Beräkning av energi för att värma vatten
Metod för beräkning av energi för att värma vatten
Denna kalkylator för att värma vatten beräknar hur mycket energi som krävs för att värma vatten mellan två temperaturer, energiförbrukningen från värmekällan med hänsyn till verkningsgraden, uppvärmningstiden och kostnaden för en uppvärmningscykel. För naturgas beräknas även gasförbrukningen och varmvattenflödet i liter per minut. Beräkningen passar för elektriska varmvattenberedare, gaspannor och tappvarmvattensystem.
Riktvärden och rekommendationer
Värmeenergi som krävs för att värma vatten
Temperaturskillnad. Först beräknas den nödvändiga temperaturökningen som skillnaden mellan vattnets sluttemperatur och starttemperatur. Om sluttemperaturen inte är högre än starttemperaturen sätts temperaturökningen som används i energiberäkningen till 0 °C.
ΔT = max(T2 - T1, 0)
Vattnets densitet och specifika värmekapacitet. Beräkningen använder approximationen 1 liter vatten = 1 kg och en specifik värmekapacitet för vatten på 4,186 kJ/(kg·°C). Efter omräkning från joule till kilowattimmar motsvarar detta faktorn 0,0011627778 kWh/(l·°C).
Q = V · ΔT · 0.0011627778
Här är Q den värmeenergi som måste överföras till vattnet, kWh, V är vattenvolymen, l, och ΔT är temperaturökningen, °C. Om exempelvis vattenvolymen eller temperaturskillnaden fördubblas, fördubblas också den nödvändiga värmemängden.
Verkningsgrad och energiförbrukning från källan
Verkningsgrad. Verkningsgraden anger hur stor andel av energin från källan som omvandlas till nyttig värme som överförs till vattnet. När verkningsgraden tas med i beräkningen beräknas energiförbrukningen från källan genom att den nödvändiga värmeenergin divideras med verkningsgraden uttryckt som ett decimaltal från 0 till 1.
Qsource = Q / η
Vid en verkningsgrad på 90 % är exempelvis η = 0.90, vilket innebär att cirka 5,56 kWh energi från källan krävs för att överföra 5 kWh värme till vattnet. Om verkningsgraden inte tas med använder beräkningen η = 1, vilket innebär att inga ytterligare förluster inkluderas.
Typiska verkningsgrader. För elektrisk resistansuppvärmning brukar verkningsgraden vid direkt vattenuppvärmning ofta betraktas som nära 100 %. För gaspannor är ett vanligt riktvärde cirka 85-95 %, men när det är möjligt bör värdet från den tekniska dokumentationen för den aktuella apparaten användas. När naturgas väljs använder kalkylatorn som standard en verkningsgrad på 90 %.
Förbrukning av naturgas
Gasens värmevärde. Volymen naturgas beräknas utifrån mängden bränsleenergi som värmaren behöver. Standardvärdet för värmevärdet är 10,5 kWh/m3. Det faktiska energiinnehållet i naturgas beror på dess sammansättning och leverantör, därför bör värdet från gasleverantören användas för ett mer exakt resultat.
Vgas = Qsource / Hgas
Här är Vgas förbrukningen av naturgas, m3, Qsource är den nödvändiga bränsleenergin inklusive de förluster som beaktas genom verkningsgraden, kWh, och Hgas är gasens värmevärde, kWh/m3. Ju högre apparatens verkningsgrad och gasens värmevärde är, desto mindre blir den beräknade bränslevolymen.
Värmarens effekt och uppvärmningstid
Nyttig värmeeffekt. I denna beräkning betyder effekt hur snabbt värmaren kan överföra värme till vattnet. Uppvärmningstiden bestäms därför utifrån den värmeenergi som vattnet behöver och den nyttiga värmeeffekten, medan verkningsgraden separat påverkar hur mycket energi som förbrukas från källan.
t = Q / P
Här är t uppvärmningstiden, h, Q är den värmeenergi som vattnet behöver, kWh, och P är den nyttiga värmeeffekten, kW. Den beräknade tiden omvandlas också till minuter genom att multipliceras med 60. När el väljs använder kalkylatorn en standardeffekt på 2 kW, medan den för naturgas använder 20 kW. Dessa är startvärden och kan ersättas med den faktiska apparatens effekt.
Gaspannans effekt. För en kombipanna eller genomströmningspanna för gas bör den effekt användas som är tillgänglig för produktion av tappvarmvatten. Om tillverkaren anger en separat effekt för tappvarmvatten är det värdet att föredra i beräkningen.
Varmvattenflöde
Flöde i liter per minut. För en gasvärmare beräknar kalkylatorn också den vattenvolym som apparaten teoretiskt kan värma kontinuerligt vid angiven effekt och temperaturökning. Detta resultat beror inte på den totala vattenvolym som anges för energiberäkningen.
q = P / (60 · ΔT · 0.0011627778)
Här är q varmvattenflödet, l/min. Vid samma värmeeffekt ökar det tillgängliga vattenflödet när den nödvändiga temperaturökningen minskar. Samma panna kan exempelvis ge ett högre flöde när vattnet värms med 30 °C än när det värms med 45 °C.
Kostnadsberäkning
El. Kostnaden beräknas genom att energiförbrukningen från källan i kWh multipliceras med tariffen per 1 kWh.
Cel = Qsource · tariffel
Naturgas. För gas beräknas kostnaden utifrån den uppskattade bränslevolymen i m3 och tariffen per 1 m3.
Cgas = Vgas · tariffgas
Kalkylatorn tilldelar ingen valuta till tariffen. Slutkostnaden visas i samma valutaenhet som tariffen anges i.
Temperaturer och europeiska standarder
Typiska temperaturer. För kallt ledningsvatten används ofta ett riktvärde på 5-15 °C beroende på årstid och region. För lagrat varmvatten används ofta värden på cirka 50-60 °C. För ett specifikt system bör faktiska eller projekterade temperaturer användas när de finns tillgängliga.
Europeiska standarder. Vid projektering av tappvarmvattensystem och bedömning av deras energiprestanda används bland annat följande relaterade europeiska standarder:
- EN 806 - “Specifikationer för installationer i byggnader som transporterar vatten avsett för mänsklig konsumtion”.
- EN 12831-3:2017 - “Byggnaders energiprestanda. Metod för beräkning av dimensionerande värmebelastning. Del 3: Värmebelastning för tappvarmvattensystem och karakterisering av behov”.
- EN 15316-3:2017 - “Byggnaders energiprestanda. Metod för beräkning av systemens energibehov och verkningsgrad. Del 3: Distributionssystem för tappvarmvatten, uppvärmning och kylning”.
Dessa dokument används vid val av parametrar och projektering av vattenförsörjnings- och värmesystem. Den grundläggande energiberäkningen i denna kalkylator bygger på vattnets värmebalans, den angivna nyttiga värmeeffekten och, när det är relevant, verkningsgraden och naturgasens värmevärde.
FAQs
Varför påverkar verkningsgraden gas- eller elförbrukningen men inte uppvärmningstiden?
Uppvärmningstiden beräknas utifrån den nyttiga värmeeffekten, alltså den effekt som faktiskt överförs till vattnet. Verkningsgraden anger hur mycket extra energi från källan som krävs för att leverera denna nyttiga effekt. En lägre verkningsgrad ökar därför gas- eller elförbrukningen, men ändrar inte den beräknade uppvärmningstiden när den nyttiga värmeeffekten är densamma.
Varför påverkar vattenvolymen inte gaspannans flöde i l/min?
Flödet från en genomströmningsvärmare bestäms av pannans effekt och den nödvändiga temperaturökningen. Den totala vattenvolymen påverkar det totala energibehovet, gasförbrukningen och drifttiden, men inte hur många liter pannan kan värma per minut under konstanta förhållanden.
Vilket värmevärde för naturgas bör jag använda?
För en första uppskattning kan standardvärdet 10,5 kWh/m3 användas. För en mer exakt beräkning av naturgasförbrukningen bör värmevärdet från gasleverantören eller värdet som anges för det lokala gasnätet användas.
Vilken effekt ska jag ange för en kombipanna på gas?
Använd den nyttiga effekt som är tillgänglig i läget för produktion av tappvarmvatten. På vissa pannor skiljer den sig från effekten för rumsuppvärmning, så om den tekniska dokumentationen anger en separat effekt för tappvarmvatten bör det värdet användas.
Varför kan det faktiska varmvattenflödet och uppvärmningstiden skilja sig från de beräknade värdena?
I praktiken påverkas uppvärmningen av värmeförluster från apparaten och rören, förändringar i temperaturen på inkommande vatten, effektmodulering och styrsystemets funktion. Vid genomströmningsuppvärmning påverkar även de faktiska flödesförhållandena och värmeväxlarens prestanda resultatet, därför bör det beräknade värdet betraktas som en teknisk uppskattning för de angivna ingångsförhållandena.