Kolik elektřiny spotřebovává elektrický kotel: jak provést výpočty před nákupem

Využití elektřiny jako zdroje energie pro vytápění venkovského domu je atraktivní z mnoha důvodů: snadná dostupnost, prevalence, šetrnost k životnímu prostředí. Hlavní překážkou používání elektrických kotlů však zůstávají poměrně vysoké tarify.

Přemýšleli jste také o vhodnosti instalace elektrického kotle? Podívejme se společně, kolik elektřiny elektrický kotel spotřebuje. Proč budeme používat pravidla pro provádění výpočtů a vzorců diskutovaných v našem článku.

Výpočty pomohou podrobně pochopit, kolik kW elektřiny bude muset být zaplaceno měsíčně, pokud se elektrický kotel používá k vytápění domu nebo bytu. Výsledné hodnoty vám umožní učinit konečné rozhodnutí o koupi / ne zakoupení kotle.

Metody výpočtu výkonu elektrického kotle

Pro výpočet požadovaného výkonu elektrického kotle lze rozlišit dvě hlavní metody. První je založen na vytápěné oblasti, druhý na výpočtu tepelné ztráty v obvodovém plášti budovy.

Výpočet podle první možnosti je velmi hrubý, založený na jediném ukazateli - specifický výkon. Specifická síla je uvedena v příručkách a závisí na regionu.

Výpočet podle druhé možnosti je složitější, ale bere v úvahu mnoho jednotlivých ukazatelů konkrétní budovy. Úplný tepelně technický výpočet budovy je poměrně komplikovaným a pečlivým úkolem. Níže bude uvažován zjednodušený výpočet, který však má nezbytnou přesnost.

Bez ohledu na metodu výpočtu množství a kvalita sebraných zdrojových dat přímo ovlivňují správné posouzení potřebného výkonu elektrického kotle.

Při nízkém výkonu bude zařízení neustále pracovat s maximálním zatížením a nebude poskytovat požadovaný komfort bydlení. S nadměrným výkonem - nepřiměřeně vysoká spotřeba energie, vysoké náklady na vytápěcí zařízení.

Na rozdíl od jiných druhů paliv je elektřina ekologickou, poměrně čistou a jednoduchou možností, ale je vázána na dostupnost nepřerušené elektrické sítě v regionu.

Postup výpočtu výkonu elektrického kotle

Dále se podrobně zabýváme výpočtem potřebného výkonu kotle tak, aby zařízení plně plnilo svůj úkol vytápění domu.

Fáze č. 1 - sběr počátečních dat pro výpočet

Pro výpočty budete potřebovat následující informace o budově:

• S - oblast vytápěné místnosti.
• W_bije - měrná síla.

Specifický ukazatel výkonu ukazuje, kolik tepelné energie je potřeba na 1 m² v 1 hodině.

V závislosti na místních podmínkách prostředí lze akceptovat následující hodnoty:

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

W_bije - Teoretická hodnota, která se používá hlavně pro velmi hrubé výpočty, protože neodráží skutečné tepelné ztráty budovy. Nezohledňuje oblast zasklení, počet dveří, materiál vnějších stěn, výšku stropů.

Přesný výpočet tepelného inženýrství se provádí pomocí specializovaných programů s přihlédnutím k mnoha faktorům. Pro náš účel není takový výpočet nutný, je docela možné získat výpočtem tepelných ztrát vnějších uzavíracích struktur.

Hodnoty použité při výpočtech:

R - odpor přenosu tepla nebo koeficient tepelného odporu. Toto je poměr teplotního rozdílu podél okrajů uzavírací struktury k tepelnému toku procházejícímu touto strukturou. Má rozměr m²×⁰С / W.

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

Q - hodnota ukazující množství tepelného toku procházejícího 1 m² povrch při teplotním rozdílu 1 ° C po dobu 1 hodiny. To znamená, že ukazuje, kolik tepla ztrácí 1 m² budování obálky za hodinu při poklesu teploty o 1 stupeň. Má rozměr W / m²×h

Pro zde uvedené výpočty neexistuje žádný rozdíl mezi kelviny a stupni Celsia, protože na absolutní teplotě nezáleží, ale pouze na rozdílu.

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

P - výkon topného kotle. Vypočítá se jako požadovaná maximální hodnota výkonu topného zařízení s maximálním rozdílem teploty mezi venkovním a vnitřním vzduchem. Jinými slovy, dostatečný výkon kotle pro vytápění budovy v nejchladnějším období. Má rozměr W / h.

Účinnost - účinnost topného kotle, bezrozměrná veličina ukazující poměr přijaté energie k vynaložené energii. Dokumentace k zařízení se obvykle uvádí v procentech 100, například 99%. Ve výpočtech je hodnota od 1, tj. 0,99.

∆T - ukazuje teplotní rozdíl na obou stranách obvodového pláště budovy. Chcete-li objasnit, jak se rozdíl vypočítává správně, viz příklad. Pokud je venku: -30 °C a uvnitř +22 ° C ∆T = 22 - (-30) = 52 ° С

Nebo také, ale v kelvinech: ∆T = 293 - 243 = 52 kB

To znamená, že rozdíl bude vždy stejný pro stupně a kelviny, proto pro výpočty lze referenční data v kelvinech použít bez oprav.

d - tloušťka budovy v metrech.

k - koeficient tepelné vodivosti materiálu obvodového pláště budovy, který je převzat z referenčních knih nebo stavebních norem a předpisů II-3-79 „Stavební tepelné inženýrství“ (Stavební normy a předpisy - stavební normy a pravidla). Má rozměr W / m × K nebo W / m × ⁰C.

Následující seznam vzorců ukazuje vztah mezi množstvími:

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

U vícevrstvých struktur se odpor R přenosu tepla vypočítá zvlášť pro každou strukturu a poté se sečte.

Výpočet vícevrstvých struktur může být někdy příliš těžkopádný, například při výpočtu tepelné ztráty skleněného okna.

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

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

Můžete však najít hotové hodnoty pro celou strukturu buď od výrobce nebo v adresáři, na konci tohoto článku je tabulka pro okna s dvojitým zasklením společného designu.

Fáze č. 2 - výpočet tepelné ztráty podlahy v suterénu

Odděleně je nutné se spoléhat na výpočet tepelných ztrát přes podlahu budovy, protože půda má významný odpor proti přenosu tepla.

Při výpočtu tepelné ztráty suterénu je třeba vzít v úvahu prohloubení do země. Pokud je dům v úrovni terénu, předpokládá se, že hloubka je 0.

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

• 1 zóna - 2 metry od vnější stěny do středu podlahy po obvodu. V případě prohloubení budovy se odchyluje od úrovně terénu k úrovni podlahy podél svislé zdi. Pokud je zeď hluboká 2 m v zemi, bude zóna 1 zcela na zdi.
• 2 zóna - ustoupí 2 m po obvodu do centra od hranice 1 zóny.
• 3 zóna - ustoupí 2 m po obvodu do centra od hranice 2 zón.
• 4 zóna - zbývající podlaha.

Pro každou zónu od zavedené praxe jsou stanoveny její vlastní 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 nepotažené podlahy. V případě izolace se každé R zvyšuje o R izolace.

U podlah položených na klády se navíc R vynásobí faktorem 1,18.

Zóna 1 je široká 2 metry. Pokud je dům pohřben, musíte vzít výšku zdí v zemi, odečíst od 2 metrů a zbytek převést na podlahu

Fáze č. 3 - výpočet tepelné ztráty stropu

Nyní můžete pokračovat ve výpočtech.

Vzorec, který může sloužit jako hrubý odhad výkonu elektrického kotle:

W = w_bije × S

Účel: pro výpočet potřebné kapacity kotle v Moskvě, vytápěná plocha 150 m².

Při výpočtu bereme v úvahu, že Moskva patří do centrální oblasti, tzn. W_bije lze brát rovna 130 W / m².

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

Tento údaj je tak nepřesný, že nevyžaduje zohlednění účinnosti topného zařízení.

Nyní určujeme tepelné ztráty 15m² plocha stropu izolovaná minerální vlnou. Tloušťka izolační vrstvy je 150 mm, venkovní teplota je -30 ° C, uvnitř budovy +22 ° C po dobu 3 hodin.

Řešení: podle tabulky najdeme koeficient tepelné vodivosti minerální vlny, k = 0,036 W / m×° C. Tloušťka d musí být měřena v metrech.

Postup výpočtu je následující:

• 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_celkový = 12,48 × 15 = 187 Wh / h.

Vypočítali jsme, že tepelné ztráty stropem v našem příkladu budou 187 * 3 = 561W.

Pro naše účely je docela možné zjednodušit výpočty a vypočítat tepelné ztráty pouze vnějších konstrukcí: stěn a stropů, aniž by byla věnována pozornost vnitřním příčkám a dveřím.

Kromě toho můžete udělat bez výpočtu tepelné ztráty pro ventilaci a odpadní vodu. Nebudeme brát v úvahu infiltraci a zatížení větrem. Závislost umístění budovy na světových stranách a množství přijímaného slunečního záření.

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

V uzavřených strukturách se berou v úvahu pouze uzavřené vzduchové vrstvy. Pokud má váš dům větranou fasádu, pak se taková vzduchová vrstva považuje za neuzavřenou, nebere se v úvahu. Neužívejte všechny vrstvy, které následují před vrstvou venkovního vzduchu: fasádní dlaždice nebo kazety.

Zohledňují se například uzavřené vzduchové vrstvy v dvojsklech.

Všechny stěny domu jsou vnější. Podkroví není zahříváno, tepelný odpor střešních materiálů se nezohledňuje

Fáze č. 4 - výpočet celkové tepelné ztráty chaty

Po teoretické části můžete přistoupit k praktickému cvičení.

Například vypočítáme dům:

• rozměry vnějších stěn: 9x10 m;
• výška: 3 m;
• okno s dvojitým sklem 1,5×1,5 m: 4 ks;
• dubové dveře 2.1×0,9 m, tloušťka 50 mm;
• borovicové podlahy 28 mm, přes extrudovaný polystyren o tloušťce 30 mm, pokládané na polenici;
• GKL strop 9 mm, nad minerální vlnou tloušťky 150 mm;
• materiál stěny: 2 silikátové cihly, izolace z minerální vlny 50 mm;
• nejchladnější období je 30 ° С, vypočítaná teplota uvnitř budovy je 20 ° С.

Provedeme přípravné výpočty požadovaných ploch. Při výpočtu zón na podlaze bereme nulové prohloubení stěn. Podlaha je položena na klády.

• okna - 9 m²;
• dveře - 1,9 m²;
• stěny, mínus okna a dveře - 103,1 m²;
• strop - 90 m²;
• plocha podlahových zón: S1 = 60 m², S2 = 18 m², S3 = 10 m², S4 = 2 m²;
• ΔT = 50 ° C.

Dále, podle referenčních knih nebo tabulek uvedených na konci této kapitoly, vybereme potřebné hodnoty koeficientu tepelné vodivosti pro každý materiál. Doporučujeme, abyste si přečetli podrobněji s součinitel tepelné vodivosti a jeho hodnoty pro nejoblíbenější stavební materiály.

U borovicových desek by měla být tepelná vodivost měřena podél vláken.

Celý výpočet je celkem jednoduchý:

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

Vypočítáme koeficient tepelné ztráty stěn zdiva: R_Cyrus = d / k = 0,51 / 0,7 = 0,73 m²×° C / W.

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

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

Výsledkem bude celková tepelná ztráta stěn: Q_Svatý = QxS = 26,46 × 103,1 = 2728 W / h.

Krok číslo 2: Výpočet tepelné ztráty okny: Q_okno = 9 x 50 / 0,32 = 1406 W / h.

Krok číslo 3: Výpočet úniku tepelné energie dubovými dveřmi: Q_dv = 1,9 x 50 / 0,23 = 413 W / h.

Krok 4: Tepelné ztráty přes horní strop - strop: Q_{potit se} = 90 x 50 / (0,06 + 4,17) = 1064 W / h.

Krok číslo 5: Vypočítáme R_ut pro podlahu také v několika akcích.

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

Poté 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: Protože je podlaha položena na klády, vynásobte faktorem 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 číslo 7: Vypočítáme Q pro každou zónu:

Q1 = 60 × 50 / 3,64 = 824 W / h;

Q2 = 18 × 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 číslo 8: Nyní můžete vypočítat Q pro celé pohlaví: Q_podlaha = 824 + 144 + 44 + 6 = 1018 W / h.

Krok 9: Na základě našich výpočtů můžeme určit součet celkových tepelných ztrát:

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

Do výpočtu nebyly zahrnuty tepelné ztráty spojené s odpadními vodami a ventilací. Aby nedošlo ke komplikacím mimo míru, přidejte k uvedeným únikům pouze 5%.

Samozřejmě je nutná rezerva alespoň 10%.

Výsledná tepelná ztráta příkladu domu je tedy:

Q_celkový = 6629 × 1,15 = 7623 W / h.

Q_celkový ukazuje maximální tepelné ztráty doma, když je teplotní rozdíl mezi vnějším a vnitřním vzduchem 50 ° C.

Pokud počítáte podle první zjednodušené verze přes Wud, pak:

W_bije = 130 × 90 = 11700 W / h.

Je zřejmé, že druhá verze výpočtu je ještě složitější, ale dává realističtější hodnotu pro budovy s izolací. První možnost umožňuje získat zobecněnou hodnotu tepelné ztráty pro budovy s nízkým stupněm tepelné izolace nebo bez ní.

V prvním případě bude kotel muset každou hodinu úplně obnovit ztrátu tepelné energie vznikající otvory, podlahami, zdmi bez izolace.

Ve druhém případě je nutné před dosažením příjemné teploty zahřát pouze jednou.Kotel pak bude muset pouze obnovit tepelné ztráty, jejichž velikost je výrazně nižší než u první varianty.

Tabulka 1. Tepelná vodivost různých stavebních materiálů.

Tabulka ukazuje tepelnou vodivost běžných stavebních materiálů.

Tabulka 2. Tloušťka cementového spoje pro různé typy zdiva.

Při výpočtu tloušťky zdiva se bere v úvahu tloušťka švu 10 mm. V důsledku cementových spojů je tepelná vodivost zdiva o něco vyšší než u jedné cihly

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

Tabulka ukazuje hodnoty koeficientu tepelné vodivosti pro různé desky z minerální vlny. K zahřívání fasád se používá tvrdý talíř

Tabulka 4. Tepelné ztráty oken různých provedení.

Označení v tabulce: Ar - plnění skla inertním plynem, K - vnější sklo má tepelně stínící vrstvu, tloušťka skla je 4 mm, zbývající čísla označují mezeru mezi skly

7,6 kW / h je odhadovaný maximální požadovaný výkon spotřebovaný na vytápění dobře izolované budovy. Elektrické kotle pro práci však také potřebují poplatek za vlastní energii.

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

Na našich stránkách jsou články o metodách izolace a pravidlech pro výběr tepelně izolačního materiálu. Doporučujeme, abyste se s nimi seznámili:

• Izolace soukromého domu mimo: populární technologie + recenze materiálu
• Izolace podlahy pomocí polen: materiály pro tepelnou izolaci + izolační schémata
• Podkrovní izolace střechy: podrobný návod k instalaci tepelné izolace v podkroví nízkopodlažní budovy
• Druhy izolace pro stěny zevnitř: materiály pro izolaci a jejich vlastnosti
• Izolace pro strop v soukromém domě: typy použitých materiálů + jak zvolit ten správný
• Do-it-yourself oteplování balkon: populární možnosti a technologie pro oteplování balkon zevnitř

Fáze č. 5 - Výpočet nákladů na elektřinu

Pokud zjednodušíte technickou podstatu topného kotle, můžete jej nazvat konvenčním převodníkem elektrické energie do jeho tepelného analogu. Při provádění konverzních prací také spotřebovává určité množství energie. Ty. kotel dostává plnou jednotku elektřiny a k vytápění je dodáváno pouze 0,98 jeho části.

Aby bylo možné získat přesný údaj o spotřebě energie sledovaným elektrickým topným kotlem, je třeba vydělit jeho výkon (jmenovitý v prvním případě a vypočtený ve druhém) hodnotou účinnosti deklarovanou výrobcem.

Průměrná účinnost takových zařízení je 98%. V důsledku toho bude spotřeba energie například pro možnost výpočtu:

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

Zbývá znásobit hodnotu místním tarifem. Poté vypočítejte celkové náklady na elektrické vytápění a začněte hledat způsoby, jak je snížit.

Kupte si například dvoumístný tarif, který vám umožňuje částečně platit za nižší „noční“ tarify. Proč je třeba vyměnit starý elektroměr za nový model. Postup a pravidla pro podrobné nahrazení Recenze zde.

Dalším způsobem, jak snížit náklady po výměně měřiče, je zahrnout tepelný akumulátor do topného okruhu, aby se v noci zásobila levná energie a strávila ji ve dne.

Fáze č. 6 - výpočet sezónních nákladů 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 v Moskvě trvání období s průměrnou teplotou pod 10 ° C.

V případě Moskvy trvá tato doba 231 dní a má průměrnou teplotu -2,2 ° C. Pro výpočet Q_celkový pro ΔT = 22,2 ° С není nutné znovu provádět celý výpočet.

Stačí vytisknout Q_celkový 1 ° C:

Q_celkový = 7623/50 = 152,46 W / h

Proto pro ΔT = 22,2 ° C:

Q_celkový = 152,46 × 22,2 = 3385 W / h

Abychom našli spotřebovanou elektřinu, vynásobíme dobou vytápění:

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

Výše uvedený výpočet je také zajímavý, protože umožňuje analyzovat celou strukturu domu z hlediska účinnosti využití izolace.

Uvažovali jsme o zjednodušené verzi výpočtů. Doporučujeme, abyste se také plně seznámili tepelně technické výpočty budovy.

Závěry a užitečné video na toto téma

Jak se vyhnout ztrátám tepla nadací:

Jak vypočítat tepelné ztráty online:

Použití elektrických kotlů jako hlavního topného zařízení je velmi omezeno schopnostmi elektrických sítí a náklady na elektřinu.

Nicméně, jako další, například k kotel na pevná palivamůže být docela efektivní a užitečné. Mohou výrazně zkrátit dobu ohřevu topného systému nebo mohou být použity jako hlavní kotel při velmi nízkých teplotách.

Používáte k vytápění elektrický kotel? Řekněte nám, jakou metodou jste vypočítali potřebnou energii pro váš domov. Nebo si jen chcete koupit elektrický kotel a máte nějaké dotazy? Zeptejte se jich v komentářích k článku - pokusíme se vám pomoci.