Câtă energie electrică consumă un cazan electric: cum să faci calcule înainte de a cumpăra

Utilizarea energiei electrice ca sursă de energie pentru încălzirea unei case de țară este atractivă din mai multe motive: accesibilitate ușoară, prevalență, prietenie cu mediul. În același timp, tarifele destul de mari rămân principalul obstacol în calea utilizării cazanelor electrice.

V-ați gândit și la oportunitatea instalării unui cazan electric? Să vedem împreună câtă energie electrică consumă un cazan electric. De ce vom folosi regulile pentru efectuarea calculelor și formulelor discutate în articolul nostru.

Calculele vor ajuta să înțeleagă în detaliu cât de mult kW de energie electrică va trebui să fie plătită lunar dacă se utilizează un cazan electric pentru încălzirea unei case sau a unui apartament. Cifrele rezultate vă vor permite să luați o decizie finală despre cumpărarea / nu cumpărarea cazanului.

Metode de calculare a puterii unui cazan electric

Se pot distinge două metode principale pentru calcularea puterii necesare a unui cazan electric. Primul se bazează pe zona încălzită, al doilea pe calculul pierderilor de căldură prin plica clădirii.

Calculul conform primei opțiuni este foarte dur, bazat pe un singur indicator - putere specifică. Puterea specifică este dată în cărțile de referință și depinde de regiune.

Calculul conform celei de-a doua opțiuni este mai complicat, dar ține seama de mulți indicatori individuali ai unei anumite clădiri. Calculul termic complet al clădirii este o sarcină destul de complicată și dificilă. Mai jos se va lua în calcul un calcul simplificat, care are totuși exactitatea necesară.

Indiferent de metoda de calcul, cantitatea și calitatea datelor sursei colectate afectează în mod direct evaluarea corectă a puterii necesare a centralei electrice.

Cu o putere redusă, echipamentele vor funcționa constant cu sarcină maximă, neasigurarea confortului dorit al vieții. Cu putere excesivă - consum de energie în mod rezonabil, costuri ridicate ale echipamentelor de încălzire.

Spre deosebire de alte tipuri de combustibil, energia electrică este o opțiune ecologică, destul de curată și simplă, dar legată de disponibilitatea unei rețele electrice neîntrerupte în regiune

Procedura de calcul al puterii unui cazan electric

În continuare, vom analiza în detaliu cum să calculăm puterea cazanului necesar, astfel încât echipamentul să își îndeplinească pe deplin sarcina de încălzire a casei.

Etapa # 1 - colectarea datelor inițiale pentru calcul

Pentru calcule, veți avea nevoie de următoarele informații despre clădire:

• S - zona camerei încălzite.
• W_bătăi - putere specifică.

Indicatorul de putere specific arată cât de multă energie termică este necesară la 1 m² la ora 1

În funcție de condițiile locale de mediu, se pot accepta următoarele valori:

• pentru partea centrală a Rusiei: 120 - 150 W / m²;
• pentru regiunile sudice: 70-90 W / m²;
• pentru regiunile nordice: 150-200 W / m².

W_bătăi - Valoarea teoretică, care este utilizată mai ales pentru calcule foarte brute, deoarece nu reflectă pierderea reală de căldură a clădirii. Nu ține cont de zona geamurilor, de numărul de uși, de materialul pereților exteriori, de înălțimea tavanelor.

Calculul precis al ingineriei termice se realizează folosind programe specializate ținând cont de mulți factori. În scopurile noastre, un astfel de calcul nu este necesar, este posibil să se obțină calculând pierderile de căldură ale structurilor exterioare de închidere.

Valori care trebuie utilizate la calcule:

R - rezistența la transferul sau coeficientul de rezistență la căldură. Acesta este raportul dintre diferența de temperatură de-a lungul marginilor structurii împrejmuitoare cu fluxul de căldură care trece prin această structură. Are o dimensiune m²×⁰С / W

De fapt, totul este simplu - R exprimă capacitatea unui material de a reține căldura.

Q - o valoare care arată cantitatea de flux de căldură care trece prin 1 m² suprafață la o diferență de temperatură de 1 ° C timp de 1 oră. Adică arată câtă căldură pierde 1 m² construirea plicului pe oră la o scădere a temperaturii de 1 grad. Are o dimensiune de W / m²×h.

Pentru calculele prezentate aici, nu există nicio diferență între kelvine și grade Celsius, deoarece nu contează temperatura absolută, ci doar diferența.

Q_societate - cantitatea de flux de căldură care trece prin zona S a plicului clădirii pe oră. Are o dimensiune de W / h.

P - puterea cazanului de încălzire. Se calculează ca valoarea maximă de putere necesară a echipamentului de încălzire, cu diferența maximă de temperatură între aerul exterior și interior. Cu alte cuvinte, o putere suficientă a cazanului pentru a încălzi clădirea în perioada cea mai rece. Are o dimensiune de W / h.

eficiență - eficiența cazanului de încălzire, o cantitate fără dimensiuni care arată raportul dintre energia primită și energia cheltuită. Documentația pentru echipament este de obicei oferită ca procent de 100, de exemplu 99%. În calcule, o valoare de la 1 adică. 0.99.

AT - prezintă diferența de temperatură pe ambele părți ale plicului clădirii. Pentru a clarifica modul în care diferența este calculată corect, consultați un exemplu. Dacă afară: -30 °C, iar în interior +22 ° C ∆T = 22 - (-30) = 52 ° С

Sau, de asemenea, dar în kelvin: ∆T = 293 - 243 = 52K

Adică, diferența va fi întotdeauna aceeași pentru grade și parașine, prin urmare, pentru calcule, datele de referință din kelvine pot fi utilizate fără corecții.

d - grosimea clădirii în metri.

k - coeficientul de conductivitate termică a materialului plicului clădirii, care este preluat din cărțile de referință sau din Normele și regulamentele de construcție II-3-79 „Ingineria termică a construcțiilor” (Norme și regulamente de construcție - norme și reguli de construcție). Are o dimensiune de W / m × K sau W / m × ⁰C.

Următoarea listă de formule arată relația dintre cantități:

• R = d / k
• R = ∆T / Q
• Q = ∆T / R
• Q_societate = Q × S
• P = q_societate / Eficiență

Pentru structurile cu mai multe straturi, rezistența de transfer de căldură R este calculată separat pentru fiecare structură și apoi se adaugă.

Uneori, calculul structurilor cu mai multe straturi poate fi prea greoi, de exemplu, atunci când se calculează pierderea de căldură a unei ferestre de sticlă.

Ce trebuie să iei în considerare la calcularea rezistenței la transferul de căldură pentru ferestre:

• grosimea sticlei;
• numărul de ochelari și goluri de aer între ele;
• tipul de gaz dintre ochelari: inert sau aer;
• prezența acoperirii termoizolante a geamurilor.

Cu toate acestea, puteți găsi valori gata pentru întreaga structură, fie de la producător, fie din director, la sfârșitul acestui articol este un tabel pentru ferestrele cu geam dublu, cu un design comun.

Etapa # 2 - calculul pierderilor de căldură din podeaua subsolului

Separat, este necesar să se bazeze pe calculul pierderilor de căldură prin pardoseala clădirii, deoarece solul are o rezistență semnificativă la transferul de căldură.

Atunci când calculați pierderea de căldură a subsolului, trebuie să țineți cont de adâncirea în sol. Dacă casa este la nivelul solului, adâncimea se presupune a fi 0.

Conform tehnicii general acceptate, suprafața podelei este împărțită în 4 zone.

• 1 zonă - la 2 metri înapoi de peretele exterior spre centrul podelei din jurul perimetrului. În cazul adâncirii clădirii, aceasta se abate de la nivelul solului până la nivelul podelei de-a lungul unui perete vertical. Dacă peretele este adânc de 2 m în pământ, atunci zona 1 va fi complet pe perete.
• 2 zona - se retrage 2 m în jurul perimetrului spre centru de la granița unei zone.
• 3 zona - se retrage 2 m în jurul perimetrului spre centru, de la granița a 2 zone.
• 4 zonă - etaj rămas.

Pentru fiecare zonă din practica consacrată, propriile R-uri sunt setate:

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

Valorile R date sunt valabile pentru pardoselile neacoperite. În cazul izolației, fiecare R crește cu R a izolației.

În plus, pentru podelele amplasate pe bușteni, R este înmulțit cu un factor de 1,18.

Zona 1 are o lățime de 2 metri. Dacă casa este îngropată, atunci trebuie să luați înălțimea pereților din pământ, scăpați de la 2 metri și transferați restul pe podea.

Etapa # 3 - calculul pierderii de căldură a plafonului

Acum puteți continua cu calculele.

O formulă care poate servi ca o estimare aproximativă a puterii unui cazan electric:

W = w_bătăi × S

Obiectiv: calcularea capacității cazanului necesar la Moscova, suprafața încălzită de 150 mp.

Atunci când facem calcule, avem în vedere că Moscova aparține regiunii centrale, adică W_bătăi poate fi luat egal cu 130 W / m².

W_bătăi = 130 × 150 = 19500W / h sau 19,5kW / h

Această cifră este atât de inexactă încât nu necesită luarea în considerare a eficienței echipamentelor de încălzire.

Acum determinăm pierderea de căldură prin 15m² zona tavanului izolată cu vată minerală. Grosimea stratului de izolație este de 150 mm, temperatura exterioară este de -30 ° C, în interiorul clădirii +22 ° C timp de 3 ore.

Soluție: conform tabelului găsim coeficientul de conductibilitate termică a lânii minerale, k = 0,036 W / m×° C Grosimea d trebuie să fie luată în metri.

Procedura de calcul este următoarea:

• 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_societate = 12,48 × 15 = 187 Wh / h.

Am calculat că pierderea de căldură prin tavan în exemplul nostru va fi de 187 * 3 = 561W.

În scopurile noastre, este destul de posibil să simplificăm calculele, calculând pierderea de căldură numai a structurilor exterioare: pereți și tavane, fără a fi atentă la pereții și ușile interioare.

În plus, puteți face fără a calcula pierderea de căldură pentru ventilație și canalizare. Nu vom lua în considerare infiltrația și încărcarea vântului. Dependența locației clădirii de punctele cardinale și cantitatea de radiații solare primite.

Din considerente generale, se poate trage o concluzie. Cu cât clădirea este mai mare, cu atât este mai mică pierderea de căldură la 1 m². Acest lucru este ușor de explicat, deoarece suprafața pereților crește în mod quadrat, iar volumul în cub.Mingea are cea mai mică pierdere de căldură.

În structurile închise se iau în considerare numai straturile de aer închise. Dacă casa dvs. are o fațadă ventilată, atunci un astfel de strat de aer este considerat neînchis, nu este luat în considerare. Nu luați toate straturile care urmează în fața unui strat în aer liber: faianțe sau casete.

Se iau în considerare straturile de aer închise, de exemplu, în ferestrele cu geam termopan.

Toți pereții casei sunt exteriori. Mansarda nu este încălzită, rezistența termică a materialelor pentru acoperișuri nu este luată în considerare

Etapa # 4 - calculul pierderii totale de căldură a cabanei

După partea teoretică, puteți trece la practică.

De exemplu, calculăm casa:

• dimensiunile pereților exteriori: 9x10 m;
• inaltime: 3 m;
• fereastră cu fereastră cu geam dublu 1,5×1,5 m: 4 buc;
• usa de stejar 2.1×0,9 m, grosime 50 mm;
• podele de pin de 28 mm, peste polistiren extrudat cu o grosime de 30 mm, așezat pe bușteni;
• Plafonul GKL de 9 mm, peste vată minerală de 150 mm grosime;
• material de perete: zidărie 2 cărămizi silicate, izolație din vată minerală 50 mm;
• perioada cea mai rece este de 30 ° С, temperatura calculată în interiorul clădirii este de 20 ° С.

Vom efectua calcule pregătitoare ale domeniilor solicitate. Atunci când calculăm zonele de pe podea, luăm adâncimea zero a pereților. Tabla de podea este așezată pe bușteni.

• ferestre - 9 m²;
• ușă - 1,9 m²;
• pereți, minus ferestre și uși - 103,1 m²;
• tavan - 90 m²;
• suprafața zonelor de podea: S1 = 60 m², S2 = 18 m², S3 = 10 m², S4 = 2 m²;
• ΔT = 50 ° C.

În plus, conform cărților de referință sau tabelelor date la sfârșitul acestui capitol, selectăm valorile necesare ale coeficientului de conductivitate termică pentru fiecare material. Vă recomandăm să vă familiarizați coeficientul de conductibilitate termică și valorile sale pentru cele mai populare materiale de construcție.

Pentru placi de pin, conductivitatea termică trebuie să fie luată de-a lungul fibrelor.

Întregul calcul este destul de simplu:

Pasul 1: Calculul pierderilor de căldură prin structuri de perete portant implică trei etape.

Calculăm coeficientul de pierdere de căldură a pereților zidăriei: R_Cyrus = d / k = 0,51 / 0,7 = 0,73 m²×° C / W.

La fel pentru izolarea pereților: R_ut = d / k = 0,05 / 0,043 = 1,16 m²×° C / W.

Pierdere de căldură 1 m² pereți externi: Q = ΔT / (R_Cyrus + R_ut) = 50 / (0,73 + 1,16) = 26,46 m²×° C / W.

Ca urmare, pierderea totală de căldură a pereților va fi: Q_articol = Q × S = 26,46 × 103,1 = 2728 W / h.

Pasul 2: Calculul pierderilor de căldură prin ferestre: Q_fereastra = 9 × 50 / 0,32 = 1406W / h.

Etapa numărul 3: Calculul scurgerii de energie termică printr-o ușă de stejar: Q_DV = 1,9 × 50 / 0,23 = 413W / h.

Pasul 4: Pierderea de căldură prin tavanul superior - tavan: Q_sudoare = 90 × 50 / (0,06 + 4,17) = 1064W / h.

Pasul 5: Calculăm R_ut pentru podea, de asemenea, în mai multe acțiuni.

În primul rând, găsim coeficientul de pierdere de căldură a izolației: R_ut= 0,16 + 0,83 = 0,99 m²×° C / W.

Apoi adăugați R_ut pentru fiecare zonă:

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

Pasul 6: Întrucât podeaua este așezată pe bușteni, înmulțiți cu un factor 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.

Pasul 7: Calculăm Q pentru fiecare zonă:

Q1 = 60 × 50 / 3,64 = 824W / h;

Q2 = 18 × 50 / 6,24 = 144W / h;

Q3 = 10 × 50 / 11,32 = 44W / h;

Q4 = 2 × 50 / 17.92 = 6W / h.

Pasul numărul 8: Acum puteți calcula Q pentru întregul gen: Q_etaj = 824 + 144 + 44 + 6 = 1018W / h.

Pasul 9: În urma calculelor noastre, putem desemna suma pierderii totale de căldură:

Q_societate = 2728 + 1406 + 413 + 1064 + 1018 = 6629W / h.

Calculul nu a inclus pierderi de căldură asociate cu canalizarea și ventilația. Pentru a nu complica dincolo de măsură, trebuie doar să adăugați 5% la scurgerile enumerate.

Desigur, este necesară o marjă de cel puțin 10%.

Astfel, cifra finală de pierdere de căldură a unui exemplu de casă este:

Q_societate = 6629 × 1,15 = 7623W / h.

Q_societate prezintă pierderea de căldură maximă la domiciliu când diferența de temperatură dintre aerul exterior și interior este de 50 ° C.

Dacă contați în funcție de prima versiune simplificată prin Wud, atunci:

W_bătăi = 130 × 90 = 11700W / h.

Este clar că a doua versiune a calculului este și mai complicată, dar oferă o cifră mai realistă pentru clădirile cu izolație. Prima opțiune vă permite să obțineți o valoare generalizată a pierderii de căldură pentru clădirile cu un grad scăzut de izolare termică sau fără deloc.

În primul caz, cazanul va trebui să reînnoiască complet la fiecare oră pierderea de energie termică care are loc prin deschideri, podele, pereți fără izolare.

În al doilea caz, este necesar să se încălzească o singură dată înainte de a atinge o temperatură confortabilă.Apoi, cazanul va trebui doar să restabilească pierderea de căldură, a cărui amploare este semnificativ mai mică decât prima opțiune.

Tabelul 1. Conductivitatea termică a diferitelor materiale de construcție.

Tabelul prezintă conductivitatea termică a materialelor de construcție obișnuite.

Tabelul 2. Grosimea îmbinării de ciment pentru diferite tipuri de zidărie.

La calcularea grosimii zidăriei, se ia în considerare grosimea cusăturii de 10 mm. Datorită îmbinărilor de ciment, conductivitatea termică a zidăriei este puțin mai mare decât o singură cărămidă

Tabelul 3. Conductivitatea termică a diverselor tipuri de plăci de vată minerală.

Tabelul prezintă valorile coeficientului de conductivitate termică pentru diverse plăci de vată minerală. O placă dură este folosită pentru încălzirea fațadelor

Tabelul 4. Pierderile de căldură ale ferestrelor de diferite modele.

Denumiri din tabel: Ar - umplerea paharului cu gaz inert, K ​​- sticla exterioară are o acoperire de protecție termică, grosimea sticlei este de 4 mm; numerele rămase indică distanța dintre ochelari

7,6 kW / h este puterea maximă necesară cheltuită pentru încălzirea unei clădiri bine izolate. Totuși, cazanele electrice pentru lucru necesită, de asemenea, o anumită încărcare pentru propria lor putere.

După cum ați observat o casă sau un apartament izolate slab va necesita cantități mari de energie electrică pentru încălzire. Și acest lucru este valabil pentru orice tip de cazan. O izolare corespunzătoare a podelei, a tavanului și a pereților poate reduce semnificativ costurile.

Pe site-ul nostru există articole despre metodele de izolare și reguli pentru alegerea unui material termoizolant. Vă sugerăm să vă familiarizați cu ei:

• Izolarea unei case private în afara: tehnologii populare + aspect de materiale
• Izolarea podelei pe bușteni: materiale pentru izolare termică + scheme de izolare
• Izolarea acoperișului mansardă: o instrucțiune detaliată cu privire la instalarea izolației termice în mansarda unei clădiri cu un nivel scăzut
• Tipuri de izolație pentru pereții casei din interior: materiale pentru izolare și caracteristicile acestora
• Izolație pentru tavan într-o casă privată: tipuri de materiale utilizate + cum să alegi dreptul
• Încălziți-vă singuri balconul: opțiuni și tehnologii populare pentru încălzirea balconului din interior

Etapa 5 - Calculul costurilor de energie electrică

Dacă simplificați esența tehnică a unui cazan de încălzire, îl puteți numi convertor convențional de energie electrică în analogul său termic. Efectuând munca de conversie, el consumă, de asemenea, o anumită cantitate de energie. Ie centrala primește o unitate completă de energie electrică și doar 0,98 din partea sa este furnizată pentru încălzire.

Pentru a obține o cifră precisă a consumului de energie de către cazanul de încălzire electric în studiu, este necesar să se împartă puterea sa (evaluată în primul caz și calculată în al doilea) la valoarea de eficiență declarată de producător.

Eficiența medie a acestor echipamente este de 98%. Drept urmare, consumul de energie va fi, de exemplu, pentru opțiunea de calcul:

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

Rămâne să înmulțiți valoarea cu tariful local. Apoi calculați costul total al încălzirii electrice și începeți să căutați modalități de reducere a acestora.

De exemplu, cumpărați un contor cu două tarife care vă permite să plătiți parțial la tarife mai mici „de noapte”. De ce trebuie să înlocuiți contorul vechi de electricitate cu un model nou. Procedura și regulile de înlocuire în detaliu revizuit aici.

Un alt mod de a reduce costurile după înlocuirea contorului este să includeți un acumulator termic în circuitul de încălzire pentru a stoca energie ieftină noaptea și a o cheltui în timpul zilei.

Etapa # 6 - calculul costurilor de încălzire sezonieră

Acum că ați stăpânit metoda de calcul a pierderilor de căldură viitoare, puteți estima cu ușurință costul încălzirii pe întreaga perioadă de încălzire.

Conform SNiP 23-01-99 „Climatologia construcțiilor” din coloanele 13 și 14, găsim pentru Moscova durata perioadei cu o temperatură medie sub 10 ° C.

Pentru Moscova, această perioadă durează 231 de zile și are o temperatură medie de -2,2 ° C. Pentru a calcula Q_societate pentru ΔT = 22,2 ° С, nu este necesar să se efectueze din nou întregul calcul.

Este suficient să imprimați Q_societate 1 ° C:

Q_societate = 7623/50 = 152,46 W / h

În consecință, pentru ΔT = 22,2 ° C:

Q_societate = 152,46 × 22,2 = 3385W / h

Pentru a găsi energia electrică consumată, înmulțim cu perioada de încălzire:

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

Calculul de mai sus este de asemenea interesant, deoarece vă permite să analizați întreaga structură a casei din punctul de vedere al eficacității utilizării izolației.

Am considerat o versiune simplificată a calculelor. Vă recomandăm să vă familiarizați cu întregul calculul ingineriei termice a clădirii.

Concluzii și video util pe această temă

Cum se poate evita pierderea de căldură prin fundație:

Cum se calculează pierderea de căldură online:

Utilizarea cazanelor electrice ca principal echipament de încălzire este foarte limitată de capacitățile rețelelor electrice și de costul energiei electrice.

Cu toate acestea, ca suplimentar, de exemplu la cazan cu combustibil solidpoate fi destul de eficient și util. Acestea pot reduce semnificativ timpul pentru încălzirea sistemului de încălzire sau pot fi utilizate ca boiler principal la temperaturi nu foarte scăzute.

Folosești un cazan electric pentru încălzire? Spune-ne după ce metodă ai calculat puterea necesară pentru casa ta. Sau poate doriți doar să cumpărați un cazan electric și aveți întrebări? Cereți-le în comentariile la articol - vom încerca să vă ajutăm.