L'uso dell'elettricità come fonte di energia per il riscaldamento di una casa di campagna è attraente per molte ragioni: facile accessibilità, prevalenza, rispetto dell'ambiente. Allo stesso tempo, l'ostacolo più importante all'utilizzo delle caldaie elettriche rimane piuttosto elevato.
Pensa anche all'opportunità di installare una caldaia elettrica? Vediamo insieme quanto la caldaia elettrica consuma elettricità. Per quello che useremo le regole per eseguire calcoli e formule considerate nel nostro articolo.
I calcoli aiuteranno a capire in dettaglio quanti kWh di energia elettrica dovranno essere pagati mensilmente nel caso di utilizzo di caldaie elettriche per il riscaldamento di una casa o di un appartamento. I dati ottenuti determineranno la decisione finale sull'acquisto / non acquisto della caldaia.
Contenuto dell'articolo:
- Metodi per calcolare la caldaia elettrica
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La procedura per calcolare la potenza di una caldaia elettrica
- Fase 1: raccolta di dati iniziali per il calcolo
- Fase 2: calcolo della perdita di calore del piano interrato
- Fase 3: calcolo della perdita di calore dal soffitto
- Fase 4: calcolo della perdita totale di calore del cottage
- Fase 5: calcolare i costi dell'elettricità
- Fase n. 6 - Calcolare i costi di riscaldamento stagionale.
- Conclusioni e video utili sull'argomento
Metodi per calcolare la caldaia elettrica
Esistono due metodi principali per calcolare la potenza richiesta di una caldaia elettrica. Il primo è basato sull'area riscaldata, il secondo sul calcolo della perdita di calore attraverso l'involucro dell'edificio.
Il calcolo della prima opzione è molto approssimativo, basato su un singolo indicatore - densità di potenza. Il potere specifico è indicato nei libri di riferimento e dipende dalla regione.
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L'installazione di apparecchiature elettriche per l'impianto di riscaldamento si distingue per il prezzo più basso e lo schema semplice
La caldaia elettrica non ha bisogno di essere riscaldata, di fornire combustibile e di organizzare un camino. Per l'organizzazione del riscaldamento con esso non è necessario un locale caldaia
Ponderato meno l'uso dell'elettricità: tariffe inumane per l'elettricità e dipendenza da reti centralizzate
Il lavoro richiede una buona energia elettrica e un'alimentazione elettrica ininterrotta. Pertanto, prima di acquistare è necessario calcolare tutto, comprese le spese.
Vantaggi dell'installazione di una caldaia elettrica
Vantaggi importanti del funzionamento di un'unità elettrica
Svantaggi degli impianti di riscaldamento con caldaia elettrica
Selezione di una caldaia elettrica di potenza sufficiente
Il calcolo della seconda opzione è più complicato, ma tiene conto dei numerosi indicatori individuali di un determinato edificio. Il calcolo completo dell'architettura del calore dell'edificio è un compito piuttosto complicato e minuzioso. Inoltre, verrà considerato un calcolo semplificato, tuttavia in possesso della necessaria precisione.
Indipendentemente dal metodo di calcolo, la quantità e la qualità dei dati di origine raccolti influiscono direttamente sulla stima corretta della potenza richiesta della caldaia elettrica.
A basse potenze, l'attrezzatura lavora costantemente con il carico massimo, senza fornire il comfort necessario per vivere. Con prepotenza - il consumo di elettricità irragionevolmente alto è l'alto costo delle apparecchiature di riscaldamento.
A differenza di altri tipi di carburante, l'elettricità è un'opzione ambientalmente sicura, abbastanza pulita e semplice, ma legata alla presenza di una rete elettrica ininterrotta nella regione
La procedura per calcolare la potenza di una caldaia elettrica
Inoltre, consideriamo in dettaglio come calcolare la capacità della caldaia richiesta in modo che l'apparecchiatura svolga pienamente il suo compito di riscaldamento della casa.
Fase 1: raccolta di dati iniziali per il calcolo
Per i calcoli occorreranno le seguenti informazioni sull'edificio:
- S - l'area della stanza riscaldata.
- Wbattiti - densità di potenza.
L'indicatore di potenza specifica indica quanta energia termica è necessaria per 1 m2 alle 1 in punto
A seconda delle condizioni ambientali locali, possono essere accettati i seguenti valori:
- per la parte centrale della Russia: 120 - 150 W / m2;
- per le regioni meridionali: 70-90 W / m2;
- per le regioni settentrionali: 150-200 W / m2.
Wbattiti - un valore teorico, che viene utilizzato principalmente per calcoli molto approssimativi, poiché non riflette la reale perdita di calore dell'edificio. Non prende in considerazione l'area della vetrata, il numero di porte, il materiale delle pareti esterne, l'altezza dei soffitti.
Il calcolo termico accurato viene eseguito utilizzando programmi specializzati, tenendo conto di molti fattori. Per i nostri scopi, tale calcolo non è necessario, è del tutto possibile fare a meno del calcolo della perdita di calore delle strutture esterne di contenimento.
I valori che devono essere utilizzati nei calcoli:
R - resistenza al calore o coefficiente di resistenza al calore. Questo è il rapporto tra la differenza di temperatura lungo i bordi dell'involucro edilizio e il flusso di calore che attraversa questa struttura. Ha dimensione m2×⁰C / W.
In realtà, tutto è semplice - R esprime la capacità del materiale di trattenere il calore.
Q - valore che mostra la quantità di flusso di calore che passa per 1 m2 superficie a una differenza di temperatura di 1 ° C per 1 ora. Cioè, mostra quanta perdita di calore 1 m2 recinzione all'ora con una differenza di temperatura di 1 grado. Ha la dimensione di W / m2×h.
Per i calcoli presentati qui, non vi è alcuna differenza tra Kelvin e gradi Celsius, poiché non è la temperatura assoluta a essere importante, ma solo la differenza.
Qsocietà- la quantità di flusso di calore che passa per l'area S dell'involucro dell'edificio all'ora. Ha la dimensione W / h.
P - potenza della caldaia di riscaldamento. Calcolato come la potenza massima richiesta dall'impianto di riscaldamento alla massima differenza di temperatura tra l'aria esterna e interna. In altre parole, la caldaia ha energia sufficiente per riscaldare l'edificio durante la stagione più fredda. Ha la dimensione W / h.
efficienza - L'efficienza della caldaia di riscaldamento, una quantità adimensionale che mostra il rapporto tra energia ricevuta ed energia spesa. La documentazione per l'attrezzatura viene generalmente indicata in percentuale di 100, ad esempio il 99%. Nei calcoli, viene utilizzato il valore da 1. 0.99.
AT - mostra la differenza di temperatura da due lati dell'involucro dell'edificio. Per rendere più chiaro come viene calcolata correttamente la differenza, vedere un esempio. Se fuori: -30 °C, e dentro +22 ° C, quindi ΔT = 22 - (-30) = 52 ° С
O lo stesso, ma in kelvin: ΔT = 293 - 243 = 52K
Cioè, la differenza sarà sempre la stessa per gradi e kelvin, quindi i dati di riferimento in kelvin possono essere usati senza correzioni per i calcoli.
d - spessore dell'involucro dell'edificio in metri.
k - coefficiente di conduttività termica del materiale dell'involucro edilizio, che è tratto dai libri di riferimento o SNiP II-3-79 "Building heat engineering" (SNiP - codici edilizi e regolamenti). Ha la dimensione W / m × K o W / m × С.
Il seguente elenco di formule mostra la relazione dei valori:
- R = d / k
- R = ΔT / Q
- Q = ΔT / R
- Qsocietà = Q × S
- P = Qsocietà / Efficienza
Per strutture multistrato, la resistenza di scambio termico R viene calcolata per ciascuna struttura separatamente e quindi sommata.
A volte il calcolo di strutture multistrato può essere troppo ingombrante, ad esempio quando si calcola la perdita di calore di un'unità vetrata.
Che cosa dovrebbe essere considerato quando si calcola la resistenza al trasferimento di calore per finestre:
- spessore del vetro;
- il numero di occhiali e gli spazi vuoti tra di loro;
- tipo di gas tra i vetri: inerte o aria;
- la presenza di vetri per finestre con rivestimento termico isolante.
Tuttavia, è possibile trovare valori preconfezionati per l'intera struttura, sia presso il produttore o nel libro di riferimento, alla fine di questo articolo c'è una tabella per le finestre con doppi vetri di una struttura comune.
Fase 2: calcolo della perdita di calore del piano interrato
Separatamente, è necessario interrompere il calcolo della perdita di calore attraverso il pavimento dell'edificio, poiché il suolo ha una significativa resistenza al trasferimento di calore.
Nel calcolare la perdita di calore del basamento, è necessario tener conto della penetrazione nel terreno. Se la casa è al livello del suolo, si assume che la profondità sia 0.
Secondo il metodo generalmente accettato, l'area del pavimento è divisa in 4 zone.
- 1 zona - retrocede di 2 m dal muro esterno al centro del pavimento attorno al perimetro. Nel caso di approfondimento dell'edificio, si ritira dal piano terra al livello del pavimento lungo una parete verticale. Se il muro è sepolto nel terreno per 2 m, allora la zona 1 sarà completamente sul muro.
- 2 zone - si ritira di 2 m lungo il perimetro dal centro della zona 1.
- 3 zone - si ritira di 2 m lungo il perimetro dal centro della zona 2.
- 4 zone - il sesso rimanente.
Per ogni zona della pratica stabilita, vengono impostate le proprie 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
I valori R indicati sono validi per pavimenti non rivestiti. Nel caso dell'isolamento, ogni R viene aumentato mediante l'isolamento R.
Inoltre, per i pavimenti posati su tronchi, R viene moltiplicato per un fattore di 1.18.
La zona 1 è larga 2 metri. Se la casa è sepolta, allora devi prendere l'altezza delle mura nel terreno, prendere da 2 metri e trasferire il resto sul pavimento
Fase 3: calcolo della perdita di calore dal soffitto
Ora puoi iniziare i calcoli.
La formula, che può essere utilizzata per una stima approssimativa della potenza di una caldaia elettrica:
W = Wbattiti × S
Compito: calcolare la capacità della caldaia richiesta in Mosca, area riscaldata 150m².
Nel fare calcoli, teniamo conto che Mosca appartiene alla regione centrale, vale a dire Wbattiti può essere preso come 130 W / m2.
Wbattiti = 130 × 150 = 19500W / ho 19,5kW / h
Questa cifra è così imprecisa che non richiede la considerazione dell'efficienza delle apparecchiature di riscaldamento.
Ora determiniamo la perdita di calore in 15m2 l'area del soffitto, isolata con lana minerale. Lo spessore dello strato isolante è di 150 mm, la temperatura esterna è di -30 ° C, all'interno dell'edificio è di +22 ° C per 3 ore.
Soluzione: secondo la tabella troviamo il coefficiente di conducibilità termica della lana minerale, k = 0,036 W / m×° s Lo spessore d deve essere misurato in metri.
La procedura di calcolo è la seguente:
- R = 0,15 / 0,036 = 4,116 m2×° C / W
- ΔT = 22 - (-30) = 52 ° С
- Q = 52 / 4.167 = 12,48 W / m2× h
- Qsocietà = 12,48 × 15 = 187 W / h.
Calcolato che la perdita di calore attraverso il soffitto nel nostro esempio sarà 187 * 3 = 561W.
Per i nostri scopi, è possibile semplificare i calcoli, calcolando la perdita di calore di sole strutture esterne: pareti e soffitti, senza prestare attenzione alle partizioni e alle porte interne.
Inoltre, è possibile fare a meno del calcolo della perdita di calore alla ventilazione e alle acque reflue. Non prenderemo in considerazione l'infiltrazione e il carico del vento. Dipendenza della posizione dell'edificio sui punti cardinali e la quantità di radiazione solare ricevuta.
Da considerazioni generali, è possibile trarre una conclusione. Maggiore è il volume dell'edificio, minore è la dispersione di calore per 1 m2. Questo è facile da spiegare, poiché l'area delle pareti aumenta quadraticamente e il volume nel cubo. La palla ha la minima perdita di calore.
Nelle strutture che racchiudono solo gli strati d'aria chiusi vengono presi in considerazione. Se la tua casa ha una facciata ventilata, allora questo strato d'aria non è chiuso, non viene preso in considerazione. Non sono stati presi tutti gli strati che seguono davanti a uno strato di aria aperta: piastrelle o cassette di facciata.
Gli strati di aria chiusi, ad esempio, in unità di vetro sono presi in considerazione.
Tutte le pareti della casa sono esterne. L'attico non viene riscaldato, la resistenza termica dei materiali di copertura non viene presa in considerazione
Fase 4: calcolo della perdita totale di calore del cottage
Dopo la parte teorica, puoi procedere al pratico.
Ad esempio, calcoliamo la casa:
- dimensioni esterne della parete: 9x10 m;
- altezza: 3 m;
- finestra con doppi vetri 1.5×1,5 m: 4 pezzi;
- porta di quercia 2.1×0,9 m, spessore 50 mm;
- pavimenti in pino di 28 mm, sopra a polistirolo estruso dello spessore di 30 mm, posati su tronchi;
- soffitto GKL 9 mm, sopra lana minerale spesso 150mm;
- materiale della parete: muratura 2 mattoni di silicato, isolamento in lana minerale da 50 mm;
- il periodo più freddo è 30 ° С, la temperatura di progetto all'interno dell'edificio è 20 ° С.
Faremo calcoli preliminari dello spazio richiesto. Quando calcoliamo le zone sul pavimento, prendiamo la profondità zero delle pareti. Il pavimento della tavola è posato sui tronchi.
- finestre - 9 m2;
- porta - 1,9 m2;
- muri, meno finestre e porte - 103,1 m2;
- soffitto - 90 m2;
- area delle zone del pavimento: S1 = 60 m2, S2 = 18 m2, S3 = 10 m2, S4 = 2 m2;
- ΔT = 50 ° С.
Inoltre, utilizzando i libri di riferimento o le tabelle fornite alla fine di questo capitolo, selezioniamo i valori necessari del coefficiente di conducibilità termica per ciascun materiale. Raccomandiamo di familiarizzare con maggiori dettagli con coefficiente di conducibilità termica e i suoi valori per i materiali da costruzione più popolari.
Per le tavole di pino, il coefficiente di conducibilità termica deve essere preso lungo le fibre.
L'intero calcolo è abbastanza semplice:
Passo 1: Il calcolo della perdita di calore attraverso le strutture murarie portanti comprende tre fasi.
Calcola il coefficiente di dispersione termica delle pareti della muratura: RCyrus = d / k = 0,51 / 0,7 = 0,73 m2×° C / W.
Lo stesso per l'isolamento delle pareti: Rut = d / k = 0,05 / 0,043 = 1,16 m2×° C / W.
Perdita di calore 1 m2 pareti esterne: Q = ΔT / (RCyrus + Rut) = 50 / (0,73 + 1,16) = 26,46 m2×° C / W.
Di conseguenza, la perdita di calore totale delle pareti sarà: Qarticolo = Q × S = 26,46 × 103,1 = 2728 W / h.
Passaggio 2: Calcolare la perdita di calore attraverso le finestre: Qla finestra = 9 × 50 / 0,32 = 1406 W / h.
Passo numero 3: Calcolo della perdita di calore attraverso la porta di quercia: Qdv = 1.9 × 50 / 0.23 = 413W / h.
Passaggio 4: Perdita di calore attraverso il soffitto superiore - il soffitto: Qsudore = 90 × 50 / (0,06 + 4,17) = 1064 W / h.
Passaggio 5: Calcola Rut anche per il pavimento in diverse azioni.
Innanzitutto troviamo il coefficiente di perdita di calore dell'isolamento: Rut= 0,16 + 0,83 = 0,99 m2×° C / W.
Quindi aggiungere Rut in ogni zona:
- R1 = 3,09 m2×° C / W; R2 = 5,29 m2×° C / W;
- R3 = 9,59 m2×° C / W; R4 = 15,19 m2×° C / W.
Passaggio 6: Dal momento che il pavimento viene posato su tronchi moltiplicato per un fattore di 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.
Passo numero 7: Calcola Q per ogni zona:
Q1 = 60 × 50 / 3,64 = 824 W / h;
Q2 = 18 × 50 / 6,24 = 144 W / h;
Q3 = 10 × 50 / 11,32 = 44W / h;
Q4 = 2 × 50 / 17,92 = 6W / h.
Passaggio 8: Ora puoi calcolare Q per l'intero piano: Qil pavimento = 824 + 144 + 44 + 6 = 1018 W / h.
Passaggio 9: Come risultato dei nostri calcoli, possiamo indicare la somma della perdita di calore totale:
Qsocietà = 2728 + 1406 + 413 + 1064 + 1018 = 6629 W / h.
Il calcolo non include le perdite di calore associate alle acque di scarico e alla ventilazione. Per non complicare oltre misura, aggiungiamo semplicemente il 5% alle perdite elencate.
Ovviamente, è necessario un margine di almeno il 10%.
Pertanto, la figura finale della perdita di calore fornita come esempio a casa sarà:
Qsocietà = 6629 × 1,15 = 7623 W / h.
Qsocietà mostra la perdita di calore massima a casa quando la differenza tra la temperatura dell'aria esterna e quella interna è di 50 ° C.
Se contate sulla prima versione semplificata tramite Wud, allora:
Wbattiti = 130 × 90 = 11700W / h.
È chiaro che la seconda versione del calcolo, anche se molto più complicata, fornisce una cifra più realistica per gli edifici con isolamento. La prima opzione consente di ottenere un valore generalizzato della perdita di calore per edifici con un basso grado di isolamento termico, o anche senza di esso.
Nel primo caso, la caldaia avrà ogni ora per rinnovare completamente la perdita di calore che si verifica attraverso le aperture, i pavimenti, le pareti senza isolamento.
Nel secondo caso, è necessario riscaldare solo una volta prima di raggiungere una temperatura confortevole. Quindi la caldaia avrà solo bisogno di recuperare le perdite di calore, il cui valore è significativamente inferiore rispetto alla prima opzione.
Tabella 1. Conduttività termica di vari materiali da costruzione.
La tabella mostra i coefficienti di conduttività termica per i materiali da costruzione comuni.
Tabella 2. Lo spessore del giunto cementizio con diversi tipi di muratura.
Nel calcolo dello spessore della muratura viene preso in considerazione uno spessore di 10 mm. A causa dei giunti di cemento, la conduttività termica della muratura è leggermente superiore a quella di un singolo mattone
Tabella 3. Conduttività termica di vari tipi di lastre di lana minerale.
La tabella mostra i valori di conduttività termica per vari piatti di lana minerale. Per l'isolamento delle facciate utilizzate piastra dura
Tabella 4. Finestre di perdita di calore di vari disegni.
Le designazioni nella tabella: Ar - riempimento del vetro con gas inerte, K - vetro esterno ha un rivestimento schermante contro il calore, lo spessore del vetro è 4 mm, le cifre rimanenti indicano lo spazio tra gli occhiali
7.6 kW / h è la potenza massima richiesta calcolata che viene utilizzata per riscaldare un edificio ben isolato. Tuttavia, le caldaie elettriche hanno anche bisogno di un po 'di carica per il proprio alimentatore.
Come avrai notato, una casa o un appartamento scarsamente isolati richiederanno grandi quantità di elettricità per il riscaldamento. E questo è vero per qualsiasi tipo di caldaia. Un adeguato isolamento del pavimento, del soffitto e delle pareti può ridurre significativamente i costi.
Abbiamo articoli sui metodi di isolamento e le regole per la scelta del materiale isolante sul nostro sito web. Ti invitiamo a familiarizzare con loro:
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Fase 5: calcolare i costi dell'elettricità
Se si semplifica la natura tecnica della caldaia di riscaldamento, allora si può chiamare un convertitore convenzionale di energia elettrica nella sua controparte termica. Mentre fa il lavoro di conversione, consuma anche un po 'di energia. ie la caldaia riceve un'intera unità di energia elettrica e solo 0,98 di essa viene fornita per il riscaldamento.
Per ottenere una cifra accurata del consumo di energia della caldaia di riscaldamento elettrica studiata è necessario potenza (nominale nel primo caso e calcolata nel secondo) divisa dal costruttore valore di efficienza.
In media, l'efficienza di tali apparecchiature è del 98%. Di conseguenza, la quantità di consumo energetico sarà, ad esempio, per la variante di progetto:
7,6 / 0,98 = 7,8 kW / h.
Resta da moltiplicare il valore al tasso locale. Quindi calcolare il costo totale del riscaldamento elettrico e cercare modi per ridurli.
Ad esempio, acquista un contatore dvuhtarifny che consente il pagamento parziale a tariffe "notturne" più basse. Cosa dovrà sostituire il vecchio contatore elettrico con un nuovo modello. La procedura e le regole per la sostituzione di dettagliate recensito qui.
Un altro modo per ridurre i costi dopo la sostituzione del contatore è quello di includere un accumulatore termico nel circuito di riscaldamento per fare scorta di energia a basso costo durante la notte e spenderlo durante il giorno.
Fase n. 6 - Calcolare i costi di riscaldamento stagionale.
Ora che hai imparato il metodo di calcolo delle perdite di calore future, puoi facilmente stimare il costo del riscaldamento durante l'intero periodo di riscaldamento.
Secondo SNiP 23-01-99 "Climatologia degli edifici" nelle colonne 13 e 14 troviamo la durata del periodo per Mosca con una temperatura media inferiore a 10 ° C.
Per Mosca, questo periodo dura 231 giorni e ha una temperatura media di -2.2 ° C. Per calcolare Qsocietà per ΔT = 22.2 ° C, non è necessario ripetere l'intero calcolo.
È sufficiente derivare Qsocietà a 1 ° C:
Qsocietà = 7623/50 = 152,46 W / h
Di conseguenza, per ΔT = 22.2 ° С:
Qsocietà = 152,46 × 22,2 = 3385 W / h
Per trovare l'elettricità consumata, moltiplicare per il periodo di riscaldamento:
Q = 3385 × 231 × 24 × 1,05 = 18766440 W = 18766 kW
Il calcolo di cui sopra è anche interessante in quanto consente un'analisi dell'intera struttura della casa in termini di efficacia dell'uso dell'isolamento.
Abbiamo considerato una versione semplificata dei calcoli. Ti consigliamo di leggere anche il testo completo calcolo termico dell'edificio.
Conclusioni e video utili sull'argomento
Come evitare la perdita di calore attraverso la fondazione:
Come calcolare la perdita di calore online:
L'uso di caldaie elettriche come principale apparecchiatura di riscaldamento è fortemente limitato dalla capacità delle reti elettriche e dal costo dell'elettricità.
Tuttavia, come ulteriore, per esempio a caldaia a combustibile solidopuò essere molto efficace e utile. Può ridurre significativamente il tempo di riscaldamento del sistema di riscaldamento o essere utilizzato come caldaia principale a temperature non molto basse.
Utilizzi una caldaia elettrica per il riscaldamento? Dicci quale metodo hai calcolato la potenza richiesta per la tua casa. O forse vuoi solo comprare una caldaia elettrica e hai qualche domanda? Chiedi loro nei commenti all'articolo - cercheremo di aiutarti.
