Dag Remi,
Voor het benodigde vermogen P (in watt) dat netto aan het water moet worden toegevoerd, geldt P=P_w+P_verlies met
P_w is het vermogen dat door de verwarming aan het water wordt toegevoerd en
P_verlies is het vermogen dat het water verliest aan de omgeving: aan de lucht en het beton.
P_w=Q/t met Q is de warmte (in joule) die het water opneemt en t is de tijdsduur (in seconde) waarin dat gebeurt.
Q=m×c×ΔT met m is de massa (in kilogram) van het water; c is de soortelijke warmte van water (4180 J/°C/kg) en ΔT is de totale temperatuurstijging (in °C) van het water.
De massa van het water volgt uit m=ρ×V met ρ is de dichtheid van het water (1000 kg/m³) en V is het volume (in m³) van het water.
Voor het vermogen van het warmteverlies van het wateroppervlak aan de lucht geldt P=alfa×A×ΔT. Hierin is alfa de warmteoverdrachtscoëfficiënt (in W/m²/°C; de waarde van alfa bevat bijdragen voor convectie van opstijgende lucht en in mindere mate voor straling en verdamping). A is het bovenoppervlak (in m²) van het water. ΔT is het "actuele" temperatuurverschil tussen water en lucht (dat is iets anders dan de totale ΔT hierboven).
Het vermogen van het warmteverlies aan het beton lijkt mij van minder belang.
Groeten, Jaap Koole

Geldt dit voor mij hetzelfde, want ik moet het rendement van een gloeilamp bepalen met een proef. Dat wil ik met behulp van een waterbak doen. Dus als ik de gloeilamp in het water hang en dan voor een bepaalde tijd aan laat staan kan ik dus met de formule Q=m.c.deltaT de prcentuele deel aan warmte berekenen?

Ongeveer. Het opgenomen vermogen van de lamp wordt omgezet in licht en warmte. Licht "zie" je verdwijnen, de warmte wordt aan het water afgegeven. Dit warmt op. En tegelijk wordt het warmer dan de lucht erboven dus vindt er ook warmte-transport plaats van water naar lucht.

Overigens zou ik een (electrische) lamp niet zomaar in het water hangen. Kortsluiting en gevaarlijke situaties liggen dan op de loer.  Je kan ook aan een goed geisoleerde doos denken rondom de lamp waarin de luchttemperatuur wijzigt agv de afgestane warmte.

Dag Aschwin, Theo,
Welk rendement bedoelt Aschwin precies? De geleverde warmte als percentage van de opgenomen elektrische energie, of een ander rendement?
Met een gloeilamp in water is er, behalve het door Theo genoemde gevaar, nog een probleem. Een gloeilamp geeft ongeveer 95 à 97% van de opgenomen elektrische energie af in de vorm van wamte. Het verschil tussen de warmte en de elektrische energie is ongeveer 3 à 5%. Met de gebruikelijke "schoolse" spullen is het nauwelijks mogelijk om zo'n gering verschil te meten. De meting van de elektrische energie (of het vermogen) heeft al gauw een fout van 1 à 5%. De fout in de meting van de warmte is waarschijnlijk groter. Doordat de meetfouten groter zijn dan het te bepalen verschil, kun je moeilijk stellige conclusies trekken over het verschil.
Met een lamp in een geïsoleerde doos wordt ook het uitgezonden licht omgezet in warmte, zodat alle opgenomen elektrische energie eindigt als warmte. Het rendement wordt dan 100%, afgezien van warmteverliezen naar de omgeving.
Ik ken nog geen manier om het vermogen van het uitgezonden zichtabre licht met "schoolse" spullen redelijk nauwkeurig te bepalen. Ik zou graag lezen hoe dat wel kan.
Groeten,
Jaap Koole

Is het een stom idee om daarvoor een calorimeter te gebruiken bestaande uit een bakje van zilverfolie met een bepaalde hoeveelheid water.

Nee, geen stom idee, maar ook met zilverpapier en zo blijft alle licht binnen die caloriemeter en wordt uiteindelijk omgezet in warmte, zoals Jaap terecht aangeeft. Bij infrarode stralen (die warm aanvoelen) is dat feitelijk net zo als bij zichtbaar licht.

(Zijpad: De lava-lamp (zo'n raketvorm met klodders was erin die opstijgen en neerdalen) doet dit ook zo: in de voet zit een lamp, maar alle warmte (en veel licht) wordt gebruikt om die was te smelten en te laten opstijgen. Een beetje van het licht geeft dan de rood/gele of blauwe (of welke kleur ook) straling van de lamp.)

Water en electriciteit is een combinatie die koste wat kost moet worden vermeden. Water (en met name verontreinigingen erin) geleidt stroom enigszins en veroorzaakt kortsluiting tussen de + en - pool (ook al wisselen die steeds bij wisselstroom).

Enige discussie over de mogelijkheden van dit proefje vind je op internet sites maar er is niet veel zinnigs te vinden:

http://www.circuitsonline.net/forum/view/83555/2 

Je kunt het probleem wellicht ook van de andere kant benaderen en met een lux meter meten hoeveel licht als energie wordt uitgestraald (de meter meet maar een deel van wat alle kanten op gestraald wordt) en dat vergelijkt met de energie die in de lamp wordt gestopt.

Dag Theo,
Ook met een luxmeter is het niet eenvoudig om het lichtrendement of het warmterendement te bepalen. De verlichtingssterkte (in lux) is een maat voor de intensiteit van het licht dat op een oppervlak valt. Deze kan niet eenvoudig worden "omgerekend" naar de energie die de lamp uitzendt. Omrekeningsfactoren die hiervoor worden gebruikt, gelden alleen bij een specifieke golflengte (lichtkleur). Een gloeilamp zendt echter allerlei kleuren uit.
Trefwoorden voor een goed meting: bolometer of Ulbrichtse bol.
Groeten,
Jaap Koole

Ik doe samen met aschwin. Wij moeten het rendement bepalen hoeveel procent een lamp omzet in licht. De energie die erin gaat kun je meten maar hoeveel er gebruikt word niet, daarom doen we het met een waterbak. met de formule: Q=m.c.deltaT kunnen we het gebruikte deel berekenen. Hierdoor kunnen we het gebruikte deel energie delen door het totale energie en het rendement bepalen. Klopt dit ongeveer? en is de eenheid van Q Joule?

Klopt helemaal Frits. De discussie is alleen dat de nauwkeurigheid van de meeste meetinstrumenten het kleine percentage licht (rendement) niet goed weet te scheiden van de warmteontwikkeling in het water.

De Q (warmte-overdracht) is een energie-uitwisseling en wordt inderdaad in Joules gemeten.

Heeft iemand gegevens over de warmtegeleidingscoefficient van water-hout-lucht? En de warmtegeleidingscoefficient van water naar (zwembad)-lucht? De formule an sich is duidelijk, maar ik kan nergens deze data vinden. Situatie is als volgt: zwembad binnenshuis van 50m2. Wordt continue op 28 graden gehouden. Zwembadruimte is 20 graden. Zwembad is ca. 90% van de tijd afgedekt met drijvend 'rolluik', overige deel van de tijd staat het uiteraard open.

moeilijk, is het hout verzadigd met het water of zit er een waterwerende laag nog tussen?

Geachte geïnteresseerden,

Ik zit nog met een andere vraag: als ge een gezamelijke boiler (warmwatervat) hebt, waarvan er 3 gebruikers aftappen (en er staat een waterteller voor elke verbruiker) die opgewarmd wordt door een condensatieketel, weet iemand hoeveel kcal men nodig heeft om 1 liter water met een t°van 5° tot 55° op te warmen?  Ik had graag de verdeling gemaakt aan de hand van het individueel verbruik

De kcal is een inmiddels "verboden" niet-standaard eenheid voor energie meer. Maar 1 kcal = 4184 J en de calorie is/was een handige maat omdat 1 gram water 1 graad warmer wordt door er 1 calorie energie aan toe te voegen.

Om 1 gram water 1 graad te verwarmen is 1 calorie nodig (=4,184 J).  Een kilogram zal 1000 x meer nodig hebben.

Een 1 L water = 1 dm³ water heeft een massa van bijna 1 kg
(preciezer: m = (ρ_water  kg/m³). (1.10^-3 m³) = 998 .10^-3 = 0,998 kg)

De energie nodig om 1 liter water (ca. 1 kg) 1 graad te verwarmen is daarmee 1000 x 1 cal = 1000 calorie = 1 kcal.

Om (55,0-5,0=) 50,0 graden te verwarmen is dan 50,0 x 1 kcal = 50,0 kcal nodig.   Bij drie gebruikers zou je deze 50 kcal naar gebruiksverhouding kunnen omslaan. De ketel/geyser zal meer dan 50,0 kcal gebruiken want een deel van de warmte zal aan de omgeving worden afgestaan en niet voor het water worden gebruikt: de ketel heeft een rendement < 1.  Stel dat het rendement 80% (= 0,80) is dan gebruikt de ketel 1/0,80 = 1,25 maal zoveel calorieen ofwel 1,25 x 50,0 = 62,5 kcal

 

Ik zit met een vraag, zoek de formule om 120 liter water in een geisoleerd druk vat te verwarmen met een spiraal verwarming, wil het vat in 2 uur op minimaal op 80 graden hebben.
En hoe bereken ik dat als er een inductie verwarming word toegepast en de frequentie breng ik omhoog naar 200 of 300 Hz welk vermogen heb ik dan nodig om het in vat in 2 uur op 80 graden te krijgen en te houden. 

Dit lijkt me een technische toepassingsvraag waarbij ik zo geen antwoord weet. Want:
- heeft zo'n vat "lucht" ruimte zodat het opwarmende water kan uitzetten? Zo niet, dan geeft zelfs een minieme uitzetting al enorme druk op de wanden.
- met inductieverwarming ben ik niet zo bekend. De wervelstromen die de verwarming veroorzaken zijn sterk afhankelijk van de vorm van de spoelen en zal veelal proefondervindelijk worden bepaald en door een fabriek als grafiek of tabel worden meegeleverd.

dag john,

deze klinkt nog als een standaard warmteleersommetje, Q=m·c·ΔT.
En daarna neem ik aan dat je een (elektrisch) vermogen voor je warmtespiraal (dompelaar?) wil berekenen, P=E/t, met E gelijk aan die Q die je eerst berekende, en t die 2 uur, maar dan omgerekend naar seconden.

Wat de reden kan zijn om zoiets met inductieverwarming te gaan doen weet ik niet, maar tenzij het gebruik daarvan de isolatie deels teniet doet geldt gewoon de wet van behoud van energie, en zou de uitkomst in principe gelijk moeten zijn aan je gewone ohmse verwarmingsspiraal. 

groet, Jan

Aan de geïnteresseerde,

Ik heb een buitenzwembad die in de zomer verwarmd moet worden tot 28 graden. Momenteel heb ik het nodige vermogen en energie berekend om het water eenmaal op te warmen en op temperatuur te houden door een warmteverliesberekening, echter heb ik hier gerekend met een overdekking van het zwembad. Aangezien je een zwembad plaatst om er effectief in te zwemmen zou ik voor een aantal uur per week het warmteverlies van het water aan de lucht moeten berekenen. Maar voor de warmtedoorgangscoefficient van water naar lucht vind ik maar geen waarde. Is er iemand die me hierbij kan helpen?
Alle hulp is welkom :)

dag Lukas,

Zo'n berekening is helemaal niet (zinvol) te maken. Alles hangt af van instraling, buitentemperatuur, luchtvochtigheid, windsnelheid (en dat geeft allemaal verdamping, je grootste warmteverliesfactor) .

Tijdens een paar uur zwemmen gaat een grote plons water echt niet vele graden afkoelen. Zet 20% bovenop het vermogen dat je al berekende met afdekking (vind ik ook al knap met wisselende buitenomstandigheden, ze zeggen niet voor niks "zo wisselvallig als het weer", maar goed) en dan zal er niemand kou lijden.

groet, Jan

Dag Jan,

Bedankt voor de snelle reactie en de hulp. Ik zal dan idd mijn berekening met een factor van 20% verhogen zodat er zeker genoeg warm water is.

groet, Lukas

Lukas, 
Ik zit met eenzelfde soort vraag, omtrent een zwembad in de tuin. Maar ik moet nog gaan uitrekenen wat voor soort warmtepomp ik moet gaan aanschaffen. 
Zou je mij de berekening kunnen toesturen die je gedaan hebt? 
Groet, 
Jim