Värmeläckage ur en stor balja?

Hejsan alla,

jag sitter och funderar på hur jag ska räkna ut värmeläckaget ur en stor balja med vatten i. Jag har alltså en stor balja med 40 liter vatten i. Jag vill hålla en temperatur på 5 grader celcius och utomhustemperaturen kan ses vara -15 grader celcius. Hur räknar jag ut värmeläckaget per tidsenhet? Alltså Joule/sec?

Tanken är att bestämma hur stor effekt jag måste tillsätta för att bibehålla 5 grader i baljan.

MVH Baned

Det beror på hur baljan är dimensionerad (tvärsnittsarea och tjocklek) och vilket material den är gjord av.

Baljan är fyrkantig och kommer att isoleras med 5-10cm frigolit alt. Glasull. Tjockleken är väl ungefär 2-3 cm.

Värmeläckaget är ju proportionellt mot temperaturdifferensen i baljan-utetempen och, avkylande arean och värmeledningsförmågan. Lite program för att räkna på sådant kan laddas ned gratis på: http://guiden.rockwool.se/verktyg/beraekningsprogram fast egentligen är det bara U-värdet på din isolering (och trävägg kanske) som fattas så är det en enkel handberäkning.

Isolerar du botten och sidorna så bra så kommer den mesta värmeförlusten att vara från den oisolerade vattenytan. Där har du alla de klassiska förlustvägara, ledning, strömning, strålning men nog så viktigt när det är varmt vatten: avdunstning. Hur många kW som åtgår för att kompensera avdunstningen kan jag inte i huvudet men jag kommer ihåg att en från den här firman http://www.menerga.se/ snackade om det för många år sedan. Det kanske står på deras sida.

Med alla förutsättningar givna ett enkelt problem annars nästan omöjligt. Baljans mått kommer att spela in samt omgivningens temperatur och luftfuktighet. Kommer det att blåsa runt baljan? Har den ett lock? Är det verkligen alltid -15 runt den? Solbelyst?

Här är en uppskattning:

k: Värmeledningsförmåga cellplast ("frigolit") 0,037 W/(m,K)
d: Tjocklek cellplast 5 cm.
h: Värmeövergångstal luft/vatten 3 W/(m2,K)
Mått: 0,5x0,4x0,2 = 40 dm3

Värmeövergångstalet är gissat men är nog rimligt för en horisontell yta som det INTE blåser på.

Själva baljans material eller väggtjocklek är inte så viktig (om det materialet leder värme bättre än cellplasten).

Fouriers lag används för cellplastväggen:
q = A*k*dT/d

där
A = väggarean och dT = temperaturskillnaden över väggen

Är väggen välisolerad kan man anta att den utåt håller nära omgivningens temperatur, dvs -15 °C.
dT = 5- -15 = 20 °C.

Överytan förlorar värme genom konvektion:
qy = A*h*dT

där också
dT = 5- -15 = 20 °C

För väggarna gäller då värmeförlusten:
q1 = 0,5*0,2*k*20/d = 1,48 W
q2 = 0,4*0,2*k*20/d = 1,18 W

För den oisolerade överytan:
qy = 0,5*0,4*h*(5 - -15) = 12 W

Totalt:
qtot = 2*q1 + 2*q2 + qy = 17 W

Jag har inte tagit med botten på baljan för ofta brukar värmeförlusterna den vägen vara små.

Man ser att värmeförlusterna från överytan är överlägset störst.

Som skunkjobb nämnde kan avdunstningen vara viktig att hänsyn till. Omgivnings- och vattentemperaturerna är dock så låga att jag inte tror att man behöver göra det i det här fallet.
http://wiki.answers.com/Q/How_fast_does_water_evaporate
ger ett uttryck för avdunstningen (som jag inte kan gå i god för på något vis) och som ger en effektförlust på långt under 1 W.

Du kan behöva reglera värmetillförseln. Annars kommer vattnet att sakta kallna eller värmas upp.

Har du lyckats lägga dig högre i effekt än vad som krävs kommer vattentemperaturen att öka tills förlusterna balanserar tillförd värme. Det kan ju vara OK ifall 5 °C vattentemp inte är helig men avdunstningen kan ju bli stor om vattnet blir varmt. Det är ju inte -15 hela vintern och kanske tittar solen fram då och då.