Quelle quantité d'électricité une chaudière électrique consomme-t-elle? Consommation typique

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

Pensez-vous également à l’opportunité d’installer une chaudière électrique? Voyons ensemble combien de chaudière électrique consomme de l'électricité. Pour ce que nous allons utiliser les règles pour effectuer des calculs et des formules considérées dans notre article.

Les calculs aideront à comprendre en détail combien de kWh d’électricité devront être payés mensuellement dans le cas de l’utilisation de chaudières électriques pour chauffer une maison ou un appartement. Les chiffres obtenus prendront la décision finale quant à l’achat / non-achat de la chaudière.

Méthodes de calcul de la puissance de la chaudière

Il existe deux méthodes principales 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 de la première option est très approximatif et repose sur un seul indicateur: la densité de puissance. Le pouvoir spécifique est indiqué dans les ouvrages de référence et dépend de la région.

Le calcul de la deuxième option est plus compliqué, mais prend en compte les nombreux indicateurs individuels d'un bâtiment particulier. Le calcul thermique complet du bâtiment est une tâche plutôt compliquée et laborieuse. De plus, un calcul simplifié sera considéré, tout en possédant la précision nécessaire.

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

À faible puissance, l’équipement fonctionnera en permanence avec la charge maximale, sans offrir le confort de vie nécessaire. En cas de surpuissance - une consommation d’électricité excessivement élevée est le coût élevé des équipements de chauffage.

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

En outre, nous examinons en détail comment calculer la capacité de la chaudière requise afin que l'équipement remplisse pleinement sa tâche de chauffage de la maison.

Étape 1 - collecte des données initiales pour le calcul

Pour les calculs auront besoin des informations suivantes sur le bâtiment:

• S - la zone de la pièce chauffée.
• W_ud - densité de puissance.

L’indicateur de puissance spécifique indique la quantité d’énergie thermique nécessaire par mètre² à 1 heure

En fonction des 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_ud - une valeur théorique, utilisée principalement 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 thermique précis est effectué à l'aide de programmes spécialisés, en tenant compte de nombreux facteurs. Pour nos besoins, un tel calcul n'est pas nécessaire, il est tout à fait possible de se passer du calcul de la perte de chaleur des structures enveloppantes extérieures.

Les valeurs qui doivent être utilisées dans les calculs:

R - résistance au transfert de chaleur ou coefficient de résistance à la chaleur. Il s'agit du rapport entre la différence de température sur les bords de l'enveloppe du bâtiment et le flux de chaleur traversant cette structure. A la dimension m²×⁰C / W.

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

Q - valeur indiquant la quantité de flux de chaleur traversant 1 m² surface à une différence de température de 1 ° C pendant 1 heure. Cela indique combien de perte de chaleur 1 m² clôtures par heure avec une différence de température de 1 degré. A la dimension de W / m²×h

Pour les calculs présentés ici, il n'y a pas de différence entre le Kelvin et les degrés Celsius, car ce n'est pas la température absolue qui importe, mais seulement la différence.

Q_général- la quantité de flux de chaleur traversant la zone S de l'enveloppe du bâtiment par heure. Il a la dimension W / h.

P - puissance de la chaudière. Calculée en tant que puissance maximale requise de l'équipement de chauffage à la différence de température maximale entre l'air extérieur et l'air intérieur. En d'autres termes, la chaudière dispose de suffisamment d'énergie pour chauffer le bâtiment pendant la saison la plus froide. Il a la dimension W / h.

L'efficacité - L'efficacité de la chaudière, une quantité sans dimension indiquant le rapport entre l'énergie reçue et l'énergie dépensée. La documentation de l'équipement est généralement donnée sous forme de pourcentage de 100, par exemple 99%. Dans les calculs, la valeur de 1 est utilisée. 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, voir un exemple. Si dehors: -30 °C et à +22 ° C, puis T = 22 - (-30) = 52 ° С

Ou la même chose, mais en kelvins: T = 293 - 243 = 52K

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

d - épaisseur de l'enveloppe du bâtiment en mètres.

k - le coefficient de conductivité thermique du matériau de l'enveloppe du bâtiment, qui est extrait des ouvrages de référence ou du SNiP II-3-79 "Technique thermique du bâtiment" (SNiP - codes et règlements du bâtiment). Il a la dimension W / m × K ou W / m × С.

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

• R = d / k
• R = ∆T / Q
• Q = ∆T / R
• Q_général = Q × S
• P = Q_général / Efficacité

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

Parfois, le calcul de structures multicouches peut s'avérer trop fastidieux, par exemple lors du calcul de la perte de chaleur d'un vitrage.

Que faut-il prendre en compte lors du calcul de la résistance au transfert de chaleur pour les fenêtres:

• épaisseur du verre;
• le nombre de lunettes et les espaces d'air entre eux;
• type de gaz entre les verres: inerte ou air;
• la présence de vitrage isolant thermique.

Cependant, vous pouvez trouver des valeurs prédéfinies pour l'ensemble de la structure, auprès du fabricant ou dans le manuel de référence. À la fin de cet article, vous trouverez un tableau pour les fenêtres à double vitrage d'une structure commune.

Étape 2 - Calculer la perte de chaleur du sous-sol

Séparément, il est nécessaire d'arrêter le calcul des pertes de chaleur par le sol du bâtiment, car le sol présente une résistance significative au transfert de chaleur.

Lors du calcul de la perte de chaleur du sous-sol, il est nécessaire de prendre en compte la pénétration dans le sol. Si la maison est au niveau du sol, la profondeur est supposée être égale à 0.

Selon la méthode généralement acceptée, la surface de plancher est divisée en 4 zones.

• 1 zone - recule de 2 m du mur extérieur au centre du sol autour du périmètre. En cas d’approfondissement du bâtiment, on se retire du niveau du sol au niveau du sol le long d’un mur vertical. Si le mur est enterré dans le sol pendant 2 m, la zone 1 sera complètement sur le mur.
• 2 zone - recule de 2 m le long du périmètre du centre de la zone 1.
• 3 zones - recule de 2 m le long du périmètre du centre de la zone 2.
• 4 zone - le sexe restant.

Pour chaque zone de la pratique établie, leurs 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 indiquées sont valables pour les sols non revêtus. Dans le cas d'une isolation, chaque R est augmenté de l'isolation R.

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

Étape 3 - Calcul de la perte de chaleur du plafond

Maintenant, vous pouvez commencer les calculs.

La formule, qui peut être utilisée pour une estimation approximative de la puissance d’une chaudière électrique:

W = W_ud × S

Tâche: calculer la capacité de la chaudière requise en Moscou, zone chauffée 150m².

Lors des calculs, nous tenons compte du fait que Moscou appartient à la région centrale, c.-à-d. W_ud peut être pris comme 130 W / m².

W_ud = 130 × 150 = 19500W / h ou 19.5kW / h

Ce chiffre est tellement imprécis qu'il n'est pas nécessaire de prendre en compte l'efficacité des équipements de chauffage.

Maintenant nous déterminons la perte de chaleur en 15m² la zone du plafond, isolée avec de la laine minérale. L'épaisseur de la couche isolante est de 150 mm, la température extérieure est de -30 ° C et celle du bâtiment de +22 ° C pendant 3 heures.

Solution: selon le tableau, on trouve le coefficient de conductivité thermique de la laine minérale, k = 0,036 W / m×° s 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_général = 12,48 × 15 = 187 W / h.

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

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

En outre, vous pouvez faire sans calculer la perte de chaleur à la ventilation et aux eaux usées. Nous ne tiendrons pas compte de l'infiltration et de la charge de vent. Dépendance de l'emplacement du bâtiment sur les points cardinaux et de la quantité de rayonnement solaire reçue.

Des considérations générales, une conclusion peut être tirée. Plus le volume du bâtiment est grand, moins il y a de pertes de chaleur par 1 m². Ceci est facile à expliquer car la surface des murs augmente de manière quadratique et le volume dans le cube. La balle a la moindre perte de chaleur.

Dans les structures fermantes, seules les couches d'air fermées sont prises en compte. Si votre maison a une façade ventilée, alors cette couche d'air n'est pas fermée, elle n'est pas prise en compte. Pas pris toutes les couches qui suivent une couche en plein air: carreaux de façade ou des cassettes.

Les couches d'air fermées, par exemple dans les unités en verre, sont prises 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 de la paroi extérieure: 9x10 m;
• hauteur: 3 m;
• fenêtre à double vitrage 1.5×1,5 m: 4 pièces;
• porte en chêne 2.1×0,9 m, épaisseur 50 mm;
• planchers de pin 28 mm, sur du polystyrène extrudé d'une épaisseur de 30 mm, posés sur des bûches;
• plafond GKL 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 ° C, la température de calcul à l'intérieur du bâtiment est de 20 ° C.

Nous effectuerons des calculs préliminaires de l'espace requis. Lors du calcul des zones sur le sol, nous prenons la profondeur zéro des murs. Plancher de plancher posé sur les bûches.

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

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

Pour les planches de pin, le coefficient de conductivité thermique doit être pris le long des fibres.

L'ensemble du calcul est assez simple:

Étape n ° 1: Le calcul de la perte de chaleur à travers les structures de murs porteurs comprend trois étapes.

Calculez le coefficient de perte de chaleur des murs de la maçonnerie: R_kir = d / k = 0,51 / 0,7 = 0,73 m²×° C / W.

Même chose 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 2: Calculer la perte de chaleur par les fenêtres: Q_{la fenêtre} = 9 × 50 / 0,32 = 1406W / h.

Étape numéro 3: Calcul des fuites de chaleur à travers la porte en chêne: Q_deux = 1,9 × 50 / 0,23 = 413W / h.

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

Étape 5: Calculer R_ut pour le sol aussi bien dans plusieurs actions.

On trouve 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 sol est posé sur des rondins multiplié 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: Calculez Q pour chaque zone:

Q1 = 60 x 50 / 3,64 = 824 W / h;

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

Q3 = 10 × 50 / 11,32 = 44 W / h;

Q4 = 2 × 50 / 17,92 = 6 W / h.

Étape 8: Vous pouvez maintenant calculer Q pour tout l’étage: Q_{le sol} = 824 + 144 + 44 + 6 = 1018 W / h.

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

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

Le calcul n'inclut pas les pertes de chaleur associées aux eaux usées et à la ventilation. Afin de ne pas compliquer les choses à outrance, nous ajoutons simplement 5% aux fuites indiquées.

Bien entendu, une marge d’au moins 10% est nécessaire.

Ainsi, le chiffre final de perte de chaleur donné à titre d'exemple à la maison sera:

Q_général = 6629 × 1,15 = 7623W / h.

Q_général indique 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 sur la première version simplifiée via Wud, alors:

W_ud = 130 × 90 = 11700W / h.

Il est clair que la deuxième version du calcul, bien que beaucoup plus compliquée, donne toutefois un chiffre plus réaliste pour les bâtiments isolés. La première option permet d’obtenir une valeur généralisée de la perte de chaleur pour les bâtiments à faible degré d’isolation thermique, voire sans.

Dans le premier cas, la chaudière aura toutes les heures pour renouveler complètement la perte de chaleur se produisant par les ouvertures, les sols et les murs sans isolation.

Dans le second cas, il est nécessaire de chauffer une seule fois avant d'atteindre une température confortable. Ensuite, la chaudière n'aura plus qu'à récupérer les pertes de chaleur, dont la valeur est nettement inférieure à celle de la première option.

Tableau 1 Conductivité thermique de divers matériaux de construction.

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

Tableau 3 Conductivité thermique de différents types de dalles de laine minérale.

Tableau 4 Fenêtres de perte de chaleur de différentes conceptions.

7,6 kW / h est la puissance maximale requise calculée utilisée pour chauffer un bâtiment bien isolé. Cependant, les chaudières électriques ont également besoin de frais pour leur propre alimentation électrique.

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

Nous avons des articles sur les méthodes d'isolation et les règles pour le choix du matériau d'isolation sur notre site Web. Nous vous invitons à vous familiariser avec eux:

• Isolation d'une maison privée à l'extérieur: technologies populaires + revue des matériaux
• Isolation de sol par des bûches: matériaux pour l'isolation thermique + systèmes d'isolation
• Isolation du toit du grenier: instructions détaillées sur l'isolation dans le grenier d'un immeuble de faible hauteur
• Types d'isolation des murs de la maison de l'intérieur: matériaux d'isolation et leurs caractéristiques
• Isolation pour le plafond dans une maison privée: les types de matériaux utilisés + comment choisir
• Réchauffer le balcon de vos propres mains: options et technologies populaires pour réchauffer le balcon de l'intérieur

Étape 5 - Calculer les coûts d'électricité

Si vous simplifiez la nature technique de la chaudière, vous pouvez l'appeler un convertisseur conventionnel d'énergie électrique en son équivalent thermique. Tout en effectuant le travail de conversion, il consomme également de l'énergie. C'est à dire la chaudière reçoit une unité complète d'électricité, dont 0,98 seulement sont fournies pour le chauffage.

Pour obtenir un chiffre précis de la consommation électrique de la chaudière électrique étudiée, il est nécessaire puissance (nominale dans le premier cas et calculée dans le second) divisée par le fabricant valeur d'efficacité.

En moyenne, l'efficacité de ces équipements est de 98%. Par conséquent, la quantité d'énergie consommée sera, par exemple, pour la variante de conception:

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

Il reste à multiplier la valeur au taux local. Ensuite, calculez le coût total du chauffage électrique et cherchez des moyens de le réduire.

Par exemple, achetez un compteur dvuhtarifny qui permet un paiement partiel à des tarifs plus bas «de nuit». Ce qui devra remplacer l'ancien compteur électrique par un nouveau modèle. La procédure et les règles de remplacement des informations détaillées 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 pendant la nuit et de la dépenser pendant la journée.

Étape n ° 6 - Calculez les coûts de chauffage saisonniers.

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

Selon le SNIP 23-01-99 "Climatologie du bâtiment", dans les colonnes 13 et 14, nous trouvons la durée de la période pour Moscou 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_général pour ΔT = 22,2 ° C, il n'est pas nécessaire d'effectuer à nouveau le calcul complet.

Il suffit de dériver Q_général à 1 ° C:

Q_général = 7623/50 = 152,46 W / h

En conséquence, pour ΔT = 22,2 ° С:

Q_général = 152,46 × 22,2 = 3385W / h

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

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

Le calcul ci-dessus est également intéressant dans la mesure où il permet d’analyser l’ensemble de la structure de la maison en termes d’efficacité de l’utilisation de l’isolation.

Nous avons envisagé une version simplifiée des calculs. Nous vous recommandons de lire également l'intégralité calcul thermique du bâtiment.

Conclusions et vidéo utile sur le sujet

Comment éviter les pertes de chaleur à travers la fondation:

Comment calculer les pertes de chaleur en ligne:

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

Cependant, à titre de complément, par exemple pour chaudière à combustible solidepeut être très efficace et utile. Peut réduire considérablement le temps de chauffage du système de chauffage ou être utilisé comme chaudière principale à des températures pas très basses.

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