Koliko električne energije porabi električni kotel: kako izračunati pred nakupom

Uporaba električne energije kot vira energije za ogrevanje podeželske hiše je privlačna iz več razlogov: enostavna dostopnost, razširjenost in prijaznost do okolja.Hkrati glavna ovira za uporabo električnih kotlov ostajajo precej visoke tarife.

Ali ste razmišljali tudi o izvedljivosti vgradnje električnega kotla? Ugotovimo skupaj, koliko električne energije porabi električni kotel. Za to bomo uporabili pravila in formule za izračun, obravnavane v našem članku.

Izračuni vam bodo pomagali podrobno razumeti, koliko kW električne energije boste morali plačati mesečno, če za ogrevanje hiše ali stanovanja uporabljate električni kotel. Dobljene številke vam bodo omogočile dokončno odločitev o nakupu/nenakupu kotla.

Metode za izračun moči električnega kotla

Obstajata dve glavni metodi za izračun potrebne moči električnega kotla. Prvi temelji na ogrevani površini, drugi pa na izračunu toplotnih izgub skozi ovoj stavbe.

Izračun po prvi možnosti je zelo grob, temelji na enem samem indikatorju - specifični moči. Specifična moč je navedena v referenčnih knjigah in je odvisna od regije.

Izračun za drugo možnost je bolj zapleten, vendar upošteva številne posamezne kazalnike določene stavbe. Popoln toplotnotehnični izračun stavbe je precej zapletena in mukotrpna naloga. Nato bo obravnavan poenostavljen izračun, ki ima kljub temu potrebno natančnost.

Ne glede na način izračuna količina in kakovost zbranih začetnih podatkov neposredno vplivata na pravilno oceno zahtevane moči električnega kotla.

Z zmanjšano močjo bo oprema nenehno delovala z največjo obremenitvijo in ne bo zagotavljala potrebnega bivalnega udobja. Pri precenjeni moči pride do nerazumno velike porabe električne energije in visokih stroškov ogrevalne opreme.

Za razliko od drugih vrst goriva je elektrika okolju prijazna, dokaj čista in preprosta možnost, vendar je vezana na prisotnost neprekinjenega električnega omrežja v regiji

Postopek za izračun moči električnega kotla

Nato bomo podrobno preučili, kako izračunati potrebno moč kotla, tako da oprema v celoti izpolnjuje svojo nalogo ogrevanja hiše.

Faza #1 - zbiranje začetnih podatkov za izračun

Za izvedbo izračunov boste potrebovali naslednje podatke o zgradbi:

• S – površina ogrevanega prostora.
• W_premagati – specifična moč.

Indikator specifične moči kaže, koliko toplotne energije je potrebno na 1 m² ob 1 uri

Odvisno od lokalnih naravnih razmer se lahko vzamejo naslednje vrednosti:

• za osrednji del Rusije: 120 – 150 W/m²;
• za južne regije: 70-90 W/m²;
• za severne regije: 150-200 W/m².

W_premagati - teoretična vrednost, ki se uporablja predvsem za zelo grobe izračune, ker ne odraža dejanskih toplotnih izgub stavbe. Ne upošteva površine zasteklitve, števila vrat, materiala zunanjih sten ali višine stropov.

Natančni toplotni izračuni so narejeni s pomočjo specializiranih programov ob upoštevanju številnih dejavnikov. Za naše namene tak izračun ni potreben, povsem je mogoče opraviti z izračunom toplotne izgube zunanjih ograjenih konstrukcij.

Količine, ki jih je treba uporabiti pri izračunih:

R – upor prenosa toplote ali koeficient toplotne upornosti. To je razmerje med temperaturno razliko na robovih ograjene strukture in toplotnim tokom, ki poteka skozi to strukturo. Ima dimenzijo m²×⁰С/W.

Pravzaprav je preprosto – R izraža sposobnost materiala, da zadrži toploto.

Q – vrednost, ki označuje količino toplotnega toka, ki prehaja skozi 1 m² površine s temperaturno razliko 1⁰C za 1 uro. To pomeni, da kaže, koliko toplotne energije izgubi 1 m² ovoj stavbe na uro pri temperaturni razliki 1 stopinje. Ima dimenzijo W/m²×h.

Za tukaj navedene izračune ni razlike med kelvini in stopinjami Celzija, saj ni pomembna absolutna temperatura, ampak samo razlika.

Q_{na splošno} – količina toplotnega toka, ki prehaja skozi območje S ograjene konstrukcije na uro. Ima dimenzijo Š/V.

p – moč ogrevalnega kotla.Izračuna se kot zahtevana največja moč ogrevalne opreme pri največji razliki temperature zunanjega in notranjega zraka. Z drugimi besedami, zadostna moč kotla za ogrevanje stavbe v najhladnejši sezoni. Ima dimenzijo Š/V.

Učinkovitost – faktor učinkovitosti ogrevalnega kotla, brezdimenzijska količina, ki kaže razmerje med prejeto in porabljeno energijo. V dokumentaciji opreme je običajno podana kot odstotek 100, na primer 99%. Pri izračunih se uporablja vrednost od 1, tj. 0,99.

∆T – prikazuje temperaturno razliko na obeh straneh ograjene konstrukcije. Da bo bolj jasno, kako se razlika pravilno izračuna, si oglejte primer. Če je zunaj: -30 °C, in znotraj +22 ° C, potem ∆T = 22 - (-30) = 52 °C

Ali enako, vendar v Kelvinih: ∆T = 293 – 243 = 52K

To pomeni, da bo razlika vedno enaka za stopinje in kelvine, zato se referenčni podatki v kelvinih lahko uporabljajo za izračune brez popravkov.

d – debelina ograjene konstrukcije v metrih.

k – koeficient toplotne prevodnosti materiala ovoja stavbe, ki je vzet iz referenčnih knjig ali SNiP II-3-79 "Toplotna tehnika stavb" (SNiP - gradbeni predpisi in predpisi). Ima dimenzijo W/m×K ali W/m×⁰С.

Naslednji seznam formul prikazuje razmerje med količinami:

• R=d/k
• R = ∆T / Q
• Q = ∆T/R
• Q_{na splošno} = Q × S
• P = Q_{na splošno} / učinkovitost

Pri večplastnih strukturah se upor toplotne prehodnosti R izračuna za vsako strukturo posebej in se nato sešteje.

Včasih je lahko izračun večplastnih struktur preveč okoren, na primer pri izračunu toplotne izgube okna z dvojno zasteklitvijo.

Kaj je treba upoštevati pri izračunu upora toplotne prevodnosti za okna:

• debelina stekla;
• število kozarcev in zračnih rež med njimi;
• vrsta plina med stekli: inertni ali zrak;
• prisotnost toplotnoizolacijskega premaza okenskega stekla.

Vendar pa lahko najdete že pripravljene vrednosti za celotno konstrukcijo bodisi pri proizvajalcu bodisi v referenčni knjigi, na koncu tega članka je tabela za okna z dvojno zasteklitvijo skupne zasnove.

Faza # 2 - izračun toplotne izgube iz kletnih tal

Ločeno se je treba posvetiti izračunu toplotne izgube skozi tla stavbe, saj ima tla znatno odpornost na prenos toplote.

Pri izračunu toplotnih izgub kletnih tal je treba upoštevati prodor v tla. Če je hiša pri tleh, se predpostavlja, da je globina 0.

Po splošno sprejeti metodi je tlorisna površina razdeljena na 4 cone.

• 1 območje - umaknite se 2 m od zunanje stene do sredine tal vzdolž oboda. V primeru poglobitve objekta se ta umakne od nivoja tal do nivoja tal po navpični steni. Če je stena vkopana 2 m v zemljo, bo cona 1 popolnoma na steni.
• 2 cona – od meje cone 1 se umakne 2 m po obodu do središča.
• 3 cona – od meje cone 2 se umakne 2 m po obodu do središča.
• 4 cona – preostalo nadstropje.

Glede na ustaljeno prakso ima vsaka cona svoj R:

• R1 = 2,1 m²×°C/W;
• R2 = 4,3 m²×°C/W;
• R3 = 8,6 m²×°C/W;
• R4 = 14,2 m²×°C/W.

Navedene vrednosti R veljajo za nepremazana tla. V primeru izolacije se vsak R poveča za R izolacije.

Poleg tega se za tla, položena na tramove, R pomnoži s faktorjem 1,18.

Cona 1 je široka 2 metra. Če je hiša zakopana, morate vzeti višino sten v tleh, odšteti od 2 metrov in preostanek prenesti na tla

Faza #3 - izračun toplotne izgube stropa

Zdaj lahko začnete z izračuni.

Formula, ki lahko služi za približno oceno moči električnega kotla:

W=W_premagati × S

Naloga: izračunajte potrebno moč kotla v Moskvi, ogrevana površina 150 m².

Pri izračunih upoštevamo, da Moskva spada v osrednjo regijo, tj. W_premagati lahko vzamemo enako 130 W/m².

W_premagati = 130 × 150 = 19500 W/h ali 19,5 kW/h

Ta številka je tako netočna, da ne zahteva upoštevanja učinkovitosti ogrevalne opreme.

Zdaj pa določimo toplotne izgube po 15 m² strop izoliran z mineralno volno. Debelina toplotnoizolacijskega sloja je 150 mm, zunanja temperatura zraka je -30 ° C, znotraj objekta +22 ° C v 3 urah.

Rešitev: s pomočjo tabele poiščemo koeficient toplotne prevodnosti mineralne volne, k=0,036 W/m×°C. Debelino d je treba vzeti v metrih.

Postopek izračuna je naslednji:

• R = 0,15 / 0,036 = 4,167 m²×°C/W
• ∆T= 22 — (-30) = 52°С
• Q= 52 / 4,167 = 12,48 W/m²×h
• Q_{na splošno} = 12,48 × 15 = 187 W/h.

Izračunali smo, da bodo toplotne izgube skozi strop v našem primeru 187 * 3 = 561 W.

Za naše namene je povsem mogoče poenostaviti izračune z izračunom toplotnih izgub samo zunanjih konstrukcij: sten in stropov, ne da bi pri tem upoštevali notranje predelne stene in vrata.

Poleg tega lahko storite brez izračuna toplotnih izgub za prezračevanje in kanalizacijo. Infiltracije in vetrne obremenitve ne bomo upoštevali. Odvisnost lokacije stavbe od kardinalnih točk in količine prejetega sončnega sevanja.

Iz splošnih premislekov je mogoče narediti en sklep. Večja kot je prostornina stavbe, manjše so toplotne izgube na 1 m². To je enostavno razložiti, saj se površina sten kvadratno poveča, prostornina pa se poveča v kocki. Žoga ima najmanj toplotne izgube.

Pri ograjenih konstrukcijah se upoštevajo samo zaprti zračni sloji. Če ima vaša hiša prezračevano fasado, se takšna zračna plast ne šteje za zaprto in se ne upošteva. Ne prevzemamo vseh slojev, ki so pred zunanjim slojem: fasadne ploščice ali kasete.

Upoštevane so zaprte zračne plasti, na primer v oknih z dvojno zasteklitvijo.

Vse stene hiše so zunanje. Podstrešje ni ogrevano, toplotna odpornost strešnih materialov ni upoštevana

Faza # 4 - izračun skupne toplotne izgube koče

Po teoretičnem delu lahko začnete s praktičnim delom.

Na primer, izračunajmo hišo:

• dimenzije zunanjih sten: 9x10 m;
• višina: 3 m;
• okno z dvojno zasteklitvijo 1,5×1,5 m: 4 kosi;
• hrastova vrata 2.1×0,9 m, debelina 50 mm;
• 28 mm borovi podi, na vrhu 30 mm debela ekstrudirana pena, položena na tramove;
• strop iz mavčne plošče 9 mm, na vrhu mineralna volna debeline 150 mm;
• material stene: zidano iz 2 silikatnih zidakov, izolacija z mineralno volno 50 mm;
• najhladnejše obdobje je 30 °C, predvidena temperatura v notranjosti objekta je 20 °C.

Naredili bomo pripravljalne izračune zahtevanih površin. Pri izračunu con na tleh predpostavimo ničelno globino stene. Talna plošča je položena na nosilce.

• okna – 9 m²;
• vrata - 1,9 m²;
• stene, minus okna in vrata - 103,1 m²;
• strop - 90 m²;
• tlorisne površine: S1 = 60 m², S2 = 18 m², S3 = 10 m², S4 = 2 m²;
• ΔT = 50 °C.

Nato z uporabo referenčnih knjig ali tabel, navedenih na koncu tega poglavja, izberemo zahtevane vrednosti koeficienta toplotne prevodnosti za vsak material. Priporočamo, da preberete več o koeficient toplotne prevodnosti in njegove vrednosti za najbolj priljubljene gradbene materiale.

Za borove plošče je treba koeficient toplotne prevodnosti vzeti vzdolž vlaken.

Celoten izračun je precej preprost:

Korak 1: Izračun toplotnih izgub skozi nosilne stenske konstrukcije vključuje tri korake.

Izračunamo koeficient toplotne izgube opečnih sten: R_Cyrus = d / k = 0,51 / 0,7 = 0,73 m²×°C/W.

Enako za izolacijo sten: R_ut = d / k = 0,05 / 0,043 = 1,16 m²×°C/W.

Toplotne izgube 1 m² zunanje stene: Q = ΔT/(R_Cyrus + R_ut) = 50 / (0,73 + 1,16) = 26,46 m²×°C/W.

Posledično bo skupna toplotna izguba iz sten: Q_st = Q×S = 26,46 × 103,1 = 2728 Wh.

2. korak: Izračun izgub toplotne energije skozi okna: Q_okna = 9 × 50 / 0,32 = 1406 W/h.

3. korak: Izračun uhajanja toplotne energije skozi hrastova vrata: Q_dv = 1,9 × 50 / 0,23 = 413 W/h.

4. korak: Toplotne izgube skozi nadstropje - strop: Q_pot = 90 × 50 / (0,06 + 4,17) = 1064 W/h.

5. korak: Izračun R_ut za tla tudi v več korakih.

Najprej poiščemo koeficient toplotne izgube izolacije: R_ut= 0,16 + 0,83 = 0,99 m²×°C/W.

Nato dodamo R_ut za vsako cono:

• R1 = 3,09 m²×°C/W; R2 = 5,29 m²×°C/W;
• R3 = 9,59 m²×°C/W; R4 = 15,19 m²×°C/W.

6. korak: Ker so tla položena na hlode, pomnožimo s faktorjem 1,18:

R1 = 3,64 m²×°C/W; R2 = 6,24 m²×°C/W;

R3 = 11,32 m²×°C/W; R4 = 17,92 m²×°C/W.

7. korak: Izračunajmo Q za vsako cono:

Q1 = 60 × 50 / 3,64 = 824 W/h;

Q2 = 18 × 50 / 6,24 = 144 W/h;

Q3 = 10 × 50 / 11,32 = 44 W/h;

Q4 = 2 × 50 / 17,92 = 6 W/h.

8. korak: Zdaj lahko izračunate Q za celotno nadstropje: Q_nadstropje = 824 + 144 + 44 + 6 = 1018 W/h.

9. korak: Na podlagi naših izračunov lahko navedemo količino skupne toplotne izgube:

Q_{na splošno} = 2728 + 1406 + 413 + 1064 + 1018 = 6629 Wh.

V izračunu niso upoštevane toplotne izgube, povezane s kanalizacijo in prezračevanjem. Da ne bi preveč zakomplicirali, naštetim puščanjem preprosto dodamo 5%.

Seveda je potrebna rezerva, vsaj 10%.

Tako bo končna vrednost toplotne izgube hiše, ki je navedena kot primer:

Q_{na splošno} = 6629 × 1,15 = 7623 W/h.

Q_{na splošno} prikazuje največje toplotne izgube hiše pri temperaturni razliki med zunanjim in notranjim zrakom 50 °C.

Če izračunamo po prvi poenostavljeni različici z Wsp, potem:

W_premagati = 130 × 90 = 11700 W/h.

Jasno je, da druga možnost izračuna, čeprav je veliko bolj zapletena, daje realnejšo številko za stavbe z izolacijo. Prva možnost vam omogoča, da pridobite splošno vrednost toplotne izgube za stavbe z nizko stopnjo toplotne izolacije ali brez nje.

V prvem primeru bo moral kotel vsako uro popolnoma obnoviti izgubo toplotne energije, ki nastane skozi odprtine, strope in stene brez izolacije.

V drugem primeru je treba segrevati, dokler ni dosežena udobna temperatura samo enkrat. Potem bo moral kotel samo obnoviti toplotne izgube, katerih vrednost je bistveno nižja od prve možnosti.

Tabela 1. Toplotna prevodnost različnih gradbenih materialov.

Tabela prikazuje koeficiente toplotne prevodnosti za običajne gradbene materiale

Tabela 2. Debelina cementne fuge za različne vrste zidakov.

Pri izračunu debeline zidu se upošteva debelina fuge 10 mm. Zaradi cementnih spojev je toplotna prevodnost zidu nekoliko višja kot pri ločeni opeki

Tabela 3. Toplotna prevodnost različnih vrst plošč iz mineralne volne.

Tabela prikazuje vrednosti koeficienta toplotne prevodnosti za različne plošče iz mineralne volne. Toga plošča se uporablja za izolacijo fasad

Tabela 4.Toplotne izgube iz oken različnih izvedb.

Oznake v tabeli: Ar – polnjenje stekel z inertnim plinom, K – zunanje steklo ima toplotno zaščitno prevleko, debelina stekla 4 mm, preostale številke označujejo razmak med stekli.

7,6 kW/h je ocenjena največja zahtevana moč, ki se porabi za ogrevanje dobro izolirane stavbe. Vendar pa električni kotli potrebujejo tudi nekaj polnjenja, da lahko delujejo.

Kot ste opazili, bo slabo izolirana hiša ali stanovanje za ogrevanje potrebovalo velike količine električne energije. Poleg tega to velja za vse vrste kotlov. Ustrezna izolacija tal, stropov in sten lahko bistveno zmanjša stroške.

Na naši spletni strani imamo članke o izolacijskih metodah in pravilih za izbiro toplotnoizolacijskih materialov. Vabimo vas, da se z njimi seznanite:

• Izolacija zasebne hiše od zunaj: priljubljene tehnologije + pregled materialov
• Talna izolacija s tramovi: materiali za toplotno izolacijo + izolacijske sheme
• Izolacija podstrešne strehe: podrobna navodila za namestitev toplotne izolacije na podstrešju nizke stavbe
• Vrste izolacije za stene hiše od znotraj: materiali za izolacijo in njihove značilnosti
• Izolacija stropa v zasebni hiši: vrste uporabljenih materialov + kako izbrati pravega
• Izolacija balkona naredite sami: priljubljene možnosti in tehnologije za izolacijo balkona od znotraj

Stopnja #5 - izračun stroškov energije

Če poenostavimo tehnično bistvo ogrevalnega kotla, ga lahko imenujemo običajen pretvornik električne energije v njen toplotni analog. Pri izvajanju pretvorbenega dela porabi tudi določeno količino energije. Tisti. kotel prejme polno enoto električne energije, le 0,98 pa se je porabi za ogrevanje.

Da bi dobili natančno številko porabe energije preučevanega električnega ogrevalnega kotla, je treba njegovo moč (nominalno v prvem primeru in izračunano v drugem) deliti z vrednostjo učinkovitosti, ki jo je navedel proizvajalec.

V povprečju je učinkovitost takšne opreme 98%. Posledično bo količina porabe energije na primer za možnost oblikovanja:

7,6 / 0,98 = 7,8 kW/h.

Vse kar ostane je, da vrednost pomnožite z lokalno tarifo. Nato izračunajte skupne stroške električnega ogrevanja in začnite iskati načine za njihovo znižanje.

Na primer, kupite dvotarifni števec, ki vam omogoča delno plačilo po nižjih "nočnih" cenah. Zakaj morate zamenjati stari električni števec z novim modelom? Postopek in pravila za izvedbo zamenjave podrobno pregledano tukaj.

Drug način za zmanjšanje stroškov po zamenjavi števca je vključitev toplotnega akumulatorja v ogrevalni krog za shranjevanje poceni energije ponoči in njeno uporabo podnevi.

Faza #6 - izračun sezonskih stroškov ogrevanja

Sedaj, ko ste osvojili način izračuna prihodnjih toplotnih izgub, lahko enostavno ocenite stroške ogrevanja skozi celotno ogrevalno dobo.

V skladu s SNiP 23-01-99 "Gradbena klimatologija" v stolpcih 13 in 14 za Moskvo najdemo trajanje obdobja s povprečno temperaturo pod 10 ° C.

Za Moskvo to obdobje traja 231 dni in ima povprečno temperaturo -2,2 °C. Za izračun Q_{na splošno} za ΔT=22,2 °C celotnega izračuna ni treba ponovno izvesti.

Dovolj je izpisati Q_{na splošno} za 1 °C:

Q_{na splošno} = 7623 / 50 = 152,46 W/h

V skladu s tem za ΔT = 22,2 °C:

Q_{na splošno} = 152,46 × 22,2 = 3385 Wh

Če želite ugotoviti porabljeno električno energijo, pomnožite z ogrevalno dobo:

Q = 3385 × 231 × 24 × 1,05 = 18766440 W = 18766 kW

Zgornji izračun je zanimiv tudi zato, ker omogoča analizo celotne konstrukcije hiše z vidika učinkovitosti izolacije.

Upoštevali smo poenostavljeno različico izračunov. Priporočamo tudi, da preberete v celoti toplotnotehnični izračun stavbe.

Zaključki in uporaben video na to temo

Kako se izogniti izgubi toplote skozi temelj:

Kako izračunati toplotne izgube na spletu:

Uporaba električnih kotlov kot glavne opreme za ogrevanje je zelo omejena z zmogljivostmi električnih omrežij in stroški električne energije.

Vendar kot dodatek, na primer k kotel na trda goriva, je lahko zelo učinkovito in koristno. Lahko znatno skrajšajo čas, potreben za ogrevanje ogrevalnega sistema, ali pa se uporabljajo kot glavni kotel pri ne zelo nizkih temperaturah.

Ali za ogrevanje uporabljate električni kotel? Povejte nam, kakšno metodo ste uporabili za izračun potrebne moči za vaš dom. Ali pa morda samo želite kupiti električni kotel in imate vprašanja? Vprašajte jih v komentarjih k članku - poskušali vam bomo pomagati.