¿Qué eficiencia tiene un calentador eléctrico?

Question

¿Qué eficiencia tiene un calentador eléctrico?

Mi opinión: más del 95%. Posiblemente incluso el 99%. Digo esto porque la mayor parte de la energía se convierte en calor; una parte se convierte en luz y energía cinética, y posiblemente en otras formas de energía.

¿Alguien tiene otras opiniones? (Esto no es una tarea. Sólo tengo curiosidad y estoy teniendo una discusión con un amigo que dice que un calentador eléctrico es horriblemente ineficiente, menos del 5%).

Answer 1

Depende de lo que se entienda por eficiencia.

Supongamos que quieres calentar tu casa. Un calentador eléctrico como el que estás considerando lo haría convirtiendo la energía eléctrica directamente en calor. Casi toda la energía eléctrica se convierte en calor, como sugieres. La energía utilizada para obtener una determinada cantidad de calor en la casa es simplemente igual a esa cantidad de calor. En ese sentido, el calentador eléctrico es 100% eficiente, ya que la energía que no se convierte directamente en calor se convertirá pronto en calor. Sin embargo, esa no es una forma muy útil de pensar en la eficiencia, porque cualquier forma de energía en tu casa probablemente se descompondrá en energía calorífica con bastante rapidez. Desde este punto de vista, el ordenador, el televisor y el frigorífico son 100% eficientes para calentar la casa, porque aunque hacen otras cosas además de generar calor, la energía que utilizan para hacer esas cosas se convierte en calor en poco tiempo.

En cambio, una bomba de calor calentaría su casa tomando el calor del exterior y trasladándolo al interior. La energía que necesita para ello depende de las temperaturas exterior e interior. Si las temperaturas interior y exterior son $T_i$ y $T_o$ Una bomba de calor ideal (es decir, una Motor Carnot ) requeriría

$(1-\frac{T_o}{T_i})*dH$

Joules de energía de trabajo para mover $dH$ Joules de energía térmica del exterior al interior (si la temperatura exterior fuera mayor, este número es negativo, lo que significa que la bomba de calor puede extraer energía).

La eficiencia del calentador eléctrico, en comparación con la bomba de calor idealizada, es

$1-\frac{T_o}{T_i}$

para unas temperaturas interiores y exteriores determinadas. Cuando las temperaturas interior y exterior son iguales, el calentador eléctrico tiene una eficiencia del cero por ciento. Si hay 0C en el exterior y 25C en el interior, el calentador eléctrico tiene un rendimiento del 8% aproximadamente.

Answer 2

La eficiencia es del 100%, lo que se considera una pobre eficiencia de calefacción. Es del 100% porque toda la luz, el movimiento, etc. producidos por el calentador en algún momento se disipan en calor.

La misma eficiencia de calefacción tienen todos los demás dispositivos completamente en la puerta: la calefacción con un televisor es tan eficiente como un calentador eléctrico .

Sin embargo, hay una forma mejor de calentar. Un aparato de aire acondicionado típico puede calentar tu casa en 3 julios consumiendo sólo un julio de energía eléctrica, lo que hace que más del 300%. eficiente. Esto se hace enfriando realmente el mundo exterior.

Answer 3

Fue una buena respuesta, Mark. Por supuesto, al extraer una gran cantidad de corriente, también se producirá un calentamiento de Joules fuera de la casa, especialmente en las líneas de transmisión y los transformadores. Así que la eficiencia será menor dependiendo de dónde se extraiga la (caja eléctrica). Parte de la energía del televisor y el frigorífico también se escapará de la casa antes de degradarse en calor (armónicos en las líneas eléctricas, el ruido y la luz del tubo de imagen (apostaría a que estas pérdidas están muy por debajo del uno por ciento)).

En cualquier caso, las bombas de calor alimentadas por aire son mucho menos eficientes que el límite teórico. La cifra que he visto es que una bomba de calor de calidad puede dar unas 3,5 veces más calor que la potencia eléctrica aportada. No está mal en comparación con las alternativas, pero está muy lejos de la eficiencia de Carnot. Utilizar materiales de trabajo realmente (im)perfectos es realmente un lastre.

Answer 4

¿Le interesa también la rentabilidad y no sólo la eficacia del aparato?

La calefacción con gas natural puede ser más eficiente desde el punto de vista económico, ya que el coste por unidad de energía del gas natural suministrado a su propiedad/ubicación es menor que el coste por unidad de energía de la electricidad, lo que hace que la calefacción con gas natural sea más "eficiente" que la eléctrica en términos de coste de calefacción de un edificio, aunque esto no tenga nada que ver con la eficiencia real del dispositivo que convierte la energía en calor. Del mismo modo, una bomba de calor, en las condiciones ambientales adecuadas, puede ser muy eficaz, mientras que en otras aplicaciones los hornos de aceite usado (es decir, si se dispone de muchos motores usados a bajo coste) pueden ser relativamente eficientes en términos de conversión de energía y rentabilidad sin tener la eficiencia teórica de una bomba de calor.

Answer 5

Yo también me he hecho esta pregunta. La eficiencia se calcula como: output/input X 100 y da una respuesta porcentual. Por ejemplo, en una fuente de alimentación eléctrica, es fácil medir la potencia de entrada y salida, y luego calcular la eficiencia correspondiente. Creo que esto es lo que busca el autor original. Sin embargo, el problema con el calentador eléctrico es que la entrada se mide en vatios (es decir, unos 1200 o 1500 vatios para un calentador eléctrico típico), pero la salida de calor se mide en BTU. Según la Wikipedia, 1 BTU = 0,293071 W-h, o, a la inversa, 1 W-h es aproximadamente 3,4 BTU. Teniendo en cuenta esto, un calentador de 1500 vatios que funcione durante una hora debería producir unos 5120 BTU. Así que .... aquí está el problema; ¿alguien publica o conoce la producción real de BTU de cualquier calentador eléctrico? No he visto esa cifra, y como el cálculo de la eficiencia requiere las mismas unidades de medida tanto para la entrada como para la salida, no creo que se pueda responder a la pregunta hasta que alguien mida y publique la salida en BTU. Pero..... Dicho esto, creo que el calentador es 100% eficiente porque el objetivo final es poner la energía en un espacio, y con un calentador eléctrico, toda la energía que se entrega al calentador se entrega como energía en el espacio..... independientemente de cómo lo midamos. Eso es el 100%.