חידת ההספק הנעלם או למה אבנית בגוף חימום בדוד פוגע ביעילותו

[tepic]

אהלן חברים,

שאלה שכבר תקופה רצה לי בראש ולא מסתדרת -

 

ישנה טענה ידועה שכאשר על גוף החימום בדוד מתחילה להצטבר אבנית אז יעילות החימום נפגעת, וכפועל יוצא צריך להדליק את הדוד זמן רב יותר לקבלת אותה כמות מים חמים.

בביתי קיים מתג חשמלי לדוד מסוג סוויצ'ר שבפועל יכול גם למדוד זרם.

 

אז כך- מבדיקתי עלה שכאשר החלפתי גוף חימום אז אכן יש שיפור מורגש בביצועים - אך הזרם המוזרם אל גוף החימום דומה.

מכיוון שאני מכיר את חוק שימור האנרגיה וכמו כן אני יודע שיעילותם של גופי חימום הוא בקירוב 100% (כלומר הכל הופך לחום), כאן נשאלת השאלה - מה לעזזל קורה?

 

הרי אני משקיע את אותו ההספק אך כמות המים החמים שונה. לאן הולך ההספק?

 

[yuvk]

אתה צודק. זו טענה שגוייה ונפוצה. אין שום בזבוז אנרגיה כתוצאה מאבנית.

 

מה שכן, כשהאבנית חמורה מאוד, התרמוסטט מצומד תרמית לגוף החימום דרך האבנית, ואז גוף החימום פועל, מחמם את הטרמוסטט, והתרמוסטט מנתק את הזרם. אחרי כמה שניות  הכל מתקרר והתרמוסטט נדלק שוב, וחוזר חלילה. התוצאה היא קצב חימום נמוך (אבל גם צריכה ממוצעת נמוכה).

[omerkot]

אבנית לא מוליכה חום טוב והיא מפריעה למעבר החום. גוף החימום צריך לעבוד יותר זמן (ולשרוף יותר הספק) בשביל לקבל את אותה התוצאה ובדרך הוא מחמם גם את האבנית וגם את כל החלקים האחרים של הקומקום (שוליים, בסיס) שאתה לא מעוניין לחמם ושורפים הספק.

[Night Driver]

לפני 5 שעות, omerkot כתב:

אבנית לא מוליכה חום טוב והיא מפריעה למעבר החום. גוף החימום צריך לעבוד יותר זמן (ולשרוף יותר הספק) בשביל לקבל את אותה התוצאה ובדרך הוא מחמם גם את האבנית וגם את כל החלקים האחרים של הקומקום (שוליים, בסיס) שאתה לא מעוניין לחמם ושורפים הספק.

נכון אבל ברגע שהאבנית הגיעה לטמפ' הסופית של המים היא מפסיקה לצרוך אנרגיה.

[Buki]

שכחתם שיש מאיץ בדוד. האבנית סותמת את המאיץ, סותמת את זרימת המים דרך המאיץ, מפריעה לתחלופת מים בתוך המאיץ ומבודדת את גוף החימום ממגע עם המים בדוד מחוץ למאיץ.

[yuvk]

אבנית היא מבודד תרמי. התוצאה היא שהטמפרטורה אליה מגיע גוף החימום גבוהה יותר. החום עובר אל המיים לאט יותר.

א-ב-ל - אותה כמות אנרגיה שנכנסת למערכת (הספק כפול זמן) מגיעה בסוף למים.

הספק לא שורפים, הספק משקיעים. ההספק שמושקע בחימום האבנית יגיע בסופו של דבר אל המים. שום הספק לא הולך לאיבוד. שימור אנרגיה.

עריכה אחרונה ב-12 למרץ, 2024 על ידי yuvk

[Buki]

לפני 9 דקות, yuvk כתב:

א-ב-ל - אותה כמות אנרגיה שנכנסת למערכת (הספק כפול זמן) מגיעה בסוף למים

בתיאוריה זה נכון, אם תשאיר את הדוד דולק 4-5 שעות, בסוף כל המים בדוד יהיו חמים.

 

אבל במצב תקין בשביל מקלחת של 5 דקות היה מספיק להדליק את הדוד חצי שעה, כשהוא מלא אבנית זה לא יספיק אז תצטרך להדליק אותו יותר זמן וזה יבזבז יותר אנרגיה 

[yuvk]

שימור האנרגיה לא תקף רק בתיאוריה, גם במציאות. 

אם הפעלת את הדוד ברציפות (ז"א בלי שהתרמוסטט ניתק) חצי שעה, אז צרכת כמות אנרגיה חשמלית נתונה (הספק X זמן) וכל האנרגיה הזו תהפוך לחום.

 

המצב בו הדוד כבר לא מתפקד הוא המצב בו בגלל האבנית, התרמוסטט מפסיק את החימום לסרוגין. במצב כזה זמן החימום יהיה ארוך יותר אבל ההספק הממוצע יורד (בגלל הכיבוי לסרוגין). סך כל האנרגיה המושקעת בלחמם את המים לא משתנה. תמיד כל האנרגיה החשמלית הופכת לאנרגית חום.

למדתי תרמודינמיקה מעט מדי ומזמן מדי... למיטב זכרוני קצב מעבר החום פרופורציוני להפרש הטמפרטורות ולמוליכות התרמית. אם אני משקיע הספק חשמלי של 2500 וואט בגוף חימום מבודד, הוא יגיע לטמפרטורה גבוהה יותר (ולכן הפרש טמפרטורות גדול יותר לסביבה). ב steady state ההספק החשמלי שנכנס לגוף החימום שווה להספק התרמי שמגיע למים.

לפני כשעה, Buki כתב:

אבל במצב תקין בשביל מקלחת של 5 דקות היה מספיק להדליק את הדוד חצי שעה, כשהוא מלא אבנית זה לא יספיק אז תצטרך להדליק אותו יותר זמן וזה יבזבז יותר אנרגיה 

בזבוז אנרגיה זה לא מושג פיזיקלי. אנרגיה לא נוצרת ולא נעלמת יש מאין. כשאתה אומר "יבזבז אנרגיה" - תענה לאן הלכה האנרגיה הזו. במקרה שלנו האנרגיה יכולה ללכת רק למקום אחד וזה חימום המים.

(אני מזניח אבדן חום של הדוד לסביבה וכו')

עריכה אחרונה ב-12 למרץ, 2024 על ידי yuvk

[Buki]

לפני 14 דקות, yuvk כתב:

תענה לאן הלכה האנרגיה הזו.

האנרגיה הולכת לחימום האבנית שבתוך המאיץ.

 

המאיץ אמור לאפשר תחלופת מים חופשית דרכו. המים החמים עולים לחלק העליון של הדוד, משם הם נצרכים ומתחלפים במים קרים מהחלק התחתון. האבנית לא מאפשרת או מגבילה את סחרור המים הזה דרך המאיץ, החימום יהיה על ידי הולכת חום של המים עצמם, ללא סחרור סביב גוף חימום.

 

 

בוא נעשה הקבלה. 

אני שם תנור חימום ספירלה בחדר, 2000W. 

ומפזר חום גם 2000W, שניהם אותו הספק אבל אחד מסחרר את האוויר והשני לא.

 

נכון שאחרי מספר שעות מספיק גדול, שניהם יחממו את החדר, אבל מי יחמם יותר מהר את האיזור  סביב הכסא שלך?

 

 

[yuvk]

כמו שכתבתי זה נכון שהטמפרטורה של גוף החימום והאבנית סביבו גבוהה מטמפרטורת המים, וזה יימשך כל עוד ההספק החשמלי נמשך. כשמכבים את גוף החימום ישתוו בהדרגה הטמפרטורות, תוך כמה דקות בודדות לכל היותר, כלומר בגלל האבנית גוף החימום ממשיך לחמם מעט את המים גם אחרי הכיבוי. כלומר, בסופו של דבר כל ההספק החשמלי שהושקע מגיע לחימום המים. אין שום אובדן, רק עיכוב.

 

בדוגמה שנתת - שני התנורים צורכים אותו הספק חשמלי ומספקים אותו הספק תרמי. כל ההספק נכנס לחדר - במקרה אחד הוא מפוזר אחיד יותר, ובמקרה שני פחות. ועדיין כל ההספק הולך לחימום החדר.

אגב, אני לא סניגור של האבנית (שמאשימים אותה בגניבת אנרגיה והיא חפה מפשע זה). הטמפרטורה הגבוהה יותר של גוף החימום מקצרת את חייו ועלולה לגרום לשריפתו. 

עריכה אחרונה ב-12 למרץ, 2024 על ידי yuvk

[Buki]

לפני 12 דקות, yuvk כתב:

אין שום אובדן, רק עיכוב.

מסכים. זה גם מה שאני נסיתי להסביר.

 

לא תקבל מים חמים אחרי שהדוד דלק כמה דקות בגלל העיכוב של האבנית, ואז תגיד "לוקח לדוד הרבה זמן לחמם את המים".

 

 

אבל בסופו של דבר אחרי מספיק זמן בשני המקרים המים יהיו חמים באותה מידה, כל האנרגיה תושקע בחימום המים. 

[Night Driver]

רק שעם כמות נדיבה של אבנית יש לך דוד בלי חמם.

[om2]

א. אל תשכח שדוד אינו מבודד ב100% 

לכן נגיד שאתה מדליק אותו מ6 בערב כדי שיהיה לך מים חמים ב10 בלילה. הוא 4 שעות גם מאבד חום

מה שפחות היה  קורה אם היית מדליק אותו ב9 בערב לשעה כדי שיהיה לך מים חמים ב10

 

ב. האבנית סותמת את המאיץ. לכן תחלופת החום מול המים קטנה מאוד. והאנרגיה לא הולכת לאיבוד היא אגורה באבנית במקום במים. בסופו של דבר זה גם יגיע למים. אבל זה תהליך ארוך (כי אין תחלופת מים כמעט)

 

ג. במקרים קשים. החום הרב שנאגר באבנית מכבה את הטרמוסטט ודוד מפסיק לחמם. לא מתבזבזת אנרגיה. אבל גם שעות של דוד דלוק לא מספקות כמות מים.

 

ד. האבנית גם גורמת לגוף החימום להגיע לטמפרטורה שהיא גבוה מדי בשבילו = מקצרת את חייו עד כדי שריפתו לפעמים.

 

 

אני אישית עברתי לדוד שמש משורשר למחמם בגז. החיים דבש איתו.

 

 

 

[eladns]

לפני 1 דקה, om2 כתב:

א. אל תשכח שדוד אינו מבודד ב100% 

לכן נגיד שאתה מדליק אותו מ6 בערב כדי שיהיה לך מים חמים ב10 בלילה. הוא 4 שעות גם מאבד חום

מה שפחות היה  קורה אם היית מדליק אותו ב9 בערב לשעה כדי שיהיה לך מים חמים ב10

דעתך על לבנות חדרון קטן מרונדופן מבודד מאוד לדוד שמש?

 

[Ooga]

 

לפני שעתיים, yuvk כתב:

כלומר, בסופו של דבר כל ההספק החשמלי שהושקע מגיע לחימום המים. אין שום אובדן, רק עיכוב.

כן ולא.

בדוד עם מאיץ יש לך מים בטמפ יחסית גבוהה שעולים ישר למעלה ליציאה של הדוד בלי להערבב עם המים שלמטה, ולכן אתה משקיע יחסית מעט אנרגיה בשביל לקבל מים חמים.

אם המאיץ סתום מאבנית אתה תצטרך לחמם הרבה יותר זמן בשביל להגיע לטמפ שנח להתקלח בה.

אומנם תחמם כמות גדולה יותר של מים, אבל זה לא באמת מועיל לך.

 

 

ניסיתי למצוא מידע אמיתי על ההשפעה של אבנית על גופי חימום (בלי קשר לדודים) אבל נראה שרוב המחקרים מוצגים על ידי חברות לסינון מים ואלה לא שווים מבט.

ממה שראיתי  - בטווח הקצר ההשפעה אכן רבה, כי באמת צריך לחמם קודם אבנית ורק אחכ מים. בדיקות של טמפ לטווח ארוך לא ראיתי, אבל סביר להניח שהפער קטן.

האנרגיה שהולכת לפח בהתחלה חוזרת בסוף, כי גוף החימום יפלוט חום יותר זמן לאחר הכיבוי.

עריכה אחרונה ב-12 למרץ, 2024 על ידי Ooga