Ile energii elektrycznej zużywa kocioł elektryczny: typowe zużycie

Wykorzystanie energii elektrycznej jako źródła energii do ogrzewania domu wiejskiego jest atrakcyjne z wielu powodów: łatwej dostępności, rozpowszechnienia, przyjazności dla środowiska. Jednocześnie najważniejszą przeszkodą w korzystaniu z kotłów elektrycznych są raczej wysokie taryfy.

Czy myślisz również o celowości zainstalowania kotła elektrycznego? Zobaczmy razem, ile kocioł elektryczny zużywa energię elektryczną. Do czego użyjemy zasad wykonywania obliczeń i formuł rozważanych w naszym artykule.

Obliczenia pomogą w szczegółowym zrozumieniu, ile kWh energii elektrycznej trzeba będzie płacić miesięcznie w przypadku wykorzystania kotłów elektrycznych do ogrzewania domu lub mieszkania. Uzyskane dane podejmą ostateczną decyzję w sprawie zakupu / nie zakupu kotła.

Metody obliczania kotła energetycznego

Istnieją dwie główne metody obliczania wymaganej mocy kotła elektrycznego. Pierwszy opiera się na ogrzewanym obszarze, drugi na obliczaniu strat ciepła przez przegrodę budynku.

Obliczenie pierwszej opcji jest bardzo przybliżone, oparte na pojedynczym wskaźniku - gęstości mocy. Specyficzna moc jest podana w podręcznikach i zależy od regionu.

Obliczenie drugiej opcji jest bardziej skomplikowane, ale uwzględnia wiele indywidualnych wskaźników konkretnego budynku. Pełne obliczenia cieplne budynku są dość skomplikowanym i żmudnym zadaniem. Ponadto rozważone zostanie uproszczone obliczenie, jednak posiadające niezbędną dokładność.

Niezależnie od metody obliczania, ilość i jakość zebranych danych źródłowych wpływa bezpośrednio na prawidłowe oszacowanie wymaganej mocy kotła elektrycznego.

Przy małej mocy sprzęt będzie stale pracował przy maksymalnym obciążeniu, bez zapewnienia niezbędnego komfortu życia. Z przytłaczającym - nadmiernie wysokim zużyciem energii elektrycznej jest wysoki koszt urządzeń grzewczych.

Procedura obliczania mocy kotła elektrycznego

Ponadto rozważamy szczegółowo, jak obliczyć wymaganą moc kotła, tak aby sprzęt w pełni realizował swoje zadanie ogrzewania domu.

Etap # 1 - zbieranie danych początkowych do obliczeń

Do obliczeń potrzebne będą następujące informacje o budynku:

• S - obszar ogrzewanego pomieszczenia.
• W_ud - gęstość mocy.

Specyficzny wskaźnik mocy pokazuje, ile energii cieplnej jest potrzebne na 1 m² o godzinie pierwszej

W zależności od lokalnych warunków środowiskowych można przyjąć następujące wartości:

• dla centralnej części Rosji: 120 - 150 W / m²;
• dla regionów południowych: 70-90 W / m²;
• dla regionów północnych: 150-200 W / m².

W_ud - wartość teoretyczna, która jest używana głównie do bardzo szorstkich obliczeń, ponieważ nie odzwierciedla rzeczywistych strat ciepła budynku. Nie uwzględnia powierzchni przeszklenia, liczby drzwi, materiału ścian zewnętrznych, wysokości sufitów.

Dokładne obliczenia termiczne są wykonywane przy użyciu specjalistycznych programów, z uwzględnieniem wielu czynników. Dla naszych celów takie obliczenie nie jest konieczne, całkiem możliwe jest zrezygnowanie z obliczania strat ciepła zewnętrznych struktur otaczających.

Wartości, które należy zastosować w obliczeniach:

R - opór przenoszenia ciepła lub współczynnik odporności na ciepło. Jest to stosunek różnicy temperatur wzdłuż krawędzi powłoki budynku do strumienia ciepła przechodzącego przez tę strukturę. Ma wymiar m²×/C / W.

W rzeczywistości wszystko jest proste - R wyraża zdolność materiału do zatrzymywania ciepła.

P - wartość pokazująca wielkość strumienia ciepła przechodzącego przez 1 m² powierzchnia przy różnicy temperatur 1⁰C przez 1 godzinę. Oznacza to, że pokazuje ile strat ciepła wynosi 1 m² ogrodzenie na godzinę z różnicą temperatur 1 stopnia. Ma wymiar W / m²×h

Dla przedstawionych tutaj obliczeń nie ma różnicy między stopniem Kelvina i stopniem Celsjusza, ponieważ ważna jest nie temperatura bezwzględna, a jedynie różnica.

P_ogólne- ilość strumienia ciepła przechodzącego przez obszar S przegrody budynku na godzinę. Ma wymiar W / h.

P - moc kotła grzewczego. Obliczona jako wymagana maksymalna moc urządzenia grzewczego przy maksymalnej różnicy temperatur między powietrzem zewnętrznym i wewnętrznym. Innymi słowy, kocioł ma moc wystarczającą do ogrzania budynku w najzimniejszym sezonie. Ma wymiar W / h.

Wydajność - Sprawność kotła grzewczego, wielkość bezwymiarowa pokazująca stosunek energii otrzymanej do wydatkowanej energii. Dokumentacja sprzętu jest zazwyczaj podawana jako procent 100, na przykład 99%. W obliczeniach używana jest wartość z 1. 0,99.

.T - pokazuje różnicę temperatur z dwóch stron przegrody budynku. Aby wyjaśnić, jak poprawnie obliczana jest różnica, zobacz przykład. Jeśli na zewnątrz: -30 °C, a następnie wewnątrz +22 ° C ∆T = 22 - (-30) = 52 ° С

Albo to samo, ale w kelwinach: ∆T = 293 - 243 = 52K

Oznacza to, że różnica będzie zawsze taka sama dla stopni i kelwinów, więc dane odniesienia w kelwinach mogą być użyte bez poprawek do obliczeń.

d - grubość przegrody budynku w metrach.

k - współczynnik przewodności cieplnej materiału przegrody budowlanej, który pochodzi z podręczników lub SNiP II-3-79 „Budownictwo cieplne” (SNiP - przepisy budowlane). Ma wymiar W / m × K lub W / m × С.

Poniższa lista formuł pokazuje związek wartości:

• R = d / k
• R = ∆T / Q
• Q = ∆T / R
• P_ogólne = Q × S
• P = Q_ogólne / Wydajność

W przypadku struktur wielowarstwowych opór przenikania ciepła R jest obliczany osobno dla każdej struktury, a następnie sumowany.

Czasami obliczanie struktur wielowarstwowych może być zbyt kłopotliwe, na przykład przy obliczaniu strat ciepła w zespole szyb okiennych.

Co należy wziąć pod uwagę przy obliczaniu oporu wymiany ciepła dla okien:

• grubość szkła;
• liczba okularów i szczelin powietrznych między nimi;
• rodzaj gazu między szkłami: obojętny lub powietrzny;
• obecność szkła okiennego do izolacji termicznej.

Można jednak znaleźć gotowe wartości dla całej struktury, albo u producenta, albo w książce referencyjnej, na końcu tego artykułu znajduje się tabela dla jednostek szklanych o wspólnej konstrukcji.

Etap 2 - obliczanie strat ciepła w piwnicy

Oddzielnie konieczne jest zatrzymanie obliczania strat ciepła przez podłogę budynku, ponieważ gleba ma znaczną odporność na przenoszenie ciepła.

Przy obliczaniu strat ciepła w piwnicy należy wziąć pod uwagę penetrację gruntu. Jeśli dom znajduje się na poziomie gruntu, zakłada się, że głębokość wynosi 0.

Zgodnie z ogólnie przyjętą metodą, powierzchnia podłogi jest podzielona na 4 strefy.

• 1 strefa - cofa się o 2 m od zewnętrznej ściany do środka podłogi wokół obwodu. W przypadku pogłębienia budynku wycofuje się z poziomu gruntu do poziomu podłogi wzdłuż pionowej ściany. Jeśli ściana jest zakopana w ziemi przez 2 m, wtedy strefa 1 będzie całkowicie na ścianie.
• 2 strefy - wycofuje się 2 m wzdłuż obwodu do centrum od granicy strefy 1.
• 3 strefy - wycofuje się 2 m wzdłuż obwodu do centrum od granicy strefy 2.
• 4 strefy - pozostała płeć.

Dla każdej strefy z ustalonej praktyki ustawia się ich własne 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

Podane wartości R dotyczą podłóg niepowlekanych. W przypadku izolacji każdy R jest zwiększony o izolację R.

Dodatkowo, dla pięter ułożonych na kłody, R jest mnożone przez współczynnik 1,18.

Etap 3 - obliczanie strat ciepła z sufitu

Teraz możesz rozpocząć obliczenia.

Wzór, który można wykorzystać do przybliżonego oszacowania mocy kotła elektrycznego:

W = W_ud × S

Zadanie: obliczyć wymaganą moc kotła w Moskwa, ogrzewana powierzchnia 150m².

Dokonując obliczeń, bierzemy pod uwagę, że Moskwa należy do regionu centralnego, tj. W_ud można przyjąć jako 130 W / m².

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

Ta liczba jest tak niedokładna, że ​​nie wymaga uwzględnienia wydajności urządzeń grzewczych.

Teraz określamy stratę ciepła w 15m² powierzchnia sufitu izolowana wełną mineralną. Grubość warstwy izolacyjnej wynosi 150 mm, temperatura zewnętrzna wynosi -30 ° C, wewnątrz budynku +22 ° C przez 3 godziny.

Rozwiązanie: zgodnie z tabelą znajdujemy współczynnik przewodności cieplnej wełny mineralnej, k = 0,036 W / m×° s Grubość d należy przyjmować w metrach.

Procedura obliczeniowa jest następująca:

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

Obliczono, że utrata ciepła przez sufit w naszym przykładzie wyniesie 187 * 3 = 561 W.

Dla naszych celów całkiem możliwe jest uproszczenie obliczeń, obliczanie strat ciepła tylko dla struktur zewnętrznych: ścian i sufitów, bez zwracania uwagi na wewnętrzne przegrody i drzwi.

Ponadto można to zrobić bez obliczania strat ciepła w wentylacji i ściekach. Nie uwzględnimy infiltracji i obciążenia wiatrem. Zależność lokalizacji budynku od punktów kardynalnych i ilości otrzymanego promieniowania słonecznego.

Z ogólnych rozważań można wyciągnąć jeden wniosek. Im większa objętość budynku, tym mniejsza strata ciepła na 1 m². Łatwo to wyjaśnić, ponieważ powierzchnia ścian zwiększa się kwadratowo, a objętość w sześcianie. Piłka ma najmniejszą stratę ciepła.

W otaczających konstrukcjach brane są pod uwagę tylko zamknięte warstwy powietrza. Jeśli twój dom ma wentylowaną fasadę, to ta warstwa powietrza nie jest zamknięta, nie jest brana pod uwagę. Nie wszystkie warstwy, które następują przed otwartą warstwą powietrza: płytki elewacyjne lub kasety.

Uwzględniono zamknięte warstwy powietrza, na przykład w szybach.

Etap 4 - obliczenie całkowitej utraty ciepła w domku

Po części teoretycznej możesz przejść do praktycznego.

Na przykład obliczamy dom:

• wymiary ścian zewnętrznych: 9x10 m;
• wysokość: 3 m;
• okno z podwójnymi szybami 1.5×1,5 m: 4 szt .;
• drzwi dębowe 2.1×0,9 m, grubość 50 mm;
• sosnowe podłogi 28 mm, na wierzchu ekstrudowanego polistyrenu o grubości 30 mm, ułożone na bali;
• sufit GKL 9 mm, na wierzchu wełny mineralnej o grubości 150 mm;
• materiał ściany: cegła murowana 2 z krzemianu, izolacja z wełny mineralnej 50 mm;
• najzimniejszym okresem jest 30 ° С, temperatura projektowa wewnątrz budynku wynosi 20 ° С.

Dokonamy wstępnych obliczeń wymaganej przestrzeni. Obliczając strefy na podłodze, bierzemy zerową głębokość ścian. Podłoga deski ułożona na kłody.

• okna - 9 m²;
• drzwi - 1,9 m²;
• ściany, minus okna i drzwi - 103,1 m²;
• sufit - 90 m²;
• powierzchnia stref podłogowych: S1 = 60 m², S2 = 18 m², S3 = 10 m², S4 = 2 m²;
• ΔT = 50 ° С.

Ponadto, korzystając z podręczników lub tabel podanych na końcu tego rozdziału, wybieramy niezbędne wartości współczynnika przewodzenia ciepła dla każdego materiału. Zalecamy bliższe zapoznanie się z współczynnik przewodności cieplnej i jego wartości dla najpopularniejszych materiałów budowlanych.

W przypadku desek sosnowych współczynnik przewodności cieplnej musi być wzięty wzdłuż włókien.

Cała kalkulacja jest dość prosta:

Krok 1: Obliczenie strat ciepła przez konstrukcje ścian nośnych obejmuje trzy etapy.

Oblicz współczynnik strat ciepła ścian muru: R_kir = d / k = 0,51 / 0,7 = 0,73 m²×° C / W.

To samo dotyczy izolacji ścian: R_ut = d / k = 0,05 / 0,043 = 1,16 m²×° C / W.

Straty ciepła 1 m² ściany zewnętrzne: Q = ΔT / (R_kir + R_ut) = 50 / (0,73 + 1,16) = 26,46 m²×° C / W.

W rezultacie całkowita strata ciepła przez ściany wyniesie: Q_ul = Q × S = 26,46 × 103,1 = 2728 W / h.

Krok 2: Oblicz straty ciepła przez okna: Q_okno = 9 x 50 / 0,32 = 1406 W / h.

Krok 3: Obliczanie wycieku ciepła przez dębowe drzwi: Q_dwa = 1,9 x 50 / 0,23 = 413 W / h.

Krok 4: Straty ciepła przez górny sufit - sufit: Q_pot = 90 x 50 / (0,06 + 4,17) = 1064 W / h.

Krok 5: Oblicz R_ut na podłogę również w kilku akcjach.

Najpierw znajdujemy współczynnik strat ciepła izolacji: R_ut= 0,16 + 0,83 = 0,99 m²×° C / W.

Następnie dodaj R_ut do każdej strefy:

• 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: Ponieważ podłoga jest układana na logach pomnożona przez współczynnik 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.

Krok numer 7: Oblicz Q dla każdej strefy:

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

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

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

Q4 = 2 x 50 / 17,92 = 6 W / h.

Krok 8: Teraz możesz obliczyć Q dla całej podłogi: Q_podłoga = 824 + 144 + 44 + 6 = 1018 W / h.

Krok 9: W wyniku naszych obliczeń możemy określić sumę całkowitej straty ciepła:

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

Obliczenia nie obejmują strat ciepła związanych ze ściekami i wentylacją. Aby nie komplikować ponad miarę, po prostu dodajemy 5% do wymienionych wycieków.

Oczywiście potrzebny jest margines co najmniej 10%.

Tak więc ostateczna liczba strat ciepła podana jako przykład w domu będzie następująca:

P_ogólne = 6629 x 1,15 = 7623 W / h.

P_ogólne pokazuje maksymalną stratę ciepła w domu, gdy różnica między temperaturą powietrza zewnętrznego i wewnętrznego wynosi 50 ° C

Jeśli liczysz na pierwszą uproszczoną wersję poprzez Wud, to:

W_ud = 130 x 90 = 11700 W / h.

Oczywiste jest, że druga wersja obliczeń, choć znacznie bardziej skomplikowana, ale daje bardziej realistyczną wartość dla budynków z izolacją. Pierwsza opcja pozwala uzyskać uogólnioną wartość strat ciepła dla budynków o niskim stopniu izolacji termicznej, a nawet bez niej.

W pierwszym przypadku kocioł będzie co godzinę w pełni odnawiać straty ciepła występujące przez otwory, podłogi, ściany bez izolacji.

W drugim przypadku konieczne jest podgrzanie tylko raz przed osiągnięciem komfortowej temperatury. Następnie kocioł będzie musiał tylko odzyskać straty ciepła, których wartość jest znacznie niższa niż pierwsza opcja.

Tabela 1. Przewodność cieplna różnych materiałów budowlanych.

Tabela 2. Grubość złącza cementowego z różnymi typami murów.

Tabela 3. Przewodność cieplna różnych rodzajów płyt z wełny mineralnej.

Tabela 4. Okna utraty ciepła różnych wzorów.

7,6 kW / h to obliczona wymagana maksymalna moc, która jest wykorzystywana do ogrzewania dobrze izolowanego budynku. Jednak kotły elektryczne wymagają również pewnego obciążenia za własne zasilanie.

Jak zauważyłeś, źle ocieplony dom lub mieszkanie będzie wymagać dużych ilości energii elektrycznej do ogrzewania. Dotyczy to każdego typu kotła. Właściwa izolacja podłogi, sufitu i ścian może znacznie obniżyć koszty.

Posiadamy artykuły na temat metod izolacji i zasad wyboru materiałów izolacyjnych na naszej stronie internetowej. Zapraszamy do zapoznania się z nimi:

• Izolacja prywatnego domu na zewnątrz: popularne technologie + przegląd materiałów
• Izolacja podłogi za pomocą kłód: materiały do ​​izolacji termicznej + schematy izolacji
• Izolacja dachu poddasza: szczegółowe instrukcje dotyczące izolacji na strychu niskiego budynku
• Rodzaje izolacji ścian domu od wewnątrz: materiały do ​​izolacji i ich właściwości
• Izolacja sufitu w prywatnym domu: rodzaje użytych materiałów + jak wybrać
• Ogrzewanie balkonu własnymi rękami: popularne opcje i technologie do ogrzewania balkonu od wewnątrz

Etap 5 - Oblicz koszty energii elektrycznej

Jeśli uprościsz techniczny charakter kotła grzewczego, możesz nazwać go konwencjonalnym konwerterem energii elektrycznej na jego termiczny odpowiednik. Wykonując prace związane z konwersją, zużywa także trochę energii. To znaczy kocioł otrzymuje pełną jednostkę energii elektrycznej, a tylko 0,98 z nich jest dostarczane do ogrzewania.

Aby uzyskać dokładną wartość zużycia energii przez badany elektryczny kocioł grzewczy, jest to konieczne moc (nominalna w pierwszym przypadku i obliczona w drugim) podzielona przez producenta wartość wydajności.

Średnio wydajność takiego sprzętu wynosi 98%. W rezultacie ilość zużycia energii będzie, na przykład, dla wariantu projektowego:

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

Pozostaje pomnożyć wartość według stawki lokalnej. Następnie oblicz całkowity koszt ogrzewania elektrycznego i poszukaj sposobów ich zmniejszenia.

Na przykład kup licznik dvuhtarifny, który umożliwia częściową płatność przy niższych taryfach „nocnych”. Co będzie musiało zastąpić stary licznik elektryczny nowym modelem. Procedura i zasady wymiany szczegółowych recenzja tutaj.

Innym sposobem obniżenia kosztów po wymianie miernika jest włączenie akumulatora termicznego do obiegu grzewczego, aby zaopatrzyć się w tanią energię w nocy i wydać ją w ciągu dnia.

Etap 6 - Oblicz sezonowe koszty ogrzewania.

Teraz, gdy opanowałeś metodę obliczania przyszłych strat ciepła, możesz łatwo oszacować koszt ogrzewania w całym okresie ogrzewania.

Według SNiP 23-01-99 „Klimatologia budynków” w kolumnach 13 i 14 znajdujemy czas trwania okresu dla Moskwy ze średnią temperaturą poniżej 10 ° C.

Dla Moskwy okres ten trwa 231 dni i ma średnią temperaturę -2,2 ° C Aby obliczyć Q_ogólne dla ΔT = 22,2 ° C nie jest konieczne ponowne wykonywanie całego obliczenia.

Wystarczy wyprowadzić Q_ogólne w 1 ° C:

P_ogólne = 7623/50 = 152,46 W / h

W związku z tym dla ΔT = 22,2 ° С:

P_ogólne = 152,46 × 22,2 = 3385 W / h

Aby znaleźć zużycie energii elektrycznej, pomnóż przez okres ogrzewania:

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

Powyższe obliczenia są również interesujące, ponieważ pozwalają na analizę całej struktury domu pod kątem skuteczności wykorzystania izolacji.

Rozważaliśmy uproszczoną wersję obliczeń. Zalecamy również przeczytanie całego tekstu obliczenia termiczne budynku.

Wnioski i przydatne wideo na ten temat

Jak uniknąć strat ciepła przez fundament:

Jak obliczyć straty ciepła w Internecie:

Wykorzystanie kotłów elektrycznych jako głównego urządzenia grzewczego jest bardzo mocno ograniczone przez wydajność sieci energetycznych i koszt energii elektrycznej.

Jednak jako dodatkowe, na przykład do kocioł na paliwo stałemoże być bardzo skuteczny i pomocny. Może znacznie skrócić czas ogrzewania systemu grzewczego lub być używany jako główny kocioł w niezbyt niskich temperaturach.

Czy używasz kotła elektrycznego do ogrzewania? Powiedz nam, jaką metodę obliczyłeś wymaganą moc dla swojego domu. A może po prostu chcesz kupić kocioł elektryczny i masz jakieś pytania? Zapytaj ich w komentarzach do artykułu - postaramy się pomóc.