikls | Ikdienas darba laiks | Ikdienas enerģijas patēriņš | Salīdzinot ar Clean |
|---|---|---|---|---|
| 0 mm | 40% | 9,6 stundas | 48 kWh | 1.0× |
| 0,5 mm | 44% | 10,6 stundas | 53 kWh | 1.1× |
| 1,0 mm | 50% | 12,0 stundas | 60 kWh | 1.25× |
| 2,0 mm | 58% | 13,9 stundas | 70 kWh | 1.45× |
| 3,0 mm | 68% | 16,3 stundas | 82 kWh | 1.7× |
Enerģijas patēriņš kā skalas biezuma funkcija 5 kW sildītājam nepārtrauktā ekspluatācijā
Enerģijas atkritumu izmaksas
Enerģijas atkritumu izmaksas ir atkarīgas no elektroenerģijas jaudas, sildītāja jaudas un darba stundām. 5 kW sildītājam, kas darbojas 6000 stundas gadā par 0,10 USD par kWh, gada enerģijas izmaksas ir USD 3000 par tīru sildītāju. 2 mm mēroga slānis to palielina līdz 4350 ASV dolāriem — papildus 1350 ASV dolāri gadā.
Iekārtā ar 20 sildītājiem enerģijas atkritumi no katlakmens varētu sasniegt USD 27 000 gadā. Tas ir vairāk nekā izmaksas par profilaktiskās apkopes programmu, kas uztur sildītājus tīrus.
| Sildītāja jauda | Gada stundas | Tīras enerģijas izmaksas | 1 mm mēroga izmaksas | 2 mm mēroga izmaksas | Gada atkritumi |
|---|---|---|---|---|---|
| 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 |
Ikgadējās enerģijas izmaksas un atkritumi pēc sildītāja jaudas un skalas biezuma — USD 0,10 par kWh
Atkaļķošana kā enerģijas{0}}taupīšanas pasākums
Atkaļķošana atjauno sildītāja siltuma pārneses efektivitāti. Pēc atkaļķošanas apvalka temperatūra pazeminās, darba cikls atgriežas normālā stāvoklī un enerģijas patēriņš atkal samazinās līdz tīram bāzes līmenim. Enerģijas ietaupījums no atkaļķošanas bieži vien attaisno tīrīšanas izmaksas dažu mēnešu laikā.
Sildītājs ar 2 mm skalu, kas ir atkaļķots, ietaupa 1350 $ enerģijas gadā 5 kW ierīcei. Ja atkaļķošana izmaksā USD 500 par darbu un materiāliem, atmaksāšanās ir mazāka par pieciem mēnešiem. Pēc tam ietaupījumi turpinās, līdz atkal uzkrājas mērogs.
Energoefektivitātes uzraudzība
Vienkāršākais veids, kā pārraudzīt efektivitāti, ir izsekot sildītāja darba ciklam vai darbības laikam. Sildītājs, kas darbojas ilgāk nekā jauns, zaudē efektivitāti. Pašreizējais žurnāls vai darbības-laika mērītājs nodrošina datus.
Tiešāka metode ir mērīt apvalka temperatūru pie darba slodzes. Apvalka temperatūra, kas ir paaugstinājusies par 10–15 grādiem virs tīrās bāzes līnijas, norāda, ka veidojas mērogs un efektivitāte samazinās.
Ja ar mērogu{0}}saistīto enerģijas atkritumu signāls ir specifikācijas problēma
Atkārtota katlakmens uzkrāšanās un enerģijas izšķiešana tajā pašā tvertnē norāda, ka sildītājs darbojas ar vatu blīvumu, kas ir pārāk augsts ķīmijas un plūsmas apstākļiem. Zemāka-vatu-blīvuma sildītājs darbojas vēsāk, lēnāk uzkrāj katlakmens un ilgāk saglabā savu efektivitāti. Pielāgota PTFE iegremdējamā sildītāja konfigurācija ar zemu vatu blīvumu, lielu virsmas laukumu un uzlabotu piekļuvi plūsmai samazina katlakmens veidošanos un ar to saistītos enerģijas atkritumus. Specifikācijas procesam ir nepieciešama vannas ķīmija, darba temperatūra, ūdens cietība un nepieciešamā jauda.
