Quanta eletricidade uma caldeira elétrica consome: consumo típico

O uso da eletricidade como fonte de energia para o aquecimento de uma casa de campo é atraente por muitas razões: fácil acesso, prevalência e respeito pelo meio ambiente. Ao mesmo tempo, o obstáculo mais importante ao uso de caldeiras elétricas continua sendo as altas tarifas.

Você também pensa na conveniência de instalar uma caldeira elétrica? Vamos ver juntos quanta caldeira elétrica consome eletricidade. Para o que vamos usar as regras para realizar cálculos e fórmulas consideradas em nosso artigo.

Os cálculos ajudarão a entender em detalhes quanto kWh de eletricidade terá que ser pago mensalmente no caso de usar caldeiras de energia elétrica para aquecer uma casa ou apartamento. Os números obtidos tomarão a decisão final sobre a compra / não compra da caldeira.

Métodos para calcular a caldeira de força

Existem dois métodos principais para calcular a potência necessária de uma caldeira elétrica. O primeiro é baseado na área aquecida, o segundo no cálculo da perda de calor através do envelope do edifício.

O cálculo da primeira opção é muito difícil, baseado em um único indicador - densidade de potência. O poder específico é dado em livros de referência e depende da região.

O cálculo da segunda opção é mais complicado, mas leva em conta os muitos indicadores individuais de um determinado edifício. O cálculo completo da engenharia de calor do edifício é uma tarefa bastante complicada e trabalhosa. Além disso, um cálculo simplificado será considerado, apesar de ter a precisão necessária.

Independentemente do método de cálculo, a quantidade e a qualidade dos dados da fonte coletada afetam diretamente a estimativa correta da potência requerida da caldeira elétrica.

Com baixa potência, o equipamento trabalhará constantemente com a carga máxima, sem proporcionar o conforto necessário da vida. Com overpowering - consumo excessivo de eletricidade é o alto custo do equipamento de aquecimento.

O procedimento para calcular a potência de uma caldeira elétrica

Além disso, consideramos detalhadamente como calcular a capacidade de caldeira necessária para que o equipamento execute totalmente sua tarefa de aquecer a casa.

Etapa 1 - coleta de dados iniciais para cálculo

Para os cálculos serão necessárias as seguintes informações sobre o edifício:

• S - a área da sala aquecida.
• W_ud - densidade de potência.

O indicador de potência específica mostra quanta energia térmica é necessária por 1 m² às 1 horas

Dependendo das condições ambientais locais, os seguintes valores podem ser aceitos:

• para a parte central da Rússia: 120 - 150 W / m²;
• para regiões do sul: 70-90 W / m²;
• para regiões do norte: 150-200 W / m².

W_ud - um valor teórico, que é usado principalmente para cálculos muito aproximados, porque não reflete a perda real de calor do edifício. Não leva em conta a área do envidraçamento, o número de portas, o material das paredes externas, a altura dos tetos.

Cálculo térmico preciso é feito usando programas especializados, levando em conta muitos fatores. Para os nossos propósitos, tal cálculo não é necessário, é perfeitamente possível dispensar o cálculo da perda de calor de estruturas externas envolventes.

Os valores que precisam ser usados ​​nos cálculos:

R - resistência à transferência de calor ou coeficiente de resistência ao calor. Esta é a razão entre a diferença de temperatura ao longo das bordas do envelope do edifício e o fluxo de calor que passa por essa estrutura. Tem dimensão m²×⁰C / W.

Na verdade, tudo é simples - R expressa a capacidade do material de reter calor.

Q - valor que mostra a quantidade de fluxo de calor que passa por 1 m² superfície a uma diferença de temperatura de 1⁰C durante 1 hora. Ou seja, mostra quanta perda de calor 1 m² esgrima por hora com uma diferença de temperatura de 1 grau. Tem a dimensão de W / m²×h

Para os cálculos apresentados aqui, não há diferença entre Kelvin e graus Celsius, já que não é a temperatura absoluta que é importante, mas apenas a diferença.

Q_geral- a quantidade de fluxo de calor que passa pela área S do envelope do edifício por hora. Tem a dimensão W / h.

P - potência da caldeira de aquecimento. Calculado como a potência máxima necessária do equipamento de aquecimento na diferença máxima de temperatura entre o ar exterior e o interior. Em outras palavras, a caldeira tem energia suficiente para aquecer o edifício durante a estação mais fria. Tem a dimensão W / h.

Eficiência - A eficiência da caldeira de aquecimento, uma quantidade adimensional que mostra a relação entre energia recebida e energia gasta. A documentação do equipamento é geralmente dada como uma porcentagem de 100, por exemplo, 99%. Nos cálculos, o valor de 1 é usado. 0,99.

∆T - mostra a diferença de temperatura dos dois lados do envelope do edifício. Para tornar mais claro como a diferença é calculada corretamente, veja um exemplo. Se fora: -30 °C, e dentro de +22 ° C, então ∆T = 22 - (-30) = 52 ° С

Ou o mesmo, mas em kelvins: ∆T = 293 - 243 = 52K

Ou seja, a diferença será sempre a mesma para graus e kelvins, portanto, os dados de referência em kelvins podem ser usados ​​sem correções para cálculos.

d - espessura do envelope do edifício em metros.

k - coeficiente de condutividade térmica do material do envelope do edifício, que é retirado dos livros de referência ou SNiP II-3-79 "Construção de engenharia térmica" (SNiP - códigos e regulamentos de construção). Tem a dimensão W / m × K ou W / m × С.

A lista de fórmulas a seguir mostra a relação de valores:

• R = d / k
• R = ∆T / Q
• Q = ∆T / R
• Q_geral = Q × S
• P = Q_geral / Eficiência

Para estruturas de multicamadas, a resistência de transferência de calor R é calculada para cada estrutura separadamente e depois somada.

Por vezes, o cálculo de estruturas multicamada pode ser demasiado pesado, por exemplo, quando se calcula a perda de calor de uma unidade de vidro de janela.

O que deve ser considerado ao calcular a resistência de transferência de calor para janelas:

• espessura do vidro;
• o número de óculos e lacunas de ar entre eles;
• tipo de gás entre os vidros: inerte ou ar;
• a presença de vidro de janela de revestimento de isolamento térmico.

No entanto, você pode encontrar valores prontos para toda a estrutura, seja no fabricante ou no catálogo de referência; no final deste artigo, há uma tabela para as janelas com vidros duplos de uma estrutura comum.

Etapa # 2 - calculando a perda de calor do assoalho do porão

Separadamente, é necessário parar o cálculo da perda de calor através do piso do edifício, pois o solo tem uma resistência significativa à transferência de calor.

Ao calcular a perda de calor do porão, é necessário ter em conta a penetração no solo. Se a casa estiver no nível do solo, a profundidade será considerada 0.

De acordo com o método geralmente aceito, a área do piso é dividida em 4 zonas.

• 1 zona - recua 2 m da parede externa para o centro do chão em torno do perímetro. No caso do aprofundamento do edifício, ele recua do nível do solo até o nível do piso ao longo de uma parede vertical. Se a parede estiver enterrada no chão por 2 m, a zona 1 estará completamente na parede.
• 2 zona - Retira 2 m ao longo do perímetro para o centro a partir da fronteira da zona 1.
• 3 zona - Retira 2 m ao longo do perímetro para o centro a partir da fronteira da zona 2.
• 4 zona - o sexo restante.

Para cada zona da prática estabelecida, seus próprios R são definidos:

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

Os valores de R fornecidos são válidos para pisos não revestidos. No caso de isolamento, cada R é aumentado pelo isolamento R.

Além disso, para pisos colocados em troncos, R é multiplicado por um fator de 1,18.

Etapa 3 - cálculo da perda de calor do teto

Agora você pode iniciar os cálculos.

A fórmula, que pode ser usada para uma estimativa aproximada do poder de uma caldeira elétrica:

W = W_ud × S

Tarefa: calcular a capacidade necessária da caldeira Moscou, área aquecida 150m².

Ao fazer cálculos, levamos em conta que Moscou pertence à região central, ou seja, W_ud pode ser tomado como 130 W / m².

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

Este valor é tão impreciso que não requer a consideração da eficiência do equipamento de aquecimento.

Agora nós determinamos a perda de calor em 15m² a área do teto, isolada com lã mineral. A espessura da camada de isolamento é de 150 mm, a temperatura exterior é de -30 ° C, no interior do edifício é de +22 ° C durante 3 horas.

Solução: de acordo com a tabela, encontramos o coeficiente de condutividade térmica da lã mineral, k = 0,036 W / m×° s Espessura d deve ser tomada em metros.

O procedimento de cálculo é o seguinte:

• 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_geral = 12,48 × 15 = 187 W / h.

Calculado que a perda de calor através do teto em nosso exemplo será 187 * 3 = 561W.

Para os nossos propósitos, é possível simplificar os cálculos, calculando a perda de calor apenas de estruturas externas: paredes e tetos, sem prestar atenção às divisórias e portas internas.

Além disso, você pode fazer sem calcular a perda de calor para a ventilação e esgoto. Não levaremos em conta a infiltração e a carga de vento. Dependência da localização do edifício sobre os pontos cardeais e a quantidade de radiação solar recebida.

De considerações gerais, uma conclusão pode ser feita. Quanto maior o volume do edifício, menor a perda de calor por 1 m². Isso é fácil de explicar, já que a área das paredes aumenta quadraticamente e o volume no cubo. A bola tem menos perda de calor.

Em estruturas envolventes apenas as camadas de ar fechadas são consideradas. Se a sua casa tem uma fachada ventilada, então esta camada de ar não está fechada, não é levada em conta. Não são tomadas todas as camadas que seguem na frente de uma camada ao ar livre: telhas de fachada ou cassetes.

Camadas de ar fechadas, por exemplo, em unidades de vidro são levadas em conta.

Estágio # 4 - cálculo da perda total de calor da casa de campo

Após a parte teórica, você pode prosseguir para a prática.

Por exemplo, calculamos a casa:

• dimensões da parede externa: 9x10 m;
• altura: 3 m;
• janela de vidro duplo 1,5×1,5 m: 4 peças;
• porta de carvalho 2.1×0,9 m, espessura 50 mm;
• pavimentos em pinho de 28 mm, no topo de poliestireno extrudido com uma espessura de 30 mm, colocados sobre troncos;
• teto GKL 9 mm, em cima de lã mineral de 150 mm de espessura;
• material de parede: alvenaria 2 tijolos de silicato, isolamento de lã mineral 50 mm;
• o período mais frio é 30 ° С, a temperatura de design no interior do edifício é de 20 ° С.

Vamos fazer cálculos preliminares do espaço necessário. Ao calcular as zonas no chão, tomamos a profundidade zero das paredes. Piso de tábuas colocado nos troncos.

• janelas - 9 m²;
• porta - 1,9 m²;
• paredes, menos janelas e portas - 103,1 m²;
• tecto - 90 m²;
• área das zonas de pavimento: S1 = 60 m²S2 = 18 m²S3 = 10 m²S4 = 2 m²;
• ΔT = 50 ° С.

Além disso, usando livros de referência ou tabelas dadas no final deste capítulo, selecionamos os valores necessários do coeficiente de condutividade térmica para cada material. Recomendamos nos familiarizar mais detalhadamente com coeficiente de condutividade térmica e seus valores para os materiais de construção mais populares.

Para tábuas de pinho, o coeficiente de condutividade térmica deve ser levado ao longo das fibras.

Todo o cálculo é bem simples:

Etapa 1: O cálculo da perda de calor através das estruturas da parede do rolamento inclui três etapas.

Calcular o coeficiente de perda de calor das paredes da alvenaria: R_kir = d / k = 0,51 / 0,7 = 0,73 m²×° C / W.

O mesmo para isolamento de paredes: R_ut = d / k = 0,05 / 0,043 = 1,16 m²×° C / W.

Perda de calor 1 m² paredes externas: Q = ΔT / (R_kir + R_ut) = 50 / (0,73 + 1,16) = 26,46 m²×° C / W.

Como resultado, a perda total de calor das paredes será: Q_st = Q × S = 26,46 × 103,1 = 2728 W / h.

Passo 2: Calcule a perda de calor através das janelas: Q_{a janela} = 9 × 50 / 0,32 = 1406W / h.

Etapa número 3: Cálculo do vazamento de calor através da porta de carvalho: Q_dois = 1,9 × 50 / 0,23 = 413W / h.

Passo 4: Perda de calor através do teto superior - o teto: Q_suor = 90 × 50 / (0,06 + 4,17) = 1064W / h.

Passo 5: Calcular R_ut para o chão, bem como em várias ações.

Primeiro, encontramos o coeficiente de perda de calor do isolamento: R_ut= 0,16 + 0,83 = 0,99 m²×° C / W.

Em seguida, adicione R_ut para cada 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.

Passo 6: Como o piso é colocado em toras multiplicadas por um fator 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.

Etapa número 7: Calcule Q para cada zona:

Q1 = 60 × 50 / 3,64 = 824W / h;

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

Q3 = 10 × 50 / 11,32 = 44W / h;

Q4 = 2 × 50 / 17,92 = 6W / h.

Etapa 8: Agora você pode calcular Q para o andar inteiro: Q_{o chão} = 824 + 144 + 44 + 6 = 1018W / h.

Etapa 9: Como resultado de nossos cálculos, podemos denotar a soma da perda total de calor:

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

O cálculo não inclui perdas de calor associadas a esgoto e ventilação. Para não complicar além da medida, nós simplesmente adicionamos 5% aos vazamentos listados.

Naturalmente, é necessária uma margem de pelo menos 10%.

Assim, a figura final da perda de calor dada como exemplo em casa será:

Q_geral = 6629 x 1,15 = 7623 W / h.

Q_geral mostra a perda máxima de calor em casa quando a diferença entre a temperatura do ar exterior e interior é de 50 ° C.

Se você contar com a primeira versão simplificada por meio do Wud, então:

W_ud = 130 x 90 = 11700 W / h.

É claro que a segunda versão do cálculo, embora muito mais complicado, mas dá uma figura mais realista para os edifícios com isolamento. A primeira opção permite obter um valor generalizado de perda de calor para edifícios com um baixo grau de isolamento térmico, ou mesmo sem ele.

No primeiro caso, a caldeira terá todas as horas para renovar totalmente a perda de calor que ocorre através das aberturas, pisos, paredes sem isolamento.

No segundo caso, é necessário aquecer apenas uma vez antes de atingir uma temperatura confortável. Em seguida, a caldeira só precisará recuperar as perdas de calor, cujo valor é significativamente menor do que a primeira opção.

Tabela 1 Condutividade térmica de vários materiais de construção.

Tabela 2 A espessura da junta de cimento com diferentes tipos de alvenaria.

Tabela 3 Condutividade térmica de vários tipos de lajes de lã mineral.

Tabela 4 Janelas de perda de calor de vários projetos.

7,6 kW / h é a potência máxima necessária calculada para aquecer um edifício bem isolado. No entanto, as caldeiras elétricas também precisam de alguma carga para sua própria fonte de alimentação.

Como você notou, uma casa ou apartamento mal instalado exigirá grandes quantidades de eletricidade para aquecimento. E isso é verdade para qualquer tipo de caldeira. O isolamento adequado do piso, teto e paredes pode reduzir significativamente os custos.

Temos artigos sobre os métodos de isolamento e as regras para a escolha do material de isolamento no nosso site. Nós convidamos você a se familiarizar com eles:

• Isolamento de uma casa privada fora: tecnologias populares + revisão de materiais
• Isolamento de piso por toras: materiais para isolamento térmico + esquemas de isolamento
• Isolamento do telhado do sótão: instruções detalhadas sobre o isolamento no sótão de um edifício baixo
• Tipos de isolamento para as paredes da casa a partir do interior: materiais para isolamento e suas características
• Isolamento para o teto em uma casa particular: os tipos de materiais utilizados + como escolher
• Aquecendo a varanda com as próprias mãos: opções populares e tecnologias para aquecer a varanda por dentro

Etapa 5 - Calcular os custos de eletricidade

Se você simplificar a natureza técnica da caldeira de aquecimento, poderá chamar-lhe um conversor convencional de energia elétrica em sua contraparte térmica. Ao fazer o trabalho de conversão, ele também consome alguma energia. Ou seja a caldeira recebe uma unidade completa de eletricidade e apenas 0,98 dela é fornecida para aquecimento.

Para obter uma figura precisa do consumo de energia da caldeira de aquecimento elétrico investigada é necessário potência (nominal no primeiro caso e calculada no segundo) dividido pelo fabricante valor de eficiência.

Em média, a eficiência desses equipamentos é de 98%. Como resultado, a quantidade de consumo de energia será, por exemplo, para a variante de design:

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

Resta multiplicar o valor na taxa local. Em seguida, calcule o custo total do aquecimento elétrico e procure maneiras de reduzi-los.

Por exemplo, compre um contador dvuhtarifny que permita pagamento parcial com tarifas "noturnas" mais baixas. O que vai precisar para substituir o antigo medidor elétrico com um novo modelo. O procedimento e as regras para a substituição de revisto aqui.

Outra maneira de reduzir os custos após a substituição do medidor é incluir um acumulador térmico no circuito de aquecimento, a fim de estocar energia barata à noite e gastá-la durante o dia.

Etapa 6 - Calcule os custos de aquecimento sazonais.

Agora que você dominou o método de calcular as perdas de calor futuras, pode estimar facilmente o custo do aquecimento durante todo o período de aquecimento.

De acordo com o SNiP 23-01-99 "Building climatology" nas colunas 13 e 14, encontramos a duração do período para Moscou com uma temperatura média abaixo de 10 ° C.

Para Moscou, esse período dura 231 dias e tem uma temperatura média de -2,2 ° C. Para calcular Q_geral para ΔT = 22,2 ° C, não é necessário executar todo o cálculo novamente.

É suficiente para derivar Q_geral a 1 ° C:

Q_geral = 7623/50 = 152,46 W / h

Por conseguinte, para ΔT = 22,2 ° С:

Q_geral = 152,46 × 22,2 = 3385W / h

Para encontrar a eletricidade consumida, multiplique pelo período de aquecimento:

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

O cálculo acima também é interessante na medida em que permite uma análise de toda a estrutura da casa em termos da eficácia do uso do isolamento.

Consideramos uma versão simplificada dos cálculos. Recomendamos que você também leia a íntegra cálculo térmico do edifício.

Conclusões e vídeos úteis sobre o tema

Como evitar a perda de calor através da fundação:

Como calcular a perda de calor online:

O uso de caldeiras elétricas como principal equipamento de aquecimento é muito fortemente limitado pela capacidade das redes elétricas e pelo custo da eletricidade.

No entanto, como um adicional, por exemplo, para caldeira de combustível sólidopode ser muito eficaz e útil. Pode reduzir significativamente o tempo de aquecimento do sistema de aquecimento ou ser usado como caldeira principal a temperaturas não muito baixas.

Você usa uma caldeira elétrica para aquecimento? Diga-nos qual método você calculou a potência necessária para sua casa. Ou talvez você só quer comprar uma caldeira elétrica e você tem alguma dúvida? Pergunte-lhes nos comentários do artigo - vamos tentar ajudá-lo.