En platelinje la merke til at strømforbruket hadde økt med nesten 12 % i løpet av seks måneder uten noen endring i produksjonsvolum. Tanken nådde settpunktet, og varmeapparatets strøm stemte overens med navneskiltet. Strømregningen fortalte en annen historie. Varmeapparatet brukte mer energi for å levere den samme varmen til badekaret. Forskjellen var et 1,8 mm skalalag på kappen.
Energieffektivitet i en PTFE el-patron er ikke en fast egenskap. Det endres med tilstanden til kappeoverflaten. En ren varmeovn overfører varme effektivt til prosessvæsken. En skalert varmeovn overfører mindre varme og taper mer til miljøet-eller bruker mer energi for å opprettholde den samme badetemperaturen.
Energibalansen til en varmeovn
Den elektriske energitilførselen til en varmeovn tilsvarer varmen som leveres til prosessvæsken pluss tapene. I en ren varmeovn er tapene minimale, og nesten all energi går til å varme opp badekaret. I en skalert varmeapparat tilfører kalklaget termisk motstand, noe som øker kappetemperaturen. Den høyere kappetemperaturen øker tapene gjennom terminalkapslingen, flensen og tankveggene.
Energien som ikke når prosessvæsken går til spille. Bruksmåleren måler den totale energitilførselen, ikke den leverte nyttevarmen. En skalert varmeovn trekker samme strøm, men leverer mindre varme, så effektiviteten-forholdet mellom nyttig varme og total energitilførsel-avtar.
| Skala tykkelse | Skjede ΔT Økning | Varme levert | Energiinngang | Effektivitet | Energiavfall |
|---|---|---|---|---|---|
| 0 mm (ren) | Grunnlinje | 100% | 100% | 95–98% | 2–5% |
| 0,5 mm | 6–9 grader | 97% | 100% | 92–95% | 5–8% |
| 1,0 mm | 12–18 grader | 93% | 100% | 88–92% | 8–12% |
| 2,0 mm | 25–35 grader | 85% | 100% | 80–85% | 15–20% |
| 3,0 mm | 38–52 grader | 75% | 100% | 70–78% | 22–30% |
Energieffektivitet og sløsing som en funksjon av kalktykkelse på PTFE el-patron
Hvorfor skala øker energiforbruket
Avleiringssjiktet fungerer som et isolerende teppe mellom kappen og prosessvæsken. For at den samme varmefluksen skal krysse den ekstra motstanden, må kappetemperaturen stige. Den høyere kappetemperaturen øker temperaturforskjellen mellom varmeren og omgivelsene, noe som gir høyere tap.
Tapene skjer gjennom flere veier. Terminalkapslingen, som er koblet til varmeren med den kalde sonen, leder varme bort fra kappen. Flensen, som er boltet til tankveggen, leder varme inn i tankkonstruksjonen. Tankveggene og overflaten mister mer varme fordi badetemperaturen holdes på settpunktet av en varmeovn som går varmere og lenger.
Nettoeffekten er at varmeapparatet må bruke mer energi for å levere samme nyttevarme til badekaret. Effektivitetstapet er lite for tynne belegglag, men vokser raskt etter hvert som belegget tykner.
Den sammensatte effekten av lengre kjøretider
En skalert varmeovn mister ikke bare effektiviteten-den går lenger. Kontrolleren ser at badetemperaturen synker eller ikke når settpunktet og holder varmeren aktivert. Varmeren fungerer med en høyere driftssyklus, og bruker mer energi over flere timer.
I et rent system kan varmeren gå 40 % av tiden for å opprettholde settpunktet. Med et 2 mm skalalag kan det kjøre 55–60 % av tiden. Kombinasjonen av lavere effektivitet og lengre driftstid øker det totale energiforbruket med 30–50 %.
| Skala tykkelse | Oppvarmingssyklus | Daglige åpningstider | Daglig energiforbruk | I forhold til Clean |
|---|---|---|---|---|
| 0 mm | 40% | 9,6 timer | 48 kWh | 1.0× |
| 0,5 mm | 44% | 10,6 timer | 53 kWh | 1.1× |
| 1,0 mm | 50% | 12.0 timer | 60 kWh | 1.25× |
| 2,0 mm | 58% | 13,9 timer | 70 kWh | 1.45× |
| 3,0 mm | 68% | 16,3 timer | 82 kWh | 1.7× |
Energiforbruk som funksjon av skalatykkelse for en 5 kW varmeovn i kontinuerlig drift
Kostnaden for energisløsing
Kostnaden for energisløsing avhenger av elektrisitetsprisen, varmerens effekt og driftstimer. For en 5 kW varmeovn som kjører 6000 timer per år til $0,10 per kWh, er den årlige energikostnaden $3000 for en ren varmeovn. Et 2 mm skalalag øker det til $4350 - ytterligere $1350 per år.
I et anlegg med 20 varmeovner kan energiavfallet fra skala utgjøre 27 000 dollar per år. Det er mer enn kostnadene for et forebyggende vedlikeholdsprogram som holder varmeovnene rene.
| Varmeeffekt | Årlige timer | Ren energikostnad | 1 mm Skala Kostnad | 2 mm Skala Kostnad | Årlig avfall |
|---|---|---|---|---|---|
| 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 |
Årlige energikostnader og avfall etter varmeeffekt og skalatykkelse på $0,10 per kWh
Avkalking som et energisparende-tiltak
Avkalking gjenoppretter varmeoverføringseffektiviteten til varmeren. Etter avkalking synker kappetemperaturen, driftssyklusen går tilbake til normal, og energiforbruket faller tilbake til den rene grunnlinjen. Energibesparelsene ved avkalking rettferdiggjør ofte rengjøringskostnaden i løpet av få måneder.
En varmeovn med 2 mm skala som er avkalket sparer 1350 dollar per år i energi for en 5 kW enhet. Hvis avkalking koster $500 i arbeid og materialer, er tilbakebetalingen under fem måneder. Etter det fortsetter besparelsene til skalaen bygger seg opp igjen.
Overvåking av energieffektivitet
Den enkleste måten å overvåke effektiviteten på er å spore varmerens driftssyklus eller driftstid. En varmeovn som går lenger enn den gjorde da den var ny, mister effektiviteten. En gjeldende logg eller en-løpstidsmåler gir dataene.
En mer direkte metode er å måle kappetemperaturen ved driftsbelastning. En kappetemperatur som har steget 10–15 grader over den rene grunnlinjen indikerer at skalaen bygger seg opp og effektiviteten synker.
Når skala-relatert energiavfall signaliserer et spesifikasjonsproblem
Gjentatt avleiring og energisløsing i samme tank indikerer at varmeren fungerer med en watttetthet som er for høy for kjemien og strømningsforholdene. En varmeovn med lavere-watt-tetthet kjører kjøligere, akkumulerer avleiring saktere og opprettholder effektiviteten lenger. En tilpasset PTFE-dykkvarmerkonfigurasjon med lav watttetthet, stort overflateareal og forbedret strømningstilgang reduserer kalkdannelse og det tilhørende energisvinnet. Spesifikasjonsprosessen krever badets kjemi, driftstemperatur, vannhardhet og nødvendig effekt.
