Et pletteringsverksted byttet ut en PTFE el-patron i en uisolert ståltank med en varmeovn dimensjonert etter samme beregning som før. Den nye varmeren ga riktig effekt, men tanken brukte lengre tid på å nå settpunktet og varmeren gikk kontinuerlig under produksjonen. Tanken hadde blitt isolert to år tidligere, men isolasjonen var fjernet under et vedlikeholdsprosjekt og aldri installert på nytt. Varmetapet hadde økt, og varmeren var nå underdimensjonert for selve belastningen.
Tankisolasjon har en direkte effekt på nødvendig PTFE el-patroneffekt. En uisolert tank mister varme gjennom veggene med en hastighet som kan være 5–10 ganger høyere enn en isolert tank. Varmeren må erstatte den tapte varmen for å opprettholde settpunktet.
Hvordan isolasjon reduserer varmetapet
Varmetap gjennom en tankvegg avhenger av temperaturforskjellen mellom badet og omgivelsesluften, veggens overflateareal, og veggens termiske motstand og eventuell isolasjon. Isolasjon tilfører termisk motstand, noe som reduserer varmetapet for en gitt temperaturforskjell.
For en ståltankvegg på 60 grader i et 20 graders rom er varmetapet uten isolasjon ca. 200–300 W/m². Med 50 mm isolasjon faller tapet til 20–40 W/m². Med 100 mm faller den til 10–20 W/m².
| Isolasjonstykkelse | Vegg varmetap ved 60 grader | Relativt tap | Årlig energikostnad (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 |
Veggvarmetap og energikostnad ved isolasjonstykkelse for et 60 graders bad
Hvordan isolasjon endrer den nødvendige effekten
Varmeren må levere nok strøm til å erstatte varmen som går tapt gjennom veggene og overflaten og for å varme de innkommende arbeidsstykkene. Hvis tanken er uisolert, er veggtapene høyere, og varmeren må være større.
For en 2000-liters tank på 60 grader med 100 m² fuktet overflate er veggtapet uten isolasjon 20–30 kW. Med 50 mm isolasjon synker tapet til 2–4 kW. Forskjellen er 18–26 kW varmekapasitet som må leveres av varmeren.
| Tankvolum | Fukt overflate | Uisolert veggtap | Isolert veggtap (50 mm) | Ekstra varmekapasitet nødvendig |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
Veggvarmetap og tilleggsvarmekapasitet kreves for uisolerte tanker
Effekten på overflatetap
Overflatetap oppstår gjennom fordampning og stråling. En åpen tankflate ved 60 grader taper 300–500 W/m². Et flytende kuleteppe eller et tankdeksel reduserer dette tapet med 60–70 %.
For en 2000-liters tank med 1,5 m² overflate er det åpne overflatetapet 450–750 W. Med deksel synker tapet til 135–225 W. Forskjellen er 315–525 W varmekapasitet.
Dimensjonering av isolasjon og varmeapparat
Varmeren bør dimensjoneres for det faktiske varmetapet til tanken. Hvis tanken er isolert, kan varmeren være mindre. Hvis tanken er uisolert, må varmeren være større.
En praktisk tilnærming er å beregne varmetapet for den faktiske isolasjonstilstanden og dimensjonere varmeren for den lasten pluss en margin for produksjonsbelastning. En varmeovn som er dimensjonert for en isolert tank, men installert i en uisolert tank, vil være underdimensjonert og vil gå kontinuerlig.
Når isolasjon endrer Watt-tetthetskravet
Ved å legge til isolasjon reduseres varmetapet, noe som reduserer nødvendig effekt. Men isolasjonen påvirker også varmeovnens overflatetemperatur. En mindre varmeovn som opererer med en høyere watttetthet kan være nødvendig for å levere den reduserte effekten innenfor tilgjengelig plass. Den høyere watttettheten øker overflatetemperaturen og akselererer nedbrytningen.
Det optimale er å isolere tanken og spesifisere en varmeovn med stor overflate og lav watttetthet. Isolasjonen reduserer wattbehovet, og det store overflatearealet holder watttettheten lav.
Når standardvarmere ikke kan matche isolasjonstilstanden
Tanker med skadet eller manglende isolasjon krever ofte større varmeovner enn den opprinnelige spesifikasjonen. En tilpasset PTFE el-patronkonfigurasjon med et stort overflateareal, en lav watttetthet og en strømnings-optimalisert posisjon løser grunnårsaken til underdimensjonering. Spesifikasjonsprosessen krever tankdimensjoner, isolasjonstilstand, driftstemperatur og nødvendig effekt. For anlegg med varierende isolasjonsforhold sikrer denne applikasjons-spesifikke tilnærmingen at varmeren samsvarer med det faktiske varmetapet.
