Hoeveel elektriciteit een elektrische ketel verbruikt: hoe berekeningen te maken voordat u ze koopt

Het gebruik van elektriciteit als energiebron voor het verwarmen van een landhuis is om vele redenen aantrekkelijk: gemakkelijke toegankelijkheid, prevalentie, milieuvriendelijkheid. Tegelijkertijd blijven vrij hoge tarieven het grootste obstakel voor het gebruik van elektrische boilers.

Heeft u ook nagedacht over de wenselijkheid om een ​​elektrische ketel te installeren? Laten we samen kijken hoeveel elektriciteit een elektrische ketel verbruikt. Waarom we de regels gebruiken voor het uitvoeren van berekeningen en formules die in ons artikel worden besproken.

Berekeningen helpen om in detail te begrijpen hoeveel kW elektriciteit maandelijks moet worden betaald als een elektrische ketel wordt gebruikt om een ​​huis of appartement te verwarmen. Met de resulterende cijfers kunt u een definitieve beslissing nemen over de aankoop / niet-aankoop van de ketel.

Methoden voor het berekenen van het vermogen van een elektrische ketel

Er kunnen twee hoofdmethoden worden onderscheiden voor het berekenen van het benodigde vermogen van een elektrische ketel. De eerste is gebaseerd op het verwarmde gebied, de tweede op de berekening van warmteverlies via de gebouwschil.

De berekening volgens de eerste optie is erg ruw, gebaseerd op een enkele indicator - specifiek vermogen. Specifieke kracht wordt gegeven in naslagwerken en is afhankelijk van de regio.

De berekening volgens de tweede optie is ingewikkelder, maar houdt rekening met veel individuele indicatoren van een bepaald gebouw. Een volledige thermische berekening van het gebouw is een nogal gecompliceerde en nauwgezette taak. Hieronder zal een vereenvoudigde berekening worden overwogen, die niettemin over de nodige nauwkeurigheid beschikt.

Ongeacht de berekeningsmethode hebben de kwantiteit en kwaliteit van de verzamelde brongegevens rechtstreeks invloed op de juiste beoordeling van het vereiste vermogen van de elektrische ketel.

Met een laag vermogen werkt de apparatuur constant met maximale belasting en biedt niet het gewenste wooncomfort. Met buitensporig vermogen - onredelijk hoog energieverbruik, hoge kosten voor verwarmingsapparatuur.

In tegenstelling tot andere soorten brandstof is elektriciteit een milieuvriendelijke, redelijk schone en eenvoudige optie, maar gekoppeld aan de beschikbaarheid van een ononderbroken elektriciteitsnetwerk in de regio

De procedure voor het berekenen van het vermogen van een elektrische ketel

Vervolgens zullen we in detail bekijken hoe het benodigde ketelvermogen moet worden berekend, zodat de apparatuur zijn taak om het huis te verwarmen volledig vervult.

Fase # 1 - verzameling van initiële gegevens voor berekening

Voor de berekeningen heeft u de volgende informatie over het gebouw nodig:

• S - gebied van de verwarmde kamer.
• W_beats - specifiek vermogen.

De specifieke vermogensindicator laat zien hoeveel thermische energie er nodig is per 1 meter² om 1 uur.

Afhankelijk van de lokale omgevingsomstandigheden kunnen de volgende waarden worden geaccepteerd:

• voor het centrale deel van Rusland: 120 - 150 W / m²;
• voor zuidelijke regio's: 70-90 W / m²;
• voor noordelijke regio's: 150-200 W / m².

W_beats - Theoretische waarde, die voornamelijk wordt gebruikt voor zeer ruwe berekeningen, omdat deze niet het werkelijke warmteverlies van het gebouw weerspiegelt. Houdt geen rekening met het glasoppervlak, het aantal deuren, het materiaal van de buitenmuren, de hoogte van de plafonds.

Nauwkeurige berekening van de warmtetechniek wordt uitgevoerd met behulp van gespecialiseerde programma's, rekening houdend met vele factoren. Voor onze doeleinden is een dergelijke berekening niet nodig, het is heel goed mogelijk om de warmteverliezen van de externe omhullende structuren te berekenen.

Waarden te gebruiken bij de berekeningen:

R - warmteoverdrachtsweerstand of warmteweerstandscoëfficiënt. Dit is de verhouding van het temperatuurverschil langs de randen van de omhullende structuur tot de warmteflux die door deze structuur gaat. Het heeft een afmeting m²×⁰С / W.

In feite is alles eenvoudig - R drukt het vermogen van een materiaal uit om warmte vast te houden.

Q - een waarde die de hoeveelheid warmtestroom aangeeft die door 1 m gaat² oppervlak gedurende 1 uur bij een temperatuurverschil van 1 ° C. Dat wil zeggen, het laat zien hoeveel warmte 1 m verliest² bouwschil per uur bij een temperatuurdaling van 1 graad. Heeft een afmeting van W / m²×h

Voor de hier gegeven berekeningen is er geen verschil tussen Kelvin en graden Celsius, omdat het niet de absolute temperatuur is die telt, maar alleen het verschil.

Q_totaal - de hoeveelheid warmtestroom die per uur door het gebied S van de gebouwschil gaat. Het heeft een afmeting van W / h.

P - vermogen van de verwarmingsketel. Het wordt berekend als de vereiste maximale vermogenswaarde van de verwarmingsapparatuur met het maximale temperatuurverschil tussen de buiten- en binnenlucht. Met andere woorden: voldoende ketelvermogen om het gebouw tijdens het koudste seizoen te verwarmen. Het heeft een afmeting van W / h.

Efficiëntie - het rendement van de verwarmingsketel, een dimensieloze hoeveelheid die de verhouding tussen ontvangen energie en verbruikte energie aangeeft. De documentatie voor de apparatuur wordt meestal gegeven als een percentage van 100, bijvoorbeeld 99%. In berekeningen is een waarde van 1 d.w.z. 0,99.

∆T - toont het temperatuurverschil aan beide zijden van de bouwschil. Bekijk een voorbeeld om duidelijker te maken hoe het verschil correct wordt berekend. Indien buiten: -30 °C, en binnen +22 ° C, dan ∆T = 22 - (-30) = 52 ° С

Of ook, maar in Kelvin: ∆T = 293 - 243 = 52K

Dat wil zeggen, het verschil zal altijd hetzelfde zijn voor graden en Kelvin, dus voor berekeningen kunnen de referentiegegevens in Kelvin zonder correcties worden gebruikt.

d - dikte van het gebouw in meters.

k - warmtegeleidingscoëfficiënt van het materiaal van de bouwschil, die is overgenomen uit de naslagwerken of constructienormen en -voorschriften II-3-79 "Constructiewarmte-engineering" (constructienormen en -voorschriften - constructienormen en -regels). Het heeft een afmeting van W / m × K of W / m × ⁰C.

De volgende lijst met formules toont de relatie tussen de hoeveelheden:

• R = d / k
• R = ∆T / Q
• Q = ∆T / R
• Q_totaal = Q × S
• P = q_totaal / Efficiëntie

Voor meerlagige structuren wordt de warmteoverdrachtsweerstand R voor elke structuur afzonderlijk berekend en vervolgens opgeteld.

Soms kan de berekening van meerlagige structuren te omslachtig zijn, bijvoorbeeld bij het berekenen van het warmteverlies van een glazen raam.

Waar u op moet letten bij het berekenen van de warmteoverdrachtsweerstand voor ramen:

• glasdikte;
• het aantal glazen en luchtspleten daartussen;
• type gas tussen de glazen: inert of lucht;
• de aanwezigheid van thermische isolatiecoating van vensterglas.

U kunt echter kant-en-klare waarden voor de hele structuur vinden, hetzij van de fabrikant of in de directory, aan het einde van dit artikel is een tabel voor dubbele beglazing van een gemeenschappelijk ontwerp.

Fase # 2 - berekening van warmteverlies van de vloer van de kelder

Afzonderlijk is het noodzakelijk stil te staan ​​bij de berekening van warmteverlies door de vloer van het gebouw, omdat de grond een aanzienlijke weerstand heeft tegen warmteoverdracht.

Bij het berekenen van het warmteverlies van de kelder moet je rekening houden met de verdieping in de grond. Als het huis zich op de begane grond bevindt, wordt aangenomen dat de diepte 0 is.

Volgens de algemeen aanvaarde techniek is het vloeroppervlak verdeeld in 4 zones.

• 1 zone - 2 meter terug van de buitenmuur naar het midden van de vloer rond de omtrek. Bij verdieping van het gebouw wijkt het langs een verticale muur af van het maaiveld tot het vloerniveau. Als de muur 2 meter diep in de grond zit, dan zit zone 1 helemaal aan de muur.
• 2 zone - trekt zich terug 2 m rond de omtrek naar het centrum vanaf de grens van 1 zone.
• 3 zone - trekt zich terug 2 m rond de omtrek naar het centrum vanaf de grens van 2 zones.
• 4 zone - resterende verdieping.

Voor elke zone uit de gevestigde praktijk worden zijn eigen R's ingesteld:

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

De gegeven R-waarden zijn geldig voor ongecoate vloeren. In het geval van isolatie neemt elke R toe met R van de isolatie.

Bovendien, voor vloeren die op houtblokken zijn gelegd, wordt R vermenigvuldigd met een factor 1,18.

Zone 1 is 2 meter breed. Als het huis begraven is, moet je de hoogte van de muren in de grond nemen, aftrekken van 2 meter en de rest op de vloer overbrengen

Fase # 3 - berekening van het warmteverlies van het plafond

Nu kunt u doorgaan met de berekeningen.

Een formule die kan dienen als ruwe schatting van het vermogen van een elektrische ketel:

W = w_beats × S

Doelstelling: het berekenen van de benodigde ketelcapaciteit in Moskou, de verwarmde oppervlakte van 150 m².

Bij het maken van berekeningen houden we er rekening mee dat Moskou tot de centrale regio behoort, d.w.z. W_beats kan worden genomen gelijk aan 130 W / m².

W_beats = 130 × 150 = 19500 W / h of 19,5 kW / h

Dit cijfer is zo onnauwkeurig dat het niet nodig is rekening te houden met de efficiëntie van verwarmingsapparatuur.

Nu bepalen we het warmteverlies over 15m² het gebied van het plafond geïsoleerd met minerale wol. De dikte van de isolatielaag is 150 mm, de buitentemperatuur is -30 ° C, binnen in het gebouw +22 ° C gedurende 3 uur.

Oplossing: volgens de tabel vinden we de warmtegeleidingscoëfficiënt van minerale wol, k = 0,036 W / m×° C. Dikte d moet in meters worden genomen.

De berekeningsprocedure is als volgt:

• 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_totaal = 12,48 × 15 = 187 Wh / h.

We hebben berekend dat het warmteverlies door het plafond in ons voorbeeld 187 * 3 = 561W zal zijn.

Voor onze doeleinden is het heel goed mogelijk om de berekeningen te vereenvoudigen door het warmteverlies alleen te berekenen van de externe constructies: muren en plafonds, zonder aandacht te besteden aan de interne scheidingswanden en deuren.

Bovendien kunt u het warmteverlies voor ventilatie en riolering niet berekenen. We houden geen rekening met infiltratie en windbelasting. Afhankelijkheid van de ligging van het gebouw op de windstreken en de hoeveelheid ontvangen zonnestraling.

Uit algemene overwegingen kan één conclusie worden getrokken. Hoe groter het gebouw, hoe minder warmteverlies per 1 meter². Dit is gemakkelijk uit te leggen, omdat het oppervlak van de muren kwadratisch toeneemt en het volume in de kubus.De bal heeft het minste warmteverlies.

Bij omsluitende constructies wordt alleen rekening gehouden met gesloten luchtlagen. Als uw huis een geventileerde gevel heeft, wordt een dergelijke luchtlaag als niet gesloten beschouwd, er wordt geen rekening mee gehouden. Alle lagen die volgen voor een openluchtlaag worden niet meegenomen: geveltegels of cassettes.

Er wordt rekening gehouden met bijvoorbeeld gesloten luchtlagen in dubbele beglazing.

Alle muren van het huis zijn extern. De zolder wordt niet verwarmd, er wordt geen rekening gehouden met de thermische weerstand van dakbedekkingsmaterialen

Fase # 4 - berekening van het totale warmteverlies van het huisje

Na het theoretische gedeelte kunt u doorgaan naar het praktische.

We berekenen bijvoorbeeld het huis:

• afmetingen buitenmuren: 9x10 m;
• hoogte: 3 m;
• raam met dubbele beglazing 1,5×1,5 m: 4 stuks;
• eiken deur 2.1×0,9 m, dikte 50 mm;
• grenen vloeren van 28 mm, over geëxtrudeerd polystyreen met een dikte van 30 mm, gelegd op boomstammen;
• GKL-plafond van 9 mm, over minerale wol van 150 mm dik;
• wandmateriaal: metselwerk 2 silicaatstenen, minerale wolisolatie 50 mm;
• de koudste periode is 30 ° С, de berekende temperatuur in het gebouw is 20 ° С.

We voeren voorbereidende berekeningen uit van de benodigde gebieden. Bij het berekenen van de zones op de vloer nemen we de nulverdieping van de muren. De vloerplaat wordt op de boomstammen gelegd.

• ramen - 9 m²;
• deur - 1,9 m²;
• muren, minus ramen en deuren - 103,1 m²;
• plafond - 90 m²;
• oppervlakte van vloerzones: S1 = 60 m²S2 = 18 m²S3 = 10 m²S4 = 2 m²;
• ΔT = 50 ° C.

Verder selecteren we volgens naslagwerken of tabellen aan het einde van dit hoofdstuk de noodzakelijke waarden van de warmtegeleidingscoëfficiënt voor elk materiaal. We raden u aan om meer in detail te lezen met warmtegeleidingscoëfficiënt en de waarden voor de meest populaire bouwmaterialen.

Voor grenen planken moet het warmtegeleidingsvermogen langs de vezels worden genomen.

De hele berekening is vrij eenvoudig:

Stap # 1: De berekening van warmteverlies via dragende muurconstructies omvat drie stappen.

We berekenen de warmteverliescoëfficiënt van de muren van het metselwerk: R_Kir = d / k = 0,51 / 0,7 = 0,73 m²×° C / W.

Hetzelfde geldt voor muurisolatie: R_ut = d / k = 0,05 / 0,043 = 1,16 m²×° C / W.

Warmteverlies 1 m² buitenmuren: Q = ΔT / (R_Kir + R_ut) = 50 / (0,73 + 1,16) = 26,46 m²×° C / W.

Hierdoor zal het totale warmteverlies van de muren zijn: Q_st = Q × S = 26,46 × 103,1 = 2728 W / uur.

Stap nummer 2: Berekening van warmteverlies door ramen: Q_{het raam} = 9 × 50 / 0,32 = 1406 W / uur.

Stap nummer 3: Berekening van thermische energielekkage door een eikenhouten deur: Q_dv = 1,9 × 50 / 0,23 = 413 W / uur.

Stap 4: Warmteverlies via het bovenste plafond - plafond: Q_zweet = 90 × 50 / (0,06 + 4,17) = 1064 W / uur.

Stap nummer 5: We berekenen R_ut voor de vloer ook in verschillende acties.

Eerst vinden we de warmteverliescoëfficiënt van de isolatie: R_ut= 0,16 + 0,83 = 0,99 m²×° C / W.

Voeg vervolgens R toe_ut naar elke zone:

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

Stap 6: Aangezien de vloer op de boomstammen is gelegd, vermenigvuldigt u met een factor 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.

Stap nummer 7: We berekenen Q voor elke zone:

Q1 = 60 × 50 / 3,64 = 824 W / h;

Q2 = 18 x 50 / 6,24 = 144 W / u;

Q3 = 10 x 50 / 11,32 = 44 W / h;

Q4 = 2 × 50 / 17,92 = 6 W / uur.

Stap nummer 8: Nu kunt u Q berekenen voor het hele geslacht: Q_geslacht = 824 + 144 + 44 + 6 = 1018 W / uur.

Stap 9: Als resultaat van onze berekeningen kunnen we de som van het totale warmteverlies aangeven:

Q_totaal = 2728 + 1406 + 413 + 1064 + 1018 = 6629 W / uur.

Bij de berekening is geen rekening gehouden met warmteverliezen als gevolg van riolering en ventilatie. Voeg 5% toe aan de vermelde lekken om de maat niet te bemoeilijken.

Uiteraard is een marge van minimaal 10% nodig.

Het uiteindelijke warmteverlies van een voorbeeldwoning is dus:

Q_totaal = 6629 × 1,15 = 7623 W / uur.

Q_totaal toont het maximale warmteverlies thuis wanneer het temperatuurverschil tussen de buiten- en binnenlucht 50 ° C is.

Als je telt volgens de eerste vereenvoudigde versie via Wud, dan:

W_beats = 130 × 90 = 11700 W / uur.

Het is duidelijk dat de tweede versie van de berekening nog ingewikkelder is, maar het geeft een realistischer cijfer voor gebouwen met isolatie. Met de eerste optie kunt u een algemene waarde van warmteverlies krijgen voor gebouwen met een lage mate van thermische isolatie of helemaal zonder.

In het eerste geval zal de ketel elk uur het verlies van thermische energie door openingen, vloeren, muren zonder isolatie volledig moeten vernieuwen.

In het tweede geval hoeft u slechts één keer te verwarmen voordat u een comfortabele temperatuur bereikt.Dan hoeft de ketel alleen het warmteverlies te herstellen, waarvan de omvang aanzienlijk lager is dan de eerste optie.

Tabel 1. Warmtegeleidingsvermogen van verschillende bouwmaterialen.

De tabel toont het warmtegeleidingsvermogen voor gangbare bouwmaterialen.

Tabel 2. De dikte van de cementvoeg voor verschillende soorten metselwerk.

Bij het berekenen van de dikte van het metselwerk wordt rekening gehouden met de dikte van de naad 10 mm. Door cementvoegen is het warmtegeleidingsvermogen van het metselwerk iets hoger dan van een enkele steen

Tabel 3. Warmtegeleidingsvermogen van verschillende soorten steenwolplaten.

De tabel toont de waarden van de warmtegeleidingscoëfficiënt voor verschillende minerale wolplaten. De gevels worden verwarmd met een harde plaat

Tabel 4. Warmteverliezen van ramen van verschillende uitvoeringen.

Benamingen in de tabel: Ar - het glas vullen met inert gas, K - het buitenste glas heeft een warmteafschermende coating, de dikte van het glas is 4 mm; de overige cijfers geven de opening tussen de glazen aan

7,6 kW / h is het geschatte maximale benodigde vermogen dat wordt besteed aan de verwarming van een goed geïsoleerd gebouw. Elektrische ketels voor werk hebben echter ook wat lading nodig voor hun eigen stroom.

Zoals u hebt opgemerkt, heeft een slecht geïsoleerde woning of appartement grote hoeveelheden elektriciteit nodig voor verwarming. En dit geldt voor elk type ketel. Een goede isolatie van vloer, plafond en muren kan de kosten aanzienlijk verlagen.

Op onze site staan ​​artikelen over isolatiemethoden en regels voor het kiezen van een warmte-isolerend materiaal. We raden u aan om ze te leren kennen:

• Isolatie van een privéwoning buiten: populaire technologieën + materiaaloverzicht
• Vloerisolatie door houtblokken: materialen voor thermische isolatie + isolatieschema's
• Zolder dakisolatie: een gedetailleerde instructie over de installatie van thermische isolatie op de zolder van een laagbouw
• Typen isolatie voor de muren van het huis van binnenuit: materialen voor isolatie en hun kenmerken
• Isolatie voor het plafond in een privéwoning: soorten materialen die worden gebruikt + hoe u de juiste kiest
• Doe-het-zelf het balkon verwarmen: populaire opties en technologieën om het balkon van binnenuit te verwarmen

Fase # 5 - Berekening van elektriciteitskosten

Als je de technische essentie van een verwarmingsketel vereenvoudigt, kun je het een conventionele omzetter van elektrische energie in zijn thermische analoog noemen. Bij het uitvoeren van het conversiewerk verbruikt hij ook een bepaalde hoeveelheid energie. D.w.z. de ketel krijgt een volledige eenheid elektriciteit en slechts 0,98 van zijn deel wordt geleverd voor verwarming.

Om een ​​nauwkeurig cijfer te krijgen van het energieverbruik van de onderzochte elektrische verwarmingsketel, moet het vermogen (in het eerste geval beoordeeld en berekend in het tweede) worden gedeeld door de door de fabrikant opgegeven efficiëntiewaarde.

Het gemiddelde rendement van dergelijke apparatuur is 98%. Als gevolg hiervan zal het energieverbruik bijvoorbeeld zijn voor de berekeningsoptie:

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

Rest ons de waarde te vermenigvuldigen met het lokale tarief. Bereken vervolgens de totale kosten van elektrische verwarming en zoek naar manieren om deze te verminderen.

Koop bijvoorbeeld een tweetariefmeter waarmee u gedeeltelijk kunt betalen tegen lagere nachttarieven. Waarom moet u de oude elektriciteitsmeter vervangen door een nieuw model? De procedure en regels voor vervanging in detail hier beoordeeld.

Een andere manier om de kosten te verlagen na het vervangen van de meter, is door een thermische accumulator in het verwarmingscircuit op te nemen om 's nachts goedkope energie op te slaan en overdag door te brengen.

Fase # 6 - berekening van seizoensgebonden verwarmingskosten

Nu u de methode voor het berekenen van toekomstig warmteverlies onder de knie hebt, kunt u eenvoudig de verwarmingskosten voor de hele verwarmingsperiode inschatten.

Volgens SNiP 23-01-99 "Construction Climatology" in kolommen 13 en 14 vinden we voor Moskou de duur van de periode met een gemiddelde temperatuur onder 10 ° C.

Voor Moskou duurt deze periode 231 dagen en heeft een gemiddelde temperatuur van -2,2 ° C. Om Q te berekenen_totaal voor ΔT = 22,2 ° С is het niet nodig om de hele berekening opnieuw uit te voeren.

Het volstaat om Q af te drukken_totaal 1 ° C:

Q_totaal = 7623/50 = 152,46 W / uur

Dienovereenkomstig geldt voor ΔT = 22,2 ° C:

Q_totaal = 152,46 × 22,2 = 3385 W / uur

Om de verbruikte elektriciteit te vinden, vermenigvuldigen we met de verwarmingsperiode:

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

De bovenstaande berekening is ook interessant omdat u hiermee de hele structuur van het huis kunt analyseren vanuit het oogpunt van de effectiviteit van het gebruik van isolatie.

We hebben een vereenvoudigde versie van de berekeningen overwogen. We raden u aan om ook vertrouwd te raken met het volledige thermische engineering berekening van het gebouw.

Conclusies en nuttige video over het onderwerp

Warmteverlies door de fundering voorkomen:

Hoe warmteverlies online te berekenen:

Het gebruik van elektrische ketels als belangrijkste verwarmingsapparatuur wordt zeer beperkt door de mogelijkheden van elektrische netwerken en de kosten van elektriciteit.

Echter als aanvulling, bijvoorbeeld op vaste brandstof ketelkan behoorlijk effectief en nuttig zijn. Ze kunnen de verwarmingstijd van het verwarmingssysteem aanzienlijk verkorten of worden gebruikt als hoofdketel bij niet erg lage temperaturen.

Gebruik je een elektrische boiler voor verwarming? Vertel ons met welke methode u het benodigde vermogen voor uw huis hebt berekend. Of wil je gewoon een elektrische boiler kopen en heb je vragen? Vraag ze in de reacties op het artikel - we zullen proberen je te helpen.