Kolik elektřiny spotřebuje elektrický kotel: typická spotřeba

Využití elektřiny jako zdroje energie pro vytápění venkovského domu je atraktivní z mnoha důvodů: snadná dostupnost, prevalence, šetrnost k životnímu prostředí. Nejdůležitější překážkou pro používání elektrických kotlů přitom zůstává poměrně vysoká míra.

Myslíte také na vhodnost instalace elektrického kotle? Podívejme se společně, kolik elektřiny spotřebuje elektrický kotel. Pro to, co budeme používat, použijeme pravidla pro výpočty a vzorce uvedené v našem článku.

Výpočty pomohou podrobně pochopit, kolik kWh elektřiny bude třeba zaplatit měsíčně v případě použití elektrických kotlů pro vytápění domu nebo bytu. Získané údaje učiní konečné rozhodnutí o koupi / nekupování kotle.

Metody výpočtu výkonu kotle

Pro výpočet požadovaného výkonu elektrického kotle existují dva hlavní způsoby. První je založen na vytápěném prostoru, druhý na výpočtu tepelných ztrát přes plášť budovy.

Výpočet první varianty je velmi hrubý, založený na jediném indikátoru - hustotě výkonu. Specifický výkon je uveden v referenčních knihách a závisí na regionu.

Výpočet druhé varianty je složitější, ale bere v úvahu mnoho jednotlivých ukazatelů konkrétní budovy. Plně tepelně inženýrský výpočet budovy je poměrně komplikovaný a náročný úkol. Dále bude zvážen zjednodušený výpočet, který však má nezbytnou přesnost.

Bez ohledu na způsob výpočtu, množství a kvalita odebraných zdrojových dat přímo ovlivňuje správný odhad požadovaného výkonu elektrického kotle.

S nízkým výkonem bude zařízení neustále pracovat s maximálním zatížením, aniž by poskytovalo potřebné pohodlí bydlení. S přehnanou - nepřiměřeně vysokou spotřebou elektrické energie jsou vysoké náklady na topná zařízení.

Postup pro výpočet výkonu elektrického kotle

Dále podrobně zvažujeme, jak vypočítat požadovanou kapacitu kotle tak, aby zařízení plně plnilo svůj úkol vytápění domu.

Stupeň 1 - sběr počátečních dat pro výpočet

Pro výpočty budou zapotřebí následující informace o budově:

• S - prostor vytápěné místnosti.
• W_ud - hustota výkonu.

Indikátor výkonu ukazuje, kolik tepelné energie je potřeba na 1 m² v 1 hodinu

V závislosti na místních podmínkách prostředí lze akceptovat následující hodnoty:

• pro centrální část Ruska: 120 - 150 W / m²;
• pro jižní regiony: 70-90 W / m²;
• pro severní regiony: 150-200 W / m².

W_ud - teoretická hodnota, která se používá především pro velmi hrubé výpočty, protože neodráží skutečné tepelné ztráty budovy. Nezohledňuje plochu zasklení, počet dveří, materiál vnějších stěn, výšku stropů.

Přesné tepelné výpočty se provádějí pomocí specializovaných programů, s přihlédnutím k mnoha faktorům. Pro naše účely není takový výpočet potřebný, je zcela možné upustit od výpočtu tepelných ztrát vnějších uzavíracích konstrukcí.

Hodnoty, které musí být použity ve výpočtech:

R - odolnost proti přenosu tepla nebo koeficient tepelného odporu. To je poměr teplotního rozdílu podél okrajů pláště budovy k tepelnému toku procházejícímu touto strukturou. Má rozměr m²×⁰C / W.

Ve skutečnosti je vše jednoduché - R vyjadřuje schopnost materiálu udržet teplo.

Q - hodnota udávající množství tepelného toku procházejícího přes 1 m² povrchu při teplotním rozdílu 1 ° C po dobu 1 hodiny. To znamená, že ukazuje, kolik ztrát tepla 1 m² oplocení za hodinu s teplotním rozdílem 1 stupeň. Má rozměr W / m²×h

Pro zde uvedené výpočty není rozdíl mezi Kelviny a stupni Celsia, protože to není absolutní teplota, která je důležitá, ale pouze rozdíl.

Q_obecně- množství tepelného toku procházejícího oblastí S pláště budovy za hodinu. Má rozměr W / h.

P - výkon kotle. Vypočítá se jako požadovaný maximální výkon topného zařízení při maximálním rozdílu teplot mezi venkovním a vnitřním vzduchem. Jinými slovy, kotel má dostatek energie k ohřevu budovy v nejchladnějším období. Má rozměr W / h.

Účinnost - Účinnost topného kotle, bezrozměrné množství udávající poměr přijaté energie k vynaložené energii. Dokumentace pro zařízení je obvykle uváděna jako procento 100, například 99%. Ve výpočtech je použita hodnota z 1. 0,99.

∆T - zobrazuje rozdíl teplot ze dvou stran pláště budovy. Aby bylo jasnější, jak je rozdíl vypočítán správně, podívejte se na příklad. Pokud je venku: -30 °C, a uvnitř +22 ° C, pak ∆T = 22 - (-30) = 52 ° C

Nebo stejné, ale v kelvins: = T = 293 - 243 = 52K

To znamená, že rozdíl bude vždy stejný pro stupně a kelviny, takže referenční údaje v kelvinsech mohou být použity bez korekcí pro výpočty.

d - tloušťka pláště budovy v metrech.

k - součinitel tepelné vodivosti materiálu obvodového pláště budovy, který je převzat z referenčních knih nebo SNiP II-3-79 "Stavební tepelná technika" (SNiP - stavební předpisy a předpisy). Má rozměr W / m × K nebo W / m × С.

Následující seznam vzorců ukazuje vztah hodnot:

• R = d / k
• R = ∆T / Q
• Q = ∆T / R
• Q_obecně = Q × S
• P = Q_obecně / Účinnost

Pro vícevrstvé struktury se odpor R pro přenos tepla vypočítává pro každou strukturu zvlášť a pak se sčítá.

Někdy může být výpočet vícevrstvých struktur příliš těžkopádný, například při výpočtu tepelné ztráty okenního skla.

Co je třeba vzít v úvahu při výpočtu odolnosti proti přenosu tepla pro okna:

• tloušťka skla;
• počet sklenic a vzduchových mezer mezi nimi;
• druh plynu mezi skly: inertní nebo vzduch;
• přítomnost tepelně izolačního nátěrového skla.

Připravené hodnoty pro celou konstrukci však můžete najít u výrobce nebo v referenční knize, na konci tohoto článku je tabulka pro okna s dvojitým zasklením společné konstrukce.

Stupeň 2 - výpočet tepelných ztrát v suterénu

Odděleně je nutné zastavit výpočet tepelných ztrát podlahou budovy, protože půda má výrazný odpor proti přenosu tepla.

Při výpočtu tepelných ztrát suterénu je nutné vzít v úvahu průnik do země. Pokud je dům na úrovni terénu, předpokládá se, že hloubka je 0.

Podle obecně uznávané metody je podlahová plocha rozdělena do 4 zón.

• 1 zóna - ustupuje 2 m od vnější stěny ke středu podlahy po obvodu. V případě prohloubení budovy ustoupí z úrovně země do úrovně podlahy podél svislé stěny. Pokud je stěna pohřbena v zemi po dobu 2 m, pak bude zóna 1 zcela na zdi.
• 2 zóna - ustoupí 2 m po obvodu do středu od hranice zóny 1.
• 3 zóna - ustoupí 2 m po obvodu do středu od hranice zóny 2.
• 4 zóna - zbývající sex.

Pro každou zónu ze zavedené praxe jsou stanoveny jejich vlastní hodnoty R:

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

Uvedené hodnoty R platí pro nepokryté podlahy. V případě izolace je každá R zvýšena izolací R.

Navíc u podlah položených na polenech se R násobí faktorem 1,18.

Stupeň # 3 - výpočet tepelných ztrát ze stropu

Nyní můžete začít výpočty.

Vzorec, který lze použít pro hrubý odhad výkonu elektrického kotle:

W = W_ud × S

Úloha: vypočítat požadovanou kapacitu kotle v roce 2006 Moskva, vytápěná plocha 150m².

Při výpočtech bereme v úvahu, že Moskva patří do centrální oblasti, tj. W_ud může být 130 W / m².

W_ud = 130 × 150 = 19500 W / h nebo 19,5 kW / h

Toto číslo je tak nepřesné, že nevyžaduje zvážení účinnosti topného zařízení.

Teď určíme tepelnou ztrátu v 15m² plocha stropu, izolovaná minerální vlnou. Tloušťka izolační vrstvy je 150 mm, venkovní teplota -30 ° C, uvnitř budovy +22 ° C po dobu 3 hodin.

Řešení: dle tabulky zjistíme koeficient tepelné vodivosti minerální vlny, k = 0,036 W / m×° s Tloušťka d musí být provedena v metrech.

Postup výpočtu je následující:

• R = 0,15 / 0,036 = 4,167 m²×° C / W
• ∆T = 22 - (-30) = 52 ° C
• Q = 52 / 4,167 = 12,48 W / m²× h
• Q_obecně = 12,48 × 15 = 187 W / h.

Vypočítáno, že ztráta tepla stropem v našem příkladu bude 187 * 3 = 561W.

Pro naše účely je možné výpočty zjednodušit, a to výpočtem tepelných ztrát pouze vnějších konstrukcí: stěn a stropů, aniž bychom věnovali pozornost vnitřním příčkám a dveřím.

Kromě toho můžete provést bez výpočtu tepelných ztrát do ventilace a kanalizace. Nebudeme brát v úvahu infiltraci a zatížení větrem. Závislost umístění budovy na světových bodech a množství přijatého slunečního záření.

Z obecných úvah lze učinit jeden závěr. Čím větší objem budovy, tím menší tepelné ztráty na 1 m². To lze snadno vysvětlit, protože plocha stěn se zvyšuje kvadraticky a objem v kostce. Míč má nejmenší tepelné ztráty.

V uzavřených konstrukcích se berou v úvahu pouze uzavřené vzduchové vrstvy. Pokud má váš dům větranou fasádu, pak tato vzduchová vrstva není uzavřena, nebere se v úvahu. Neberou se všechny vrstvy, které následují před povrchovou vrstvou: fasádní obklady nebo kazety.

V úvahu se berou například uzavřené vzduchové vrstvy, například ve skleněných jednotkách.

Stupeň # 4 - výpočet celkové tepelné ztráty chaty

Po teoretické části můžete přistoupit k praktické.

Například dům vypočítáme:

• rozměry vnější stěny: 9x10 m;
• výška: 3 m;
• okno s dvojitým zasklením 1.5×1,5 m: 4 ks;
• dubové dveře 2.1×0,9 m, tloušťka 50 mm;
• borovicové podlahy 28 mm, na vrchu extrudovaného polystyrenu o tloušťce 30 mm, položené na polena;
• strop GKL 9 mm, na horní straně minerální vlny tl. 150 mm;
• materiál stěny: zdivo 2 silikátové cihly, izolace z minerální vlny 50 mm;
• nejchladnější doba je 30 ° С, konstrukční teplota uvnitř budovy je 20 ° C.

Provedeme předběžné výpočty požadovaného prostoru. Při výpočtu zón na podlaze bereme nulovou hloubku stěn. Deska podlahy položena na poleny.

• okna - 9 m²;
• dveře - 1,9 m²;
• stěny, mínus okna a dveře - 103,1 m²;
• strop - 90 m²;
• plocha podlahových zón: S1 = 60 m²S2 = 18 m², S3 = 10 m², S4 = 2 m²;
• AT = 50 ° С.

Dále pomocí referenčních knih nebo tabulek uvedených na konci této kapitoly vybereme potřebné hodnoty koeficientu tepelné vodivosti pro každý materiál. Doporučujeme se podrobněji seznámit s součinitel tepelné vodivosti a jeho hodnoty pro nejoblíbenější stavební materiály.

U borovicových desek musí být součinitel tepelné vodivosti prováděn podél vláken.

Celý výpočet je velmi jednoduchý:

Krok č. 1: Výpočet tepelných ztrát prostřednictvím nosných stěnových konstrukcí zahrnuje tři kroky.

Vypočítejte koeficient tepelných ztrát stěn zdiva: R_kir = d / k = 0,51 / 0,7 = 0,73 m²×° C / W.

Stejný pro izolaci stěn: R_ut = d / k = 0,05 / 0,043 = 1,16 m²×° C / W.

Tepelné ztráty 1 m² vnější stěny: Q = ΔT / (R_kir + R_ut) = 50 / (0,73 + 1,16) = 26,46 m²×° C / W.

V důsledku toho bude celková tepelná ztráta stěn: Q_st = Q × S = 26,46 × 103,1 = 2728 W / h.

Krok 2: Vypočítejte tepelné ztráty přes okna: Q_okna = 9 × 50 / 0,32 = 1406 W / h.

Číslo kroku 3: Výpočet úniku tepla dveřmi dubu: Q_dva = 1,9 × 50 / 0,23 = 413 W / h.

Krok 4: Tepelné ztráty přes horní strop - strop: Q_pot = 90 × 50 / (0,06 + 4,17) = 1064W / h.

Krok 5: Vypočítejte R_ut pro podlahu i v několika akcích.

Nejprve zjistíme součinitel tepelné ztráty izolace: R_ut= 0,16 + 0,83 = 0,99 m²×° C / W.

Pak přidejte R_ut do každé zóny:

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

Krok 6: Vzhledem k tomu, že podlaha je položena na kulatiny násobené koeficientem 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.

Číslo kroku 7: Vypočítejte Q pro každou zónu:

Q1 = 60 × 50 / 3,64 = 824W / h;

Q2 = 18 × 50 / 6,24 = 144W / h;

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

Q4 = 2 × 50 / 17,92 = 6W / h.

Krok 8: Nyní můžete vypočítat Q pro celé patro: Q_{na podlaze} = 824 + 144 + 44 + 6 = 1018 W / h.

Krok 9: V důsledku našich výpočtů můžeme označit součet celkových tepelných ztrát:

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

Výpočet nezahrnuje tepelné ztráty spojené s kanalizací a větráním. Abychom neporušili míru, jednoduše přidáme 5% k uvedeným únikům.

Samozřejmě je nutná rezerva alespoň 10%.

Konečný údaj o tepelné ztrátě, který je uveden jako příklad doma, tedy bude:

Q_obecně = 6629 × 1,15 = 7623 W / h.

Q_obecně zobrazuje maximální tepelné ztráty doma, když je rozdíl mezi teplotou venkovního a vnitřního vzduchu 50 ° C.

Pokud počítáte s první zjednodušenou verzí přes Wud, pak:

W_ud = 130 × 90 = 11700 W / h.

Je jasné, že druhá verze výpočtu, i když mnohem komplikovanější, ale dává realističtější údaj o budovách s izolací. První varianta umožňuje získat zobecněnou hodnotu tepelných ztrát pro budovy s nízkým stupněm tepelné izolace nebo dokonce bez ní.

V prvním případě bude kotel každou hodinu plně obnovovat tepelnou ztrátu, ke které dochází prostřednictvím otvorů, podlah, stěn bez izolace.

V druhém případě je nutné před dosažením příjemné teploty zahřát pouze jednou. Kotel pak bude muset pouze obnovit tepelné ztráty, jejichž hodnota je výrazně nižší než první varianta.

Tabulka 1. Tepelná vodivost různých stavebních materiálů.

Tabulka 2. Tloušťka cementového spoje s různými typy zdiva.

Tabulka 3. Tepelná vodivost různých typů desek z minerální vlny.

Tabulka 4. Okna tepelných ztrát různých provedení.

7,6 kW / h je vypočítaný požadovaný maximální výkon, který se používá pro vytápění dobře izolované budovy. Elektrické kotle však také potřebují určitý poplatek za vlastní napájení.

Jak jste si všimli, špatně izolovaný dům nebo byt bude vyžadovat velké množství elektřiny pro vytápění. A to platí pro všechny typy kotlů. Správná izolace podlahy, stropu a stěn může výrazně snížit náklady.

Na našich webových stránkách máme články o metodách izolace a pravidlech pro výběr izolačního materiálu. Zveme vás, abyste se s nimi seznámili:

• Izolace soukromého domu venku: populární technologie + materiály
• Izolace podlah protokoly: materiály pro zateplení + izolační schémata
• Izolace podkrovní střechy: podrobný návod na izolaci v podkroví nízkopodlažní budovy
• Druhy izolace pro stěny domu zevnitř: materiály pro izolaci a jejich vlastnosti
• Izolace stropu v soukromém domě: typy použitých materiálů + jak si vybrat
• Zahřívání balkonu vlastníma rukama: oblíbené možnosti a technologie pro zahřívání balkonu zevnitř

Fáze # 5 - Vypočítat náklady na elektřinu

Pokud zjednodušíte technický charakter topného kotle, pak jej můžete nazvat konvenčním převodníkem elektrické energie do jeho tepelného protějšku. Při provádění konverzní práce také spotřebovává určitou energii. Tj kotel obdrží plnou jednotku elektřiny a na vytápění je dodáváno pouze 0,98.

Pro získání přesné hodnoty spotřeby zkoumaného elektrického ohřívače je nezbytné výkon (nominální v prvním případě a vypočtený ve druhém) děleno výrobcem hodnoty účinnosti.

V průměru je účinnost těchto zařízení 98%. V důsledku toho bude množství spotřeby energie například pro konstrukční variantu:

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

Zbývá vynásobit hodnotu místní sazbou. Potom spočítejte celkové náklady na elektrické vytápění a hledejte způsoby, jak je snížit.

Například, koupit dvuhtarifny čítač, který umožňuje částečnou platbu na nižší "noční" tarify. Co bude potřeba nahradit starý elektroměr novým modelem. Postup a pravidla pro nahrazení podrobných zde.

Dalším způsobem, jak snížit náklady po výměně elektroměru, je zahrnutí tepelného akumulátoru do topného okruhu, aby bylo možné v noci skladovat levnou energii a strávit jej během dne.

Fáze # 6 - Vypočítejte sezónní náklady na vytápění.

Nyní, když jste zvládli metodu výpočtu budoucích tepelných ztrát, můžete snadno odhadnout náklady na vytápění během celého topného období.

Podle SNiP 23-01-99 "Stavební klimatologie" ve sloupcích 13 a 14 najdeme dobu trvání Moskvy s průměrnou teplotou pod 10 ° C.

Pro Moskvu trvá toto období 231 dní a má průměrnou teplotu -2,2 ° C. Pro výpočet Q_obecně pro ΔT = 22,2 ° C není nutné celý výpočet provádět znovu.

Stačí odvodit Q_obecně při 1 ° C:

Q_obecně = 7623/50 = 152,46 W / h

Proto pro ΔT = 22,2 ° С:

Q_obecně = 152,46 × 22,2 = 3385 W / h

Chcete-li zjistit spotřebovanou elektřinu, vynásobte topnou periodou:

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

Výše uvedený výpočet je také zajímavý v tom, že umožňuje analýzu celé konstrukce domu z hlediska efektivnosti využití izolace.

Zvažovali jsme zjednodušenou verzi výpočtů. Doporučujeme také přečíst si celý text tepelného výpočtu budovy.

Závěry a užitečné video na toto téma

Jak se vyhnout tepelným ztrátám přes základ:

Jak vypočítat tepelné ztráty online:

Použití elektrických kotlů jako hlavního topného zařízení je velmi silně omezeno kapacitou rozvodných sítí a cenou elektřiny.

Jako další, například k kotel na tuhá palivamohou být velmi účinné a užitečné. Může výrazně zkrátit dobu ohřevu topného systému nebo použít jako hlavní kotel při velmi nízkých teplotách.

Používáte k vytápění elektrický kotel? Řekněte nám, jakou metodu jste vypočítali pro svůj domov. Nebo možná chcete koupit elektrický kotel a máte nějaké dotazy? Zeptejte se jich v komentářích k článku - pokusíme se vám pomoci.