Спрямо елементарните ми почти забравени познания по физика от училище, Гугъл, Мугъл, и Ам-Гъл. 😉 Ако има квалифицирани физици, електроинженери, или служители на енергото, моля да коригират.;)
Количеството топлинна енергия, необходимо за загряването на едно вещество, в случая вода, от една до друга температура, зависи от нейният топлинен капацитет (джаул/келвин или целзий), или количеството топлинна енергия Q, което е необходимо за повишаване на температурата на дадено вещество с дадена температура Δt. За да има повече смисъл, се използва специфичният топлинен капацитет, който е отнесен към маса (джаул за килограм келвин или целзий: c=Q/m*Δt, където c е специфичният топлинен капацитет, Q е топлинна енергия, m e маса, а Δt температурна разлика). (Wikipedia , Физика от 8 клас, и др. места).
Специфичният топлинен капацитет на водата (H2O) , в 4185 или 4186 или дори 4200 джаула за килограм, градус целзий в различни източници (Wikipedia, Georgia State University, и др.), т.е. за да загреем 1 литър вода, с един градус Целзий, е необходимо да изразходим 4186 Джаула енергия (Q).
Предположения:
1. Да приемем, че това, което тече от чешмата, а също така това, с което се пълни бойлера, е чиста вода (H20), въпреки усилията на стоматолозите, здравните министри на страните от третия свят, и световният имериализъм. Или поне нещо с пренебрежимо малка разлика от чистата вода.
2. Да приемем, че следният бойлер е един средностатистически електрически бойлер, с вместимост 80 литра, номинално напрежение 230V и мощност 3000W (3 КилоВата). Спрямо инструкцията му за експлоатация, след изключване на термостата, температурата на водата вътре е от 60 до 75 градуса Целзий. Може да е учудващо, но този бойлер може дори да се продава в ЕС, защото според техническите изисквания на Европейската работна група за борба с легионелозата, температурата на доставяната вода от нагреватели с резервоар трябва да е минимум 60 градуса. 😉
3. Да приемем, че бойлерът е пълен.
4. Да приемем, че бойлерът работи при номинално напрежение от 230V и с мощност от 3000W. От законите на Ом и Джаул(I=V/R, P=I*I*R => P=V*I, където P e мощност, I – големина на тока, R – съпротивление, а V – напрежение) следва, че при тази работа бойлерът консумира 13.04347826086957, или 13.04 Ампера ток (I).
5. Да приемем, че температурата на водата, с която е пълен бойлерът през зимата е 5 градуса (на око – водите от хидрогеотермални находища са над 25 градуса, така че ако нормалните не-минерални са под 20, тръбите са полузамръзнали, в шахтите е студено не е за мъже, горе долу 5 градуса 😉 ).
Следователно, нашият бойлер загрява 80 литра вода от 5 до 75 градуса, т.е. с разлика от 70 градуса. Във формулата за количеството енергия: Q=c*m*Δt=4186*80*70=23441600 Джаула необходима енергия на нашият средностатистически бойлер, за да загрее нашите 80 литра чиста вода от 5 до 75 градуса.
Както знаем, нашият бойлер добива топлинна енергия, използвайки електричен ток от ел.мрежата, а не примерно триене, както прави ето този чичо. Следователно, употребената от нашият бойлер електроенергия в края на месеца ще бъде отбелязана в киловатчаса в нашата фактура.
Eдин Джаул е равен на един Ват за секунда, следователно енергията която нашият бойлер ще употреби е 23441600 Вата за секунда. За да получим това във Ватчасове, ще го разделим на броя секунди в един час: 23441600 ВтСек./3600=6511.555555555556 ВтЧс, или 6511.56 Ватчаса, или 6.51156 Киловатчаса.
Следователно, нашият средностатистически бойлер, при напрежение 230V и мощност от 3000W ще загрее 80 литра вода от 5 до 75 градуса, за време 6511.56/3000 = 2.17052, или закръглено, 2.17 часа. Това са 2 часа, 10 минути, и 12 секунди.
Какво се случва с бойлерът при напрежение от 180 Волта, ако той може да функционира при такова?
Енергията, необходима за загряването на водата не се променя – тя все още е 23441600 Джаула, или 6.51156 Киловатчаса, ако водата си е същата. Аз не съм електроинженер, но доколкото ми е известно, съпротивлението на нагревателите в нашият бойлер няма да се промени, така че той ще продължи да ползва горните 13.04 Ампера ток. При напрежение 180V, бойлерът ще работи с мощност от P=V*I=180*13.04=2347.2W, или 2,3472 Киловата. Както знаем, необходимата енергия за загряването на водата е 6.51156 Квтч.
Следователно, нашият средностатистически бойлер, при напрежение 180V ще работи с мощност от 2347.2W и ще загрее 80 литра вода от 5 до 75 градуса за 6511.56/2347.2 = 2.77418200408998, или 2,78 часа. Това са 2 часа, 46 минути, и 48 секунди. Изразходваното количество енергия няма да се промени, то ще си остане 6,51156 Киловатчаса.
Така че има два варианта по-ниското напрежение да оскъпи работата на един средностатистически бойлер:
1. Да го счупи, и да се наложи да се поправи;
2. Отчитането на разходената енергия да е различно;