Combien d'électricité une chaudière électrique consomme: comment faire des calculs avant d'acheter

L'utilisation de l'électricité comme source d'énergie pour chauffer une maison de campagne est attrayante pour de nombreuses raisons: facilité d'accès, prévalence, respect de l'environnement. Dans le même temps, des tarifs plutôt élevés restent le principal obstacle à l'utilisation des chaudières électriques.

Avez-vous également pensé à l'opportunité d'installer une chaudière électrique? Voyons ensemble combien d'électricité une chaudière électrique consomme. Pourquoi nous allons utiliser les règles pour effectuer des calculs et des formules discutées dans notre article.

Les calculs aideront à comprendre en détail combien de kW d'électricité devront être payés mensuellement si une chaudière électrique est utilisée pour chauffer une maison ou un appartement. Les chiffres obtenus vous permettront de prendre une décision finale concernant l'achat / non-achat de la chaudière.

Méthodes de calcul de la puissance d'une chaudière électrique

Deux méthodes principales peuvent être distinguées pour calculer la puissance requise d'une chaudière électrique. Le premier est basé sur la surface chauffée, le second sur le calcul de la perte de chaleur à travers l'enveloppe du bâtiment.

Le calcul selon la première option est très grossier, basé sur un seul indicateur - puissance spécifique. Le pouvoir spécifique est donné dans les ouvrages de référence et dépend de la région.

Le calcul selon la deuxième option est plus compliqué, mais prend en compte de nombreux indicateurs individuels d'un bâtiment particulier. Le calcul complet de l'ingénierie thermique du bâtiment est une tâche assez compliquée et minutieuse. Un calcul simplifié sera considéré ci-dessous, qui possède néanmoins la précision nécessaire.

Quelle que soit la méthode de calcul, la quantité et la qualité des données sources collectées affectent directement l'évaluation correcte de la puissance requise de la chaudière électrique.

Avec une faible puissance, l'équipement fonctionnera constamment avec une charge maximale, sans fournir le confort de vie souhaité. Avec une puissance excessive - une consommation d'énergie déraisonnablement élevée, un coût élevé de l'équipement de chauffage.

Contrairement à d'autres types de combustibles, l'électricité est une option écologique, assez propre et simple, mais liée à la disponibilité d'un réseau électrique ininterrompu dans la région

La procédure de calcul de la puissance d'une chaudière électrique

Ensuite, nous examinerons en détail comment calculer la puissance de chaudière nécessaire pour que l'équipement remplisse pleinement sa tâche de chauffage de la maison.

Étape # 1 - collecte des données initiales pour le calcul

Pour les calculs, vous aurez besoin des informations suivantes sur le bâtiment:

• S - espace de la pièce chauffée.
• W_bat - puissance spécifique.

L'indicateur de puissance spécifique indique la quantité d'énergie thermique nécessaire par 1 m² à 1 heure.

Selon les conditions environnementales locales, les valeurs suivantes peuvent être acceptées:

• pour la partie centrale de la Russie: 120 - 150 W / m²;
• pour les régions du sud: 70-90 W / m²;
• pour les régions du nord: 150-200 W / m².

W_bat - Valeur théorique, qui est principalement utilisée pour des calculs très approximatifs, car elle ne reflète pas la perte de chaleur réelle du bâtiment. Ne prend pas en compte la surface du vitrage, le nombre de portes, le matériau des murs extérieurs, la hauteur des plafonds.

Un calcul précis de l'ingénierie thermique est effectué à l'aide de programmes spécialisés prenant en compte de nombreux facteurs. Pour nos besoins, un tel calcul n'est pas nécessaire, il est tout à fait possible d'obtenir en calculant les pertes de chaleur des structures d'enceinte externes.

Valeurs à utiliser dans les calculs:

R - résistance au transfert de chaleur ou coefficient de résistance à la chaleur. Il s'agit du rapport de la différence de température le long des bords de la structure enveloppante au flux de chaleur traversant cette structure. Il a une dimension m²×⁰С / W.

En fait, tout est simple - R exprime la capacité d'un matériau à retenir la chaleur.

Q - une valeur indiquant la quantité de flux de chaleur passant par 1 m² surface à une différence de température de 1⁰C pendant 1 heure. Autrement dit, il montre combien de chaleur perd 1 m² enveloppe du bâtiment par heure à une baisse de température de 1 degré. A une dimension de W / m²×h

Pour les calculs donnés ici, il n'y a pas de différence entre les kelvins et les degrés Celsius, car ce n'est pas la température absolue qui compte, mais seulement la différence.

Q_{au total} - la quantité de flux de chaleur traversant la zone S de l'enveloppe du bâtiment par heure. Il a une dimension de W / h.

P - puissance de la chaudière de chauffage. Elle est calculée comme la valeur de puissance maximale requise de l'équipement de chauffage avec la différence de température maximale entre l'air extérieur et l'air intérieur. En d'autres termes, une puissance de chaudière suffisante pour chauffer le bâtiment pendant la saison la plus froide. Il a une dimension de W / h.

Efficacité - l'efficacité de la chaudière de chauffage, une grandeur sans dimension montrant le rapport de l'énergie reçue à l'énergie dépensée. La documentation de l'équipement est généralement donnée en pourcentage de 100, par exemple 99%. Dans les calculs, une valeur de 1, c'est-à-dire 0,99.

∆T - montre la différence de température des deux côtés de l'enveloppe du bâtiment. Pour mieux comprendre comment la différence est calculée correctement, consultez un exemple. Si à l'extérieur: -30 °C, et à l'intérieur de +22 ° C, puis ∆T = 22 - (-30) = 52 ° С

Ou, aussi, mais en Kelvin: ∆T = 293 - 243 = 52K

Autrement dit, la différence sera toujours la même pour les degrés et les kelvins, par conséquent, pour les calculs, les données de référence dans les kelvins peuvent être utilisées sans corrections.

d - épaisseur du bâtiment en mètres.

k - coefficient de conductivité thermique du matériau de l'enveloppe du bâtiment, qui est tiré des ouvrages de référence ou Normes et règlements de construction II-3-79 "Génie thermique de la construction" (Normes et règlements de construction - normes et règles de construction). Il a une dimension de W / m × K ou W / m × ⁰C.

La liste de formules suivante montre la relation entre les quantités:

• R = d / k
• R = ∆T / Q
• Q = ∆T / R
• Q_{au total} = Q × S
• P = q_{au total} / Efficacité

Pour les structures multicouches, la résistance au transfert thermique R est calculée séparément pour chaque structure puis additionnée.

Parfois, le calcul des structures multicouches peut être trop lourd, par exemple, lors du calcul de la perte de chaleur d'une fenêtre en verre.

Ce que vous devez considérer lors du calcul de la résistance au transfert de chaleur pour les fenêtres:

• épaisseur de verre;
• le nombre de verres et les entrefers entre eux;
• type de gaz entre les verres: inerte ou air;
• la présence de revêtement d'isolation thermique de verre à vitre.

Cependant, vous pouvez trouver des valeurs prédéfinies pour la structure entière soit auprès du fabricant, soit dans le répertoire, à la fin de cet article se trouve un tableau pour les fenêtres à double vitrage d'une conception commune.

Étape # 2 - calcul de la perte de chaleur du plancher du sous-sol

Séparément, il est nécessaire de s'attarder sur le calcul de la perte de chaleur à travers le sol du bâtiment, car le sol a une résistance importante au transfert de chaleur.

Lors du calcul de la perte de chaleur du sous-sol, vous devez tenir compte de l'approfondissement dans le sol. Si la maison est au niveau du sol, la profondeur est supposée être 0.

Selon la technique généralement admise, la surface au sol est divisée en 4 zones.

• 1 zone - 2 mètres en arrière du mur extérieur au centre du sol autour du périmètre. En cas d'approfondissement du bâtiment, il s'écarte du niveau du sol au niveau du sol le long d'un mur vertical. Si le mur a une profondeur de 2 m dans le sol, la zone 1 sera complètement sur le mur.
• 2 zones - recule de 2 m autour du périmètre au centre de la frontière de 1 zone.
• 3 zones - recule de 2 m autour du périmètre au centre de la frontière de 2 zones.
• 4 zones - étage restant.

Pour chaque zone de la pratique établie, ses propres R sont définis:

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

Les valeurs R données sont valables pour les sols non revêtus. Dans le cas de l'isolation, chaque R augmente de R de l'isolation.

De plus, pour les planchers posés sur des rondins, R est multiplié par un facteur de 1,18.

La zone 1 mesure 2 mètres de large. Si la maison est enterrée, vous devez prendre la hauteur des murs dans le sol, soustraire de 2 mètres et transférer le reste au sol

Étape # 3 - calcul de la perte de chaleur du plafond

Vous pouvez maintenant procéder aux calculs.

Une formule qui peut servir d'estimation grossière de la puissance d'une chaudière électrique:

W = w_bat × S

Objectif: calculer la capacité de chaudière nécessaire à Moscou, la surface chauffée de 150 m².

Lors des calculs, nous tenons compte du fait que Moscou appartient à la région centrale, c'est-à-dire W_bat peut être prise égale à 130 W / m².

W_bat = 130 × 150 = 19500 W / h ou 19,5 kW / h

Ce chiffre est tellement inexact qu'il ne nécessite pas de prendre en compte l'efficacité des équipements de chauffage.

Maintenant, nous déterminons la perte de chaleur à travers 15m² la zone du plafond isolée avec de la laine minérale. L'épaisseur de la couche d'isolation est de 150 mm, la température extérieure est de -30 ° C, à l'intérieur du bâtiment +22 ° C pendant 3 heures.

Solution: selon le tableau, nous trouvons le coefficient de conductivité thermique de la laine minérale, k = 0,036 W / m×° C. L'épaisseur d doit être prise en mètres.

La procédure de calcul est la suivante:

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

Nous avons calculé que la perte de chaleur à travers le plafond dans notre exemple sera de 187 * 3 = 561W.

Pour nos besoins, il est tout à fait possible de simplifier les calculs, en calculant la perte de chaleur uniquement des structures externes: murs et plafonds, sans prêter attention aux cloisons intérieures et aux portes.

De plus, vous pouvez vous passer de calculer la perte de chaleur pour la ventilation et les eaux usées. Nous ne prendrons pas en compte l'infiltration et la charge de vent. Dépendance de l'emplacement du bâtiment sur les points cardinaux et la quantité de rayonnement solaire reçu.

Des considérations générales, une conclusion peut être tirée. Plus le bâtiment est grand, moins les pertes de chaleur par 1 m². Ceci est facile à expliquer, car la surface des murs augmente de façon quadratique et le volume dans le cube.Le ballon a le moins de pertes de chaleur.

Dans les structures fermantes, seules les couches d'air fermées sont prises en compte. Si votre maison a une façade ventilée, une telle couche d'air est considérée comme non fermée, elle n'est pas prise en compte. Ne prenez pas toutes les couches qui suivent devant une couche en plein air: carreaux de façade ou cassettes.

Les couches d'air fermées, par exemple, dans les fenêtres à double vitrage sont prises en compte.

Tous les murs de la maison sont extérieurs. Le grenier n'est pas chauffé, la résistance thermique des matériaux de toiture n'est pas prise en compte

Étape # 4 - calcul de la perte de chaleur totale du chalet

Après la partie théorique, vous pouvez passer à la pratique.

Par exemple, nous calculons la maison:

• dimensions des murs extérieurs: 9x10 m;
• hauteur: 3 m;
• fenêtre avec une fenêtre à double vitrage 1,5×1,5 m: 4 pièces;
• porte en chêne 2.1×0,9 m, épaisseur 50 mm;
• sols en pin de 28 mm, sur polystyrène extrudé d'une épaisseur de 30 mm, posés sur des rondins;
• Plafond GKL de 9 mm, sur laine minérale de 150 mm d'épaisseur;
• matériau du mur: maçonnerie 2 briques de silicate, isolation en laine minérale 50 mm;
• la période la plus froide est de 30 ° С, la température calculée à l'intérieur du bâtiment est de 20 ° С.

Nous effectuerons des calculs préparatoires des zones requises. Lors du calcul des zones au sol, nous prenons l'approfondissement nul des murs. Le panneau de plancher est posé sur les bûches.

• fenêtres - 9 m²;
• porte - 1,9 m²;
• murs, fenêtres et portes moins - 103,1 m²;
• plafond - 90 m²;
• surface des zones de plancher: S1 = 60 m², S2 = 18 m², S3 = 10 m², S4 = 2 m²;
• ΔT = 50 ° C.

De plus, selon les ouvrages ou tableaux de référence donnés à la fin de ce chapitre, nous sélectionnons les valeurs nécessaires du coefficient de conductivité thermique pour chaque matériau. Nous vous recommandons de lire plus en détail avec coefficient de conductivité thermique et ses valeurs pour les matériaux de construction les plus populaires.

Pour les planches de pin, la conductivité thermique doit être prise le long des fibres.

L'ensemble du calcul est assez simple:

Étape # 1: Le calcul de la perte de chaleur à travers les structures de murs porteurs comporte trois étapes.

On calcule le coefficient de déperdition thermique des murs de la maçonnerie: R_kir = d / k = 0,51 / 0,7 = 0,73 m²×° C / W.

Idem pour l'isolation des murs: R_ut = d / k = 0,05 / 0,043 = 1,16 m²×° C / W.

Perte de chaleur 1 m² murs extérieurs: Q = ΔT / (R_kir + R_ut) = 50 / (0,73 + 1,16) = 26,46 m²×° C / W.

En conséquence, la perte de chaleur totale des murs sera: Q_st = Q × S = 26,46 × 103,1 = 2728 W / h.

Étape numéro 2: Calcul de la perte de chaleur à travers les fenêtres: Q_{la fenêtre} = 9 × 50 / 0,32 = 1406 W / h.

Étape numéro 3: Calcul de la fuite d'énergie thermique à travers une porte en chêne: Q_dv = 1,9 × 50 / 0,23 = 413 W / h.

Étape 4: Perte de chaleur par le plafond supérieur - plafond: Q_transpirer = 90 × 50 / (0,06 + 4,17) = 1064 W / h.

Étape numéro 5: Nous calculons R_ut pour la parole également dans plusieurs actions.

On trouve tout d'abord le coefficient de déperdition thermique de l'isolant: R_ut= 0,16 + 0,83 = 0,99 m²×° C / W.

Ajoutez ensuite R_ut à chaque 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.

Étape 6: Puisque le plancher est posé sur les billes, multipliez par un facteur de 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.

Étape numéro 7: Nous calculons Q pour chaque zone:

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.

Étape numéro 8: Vous pouvez maintenant calculer Q pour le sexe entier: Q_sexe = 824 + 144 + 44 + 6 = 1018 W / h.

Étape 9: À la suite de nos calculs, nous pouvons désigner la somme de la perte totale de chaleur:

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

Le calcul ne tenait pas compte des pertes de chaleur associées aux eaux usées et à la ventilation. Afin de ne pas compliquer au-delà de la mesure, il suffit d'ajouter 5% aux fuites répertoriées.

Bien sûr, une marge d'au moins 10% est nécessaire.

Ainsi, le chiffre final de perte de chaleur d'un exemple de maison est:

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

Q_{au total} montre la perte de chaleur maximale à la maison lorsque la différence de température entre l'air extérieur et l'air intérieur est de 50 ° C.

Si vous comptez selon la première version simplifiée via Wud alors:

W_bat = 130 × 90 = 11700 W / h.

Il est clair que la deuxième version du calcul est encore plus compliquée, mais elle donne un chiffre plus réaliste pour les bâtiments avec isolation. La première option vous permet d'obtenir une valeur généralisée de perte de chaleur pour les bâtiments avec un faible degré d'isolation thermique ou sans elle.

Dans le premier cas, la chaudière devra renouveler complètement toutes les heures la perte d'énergie thermique survenant à travers les ouvertures, sols, murs sans isolation.

Dans le second cas, il ne faut chauffer qu'une seule fois avant d'atteindre une température confortable.Ensuite, la chaudière n'aura qu'à restaurer les pertes de chaleur, dont l'ampleur est nettement inférieure à la première option.

Tableau 1. Conductivité thermique de divers matériaux de construction.

Le tableau montre la conductivité thermique pour les matériaux de construction courants.

Tableau 2. L'épaisseur du joint de ciment pour différents types de maçonnerie.

Lors du calcul de l'épaisseur de la maçonnerie, l'épaisseur de la couture 10 mm est prise en compte. En raison des joints de ciment, la conductivité thermique de la maçonnerie est légèrement supérieure à celle d'une seule brique

Tableau 3. Conductivité thermique de divers types de plaques de laine minérale.

Le tableau montre les valeurs du coefficient de conductivité thermique pour différentes plaques de laine minérale. Une plaque dure est utilisée pour chauffer les façades

Tableau 4. Pertes de chaleur des fenêtres de différents modèles.

Désignations dans le tableau: Ar - remplissage du verre avec un gaz inerte, K - le verre extérieur a un revêtement de protection thermique, l'épaisseur du verre est de 4 mm; les chiffres restants indiquent l'écart entre les verres

7,6 kW / h est la puissance maximale requise estimée qui est dépensée pour chauffer un bâtiment bien isolé. Cependant, les chaudières électriques pour le travail ont également besoin d'une certaine charge pour leur propre énergie.

Comme vous l'avez remarqué, une maison ou un appartement mal isolé nécessitera de grandes quantités d'électricité pour le chauffage. Et cela est vrai pour tout type de chaudière. Une bonne isolation du sol, du plafond et des murs peut réduire considérablement les coûts.

Sur notre site, vous trouverez des articles sur les méthodes d'isolation et les règles de choix d'un matériau calorifuge. Nous vous suggérons de vous familiariser avec eux:

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Étape # 5 - Calcul des coûts d'électricité

Si vous simplifiez l'essence technique d'une chaudière de chauffage, vous pouvez l'appeler un convertisseur conventionnel d'énergie électrique en son analogue thermique. En effectuant le travail de conversion, il consomme également une certaine quantité d'énergie. C'est-à-dire la chaudière reçoit une unité électrique complète et seulement 0,98 de sa partie est fournie pour le chauffage.

Pour obtenir un chiffre précis de la consommation d'énergie de la chaudière électrique à l'étude, il est nécessaire de diviser sa puissance (notée dans le premier cas et calculée dans le second) par la valeur d'efficacité déclarée par le constructeur.

L'efficacité moyenne de ces équipements est de 98%. En conséquence, la consommation d'énergie sera, par exemple, pour l'option de calcul:

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

Reste à multiplier la valeur par le tarif local. Calculez ensuite le coût total du chauffage électrique et commencez à chercher des moyens de les réduire.

Par exemple, achetez un compteur à deux tarifs qui vous permet de payer partiellement à des tarifs «nuit» inférieurs. Pourquoi avez-vous besoin de remplacer l'ancien compteur d'électricité par un nouveau modèle. La procédure et les règles de remplacement en détail examiné ici.

Une autre façon de réduire les coûts après le remplacement du compteur est d'inclure un accumulateur thermique dans le circuit de chauffage afin de stocker de l'énergie bon marché la nuit et de la dépenser pendant la journée.

Étape # 6 - calcul des coûts de chauffage saisonniers

Maintenant que vous maîtrisez la méthode de calcul des pertes de chaleur futures, vous pouvez facilement estimer le coût du chauffage pendant toute la période de chauffage.

Selon SNiP 23-01-99 «Climatologie de la construction» dans les colonnes 13 et 14, nous trouvons pour Moscou la durée de la période avec une température moyenne inférieure à 10 ° C.

Pour Moscou, cette période dure 231 jours et a une température moyenne de -2,2 ° C. Pour calculer Q_{au total} pour ΔT = 22,2 ° С, il n'est pas nécessaire de refaire tout le calcul.

Il suffit d'imprimer Q_{au total} 1 ° C:

Q_{au total} = 7623/50 = 152,46 W / h

En conséquence, pour ΔT = 22,2 ° C:

Q_{au total} = 152,46 × 22,2 = 3385 W / h

Pour trouver l'électricité consommée, on multiplie par la période de chauffage:

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

Le calcul ci-dessus est également intéressant car il permet d'analyser toute la structure de la maison du point de vue de l'efficacité de l'utilisation de l'isolation.

Nous avons considéré une version simplifiée des calculs. Nous vous recommandons également de vous familiariser avec calcul de l'ingénierie thermique du bâtiment.

Conclusions et vidéo utile sur le sujet

Comment éviter les pertes de chaleur à travers la fondation:

Comment calculer la perte de chaleur en ligne:

L'utilisation de chaudières électriques comme principal équipement de chauffage est très limitée par les capacités des réseaux électriques et le coût de l'électricité.

Cependant, en complément, par exemple pour chaudière à combustible solidepeut être assez efficace et utile. Ils peuvent réduire considérablement le temps de chauffage du système de chauffage ou être utilisés comme chaudière principale à des températures pas très basses.

Utilisez-vous une chaudière électrique pour le chauffage? Dites-nous par quelle méthode vous avez calculé la puissance nécessaire pour votre maison. Ou peut-être vous voulez simplement acheter une chaudière électrique et vous avez des questions? Demandez-leur dans les commentaires de l'article - nous essaierons de vous aider.