Od strony fizyki można zwrócić uwagę na straty mocy poprzez indukcyjność i wypromieniowanie energii w postaci fal elektromagnetycznych.
Grzejnik elektryczny ma najwyższą sprawność energetyczną ze wszystkich elementów elektronicznych (choć są np. rezystory bezindukcyjne...)
@kondon Nie - to działa jak antena - nie zamienia się w ciepło.
Zakładam oczywiście, że grzejnik zasilany był z sieci energetycznej (prąd przemienny). W przypadku prądu stałego mamy właściwie realne 100% skuteczności.
@kondon No to tak nie jest, chociaż jest :)
Załóżmy, że mamy grzejnik w postaci spirali nawiniętej na ceramicznym korpusie (jak w farelce lub suszarce ale bez wentylatora), podłączony pod "gniazdkowe" 230V. Pomijamy tutaj straty na przewodach i stykach (które i tak zamieniają się w ciepło) i rozpatrujemy zjawiska fizyczne w samym drucie grzejnym -->cała energia doprowadzona zamienia się w ciepło (blisko 100%) a jedyną stratą może być to, co zostanie wypromieniowane w postaci fali radiowej (zakłócenia). Przy grzałce 2000 W działanie "antenowe" nie przekroczy miliwata (>0,001mW).
Jeśli chcesz rozpatrywać grzałkę jako antenę odbiorczą (oczywiście, że tak się dzieje) to jednak miej świadomość jakie to są moce - 100-1000x mniejsze niż w przypadku wypromieniowania. Mówimy więc nie o miliwatach a mikrowatach. Biorąc więc to pod uwagę mamy sprawność rzędu 99,99999 % i jest to sprawność realna.
W przypadku, gdy podłączymy taki grzejnik pod napięcie stałe - to o ile coś metalowego nie rusza się w pobliżu - mamy sprawność równą 100% a "straty" w innej postaci są niemierzalne.
Jeśli weźmiemy natomiast grzałkę wbudowaną np. w starą pralkę to tutaj sprawa nie jest już tak idealna - drut grzałki jest w osłonie (chyba z TiO2), który działa jako izolator elektryczny a następnie w miedzianej rurce. I tutaj mamy spore straty rzędu kilkunastu albo i kilkudziesięciu procent. Podobnie jest z czajnikiem elektrycznym.
Ten problem pojawia się szczególnie w przepływowych podgrzewaczach wody, gdzie sprawność ma szczególne znaczenie (bo mówimy nawet o kilkudziesięciu kW stałego poboru!). Istnieją modele, gdzie grzałka umieszczona jest bezpośrednio w wodzie bez żadnych izolacji (za to korpus jest z materiału izolacyjnego) albo rolę grzałki spełnia...sama woda (są tylko elektrody doprowadzające napięcie). I w takich przypadkach również rozpatrujemy 100% sprawności przetwarzania prądu na ciepło (o ile kamień kotłowy nie ograniczy sprawności). Osobnym elementem są systemy płynnego sterowania mocą, by utrzymać równą temperaturę wody w zależności od zmieniającego się przepływu.
@pajda3 Zainteresowało mnie twoje stwierdzenie o sprawności grzałki w pralce. Wg mnie sprawność nadal jest bliska 100% tyle, że jest opóźnienie, ponieważ najpierw musi zostać nagrzana osłona do wyższej temperatury niż osłona oddaje do wody, ale z czasem, gdy osłona już jest nagrzana, to ciepło nigdzie nie ucieka, tylko jest zakumulowane w osłonie, i ta osłona to ciepło i tak prędzej czy później odda do wody, już po wyłączeniu grzałki. Chyba, że tak nie jest, to proszę o oświecenie gdzie to ciepło znika.
@pajda3 o to jeszcze zależy od definicji sprawność i "granicy" urządzenia. Tutaj możemy wejść w grube rozkminy, jeżeli uznamy sprawność jako moc "użyteczną" to sprawność jest pomniejszona o pojemność cieplną grzałki, jeżeli rozpatrujemy układ jako całość to sprawność jest obniżona o konwencję oraz promieniowanie cieplne ścianek zewnętrznych. Dochodzi jeszcze temat pojemności cieplnej ścianek, jak grzejmy np. wodę to ciepło wody nas interesuje, a nie ścianek zewnętrznych i grzałki. I tak dalej i tak dalej. Ciekawym zagadnieniem są też urządzenia, które wykorzystują "sztuczki" do podniesienia sprawności grzania za pomocą energii elektrycznej powyżej 100% np. pompy ciepła, oraz ogniwa Peltiera. Tutaj mamy sprawność powyżej 100% rozumianą jako "ciepło dostarczone"/zużycie prądu, ale od fizycznej strony sprawność nie jest wyższa od 100%, ponieważ dochodzą tutaj efekty związane z przepływem ciepła.
Jeżeli weźmie się pod uwagę to które elementy konkretnie mają się nagrzewać to nie ma 100%, bo np nagrzewać się będzie też przewód doprowadzający zasilanie i to już strata, bo nie chcemy, żeby on się grzał. Jeżeli grzejnik jest wyposażony w transformator (a zapewne jest no bo jakoś z 230V trzeba zrobić np 100V) to on sam w sobie też generuje straty na choćby to, że wydaje dźwięk, nie koniecznie słyszalny ale nadal, on drga. Jak ktoś nie wierzy to niech przysłucha się swojej ładowarce do telefonu, większość z nich po jakimś czasie bycia pod napięciem wydaje cichutki dźwięk.
"Obecnie bezkonkurencyjnym urządzeniem grzewczym są najzwyklejsze grzałki elektryczne.
Ich przeciętna sprawność przemiany elektryczno-cieplnej wynosi 85%." To chyba nauczyciel z politycznej tvpis?
Urządzenie, maszyna idealna, 100% sprawności, nie istnieje!
1. ogrzewasz również resztę wszechświata a nie tylko ogrzewane pomieszczenie (kable przesyłowe).
2. Część energii jest tracona na katalizację endotermicznych reakcji chemicznych w otaczającym powietrzu.
3. Część energii tracona jest poprzez indukowanie prądu elektrycznego w otaczających przedmiotach i promieniowanie elektromagnetyczne w różnych zakresach (bo kabel nie jest linią prostą).
...i pińcet innych.
Jeżeli ostatecznie 70-80% energii elektrycznej (kWh odczytane z licznika) zostanie zużyte do zwiększenia temperatury powietrza to będzie oznaczać, że grzejnik rewelacyjny jest.
OdpowiedzKomentuj obrazkiem
Zmodyfikowano
2 razy.
Ostatnia modyfikacja:
22 maja 2020 o 17:28
@BrickOfTheWall Licznik w domu czy w elektrowni? Jeśli w domu to piszesz bzdury. Jeśli w elektrowni, to "rewelacyjny" nie będzie grzejnik ale raczej linie przesyłowe...
@1 Straty na przesyle... owszem, ale większość energii zmieniane jest także w ciepło.
@2. Po pierwsze, nie "katalizację" tylko na dostarczenie energii dla takiej reakcji, po drugie - jaka reakcja w typowym domowym powietrzu jest w stanie pochłonąć powiedzmy 1% energii z 1 kW grzejnika? (zakładając powiedzmy 100m3 powietrza)
@3 Przy częstotliwości 50Hz straty są minimalne, prócz tego prąd indukowany w metalowych elementach powoduje ich nagrzewanie się, więc w efekcie dostarczenie ciepła do pomieszczenia.
OdpowiedzKomentuj obrazkiem
Zmodyfikowano
1 raz.
Ostatnia modyfikacja:
24 maja 2020 o 12:59
Zgodnie z tą definicją grzejnik ma sprawność 0% gdyż cała energia poprana z sieci za którą płacimy zamienia się w ciepło. Kolejnym takim urządzeniem w domu jest wasz komputer na którym gracie, prawie 100% energii pobranej z gniazda idzie na ciepło. Więc jak ktoś musi mieć ogrzewanie elektryczne w domu - to najrozsądniejszym będą koparki kryptowalut - z energii czyste ciepło a bitcoiny czy inne pozwola na zapłatę za zużytą energię.
Od strony fizyki można zwrócić uwagę na straty mocy poprzez indukcyjność i wypromieniowanie energii w postaci fal elektromagnetycznych.
Grzejnik elektryczny ma najwyższą sprawność energetyczną ze wszystkich elementów elektronicznych (choć są np. rezystory bezindukcyjne...)
@pajda3 Fale elektromagnetyczne nie skończą i tak jako ciepło?
@kondon Nie - to działa jak antena - nie zamienia się w ciepło.
Zakładam oczywiście, że grzejnik zasilany był z sieci energetycznej (prąd przemienny). W przypadku prądu stałego mamy właściwie realne 100% skuteczności.
@pajda3 Przecież antena pochłaniając fale też chyba się grzeje? A te fale gdzieś na czymś skończą i to coś ogrzeją?
@kondon No to tak nie jest, chociaż jest :)
Załóżmy, że mamy grzejnik w postaci spirali nawiniętej na ceramicznym korpusie (jak w farelce lub suszarce ale bez wentylatora), podłączony pod "gniazdkowe" 230V. Pomijamy tutaj straty na przewodach i stykach (które i tak zamieniają się w ciepło) i rozpatrujemy zjawiska fizyczne w samym drucie grzejnym -->cała energia doprowadzona zamienia się w ciepło (blisko 100%) a jedyną stratą może być to, co zostanie wypromieniowane w postaci fali radiowej (zakłócenia). Przy grzałce 2000 W działanie "antenowe" nie przekroczy miliwata (>0,001mW).
Jeśli chcesz rozpatrywać grzałkę jako antenę odbiorczą (oczywiście, że tak się dzieje) to jednak miej świadomość jakie to są moce - 100-1000x mniejsze niż w przypadku wypromieniowania. Mówimy więc nie o miliwatach a mikrowatach. Biorąc więc to pod uwagę mamy sprawność rzędu 99,99999 % i jest to sprawność realna.
W przypadku, gdy podłączymy taki grzejnik pod napięcie stałe - to o ile coś metalowego nie rusza się w pobliżu - mamy sprawność równą 100% a "straty" w innej postaci są niemierzalne.
Jeśli weźmiemy natomiast grzałkę wbudowaną np. w starą pralkę to tutaj sprawa nie jest już tak idealna - drut grzałki jest w osłonie (chyba z TiO2), który działa jako izolator elektryczny a następnie w miedzianej rurce. I tutaj mamy spore straty rzędu kilkunastu albo i kilkudziesięciu procent. Podobnie jest z czajnikiem elektrycznym.
Ten problem pojawia się szczególnie w przepływowych podgrzewaczach wody, gdzie sprawność ma szczególne znaczenie (bo mówimy nawet o kilkudziesięciu kW stałego poboru!). Istnieją modele, gdzie grzałka umieszczona jest bezpośrednio w wodzie bez żadnych izolacji (za to korpus jest z materiału izolacyjnego) albo rolę grzałki spełnia...sama woda (są tylko elektrody doprowadzające napięcie). I w takich przypadkach również rozpatrujemy 100% sprawności przetwarzania prądu na ciepło (o ile kamień kotłowy nie ograniczy sprawności). Osobnym elementem są systemy płynnego sterowania mocą, by utrzymać równą temperaturę wody w zależności od zmieniającego się przepływu.
@pajda3 Zainteresowało mnie twoje stwierdzenie o sprawności grzałki w pralce. Wg mnie sprawność nadal jest bliska 100% tyle, że jest opóźnienie, ponieważ najpierw musi zostać nagrzana osłona do wyższej temperatury niż osłona oddaje do wody, ale z czasem, gdy osłona już jest nagrzana, to ciepło nigdzie nie ucieka, tylko jest zakumulowane w osłonie, i ta osłona to ciepło i tak prędzej czy później odda do wody, już po wyłączeniu grzałki. Chyba, że tak nie jest, to proszę o oświecenie gdzie to ciepło znika.
@pajda3 o to jeszcze zależy od definicji sprawność i "granicy" urządzenia. Tutaj możemy wejść w grube rozkminy, jeżeli uznamy sprawność jako moc "użyteczną" to sprawność jest pomniejszona o pojemność cieplną grzałki, jeżeli rozpatrujemy układ jako całość to sprawność jest obniżona o konwencję oraz promieniowanie cieplne ścianek zewnętrznych. Dochodzi jeszcze temat pojemności cieplnej ścianek, jak grzejmy np. wodę to ciepło wody nas interesuje, a nie ścianek zewnętrznych i grzałki. I tak dalej i tak dalej. Ciekawym zagadnieniem są też urządzenia, które wykorzystują "sztuczki" do podniesienia sprawności grzania za pomocą energii elektrycznej powyżej 100% np. pompy ciepła, oraz ogniwa Peltiera. Tutaj mamy sprawność powyżej 100% rozumianą jako "ciepło dostarczone"/zużycie prądu, ale od fizycznej strony sprawność nie jest wyższa od 100%, ponieważ dochodzą tutaj efekty związane z przepływem ciepła.
Jeżeli weźmie się pod uwagę to które elementy konkretnie mają się nagrzewać to nie ma 100%, bo np nagrzewać się będzie też przewód doprowadzający zasilanie i to już strata, bo nie chcemy, żeby on się grzał. Jeżeli grzejnik jest wyposażony w transformator (a zapewne jest no bo jakoś z 230V trzeba zrobić np 100V) to on sam w sobie też generuje straty na choćby to, że wydaje dźwięk, nie koniecznie słyszalny ale nadal, on drga. Jak ktoś nie wierzy to niech przysłucha się swojej ładowarce do telefonu, większość z nich po jakimś czasie bycia pod napięciem wydaje cichutki dźwięk.
"Obecnie bezkonkurencyjnym urządzeniem grzewczym są najzwyklejsze grzałki elektryczne.
Ich przeciętna sprawność przemiany elektryczno-cieplnej wynosi 85%." To chyba nauczyciel z politycznej tvpis?
Urządzenie, maszyna idealna, 100% sprawności, nie istnieje!
Energia elektryczna wchodzi jako energia bierna czynna i pozorna. Tylko jedna z nich zamieni się na ciepło.
1. ogrzewasz również resztę wszechświata a nie tylko ogrzewane pomieszczenie (kable przesyłowe).
2. Część energii jest tracona na katalizację endotermicznych reakcji chemicznych w otaczającym powietrzu.
3. Część energii tracona jest poprzez indukowanie prądu elektrycznego w otaczających przedmiotach i promieniowanie elektromagnetyczne w różnych zakresach (bo kabel nie jest linią prostą).
...i pińcet innych.
Jeżeli ostatecznie 70-80% energii elektrycznej (kWh odczytane z licznika) zostanie zużyte do zwiększenia temperatury powietrza to będzie oznaczać, że grzejnik rewelacyjny jest.
Zmodyfikowano 2 razy. Ostatnia modyfikacja: 22 maja 2020 o 17:28
@BrickOfTheWall Licznik w domu czy w elektrowni? Jeśli w domu to piszesz bzdury. Jeśli w elektrowni, to "rewelacyjny" nie będzie grzejnik ale raczej linie przesyłowe...
@1 Straty na przesyle... owszem, ale większość energii zmieniane jest także w ciepło.
@2. Po pierwsze, nie "katalizację" tylko na dostarczenie energii dla takiej reakcji, po drugie - jaka reakcja w typowym domowym powietrzu jest w stanie pochłonąć powiedzmy 1% energii z 1 kW grzejnika? (zakładając powiedzmy 100m3 powietrza)
@3 Przy częstotliwości 50Hz straty są minimalne, prócz tego prąd indukowany w metalowych elementach powoduje ich nagrzewanie się, więc w efekcie dostarczenie ciepła do pomieszczenia.
Zmodyfikowano 1 raz. Ostatnia modyfikacja: 24 maja 2020 o 12:59
A pompy ciepła? Gdzie na każdy 1 kW zużywanej energii elektrycznej przypada około 4 kW wytwarzanego ciepła.
@jaszczuracs ~1kW wytwarzanego i 3 kW przepompowanego ze źródła dolnego.
@jaszczuracs pompa ciepła nie wytwarza ciepła (nie licząc strat) tylko wymusza "niewłaściwy" kierunek przepływu ciepła.
@jaszczuracs Pompa ciepła to odwrócona lodówka. Dostajesz ciepło, ale kosztem tego, że w wymienniku robi się jeszcze zimniej.
Trzeba odróżnić wymianę energii na sposób pracy i na sposób ciepła.
W grzejniku elektrycznym jest 100% strat.
Zgodnie z tą definicją grzejnik ma sprawność 0% gdyż cała energia poprana z sieci za którą płacimy zamienia się w ciepło. Kolejnym takim urządzeniem w domu jest wasz komputer na którym gracie, prawie 100% energii pobranej z gniazda idzie na ciepło. Więc jak ktoś musi mieć ogrzewanie elektryczne w domu - to najrozsądniejszym będą koparki kryptowalut - z energii czyste ciepło a bitcoiny czy inne pozwola na zapłatę za zużytą energię.