Ist dieser Teelicht-Blumentopfwärmer effizienter als nur Teelichter?

Dieser Artikel in der Daily Mail beschreibt eine kleine Heizung, die auf Teelichtern und Blumentöpfen basiert.

Das behauptet es

  • [das System] "macht[e] die Heizung effizienter" (ich nehme an, im Vergleich zu nur Teelichtern)

Ist das wahr?

(Basierend auf dieser Frage scheinen alle Heizungen zu 100 % effizient zu sein.)

Diese Frage bezieht sich auf elektrische Heizungen. Heizungen, die Kraftstoff verbrennen, arbeiten nach völlig anderen Prinzipien. Mein Verständnis der thermodynamischen Effizienz fehlt; Vielleicht sind also alle Verbrennungsheizgeräte auch "100% effizient", aber ich weiß mit Sicherheit, dass die Art des Brennstoffs (trockenes Holz, nasses Holz, Öl, Kohle usw.) und die Art und Weise, wie die Wärme verteilt wird, einen großen praktischen Unterschied machen können wie nützlich eine Heizung ist. Da Ihr Teelichtauspuff jedoch nicht aus einem Schornstein austritt, scheint mir, dass ein Topf wenig Einfluss auf die gesamte "Effizienz" (oder welches Wort auch immer am besten passt) ausüben würde.
Während die Erklärung der Mail etwas verdächtig ist und einige der Pfeile in ihrem Diagramm in die falsche Richtung zu zeigen scheinen, stelle ich mir vor, dass dieser Ansatz die Wirksamkeit eines Teelichts verbessern würde, verglichen mit dem bloßen Belassen. Die Konvektion würde einen konstanten Luftstrom erzeugen, der in den Boden und oben aus dem äußeren Topf strömt, was (a) die erwärmte Luft besser verteilen könnte als ein nacktes Teelicht und (b) möglicherweise viel frische Luft für die Flamme liefert damit es schneller oder heißer brennt. Wie groß einer dieser Effekte ist, habe ich jedoch keine Ahnung ...
Ich glaube nicht, dass ein Teelicht genug Energie hat, um den Raum signifikant zu erwärmen,
Articuno: Ich frage mich, ob die Fokussierung der Frage helfen würde, die widersprüchlichen ursprünglichen Forschungsantworten zu vermeiden, die wir bekommen. Der Titel der Frage ist meiner Meinung nach die Behauptung, die wie ein Daumen herausragt. Ob es tatsächlich den Raum heizt und ob es 8 Pence pro Tag sind, ist weniger interessant. Der zweite Aufzählungspunkt ist ziemlich leer; Ja, das passiert, aber wie ist es relevant? Schließlich könnte eine vernünftige Positionierung so uninteressant sein wie „eine niedrige Wärmequelle fördert Konvektionsströme, um den Raum gleichmäßig zu erwärmen. Stellen Sie die Wärmequelle hoch und die Wärme sammelt sich an der Decke.“
@Oddthinking Ich habe die Frage auf Effizienz konzentriert. Ich fand den zweiten Aufzählungspunkt relevant, weil er den Mechanismus für die erhöhte Effizienz beanspruchte: "Die Kerzen erzeugen Gase voller erhitzter Partikel, die eingefangen und durch die Töpfe geleitet werden". Sie sagen, dass dieses System effizienter ist, und das ist der Grund.
@Articuno - Ich habe meine Antwort (in den negativen Stimmen begraben) geändert, um die Idee der Verbesserung der Effizienz anzusprechen, indem die erhitzten Gase wie bei einem effizienten Mauerwerksofen durch die Töpfe geleitet werden.
Die meisten Haushalte in Großbritannien werden durch Zentralheizung und Gasboiler beheizt. Erdgas kostet 5,57 Pence pro kWh (Ebico EquiGas). Strom kostet 17,15 Pence pro kWh .
Einige Dörfer in abgelegenen Gebieten (schottisches Hochland, Cornwall) haben jedoch kein Gas.

Antworten (5)

Ich werde versuchen, eine gute referenzierte Antwort zu geben.

Der Anspruch

Wie aus dieser klareren Erläuterung der Behauptung hervorgeht, ist mit Effizienz gemeint, dass die Wärme der Kerzen von den Töpfen zurückgehalten und langsam abgegeben wird . Es gibt auch eine sekundäre Behauptung, dass das System dadurch effizient genug ist, um einen offenen Raum zu beheizen. Es besteht kein Anspruch darauf, dass die Gesamtenergieabgabe erhöht wird.

https://www.youtube.com/watch?v=nzKbFzUEWkA

Bleibt die Wärme länger erhalten?

Das scheint seit einiger Zeit selbstverständlich zu sein. Da gibt es also eine Verbesserung. Ein solcher Effekt ist eigentlich eine begehrte Eigenschaft von Heizungen. Lehm und Luft sind jedoch keine guten Speichermedien für Wärme und in gewerblichen Heizungen ist Öl die Wahl:

Bei Konvektions-Raumheizgeräten (ohne Strahlung) enthalten die besten Typen eine Wärmeübertragungsflüssigkeit, wie z. B. Öl, die durch das elektrische Element erhitzt wird. Die Wärmeübertragungsflüssigkeit stellt eine gewisse Wärmespeicherung bereit, wodurch die Heizung weniger Zyklen ausführen und eine konstantere Wärmequelle bereitstellen kann.

Quelle

Das liegt einfach an der spezifischen Wärmekapazität der Materialien , Luft (1005 J/kg°K) ist schlechter als Lehm (1381 J/kg°K), schlechter als Mineralöl (1670 J/kg°K).

Reicht die Heizleistung?

Die Heizleistung wird in BTU gemessen [was ein paar Prozent größer als 1 kJ ist], während die genauen Angaben, wie viele BTU pro Raum benötigt werden, von der Größe, der Isolierung davon und der Effizienz und Positionierung der Heizeinheit abhängen, gibt es Standardberechnungen und Beispiele, die zur Dimensionierung von Heizeinheiten in Häusern verwendet werden. Beispielsweise werden in der obigen Quelle typische Eigenschaften einer Heizung zwischen 10 und 40 kBTU/h (etwa 3-11 Kilowatt) angegeben. Meiner Erfahrung nach reicht oft auch eine 2kW (6800 BTU/h) Heizung, also nehme ich das als Untergrenze.

Die Kapazität von Raumheizgeräten liegt im Allgemeinen zwischen 10.000 BTU und 40.000 BTU pro Stunde und wird üblicherweise mit Strom, Propangas, Erdgas und Kerosin betrieben (Informationen zu Holz- und Pelletöfen finden Sie unter Holz- und Pelletheizung).

Wie viele Kerzen brauchen wir nun, um 10 kBTU/h zu produzieren? Es stellt sich heraus, dass die Energieabgabe von Kerzen gut untersucht ist :

Aus Messungen der mittleren Massenverlustrate (0,105 g/min) und hc eff (43,8 kJ/g) wurde die stationäre Wärmefreisetzungsrate von der Kerze als 77 ± 9 W berechnet

Was auf 263 BTU/h umgerechnet werden kann.

Daher entspricht ein Raumheizgerät mit 6,8 kBTU bei Division 26 Kerzen. Es ist leicht zu erkennen, dass die von 4 Kerzen abgegebene Wärme, wie in der Behauptung angegeben, 6,5-mal kleiner ist als eine elektrische Heizung und daher bei weitem nicht ausreicht, um einen Raum zu heizen.

Sicherheit

Eine solche selbstgebaute Heizung ist auch unsicher. Ich füge dies hinzu, auch wenn es etwas vom Thema abweicht, um sicherzustellen, dass jeder zukünftige Besucher eine Warnung erhält. Aus erster Quelle .

Unbelüftete Verbrennungseinheiten werden nicht für die Verwendung in Ihrem Haus empfohlen, da sie unerwünschte Verbrennungsprodukte in den Wohnraum einführen – einschließlich Stickoxide, Kohlenmonoxid und Wasserdampf – und die Luft im Raum erschöpfen. […]

Elektro-Raumheizgeräte sind im Allgemeinen teurer im Betrieb als Verbrennungs-Raumheizgeräte, aber sie sind die einzigen unbelüfteten Heizgeräte, die in Ihrem Haus sicher betrieben werden können.

Was ich aus dem Originalvideo der Behauptung entnommen habe, ist, dass dies nur in einem kleinen Raum (mit laufendem Computer) funktioniert und die Wärmemenge subjektiv ist. Können Sie die Heizleistung in bekannteren Einheiten quantifizieren, um eine praktische Vorstellung von der BTU zu erhalten? Meine Sorge ist, dass die Raumtemperatur subjektiv ist. Wenn es also ausreicht, den Raum um 1 ° C zu erwärmen, kann es für eine Person "kühl, aber angenehm" sein, für eine andere jedoch "kalt". Ich persönlich vermute, dass der Computer mehr Wärme abgibt als die Kerzen. ;)
Wie ich gezeigt habe, ist die Wärmemenge (pro Sekunde) durchaus objektiv und liegt bei etwa 80 W - ähnlich wie bei einer Glühbirne. Ein kommerzieller Herd hat etwa 1000 W. Ein Computer hat etwa 400 W. Ich bin mir nicht ganz sicher, was Sie meinen, wenn Sie sagen, dass Temperaturen subjektiv sind. Temperaturen sind eine Funktion der Wärme. Außerdem sind BTUs handelsübliche Handelseinheiten (mit anderen Worten, wenn Sie ein Gerät kaufen, werden sie so auf der Verpackung angegeben ...), wenn Sie Watt besser finden, siehe oben :-)
(Fortsetzung) Ansonsten, wenn es eine bessere Messung gibt, füge ich sie gerne hinzu, aber ich bin mir nicht ganz sicher, was. Anregungen?
Nun, ich habe es geschafft, einen BTU-Rechner zu finden, der die Menge anzeigt, die erforderlich ist, um die Temperatur eines Raums um einen bestimmten Betrag zu erhöhen, und meine Antwort entsprechend aktualisiert. Ich denke, dass viele der Antworten die Tatsache aus den Augen verloren haben, dass die ursprüngliche Behauptung für ein sehr kleines Zimmer (Bett, Schreibtisch, nicht viel mehr) galt, und nach dem Aussehen der Mathematik scheint es, als würde ein Anstieg von 3 ° C eintreten Temperatur möglich.
Mir fehlt etwas in dieser ganzen Diskussion. „Ein solcher Effekt ist eigentlich eine begehrte Eigenschaft von Heizungen.“ Der Grund dafür ist mir unklar - sobald Preis und Umweltfreundlichkeit abgedeckt sind, schätze ich eine Heizung nach ihrer Fähigkeit, meine Haut schnell zu erwärmen, nicht nach ihren inneren Teilen. Die Tatsache, dass es den Raum weiter heizt, nachdem ich es ausgeschaltet und den Raum verlassen habe, erscheint verschwenderisch.
Ich stelle fest, dass ein kleiner Heizlüfter, den ich habe, der in der Lage ist, einem Schlafzimmer während eines milden australischen Winters bei einer Stunde Vorsprung die Kälte zu nehmen, „nur“ 2 kW beträgt. Entkräftet dieses Argument nicht, denn das sind viel mehr als 4 Kerzen, zeigt aber anekdotisch, dass Heizungen unterhalb des unteren Endes der bereitgestellten Raumheizungsbereiche wirksam sein können.
@Oddthinking es ist effizienter, wenn Sie den Raum nicht verlassen. Es ist natürlich nicht so schnell, aber normalerweise sind diese Dinge dafür gemacht, lange zu heizen. Tatsächlich schlägt das Dokument auch vor, dass Heizungen einen Thermostat haben, um den Strom abzuschalten, sobald die optimale Temperatur des Heizkörpers erreicht ist.
Tatsächlich kann ich damit meinen Wintergarten effizient heizen, aber mit einem ähnlich leistungsstarken Heizlüfter war das nicht möglich.
Mir scheint, dass die Größe des Raums in dieser Diskussion immer noch relevant ist. Eine schnelle Suche nach Badventilator mit Heizung zeigt, dass die Leistung nur 250 Watt beträgt.
@rob Der Artikel sagt ganz ausdrücklich ("Heizen Sie Ihr Zuhause") im Titel. Außerdem heißt es im technischen Handbuch der von Ihnen erwähnten Heizung 500/550 W (nicht, dass dies für Ihren Punkt einen Unterschied macht). Mein Punkt ist, dass eine handelsübliche Heizung, die zum Heizen eines Raums abgestuft ist, 2/3 kW beträgt. Da Heizen sehr effizient ist, ist dies ein Maß dafür, wie viel Energie in den Raum eingebracht werden muss, um ihn zu heizen.
@Sklivvz Der Artikel sagt "Heizen Sie Ihr Zuhause", ja, aber dann spricht der Artikel selbst von "Heizen eines Raums", was völlig anders sein kann, und der Ursprung der Behauptung (dh das ursprüngliche YouTube-Video) besagt, dass es sich um ein Heizen handelt Einzelzimmer. Plus für diejenigen, die in einer Wohnung wohnen, unser Haus ist vielleicht nur 40 qm groß. das hat nicht die gleichen Heizüberlegungen wie ein 140 qm. Haus. Deshalb habe ich die Trommel geschlagen, wie viel nötig ist, um die N ° C des Raums zu erhöhen, da ich 20 ° C als angenehm empfinde, während jemand anderes 24 ° C haben möchte und die niedrigere Temperatur möglicherweise ...
... erreichen. Was die Heizung betrifft, geht die Website, so wie es aussieht, von der Leistung einer einzelnen Glühbirne aus und das Handbuch fordert zwei 250-W-Infrarotlampen.
Ich weiß aus Erfahrung, dass sich ein kleiner Raum mit 26 brennenden Kerzen wärmer anfühlt. Ob dies kostengünstig oder sinnvoll ist (man denke an die Neulackierung der verrußten Decke), ist eine andere Frage - meiner Meinung nach keine lohnende. Wer glaubt, dass eine Kerze einen Raum heizen kann, auch wenn man sie mit etwas (einheitlichem?) abdeckt, hat mit Kerzen nicht viel Erfahrung.
Der Vergleich der Wärme und Wärmespeicherung einer konvektiven Ölheizung mit diesen Heizungen ist wahrscheinlich nicht der beste Vergleich. Ich glaube, das würde als Heizstrahler funktionieren; die ausdrücklich von der Analyse der Wärmespeicherung ausgeschlossen wurde. Ich habe Keramik gesehen, die in anderen Anwendungen für eine Strahlungswärmequelle verwendet wurde.

Das ursprüngliche Video und der Forumsbeitrag erklären viel besser, was vor sich geht, und geben an, dass die vier (4) Teelichter verwendet werden, um den kleineren inneren Blumentopf zu erwärmen, dessen oberes Ablaufloch blockiert ist, während die große äußere Blume Topf wird verwendet, um einen Konvektionseffekt zu erzeugen , der Luft am warmen Innentopf vorbei und oben herauszieht. Der Erzähler erklärt den Effekt wie folgt:

Was Sie also haben, ist ein innerer Kern eines Blumentopfs, der sehr heiß wird, und dann haben Sie diesen hier [zeigt auf den äußeren Topf], der nicht massiv heiß wird, aber er wird warm. Aber was Sie bekommen, ist eine Konvektion hier oben [zeigt auf den Boden des Topfes] und oben heraus und es fließt wirklich, wirklich gut heraus.

Das Video stellt auch fest, dass gleichzeitig ein Computer läuft und der Raum nicht zu groß ist, da er nur ein Queen-Size-Bett und einen Schreibtisch zu enthalten scheint. Dies ist auch keine sehr neue Idee, da die gleiche Idee während des Zweiten Weltkriegs von Großbritannien für den Einsatz in Notunterkünften befürwortet wurde.

Hier ist eine einfache Blumentopfheizung Stellen
Sie die Kerze in einen 6-Zoll-Blumentopf, sodass das Loch nicht bedeckt ist; setzen Sie einen zweiten Blumentopf darüber. Der obere Topf erwärmt sich schnell und gibt viel Wärme ab. Heben Sie den unteren Topf vom Boden ab.

Es ist auch wichtig zu beachten, dass Teelichter so genannt werden, weil einer ihrer Zwecke darin besteht, Tee zu erwärmen oder in Speisenwärmern zu verwenden, und Produkte werden in diesem Sinne verkauft .

Die Leistungsfähigkeit des Gerätes zu beurteilen ist schwierig; Eine Analyse einer brennenden Kerze zeigte jedoch, dass die meiste Wärme in einer Säule über die Kerze selbst wandert.

Kerzenbrennende Simulation

Von diesem Standpunkt aus gesehen wird alles, was es der von den Kerzen abgegebenen Wärme ermöglicht, durch den Raum zu zirkulieren, die subjektive Effizienz gegenüber der Verwendung bloßer Kerzen verbessern. Wie jedoch in der Antwort von Sklivvz erwähnt , ist die Wärmeabgabe von Kerzen gut untersucht .

Aus Messungen der mittleren Massenverlustrate (0,105 g/min) und hceff (43,8 kJ/g) wurde die stationäre Wärmefreisetzungsrate von der Kerze als 77 ± 9 W berechnet

was ungefähr 262,7 BTU/h oder 1050,9 BTU/h für die vier ausmacht.

An dieser Stelle ist es wichtig, auf die Tatsache hinzuweisen, dass der Ersteller dieser Behauptung sie verwendet, während er einen Computer in seinem Zimmer betreibt. Desktop-Computer geben Wärme ab, die die Raumtemperatur beeinflussen kann. Wenn wir einen konservativen Wert von 145 Watt Wärme oder 494,8 BTU/h verwenden , basierend auf der Umrechnung , die auch die Raumtemperatur beisteuert.

Laut einem BTU-Rechner werden 341 BTU (99 Watt) benötigt, um die Temperatur eines 2 x 4 x 3 Meter großen Raums (sehr grobe Schätzung basierend auf dem offensichtlichen Queen-Size-Bett und dem Schreibtisch im Video) mit normaler Isolierung um 1 ° C zu erhöhen. Das bedeutet, dass es unter idealen Umständen möglich ist, dass die Kerzen die Temperatur des Raums um 3 °C erhöhen, wobei der Computer möglicherweise weitere 1 °C Wärme beisteuert. Daher ist es in einem kleinen Raum plausibel , dass in einem kleinen, kälteren Winterraum (dh unter 20 °C) die kombinierte Temperaturerhöhung von 4 °C ausreichen könnte. Ein solcher Effekt wäre jedoch stark von der Größe des Raums, dem Standort der Heizung, der Zugluft und der persönlichen Vorliebe für Raumtemperaturen abhängig.

Ich kann nicht verstehen, wie der Blumentopf einen Unterschied macht. In beiden Fällen wandert die Wärme nach oben – über heiße Luft, die von der Terrakotta erwärmt wird, oder über heiße Luft, die direkt von den Kerzen erwärmt wird – und erzeugt einen Konvektionsstrom, der den gesamten Raum allmählich erwärmt. Oder fehlt mir etwas?
@Oddthinking Mein Verständnis ist, dass der innere Blumentopf die Wärme einfängt und erhitzt wird und dann der äußere Blumentopf den Konvektionsstrom erzeugt, um die Luft zu zirkulieren und die Raumluft dazu zwingt, mehr zu zirkulieren, als es sonst normalerweise der Fall wäre. Ohne die Dinge tatsächlich einzurichten und Messungen durchzuführen, habe ich keine Ahnung, wie viel diese Zirkulation betragen würde. Ich bin auf ein paar Überlebenstipps für dasselbe gestoßen, also ist die Temperatur des Raums am Anfang etwas zu beachten, da ein Unterschied von 1 bis 2 ° C in einem kalten Raum subjektiv mehr sein kann als in einem warmen Raum.
Rob, ich hoffe, ich bin nicht begriffsstutzig, aber das hilft mir nicht weiter. Was Sie sagen, scheint richtig zu sein, unterscheidet sich jedoch nicht von der Alternative. Nehmen Sie die Blumentöpfe weg und lassen Sie die Kerzen stehen: Die Kerzen erwärmen direkt die Luft, wodurch sie aufsteigt und Konvektionsströme erzeugt. Ich kann sehen, dass der Blumentopf im Vergleich zur Kerze dazu neigt, ein größeres Luftvolumen in einer kleineren Menge zu erwärmen, aber das Mischen von Luft würde sie vermutlich innerhalb von beispielsweise 30 Sekunden äquivalent machen. Vielleicht sollte das in den Chat gehen?
@Oddthinking Du bist nicht stumpfsinnig, aber es gibt auch nicht viel weiter mit deinem Problem mit den Blumentöpfen. Mit anderen Worten, abgesehen davon, dass ich tatsächlich ein Experiment aufgebaut und Messungen durchgeführt habe, konnte ich nicht viel mehr finden als das, was ich in meine Antwort eingegeben habe. Das von mir verlinkte Papier scheint jedoch nicht wirklich einen Konvektionsstrom zu unterstützen, der durch das Verbrennen einer Kerze an und für sich erzeugt wird.
@rob: Sie argumentieren im obersten Absatz (und das Video erklärt das bei ca. 1:30), dass der äußere Topf zu einer Aufwärtskonvektion führt. Widerspricht das nicht der Vorstellung, dass "die Hitze nicht mehr nur nach oben wandert"?
Ich denke, der große Unterschied besteht darin, dass die meiste Wärme einer offenen Kerze durch Konvektion an die Decke getragen wird, wo sie im Wesentlichen verloren geht. Der Blumentopf nimmt einen Großteil dieser Wärme auf und strahlt sie in den Raum ab, anstatt direkt an die Decke zu gehen, sodass die Heizwirkung der Kerzen wirklich verbessert wird. Ich vermute, dass im Video kein klares Verständnis von Strahlung und Konvektion besteht.

Ja, es ist effizienter als nur Teelichter, aber immer noch eine sehr kleine Wärmequelle.

Sie stellen fest, dass „alle Heizungen zu 100 % effizient sind“. Dies ist teilweise richtig - alle Heizungen wandeln praktisch die gesamte zugeführte Energie in Wärme um und erreichen so einen Wirkungsgrad von nahezu 100 %. Wenn diese Wärme jedoch einfach durch Konvektion zur Decke aufsteigt, trägt sie nicht viel dazu bei, den Raum oder seine Bewohner zu erwärmen. Strahlungswärme fließt direkt von der Quelle zu Personen und Objekten im Raum und ist viel effektiver, wie in Wikipedia angegeben:

Die Innenlufttemperatur für strahlungsbeheizte Gebäude kann niedriger sein als für ein herkömmlich beheiztes Gebäude, um das gleiche Maß an Körperkomfort zu erreichen, wenn sie so eingestellt wird, dass die wahrgenommene Temperatur tatsächlich gleich ist.

Dieses System scheint effektiver zu heizen als eine offene Kerzenflamme, da die Flamme den Tontopf erhitzt, der die Wärme an den Raum abgibt. Die Gesamtwärmezufuhr ist jedoch immer noch sehr klein, wie unten angemerkt.

Das Design kann als viel kleinere und vereinfachte Version eines gemauerten Kamins angesehen werden. Ein normaler Kamin ist sehr ineffizient, da die meiste Wärme durch Konvektion den Schornstein hinaufgetragen wird. Wie hier angemerkt ,

Ein offener Kamin hat bestenfalls einen Wirkungsgrad von nicht mehr als 20 Prozent.

Die Wirkungsgrade können tatsächlich viel niedriger und sogar negativ sein, wenn große Mengen Raumluft durch den Schornstein angesaugt werden.

Eine offene Kerze funktioniert ähnlich, wenn sie als Heizgerät betrachtet wird. Diese Referenz ermittelte die von einer Kerze abgestrahlte Energiemenge durch Labortests:

Der Strahlungsanteil wurde bestimmt, indem das Verhältnis der Strahlungsemission und mx Hc [ meine Anmerkung: dies ist die durch die Verbrennung erzeugte Gesamtwärme ] ermittelt wurde, was einen Wert von 0,17 +/- 0,01 ergab.

So werden 17 % der von einer offenen Kerzenflamme erzeugten Wärme an die Umgebung abgestrahlt, die restlichen 83 % werden durch Konvektion abgeführt. Dieser Konvektionsverlust entspricht dem Konvektionsverlust im Schornstein eines offenen Kamins, da er schnell zur Decke aufsteigt, wo er effektiv verloren geht.

Ein stark verbessertes Design für einen Kamin zwingt die Verbrennungsgase dazu, durch einen verschlungenen Weg aus Mauerwerksmaterialien zu strömen, die Wärme aus den Gasen absorbieren und an den Raum abstrahlen. Dies verbessert die Gesamteffizienz des Heizens auf viel höhere Niveaus. Hier ist eine Studie, die zeigte, dass ein gemauerter Kamin eine Heizeffizienz von knapp 80 % erreichte. Der Ofen sieht im Querschnitt so aus:Gegenstrom-Heizkörper

Die Gasströme ähneln der hier gezeigten Blumentopfanordnung:

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Somit fungieren das Teelicht und der Blumentopf als kleiner gemauerter Kamin, der die Konvektionsverluste reduziert und die Strahlung in den Raum erhöht, im Gegensatz zu einer offenen Kerze, die wie ein offener Kamin funktioniert, wobei die meiste Wärme durch Konvektion nach oben verloren geht Schornstein.

Während der Blumentopf die Wirksamkeit der Kerzen als Heizung erhöht, können einige Berechnungen zeigen, wie wenig Wärme er tatsächlich erzeugt:

Teelichter bestehen aus Paraffinwachs und haben üblicherweise einen Durchmesser von etwa 38 mm und eine Höhe von 16 mm und brennen 3 bis 5 Stunden (laut Wikipedia) . Paraffinwachs hat eine Dichte von etwa 900 kg/m3 und eine Verbrennungswärme von etwa 46 MJ/kg. Wenn wir die Mathematik durchgehen, erhalten wir 0,75 MJ/Kerze, und unter der Annahme einer 4-stündigen Brenndauer und einer Verbrennungseffizienz von 100 % (was nahe, aber nicht exakt ist), ist das eine Ausgangsleistung von 187.500 J/h oder 52 Watt.

Wenn 4 Kerzen gleichzeitig brennen, sind das 208 Watt - wahrscheinlich ziemlich nah an der Wärme, die von den zwei Computern und zwei Schreibtischlampen in dem im Video gezeigten Raum erzeugt wird.

Wäre es besser, eine Glühbirne in einen Blumentopf zu stellen? Wahrscheinlich, da es keine Verbrennungsnebenprodukte wie Kohlenmonoxid produzieren würde, was Flammen unvermeidlich tun. Aber aus rein wirtschaftlicher Sicht kann es tatsächlich billiger sein, die Kerzen zu verwenden, wenn die Preisaussage stimmt. Wenn die Kerzen wirklich 1 £ für 100 kosten, dann kostet die Wärme etwa 5 Pence pro kWh, was weniger ist als die 14 Pence, die ich bei einem Blick auf die britischen Stromtarife gefunden habe. Die billigste Quelle, die ich für diese Kerzen in den USA gefunden habe, beträgt jedoch 6 USD pro 100 (3,75 £ / 100). Bei diesem Preis kostet die Kerzenwärme etwa 18 Pence pro kWh, also mehr als Strom.

Schließlich ist diese Idee nichts Neues. Das Googeln von "Candle Heater" bringt alle möglichen Seiten hervor, wie diese mit Blumentöpfen

Der größte Teil dieser Antwort befasst sich mit den wirtschaftlichen (Nach-) Vorteilen. Ihr erster Satz befasst sich mit der eigentlichen Frage, wiederholt jedoch nur die Behauptung ohne Verweise.
Ich habe gerade ein paar Teelichter gewogen: Die normalen waren jeweils 14 g, also 650 kJ HHV. Ich habe auch einige alte (> 25 a) gefunden, die jeweils 17 g (780 kJ HHV) waren.
Dies ist eine theoretische Antwort, aber wir erwarten, dass die Antworten auf Fakten basieren und keine spekulative Vorhersage treffen. Bitte hier keine Originalrecherche betreiben.
Ich denke, der Blumentopf verbessert die Heizleistung, indem er die Strahlungswärme erhöht und gleichzeitig die Konvektionswärme reduziert, obwohl es immer noch eine sehr geringe Wärmeabgabe ist. Ich habe nach etwas gesucht, um eine Antwort so oder so zu untermauern, aber nichts anderes als theoretische Argumente gefunden, die besagen, dass es nicht funktionieren kann, weil die Wärmezufuhr so ​​gering ist, und Anekdoten, die besagen, dass es wirklich funktioniert. Wäre ein Vergleich mit Kamin- oder Ofendesign, die ein ähnliches Konzept verwenden, ein sinnvoller Ansatz? Wenn nicht, kann die Frage vielleicht erst beantwortet werden, wenn jemand eine wissenschaftliche Studie durchführt.
@Mark Ich weiß, das ist Jahre später, aber so etwas wie ASHRAE-Komfortmodelle könnten etwas sein, das man sich ansehen sollte. Sie berücksichtigen Strahlungswärme anders als die Lufttemperatur, da sie einen anderen Erwärmungseffekt hat. Ich habe ein Forschungsprojekt zur Strahlungsheizung durchgeführt und mich vor einigen Jahren ziemlich intensiv damit befasst. Grundsätzlich ist eine angenehme Temperatur für Strahlungsoberflächen niedriger als für die Lufttemperatur, daher ist dies ein Grund, warum die Verwendung so etwas aus Sicht des Komforts "energieeffizienter" sein könnte im Vergleich zu ähnlichen Heizmethoden, die nicht primär strahlen.

Wie viel heizen 4 Kerzen einen Raum? Es hängt davon ab, aber wahrscheinlich nicht viel.

Kerzen geben laut Wikipedia etwa 80 W Wärme ab . Die von Wikipedia zitierte Quelle listet auf Seite 277 tatsächlich 77 W +/- 9 W auf.

Das gleichzeitige Brennen von 4 Kerzen für 8 Stunden erzeugt 2,464 kWh. (4 Kerzen x 8 Stunden x 0,077 kW)

Die Formel dafür, wie viel diese Energiemenge die Luft erwärmen kann, lautet:

amount of heat = [specific heat of air][4] x [mass of air][5] x temperature difference

oder

temperature difference = amount of heat
                         ----------------------------------
                         specific heat of air x mass of air

Ich schätze den Raum im Video auf 15 m 3 (4 m lang x 2,5 m hoch x 3 m breit x 0,5 m, weil er dreieckig ist).

2,464 kWh = 8.870 kJ.

temperature difference = 8,870 kJ
                         ----------------------------------
                         1.0035 kJ/kg.K x 18 kg

Das ergibt eine Heizmenge von ca. 491 °C, wenn man davon ausgeht, dass keine Wärme aus dem System verloren geht. Das ist natürlich eine unvernünftige Annahme.

Die Berechnung der Wärmeverluste ist etwas komplizierter und erfordert Kenntnisse darüber, welche Isolierung der Raum hat, welche Temperaturen auf der anderen Seite jeder Wand herrschen und welche Zugluft vorhanden sein könnte

Unter Verwendung eines vereinfachten Modells und der in diesem Blogbeitrag verwendeten Werte für die Wärmeleitfähigkeit und dieser Werte für die Abmessungen des Raums im Video:

  • Etage: 12m 2
  • Wände: 7,5m 2
  • Hauptwand: 10m 2
  • Dach: 15m 2

Mit den 308 W, die die vier Kerzen zusammen abgeben, können wir einen Temperaturunterschied von 12 °C zwischen innen und außen aufrechterhalten.

Das Hinzufügen eines 2 m 2 großen Glasfensters in den Raum mit dem Wärmeleitfähigkeitswert aus Wikipedia ändert das Ergebnis drastisch. Durch dieses Fenster, durch das Wärme entweichen kann, können die vier Kerzen nur einen Unterschied von 1 °C zwischen innen und außen aufrechterhalten.

Selbst wenn wir davon ausgehen, dass die Luft ruhig ist und sich nur der halbe Raum erwärmt, sind das nur 2 °C.

Die Antwort

Es ist kompliziert, aber wenn Sie keinen sehr gut isolierten Raum haben, werden vier Kerzen kaum einen Unterschied machen.


Auch die unausgesprochene Frage "Sind Teelichter billiger als herkömmliches Erhitzen?" werde ich versuchen zu beantworten. interessehalber.

Das Video besagt, dass die Teelichter 4 Stunden halten, sodass sich die Gesamtsumme für den Tag auf 8 Kerzen zu einem Preis von 8 Pence beläuft.

Aktuelle Gas- und Strompreise in London ( von uSwitch ):

  • Stromeinheitspreise 13.550 Pence pro kWh
  • Einheitspreise für Gas 4,162 Pence pro kWh

Die gleiche Heizmenge mit einer elektrischen Heizung (bei 100 % Wirkungsgrad) würde ungefähr 33 Pence kosten.

Die gleiche Heizmenge mit einem Gasheizgerät (unter der Annahme von 100 % Wirkungsgrad) würde etwa 10 Pence kosten.

Die Teelichter sind billiger, aber nicht viel. Und nur, wenn Sie zu Ikea fahren oder zu Fuß gehen.


Unter der Annahme, dass billige Kerzen die geringere Wärmeleistung (68 W) erzeugen, würde die Gesamtwärme, die von den 8 Teelichtern über den Tag abgegeben wird, 2,176 kWh betragen. Die Kosten für so viel Benzin betragen ungefähr 9 Pence, was immer noch teurer ist als Teelichter im Wert von 8 Pence.


Wenn man einen Wert hinzufügt, der auf Marks Berechnung basiert, dass ein Teelicht 52 W abgibt, würde die entsprechende Menge Gas 7 Pence kosten.


Teelichter kosten derzeit 1,75 £ / 100-Packung auf der Ikea-Website , wodurch sich die Heizkosten von 8 Pence pro Tag auf 14 Pence pro Tag ändern.


Teelichter wären auf einem Boot oder auf einem Dachboden, der möglicherweise nicht mit Gas und Strom versorgt wird, praktischer.

Diese Antwort argumentiert, dass 4 Kerzen etwa 300 Watt Wärme abgeben, und das ist ziemlich schwach, und dass die Kosten pro Kilowatt denen anderer Quellen nahe kommen. Das größte Rätsel (zumindest für mich) wird nicht angesprochen: Hilft der Blumentopf in irgendeiner Weise?
Dies ist eine theoretische Antwort, aber wir erwarten, dass die Antworten auf Fakten basieren und keine spekulative Vorhersage treffen. Bitte hier keine Originalrecherche betreiben.
@Sklivvz Fast alles in dieser Antwort wird von irgendwoher referenziert. Ich würde nicht in Betracht ziehen, Zahlen aus der Behauptung in bekannte Formeln der Originalforschung einzufügen . Die Ausnahme ist, dass die Größe des Raums im Video geschätzt wird und die Isolierfähigkeit der Wände eine Annahme ist, aber eine konservative Annahme. Die Realität dürfte schlimmer sein. Jeder, der versucht, die erste Behauptung anhand meiner Antwort für seine eigene Situation zu bewerten, muss sowieso seine eigene Raumgröße und Isolierungszahlen verwenden.
Es gibt eine riesige, riesige Lücke in Ihren Referenzen. Ich diskutiere Ihre theoretische Physik nicht, aber Sie zeigen nicht, dass Ihr Spielzeugmodell tatsächlich die reale Welt beschreibt. Du erhebst einen anderen Anspruch. Beispiele: "Wie viel heizen vier Kerzen einen Raum?" Optimal -> "Eigentlich wurde gemessen , dass ...". Akzeptabel -> "Es wurde berechnet als ...". Inakzeptabel -> "Basierend auf meinen eigenen Messungen ist es..." "Basierend auf meinen eigenen Berechnungen ist es..."

Zusammenfassung:

  • Der wichtigste physikalische Effekt, den ich beim Blumentopf sehen kann, ist eine erhöhte Heizleistung aufgrund einer schnelleren Brenngeschwindigkeit.
  • Aber das Verbrennen von Kerzen (oder anderen Brennstoffen) in Innenräumen ohne einen geeigneten Auspuff / Schornstein, der sich um die Abgase kümmert, ist keine gute Idee!
  • Und vier Kerzen, die über 8 h brannten, liegen etwa eine Größenordnung unter den bautechnischen Empfehlungen für die installierte Heizleistung.

Ich habe gerade ein paar Teelichter gewogen

  • einige alte 17 g pro Stück - sehen größer aus als normal (auf der Verpackung stand, dass sie für 1 DM / 10 Stück verkauft wurden, aber das ist mindestens 25 Jahre her)
  • neuere: je 14 g - ich werde diese für Berechnungen verwenden.

Die Verbrennungswärme von Paraffin ist um 46,00 MJ/kg höher bzw. um 41,50 MJ/kg niedriger Heizwert. Somit kann jede der 14 g Kerzen ca. 650 kJ oder ungefähr 2,5 MJ in 4 Teelichtern (HHV). Für den Lang-Lkw erhalten wir 580 kJ / Kerze und 2,3 MJ für 4 Kerzen. Der höhere Heizwert HHV wird unter der Annahme berechnet, dass der gesamte Wasserstoff im Wachs am Ende zu flüssigem Wasser wird, der niedrigere Heizwert LHV verlässt das Wasser als Dampf.

Wenn Sie im Winter einen Raum heizen, werden Sie wahrscheinlich die HHV bekommen, aber das bedeutet, dass der Raum feucht wird (es sei denn, Sie lüften, und dann verlieren Sie Ihre kostbare Wärme durch den Luftaustausch).

Schon ohne Blumentöpfe rußt eine Kerze mit richtig getrimmtem Docht nicht, sodass wir von vernachlässigbaren Verlusten durch unvollständige Verbrennung ausgehen können. Auch Strahlungsverluste sind zu vernachlässigen – besonders wenn Sie die Vorhänge schließen, weil Sie sich in einer prekären Heizsituation befinden. Wir können also sagen, dass die Kerze bereits ohne Blumentopf eine 100% energieeffiziente Heizung ist.

Somit kann der Blumentopf die Energieeffizienz beim Abbrennen der Kerzen nicht verbessern.

Es gibt jedoch einige Auswirkungen, die die Blumentopfkonstruktion haben kann:

  • Funktioniert die Blumentopfkonstruktion physikalisch-chemisch wie ein Schornstein, eventuell sogar wie ein Schornstein, der die Luft vorwärmt, dann kann die Kerze schneller brennen (höhere Leistung). Natürlich brennt es entsprechend schneller durch.
    (Literatur: greifen Sie zu einem Lehrbuch der industriellen Chemie, in dem Ofenkonstruktionen behandelt werden)

  • Ich glaube nicht, dass der Blumentopf viel gegen die Konvektion hilft. Ich habe jedoch keine Messungen, um dies zu unterstützen. Wenn dies jedoch der gewünschte Effekt wäre, sollte der Ofen auf dem Boden direkt unter dem Fenster platziert werden, wo die Aufwärtskonvektion des Ofens der kalten Abwärtskonvektion des Fensters entgegenwirkt (oder vielleicht etwas weiter oben vor dem Fenster). das Fenster, damit wir von der Strahlungsheizung profitieren können).
    Dazu wäre die Behauptung über die gerichtliche Positionierung hilfreich , was auch stimmt (ich erinnere mich, dass wir diese Heizungspositionierungskonzepte mit den üblichen Konvektionsheizungen in der Grundschule gelernt haben).

  • Physiologisch und wahrscheinlich auch psychologisch besteht ein wichtiger Unterschied zwischen Konvektorheizung und Ofenheizung darin, dass beim Ofen mehr Wärmeübertragung durch Strahlung statt durch Leitung und Konvektion (über die Luft) erfolgt. Daher kann die Wärmewahrnehmung sehr unterschiedlich sein, obwohl sich die Lufttemperatur nicht so stark verändert hat.

    Das menschliche Wärme-, Kälte- oder Wärmeempfinden reagiert nicht nur auf die Lufttemperatur. In oft vergleichbarer Reihenfolge haben Sonneneinstrahlung, Windgeschwindigkeit, Luftfeuchte sowie Wärmestrahlung von Atmosphäre und Boden (Landsberg 1972, VDI 1998) einen entscheidenden Einfluss.

    ( JENDRITZKY, G., STAIGER, H., BUCHER, K., GRÄTZ, A., LASCHEWSKI, G., 2000. Die empfundene Temperatur: Die Methode des Deutschen Wetterdienstes zur Abschätzung der Kälte- und Wärmebelastung des Menschen Body. Internet-Workshop zu Windchill, Environment Canada )

    Um also eine angenehme Wärmemenge zu erhalten, können wir mit direkter Strahlung möglicherweise nur dann heizen, wenn wir im Raum sind und die Wärme benötigen, und sie möglicherweise besser dort abgeben, wo wir sie benötigen (im Gegensatz zur Erwärmung der gesamten Luft und des Raums). Wände, mit entsprechend erhöhten Wärmeverlusten).

    Ich sehe jedoch nicht ein, warum ein Blumentopf beim Strahlungsteil (über offenen Kerzen) helfen würde. Die konsequentere Umsetzung dieser Idee, die Wärme dorthin zu bringen, wo wir sie brauchen, sind Taschenöfen.

Ich habe keine gute Literatur zum Unterschied zwischen Strahlungswärme und Lufttemperatur gefunden, aber diese Folien in deutscher Sprache haben interessante Daten zu Komfortzonen in Abhängigkeit von Luft- und (Wand-) Oberflächentemperatur und besagen, dass eine Strahlungsheizung 15 - 30% Heizkosten einsparen kann energy und dieser Hersteller von Strahlungsheizungen behauptet, dass die gefühlte Temperatur bei Strahlungsheizungen 2 - 3 °C über der Lufttemperatur liegt, und dass als Faustregel 40 - 60 W / m² (angenommen 2,5 m Raumhöhe) installiert werden sollten

Ausgehend von den 15 m² aus der Antwort von @Ladadadada würden sie argumentieren, dass 600 - 900 W Heizleistung benötigt werden. Das brennt ca. 3 1/3 - 5 Kerzen pro Stunde. Bei dieser Berechnung ist jedoch nicht berücksichtigt, dass Sie bei diesem Abbrand der Kerzen bereits an Abgase in Ihrer Raumluft denken müssen: 5 Kerzen wiegen 70 g und benötigen ca. 150 l Sauerstoff zum Abbrennen (und produzieren etwa 100 l CO_2 und weitere 100 l Wasserdampf (oder 26 ml flüssiges Wasser)).

In diesem Papier zur Innenraumluftqualität (Gesundheitliche Bewertung von Kohlendioxid in der Innenraumluft, Bundesgesundheitsbl - Gesundheitsforsch - Gesundheitsschutz, 2008, 51:1358–1369, DOI 10.1007/s00103-008-0707-2) des deutschen Umweltbundesamtes wird die Außenluftkonzentration von angegeben CO2 normalerweise um 400 ppm, während in Innenräumen durchschnittlich zwischen 800 und 3000 ppm gefunden wurden. 1400 ppm gelten als Grenzwert für schlechte Raumluftqualität (gute Raumluftqualität liegt bei < 800 ppm). Somit können wir bis zum Erreichen der Schlechtluftgrenze 1000 ppm (1 l/m³) produzieren. Bei unserem geschätzten Gesamtraumvolumen von 37,5 m³ wäre das nach 22,5 min erreicht. Wir müssten den Raum fast 3 Mal pro Stunde komplett lüften - das würde unseren Heizaufwand komplett zunichte machen!
Natürlich, wenn wir dies noch reduzieren könnten, reduzieren Sie dies darauf, den Raum nur etwa jede Stunde zu lüften – aber wir wären bereits in einer Atmosphäre, in der Studien (siehe das Papier oben) festgestellt haben, dass Schulkinder bei kognitiven Aufgaben schlechter abschneiden.

Also ja, es ist wirklich keine gute Idee, zu versuchen, einen Raum durch Verbrennung zu heizen, ohne dass die Abgase durch einen richtigen Abzug abgeführt werden!

@Mark schätzt, dass jede Teekerze (bei einer Brenngeschwindigkeit von 4 h) etwa 50 W Wärme erzeugt. Das liegt in der Größenordnung oder etwas darunter wie bei einem Menschen bei der Büroarbeit . Anders gesagt: Anstatt 4 Teelichter über 4 h zu brennen, könntest du auch 2 oder 3 Kumpels bitten, sich dir anzuschließen – sie hätten die gleiche wärmende Wirkung.
Ich habe dieses Beispiel berechnet, weil wir wahrscheinlich intuitiv besser einschätzen können, wie viel Wärme wir von den Kerzen erwarten können (oder besser gesagt: nicht).

Würden die 2 oder 3 Kumpels so viel CO2-Ausstoß produzieren wie die Kerzen?
Dies ist eine theoretische Antwort, aber wir erwarten, dass die Antworten auf Fakten basieren und keine spekulative Vorhersage treffen. Bitte hier keine Originalrecherche betreiben.
@ChrisW: Wenn sie Fett verbrennen, dann ja (ungefähr sowohl Nahrungslipide als auch Paraffinwachs durch CH2), wenn sie Kohlenhydrate verbrennen (ca. CH2O), produzieren sie noch mehr CO2. (Beachten Sie die im Luftqualitätspapier zitierten Studien, die festgestellt haben, dass Schulräume häufig weit über dem Grenzwert für schlechte Luftqualität liegen.)
@Sklivvz: a) Bitte erklären Sie im Detail, welche(n) Teil(e) der Antwort Sie für spekulativ halten - der einzige Teil, in dem ich sofort zustimmen würde, dass es spekulativ ist, ist, wo ich feststelle, dass ich der "Konvektionstheorie" skeptisch gegenüberstehe, dies aber nicht tue habe Daten dazu. IMHO gebe ich auf diese Weise die Informationen weiter, die ich habe, mache aber gleichzeitig die Einschränkungen deutlich.
@Sklivvz: b) Beachten Sie, dass ich diese Gedanken nicht verwende, um einige Spekulationen über Teekannen-Kerzenöfen zu fördern, sondern um eine "Zuverlässigkeitsprüfung" durchzuführen, ob die Behauptungen möglicherweise wahr sein könnten. Ich komme zu dem Schluss, dass es Abweichungen in einer Größenordnung gibt. Das ist alles. Sie können gerne eine Fehlerfortpflanzungsanalyse meiner Berechnungen durchführen.
c) Mir geht es gut, wenn die Seite keine Originalforschung (auch bekannt als Experimente) mag, um sich gegen nicht reproduzierbare Behauptungen zu verteidigen. Das von mir durchgeführte "Experiment" kann jedoch von jedem leicht überprüft werden, der eine Reihe von Teekannenkerzen und eine Briefwaage besitzt. Als skeptischer Wissenschaftler (Naturwissenschaften) kann für mich persönlich keine scholastische Übung der Literaturrecherche so überzeugend sein wie ein originelles Experiment. Wenn die Realität nicht mit der Literatur übereinstimmt, bleibe ich bei der Realität. Bitte erläutern Sie, welche Tatsachen Sie für gültig halten, einschließlich des Punktes, dass Messungen nicht akzeptabel sind.
Vielleicht bin ich skeptischer als Sie in Bezug auf die Zuverlässigkeit von begutachteten Arbeiten. => Ich schätze, es ist Zeit für ein paar Meta-Fragen.
@cbeleites Nun, die Liste der Möglichkeiten, in denen Ihr "Experiment" nicht signifikant ist, wäre lang, fast ein Problem pro Zeile, aber lassen Sie mich auf die größeren Probleme hinweisen, z Tatsachen, daraus folgt aber noch lange nicht, dass Ihre Personals-Ergebnisse irgendeine Allgemeingültigkeit haben . Viele Dinge sind außerdem irrelevant, wie die Notwendigkeit, einen Schornstein zu benutzen.
Bitte pingen Sie mich im Skeptiker-Chat an , wenn Sie die lange Liste der nicht referenzierten Dinge haben möchten. Ich werde es nicht in einen Kommentar schreiben :-)
@Sklivvz: sicher - machen wir das morgen - jetzt zu spät in meiner Zeitzone.