Колко електроенергия консумира електрически бойлер: как да се правят изчисления преди да се купи

Използването на електричество като енергиен източник за отопление на селска къща е привлекателно поради много причини: лесна достъпност, разпространение, екологичност. В същото време доста високите тарифи остават основната пречка за използването на електрически котли.

Мислили ли сте също за целесъобразността на инсталирането на електрически бойлер? Нека видим заедно колко електроенергия консумира електрически бойлер. Защо ще използваме правилата за извършване на изчисления и формули, разгледани в нашата статия.

Изчисленията ще ви помогнат да разберете подробно колко kW електроенергия ще трябва да се плаща месечно, ако електрически котел се използва за отопление на къща или апартамент. Получените цифри ще ви позволят да вземете окончателно решение относно покупката / не закупуването на котела.

Методи за изчисляване на мощността на електрически котел

Има два основни метода за изчисляване на необходимата мощност на електрически котел. Първият се базира на отопляемата площ, вторият - на изчисляването на топлинните загуби през сградната обвивка.

Изчислението според първия вариант е много грубо, базирано на един индикатор - специфична мощност. Специфичната мощност е дадена в справочниците и зависи от региона.

Изчисляването според втория вариант е по-сложно, но отчита много индивидуални показатели за определена сграда. Пълното топлотехническо изчисление на сградата е доста сложна и старателна задача. По-долу ще бъде разгледано опростено изчисление, което въпреки това притежава необходимата точност.

Независимо от метода на изчисление, количеството и качеството на събраните източнични данни пряко влияят на правилната оценка на необходимата мощност на електрическия котел.

С ниска мощност оборудването непрекъснато ще работи с максимално натоварване, като не осигурява желания комфорт на живот. С прекомерна мощност - необосновано висока консумация на енергия, висока цена на отоплителното оборудване.

За разлика от другите видове гориво, електричеството е екологично чист, доста чист и прост вариант, но обвързан с наличието на непрекъсната електрическа мрежа в региона

Процедурата за изчисляване на мощността на електрически котел

След това ще разгледаме подробно как да изчислим необходимата мощност на котела, така че оборудването да изпълни напълно задачата си за отопление на къщата.

Етап №1 - събиране на първоначални данни за изчисление

За изчисленията ще ви е необходима следната информация за сградата:

• S - площ на отопляваното помещение.
• W_удара - специфична мощност.

Индикаторът за специфична мощност показва колко топлинна енергия е необходима на 1 м² в 1 час.

В зависимост от местните условия на околната среда могат да бъдат приети следните стойности:

• за централната част на Русия: 120 - 150 W / m²;
• за южните райони: 70-90 W / m²;
• за северните райони: 150-200 W / m².

W_удара - Теоретична стойност, която се използва главно за много груби изчисления, тъй като не отразява реалната топлинна загуба на сградата. Не отчита площта на остъкляването, броя на вратите, материала на външните стени, височината на таваните.

Точното изчисление на топлотехниката се извършва с помощта на специализирани програми, като се вземат предвид много фактори. За нашите цели такова изчисление не е необходимо, е напълно възможно да се получи чрез изчисляване на топлинните загуби на външните ограждащи конструкции.

Стойности, които ще се използват при изчисленията:

R - устойчивост на топлопреминаване или коефициент на устойчивост на топлина. Това е отношението на температурната разлика по краищата на заграждащата конструкция към топлинния поток, преминаващ през тази структура. Има измерение m²×⁰С / W.

Всъщност всичко е просто - R изразява способността на материал да задържа топлината.

Q - стойност, показваща количеството топлинен поток, преминаващ през 1 m² повърхност при температурна разлика от 1 ° С за 1 час. Тоест, показва колко топлина губи 1 м² изграждане на плик на час при спад на температурата от 1 градус. Има размер W / m²×ч.

За изчисленията, дадени тук, няма разлика между келвините и градусите по Целзий, тъй като не абсолютната температура е важна, а само разликата.

Q_{общество} - количеството топлинен поток, преминаващ през зоната S на обвивката на сградата на час. Има измерение W / h.

P - мощност на отоплителния котел. Изчислява се като необходимата максимална стойност на мощността на отоплителното оборудване с максималната разлика в температурата между външния и вътрешния въздух. С други думи, достатъчна мощност на котела за отопление на сградата през най-студения сезон. Има измерение W / h.

производителност - ефективността на отоплителния котел, безразмерно количество, показващо съотношението на получената енергия към изразходваната енергия. Документацията за оборудването обикновено се дава като процент от 100, например 99%. При изчисленията стойност от 1, т.е. 0.99.

ATi, - показва температурната разлика от двете страни на обвивката на сградата. За да стане по-ясно как правилно се изчислява разликата, вижте пример. Ако навън: -30 °C, а вътре +22 ° C, тогава ∆T = 22 - (-30) = 52 ° С

Или също, но в келвин: ∆T = 293 - 243 = 52K

Тоест разликата винаги ще бъде една и съща за градусите и келвините, следователно, за изчисления, референтните данни в келвините могат да се използват без корекции.

г - дебелина на сградата в метри.

к - коефициент на топлопроводимост на материала на сградната обвивка, който е взет от справочниците или строителните норми и правила II-3-79 "Строителна топлотехника" (строителни норми и правила - строителни норми и правила). Той има размер на W / m × K или W / m × ⁰C.

Следващият списък от формули показва връзката между количествата:

• R = d / k
• R = ∆T / Q
• Q = ∆T / R
• Q_{общество} = Q × S
• P = q_{общество} / Ефективност

За многослойните структури устойчивостта на топлопреминаване R се изчислява отделно за всяка структура и след това се сумира.

Понякога изчисляването на многослойните структури може да бъде твърде тромаво, например при изчисляване на топлинната загуба на стъклен прозорец.

Какво трябва да имате предвид при изчисляването на устойчивостта на топлопреминаване за прозорци:

• дебелина на стъклото;
• броят на очилата и пропуските между тях;
• вид газ между чашите: инертен или въздушен;
• наличието на топлоизолационно покритие на стъкло на прозореца.

Можете обаче да намерите готови стойности за цялата структура или от производителя, или в директорията, в края на тази статия е таблица за прозорци с двоен стъклопакет с общ дизайн.

Етап №2 - изчисляване на топлинните загуби на пода на мазето

Отделно е необходимо да се спрем на изчисляването на топлинните загуби през пода на сградата, тъй като почвата има значителна устойчивост на пренос на топлина.

При изчисляване на топлинните загуби на мазето трябва да се вземе предвид погребението в земята. Ако къщата е на нивото на земята, тогава се приема, че дълбочината е 0.

Според общоприетата техника площта на пода е разделена на 4 зони.

• 1 зона - 2 метра назад от външната стена до центъра на пода около периметъра. В случай на задълбочаване на сградата, тя се отклонява от нивото на земята до нивото на пода по вертикална стена. Ако стената е дълбока 2 m в земята, тогава зона 1 ще бъде изцяло на стената.
• 2 зона - отстъпва на 2 м около периметъра до центъра от границата на 1 зона.
• 3 зона - отстъпва на 2 м около периметъра до центъра от границата на 2 зони.
• 4 зона - оставащ етаж.

За всяка зона от установената практика са определени нейните собствени Rs:

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

Дадените стойности на R са валидни за подове без покритие. В случай на изолация, всеки R се увеличава с R на изолацията.

Освен това, за подове, положени върху дървени трупи, R се умножава по коефициент 1,18.

Зона 1 е широка 2 метра. Ако къщата е погребана, тогава трябва да вземете височината на стените в земята, да извадите 2 метра и да прехвърлите остатъка на пода

Етап №3 - изчисляване на топлинните загуби на тавана

Сега можете да продължите с изчисленията.

Формула, която може да послужи като груба оценка на мощността на електрическия котел:

W = w_удара × S

Цел: да се изчисли необходимия капацитет на котела в Москва, отопляваната площ от 150 м².

Когато правим изчисления, ние вземаме предвид, че Москва принадлежи към централния регион, т.е. W_удара може да се вземе равно на 130 W / m².

W_удара = 130 × 150 = 19500W / h или 19.5kW / h

Тази цифра е толкова неточна, че не изисква да се вземе предвид ефективността на отоплителното оборудване.

Сега определяме загубата на топлина през 15m² площта на тавана, изолирана с минерална вата. Дебелината на изолационния слой е 150 mm, външната температура е -30 ° C, вътре в сградата +22 ° C за 3 часа.

Решение: според таблицата намираме коефициента на топлопроводимост на минералната вата, k = 0,036 W / m×° C. Дебелината d трябва да се приема в метри.

Процедурата за изчисляване е следната:

• 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_{общество} = 12,48 × 15 = 187 Wh / h.

Изчислихме, че загубата на топлина през тавана в нашия пример ще бъде 187 * 3 = 561W.

За нашите цели е напълно възможно да се опростят изчисленията, като се изчислят загубите на топлина само на външните конструкции: стени и тавани, без да се обръща внимание на вътрешните прегради и врати.

Освен това можете да направите без да изчислявате загубите на топлина за вентилация и канализация. Няма да вземем предвид инфилтрацията и натоварването на вятъра. Зависимост на местоположението на сградата от кардиналните точки и количеството получена слънчева радиация.

От общите съображения може да се направи един извод. Колкото по-голяма е сградата, толкова по-малко загуба на топлина на 1 м², Това е лесно да се обясни, тъй като площта на стените се увеличава квадратично, а обемът в куба.Топката има най-малко загуба на топлина.

При ограждащите конструкции се вземат предвид само затворените въздушни слоеве. Ако къщата ви има вентилирана фасада, тогава такъв въздушен слой не е затворен, той не се взема предвид. Не приемайте всички слоеве, които следват пред открит слой: фасадни плочки или касети.

Затворените въздушни слоеве например в прозорци с двоен стъклопакет се вземат предвид.

Всички стени на къщата са външни. Таванското помещение не се отоплява, топлинната устойчивост на покривните материали не се взема предвид

Етап №4 - изчисляване на общите топлинни загуби на къщичката

След теоретичната част можете да преминете към практическата.

Например, изчисляваме къщата:

• размери на външни стени: 9x10 m;
• височина: 3 m;
• прозорец със стъклопакет 1,5×1,5 м: 4 бр;
• дъбова врата 2.1×0,9 м, дебелина 50 мм;
• борови подове от 28 мм, върху екструдиран полистирол с дебелина 30 мм, положени върху трупи;
• Таван GKL от 9 мм, над минерална вата с дебелина 150 мм;
• материал за стена: зидария 2 силикатни тухли, изолация от минерална вата 50 мм;
• най-студеният период е 30 ° С, изчислената температура вътре в сградата е 20 ° С.

Ще извършим подготвителни изчисления на необходимите площи. Когато изчисляваме зоните на пода, вземаме нулевото задълбочаване на стените. Подовата дъска се полага върху трупите.

• прозорци - 9 m²;
• врата - 1.9 м²;
• стени, минуси прозорци и врати - 103.1 m²;
• таван - 90 m²;
• площ на подовите зони: S1 = 60 m², S2 = 18 m², S3 = 10 m², S4 = 2 m²;
• ΔT = 50 ° С.

Освен това, съгласно справочници или таблици, дадени в края на тази глава, ние избираме необходимите стойности на коефициента на топлопроводимост за всеки материал. Препоръчваме ви да прочетете по-подробно с коефициент на топлопроводимост и неговите стойности за най-популярните строителни материали.

За боровите дъски топлопроводимостта трябва да се вземе по протежение на влакната.

Цялото изчисление е доста просто:

Стъпка # 1: Изчисляването на топлинните загуби чрез носещи стенни конструкции включва три стъпки.

Изчисляваме коефициента на загуба на топлина на стените на тухлената зидария: R_Сайръс = d / k = 0,51 / 0,7 = 0,73 m²×° C / W.

Същото за изолацията на стените: R_ут = d / k = 0,05 / 0,043 = 1,16 m²×° C / W.

Загуба на топлина 1 m² външни стени: Q = ΔT / (R_Сайръс + R_ут) = 50 / (0,73 + 1,16) = 26,46 m²×° C / W.

В резултат общата топлинна загуба на стените ще бъде: Q_статия = Q × S = 26.46 × 103.1 = 2728 W / h.

Стъпка номер 2: Изчисляване на загубата на топлина през прозорци: Q_{прозореца} = 9 × 50 / 0,32 = 1406W / h.

Стъпка номер 3: Изчисляване на изтичане на топлинна енергия през дъбова врата: Q_DV = 1,9 × 50 / 0,23 = 413 W / h.

Стъпка 4: Загуба на топлина през горния таван - таван: Q_пот = 90 × 50 / (0,06 + 4,17) = 1064W / h.

Стъпка номер 5: Изчисляваме R_ут за пода също в няколко действия.

Първо намираме коефициента на загуба на топлина на изолацията: R_ут= 0,16 + 0,83 = 0,99 m²×° C / W.

След това добавете R_ут до всяка зона:

• R1 = 3.09 m²×° C / W; R2 = 5.29 m²×° C / W;
• R3 = 9,59 m²×° C / W; R4 = 15,19 m²×° C / W.

Стъпка 6: Тъй като подът е положен върху трупите, умножете по коефициент 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.

Стъпка номер 7: Изчисляваме Q за всяка зона:

Q1 = 60 × 50 / 3,64 = 824W / h;

Q2 = 18 × 50 / 6.24 = 144 W / h;

Q3 = 10 × 50 / 11,32 = 44W / h;

Q4 = 2 × 50 / 17.92 = 6W / h.

Стъпка номер 8: Сега можете да изчислите Q за целия пол: Q_етаж = 824 + 144 + 44 + 6 = 1018W / h.

Стъпка 9: В резултат на нашите изчисления можем да определим сумата от общите загуби на топлина:

Q_{общество} = 2728 + 1406 + 413 + 1064 + 1018 = 6629W / h.

Изчислението не включва топлинните загуби, свързани с канализацията и вентилацията. За да не се усложнявате без мярка, просто добавете 5% към изброените течове.

Разбира се, е необходим марж от поне 10%.

Следователно, крайната цифра на загуба на топлина в примерно жилище е:

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

Q_{общество} показва максималните топлинни загуби у дома, когато температурната разлика между външния и вътрешния въздух е 50 ° C.

Ако броите според първата опростена версия чрез Wud, тогава:

W_удара = 130 × 90 = 11700W / h.

Ясно е, че втората версия на изчислението е още по-сложна, но дава по-реалистична цифра за сгради с изолация. Първата опция позволява да се получи обобщена стойност на загубите на топлина за сгради с ниска степен на топлоизолация или изобщо без нея.

В първия случай котелът ще трябва напълно да подновява всеки час загубата на топлинна енергия, възникваща през отвори, подове, стени без изолация.

Във втория случай е необходимо да се загрява само един път, преди да се достигне комфортна температура.Тогава котелът ще трябва само да възстанови загубите на топлина, чиято величина е значително по-ниска от първата опция.

Таблица 1. Топлопроводимост на различни строителни материали.

Таблицата показва топлопроводимостта на обикновените строителни материали.

Таблица 2. Дебелината на циментовата фуга за различни видове зидария.

При изчисляване на дебелината на зидарията се взема предвид дебелината на шева 10 мм. Поради циментовите фуги топлопроводимостта на зидарията е малко по-висока от единична тухла

Таблица 3. Топлопроводимост на различни видове плочи от минерална вата.

Таблицата показва стойностите на коефициента на топлопроводимост за различни плочи от минерална вата. За затопляне на фасадите се използва твърда плоча

Таблица 4. Топлинни загуби на прозорци от различни дизайни.

Обозначения в таблицата: Ar - пълнене на чашата с инертен газ, K - външното стъкло има топлозащитно покритие, дебелината на стъклото е 4 mm, а останалите числа означават празнината между стъклата

7,6 kW / h е прогнозната максимална необходима мощност, която се изразходва за отопление на добре изолирана сграда. Въпреки това, електрическите котли за работа също се нуждаят от известно зареждане за собствената си мощност.

Както забелязахте, че лошо изолирана къща или апартамент ще изисква големи количества електроенергия за отопление. И това важи за всеки тип котел. Правилната изолация на пода, тавана и стените може значително да намали разходите.

На нашия сайт има статии за методите на изолация и правила за избор на топлоизолационен материал. Предлагаме ви да се запознаете с тях:

• Изолация на частна къща отвън: популярни технологии + преглед на материали
• Подова изолация от трупи: материали за топлоизолация + изолационни схеми
• Изолация на тавански покрив: подробна инструкция за инсталиране на топлоизолация на тавана на ниска сграда
• Видове изолация за стените на къщата отвътре: материали за изолация и техните характеристики
• Изолация за тавана в частна къща: видове използвани материали + как да изберете правилния
• Направете самостоятелно затопляне на балкона: популярни опции и технологии за затопляне на балкона отвътре

Етап №5 - Изчисляване на разходите за електричество

Ако опростите техническата същност на отоплителния котел, можете да го наречете конвенционален преобразувател на електрическа енергия в термичния му аналог. Извършвайки работата по преобразуването, той също изразходва определено количество енергия. Т.е. котелът получава пълна единица електроенергия, а за отопление се доставят само 0,98 от неговата част.

За да се получи точна цифра на консумацията на енергия от изследвания електрически котел за отопление, неговата мощност (класифицирана в първия случай и изчислена във втория) трябва да бъде разделена на стойността на ефективността, декларирана от производителя.

Средната ефективност на такова оборудване е 98%. В резултат на това консумацията на енергия ще бъде например за опцията за изчисляване:

7,6 / 0,98 = 7,8 кВт / ч.

Остава да умножим стойността по местната тарифа. След това изчислете общата цена на електрическото отопление и започнете да търсите начини да ги намалите.

Например, купете двутарифен електромер, който ви позволява частично да плащате при по-ниски тарифи за "нощ". Защо е необходимо да замените стария електромер с нов модел. Процедурата и правилата за подмяна подробно прегледани тук.

Друг начин за намаляване на разходите след подмяната на електромера е включването на топлинен акумулатор в отоплителния кръг, за да се запасите евтина енергия през нощта и да я изразходвате през деня.

Етап №6 - изчисляване на сезонните разходи за отопление

Сега, след като сте усвоили метода за изчисляване на бъдещите топлинни загуби, лесно можете да прецените разходите за отопление през целия отоплителен период.

Според SNiP 23-01-99 „Строителна климатология“ в колони 13 и 14 намираме за Москва продължителността на периода със средна температура под 10 ° C.

За Москва този период продължава 231 дни и има средна температура -2,2 ° C. За да се изчисли Q_{общество} за ΔT = 22,2 ° С, не е необходимо да се извършва цялото изчисление наново.

Достатъчно е да отпечатате Q_{общество} 1 ° C:

Q_{общество} = 7623/50 = 152,46 W / h

Съответно за ΔT = 22,2 ° C:

Q_{общество} = 152.46 × 22.2 = 3385W / h

За да намерим консумираната електроенергия, умножаваме по отоплителния период:

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

Горното изчисление също е интересно, защото ви позволява да анализирате цялата структура на къщата от гледна точка на ефективността на използването на изолация.

Разгледахме опростена версия на изчисленията. Препоръчваме ви също да се запознаете с пълните топлотехническо изчисление на сградата.

Изводи и полезно видео по темата

Как да избегнем загубата на топлина през основата:

Как да изчислим загубата на топлина онлайн:

Използването на електрически котли като основно отоплително оборудване е много ограничено от възможностите на електрическите мрежи и цената на електроенергията.

Въпреки това, като допълнителна, например към котел на твърдо горивоможе да бъде доста ефективен и полезен. Те могат значително да намалят времето за отопление на отоплителната система или да се използват като основен бойлер при не много ниски температури.

Използвате ли електрически бойлер за отопление? Кажете ни по какъв метод сте изчислили нужната мощност за вашия дом. Или може би просто искате да си купите електрически бойлер и имате въпроси? Попитайте ги в коментарите към статията - ние ще се опитаме да ви помогнем.