Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Wirkungsgrad verkalkter Heizspiralen messen?


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von Mark (Gast)


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Kesselstein hat mir einen Untertischboiler zugestopft - ausgetauscht und 
nachgelesen.

https://de.wikipedia.org/wiki/Kalkablagerung

https://de.wikipedia.org/wiki/Kesselstein

da steht:
Durch die isolierende Wirkung des Kesselsteins verringert sich der 
Wärmeübergang im Kessel.

Wird weniger oder mehr verbraucht bzw. wohin geht die Wärme und wie wird 
der Wirkungsgrad gemessen?

von C-hater (c-hater)


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Mark schrieb:

> Wird weniger oder mehr verbraucht

Weder, noch.

> bzw. wohin geht die Wärme

Die geht den gewohnten Weg. Der einzige Unterschied ist: das Heizelement 
erreicht eine höhere Temperatur (und brennt dann irgendwann durch).

von Max M. (jens2001)


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Mark schrieb:
> da steht:

Dann lies doch den GANZEN ABSATZ!!!

von Horst V. (hoschti)


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Mark schrieb:
> Wird weniger oder mehr verbraucht

Die zugeführte elektrische Leistung ändert sich (fast) nicht. Es dauert 
nur länger bis das Wasser warm wird. In Summe also höherer Verbrauch 
bezogen auf die gleich Menge warmes Wasser.

Mark schrieb:
> wohin geht die Wärme

Die bleibt in den Gebilde aus Heizstab incl. des "Kalkmantels". Damit 
erwärmt sich der Heizstab deutlich mehr und brennt früher oder später 
durch, da die zulässige Betriebstemperatur deutlich überschritten wird.

Ups, da waren Leute schneller!

: Bearbeitet durch User
von U. B. (Gast)


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@C-hater:
> Der einzige Unterschied ist: das Heizelement
> erreicht eine höhere Temperatur (und brennt dann irgendwann durch).

Chapeau.
Es gibt doch noch Leute mit Ahnung von Physik!
Wenn auch immer weniger.
Leider besonders da, wo's nötig wäre.   :(

von Re D. (Gast)


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Horst V. schrieb:
> Die zugeführte elektrische Leistung ändert sich (fast) nicht. Es dauert
> nur länger bis das Wasser warm wird.

Wenn Leistung Arbeit mal Zeit ist, wir kann es länger dauern die gleiche 
Energiemenge abzugeben?

von Jörg K. (joergk)


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Horst V. schrieb:
> Die zugeführte elektrische Leistung ändert sich (fast) nicht. Es dauert
> nur länger bis das Wasser warm wird. In Summe also höherer Verbrauch
> bezogen auf die gleich Menge warmes Wasser

Möööööp: Energieerhaltungssatz verletzt!

Bei indirekt beheizten Speichern sieht das natürlich anders aus: Da 
steigt durch die isolierende Kalkschicht die Rücklauftemperatur und 
damit sinkt der Wirkungsgrad des Kessels.

von Günter L. (Firma: Privat) (guenter_l)


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von Mark schrieb:
>wohin geht die Wärme und wie wird
>der Wirkungsgrad gemessen?

Die Wärme geht immer ins Wasser. Wohin soll sie sonst gehen?
Der Wirkungsgrad ist bei Wärmeerzeugung immer 100%.

von U. B. (Gast)


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Für Spitzfindige:
Natürlich wird bei verkalktem Tauchsieder die Spirale heisser.
Und es dauert deswegen auch geringfügig länger, bis das Wasser kocht.

Der zusätzliche Energie, die alte Heizspirale höher aufzuheizen,
als eine neue, ist aber im Vergleich zur Wärmekapazität von
Wasser sehr nachrangig.

---

Dazu, was ich mal erlebte, in einer grösseren Fa.
Dort bereitete morgens um 7 die Belegschaft
Kaffee/Teewasser in einem Kochendwasserbereiter
(5-Liter-Wandgurke) zu. =>

Früher, mit einem alten, daher ziemlich verkalkten Stiebel-Eltron,
dauerte es ca. 23 min, bis die 6 Liter zu brodeln anfingen.

Dieses Gerät wurde dann durch ein neues Modell ersetzt,
mit diesem dauerte dieselbe Prozedur ca. 25 min.
Aussage der Frauen (die waren in der Mehrheit):
"Kann doch nicht sein, das Ding ist doch neu!"
Die Erklärung, dass der neue Wandtauchsieder eben nicht mehr für
220, sondern für 230V gebaut war, hätte keine Chance gehabt...

von H. H. (Gast)


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U. B. schrieb:
> Für Spitzfindige:
> Natürlich wird bei verkalktem Tauchsieder die Spirale heisser.
> Und es dauert deswegen auch geringfügig länger, bis das Wasser kocht.

Bei einem Warmwasserspeicher verdrängt der Kalk allerdings das Wasser, 
und weil Kalk etwa die halbe Wärmekapazität hat wie Wasser (aufs Volumen 
bezogen), wird die eingestellte Temperatur etwas früher erreicht.

von U. B. (Gast)


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> Bei einem Warmwasserspeicher verdrängt der Kalk
> allerdings das Wasser, ...
Ja, dann hat der Oberkante-gefüllte 5l-Stiebel aber auch keine
6 Liter Inhalt mehr ...  ;-)

von Nevs (noname_user)


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U. B. schrieb:

> Dieses Gerät wurde dann durch ein neues Modell ersetzt,
> mit diesem dauerte dieselbe Prozedur ca. 25 min.
> Aussage der Frauen (die waren in der Mehrheit):
> "Kann doch nicht sein, das Ding ist doch neu!"
> Die Erklärung, dass der neue Wandtauchsieder eben nicht mehr für
> 220, sondern für 230V gebaut war, hätte keine Chance gehabt...

Dann erkläre er mal was er damit meint, denn x kW bleiben x kW, egal ob 
nun über 220 oder 230 V~, der Strom wird nur bei höherer U geringer. Die 
Zeit sollte die gleiche bei gleicher Leistung u. Menge an Wasser 
bleiben.

von Thomas U. (charley10)


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U. B. schrieb:
>> Bei einem Warmwasserspeicher verdrängt der Kalk
>> allerdings das Wasser, ...
> Ja, dann hat der Oberkante-gefüllte 5l-Stiebel aber auch keine
> 6 Liter Inhalt mehr ...  ;-)

...oder die Strohhmspannung geht heißer wieder zurück ins Netz? 
Sozusagen der 'Rücklauf'? ;-))

: Bearbeitet durch User
von C-hater (c-hater)


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U. B. schrieb:

> Für Spitzfindige:
> Natürlich wird bei verkalktem Tauchsieder die Spirale heisser.
> Und es dauert deswegen auch geringfügig länger, bis das Wasser kocht.

Das ist richtig.

> Der zusätzliche Energie, die alte Heizspirale höher aufzuheizen,
> als eine neue, ist aber im Vergleich zur Wärmekapazität von
> Wasser sehr nachrangig.

Das ist falsch.

Der eigentliche Grund, warum es etwas länger dauert, liegt im 
spzifischen Widerstand des Heizelements begründet. Diese Größe ist bei 
sehr vielen Materialien recht stark temperaturabhängig. Typisch werden 
hier Eisenlegierungen verwendet, die einen negativen Koeffizienten 
haben. D.h.: ihr spezifischer Widerstand steigt mit der Temperatur. D.h. 
wiederum: bei konstanter Spannung fließt weniger Strom. D.h. wiederum: 
die aufgenommene (und auch die abgegebene) Leistung verringert sich.

Bezüglich der verrichteten Arbeit/Energie ändert sich aber dadurch rein 
garnichts. Es dauert halt nur etwas länger, die Arbeit zu verrichten.

von Thomas U. (charley10)


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C-hater schrieb:
> U. B. schrieb:
>
>> Für Spitzfindige:
>> Natürlich wird bei verkalktem Tauchsieder die Spirale heisser.
>> Und es dauert deswegen auch geringfügig länger, bis das Wasser kocht.
>
> Das ist richtig.
>
>> Der zusätzliche Energie, die alte Heizspirale höher aufzuheizen,
>> als eine neue, ist aber im Vergleich zur Wärmekapazität von
>> Wasser sehr nachrangig.
>
> Das ist falsch.
>
> Der eigentliche Grund, warum es etwas länger dauert, liegt im
> spzifischen Widerstand des Heizelements begründet. Diese Größe ist bei
> sehr vielen Materialien recht stark temperaturabhängig. Typisch werden
> hier Eisenlegierungen verwendet, die einen negativen Koeffizienten
> haben. D.h.: ihr spezifischer Widerstand steigt mit der Temperatur.

Korrektur: Das "Alpha" ist bei Metallen und Legierungen positiv.
Widerspruch zwischen falschem Vorzeichen und dennoch 'richtiger' 
Schlussfolgerung.
Oder vermutest du einen Halbleiterheizer eingebaut? ;-))

> D.h.
> wiederum: bei konstanter Spannung fließt weniger Strom. D.h. wiederum:
> die aufgenommene (und auch die abgegebene) Leistung verringert sich.
>
> Bezüglich der verrichteten Arbeit/Energie ändert sich aber dadurch rein
> garnichts. Es dauert halt nur etwas länger, die Arbeit zu verrichten.

: Bearbeitet durch User
von H. H. (Gast)


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C-hater schrieb:
> Typisch werden
> hier Eisenlegierungen verwendet,

Bei solchen Rohrheizkörpern ehr NiCr-80/20.

Und da tut sich nicht viel mit dem Widerstand.

von C-hater (c-hater)


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Thomas U. schrieb:

> Korrektur: Das "Alpha" ist bei Metallen und Legierungen positiv.

Natürlich. Blöder Fehler meinerseits.

von U. B. (Gast)


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> Korrektur: Das "Alpha" ist bei Metallen und Legierungen positiv.

Z.B. bei Gold-Chrom ist sie (schwach) negativ, angeblich
-0,00001/K

von U. B. (Gast)


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Unwichtig schrieb:
> Dann erkläre er mal was er damit meint, denn x kW bleiben x kW,
> egal ob nun über 220 oder 230 V~, der Strom wird nur bei höherer U
> geringer. Die Zeit sollte die gleiche bei gleicher Leistung u.
> Menge an Wasser bleiben.

Die Leistung ist in beschriebener Betrachtung eben NICHT gleich:
Wenn der alte Wandboiler für 220V bei eben diesen 220V 2,0kW
aufnimmt, dann genehmigt er sich bei 230V eben knapp 2,2kW.
Eben mehr, als der neue für 230V.

von Rainer W. (rawi)


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Horst V. schrieb:
> In Summe also höherer Verbrauch
> bezogen auf die gleich Menge warmes Wasser.

Und die deiner Meinung nach zusätzliche Wärmemenge, die nicht zur Menge 
des warmen Wasser beträgt, geht wohin?

Verschwindet die durch Zauberei oder wird die wieder in Strom zurück 
verwandelt?
;-)

von Thomas U. (charley10)


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Rainer W. schrieb:
> Horst V. schrieb:
>> In Summe also höherer Verbrauch
>> bezogen auf die gleich Menge warmes Wasser.
>
> Und die deiner Meinung nach zusätzliche Wärmemenge, die nicht zur Menge
> des warmen Wasser beträgt, geht wohin?
>
> Verschwindet die durch Zauberei oder wird die wieder in Strom zurück
> verwandelt?
> ;-)

Das sind dann die sogenannten 'Heißen Elektronen'...

von U. B. (Gast)


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> Und die deiner Meinung nach zusätzliche Wärmemenge, die nicht zur
> Menge des warmen Wasser beträgt, geht wohin?

Ist doch klar: in die elektrischen Anschlüsse der Heizspirale.
Cu leitet auch die Wärme gut.       ;-)

von Achim H. (pluto25)


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Sie heizt die Anschlüsse ;-)
Die Leistung nimmt mit steigender Temperatur ab.
z.B. Ein Heizstab der bei 20° 2kW hat.
Ohne Kalk wird er vielleicht 120° Da hat er noch ca 1500W
Bei 270° nur noch ca 1000W und über 500° noch ca ein drittel seiner 
Leistung.
In dem Bereich beginnt dann auch die "Selbstzerstörung" - Falls er nicht 
schon vorher aus den Gehäuse schmilzt ;-)

von Nevs (noname_user)


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U. B. schrieb:
> Wenn der alte Wandboiler für 220V bei eben diesen 220V 2,0kW
> aufnimmt, dann genehmigt er sich bei 230V eben knapp 2,2kW.

Ach so, da war schon die neue Netz-U mit altem Heizgerät, sag´s doch 
gleich. ;-) Sowas ner Frau zu erklären ist aber auch nicht einfach, mein 
Beileid.
Welcher Vergleich könnte dann denn funzen, damit auch die das einfach 
kapieren?
Tja, alte Heizgeräte mit 220V~ gab es da wohl nicht mehr, so ein Shit 
aber auch. Sollte man einen FU oder Stell-Trafo davor hängen u. etwas 
hochdrehen? ;-)

: Bearbeitet durch User
von Rainer D. (rainer4x4)


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U. B. schrieb:
> Unwichtig schrieb:
>> Dann erkläre er mal was er damit meint, denn x kW bleiben x kW,
>> egal ob nun über 220 oder 230 V~, der Strom wird nur bei höherer U
>> geringer. Die Zeit sollte die gleiche bei gleicher Leistung u.
>> Menge an Wasser bleiben.
>
> Die Leistung ist in beschriebener Betrachtung eben NICHT gleich:
> Wenn der alte Wandboiler für 220V bei eben diesen 220V 2,0kW
> aufnimmt, dann genehmigt er sich bei 230V eben knapp 2,2kW.
> Eben mehr, als der neue für 230V.

Das ohmsche Gesetz ist eben noch lange nicht allen geläufig!

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