Сколько потребляет электроэнергии электрический котел: типовой расход

Использование электричества в качестве источника энергии для отопления загородного дома привлекательно по многим причинам: легкая доступность, распространенность, бережное отношение к окружающей среде. В то же время довольно высокие тарифы остаются основным препятствием к использованию электрокотлов.

Вы тоже задумывались о возможности установить электрический котел? Давайте вместе узнаем, сколько электроэнергии потребляет электрический котел. Для чего воспользуемся правилами выполнения расчетов и формулами, рассмотренными в нашей статье.

Расчеты помогут подробно понять, сколько кВт электроэнергии придется платить ежемесячно, если для обогрева дома или квартиры используется электрокотел. Полученные цифры позволят вам принять окончательное решение о покупке / непокупке котла.

Методы расчета мощности электрокотла

Существует два основных метода расчета необходимой мощности электрокотла. Первый основан на обогреваемой площади, второй – на расчете потерь тепла через ограждающую конструкцию здания.

Расчет по первому варианту очень приблизительный, исходя из единственного показателя – удельной мощности. Удельная мощность приведена в справочниках и зависит от региона.

Галерея изображенийФото из Монтаж электросистемы системы отопления отличается более низкой ценой и простой схемой, электрокотел не требует отопления, имеет подвод топлива и дымоход. Для организации отопления с его помощью не нужна Веская котельная за вычетом использования электричества – негуманные тарифы на электроэнергию и зависимость от централизованных сетей Для работы требуется хорошее электроснабжение и бесперебойное энергоснабжение. Поэтому перед покупкой нужно все просчитать, в том числе и затраты

Расчет по второму варианту более сложный, но учитывает множество индивидуальных показателей конкретной постройки. Полный расчет теплотехники здания – задача довольно сложная и кропотливая. Кроме того, будет рассмотрен упрощенный расчет, который, тем не менее, имеет требуемую точность.

Вне зависимости от методики расчета количество и качество собранных исходных данных напрямую влияют на правильную оценку необходимой мощности электрокотла.

При заниженной мощности оборудование будет постоянно работать с максимальной нагрузкой, не обеспечивая необходимого бытового комфорта. При завышенной мощности – неоправданно высокий расход электроэнергии, большие затраты на отопительное оборудование.

В отличие от других видов топлива, электричество – экологически чистый вариант, довольно чистый и простой, но связанный с наличием бесперебойной электросети в регионе

Порядок расчета мощности электрокотла

Далее мы подробно рассмотрим, как рассчитать необходимую мощность котла, чтобы оборудование полностью выполняло свою задачу по отоплению дома.

Фаза n. 1 – сбор исходных данных для расчета

Для проведения расчетов вам потребуется следующая информация о здании:

  • S – площадь отапливаемого помещения.
  • Вуд – удельная мощность.

Показатель удельной мощности показывает, сколько тепловой энергии нужно на 1 м2 на 1 час.

В зависимости от местных условий окружающей среды можно принять следующие значения:

  • для центральной части России: 120 – 150 Вт / м2;
  • для южных регионов: 70-90 Вт / м2;
  • для северных регионов: 150-200 Вт / м2.

Wsp – это теоретическое значение, которое в основном используется для очень грубых расчетов, поскольку оно не отражает реальных тепловых потерь здания. В него не входят площадь остекления, количество дверей, материал наружных стен, высота потолков.

Точный расчет теплотехники выполняется с помощью специализированных программ, учитывающих множество факторов. Для наших целей такой расчет не нужен, вполне можно рассчитать теплопотери наружных ограждающих конструкций.

Количества, которые будут использоваться в расчетах:

R – сопротивление теплопередаче или коэффициент термического сопротивления. Это отношение разности температур по краям ограждающей конструкции к тепловому потоку, проходящему через эту конструкцию. Он имеет размер m2×C / W.

На самом деле все просто: R выражает способность материала сохранять тепло.

Q – величина, показывающая количество теплового потока, проходящего через 1 м2 поверхности при разнице температур 1⁰С за 1 час. То есть показывает, сколько тепловой энергии теряет 1 м2 ограждающей конструкции за час при перепаде температуры на 1 градус. Он имеет размер Вт / м2×час

Для приведенных здесь расчетов нет разницы между градусами Кельвина и градусами Цельсия, поскольку важна не абсолютная температура, а только разница.

Qtotal – количество теплового потока, проходящего через площадь S ограждающей конструкции за час. Он имеет размер л / ч.

P – мощность отопительного котла. Рассчитывается как максимальная требуемая мощность отопительного оборудования при максимальной разнице температур между наружным и внутренним воздухом. Другими словами, мощности котла хватит для обогрева здания в самое холодное время года. Он имеет размер л / ч.

КПД – это КПД отопительного котла, безразмерная величина, которая показывает соотношение между полученной энергией и затраченной энергией. Документация на оборудование обычно предоставляется в процентах от 100, например 99%. В расчетах используется значение 1, например 0,99.

∆T – показывает разницу температур между двумя сторонами ограждающей конструкции. Чтобы было понятнее, как правильно рассчитывается разница, см. Пример. Если внешний: -30 ° С и внутренний +22 ° С, то ∆T = 22 – (-30) = 52 ° С

Или тоже, но в кельвинах: ∆T = 293 – 243 = 52K

То есть разница всегда будет одинаковой в градусах и кельвинах, поэтому для расчетов можно использовать справочные данные в кельвинах без поправок.

d – толщина защитной конструкции в метрах.

k – коэффициент теплопроводности материала ограждающей конструкции, который берется из справочников или СНиП II-3-79 «Теплотехника строительства» (СНиП – СНиП). Имеет габариты Вт / м × К или Вт / м × ⁰С.

Следующий список формул показывает взаимосвязь между величинами:

  • R = d / k
  • R = ∆T / Q
  • Q = ∆T / R
  • Qtot = Q × S
  • P = Qtot / доходность

Для многослойных конструкций сопротивление теплопередаче R рассчитывается отдельно для каждой конструкции, а затем суммируется.

Иногда расчет многослойных конструкций может быть слишком сложным, например, при расчете теплопотерь стеклопакета.

Что нужно учитывать при расчете сопротивления теплопередаче окон:

  • толщина стекла;
  • количество стаканов и воздушные промежутки между ними;
  • тип газа между стеклами: инертный или воздушный;
  • наличие теплоизоляционного покрытия оконного стекла.

Однако вы можете найти готовые значения для всей конструкции у производителя или в справочнике, в конце этой статьи есть таблица для стеклопакетов общей конструкции.

Фаза n. 2 – расчет теплопотерь подвала

Отдельно необходимо остановиться на расчете теплопотерь через пол здания, так как грунт имеет значительное сопротивление теплопередаче.

При расчете теплопотерь подвала необходимо учитывать углубление в землю. Если дом находится на уровне земли, глубина принимается равной 0.

По общепринятой методике площадь пола делится на 4 зоны.

  • зона 1 – 2м от внешней стены до центра этажа по периметру. В случае углубления здание отходит с первого этажа на первый этаж по вертикальной стене. Если стена находится на 2 м под землей, зона 1 будет полностью на стене.
  • зона 2 – отводит 2 м по периметру в центре от границы зоны 1.
  • зона 3 – отступает на 2 м по периметру к центру от границы зоны 2.
  • 4 зоны – оставшийся этаж.

Для каждой области устоявшейся практики есть свои R:

  • R1 = 2,1 м2×° / Вт;
  • R2 = 4,3 м2×° / Вт;
  • R3 = 8,6 м2×° / Вт;
  • R4 = 14,2 м2×° C / Вт.

Указанные значения R действительны для полов без покрытия. В случае изоляции каждое R увеличивается на R изоляции.

Также для полов, уложенных из бревен, R умножается на коэффициент 1,18.

Зона 1 имеет ширину 2 метра. Если дом заглубленный, нужно взять высоту стен в земле, отнять от 2 метров и перенести остальное на пол

Фаза n. 3 – расчет теплопотерь потолка

Теперь можно приступить к расчету.

Формула, которая может служить примерной оценкой мощности электрокотла:

W = Wsp × S

Задача: рассчитать необходимую мощность котла в Москве отапливаемая площадь 150 м².

При расчетах учитываем, что Москва относится к центральному региону, т.е. Вуд можно принять равным 130 Вт / м2.

Wsp = 130 × 150 = 19500 Вт / ч или 19,5 кВт / ч

Этот показатель настолько неточен, что не требует учета эффективности отопительного оборудования.

Теперь определяем теплопотери через 15 м2 площади потолка, утепленного минеральной ватой. Толщина теплоизоляционного слоя 150 мм, температура наружного воздуха -30 ° C, внутри здания +22 ° C за 3 часа.

Решение: по таблице находим коэффициент теплопроводности минеральной ваты, k = 0,036 Вт / м×° С. Толщину d необходимо брать в метрах.

Порядок расчета следующий:

  • R = 0,15 / 0,036 = 4,167 m2×° C / Вт
  • ∆T = 22 – (-30) = 52 ° С
  • Q = 52 / 4,167 = 12,48 Вт / м2× ч
  • Qtot = 12,48 × 15 = 187 Вт / ч.

Мы подсчитали, что потери тепла через потолок в нашем примере составят 187 * 3 = 561 Вт.

Для наших целей вполне можно упростить расчеты, рассчитав теплопотери только внешних конструкций – стен и потолка, не обращая внимания на внутренние перегородки и двери.

К тому же можно обойтись без расчета теплопотерь на вентиляцию и канализацию. Проникновение и ветровая нагрузка не учитываются. Зависимость расположения постройки от сторон света и количества получаемой солнечной радиации.

Вывод можно сделать из общих соображений. Чем больше объем здания, тем меньше теплопотери на 1 м2. Это легко объяснить, так как площадь стенок квадратично увеличивается, а объем в кубе увеличивается. Мяч имеет наименьшие тепловые потери.

В защитных конструкциях учитываются только закрытые воздушные слои. Если у вашего дома вентилируемый фасад, эта воздушная прослойка считается незамкнутой, не учитывается. Не берите все слои, следующие за открытым слоем: фасадную плитку или кассеты.

Учитываются закрытые воздушные прослойки, например, в стеклопакетах.

Все стены дома внешние. Чердак не отапливается, термическое сопротивление кровельных материалов не учитывается

Фаза n. 4 – расчет полных теплопотерь коттеджа

После теоретической части переходим к практической.

Например, рассчитаем дом:

  • размеры внешних стен: 9х10 м;
  • высота: 3 метра;
  • стеклопакет 1.5×1,5 м: 4 шт;
  • дубовая дверь 2.1×0,9 м, толщина 50 мм;
  • полы из сосны 28 мм, поверх экструдированного пенопласта толщиной 30 мм, уложенного на бревна;
  • потолок ГКЛ 9 мм, поверх минеральная вата толщиной 150 мм;
  • материал стен: кладка 2 силикатных кирпича, утепление минеральной ватой 50 мм;
  • самый холодный период – 30 °, расчетная температура внутри здания – 20.

Сделаем предварительные расчеты необходимых площадей. При расчете зон на полу предполагается, что глубина стен равна нулю. Доска пола укладывается на бревна.

  • окна – 9 м2;
  • дверь – 1,9 м2;
  • стены без окон и дверей – 103,1 м2;
  • потолок – 90 м2;
  • поверхности: S1 = 60 м2, S2 = 18 м2, S3 = 10 м2, S4 = 2 м2;
  • Т = 50 ° C.

Кроме того, на основании справочников или таблиц, приведенных в конце этой главы, мы подбираем требуемые значения коэффициента теплопроводности для каждого материала. Рекомендуем более подробно ознакомиться с коэффициентом теплопроводности и его значениями для наиболее популярных строительных материалов.

Для сосновых досок коэффициент теплопроводности нужно брать по волокнам.

Весь расчет довольно прост:

Фаза n. 1: Расчет потерь тепла через несущие конструкции из каменной кладки состоит из трех этапов.

Рассчитываем коэффициент теплового рассеивания стен кладки: Rkir = d / k = 0,51 / 0,7 = 0,73 m2×° C / Вт.

То же для утепления стен: Путь = d / k = 0,05 / 0,043 = 1,16 m2×° C / Вт.

Теплопотери 1 м2 наружных стен: Q = ΔT / (Rkir + Rut) = 50 / (0,73 + 1,16) = 26,46 m2×° C / Вт.

Следовательно, общая тепловая дисперсия стен будет: Qst = Q × S = 26,46 × 103,1 = 2728 Вт / ч.

Шаг n. 2: Расчет потерь тепловой энергии через окна: Qwindow = 9 × 50 / 0,32 = 1406 Вт / ч.

Этап 3: Расчет потерь тепловой энергии через дубовую дверь: Qdv = 1,9 × 50 / 0,23 = 413 Вт / ч.

Шаг 4: Потери тепла через верхний потолок – потолок: Qpot = 90 × 50 / (0,06 + 4,17) = 1064 Вт / ч.

Шаг 5: Рассчитайте путь для пола таким же образом в несколько шагов.

Сначала находим коэффициент теплового рассеивания изоляции: Rut = 0,16 + 0,83 = 0,99 m2×° C / Вт.

Потом добавляем Рут в каждую зону:

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

Шаг 6: Так как пол выложен на бревна, умножьте на коэффициент 1,18:

R1 = 3,64 m2×° C / Вт; R2 = 6,24 m2×° C / Вт;

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

Шаг n. 7: рассчитайте Q для каждой зоны:

Q1 = 60 × 50 / 3,64 = 824 Вт / ч;

Q2 = 18 × 50 / 6,24 = 144 Вт / ч;

Q3 = 10 × 50 / 11,32 = 44 Вт / ч;

Q4 = 2 × 50 / 17,92 = 6 Вт / ч.

Шаг 8: Теперь вы можете рассчитать Q для всего этажа: Qpol = 824 + 144 + 44 + 6 = 1018 Вт / ч.

Шаг № 9: В результате наших расчетов можно обозначить сумму общих тепловых потерь:

Qtotal = 2728 + 1406 + 413 + 1064 + 1018 = 6629 л / ч.

В расчет не включены тепловые потери, связанные с канализацией и вентиляцией. Чтобы не усложнять сверх меры, просто добавьте к указанным потерям 5%.

Очевидно, что требуется маржа не менее 10%.

Таким образом, окончательный показатель теплопотерь дома, приведенный в качестве примера, будет следующим:

Qtotal = 6629 × 1,15 = 7623 л / ч.

Qtotal показывает максимальные потери тепла в доме при разнице температур между наружным и внутренним воздухом 50 ° C.

Если рассчитывать по первой упрощенной версии через Wud, то:

Wsp = 130 × 90 = 11700 Вт / ч.

понятно, что второй вариант расчета, хотя и гораздо более сложный, дает более реалистичную цифру для зданий с утеплителем. Первый вариант позволяет получить обобщенное значение теплопотерь для зданий с низкой степенью теплоизоляции или без нее.

В первом случае котлу придется ежечасно полностью восполнять потери тепловой энергии, происходящие через проемы, перекрытия, стены без утепления.

Во втором случае прогрев до комфортной температуры нужно производить только один раз. Тогда котлу останется только восстановить теплопотери, величина которых существенно меньше первого варианта.

Таблица 1. Теплопроводность различных строительных материалов.

В таблице приведены коэффициенты теплопроводности для обычных строительных материалов

Таблица 2. Толщина цементного шва для различных типов кладки.

При расчете толщины кладки учитывается толщина шва 10 мм. Благодаря бетонным швам теплопроводность кладки немного выше, чем у одинарного кирпича

Таблица 3. Теплопроводность различных типов плит минеральной ваты.

В таблице приведены значения коэффициента теплопроводности для различных панелей из минеральной ваты. Жесткая плита используется для утепления фасадов

Таблица 4. Теплопотери окон различной конструкции.

Обозначения в таблице: Ar – наполнить стеклопакеты инертным газом, K – внешнее стекло имеет теплозащитное покрытие, толщина стекла 4 мм, остальные цифры указывают расстояние между стеклами

7,6 кВт / ч – это расчетная максимальная необходимая мощность, которая расходуется на обогрев хорошо изолированного здания. Однако для работы электрокотлам тоже нужен определенный заряд.

Как видите, плохо утепленный дом или квартира потребует много электроэнергии для обогрева. Причем это касается котлов любого типа. Правильная изоляция пола, потолка и стен позволяет значительно снизить затраты.

У нас на сайте есть статьи о способах утепления и правилах выбора теплоизоляционного материала. Мы рекомендуем вам ознакомиться с ними:

  • Утепление частного дома снаружи: популярные технологии + капремонт материалов
  • Утепление пола по лагам: материалы для утепления + схемы утепления
  • Утепление мансардной крыши – подробная инструкция по устройству утепления мансарды малоэтажного дома
  • Виды утеплителей для стен дома изнутри: материалы для утепления и их характеристики
  • Утеплитель для потолка частного дома: виды используемых материалов + как правильно выбрать
  • Утепление балкона своими руками: популярные варианты и технологии утепления балкона изнутри

Фаза n. 5 – расчет затрат на электроэнергию

Если упростить техническую сущность отопительного котла, его можно назвать обычным преобразователем электрической энергии в ее тепловой аналог. Выполняя работу по преобразованию, он также потребляет определенное количество энергии. Таким образом, котел получает целую единицу электроэнергии, из которой только 0,98 идет на отопление.

Чтобы получить точный показатель расхода электроэнергии рассматриваемого электрокотла, необходимо разделить его мощность (номинальную в первом случае и рассчитанную во втором) на значение КПД, заявленное производителем.

В среднем КПД такого оборудования составляет 98%. В результате количество потребляемой энергии будет, например, для варианта конструкции:

7,6 / 0,98 = 7,8 кВтч.

Осталось умножить стоимость на местную ставку. Итак, рассчитайте общую стоимость электрического отопления и начните искать способы ее снижения.

Например, купите двухставочный счетчик, позволяющий частично платить по более низким «ночным» тарифам. Зачем нужна замена старого счетчика электроэнергии на новую модель. Порядок и правила выполнения замены подробно описаны здесь.

Еще один способ снизить затраты после замены счетчика – это включить в контур отопления тепловой аккумулятор для хранения дешевой энергии в ночное время и ее использования в течение дня.

Фаза n. 6 – расчет сезонных затрат на отопление

Теперь, когда вы ознакомились с методологией расчета будущих тепловых потерь, вы можете легко оценить стоимость отопления за весь отопительный период.

Согласно СНиП 23-01-99 «Климатология зданий» в столбцах 13 и 14 находим для Москвы продолжительность периода со средней температурой ниже 10 ° С.

Для Москвы этот период длится 231 день и имеет среднюю температуру -2,2 ° C. Чтобы рассчитать Qtotal для ΔT = 22,2 ° C, нет необходимости повторять весь расчет.

достаточно довести Qtot 1 ° С:

Qtot = 7623/50 = 152,46 Вт / ч

Следовательно, при ΔT = 22,2 ° C:

Qtotal = 152,46 × 22,2 = 3385 Вт / ч

Чтобы найти израсходованную электроэнергию, умножаем на период отопления:

Q = 3385 × 231 × 24 × 1,05 = 18766440 Вт = 18766 кВт

Приведенный выше расчет интересен еще и тем, что позволяет проанализировать всю конструкцию дома с точки зрения эффективности использования утеплителя.

Мы рассмотрели упрощенный вариант расчетов. Также рекомендуем ознакомиться с полным расчетом теплотехники здания.

Выводы и полезные видео по теме

Как избежать потери тепла через фундамент:

Как рассчитать теплопотери онлайн:

Использование электрокотлов в качестве основного отопительного оборудования очень ограничено возможностями электрической сети и стоимостью электроэнергии.

Однако помимо, например, твердотопливного котла они могут быть очень эффективными и полезными. Они способны значительно сократить время нагрева системы отопления или использоваться в качестве основного котла при не очень низких температурах.

Вы используете для отопления электрический котел? Сообщите нам, какой метод вы использовали для расчета мощности, необходимой для вашего дома. А может вы просто хотите купить электрокотел и у вас есть вопросы? Задайте их в комментариях к статье – мы постараемся вам помочь.

Источник – https://sovet-ingenera.com/otoplenie/project/skolko-potreblyaet-elektroenergii-elektricheskij-kotel.html
Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Все об инженерных системах
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: